Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Đồ án tốt nghiệp "Chung cư Tây Đô" do sinh viên Trần Tiến Đạt thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Phạm Đức Thiện tại Khoa Xây dựng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (khóa K2021, bảo vệ tháng 06/2025). Đề tài thuộc ngành Công nghệ kỹ thuật công trình xây dựng, tập trung vào việc lập hồ sơ thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh cho một công trình dân dụng cao tầng.
Lý do chọn đề tài và bối cảnh thực tiễn
Quá trình đô thị hóa và phát triển kinh tế - xã hội tại khu vực Đồng bằng sông Cửu Long, đặc biệt là Thành phố Cần Thơ, dẫn đến sự gia tăng nhanh chóng về nhu cầu nhà ở tập trung, hiện đại và đồng bộ tiện ích. Dự án Chung cư Tây Đô được định hướng xây dựng nhằm đáp ứng nhu cầu an cư, tích hợp khu thương mại, dịch vụ và văn phòng làm việc. Vị trí xây dựng công trình sở hữu lợi thế kết nối giao thông huyết mạch, hệ thống y tế, giáo dục và thương mại của địa phương, đồng thời đòi hỏi giải pháp thiết kế kết cấu chặt chẽ để đảm bảo khả năng chịu lực dưới các tác động ngoại cảnh đặc thù của vùng đồng bằng ven sông.
Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
Nội dung đồ án được xác định rõ qua các nhiệm vụ kỹ thuật cụ thể:
- Hoàn thiện và hiệu chỉnh bản vẽ kiến trúc công trình theo định hướng công năng hỗn hợp (căn hộ, văn phòng, thương mại dịch vụ).
- Tính toán và thiết kế kết cấu bộ phận: cầu thang bộ dạng bản hai vế chịu lực.
- Mô hình hóa, phân tích nội lực và thiết kế hệ kết cấu sàn dầm trực giao tầng điển hình; đồng thời nghiên cứu so sánh với phương án sàn phẳng không có mũ cột.
- Thiết lập mô hình tổng thể phân tích hệ kết cấu không gian chịu lực khung - vách - lõi (dầm, cột, vách cứng, lõi thang máy) dưới tác động của tĩnh tải, hoạt tải, tải trọng gió và tải trọng động đất.
- Khảo sát địa chất và thiết kế hệ thống móng cọc khoan nhồi đường kính lớn cho các đài móng đại trà và đài móng lõi thang máy.
- Thiết kế biện pháp kỹ thuật thi công cốp pha cho các cấu kiện bê tông cốt thép tầng điển hình (móng, cột, dầm, sàn).
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Kết cấu bê tông cốt thép toàn khối của công trình Chung cư Tây Đô, cấp công trình cấp II (theo Thông tư số 06/2021/TT-BXD).
- Phạm vi không gian: Công trình xây dựng tại đường 3 tháng 2, phường Xuân Khánh, quận Ninh Kiều, Thành phố Cần Thơ; quy mô gồm 01 khối tháp (block) trên khu đất có diện tích 1.400 m². Chiều cao tổng thể từ mặt đất tự nhiên là 76,0 m, gồm 01 tầng hầm và 22 tầng nổi.
- Phạm vi thời gian: Đồ án được triển khai và hoàn thành trong giai đoạn từ ngày 10/02/2025 đến ngày 10/06/2025.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Khung tiêu chuẩn và quy chuẩn pháp lý
Đồ án áp dụng hệ thống tiêu chuẩn xây dựng hiện hành của Việt Nam trong công tác tính toán tải trọng và thiết kế kết cấu:
- Tải trọng và tác động: TCVN 2737:2023.
- Kháng chấn: TCVN 9386:2012 (Thiết kế công trình chịu tải trọng động đất).
- Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép: TCVN 5574:2018; TCXD 198:1997 / TCVN 198:1995 (Nhà cao tầng - Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối).
- Địa kỹ thuật và nền móng: TCVN 9362:2012 (Thiết kế nền nhà và công trình); TCVN 10304:2014 (Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế); TCVN 9395:2012 (Cọc khoan nhồi - Thi công và nghiệm thu); TCVN 9394:2012.
- An toàn cháy và kỹ thuật hạ tầng: QCVN 06:2010/BXD; TCVN 46-84 (Chống sét cho các công trình xây dựng); Thông tư 06/2021/TT-BXD về phân cấp công trình.
Nguyên tắc tính toán kết cấu
Hệ kết cấu công trình được kiểm tra đáp ứng đầy đủ hai nhóm trạng thái giới hạn (TTGH):
- Trạng thái giới hạn thứ nhất (TTGH I): Đảm bảo điều kiện về cường độ và khả năng chịu lực, chống phá hoại cục bộ hoặc tổng thể, chống mất ổn định hình học dưới các tổ hợp tải trọng bất lợi nhất.
- Trạng thái giới hạn thứ hai (TTGH II): Đảm bảo điều kiện sử dụng bình thường, khống chế biến dạng đàn hồi, độ võng dài hạn có xét đến từ biến và co ngót của bê tông, bề rộng khe nứt ngắn hạn và dài hạn nằm trong phạm vi cho phép.
Phương pháp nghiên cứu và công cụ mô hình hóa
- Mô hình phần tử hữu hạn: Sử dụng phần mềm ETABS để thiết lập mô hình không gian 3D, tính toán dao động động lực học, phân tích tải trọng gió tĩnh và động, tải trọng động đất theo phổ phản ứng, từ đó xuất nội lực cho hệ khung dầm, cột, vách và lõi thang máy.
- Phân tích kết cấu sàn: Ứng dụng phần mềm SAFE để giải quyết bài toán biến dạng sàn, xuất nội lực theo dải phân cách (strips), kiểm tra độ võng phi tuyến và kiểm tra hiện tượng chọc thủng tại các liên kết sàn - cột.
- Phương pháp cơ học giải tích: Tính toán cấu kiện cục bộ (cầu thang bộ, đài móng, kết cấu ván khuôn sườn giáo) dựa trên sơ đồ dầm, bản tương đương và cơ học kết cấu truyền thống.
- Nguồn dữ liệu: Hồ sơ bản vẽ kiến trúc; số liệu khảo sát địa chất thực tế từ hố khoan HK2 tại quận Ninh Kiều, TP. Cần Thơ; thông số khí hậu thủy văn vùng Tây Nam Bộ.
Thiết kế và triển khai giải pháp kỹ thuật công trình
Giải pháp kiến trúc và công năng các tầng
Công trình có chiều cao đỉnh 76,0 m với hệ thống phân tầng và chức năng như sau:
| Phân tầng | Chiều cao tầng (m) | Số tầng | Chức năng bố trí |
|---|---|---|---|
| Tầng hầm | 4,0 | 1 | Bãi đỗ xe ô tô và xe máy, phòng máy bơm, trạm biến áp, bể xử lý nước thải |
| Tầng trệt | 4,2 | 1 | Sảnh đón, không gian sinh hoạt cộng đồng, văn phòng và thương mại |
| Tầng 2 - 4 | 3,6 | 3 | Dịch vụ công cộng, không gian văn phòng làm việc |
| Tầng 5 - 21 | 3,4 | 17 | Khu căn hộ điển hình (bố trí 8 căn hộ/tầng, từ 1 đến 2 phòng ngủ) |
| Tầng kỹ thuật | 3,4 | 1 | Phòng máy thang máy, bể nước mái, hệ thống kỹ thuật điều hòa trung tâm |
Giao thông trục đứng gồm 3 thang máy bố trí liền kề và 2 buồng thang bộ thoát hiểm có cửa chống cháy rộng 0,9 m. Trục giao thông ngang sử dụng hành lang giữa với bề rộng thông thủy 3,05 m.
Giải pháp kết cấu tổng thể
- Kết cấu chịu lực thẳng đứng và tải ngang: Sử dụng hệ hỗn hợp khung - vách - lõi bê tông cốt thép toàn khối. Hệ vách phẳng và lõi cứng thang máy chịu phần lớn lực xô ngang do gió và động đất, đồng thời tăng cường độ cứng chống xoắn cho công trình có chiều cao 76 m.
- Kết cấu sàn: Đồ án phân tích ưu nhược điểm của 4 phương án sàn (sàn sườn toàn khối, sàn ô cờ, sàn phẳng, sàn bóng BubbleDeck/sàn hộp Ubox). Tác giả lựa chọn phương án hệ sàn sườn toàn khối (dầm trực giao) làm giải pháp thiết kế chính nhờ ưu điểm độ cứng uốn lớn, phân bổ tải trọng rõ ràng theo lưới cột và kiểm soát võng, nứt tin cậy.
- Kết cấu móng: Giải pháp móng sâu sử dụng cọc khoan nhồi bê tông cốt thép đường kính D1000 mm cắm vào tầng đất chịu lực tốt bên dưới, liên kết qua các khối đài cọc móng đại trà và đài móng cụm vách lõi thang máy.
Thông số vật liệu và lớp bê tông bảo vệ
Các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu xây dựng sử dụng trong đồ án:
| Vật liệu | Cấp độ bền / Mác thép | Chỉ tiêu cường độ tính toán (MPa) | Phạm vi sử dụng |
|---|---|---|---|
| Bê tông | Cấp B30 | $R_b = 17,0$; $R_{bt} = 1,15$; $E_b = 32.500$ | Toàn bộ móng, cột, vách, dầm, sàn, cầu thang |
| Cốt thép | CB240-T ($\phi 6 - \phi 10$) | $R_s = R_{sc} = 210$; $R_{sw} = 170$; $E_s = 2 \times 10^5$ | Thép đai, thép cấu tạo, cốt thép sàn |
| Cốt thép | CB400-V ($\phi 10 - \phi 32$) | $R_s = R_{sc} = 350$; $R_{sw} = 280$; $E_s = 2 \times 10^5$ | Thép dọc chịu lực dầm, cột, vách, móng |
Chiều dày lớp bê tông bảo vệ ($a_{bv}$) được xác định theo QCVN 06:2010/BXD và điều kiện làm việc: cọc và đài móng: 50 mm; kết cấu tiếp xúc đất có bê tông lót: 40 mm; dầm: 25 mm; cột, vách cứng, lõi thang: 25 mm; bản sàn: 20 mm; bản thang bộ: 20 mm.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Kiến trúc công trình
Chương này mô tả chi tiết vị trí xây dựng trên khu đất 1.400 m² tại đường 3 tháng 2, TP. Cần Thơ; tổng kết điều kiện tự nhiên vùng nhiệt đới gió mùa (nhiệt độ trung bình 27 - 28°C, lượng mưa năm 1.800 mm, độ ẩm 80 - 85%). Nội dung đưa ra các giải pháp mặt bằng, mặt cắt và mặt đứng hiện đại, tích hợp các lam nhôm chắn nắng và kính cường lực cách âm. Chương 1 cũng trình bày hệ thống kỹ thuật MEP đồng bộ: cấp nước qua trạm bơm điều áp từ bể ngầm lên mái, thoát nước mưa tách riêng nước thải sinh hoạt (qua bể tự hoại ngầm), mạng lưới chiếu sáng LED điều khiển thông minh, thông gió cơ học kết hợp thông gió tự nhiên, hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler phối hợp họng nước vách tường, và hệ thống chống sét trực tiếp đặt trên mái tuân theo TCVN 46-84. Danh mục hồ sơ đính kèm gồm 09 bản vẽ kiến trúc từ KT-01 đến KT-09.
Chương 2: Tổng quan về kết cấu công trình
Nội dung chương thiết lập cơ sở lý thuyết thiết kế theo hai trạng thái giới hạn, đồng thời phân tích so sánh các dạng kết cấu chịu tải đứng và ngang. Tác giả lựa chọn hệ kết cấu khung - vách - lõi kết hợp sàn sườn toàn khối. Các kích thước hình học được tính toán sơ bộ theo quy phạm:
- Chiều dày bản sàn sườn: Lưới ô cờ lớn nhất $9,0 \times 11,0$ m; chọn chiều dày sàn tầng điển hình $h_s = 160$ mm, sàn khu vệ sinh $h_{vs} = 140$ mm, sàn tầng hầm $h_s = 300$ mm.
- Khảo sát sơ bộ sàn phẳng: Sàn phòng $h_s = 350$ mm, vệ sinh 330 mm, tầng hầm 500 mm.
- Tiết diện dầm khung: Dầm chính kích thước $300 \times 700$ mm; dầm phụ kích thước $300 \times 500$ mm.
- Bản thang bộ và dầm thang: Chiều dày bản thang $h_b = 160$ mm; dầm chiếu nghỉ kích thước $200 \times 350$ mm.
- Vách cứng và lõi thang máy: Chiều dày vách $h_w = 300$ mm, thỏa mãn điều kiện ổn định $h_w \ge h_t / 20 = 3400 / 20 = 170$ mm và lớn hơn 150 mm theo TCXD 198:1997.
Chương 3: Thiết kế cầu thang bộ
Chương 3 tính toán chi tiết buồng thang bộ hai vế dạng bản chịu lực một phương, chiều cao tầng 3,4 m gồm 21 bậc kích thước $300 \times 160$ mm. Các lớp cấu tạo bậc gạch, vữa lót, đá hoa cương Granite được quy đổi về chiều dày tương đương theo phương vuông góc bản nghiêng.
- Tải trọng tính toán: Bản nghiêng chịu tĩnh tải tính toán $g_{bn}^{tt} = 7,996$ kN/m², hoạt tải tính toán $p_{bn}^{tt} = 3,6$ kN/m²; bản chiếu nghỉ chịu tĩnh tải $g_{cn}^{tt} = 5,666$ kN/m², hoạt tải $p_{cn}^{tt} = 3,6$ kN/m².
- Nội lực dải bản 1 m: Phản lực gối tựa $R_A = 34,207$ kN, $R_B = 29,484$ kN; mômen nhịp lớn nhất đạt 31,202 kNm. Cốt thép dọc bản thang bố trí thanh $\phi 10$. Lực cắt lớn nhất $Q_{max} = 34,171$ kN nhỏ hơn khả năng chịu cắt của bê tông $0,5 R_{bt} b h_0$, không cần đặt cốt đai chịu cắt trong bản.
- Thiết kế dầm chiếu nghỉ ($200 \times 350$ mm, nhịp 3,3 m): Chịu mômen nhịp lớn nhất $M_{max} = 40,991$ kNm, lực cắt gối $Q_{max} = 53,759$ kN. Do lực cắt vượt quá khả năng chịu tải của bê tông thuần túy, tác giả bố trí đai $\phi 6$ hai nhánh với khoảng cách tính toán $s_{tt} = 209$ mm, chọn đai thực tế phù hợp quy chuẩn cấu tạo. Bản vẽ thiết kế thể hiện ở ký hiệu KC01.
Chương 4: Tính toán tải trọng và tác động
Chương này tổng hợp các nhóm tải trọng tác động lên tòa nhà theo TCVN 2737:2023:
- Tĩnh tải: Trọng lượng kết cấu bê tông cốt thép, tải trọng các lớp hoàn thiện sàn (gạch ceramic, vữa lót, vữa trát, lớp tạo dốc, chống thấm) cho từng khu vực công năng. Tải trọng tường xây gạch dày 100 mm và 200 mm được phân tích chi tiết cho từng tầng và gán trực tiếp lên dầm hoặc sàn dưới dạng tải phân bố đều qua phần tử dầm ảo (NONE) trong mô hình ETABS.
- Hoạt tải: Tra cứu theo công năng sử dụng căn hộ, sảnh, hành lang, khu vệ sinh, văn phòng và mái.
- Tải trọng gió: Xác định áp lực gió cơ sở $W_0$, độ cao tương đương $z_e$, hệ số độ cao $k(z_e)$, hệ số khí động $c$, và hệ số hiệu ứng giật $G_f$ riêng biệt theo phương X và phương Y.
- Tải trọng động đất: Tính toán theo TCVN 9386:2012 dựa trên địa chất đất nền loại C, xác định phổ phản ứng gia tốc thiết kế và hệ số ứng xử $q$ theo phương ngang.
- Tổ hợp tải trọng: Khai báo hệ thống các trường hợp tải trọng (Load Pattern) và thiết lập các tổ hợp tải trọng (Load Combination) phục vụ kiểm tra theo TTGH I (cường độ) và TTGH II (biến dạng).
Chương 5: Kiểm tra ổn định tổng thể công trình
Chương 5 sử dụng kết quả phân tích dao động và nội lực không gian từ ETABS để kiểm tra các chỉ tiêu an toàn tổng thể của tòa nhà 76 m:
- Kiểm tra điều kiện ổn định chống lật dưới tác động của mômen lật do gió và động đất so với mômen giữ do tĩnh tải bản thân.
- Kiểm tra gia tốc dao động đỉnh công trình nhằm đảm bảo mức độ tiện nghi sinh hoạt cho người sử dụng.
- Kiểm tra độ võng và chuyển vị ngang đỉnh công trình trong giới hạn đàn hồi cho phép ($H / 500$).
- Kiểm tra chuyển vị lệch tầng tương đối giữa các tầng kế cận dưới tác động của tải trọng động đất theo yêu cầu của TCVN 9386:2012.
- Kiểm tra và đánh giá ảnh hưởng của hiệu ứng phi tuyến hình học bậc hai (P-Delta) lên độ cứng và biến dạng của khung nhà cao tầng.
Chương 6: Thiết kế hệ sàn - dầm trực giao tầng điển hình
Tác giả thiết lập mô hình tính toán sàn sườn tầng điển hình bằng SAFE:
- Khai báo lưới dầm, chiều dày ô bản $h_s = 160$ mm và gán các tổ hợp tĩnh tải, hoạt tải cùng tải trọng tường.
- Kiểm tra độ võng sàn: Tính toán độ võng tức thời đàn hồi và độ võng dài hạn có xét đến tác động từ biến, co ngót bê tông theo TCVN 5574:2018.
- Kiểm tra bề rộng khe nứt: Phân tích bề rộng nứt ngắn hạn và dài hạn của các thớ bê tông chịu kéo.
- Tính toán cốt thép: Chia dải Strips theo phương X và Y, trích xuất biểu đồ mômen uốn dải tựa gối và giữa nhịp, tính toán diện tích cốt thép $A_s$, lựa chọn đường kính và khoảng cách thép, đồng thời kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu $\mu_{min} = 0,59%$.
Chương 7: Thiết kế sàn phẳng (không có mũ cột)
Chương 7 đóng vai trò phân tích so sánh giải pháp kết cấu sàn phẳng dày 350 mm không sử dụng mũ cột:
- Xây dựng mô hình hình học sàn phẳng trên phần mềm SAFE, gán tải trọng tương ứng.
- Đánh giá chuyển vị võng đàn hồi, võng co ngót và mức độ nứt thớ chịu kéo theo TCVN 5574:2018.
- Chia dải Strips phương X và Y để xác định diện tích cốt thép trên đầu cột và dải giữa nhịp.
- Kiểm tra ứng suất đâm thủng (chọc thủng) tại liên kết sàn - cột: Khảo sát tháp xuyên thủng, xác định lực xuyên thủng $F$, mômen kháng uốn tại vị trí cột biên trục 3-D, qua đó đánh giá khả năng chịu cắt cục bộ của sàn không dầm.
Chương 8: Thiết kế khung
Chương này thực hiện thiết kế chi tiết các cấu kiện chịu lực chính của hệ khung không gian:
- Thiết kế dầm tầng điển hình: Xác định biểu đồ bao nội lực từ các tổ hợp tải trọng (ComboBAO TT và ComboBAO DD), tính cốt thép dọc chịu uốn, cốt đai chịu cắt, tính toán cốt treo (cốt đai gia cường tại nút giao giữa dầm phụ $300 \times 500$ mm và dầm chính $300 \times 700$ mm), xác định quy cách nối và neo cốt thép.
- Thiết kế cột: Tính toán cột điển hình C2, xét ảnh hưởng uốn dọc hai phương, tính toán bài toán nén uốn lệch tâm xiên để bố trí cốt thép dọc và cốt đai.
- Thiết kế vách đơn và vách lõi thang máy: Tính toán vách phẳng V1 (PTM1) theo phương pháp vùng biên chịu mômen; phân chia phần tử vách lõi thang máy, tính toán bố trí cốt thép dọc chống uốn và cốt thép đai giằng chịu cắt.
Chương 9: Thiết kế móng
Chương 9 giải quyết bài toán kỹ thuật địa kỹ thuật và nền móng công trình:
- Phân tích điều kiện địa chất công trình dựa trên số liệu hố khoan HK2 tại quận Ninh Kiều, Cần Thơ.
- Lựa chọn giải pháp móng: Sử dụng cọc khoan nhồi đường kính $D = 1000$ mm cho toàn bộ khối nhà.
- Tính toán sức chịu tải đơn cọc: Sức chịu tải vật liệu làm cọc, sức kháng thân và mũi theo chỉ tiêu cơ lý, theo chỉ tiêu cường độ đất nền, và theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT (áp dụng công thức Viện Kiến trúc Nhật Bản).
- Thiết kế chi tiết các đài móng M1, M2, M3 và đài móng cụm lõi thang máy: Xác định kích thước mặt bằng và chiều sâu đài móng; kiểm tra phản lực đầu cọc lớn nhất và nhỏ nhất; kiểm tra ổn định đất nền dưới đáy móng khối quy ước; tính toán độ lún công trình; kiểm tra chọc thủng đài do cột và do cọc gây ra; tính toán cốt thép chịu uốn đáy đài móng.
Chương 10: Biện pháp thi công cốp pha
Nội dung chương trình bày giải pháp thi công ván khuôn cho các cấu kiện bê tông tầng điển hình:
- Lựa chọn vật tư: Ván ép phủ phim công nghiệp chiều dày 21 mm, hệ sườn gia cường bằng thép hộp, hệ thanh chống đứng và giàn giáo nêm chịu lực.
- Tính toán kiểm tra khả năng chịu lực và biến dạng võng cho ván khuôn móng, cột, bản sàn, thành dầm và đáy dầm; kiểm tra sườn đứng, sườn ngang và hệ thanh chống xiên tuân thủ tiêu chuẩn an toàn thi công.
Kết quả và đóng góp
Kết quả tính toán kỹ thuật chính
Hồ sơ đồ án đưa ra các số liệu tính toán cụ thể được kiểm chứng qua các mô hình phần tử hữu hạn và tiêu chuẩn hiện hành:
| Cấu kiện / Hạng mục | Thông số thiết kế được xác lập | Căn cứ / Kết quả kiểm tra |
|---|---|---|
| Sàn dầm trực giao | Chiều dày $h_s = 160$ mm (vệ sinh 140 mm) | Đạt điều kiện võng và nứt theo TCVN 5574:2018 |
| Sàn phẳng khảo sát | Chiều dày $h_s = 350$ mm | Kiểm tra đâm thủng tại cột biên trục 3-D |
| Tiết diện dầm khung | Dầm chính $300 \times 700$ mm; Dầm phụ $300 \times 500$ mm | Bố trí thép dọc CB400-V, cốt treo dầm phụ |
| Vách cứng và lõi | Bề dày vách $h_w = 300$ mm | Thỏa mãn ổn định uốn dọc ($h_w \ge 170$ mm) |
| Cầu thang bộ | Bản nghiêng $h_b = 160$ mm; dầm $200 \times 350$ mm | Đai $\phi 6$ nhánh đôi dầm chiếu nghỉ, $s_{tt} = 209$ mm |
| Móng cọc nhồi | Cọc khoan nhồi $D = 1000$ mm | Kiểm tra sức chịu tải cơ lý, cường độ và SPT |
| Cốp pha thi công | Ván ép phủ phim 21 mm, giàn giáo nêm | Thỏa mãn độ võng và cường độ thành/đáy cấu kiện |
Đóng góp kỹ thuật của đồ án
- Thiết lập quy trình tính toán hoàn chỉnh cho một công trình cao tầng quy mô 22 tầng nổi tại khu vực Tây Nam Bộ, áp dụng hệ thống tiêu chuẩn mới nhất bao gồm tiêu chuẩn tải trọng TCVN 2737:2023 và tiêu chuẩn bê tông TCVN 5574:2018.
- Thực hiện phân tích định lượng so sánh giữa hai giải pháp kết cấu sàn (sàn sườn truyền thống và sàn phẳng), cung cấp cơ sở kỹ thuật rõ ràng về việc lựa chọn sàn sườn nhằm tối ưu hóa độ cứng uốn và kiểm soát biến dạng võng cho nhà cao tầng.
- Tích hợp tính toán đồng bộ từ kiến trúc, kết cấu phần thân, ổn định động lực học công trình, giải pháp móng cọc khoan nhồi chịu tải trọng tổ hợp có động đất, đến biện pháp thi công cốp pha ngoài hiện trường.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Hạn chế trong phạm vi đồ án
- Toàn bộ tính toán được triển khai cho 01 khối tháp đơn lẻ trên nền địa chất đại diện của một vị trí khảo sát cụ thể (hố khoan HK2 tại quận Ninh Kiều, TP. Cần Thơ), chưa xét đến ảnh hưởng tương hỗ giữa các khối công trình liền kề.
- Mô hình kết cấu phân tích theo giả thiết đàn hồi tuyến tính thông qua phần mềm ETABS và SAFE; đồ án chưa thực hiện phân tích phi tuyến tĩnh (pushover) hoặc phi tuyến động lịch sử thời gian để đánh giá ứng xử của công trình dưới động đất cấp độ cao.
- Phương án móng cọc khoan nhồi được tính toán độc lập theo mô hình đài cứng và khối móng quy ước, chưa mô phỏng bài toán tương tác phức tạp giữa đất nền - cọc - kết cấu phần thân (Soil-Structure Interaction - SSI).
Hướng phát triển và nghiên cứu tiếp
- Mở rộng nghiên cứu áp dụng giải pháp sàn phẳng bê tông cốt thép ứng lực trước (dự ứng lực căng sau) thay thế cho sàn phẳng thường nhằm giảm chiều dày bản sàn và giảm tải trọng tĩnh đè xuống móng.
- Thực hiện quan trắc lún và chuyển vị thực tế công trình theo các giai đoạn thi công (stage construction analysis) để so sánh đối chứng với kết quả mô hình phần mềm.
Giá trị tham khảo
Đồ án là tài liệu tham khảo chuyên môn phục vụ cho các nhóm đối tượng:
- Sinh viên ngành Kỹ thuật Xây dựng / Công nghệ kỹ thuật công trình xây dựng: Tài liệu tham khảo hữu ích cho quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp nhà cao tầng bê tông cốt thép, đặc biệt là phương pháp triển khai các chương tính toán cấu kiện dầm, cột, vách lõi và móng cọc.
- Kỹ sư thiết kế kết cấu: Tham khảo cách thức áp dụng tiêu chuẩn tải trọng TCVN 2737:2023 trong việc xác lập hệ số giật $G_f$ cho tải trọng gió và quy trình kiểm tra trạng thái giới hạn thứ hai (võng, nứt) theo TCVN 5574:2018 bằng phần mềm SAFE.
- Kỹ sư phụ trách kỹ thuật thi công: Tham khảo phương pháp tính toán kiểm tra hệ ván khuôn gỗ ép phủ phim 21 mm kết hợp giáo nêm chịu lực cho các cấu kiện móng, cột và dầm sàn tầng điển hình.
Câu hỏi thường gặp
1. Công trình Chung cư Tây Đô có quy mô chiều cao và phân chia công năng các tầng như thế nào?
Công trình thuộc công trình dân dụng cấp II, có tổng chiều cao 76,0 m tính từ mặt đất tự nhiên, quy mô gồm 01 tầng hầm và 22 tầng nổi. Tầng hầm (cao 4,0 m) bố trí chỗ để xe và trạm bơm; tầng trệt (cao 4,2 m) bố trí sảnh và dịch vụ công cộng; tầng 2 đến tầng 4 (cao 3,6 m/tầng) dành cho văn phòng và dịch vụ; tầng 5 đến tầng 21 (cao 3,4 m/tầng) là 17 tầng căn hộ ở (8 căn/tầng); tầng kỹ thuật (cao 3,4 m) bố trí phòng máy thang máy và thiết bị kỹ thuật; trên cùng là tầng mái.
2. Tác giả lựa chọn giải pháp kết cấu chịu lực chính nào cho công trình?
Đối với kết cấu chịu lực phương đứng và phương ngang, tác giả lựa chọn hệ hỗn hợp khung - vách - lõi bê tông cốt thép toàn khối nhằm tăng cường độ cứng chống tải trọng gió và động đất cho tòa nhà cao 76 m. Đối với kết cấu sàn, qua so sánh giữa 4 phương án, tác giả chọn hệ sàn sườn toàn khối (dầm trực giao) với chiều dày sàn điển hình 160 mm, dầm chính $300 \times 700$ mm và dầm phụ $300 \times 500$ mm để tối ưu độ cứng uốn và hạn chế võng nứt.
3. Cấp độ bền của vật liệu bê tông và cốt thép được quy định như thế nào trong đồ án?
Toàn bộ kết cấu chịu lực chính (cầu thang, sàn, dầm, cột, vách cứng, lõi thang máy, móng cọc) sử dụng bê tông cấp độ bền B30 ($R_b = 17,0$ MPa, $R_{bt} = 1,15$ MPa, $E_b = 32.500$ MPa). Cốt thép sử dụng 2 nhóm: cốt thép CB240-T ($R_s = R_{sc} = 210$ MPa) dùng cho cốt đai và các thanh có đường kính $\phi 6 - \phi 10$; cốt thép CB400-V ($R_s = R_{sc} = 350$ MPa) dùng cho cốt thép dọc chịu lực có đường kính $\phi 10 - \phi 32$.
4. Giải pháp nền móng được thiết kế bằng loại móng gì và sức chịu tải của cọc dựa trên các phương pháp nào?
Công trình sử dụng giải pháp móng cọc khoan nhồi đường kính $D = 1000$ mm. Sức chịu tải của cọc được tính toán và kiểm chứng qua 4 phương pháp: tính theo độ bền vật liệu cọc, tính theo chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất nền hố khoan HK2, tính theo chỉ tiêu cường độ đất nền, và tính toán dựa trên số liệu thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT theo công thức của Viện Kiến trúc Nhật Bản.
5. Biện pháp thi công cốp pha tầng điển hình sử dụng chủng loại vật liệu và kết cấu đỡ nào?
Hệ cốp pha thi công cho các cấu kiện móng, cột, dầm và sàn tầng điển hình sử dụng bề mặt ván ép phủ phim công nghiệp dày 21 mm. Hệ sườn chịu lực phụ và sườn chính được gia công từ thép hộp định hình, kết hợp với hệ cây chống đơn, thanh chống xiên và hệ giàn giáo nêm chịu lực được tính toán kiểm tra thỏa mãn điều kiện bền và độ võng cho phép.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp "Chung cư Tây Đô" của sinh viên Trần Tiến Đạt là một công trình thiết kế kỹ thuật xây dựng công phu, giải quyết trọn vẹn bài toán xây dựng công trình dân dụng cao tầng quy mô 22 tầng nổi và 1 tầng hầm tại Thành phố Cần Thơ. Bản thuyết minh đã hệ thống hóa việc ứng dụng các tiêu chuẩn xây dựng cập nhật của Việt Nam (TCVN 2737:2023, TCVN 5574:2018, TCVN 9386:2012) vào quy trình mô hình hóa số bằng các phần mềm chuyên ngành ETABS và SAFE. Các giải pháp kỹ thuật từ hệ kết cấu khung - vách - lõi, sàn sườn toàn khối, móng cọc khoan nhồi D1000 cho đến biện pháp cốp pha đều được tính toán với thông số định lượng rõ ràng, đảm bảo yêu cầu chịu lực và độ ổn định công trình.