Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khóa luận tốt nghiệp "Chung cư Kính An" được thực hiện nhằm giải quyết bài toán thiết kế kỹ thuật toàn diện cho một công trình nhà ở cao tầng kết hợp thương mại dịch vụ tại đô thị. Trong xu thế đô thị hóa nhanh, các công trình cao tầng chịu tác động đồng thời của tải trọng thẳng đứng lớn và các tổ hợp tải trọng ngang phức tạp như gió động và động đất. Việc phân tích, tính toán và lựa chọn giải pháp kết cấu hợp lý, đảm bảo an toàn chịu lực theo các trạng thái giới hạn, đồng thời tối ưu hóa công năng và chi phí vật liệu là yêu cầu kỹ thuật trọng tâm.

Công trình nghiên cứu là Block A2 thuộc dự án Kính An City (nằm trong Khu đô thị Thành phố Giao Lưu do Geleximco làm chủ đầu tư). Vị trí khu đất thuộc địa giới hành chính giữa phường Cổ Nhuế 1 (quận Bắc Từ Liêm) và phường Mai Dịch (quận Cầu Giấy), thành phố Hà Nội. Khu đất có 4 mặt tiếp giáp: phía Bắc giáp đường quy hoạch rộng 15m; phía Nam giáp đường quy hoạch rộng 15m và Bộ Công An; phía Đông giáp đường quy hoạch rộng 21,5m và các lô đất VP1, VP2, CX2; phía Tây giáp đường quy hoạch rộng 30m và lô KS.

Nhiệm vụ và mục tiêu thiết kế được tác giả xác định theo các nội dung cụ thể:

  1. Thể hiện lại và chuẩn hóa hồ sơ kiến trúc công trình (chiếm 20% khối lượng đồ án).
  2. Lựa chọn giải pháp kết cấu, tính toán và thiết kế sàn tầng điển hình theo trạng thái giới hạn chịu lực và biến dạng dài hạn.
  3. Tính toán và thiết kế cấu kiện cục bộ (cầu thang bộ hai vế dạng bản).
  4. Xây dựng mô hình không gian, phân tích nội lực và thiết kế hệ khung chịu lực chính (hệ thống dầm, cột, vách cứng và lõi cứng thang máy) dưới tác động của tĩnh tải, hoạt tải, gió tĩnh, gió động và động đất.
  5. Thiết kế kết cấu nền móng sử dụng giải pháp móng cọc khoan nhồi trên cơ sở số liệu khảo sát địa chất thực tế.
  6. Thiết kế và kiểm tra an toàn hệ thống kết cấu phụ trợ phục vụ thi công (giàn giáo bao che công trình và dầm thép đỡ I).

Đối tượng nghiên cứu là khối nhà Block A2. Theo hồ sơ gốc, cụm công trình gồm 8 tòa tháp cao 28 đến 35 tầng thuộc công trình cấp 1 (theo Thông tư số 10/2013/TT-BXD). Để phù hợp với khối lượng thực hiện đồ án tốt nghiệp, tác giả đã giới hạn phạm vi tính toán cho Block A2 với quy mô 22 tầng (bao gồm 01 tầng hầm B1, 01 tầng thương mại tại Tầng 1, 20 tầng căn hộ điển hình, tầng sân thượng và tầng mái), tổng chiều cao công trình đến đỉnh mái là 70,7m, kích thước mặt bằng tầng điển hình là $45\text{m} \times 50\text{m}$. Khối lượng sản phẩm hoàn thành gồm 01 tập thuyết minh tính toán, 01 tập phụ lục và 25 bản vẽ kỹ thuật khổ A1.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận được xây dựng trên hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng hiện hành của Việt Nam, kết hợp các tài liệu chỉ dẫn chuyên ngành:

  • TCVN 5574:2018: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế (tính toán theo Trạng thái giới hạn I về cường độ và Trạng thái giới hạn II về độ võng, khe nứt).
  • TCVN 2737:1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế.
  • TCXD 229:1999: Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1995.
  • TCVN 9386:2012: Thiết kế công trình chịu động đất.
  • TCVN 10304:2014: Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế.
  • TCVN 5575:2012: Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế (ứng dụng kiểm tra hệ kết cấu phụ trợ dầm thép đỡ giàn giáo).
  • TCXD 198:1997: Nhà cao tầng – Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối.
  • Tiêu chuẩn Eurocode 2: Ứng dụng hệ số từ biến phục vụ phân tích võng phi tuyến dài hạn của sàn.

Phương pháp nghiên cứu và tính toán thực tế:

  • Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM): Ứng dụng mô hình hóa không gian 3D trên phần mềm ETABS 2016 để phân tích dao động riêng, phân tích tĩnh lực và động lực học của hệ khung - vách - lõi; sử dụng phần mềm SAFE 2016 để phân tích nội lực dải dầm - bản sàn và kiểm tra võng phi tuyến nứt/từ biến dài hạn.
  • Phương pháp động lực học công trình: Xác định thành phần động của tải trọng gió dựa trên 12 mode dao động riêng ($f_L = 1,3\text{ Hz}$); tính toán tải trọng động đất bằng phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động (Response Spectrum Analysis).
  • Phương pháp giải tích chuyên ngành: Tính toán tiết diện cốt thép cấu kiện chịu uốn, nén uốn lệch tâm xiên theo TCVN 5574:2018; tính toán sức chịu tải cọc đơn theo vật liệu, chỉ tiêu cơ lý đất nền và chỉ số SPT (công thức Viện Kiến trúc Nhật Bản).
  • Nguồn dữ liệu đầu vào: Hồ sơ thiết kế kiến trúc và hồ sơ khảo sát địa chất công trình do cán bộ hướng dẫn khoa học cung cấp.

Thiết kế và triển khai

1. Chỉ tiêu vật liệu sử dụng

Kết cấu công trình sử dụng bê tông nặng cấp độ bền B30 và ba nhóm cốt thép phù hợp với từng loại cấu kiện:

Hạng mục vật liệu Thông số kỹ thuật quy chuẩn Phạm vi ứng dụng
Bê tông B30 $R_b = 17,0\text{ MPa}$; $R_{bt} = 1,20\text{ MPa}$ (TTGH I)
$R_{b,ser} = 22,0\text{ MPa}$; $R_{bt,ser} = 1,80\text{ MPa}$ (TTGH II)
$E_b = 32.500\text{ MPa}$; $\gamma_{b2} = 1,0$		 Toàn bộ hệ dầm, sàn, cột, vách, lõi và đài móng
Cốt thép CB300-V $R_s = R_{sc} = 210\text{ MPa}$; $R_{sw} = 210\text{ MPa}$; $E_s = 2,0 \times 10^5\text{ MPa}$ Cốt thép có đường kính $\Phi < 10\text{ mm}$ (thép đai, thép phân bố sàn)
Cốt thép CB400-V $R_s = R_{sc} = 350\text{ MPa}$; $R_{sw} = 350\text{ MPa}$; $E_s = 2,0 \times 10^5\text{ MPa}$ Cốt thép dọc đường kính $10\text{ mm} \le \Phi \le 20\text{ mm}$ (dầm, sàn, thang, đài móng)
Cốt thép CB500-V $R_s = R_{sc} = 435\text{ MPa}$; $R_{sw} = 400\text{ MPa}$; $E_s = 2,0 \times 10^5\text{ MPa}$ Cốt thép dọc chịu lực chính đường kính $\Phi \ge 20\text{ mm}$ (cột, vách, dầm chính)

Chiều dày lớp bê tông bảo vệ cấu kiện:

  • Cọc khoan nhồi và đài móng tiếp xúc đất: $50\text{ mm}$.
  • Dầm chịu lực, vách phẳng và lõi thang máy: $40\text{ mm}$.
  • Bản sàn tầng điển hình và bản cầu thang bộ: $20\text{ mm}$.

2. Kích thước sơ bộ cấu kiện

  • Hệ dầm: Dầm chính vượt nhịp lớn chọn tiết diện $b \times h = 800\text{ mm} \times 600\text{ mm}$; dầm phụ chọn $350\text{ mm} \times 600\text{ mm}$.
  • Hệ bản sàn: Bản sàn tầng điển hình dày $h_s = 150\text{ mm}$ (sàn sườn toàn khối); sàn tầng mái dày $170\text{ mm}$; sàn tầng hầm dày $250\text{ mm}$.
  • Hệ vách cứng và lõi cứng: Chiều dày vách phẳng chọn $b_w = 400\text{ mm}$; chiều dày thành vách lõi thang máy chọn $b_w = 350\text{ mm}$ (thỏa mãn điều kiện $b_w \ge h_t/20$).
  • Hệ cột khung: Tiết diện xác định sơ bộ qua diện tích truyền tải đứng ($A_c \ge k \cdot N / R_b$), thay đổi giảm dần theo chiều cao công trình.

3. Thiết lập tải trọng và tổ hợp tác động

  • Tĩnh tải: Khai báo trọng lượng bản thân cấu kiện kết cấu (ETABS tự tính với hệ số $1,0$); tải trọng hoàn thiện các lớp sàn ($1,30 - 1,875\text{ kN/m}^2$); tĩnh tải tường xây bao che và ngăn phòng (tường $220\text{ mm}$ và tường $110\text{ mm}$) quy đổi thành tải phân bố đều trên dầm hoặc sàn.
  • Hoạt tải sử dụng (theo TCVN 2737:1995): Phòng ngủ, phòng khách, khu vệ sinh: $1,8\text{ kN/m}^2$; ban công, lô gia: $2,0\text{ kN/m}^2$; hành lang, sảnh, cầu thang bộ: $3,9\text{ kN/m}^2$; tầng hầm giữ xe và ram dốc: $5,5\text{ kN/m}^2$; mái bằng không sử dụng: $0,9\text{ kN/m}^2$.
  • Tải trọng gió: Công trình tại Hà Nội thuộc vùng gió II-B, áp lực gió tiêu chuẩn $W_0 = 0,95\text{ kN/m}^2$ ($95\text{ daN/m}^2$), dạng địa hình A. Chiều cao $70,7\text{ m} > 40\text{ m}$ nên tính toán thành phần động của gió qua phân tích 12 mode dao động riêng. Mode 1 (dao động tịnh tiến phương X, chu kỳ $T_1 = 2,286\text{ s}$), Mode 3 (dao động tịnh tiến phương Y) và Mode 2 (xoắn).
  • Tải trọng động đất: Vị trí xây dựng có gia tốc nền cực đại tham chiếu $a_{gR} = 0,1081\text{g}$, động đất cấp VII (thang MSK-64), nền đất loại C, công trình cấp I có hệ số tầm quan trọng $\gamma_I = 1,25$. Gia tốc nền thiết kế $a_g = 1,2483\text{ m/s}^2$. Hệ số ứng xử $q = 3,9$ (hệ kết cấu hỗn hợp tương đương khung, $q_0 = 3,0 \times 1,3 = 3,9; k_w = 1,0$). Sử dụng phương pháp phổ phản ứng dao động vì chu kỳ dao động cơ bản $T_1 > 4T_C = 2,4\text{ s}$ và $> 2,0\text{ s}$.
  • Tổ hợp tải trọng: Thiết lập 13 tổ hợp tải trọng cơ bản và đặc biệt (Comb01 đến Comb13) cùng tổ hợp bao (CombBao) để xác định đường bao nội lực tính thép; 4 tổ hợp kiểm tra chuyển vị lệch tầng (Comb14 đến Comb17) và các tổ hợp phi tuyến kiểm tra võng dài hạn.

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN CÔNG TRÌNH

Chương này tổng quan về vị trí quy hoạch, công năng và các hệ thống kỹ thuật công trình Block A2 thuộc Kính An City. Tác giả phân tích tính đều đặn của kết cấu theo TCVN 9386:2012: mặt bằng công trình có tính phức tạp, không đối xứng qua hai trục, dạng hình học cong lồi lõm với nhiều lỗ mở thông tầng; mặt đứng công trình duy trì tính đều đặn nhờ hệ thống kết cấu chịu lực chính liên tục từ móng lên mái.

Tác giả so sánh chi tiết ưu nhược điểm của 4 phương án kết cấu sàn: sàn sườn truyền thống, sàn ô cờ, sàn không dầm và sàn không dầm dự ứng lực trước. Trên cơ sở khẩu độ nhịp, điều kiện thi công và độ cứng tổng thể chống tải trọng ngang, đồ án lựa chọn giải pháp kết cấu chịu lực chính là hệ khung - vách bê tông cốt thép toàn khối kết hợp sàn sườn, và giải pháp nền móng là móng cọc khoan nhồi.

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ THIẾT KẾ- TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG

Chương 2 trình bày toàn bộ cơ sở pháp lý, các tiêu chuẩn thiết kế, chỉ tiêu cơ lý vật liệu bê tông B30 và cốt thép (CB300-V, CB400-V, CB500-V). Tác giả tiến hành sơ bộ kích thước tiết diện hệ dầm, sàn, cột, vách và thiết lập bảng giá trị tĩnh tải, hoạt tải tiêu chuẩn.

Nội dung trọng tâm là việc phân tích chi tiết tải trọng ngang:

  • Phân tích động lực học kết cấu trong ETABS: Khảo sát 12 mode dao động với hệ số Mass Source (100% Tĩnh tải + 50% Hoạt tải). Thu được Mode 1 chuyển động tịnh tiến theo phương X ($T = 2,286\text{ s}$), Mode 3 chuyển động tịnh tiến theo phương Y ($T = 2,194\text{ s}$) và Mode 2 dao động xoắn. Tính toán thành phần động của gió theo TCXD 229:1999 qua hệ số xung vận tốc $\xi_i$ và hệ số tương quan không gian $\nu$.
  • Xác định tải trọng động đất theo TCVN 9386:2012: Xác định phổ thiết kế $S_d(T)$ theo phương ngang ứng với đất loại C, $S = 1,15$, $T_B = 0,2\text{ s}$, $T_C = 0,6\text{ s}$, $T_D = 2,0\text{ s}$, tính toán lực cắt đáy $F_b$ cho từng mode dao động và phân phối lực động đất theo chiều cao các tầng.
Thông số động đất / gió động Giá trị thiết kế Đơn vị Tiêu chuẩn viện dẫn
Áp lực gió tiêu chuẩn $W_0$ (Vùng II-B) 0,95 $\text{kN/m}^2$ TCVN 2737:1995
Gia tốc nền cực đại tham chiếu $a_{gR}$ 0,1081 $\text{g}$ TCVN 9386:2012 (Phụ lục H)
Hệ số tầm quan trọng công trình $\gamma_I$ 1,25 - TCVN 9386:2012 (Phụ lục E)
Gia tốc nền thiết kế $a_g$ 1,2483 $\text{m/s}^2$ TCVN 9386:2012
Hệ số ứng xử kết cấu theo phương ngang $q$ 3,90 - TCVN 9386:2012
Loại nền đất xây dựng C - TCVN 9386:2012

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

Chương này thực hiện mô hình hóa và phân tích sàn tầng điển hình (dày $150\text{ mm}$) bằng phần mềm SAFE 2016. Tác giả chia các dải Design Strip theo hai phương X và Y để trích xuất biểu đồ mômen uốn. Tính toán cốt thép sàn theo bài toán cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật bề rộng tính toán $b = 1\text{ m}$, chiều cao có ích $h_0 = h_s - a = 130\text{ mm}$.

Quy trình kiểm tra độ võng của ô sàn nguy hiểm nhất được tiến hành theo hai bước:

  • Kiểm tra độ võng ngắn hạn: Kết quả phân tích cho giá trị chuyển vị đứng lớn nhất $f_{\max} = 6,x\text{ mm} \le [f_{gh}] = 25\text{ mm}$ (với nhịp sàn $L > 10\text{ m}$ theo Bảng 4 TCVN 5574:2018).
  • Kiểm tra độ võng phi tuyến dài hạn: Khai báo các trường hợp tải Non-linear Cracked và Long Term Cracked kể đến hiện tượng nứt bê tông và từ biến dài hạn theo công thức tổ hợp $F = f_1 - f_2 + f_3$ (kết hợp hệ số từ biến $C_R = 1,0003668$ theo Eurocode 2). Kết quả khẳng định sàn hoàn toàn thỏa mãn các điều kiện sử dụng bình thường (TTGH II).

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ

Chương 4 tính toán thiết kế cầu thang bộ 2 vế dạng bản chịu lực. Tác giả xác định kích thước hình học các bậc thang, chiều dày bản thang, góc nghiêng và tải trọng tác dụng (tĩnh tải bản thân bản bê tông, lớp ốp đá granit, vữa trát, tay vịn và hoạt tải $3,9\text{ kN/m}^2$).

Mô hình tính toán được lập theo sơ đồ dầm đơn giản và sơ đồ kiểm tra hai đầu ngàm/gối cố định để xác định nội lực mômen gối và mômen nhịp. Từ đó tính toán diện tích cốt thép dọc chịu lực, cốt thép phân bố và bố trí chi tiết thép cho vế thang, bản chiếu nghỉ và dầm chiếu tới.

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ KHUNG

Chương 5 là chương trọng tâm về tính toán kết cấu phần thân. Tác giả thực hiện kiểm tra tổng thể độ an toàn của công trình:

  • Kiểm tra ổn định tổng thể, gia tốc đỉnh, ổn định chống lật.
  • Kiểm tra chuyển vị ngang đỉnh công trình và chuyển vị lệch tầng tương đối (Drift) dưới tác động của tổ hợp gió và động đất theo giới hạn quy phạm.
  • Thiết kế hệ dầm tầng điển hình (Tầng F10): Tính toán cốt thép dọc chịu mômen âm (tại gối) và mômen dương (tại nhịp), tính toán cốt thép đai chịu lực cắt theo dải bê tông chịu nén và điều kiện chống phá hoại giòn.
  • Thiết kế hệ cột: Tính toán cốt thép dọc chịu nén uốn lệch tâm xiên theo TCVN 5574:2018, đồng thời áp dụng cấu tạo cốt đai kháng chấn nghiêm ngặt cho vùng nối và vùng dẻo ở hai đầu cột theo TCVN 9386:2012.
  • Thiết kế hệ vách và lõi cứng: Thiết lập các giả thiết tính toán, quy đổi vách thành các phần tử chịu lực, tính toán cốt thép dọc phân bố, cốt thép tập trung biên và cốt thép giằng ngang cho vách phẳng ($b_w = 400\text{ mm}$) và lõi thang máy ($b_w = 350\text{ mm}$).

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI

Trên cơ sở tài liệu khảo sát địa chất công trình, tác giả lựa chọn giải pháp móng sâu sử dụng cọc khoan nhồi đường kính $D = 800\text{ mm}$. Sức chịu tải tính toán của cọc đơn được xác định và so sánh qua các phương pháp:

  • Sức chịu tải theo độ bền vật liệu bê tông cốt thép.
  • Sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất nền.
  • Sức chịu tải theo cường độ đất nền.
  • Sức chịu tải xác định từ kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT (áp dụng công thức thực nghiệm của Viện Kiến trúc Nhật Bản).

Từ giá trị sức chịu tải tiêu chuẩn và tính toán của cọc, tác giả thiết kế chi tiết 4 đài móng đại diện:

  1. Đài móng M1 (vị trí trục B-2): Xác định số lượng cọc, bố trí mặt bằng cọc, kiểm tra tải trọng tác dụng lên đầu cọc đơn, kiểm tra áp lực và tính lún khối móng quy ước, kiểm tra chống xuyên thủng và tính thép đài.
  2. Đài móng M2 (vị trí trục E/3): Tính toán tải trọng, kiểm tra ổn định nền và xuyên thủng đài móng cột biên.
  3. Đài móng M3 (vị trí trục D/3): Tính toán đài móng cột giữa chịu tải trọng đứng lớn.
  4. Đài móng lõi thang máy M6 (vị trí trục B-C/3-4): Tính toán khối đài móng lớn tiếp nhận toàn bộ tổ hợp lực cắt, lực dọc và mômen xoắn/uốn từ vách lõi thang máy truyền xuống.

CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ GIÀN GIÁO BAO CHE CÔNG TRÌNH

Chương cuối cùng giải quyết vấn đề an toàn thi công nhà cao tầng qua thiết kế hệ thống giàn giáo bao che treo ngoài nhà. Nội dung thực hiện bao gồm:

  • Quy định cấu tạo giàn giáo bao che, trình tự và các lưu ý an toàn khi lắp dựng và tháo dỡ.
  • Tính toán tải trọng tác dụng lên hệ dầm thép đỡ công-xôn (dầm I).
  • Kiểm tra khả năng chịu lực của khung giàn giáo và hệ khung sắt hộp kích thước $50\text{ mm} \times 100\text{ mm} \times 2\text{ mm}$.
  • Kiểm tra điều kiện bền và độ võng của dầm I theo TCVN 5575:2012.
  • Kiểm tra khả năng chịu lực của các liên kết bản mã, đường hàn và hệ thống bu lông neo liên kết vào kết cấu bê tông dầm/sàn (theo Phụ lục D, TCVN 5574:2018).

Kết quả và đóng góp

1. Kết quả kỹ thuật đạt được

  • Xác lập thành công mô hình phần tử hữu hạn 3D phản ánh ứng xử chịu lực thực tế của công trình 22 tầng dưới các tổ hợp tải trọng bất lợi nhất.
  • Đảm bảo toàn bộ các điều kiện an toàn kết cấu theo các trạng thái giới hạn: độ võng sàn cực đại ngắn hạn $f_{\max} = 6,x\text{ mm} \le 25\text{ mm}$, chuyển vị đỉnh và chuyển vị lệch tầng đều nằm trong ngưỡng cho phép của TCVN 5574:2018 và TCVN 9386:2012.
  • Đưa ra giải pháp móng cọc khoan nhồi D800 hợp lý với sức chịu tải cọc đơn được kiểm chứng qua 4 phương pháp tính toán độc lập, thiết kế hoàn chỉnh các đài móng điển hình (M1, M2, M3) và đài lõi thang máy M6.
  • Đề xuất và kiểm tra thành công giải pháp giàn giáo bao che dầm I công-xôn đảm bảo khả năng chịu lực uốn, chịu cắt, ổn định và an toàn liên kết bu lông bản mã neo vào sàn bê tông.

2. Giải pháp và đóng góp của đề tài

  • Ứng dụng đồng bộ hệ thống tiêu chuẩn mới (TCVN 5574:2018 về bê tông cốt thép, TCVN 9386:2012 về kháng chấn) vào tính toán thực tế cho nhà cao tầng có mặt bằng không đều đặn.
  • Xử lý bài toán phân tích võng dài hạn phi tuyến nứt - từ biến của bản sàn nhịp lớn trên SAFE 2016 kết hợp tham số từ biến Eurocode 2, mang lại độ tin cậy cao hơn so với tính toán tuyến tính đàn hồi truyền thống.
  • Kết hợp hoàn chỉnh giữa thiết kế kết cấu phần thân, nền móng công trình và biện pháp kỹ thuật an toàn thi công trong một hồ sơ đồ án đồng nhất.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế của đồ án: Do giới hạn về thời gian và khối lượng yêu cầu của đồ án tốt nghiệp đại học, quy mô công trình đã được điều chỉnh giảm từ 35 tầng nổi xuống 21 tầng nổi (tổng 22 tầng cả hầm). Việc phân tích động đất mới dừng lại ở phương pháp tuyến tính phổ phản ứng đàn hồi (chưa thực hiện phân tích phi tuyến tĩnh Pushover hay phi tuyến động theo lịch sử thời gian Time-History). Mô hình móng cọc được tính toán theo sơ đồ khối móng quy ước mà chưa xét đến tương tác động lực học phi tuyến giữa đất nền - cọc - kết cấu (Soil-Structure Interaction).
  • Hướng mở rộng: Nghiên cứu ứng dụng các giải pháp móng phức hợp bè - cọc (Piled Raft Foundation) để tối ưu hóa sức chịu tải của nền đất; nghiên cứu đánh giá biến dạng phi tuyến và vị trí hình thành khớp dẻo trong cột/vách khi chịu động đất mạnh vượt cấp thiết kế.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp "Chung cư Kính An" là tài liệu tham khảo có tính hệ thống cao cho sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Kỹ thuật Xây dựng Dân dụng & Công nghiệp khi thực hiện đồ án tốt nghiệp hoặc đồ án môn học Nhà cao tầng, Bê tông cốt thép và Nền móng.

Các nội dung có giá trị ứng dụng cao gồm:

  • Quy trình chuẩn hóa trong việc tính toán gió động theo TCXD 229:1999 và tải trọng động đất theo TCVN 9386:2012 bằng phần mềm ETABS.
  • Phương pháp mô hình hóa và kiểm tra võng phi tuyến nứt/từ biến dài hạn cho sàn bê tông trên phần mềm SAFE theo TCVN 5574:2018 và Eurocode 2.
  • Phương pháp tính toán sức chịu tải cọc khoan nhồi theo thí nghiệm SPT của Viện Kiến trúc Nhật Bản và quy trình tính toán khối móng quy ước, đài móng lõi vách chịu lực phức tạp.
  • Quy trình tính toán kiểm tra kết cấu thép phụ trợ thi công (giàn giáo treo dầm I) theo TCVN 5575:2012 và bu lông liên kết theo TCVN 5574:2018.

Câu hỏi thường gặp

1. Công trình Chung cư Kính An thuộc phân vùng áp lực gió và cấp động đất nào theo tiêu chuẩn Việt Nam?
Công trình tọa lạc tại thành phố Hà Nội, thuộc phân vùng gió II-B với áp lực gió tiêu chuẩn $W_0 = 0,95\text{ kN/m}^2$ ($95\text{ daN/m}^2$), dạng địa hình A theo TCVN 2737:1995. Về động đất, công trình thuộc vùng có gia tốc nền cực đại tham chiếu $a_{gR} = 0,1081\text{g}$, động đất cấp VII theo thang MSK-64, nền đất loại C và gia tốc nền thiết kế $a_g = 1,2483\text{ m/s}^2$ theo TCVN 9386:2012.

2. Vì sao đồ án áp dụng phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động để tính toán tải trọng động đất thay vì phương pháp tĩnh lực ngang tương đương?
Theo Điều 4.2 của TCVN 9386:2012, phương pháp tĩnh lực ngang tương đương chỉ áp dụng khi chu kỳ dao động cơ bản $T_1 \le 4T_C$ và $T_1 \le 2,0\text{ s}$. Do công trình có chu kỳ dao động riêng cơ bản $T_1 = 2,286\text{ s} > 2,0\text{ s}$ và $> 4T_C = 2,4\text{ s}$ ($T_C = 0,6\text{ s}$), đồng thời mặt bằng công trình không đối xứng, phức tạp nên bắt buộc phải sử dụng phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động (Response Spectrum Analysis).

3. Giải pháp kết cấu chịu lực chính và kết cấu sàn được lựa chọn cho tòa nhà là gì?
Tác giả lựa chọn hệ kết cấu chịu lực chính là hệ hỗn hợp khung - vách/lõi bê tông cốt thép toàn khối (vách phẳng dày $400\text{ mm}$, vách lõi thang máy dày $350\text{ mm}$) để tiếp nhận tải trọng đứng và tải trọng ngang. Kết cấu sàn sử dụng phương án sàn sườn toàn khối đổ liền khối với hệ dầm chính ($800 \times 600\text{ mm}$) và dầm phụ ($350 \times 600\text{ mm}$), chiều dày bản sàn $150\text{ mm}$ ($170\text{ mm}$ ở tầng mái và $250\text{ mm}$ ở tầng hầm).

4. Những cấp độ bền vật liệu nào được quy định trong thiết kế kết cấu phần thân?
Kết cấu sử dụng bê tông cấp độ bền B30 ($R_b = 17\text{ MPa}$, $R_{bt} = 1,20\text{ MPa}$, $E_b = 32.500\text{ MPa}$). Cốt thép gồm ba nhóm: CB300-V dùng cho thép đai và cốt thép có đường kính $\Phi < 10\text{ mm}$ ($R_s = 210\text{ MPa}$); CB400-V dùng cho cốt thép dọc đường kính từ $10\text{ mm}$ đến $20\text{ mm}$ ($R_s = 350\text{ MPa}$); CB500-V dùng cho cốt thép dọc chịu lực chính đường kính $\Phi \ge 20\text{ mm}$ ($R_s = 435\text{ MPa}$).

5. Kết cấu nền móng sử dụng loại cọc nào và những đài móng nào được tính toán chi tiết?
Đồ án sử dụng giải pháp móng sâu cọc khoan nhồi đường kính $D = 800\text{ mm}$. Bốn đài móng đại diện được thiết kế và kiểm tra chi tiết bao gồm: đài móng M1 (vị trí trục B-2), đài móng M2 (vị trí trục E/3), đài móng M3 (vị trí trục D/3) và đài móng cụm vách lõi thang máy M6 (vị trí trục B-C/3-4).

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Chung cư Kính An" của sinh viên Võ Phạm Khang Huy là một công trình thiết kế kỹ thuật xây dựng hoàn chỉnh, giải quyết trọn vẹn bài toán kết cấu nhà cao tầng 22 tầng tại khu vực đô thị Hà Nội. Tác giả đã vận dụng chính xác các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành (TCVN 5574:2018, TCVN 9386:2012, TCVN 2737:1995, TCVN 10304:2014) kết hợp công cụ mô phỏng số chuyên ngành (ETABS, SAFE) để phân tích động lực học, tính toán cốt thép cấu kiện thân, thiết kế móng cọc khoan nhồi và kiểm tra an toàn giàn giáo bao che. Toàn bộ các kết quả kiểm tra về khả năng chịu lực, ổn định lật, chuyển vị ngang và độ võng dài hạn đều thỏa mãn nghiêm ngặt các điều kiện kỹ thuật theo quy chuẩn xây dựng.