Đồ án tốt nghiệp Thiết kế kết cấu Chung cư Đông Sài Gòn B - ĐHSPKT TP.HCM

Đồ án tốt nghiệp chung cư Đông Sài Gòn B trình bày nghiên cứu chi tiết về thiết kế kiến trúc, quy hoạch không gian và giải pháp tiện ích hiện đại cho khu dân cư

• Tác giả: Ngô Văn Nghĩa
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thế Anh
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật Công trình Xây dựng
• Đề tài: Chung cư Đông Sài Gòn B
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về đồ án tốt nghiệp Chung cư Đông Sài Gòn B

Đồ án tốt nghiệp Chung cư Đông Sài Gòn B là công trình nghiên cứu thiết kế kết cấu công trình xây dựng. Đề tài thuộc ngành Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM. Công trình được thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Thế Anh. Đồ án bao gồm thiết kế kết cấu khung bê tông cốt thép cho tòa chung cư nhiều tầng. Nội dung chính bao gồm phân tích tải trọng, tính toán kết cấu móng, sàn, dầm, cột. Các phần mềm chuyên dụng được sử dụng gồm ETABS 9.1, SAFE 2012 và AutoCAD 2007. Sản phẩm bao gồm thuyết minh tính toán và bộ bản vẽ kiến trúc, kết cấu khổ A1. Công trình tuân thủ các tiêu chuẩn thiết kế Việt Nam hiện hành như TCVN 5574:2012 về kết cấu bê tông và bê tông cốt thép. Đây là bài toán thực tiễn đòi hỏi kiến thức tổng hợp về cơ học kết cấu, vật liệu xây dựng và kỹ thuật thi công.

1.1. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu

Mục tiêu chính của đồ án là thiết kế hệ kết cấu chịu lực cho tòa chung cư Đông Sài Gòn B. Phạm vi nghiên cứu bao gồm lựa chọn giải pháp kết cấu phương đứng và phương ngang. Sinh viên tiến hành tính toán tải trọng tác động lên công trình theo quy chuẩn xây dựng. Việc tính toán bao gồm xác định nội lực trong các cấu kiện như dầm, cột, sàn. Đồ án cũng đề cập đến thiết kế móng và kiểm tra điều kiện biến dạng. Sản phẩm cuối cùng phục vụ công tác thi công thực tế tại công trường.

1.2. Thông số kỹ thuật cơ bản của công trình

Công trình chung cư Đông Sài Gòn B có kết cấu khung bê tông cốt thép nhiều tầng. Chiều cao và nhịp cấu kiện được GVHD chỉ định theo điều kiện thực tế. Bản vẽ kiến trúc cung cấp số liệu kích thước chi tiết cho từng bộ phận. Tải trọng tính toán bao gồm tải trọng bản thân, tải trọng sử dụng, tải trọng gió và tải trọng động đất. Công trình được thiết kế theo tiêu chuẩn TCVN 5574:2012 về bê tông cốt thép. Các hệ số an toàn và hệ số tải trọng được áp dụng theo quy chuẩn xây dựng Việt Nam hiện hành.

II. Phân tích giải pháp kết cấu chung cư Đông Sài Gòn B

Giải pháp kết cấu phương đứng đóng vai trò quan trọng trong công trình chung cư nhiều tầng. Hệ kết cấu chịu lực thẳng đứng đảm nhận nhiều chức năng chính. Thứ nhất, chịu tải trọng từ dầm sàn truyền xuống móng và nền đất. Thứ hai, chịu tải trọng ngang từ gió và áp lực đất tác động lên công trình. Thứ ba, liên kết với dầm sàn tạo thành hệ khung cứng giữ ổn định tổng thể. Hệ kết cấu phương đứng gồm nhiều loại khác nhau. Hệ cơ bản bao gồm kết cấu khung, tường chịu lực và lõi cứng. Hệ hỗn hợp gồm khung-giằng, khung-vách và ống tổ hợp. Hệ đặc biệt bao gồm tầng cứng và dầm truyền. Việc lựa chọn giải pháp phù hợp đảm bảo hiệu quả kinh tế kỹ thuật cho công trình.

2.1. Ưu nhược điểm hệ kết cấu khung

Hệ kết cấu khung có nhiều ưu điểm vượt trội cho công trình chung cư. Hệ này tạo ra không gian lớn, linh hoạt cho bố trí mặt bằng sử dụng. Sơ đồ làm việc rõ ràng giúp dễ dàng tính toán và kiểm tra nội lực. Tuy nhiên, hệ khung có khả năng chịu tải trọng ngang hạn chế. Công trình có chiều cao lớn hoặc nằm vùng động đất mạnh cần xem xét kỹ. Hệ khung phù hợp với công trình có chiều cao trung bình, khoảng 10-15 tầng. Cần bổ sung vách cứng hoặc lõi cứng để tăng độ cứng ngang khi cần thiết.

2.2. So sánh các hệ kết cấu phương ngang

Hệ kết cấu phương ngang đảm nhận vai trò phân phối tải trọng ngang cho công trình. Các loại phổ biến gồm dầm sàn, sàn phẳng và sàn có dầm. Sàn phẳng phù hợp cho công trình nhịp nhỏ, chiều cao tầng thấp. Sàn có dầm áp dụng cho nhịp lớn hơn, tăng khả năng chịu lực. Hệ giằng ngang liên kết các khung trong cùng tầng, tạo độ cứng tổng thể. Việc chọn hệ kết cấu phương ngang phụ thuộc vào nhịp công trình và yêu cầu kiến trúc. Cần cân nhắc yếu tố kinh tế, kỹ thuật và điều kiện thi công thực tế.

III. Phương pháp tính toán kết cấu Chung cư Đông Sài Gòn B

Phương pháp tính toán kết cấu sử dụng phần mềm chuyên dụng hiện đại. ETABS 9.1 được dùng để phân tích khung không gian và xác định nội lực. SAFE 2012 phục vụ tính toán sàn bê tông cốt thép và kiểm tra võng. AutoCAD 2007 dùng để vẽ bản vẽ kết cấu chi tiết khổ A1. Quy trình tính toán gồm nhiều bước tuần tự. Bước đầu tiên là xây dựng mô hình hình học công trình trên phần mềm. Tiếp theo là nhập tải trọng gồm tải trọng đứng và tải trọng ngang. Phần mềm tiến hành phân tích tĩnh và phân tích động học. Kết quả cho ra nội lực trong từng cấu kiện: moment, lực cắt, lực dọc. Dựa vào nội lực, tiến hành tính toán cốt thép cho dầm, cột, sàn. Kiểm tra điều kiện võng sàn theo TCVN 5574:2012 là bước quan trọng. Độ võng ngắn hạn và dài hạn phải nhỏ hơn giá trị giới hạn cho phép.

3.1. Tải trọng và tổ hợp tải trọng

Tải trọng tác động lên công trình chung cư gồm nhiều loại khác nhau. Tải trọng bản thân do trọng lượng cấu kiện bê tông cốt thép tạo ra. Tải trọng sử dụng bao gồm tải trọng người, đồ đạc và thiết bị trong tòa nhà. Tải trọng gió tác động theo phương ngang, ảnh hưởng đến độ ổn định công trình. Tải trọng động đất cần xem xét đối với khu vực có cấp động đất thiết kế. Tổ hợp tải trọng được thực hiện theo quy chuẩn xây dựng Việt Nam. Hệ số tổ hợp tải trọng đảm bảo độ an toàn cho cấu kiện trong mọi trường hợp.

3.2. Kiểm tra võng và biến dạng sàn

Kiểm tra võng sàn là bước quan trọng trong thiết kế kết cấu bê tông cốt thép. Theo TCVN 5574:2012, độ võng phải nhỏ hơn giá trị giới hạn cho phép. Giá trị giới hạn được tính bằng công thức fgh = L/200 với L là nhịp tính toán. Với nhịp tính toán lớn nhất L=8m, độ võng giới hạn là 40mm. Kết quả phân tích bằng SAFE cho thấy độ võng ngắn hạn đạt 4.39mm, thỏa mãn yêu cầu. Độ võng dài hạn tính đến hệ quả từ biến và co ngót là 13.5mm, nhỏ hơn giới hạn. Việc kiểm tra đảm bảo sàn hoạt động an toàn trong suốt thời gian sử dụng công trình.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tế của đồ án

Đồ án tốt nghiệp Chung cư Đông Sài Gòn B đã hoàn thành các mục tiêu đề ra. Hệ kết cấu khung bê tông cốt thép được thiết kế đảm bảo an toàn và kinh tế. Các cấu kiện dầm, cột, sàn, móng được tính toán chi tiết và chính xác. Kết quả kiểm tra võng ngắn hạn và dài hạn đều thỏa mãn tiêu chuẩn TCVN 5574:2012. Phần mềm ETABS và SAFE chứng tỏ hiệu quả trong phân tích kết cấu công trình phức tạp. Bộ bản vẽ kết cấu khổ A1 cung cấp thông tin đầy đủ cho thi công. Thuyết minh tính toán trình bày rõ ràng quy trình thiết kế từng cấu kiện. Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho các công trình chung cư tương tự. Kinh nghiệm thu được giúp sinh viên đáp ứng yêu cầu công việc thực tế trong ngành xây dựng.

4.1. Đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật

Hệ kết cấu khung bê tông cốt thép mang lại hiệu quả kinh tế cao cho công trình chung cư. Vật liệu bê tông cốt thép có chi phí thấp hơn so với kết cấu thép. Công nghệ thi công đơn giản, phổ biến tại Việt Nam giúp giảm chi phí nhân công. Thời gian thi công hợp lý, phù hợp với tiến độ dự án đầu tư. Kết cấu khung tạo không gian linh hoạt, dễ dàng thay đổi công năng sử dụng. Tuổi thọ công trình cao, chi phí bảo trì thấp trong quá trình khai thác. Giải pháp kết cấu này được áp dụng rộng rãi trong xây dựng nhà cao tầng hiện nay.

4.2. Hướng phát triển và cải tiến

Đồ án có thể được cải tiến theo nhiều hướng khác nhau trong tương lai. Sử dụng phần mềm phiên bản mới hơn giúp tăng độ chính xác và hiệu suất tính toán. Áp dụng phương pháp thiết kế tối ưu hóa để giảm chi phí vật liệu. Nghiên cứu sử dụng bê tông cường độ cao hoặc bê tông cốt sợi cho cấu kiện chịu lực. Xem xét tác động của tải trọng động đất chi tiết hơn bằng phân tích phi tuyến. Tích hợp công nghệ BIM vào quy trình thiết kế để quản lý thông tin hiệu quả. Các cải tiến này giúp nâng cao chất lượng và hiệu quả kinh tế cho công trình thực tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH 1. Kiến trúc công trình 1. Mục đích xây dựng công trình - Một đất nước muốn phát triển một cách mạnh mẽ trong tất cả các lĩnh vực kinh tế xã hội, trước hết cần phải có một cơ sở hạ tầng vững chắc, tạo điều kiện tốt, và thuận lợi nhất cho nhu cầu sinh sống và làm việc của người dân. Đối với nước ta, là một nước đang từng bước phát triển và ngày càng khẳng định vị thế trong khu vực và cả quốc tế, để làm tốt mục tiêu đó, điều đầu tiên cần phải ngày càng cải thiện nhu cầu an sinh và làm việc cho người dân.

Mà trong đó nhu cầu về nơi ở là một trong những nhu cầu cấp thiết hàng đầu. - Trước thực trạng dân số phát triển nhanh nên nhu cầu mua đất xây dựng nhà ngày càng nhiều trong khi đó quỹ đất của Thành phố thì có hạn, chính vì vậy mà giá đất ngày càng leo thang khiến cho nhiều người dân không đủ khả năng mua đất xây dựng. Để giải quyết vấn đề cấp thiết này giải pháp xây dựng các chung cư cao tầng và phát triển quy hoạch khu dân cư ra các quận, khu vực ngoại ô trung tâm Thành phố là hợp lý nhất. - Bên cạnh đó, cùng với sự đi lên của nền kinh tế của Thành phố và tình hình đầu tư của nước ngoài vào thị trường ngày càng rộng mở, đã mở ra một triển vọng thật nhiều hứa hẹn đối với việc đầu tư xây dựng các cao ốc dùng làm chung cư, văn phòng làm việc, các khách sạn cao tầng,… với chất lượng cao nhằm đáp ứng nhu cầu sinh hoạt ngày càng cao của mọi người dân.

- Có thể nói sự xuất hiện ngày càng nhiều các cao ốc trong Thành phố không những đáp ứng được nhu cầu cấp bách về cơ sở hạ tầng mà còn góp phần tích cực vào việc tạo nên một bộ mặt mới cho Thành phố, đồng thời cũng là cơ hội tạo nên nhiều việc làm cho người dân. Hơn nữa, đối với ngành xây dựng nói riêng, sự xuất hiện của các nhà cao tầng cũng đã góp phần tích cực vào việc phát triển ngành xây dựng thông qua việc tiếp thu và áp dụng các kỹ thuật hiện đại, công nghệ mới trong tính toán, thi công và xử lý thực tế, các phương pháp thi công hiện đại của nước ngoài… - Chính vì thế, công trình tòa nhà CHUNG CƯ ĐÔNG ĐÔNG SÀI GÒN B có vị trí ở quận 9 thành phố HỒ CHÍ MINH được thiết kế và xây dựng nhằm góp phần giải quyết các mục tiêu trên. Vị trí và đặc điểm kiến trúc công trình Địa chỉ: Chung cư Đông Sài Gòn B , Số 14 đường D - Phường Phước Long B - Quận 9 - TP Hồ Chí Minhthành phố HỒ CHÍ MINH 9 Hình 2.1 Vị trí công trình chụp ảnh từ Google Map Qui mô công trình: 2 - Công trình cấp II có1 block cao 14 tầng gồm 255 căn hộ có diện tích từ 54-55m , 2-3 phòng ngủ - Mật độ xây dựng 33.3%: + Đất xây dựng: 1350m2 + Cây xanh- khuôn viên: 833m2 1. Điều kiện tự nhiên Thành phố Hồ Chí Minh nằm ở khu vực nhiệt đới gió mùa với nhiệt độ cao quanh năm.

Thời tiết tại đây chủ yếu được chia thành mùa riêng biệt là mùa khô và mùa mưa. Độ ẩm không khí vào khoảng 79. Gió ở nơi đây chủ yếu thổi theo hướng tây năm và đông bắc với vận tốc trung bình khoảng 3.6m/s vào tháng 6 đến tháng 10 và 2.4m/s 10 vào tháng 9 đến tháng 2. Những điều kiện này không chỉ ảnh hưởng đến đời sống của người dân mà còn trực tiếp tác động lên việc thiết kế và xây dựng công trình.

Quy mô công trình Công năng sử dụng: - Tầng hầm, bán hầm: khu vực đỗ xe - Tầng trệt – tầng lửng: khu vực mua sắm - Tầng 2: không gian sinh hoạt cộng đồng - Tầng 3-14: căn hộ cho thuê - Tầng tum thang: phòng kỹ thuật thang máy Tiện ích tòa nhà: - Thang máy: 6 cái - Thang thoát hiểm: 2 cái - Hệ thống báo và chữa cháy tự động - Bảo vệ chuyên nghiệp 24/24 - Máy phát điện dự phòng − Hệ thống intenet, điện thoại, truyền hình cap. Giải pháp kiến trúc công trình 1. Giải pháp mặt bằng Hình 1.2 – Mặt bằng tầng hầm 11 Hình 1.3 – Mặt bằng tầng điển hình 12 Hình 1.4 – Mặt đứng công trình 1. Giải pháp mặt cắt và cấu tạo Giải pháp mặt cắt: - Chiều cao đối với các tầng điển hình là 3.350m ngoại trừ tầng hầm và tầng trệt.

- Chiều cao thông thủy (điển hình) của tầng điển hình xấp xỉ 2. - Chiều cao dầm tối đa của kiến trúc h = 700mm. - Cấu tạo chung của lớp sàn.5 – Các lớp cấu tạo sàn Sự khác biệt của cấu tạo các sàn 13 - Sàn hành lang. Các lớp cấu tạo sàn Chiều dày (cm) Lớp gạch lát nền 1 Lớp vữa lót gạch 4 Bản sàn BTCT 15 Lớp vữa trát trần 1.5 - Sàn vệ sinh Các lớp cấu tạo sàn Chiều dày (cm) Lớp gạch lát nền 2 Lớp vữa lót gạch, chống thấm tạo dốc 5 Bản sàn BTCT 14 Lớp vữa trát trần 1.5 - Sàn mái sân thượng Các lớp cấu tạo sàn Chiều dày (cm) Lớp gạch chống nóng 3 Lớp vữa lót tạo dốc 3 Bản sàn BTCT 15 Lớp vữa trát trần 1.

Giải pháp kết cấu của kiến trúc 1. Tiêu chuẩn thiết kế - Hệ kết cấu của công trình là hệ BTCT toàn khối. - Mái phẳng bằng BTCT và được chống thấm. Cầu thang bằng BTCT toàn khối.

- Bể chứa nước bằng bê tông cốt thép hoặc bể nước bằng inox được đặt trên tầng mái. Bể dùng để trữ nước, từ đó cấp nước cho việc sử dụng của toàn bộ các tầng và việc cứu hỏa. - Tường bao che dày 200mm, tường ngăn dày 100mm. - Phương án móng dùng phương án móng sâu.

Giải pháp kỹ thuật khác 1. Hệ thống điện - Công trình sử dụng điện được cung cấp 2 nguồn: lưới điện T.p HCM và máy phát điện có công suất 150 kVA (kèm theo 1 máy biến áp tất cả được đặt dưới tầng hầm để tránh gây ra tiếng ồn và độ rung ảnh hưởng đến sinh hoạt). - Toàn bộ đường dây điện đi ngầm (được tiến hành lắp đặt động thời với lúc thi công). Hệ thống cấp điện chính được đi trong hộp kỹ thuật luồn trong gen điện và 14 đặt ngầm trong tường và sàn, đảm bảo không đi qua khu vực ẩm ướt và tạo điều kiện dễ dàng khi cần sửa chữa.

- Ở mỗi tầng đều lắp đặt hệ thống điện an toàn: hệ thống ngắt điện tự động từ 1A 80A được bố trí theo tầng và theo khu vực (đảm bảo an toàn phòng chống cháy nổ). - Mạng điện trong công trình được thiết kế với những tiêu chí như sau:  An toàn : không đi qua khu vực ẩm ướt như khu vệ sinh.  Dể dàng sửa chữa khi có hư hỏng cũng như dể kiểm soát và cắt điện khi có sự cố.  Dễ thi công.

 Mỗi khu vực thuê được cung cấp 1 bảng phân phối điện. Đèn thoát hiểm và chiếu sáng trong trường hợp khẩn cấp được lắp đặt theo yêu cầu của cơ quan có thẩm quyền. Hệ thống cấp nước - Mạng điện trong công trình được thiết kế với những tiêu chí như sau: - Công trình sử dụng nguồn nước được lấy từ hệ thống cấp nước Tp.Hồ Chí Minh chữa vào bể chứa ngầm sau đó bơm lên bể nước mái, từ đây sẽ phân xuống các tầng của công trình theo các đường ống nước chính. Hệ thống bơm nước cho công trình được thiết kế tự động hoàn toàn để đảm bảo nước trong bể mái luôn đủ để cung cấp cho sinh hoạt và cứu hỏa.

- Các đường ống qua các tầng luôn được bọc trong các ren nước. Hệ thống cấp nước đi ngầm trong các hộp kỹ thuật. Các đường ống cứu hỏa chính luôn được bố trí ở mỗi tầng dọc theo khu vực giao thông và trên trần nhà. Hệ thống thoát nước - Nước mưa trên mái sẽ thoát theo các lỗ nước chảy vào các ống thoát nước mưa có đường kính 140 mm đi xuống dưới.

Riêng hệ thống thoát nước thải được bố trí đường ống riêng. Nước thải từ các buồng vệ sinh có riêng hệ thống dẫn để đưa nước vào bể xử lý nước thải sau đó mới đưa vào hệ thống nước thải chung. Hệ thống thông gió - Ở các tầng có cửa sổ thông thoáng tự nhiên. Bên cạnh đó, các công trình còn có các khoảng trống thông tầng nhằm tạo sự thông thoáng thêm cho tòa nhà.

Hệ thống máy điều hòa được cung cấp cho tất cả các tầng. Họng thông gió dọc cầu 15 thang bộ, sảnh thang máy. Sử dụng quạt hút để thoát hơi cho tất cả các khu vệ sinh và ống gen được dẫn lên mái. Hệ thống chiếu sáng - Các tầng đều được chiếu sáng tự nhiên thông qua các cửa kính bố trí bên ngoài và các giếng trời trong công trình.

Ngoài ra, hệ thống chiếu sáng nhân tạo cũng được bố trí sao cho có thể cung cấp ánh sáng đến những nơi cần thiết. Hệ thống phòng cháy chữa cháy - Hệ thống báo cháy được lắp đặt mỗi khu vực cho thuê. Các bình cứu hỏa được trang bị đầy đủ và được bố trí ở hành lang, cầu thang….theo sự hướng dẫn của ban phòng cháy chữa cháy của thành phố Hồ Chí Minh. - Bố trí hệ thống cứu hỏa gồm các họng cứu hỏa tại các lối đi, các sảnh….với khoảng cách tối đa theo đúng tiêu chuẩn TCVN 2622-1995.

Hệ thống chống sét - Được trang bị hệ thống chống sét theo đúng tiêu yêu cầu và tiêu chuẩn về chống sét nhà cao tầng (Thiết kế theo TCVN 46-84). Hệ thống thoát rác - Rác thải được tập trung ở các tầng thông qua kho thoát rác bố trí ở các tầng, chứa gian rác được bố trí ở tầng hầm và sẽ có bộ phận để đưa rác thải ra ngoài. Gian rác được thiết kế kín đáo và xử lý kỹ lưỡng để tránh tình trạng bốc mùi gây ô nhiễm môi trường. Tiêu chuẩn và phần mềm tính toán 1.

Tiêu chuẩn thiết kế Tiêu chuẩn Việt Nam: - TCVN 2737-2020: Tiêu chuẩn thiết kế tải trọng và tác động. - TCVN 5574-2018: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép. - TCVN 198-1997: Nhà cao tầng – Thiết kế kết cấu bêtông cốt thép toàn khối. - TCVN 229:1999: Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo - TCVN 9386-2012: Thiết kế công trình chịu động đất.