Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đề tài tốt nghiệp kỹ sư xây dựng thực hiện nhiệm vụ thiết kế công trình Chung cư cao cấp Mozac Thảo Điền (trong thuyết minh cũng gọi là Chung cư Thảo Điền). Bối cảnh thực tiễn của dự án xuất phát từ nhu cầu phát triển không gian nhà ở cao tầng tiện nghi tại khu vực Thảo Điền, Quận 2, Thành phố Hồ Chí Minh. Đây là khu vực đô thị tập trung dân cư có mức sống cao, doanh nhân và cư dân quốc tế, đồng thời sở hữu mạng lưới hạ tầng kỹ thuật và giao thông hoàn thiện, nằm cách trạm Metro số 6 và Vincom Thảo Điền khoảng 500 m, cách Trường Quốc tế Đức và siêu thị Big C An Phú khoảng 1 km, cách Bệnh viện Quốc tế Thảo Điền 1,5 km.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án bao gồm:

  1. Tìm hiểu, phân tích giải pháp kiến trúc tổng thể, mặt bằng công năng và các hệ thống kỹ thuật công trình (điện, cấp thoát nước, thông gió, phòng cháy chữa cháy, chống sét).
  2. Lựa chọn giải pháp kết cấu chịu lực hợp lý cho công trình cao tầng; xác định vật liệu xây dựng, kích thước sơ bộ các cấu kiện chịu lực chính.
  3. Thiết kế chi tiết cấu kiện phụ: tính toán và bố trí cốt thép cầu thang bộ 2 vế tầng điển hình.
  4. Thiết kế hệ kết cấu sàn - dầm trực giao tầng điển hình bằng phần mềm chuyên dụng, kiểm tra võng và vết nứt theo trạng thái giới hạn thứ hai.
  5. Thiết lập mô hình không gian 3D khung - vách - lõi trên phần mềm ETABS, xác định tải trọng đứng, tải trọng gió động và tải trọng động đất; kiểm tra các điều kiện ổn định tổng thể của tòa nhà.
  6. Thiết kế các cấu kiện khung chịu lực: dầm sàn, cột biên, cột giữa, vách biên và vách lõi thang máy.
  7. Đánh giá điều kiện địa chất công trình, xác định sức chịu tải của cọc và thiết kế các đài móng cọc (móng M1, M2, M3 và móng lõi thang máy).
  8. Thiết kế biện pháp kỹ thuật thi công cốp pha cho hệ kết cấu chịu lực (cột, dầm, sàn).

Đối tượng nghiên cứu là kết cấu công trình Chung cư cao cấp Mozac Thảo Điền. Công trình thuộc loại công trình dân dụng cấp II (theo Thông tư số 06/2021/TT-BXD) và có cấp hậu quả C2 (theo QCVN 03:2022/BXD). Về phạm vi không gian, công trình tọa lạc tại đường số 38, phường Thảo Điền, Quận 2, TP. Hồ Chí Minh với quy mô gồm 1 tầng hầm, 1 tầng trệt, 17 tầng căn hộ (từ tầng 2 đến tầng 18) và 1 tầng mái; tổng chiều cao công trình tính từ mặt đất tự nhiên là 65 m. Về phạm vi thời gian, đồ án được thực hiện và hoàn thành vào tháng 12 năm 2025 bởi sinh viên Nguyễn Võ Thiện Nhân dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Phan Đức Hùng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở tính toán kết cấu của đồ án dựa trên nguyên tắc thiết kế kết cấu bê tông cốt thép thỏa mãn hai nhóm trạng thái giới hạn: Trạng thái giới hạn I (về độ bền và khả năng chịu lực) và Trạng thái giới hạn II (về điều kiện sử dụng bình thường, bao gồm khống chế độ võng và bề rộng khe nứt).

Hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật quốc gia và tài liệu chuyên ngành được viện dẫn trong đồ án bao gồm:

  • TCVN 2737:2023: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế.
  • TCVN 9386:2012: Thiết kế công trình chịu tải trọng động đất.
  • TCVN 5574:2018: Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép.
  • TCVN 10304:2014: Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế.
  • TCVN 9362:2012: Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình.
  • TCVN 9395:2012: Cọc khoan nhồi – Thi công và nghiệm thu.
  • TCVN 9394:2012: Đóng và ép cọc – Thi công và nghiệm thu.
  • TCXD 198:1997: Nhà cao tầng – Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối.
  • QCVN 03:2022/BXD: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về phân cấp công trình.
  • QCVN 06:2021/BXD và QCVN 06:2010/BXD: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn cháy cho nhà và công trình.
  • QCXDVN 02:2022/TT-BXD: Số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng.
  • Giáo trình và tài liệu tính toán của GS.TS Nguyễn Đình Cống (tính toán sàn sườn bê tông cốt thép, tính toán tiết diện cột).

Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa tính toán lý thuyết giải tích và mô hình hóa số bằng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM). Nguồn dữ liệu sử dụng bao gồm hồ sơ bản vẽ kiến trúc công trình, hồ sơ khảo sát địa chất hiện trường với hình trụ khoan HK2, các chỉ tiêu cơ lý mẫu đất và kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT). Tác giả ứng dụng hệ thống phần mềm kỹ thuật chuyên dụng:

  • ETABS v21: Mô hình hóa hệ khung không gian 3D, phân tích dao động, tính toán tải trọng gió động, phổ phản ứng động đất và xuất nội lực tổng thể.
  • SAFE v20: Mô hình hóa hệ dầm sàn tầng điển hình, phân tích dải strips, tính toán độ võng phi tuyến có xét từ biến và co ngót, tính toán bề rộng vết nứt và phân tích kết cấu móng đài cọc.
  • SAP2000 v20: Mô hình hóa và phân tích nội lực bản thang, dầm thang bộ.
  • Prokon: Kiểm tra khả năng chịu lực của tiết diện cột bê tông cốt thép chịu nén uốn xiên.
  • AutoCAD và Revit v21: Thể hiện bản vẽ kỹ thuật kiến trúc, kết cấu và chi tiết cốt thép.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Kiến trúc công trình

Chương này trình bày tổng quan về quy mô công trình, giải pháp mặt bằng, mặt cắt và hệ thống kỹ thuật phục vụ vận hành tòa nhà. Công trình có diện tích khu đất bằng phẳng, chiều cao tầng điển hình là 3,4 m; tầng trệt cao 4,2 m; tầng hầm cao 3,4 m; tầng mái cao 3,4 m. Tòa nhà bố trí 2 buồng thang bộ thoát hiểm và 4 buồng thang máy tập trung tại khu vực lõi trung tâm, đảm bảo khoảng cách di chuyển từ vị trí xa nhất đến lối thoát hiểm nhỏ hơn 25 m.

Tầng Chiều cao (m) Số tầng Chức năng sử dụng chính
Tầng hầm 3,4 1 Bãi đỗ xe, bể nước ngầm, trạm biến áp, phòng bơm
Tầng trệt 4,2 1 Sảnh đón, không gian kinh doanh cửa hàng, dịch vụ thương mại
Tầng 2 – 18 3,4 17 Căn hộ chung cư cao cấp (bố trí 8 căn hộ/tầng)
Tầng mái 3,4 1 Phòng kỹ thuật thang máy, bể nước mái, hệ thống thu sét

Về các giải pháp kỹ thuật: Hệ thống điện sử dụng nguồn điện lưới thành phố kết hợp máy phát điện dự phòng công suất 150 kVA và máy biến áp đặt tại tầng hầm; dây dẫn đi ngầm trong hộp kỹ thuật và gen luồn bảo vệ. Hệ thống cấp nước bơm tự động từ bể ngầm lên bể mái trước khi phân phối theo các trục đứng. Hệ thống thoát nước mưa sử dụng đường ống đường kính 140 mm. Nước thải sinh hoạt được gom về hệ thống xử lý cục bộ trước khi xả ra mạng lưới đô thị. Hệ thống phòng cháy chữa cháy trang bị báo cháy tự động và họng nước chữa cháy dọc hành lang. Hệ thống chống sét sử dụng kim thu sét chủ động tại tầng mái nối với dây tiếp địa bằng đồng. Rác thải được thu gom qua hệ thống ống xả rác tại các tầng dẫn xuống phòng chứa rác cách ly tại tầng hầm.

Chương 2: Tổng quan về kết cấu công trình

Tác giả phân tích các giải pháp kết cấu chịu lực cho công trình có chiều cao 65 m:

  • Kết cấu theo phương đứng: Sử dụng hệ chịu lực khung – vách – lõi bê tông cốt thép toàn khối. Khung chịu tải trọng thẳng đứng; hệ vách và lõi cứng vừa tiếp nhận tải trọng đứng vừa tăng cường độ cứng ngang để chống lại tác động của gió và động đất.
  • Kết cấu theo phương ngang: Chọn giải pháp hệ sàn sườn toàn khối (sàn dầm trực giao) nhờ ưu điểm độ cứng lớn, khả năng kiểm soát độ võng và vết nứt tốt, thuận tiện phân bố không gian kiến trúc.
  • Kết cấu móng: Sử dụng giải pháp móng cọc bê tông cốt thép trên nền địa chất khu vực Thảo Điền.

Về vật liệu xây dựng: Bê tông cấp độ bền B35 có cường độ chịu nén tính toán $R_b = 19,5\text{ MPa}$, cường độ chịu kéo tính toán $R_{bt} = 1,30\text{ MPa}$. Cốt thép nhóm CB300-T (đường kính $d \le 10\text{ mm}$) có $R_s = R_{sc} = 260\text{ MPa}$, $R_{sw} = 210\text{ MPa}$, mô đun đàn hồi $E_s = 2 \times 10^5\text{ MPa}$. Cốt thép nhóm CB400-V (đường kính $10 < d \le 32\text{ mm}$) có $R_s = R_{sc} = 350\text{ MPa}$, $R_{sw} = 280\text{ MPa}$, $E_s = 2 \times 10^5\text{ MPa}$. Chiều dày lớp bê tông bảo vệ được quy định: cọc và đài móng 50 mm; cột, vách cứng, lõi thang 50 mm; dầm 25 mm; sàn 25 mm; cầu thang 20 mm.

Kích thước tiết diện được xác định sơ bộ dựa trên nhịp lớn nhất $L_1 = 8,0\text{ m}$, $L_2 = 8,5\text{ m}$:

  • Chiều dày sàn: Sàn căn hộ thường chọn $h_s = 150\text{ mm}$; sàn khu vệ sinh chọn $h_{vs} = 120\text{ mm}$; sàn tầng hầm chọn $h_s = 250\text{ mm}$.
  • Tiết diện dầm: Dầm chính và dầm biên kích thước $300 \times 600\text{ mm}$; dầm phụ kích thước $300 \times 400\text{ mm}$.
  • Tiết diện cột: Lựa chọn theo diện truyền tải và công thức kinh nghiệm của GS.TS Nguyễn Đình Cống, chia theo vị trí cột biên và cột giữa từ tầng hầm đến tầng mái.
  • Tải trọng: Hoạt tải sàn xác định theo TCVN 2737:2023 gồm phòng ở ($1,5\text{ kN/m}^2$, tính toán $1,95\text{ kN/m}^2$), khu vệ sinh ($1,5\text{ kN/m}^2$, tính toán $1,95\text{ kN/m}^2$), ban công/hành lang, khu đỗ xe ($3,0\text{ kN/m}^2$, tính toán $3,9\text{ kN/m}^2$), khu thương mại ($5,0\text{ kN/m}^2$, tính toán $6,5\text{ kN/m}^2$). Tải trọng tường xây trên dầm và sàn được quy đổi chính xác, gán qua dầm ảo (dầm NONE) trong phần mềm tính toán.

Chương 3: Thiết kế cầu thang bộ

Chương này tính toán chi tiết cầu thang bộ 2 vế tầng điển hình (chiều cao tầng 3,4 m), dạng bản chịu lực một phương liên kết khớp vào dầm chân thang và dầm chiếu nghỉ:

  • Thông số hình học: Cầu thang gồm 22 bậc (11 bậc mỗi vế), kích thước mỗi bậc $b \times h = 300 \times 155\text{ mm}$, góc nghiêng bản thang là $27^\circ$. Chiều dày bản thang $h_b = 150\text{ mm}$, tiết diện dầm chiếu nghỉ $b \times h = 200 \times 300\text{ mm}$.
  • Tải trọng: Tĩnh tải bản nghiêng quy đổi theo phương vuông góc $g_{tc} = 3,86\text{ kN/m}^2$; tĩnh tải bản chiếu nghỉ $g_{tt} = 1,7\text{ kN/m}^2$. Hoạt tải tiêu chuẩn theo TCVN 2737:2023 lấy $p^{tc} = 3,0\text{ kN/m}^2$, hệ số độ tin cậy bằng 1,3.
  • Kết quả nội lực và kiểm tra: Mô hình hóa trên SAP2000 cho thấy lực cắt lớn nhất trong bản thang $Q = 27,39\text{ kN}$. Bản thang thỏa mãn điều kiện chịu cắt của bê tông và điều kiện độ võng cho phép ($f \le f_{gh} = L/200$).
  • Thiết kế dầm thang: Dầm chiếu tới chịu tải trọng bản thang truyền vào $q_1 = 31,24\text{ kN/m}$, lực cắt lớn nhất $Q_{max} = 90,46\text{ kN}$; dầm chiếu nghỉ chịu $q_1 = 27,29\text{ kN/m}$, lực cắt $Q_{max} = 74,15\text{ kN}$. Bê tông không đủ khả năng chịu cắt đơn thuần nên phải bố trí cốt đai $\phi 6$ hai nhánh ($R_{sw} = 210\text{ MPa}$) với bước đai $s = 100\text{ mm}$ ở đoạn $L/4$ gần gối tựa và $s = 150\text{ mm}$ ở giữa nhịp $L/2$. Cốt thép dọc chịu uốn dùng thép $\phi 18$.

Chương 4: Thiết kế hệ sàn - dầm trực giao

Tác giả chọn sàn tầng 12 làm đối tượng đại diện cho nhóm sàn tầng điển hình để mô hình hóa và tính toán bằng phần mềm SAFE v20. Các trường hợp tải trọng gồm trọng lượng bản thân (TLBT), tĩnh tải hoàn thiện (TTHT), tải tường xây (TTUONG) và hoạt tải (HT). Tổ hợp tải trọng kiểm tra võng, nứt theo trạng thái giới hạn thứ hai (COMBO BAO - TC) và tính toán cốt thép theo trạng thái giới hạn thứ nhất (COMBO BAO - TT).

Quy trình kiểm tra khả năng sử dụng theo TCVN 5574:2018:

  • Kiểm tra độ võng đàn hồi: Giá trị võng lớn nhất ghi nhận $f = 14,816\text{ mm}$, nhỏ hơn độ võng giới hạn cho phép $[f] = 42,46\text{ mm}$ (thỏa mãn).
  • Kiểm tra độ võng dài hạn có xét đến co ngót và từ biến bê tông: Giá trị võng toàn phần tính toán bằng SAFE $f = 17,84\text{ mm}$, nhỏ hơn độ võng giới hạn cho phép $[f] = 42,46\text{ mm}$ (thỏa mãn).
  • Kiểm tra vết nứt ngắn hạn: Bề rộng vết nứt tính toán lớn nhất $a_{crc} = 0,28\text{ mm}$, nhỏ hơn giới hạn cho phép $[a_{crc}] = 0,40\text{ mm}$ theo Bảng 17 của TCVN 5574:2018 (thỏa mãn).
  • Kiểm tra vết nứt dài hạn: Bề rộng vết nứt tính toán $a_{crc,1} = 0,16\text{ mm}$, nhỏ hơn giới hạn cho phép $[a_{crc,1}] = 0,30\text{ mm}$ (thỏa mãn).
  • Tính cốt thép sàn: Mô hình được chia dải Strips theo hai phương X và Y với dải trên cột ($L/4$) và dải giữa nhịp ($L/2$), từ đó xuất biểu đồ mô men uốn, tính toán diện tích cốt thép $A_s$ và kiểm tra khả năng chịu lực sau khi bố trí thép.

Chương 5: Khung 3D và ổn định tổng thể

Chương này xây dựng mô hình không gian tổng thể của công trình trong phần mềm ETABS v21.

  • Tải trọng gió được tính toán theo tiêu chuẩn mới TCVN 2737:2023: Xác định dạng địa hình, tính toán hệ số thay đổi áp lực gió theo độ cao $k(Z_e)$, hệ số khí động phân vùng theo phương X và phương Y, hệ số giật $G_f$ và giá trị tải trọng gió tĩnh kết hợp thành phần động phân bố lên từng tầng.
  • Tải trọng động đất được xác định theo TCVN 9386:2012: Khai báo khối lượng tham gia dao động, phân tích phổ phản ứng đàn hồi trên ETABS, xác định chu kỳ dao động riêng và các dạng dao động chính.
  • Kiểm tra các chỉ tiêu ổn định công trình cao tầng:
    • Chuyển vị đỉnh công trình theo phương X và phương Y dưới tác dụng của tải trọng ngang.
    • Kiểm tra gia tốc dao động tại đỉnh công trình nhằm đảm bảo tiện nghi cho người sử dụng.
    • Chuyển vị lệch tầng dưới tác dụng của gió và động đất theo quy định giới hạn của tiêu chuẩn.
    • Kiểm tra hiệu ứng P-Delta theo hai phương X và Y nhằm đánh giá mức độ ảnh hưởng của biến dạng hình học thứ cấp.
    • Kiểm tra điều kiện ổn định chống lật của toàn khối công trình.

Chương 6: Thiết kế khung

Nội dung chương tập trung vào thiết kế cốt thép cho các cấu kiện chịu lực cơ bản xuất từ mô hình ETABS:

  • Thiết kế dầm tầng điển hình: Phân tích dầm DX-6 (phần tử B93 trong mô hình ETABS), xuất biểu đồ mô men uốn và lực cắt bao. Thiết kế cốt thép dọc chịu mô men âm tại gối và mô men dương tại nhịp; tính toán cốt đai chịu cắt theo tiết diện nghiêng, bố trí cốt thép đai dày trong vùng tới hạn theo quy định kháng chấn.
  • Thiết kế cột: Phân loại cột biên và cột giữa, xác định tổ hợp nội lực nguy hiểm nhất ($N, M_x, M_y$). Cột được kiểm tra và bố trí thép chịu nén uốn xiên thông qua phần mềm Prokon, xác định hàm lượng cốt thép dọc và bố trí cốt đai chống nở ngang.
  • Thiết kế vách phẳng và lõi thang máy: Tính toán vách biên W1 tầng hầm và các phần tử thuộc lõi vách buồng thang máy LT2; chia nhỏ phần tử vách để xuất nội lực, tính toán cốt thép thẳng đứng và cốt đai theo phương ngang nhằm chịu mô men uốn và lực cắt lớn do tải trọng ngang gây ra.

Chương 7: Thiết kế móng

Chương 7 giải quyết bài toán nền móng dựa trên số liệu địa chất từ hố khoan HK2:

  • Tóm tắt địa tầng: Thống kê các lớp đất, chỉ tiêu cơ lý (dung trọng, góc ma sát trong $\varphi$, lực dính $c$, mô đun biến dạng $E$) và chỉ số thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT ($N_{SPT}$).
  • Sức chịu tải của cọc: Đánh giá sức chịu tải thiết kế của cọc đơn theo các phương pháp: chỉ tiêu cơ lý đất nền, chỉ tiêu cường độ đất nền, và công thức của Viện Kiến trúc Nhật Bản dựa trên số đòn đập SPT. Lựa chọn sức chịu tải tính toán để xác định số lượng cọc cho từng đài móng.
  • Thiết kế các loại đài móng:
    • Móng cột M1, M2, M3: Tính toán phản lực đầu cọc bằng SAFE, kiểm tra điều kiện phản lực lớn nhất không vượt quá sức chịu tải cho phép của cọc ($P_{max} \le 1,2 R_{c}$); kiểm tra ứng suất và điều kiện ổn định đất nền tại đáy móng khối quy ước; tính toán độ lún móng; kiểm tra điều kiện chống đâm thủng (xuyên thủng) đài móng do chân cột; kiểm tra khả năng chịu cắt do cọc gây ra; tính toán diện tích cốt thép đài móng.
    • Móng lõi thang máy (Móng LT): Kiểm tra hệ phản lực đầu cọc dưới đáy lõi thang, kiểm tra lún theo khối móng quy ước, kiểm tra xuyên thủng và cắt móng, tính toán cốt thép lưới đáy và thép tăng cường cho đài bè lõi.

Chương 8: Biện pháp thi công coppha

Chương cuối cùng tính toán thiết kế hệ ván khuôn phục vụ thi công bê tông toàn khối:

  • Vật liệu sử dụng: Ván cốp pha phủ phim Tekcom kết hợp hệ thống sườn đỡ và giằng bằng thép hộp.
  • Nguyên tắc tính toán: Kiểm tra các bộ phận cốp pha theo trạng thái giới hạn thứ nhất (cường độ chịu lực) và trạng thái giới hạn thứ hai (độ võng giới hạn $f \le [f]$).
  • Nội dung tính toán chi tiết:
    • Thiết kế cốp pha cột: Xác định áp lực ngang của vữa bê tông mới đổ và tải trọng chấn động khi đầm, tính toán khoảng cách sườn đứng và gông ngang.
    • Thiết kế cốp pha dầm kích thước $300 \times 600\text{ mm}$: Kiểm tra độ bền ván đáy, ván thành dầm, sườn đỡ trên và sườn dưới.
    • Thiết kế cốp pha sàn: Xác định tải trọng bản thân vữa bê tông, tải trọng người và thiết bị thi công, tải trọng đầm rung; kiểm tra ván mặt sàn, hệ xà gồ đỡ lớp trên và lớp dưới.

Kết quả và đóng góp

Đồ án hoàn thành trọn vẹn việc thiết kế kỹ thuật công trình chung cư cao tầng với các kết quả số liệu cụ thể:

Hạng mục kết cấu Thông số thiết kế / Kết quả tính toán Giới hạn quy chuẩn cho phép Kết luận kỹ thuật
Độ võng đàn hồi sàn tầng 12 $f = 14,816\text{ mm}$ $[f] = 42,46\text{ mm}$ Thỏa mãn TTGH II
Độ võng dài hạn (từ biến + co ngót) $f = 17,840\text{ mm}$ $[f] = 42,46\text{ mm}$ Thỏa mãn TTGH II
Vết nứt ngắn hạn sàn $a_{crc} = 0,28\text{ mm}$ $[a_{crc}] = 0,40\text{ mm}$ Thỏa mãn TCVN 5574:2018
Vết nứt dài hạn sàn $a_{crc,1} = 0,16\text{ mm}$ $[a_{crc,1}] = 0,30\text{ mm}$ Thỏa mãn TCVN 5574:2018
Lực cắt bản thang bộ $Q_{max} = 27,39\text{ kN}$ $Q_{0bt} = Q_{bt} = 40,13\text{ kN}$ Bê tông đủ khả năng chịu cắt
Lực cắt dầm chiếu tới thang bộ $Q_{max} = 90,46\text{ kN}$ $Q_{b,min} = 24,31\text{ kN}$ Bố trí đai $\phi 6$ ($s=100/150\text{ mm}$)
Lực cắt dầm chiếu nghỉ thang bộ $Q_{max} = 74,15\text{ kN}$ $Q_{b,min} = 24,31\text{ kN}$ Bố trí đai $\phi 6$ ($s=100/150\text{ mm}$)

Về mặt đóng góp chuyên môn, đồ án đã cập nhật và vận dụng trực tiếp tiêu chuẩn tải trọng mới TCVN 2737:2023 vào việc xác định thành phần động của tải trọng gió và hệ số tổ hợp tải trọng cho nhà cao 65 m, thay thế cách tiếp cận của tiêu chuẩn cũ. Bên cạnh đó, tác giả đã xây dựng chuỗi liên kết tính toán đồng bộ giữa nhiều phần mềm chuyên ngành: phân tích tổng thể 3D bằng ETABS v21, phân tích chi tiết sàn và móng bằng SAFE v20, kiểm tra tương tác nén uốn cột bằng Prokon và triển khai mô hình hình học trên Revit v21. Đồ án cũng kết hợp đầy đủ từ khâu phân tích nội lực kết cấu đến khâu thiết kế biện pháp kỹ thuật thi công cốp pha ván ép Tekcom cho dầm, sàn và cột.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án xuất phát từ phạm vi thực hiện của một đồ án tốt nghiệp kỹ sư:

  • Phạm vi thiết kế kết cấu sàn tập trung chi tiết vào một sàn đại diện là sàn tầng 12, chưa mô hình hóa chi tiết ứng xử cục bộ của các ô sàn đặc thù tại tầng chuyển hoặc sàn tầng hầm có chiều dày 250 mm.
  • Phần móng chỉ dừng lại ở việc tính toán các đài móng cọc độc lập (M1, M2, M3) và đài lõi thang máy, chưa xét đến bài toán tương tác phi tuyến phức tạp giữa toàn bộ hệ đài giằng móng, cọc và môi trường đất nền nhiều lớp.
  • Đồ án chưa triển khai sâu các nội dung về lập tiến độ thi công tổng thể, biện pháp đào đất tầng hầm sâu và dự toán kinh phí xây dựng công trình.

Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp theo có thể mở rộng bài toán phân tích phi tuyến tĩnh (Pushover analysis) hoặc phi tuyến động theo lịch sử thời gian nhằm khảo sát sâu hơn mức độ an toàn của hệ khung vách chịu động đất mạnh, đồng thời ứng dụng mô hình thông tin công trình (BIM) đồng bộ từ kết cấu đến dự toán và biện pháp tổ chức thi công.

Giá trị tham khảo

Tài liệu đồ án là nguồn tư liệu thực tế hữu ích cho sinh viên các ngành Kỹ thuật Xây dựng, Kỹ thuật Công trình Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp đang chuẩn bị đồ án môn học hoặc đồ án tốt nghiệp về nhà cao tầng bê tông cốt thép.

Các nội dung có giá trị tham khảo chuyên môn cao bao gồm:

  • Quy trình tra cứu và lập bảng tính tải trọng gió theo TCVN 2737:2023 với các hệ số khí động, hệ số giật $G_f$ và hệ số độ cao $k(Z_e)$.
  • Phương pháp mô hình hóa và kiểm tra trạng thái giới hạn thứ hai (võng dài hạn có co ngót từ biến, bề rộng vết nứt) trên SAFE v20 theo TCVN 5574:2018.
  • Trình tự tính toán sức chịu tải của cọc theo tiêu chuẩn TCVN 10304:2014 kết hợp công thức thực nghiệm SPT của Viện Kiến trúc Nhật Bản và phương pháp kiểm tra đài móng khối quy ước.
  • Bảng biểu tính toán cốp pha gỗ phủ phim Tekcom và thép hộp định hình cho cấu kiện dầm cột.

Câu hỏi thường gặp

Câu hỏi 1: Công trình có quy mô chiều cao và số tầng cụ thể như thế nào theo hồ sơ thiết kế?
Trả lời: Công trình có quy mô gồm 1 tầng hầm (cao 3,4 m), tầng trệt (cao 4,2 m), 17 tầng căn hộ từ tầng 2 đến tầng 18 (mỗi tầng cao 3,4 m) và 1 tầng mái (cao 3,4 m); tổng cộng 19 tầng nổi và 1 tầng hầm, chiều cao toàn công trình tính từ mặt đất tự nhiên là 65 m.

Câu hỏi 2: Hệ kết cấu chịu lực theo phương đứng và phương ngang của tòa nhà được lựa chọn là gì?
Trả lời: Theo phương đứng, tòa nhà sử dụng hệ kết cấu chịu lực khung – vách – lõi bê tông cốt thép toàn khối (khung chịu tải trọng đứng, hệ vách và lõi cứng chịu tải trọng đứng và tải trọng ngang). Theo phương ngang, công trình sử dụng hệ sàn sườn toàn khối (sàn dầm trực giao) với chiều dày sàn điển hình 150 mm, sàn vệ sinh 120 mm và sàn hầm 250 mm.

Câu hỏi 3: Cấp độ bền bê tông và chủng loại cốt thép được chỉ định trong đồ án có các thông số cơ lý nào?
Trả lời: Đồ án sử dụng bê tông B35 với cường độ chịu nén tính toán $R_b = 19,5\text{ MPa}$ và cường độ chịu kéo $R_{bt} = 1,30\text{ MPa}$. Cốt thép gồm nhóm CB300-T (cho đường kính $d \le 10\text{ mm}$, cường độ $R_s = R_{sc} = 260\text{ MPa}$) và nhóm CB400-V (cho đường kính $10 < d \le 32\text{ mm}$, cường độ $R_s = R_{sc} = 350\text{ MPa}$), cả hai nhóm đều có mô đun đàn hồi $E_s = 2 \times 10^5\text{ MPa}$.

Câu hỏi 4: Kết quả kiểm tra độ võng và vết nứt của sàn tầng 12 có thỏa mãn yêu cầu của TCVN 5574:2018 không?
Trả lời: Có. Độ võng đàn hồi đạt $14,816\text{ mm}$ và độ võng dài hạn có co ngót từ biến đạt $17,84\text{ mm}$, đều nhỏ hơn độ võng giới hạn $[f] = 42,46\text{ mm}$. Bề rộng vết nứt ngắn hạn lớn nhất là $0,28\text{ mm}$ (giới hạn cho phép $0,40\text{ mm}$) và vết nứt dài hạn lớn nhất là $0,16\text{ mm}$ (giới hạn cho phép $0,30\text{ mm}$), tất cả đều nằm trong ngưỡng an toàn theo tiêu chuẩn.

Câu hỏi 5: Loại cốp pha nào được tác giả lựa chọn để tính toán biện pháp thi công cho hệ khung dầm sàn cột?
Trả lời: Tác giả chọn giải pháp cốp pha ván ép phủ phim thương hiệu Tekcom kết hợp hệ khung xương đỡ và gông giằng bằng thép hộp định hình, tính toán kiểm tra cường độ và độ võng cho cốp pha cột, cốp pha dầm tiết diện $300 \times 600\text{ mm}$ và cốp pha sàn tầng điển hình.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Chung cư cao cấp Mozac Thảo Điền" của sinh viên Nguyễn Võ Thiện Nhân là công trình nghiên cứu thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh cho một tòa nhà cao tầng bê tông cốt thép quy mô 19 tầng nổi và 1 tầng hầm tại Thành phố Hồ Chí Minh. Tác giả đã tuân thủ nghiêm ngặt hệ thống quy chuẩn, tiêu chuẩn hiện hành, đặc biệt là việc áp dụng tiêu chuẩn tải trọng mới TCVN 2737:2023 và tính toán biến dạng nứt võng sàn theo TCVN 5574:2018. Kết quả tính toán bằng chuỗi công cụ mô hình hóa số ETABS, SAFE, SAP2000 và Prokon đã chứng minh tính ổn định, khả năng chịu lực an toàn của toàn bộ hệ thống kết cấu từ phần thân, cầu thang đến đài móng và biện pháp cốp pha thi công. Đồ án là tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo rõ ràng, phản ánh đầy đủ khối lượng và quy trình thiết kế công trình dân dụng cao tầng trong thực tế.