Bối cảnh và nhiệm vụ thiết kế

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư ngành Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng (chuyên ngành Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp) của sinh viên Phạm Văn Nam, dưới sự hướng dẫn của TS. Lê Trung Kiên tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (khóa 2013 – 2017, hoàn thành tháng 01/2018), tập trung vào nhiệm vụ thiết kế công trình "Cao ốc văn phòng Đông Dương".

Về bối cảnh thực tiễn, sau hơn 20 năm đổi mới, nền kinh tế Việt Nam đạt tốc độ tăng trưởng cao, gia tăng thu hút dòng vốn đầu tư trực tiếp nước ngoài (FDI) và gia nhập WTO. Nhu cầu văn phòng làm việc tiện nghi, hiện đại tại các đô thị lớn, đặc biệt là trung tâm Thành phố Hồ Chí Minh, gia tăng nhanh chóng. Xu hướng phát triển công trình cao tầng tích hợp đa năng nhằm tối ưu hóa diện tích đất, chống lãng phí quỹ đất và nâng cao mỹ quan đô thị là yêu cầu cấp thiết. Dự án Cao ốc văn phòng Đông Dương do Công ty Quản lý Kinh doanh Nhà Thành phố làm chủ đầu tư, xây dựng tại số 25bis Nguyễn Thị Minh Khai, Phường Bến Nghé, Quận 1, TP.HCM trên khu đất có các mặt tiếp giáp: mặt tiền hướng Tây Bắc giáp đường Nguyễn Thị Minh Khai, hướng Tây Nam giáp Lãnh sự quán Hoa Kỳ, hướng Đông Nam giáp Lãnh sự quán Pháp và hướng Bắc giáp khu căn hộ cao cấp Somerset.

Mục tiêu của đồ án là hoàn thành hồ sơ tính toán, thiết kế kỹ thuật công trình cấp I theo 3 nhiệm vụ cụ thể:

  1. Kiến trúc: Thể hiện lại hồ sơ bản vẽ kiến trúc công trình trên cơ sở điều chỉnh kích thước nhịp và chiều cao tầng phù hợp với giải pháp kết cấu lựa chọn.
  2. Kết cấu: Tính toán và thiết kế sàn tầng điển hình theo phương án sàn sườn toàn khối; tính toán thiết kế cầu thang bộ và bể nước mái; thiết lập mô hình không gian tính toán thiết kế hệ dầm sàn tầng điển hình; tính toán thiết kế cột, dầm và vách cứng thuộc khung trục 2 và khung trục C.
  3. Nền móng: Tổng hợp, đánh giá số liệu địa chất tại hiện trường và thiết kế 01 phương án móng khả thi (móng cọc ép bê tông cốt thép).

Hồ sơ sản phẩm hoàn thành gồm 01 tập thuyết minh tính toán, 01 tập phụ lục số liệu và 19 bản vẽ khổ A1 (05 bản vẽ kiến trúc, 12 bản vẽ kết cấu, 02 bản vẽ nền móng).

Chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật Giá trị thiết kế Quy chuẩn / Tiêu chuẩn đối chiếu
Diện tích khu đất toàn khu (sau khi trừ lộ giới) 5.338 m² Quyết định 10584/QLKDN-KHĐT
Diện tích đất xây dựng 2.098 m² Giấy phép xây dựng số 212
Diện tích chiếm đất khối văn phòng 805 m² Hồ sơ quy hoạch tổng mặt bằng
Diện tích chiếm đất khối công vụ 1.293 m² Hồ sơ quy hoạch tổng mặt bằng
Diện tích cây xanh, sân bãi, đường nội bộ 1.298 m² Quy chuẩn xây dựng Việt Nam
Tổng diện tích sàn xây dựng 13.352 m² Hồ sơ thiết kế cơ sở
Diện tích sàn làm văn phòng 11.591 m² Nhiệm vụ thiết kế
Số tầng nổi / Tầng hầm 20 tầng nổi / 02 tầng hầm Công trình cấp I
Chiều cao tối đa công trình 71,5 m Tiêu chuẩn thiết kế nhà cao tầng
Mật độ xây dựng 39,3% Đạt yêu cầu điều 5.3 (≤ 40%)
Hệ số sử dụng đất 2,9 lần Đạt yêu cầu điều 5.3 (≤ 5,0 lần)
Khoảng lùi công trình so với vỉa hè 13,84 m Thỏa mãn điều 5.7 (tối thiểu 6,0 m)

Cơ sở pháp lý, tiêu chuẩn và phương pháp tính toán

Hồ sơ thiết kế được xây dựng dựa trên hệ thống văn bản pháp lý, quy chuẩn và tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng hiện hành tại thời điểm thực hiện:

  • Cơ sở pháp lý và quy hoạch: Quyết định phê duyệt dự án số 10584/QLKDN-KHĐT ngày 14/11/2007 của Ủy ban Nhân dân TP.HCM; Giấy phép xây dựng số 212 ngày 09/11/2007 do Sở Xây dựng TP.HCM cấp; Quy chuẩn Xây dựng Việt Nam tập 1, 2, 3 (NXB Xây dựng, 1997).
  • Tiêu chuẩn thiết kế kiến trúc và công năng: TCVN 3905:1984 (Nhà ở và công cộng - Thông số hình học); TCVN 4319:1986 (Nhà ở và công trình công cộng - Nguyên tắc cơ bản để thiết kế); TCXDVN 323:2004 (Nhà cao tầng - Tiêu chuẩn thiết kế).
  • Tiêu chuẩn tải trọng và tác động: TCVN 2737:1995 (Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế), xác định công trình nằm trong phân vùng áp lực gió II.A với giá trị áp lực gió tiêu chuẩn $W_0 = 0,83\text{ kN/m}^2$, xét đầy đủ thành phần tĩnh và động của tải trọng gió; tính toán tác động động đất theo phổ phản ứng thiết kế.
  • Tiêu chuẩn kết cấu và nền móng: TCXDVN 356:2005 (Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế); TCXD 205:1998 (Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế).
  • Tiêu chuẩn hệ thống cơ điện và phòng cháy chữa cháy: TCVN 5687:1992 (Thông gió, điều tiết không khí, sưởi ấm); TCVN 2622:1995, TCVN 6160:1996, TCVN 5738:2000, TCVN 7336:2003 (Hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler); TCVN 4513:1988/1998 (Cấp nước bên trong); TCVN 4474:1987 và TCXD 51:1984 (Thoát nước bên trong và bên ngoài); TCXD 46:1984 (Chống sét công trình).

Phương pháp tính toán và công cụ hỗ trợ:

  • Phương pháp phân tích kết cấu: Ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM). Sử dụng phần mềm ETABS để thiết lập mô hình không gian ba chiều (3D) giải bài toán hệ khung - vách chịu tổ hợp tĩnh tải, hoạt tải đứng, tải gió động (phương X, phương Y) và động đất.
  • Phương pháp tính toán sàn và móng: Sử dụng phần mềm SAFE để giải nội lực bản sàn sườn tầng điển hình và đài cọc móng lõi thang (M3). Các cấu kiện cục bộ (bản đáy, bản nắp bể nước, cầu thang bộ) được phân tích theo lý thuyết bản mỏng đàn hồi hai phương hoặc dải bản dầm đơn. Vách cứng được tính toán cốt thép theo phương pháp vùng biên chịu moment (Boundary Element Method).
  • Vật liệu sử dụng: Bê tông cấp độ bền B25 ($R_b = 14,5\text{ MPa}$, $R_{bt} = 1,05\text{ MPa}$, $E_b = 30.000\text{ MPa}$). Thép thanh tròn trơn nhóm AI dùng cho đường kính $\phi \le 10\text{ mm}$ ($R_s = R_{sc} = 225\text{ MPa}$, $R_{sw} = 175\text{ MPa}$); thép thanh có gờ nhóm AII và AIII dùng cho $\phi > 10\text{ mm}$ ($R_s = 280\text{ MPa}$ hoặc $365\text{ MPa}$).

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

Chương này trình bày lý do hình thành dự án, bối cảnh kinh tế - xã hội, mục tiêu xây dựng khối nhà văn phòng tiện nghi tại trung tâm Quận 1. Tác giả tổng hợp bảng chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của khu đất 5.338 m², xác định quy mô 20 tầng nổi, 2 tầng hầm, chiều cao đỉnh mái 71,5 m. Đánh giá tính tuân thủ quy chuẩn xây dựng cho thấy mật độ xây dựng 39,3% (nhỏ hơn mức trần 40%), hệ số sử dụng đất 2,9 lần (nhỏ hơn 5,0 lần), khoảng lùi công trình 13,84 m đáp ứng quy chuẩn kỹ thuật đô thị.

CHƯƠNG 2: GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC

Tác giả thuyết minh hệ thống tiêu chuẩn thiết kế kiến trúc và quy hoạch áp dụng cho công trình cấp I. Mặt bằng công trình dạng hình chữ nhật đơn giản, bố trí không gian chức năng chặt chẽ nhằm tối ưu hóa diện tích sử dụng văn phòng ($11.591\text{ m}^2$). Các khu làm việc văn phòng bố trí sát chu vi ngoài nhằm tận dụng tối đa ánh sáng tự nhiên và tầm nhìn đô thị. Khu vực giao thông đứng gồm 4 thang máy (tải khách từ hầm lên tầng 19) và cụm buồng thang bộ thoát hiểm kín đặt tập trung trong lõi cứng. Mặt đứng kết hợp ốp đá Granite và hệ vách kính hiện đại; tầng trệt và lầu 1 bố trí sảnh đón lớn thông thoáng kết hợp mảng xanh thay đổi vi khí hậu.

CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP KẾT CẤU

Chương 3 đề xuất giải pháp kết cấu chính cho tòa tháp 20 tầng là hệ kết cấu khung - giằng (khung bê tông cốt thép kết hợp lõi cứng), bước nhịp cột lớn nhất đạt 10 m. Hệ lõi cứng gồm hai hộp lõi đảm nhận vai trò hấp thu toàn bộ tải trọng ngang (gió, động đất), trong khi hệ thống cột khung ngoài gánh chịu tải trọng đứng, liên kết tương hỗ qua hệ đĩa sàn tầng toàn khối. Giải pháp bao che tầng hầm sử dụng tường vách Barrette bê tông cốt thép dày kết hợp móng cọc chịu lực chống thấm. Đồng thời, chương này tổng hợp hệ thống quy chuẩn kỹ thuật cho hệ cơ điện (MEP): thông gió quạt ly tâm, quạt hút gió tầng hầm, điều hòa không khí VRV, trạm biến áp đặt tại tầng hầm 1, mạng cấp nước tự động từ bể ngầm lên bể mái, và hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler bố trí mạng đầu phun cự ly 3 m/đầu.

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ NƯỚC MÁI

Tính toán nhu cầu dùng nước cho $N = 800$ người làm việc, tiêu chuẩn dùng nước $Q_{sd} = 200\text{ lít/người/ngày}$, hệ số không điều hòa ngày $k_{ngđ} = 1,2$, tính được dung tích tiêu thụ ngày $Q_{ngđ} = 176\text{ m}^3$. Thể tích điều hòa sinh hoạt $W_{sd} = 88\text{ m}^3$, lượng nước chữa cháy dự phòng $W_{cc} = 8,8\text{ m}^3$ (bằng 10% sinh hoạt), tổng dung tích bể mái là $W_h = 96,8\text{ m}^3$.

  • Kích thước sơ bộ bể nước mái: dài $\times$ rộng $\times$ cao = $10.000 \times 5.600 \times 2.000\text{ mm}$, lỗ thăm nắp bể $800 \times 800\text{ mm}$.
  • Phân loại bể: tỷ số chiều dài/chiều rộng $a/b = 10/5,6 = 1,79 < 3$ và chiều cao/chiều dài $h/a = 2/10 = 0,2 < 2$, xác định thuộc loại bể thấp.
  • Cấu kiện bản: Bản nắp dày $h_b = 100\text{ mm}$ (bố trí thép chịu uốn $\phi 8\text{a}200$, thép gia cường lỗ thăm $2\phi 10$, độ võng tính toán $f_{sàn} = 0,34\text{ mm}$ nhỏ hơn giới hạn cho phép); bản thành dày $h_{bt} = 120\text{ mm}$ (chịu áp lực nước $P_n = 24\text{ kN/m}^2$ kết hợp gió hút $P_{gh} = 1,926\text{ kN/m}$, tính theo dải dầm đơn $b = 1\text{ m}$ ngàm đáy, bố trí thép $\phi 10\text{a}150$); bản đáy dày $h_b = 150\text{ mm}$ (tổng tải trọng $q = 29,2\text{ kN/m}^2$, tính theo bản kê bốn cạnh ngàm, kiểm tra nứt và độ võng $f_{sàn} = 1,76\text{ mm}$ đều thỏa mãn).
  • Hệ dầm nắp và dầm đáy: Mô hình hóa khung không gian trong ETABS. Dầm nắp kích thước $200 \times 450\text{ mm}$ đặt thép dọc $3\phi 16$, đai $\phi 6\text{a}150/\text{a}300$ ($Q_{sw} = 133,12\text{ kN} > Q = 63,2\text{ kN}$); dầm đáy kích thước $300 \times 700\text{ mm}$ chịu moment lớn nhất $M_{max} = 249,5\text{ kNm}$, bố trí thép dọc chịu uốn kết hợp đai $\phi 8\text{a}150/\text{a}300$ ($Q_{sw} = 342,55\text{ kN} > Q = 330,3\text{ kN}$).

CHƯƠNG 5: CẦU THANG TẦNG ĐIỂN HÌNH

Thiết kế cầu thang bộ dạng bản hai vế chịu lực đặt trong lõi cứng tòa nhà. Cấu tạo gồm bản chiếu nghỉ và bản thang nghiêng. Xác định tĩnh tải các lớp hoàn thiện (lớp gạch Granite lót bậc, vữa lót, bản bê tông cốt thép, vữa trát trần) và hoạt tải sử dụng theo TCVN 2737:1995. Đưa sơ đồ kết cấu bản thang vào phần mềm ETABS để giải nội lực, xuất biểu đồ moment uốn, tính toán diện tích thép chịu kéo và bố trí thép dọc bản thang, thép cấu tạo, thép liên kết dầm chiếu nghỉ.

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ HỆ KHUNG

Chương 6 là phần cốt lõi của đồ án, thiết lập mô hình tính toán hệ kết cấu không gian 3D chịu lực của tòa nhà bằng ETABS:

  • Kích thước sơ bộ: Cột tầng dưới $800 \times 1000\text{ mm}$, giảm dần lên các tầng trên; dầm khung chính $300 \times 700\text{ mm}$, $300 \times 600\text{ mm}$; vách cứng bê tông dày từ 300 mm đến 400 mm.
  • Tải trọng tác động: Tĩnh tải các tầng sàn, tường xây; hoạt tải tầng chẵn, tầng lẻ; tải trọng gió tĩnh phân vùng II.A; tải trọng gió động xác định qua phân tích dao động công trình (Mode 1 dao động theo phương Y, Mode 2 dao động theo phương X); tải trọng động đất xác định theo phương pháp phổ phản ứng thiết kế.
  • Tổ hợp tải trọng và kiểm tra chuyển vị: Tiến hành lập các tổ hợp tải trọng cơ bản và tổ hợp bao (COMBBAO). Kết quả kiểm tra chuyển vị ngang đỉnh công trình dưới tác dụng của tải trọng ngang đều nằm trong giới hạn cho phép ($f_{đỉnh} \le H/500$).
  • Thiết kế cốt thép khung trục 2 và khung trục C:
    • Tính toán dầm khung trục 2 và C theo cấu kiện chịu uốn, bố trí cốt thép dọc chịu mômen âm ở gối, mômen dương ở nhịp và cốt đai chống cắt.
    • Tính toán cột khung chịu nén lệch tâm xiên: Áp dụng phương pháp quy đổi nén lệch tâm xiên về nén lệch tâm phẳng tương đương theo TCXDVN 356:2005. Phân loại 3 trường hợp lệch tâm (lệch tâm rất bé, lệch tâm bé, lệch tâm lớn) để bố trí thép dọc đối xứng và cốt đai chống nở ngang.
    • Tính toán vách cứng: Sử dụng phương pháp vùng biên chịu moment (Boundary Element Method) để phân chia vách thành các phần tử Pier, tính toán cốt thép tập trung tại hai đầu biên vách và lưới thép phân bố ngang, dọc thân vách.

CHƯƠNG 7: KẾT CẤU SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

Thiết kế kết cấu sàn tầng điển hình theo giải pháp sàn sườn bê tông cốt thép đổ toàn khối:

  • Phân loại các ô bản sàn: Dựa trên tỷ số hai cạnh ô bản $L_2/L_1$, phân loại thành ô bản làm việc 1 phương ($L_2/L_1 > 2$) và ô bản làm việc 2 phương ($L_2/L_1 \le 2$).
  • Xác định nội lực: Sử dụng phần mềm chuyên dụng SAFE để mô hình hóa toàn bộ mặt bằng bản sàn và lưới dầm đỡ sàn tầng điển hình, xét tác dụng của tĩnh tải các lớp hoàn thiện sàn sinh hoạt, sàn vệ sinh và hoạt tải sử dụng theo công năng.
  • Bố trí cốt thép: Tính toán diện tích thép yêu cầu $A_s$ tại gối và nhịp cho từng ô sàn, kiểm tra điều kiện hàm lượng cốt thép hợp lý ($\mu_{min} \le \mu \le \mu_{max}$), bố trí lưới thép chịu uốn và kiểm tra độ võng đàn hồi dài hạn của các ô bản nhịp lớn.

CHƯƠNG 8: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP

Trên cơ sở số liệu khảo sát địa chất công trình, tác giả lựa chọn phương án móng cọc ép bê tông cốt thép:

  • Thiết kế cọc: Xác định tiết diện cọc, chiều dài cọc xuyên qua các lớp địa chất tốt. Kiểm tra điều kiện cẩu lắp và vận chuyển cọc (sơ đồ móc cẩu 2 điểm), tính toán cốt thép móc cẩu chuyên dụng.
  • Sức chịu tải của cọc đơn: Tính toán sức chịu tải cho phép theo chỉ tiêu cơ lý đất nền (Phụ lục A TCXD 205:1998), theo chỉ tiêu cường độ đất nền (Phụ lục B TCXD 205:1998) và theo độ bền vật liệu làm cọc, từ đó chọn sức chịu tải thiết kế cho cọc.
  • Thiết kế móng cột đơn M2: Xác định nội lực chân cột từ mô hình ETABS, tính số lượng cọc, bố trí mặt bằng cọc, kiểm tra tải trọng tác dụng lên đầu cọc lớn nhất và nhỏ nhất ($P_{max} \le 1,2 P_{tk}$, $P_{min} > 0$), kiểm tra sức chịu tải nhóm cọc, kiểm tra điều kiện đâm thủng đài cọc và tính thép đài móng.
  • Thiết kế móng cụm lõi thang M3: Sử dụng phần mềm SAFE mô hình hóa đài móng khối lớn nhiều cọc đỡ vách thang máy. Phân tích các dải dầm Strip theo hai phương X và Y, tính toán cốt thép đài móng dựa trên biểu đồ moment bao và kiểm tra độ lún của móng theo mô hình khối móng quy ước.

Kết quả tính toán và giải pháp kỹ thuật chính

Đồ án đã hoàn thiện đầy đủ hệ thống giải pháp kỹ thuật kết cấu cho công trình cao 20 tầng:

Hạng mục cấu kiện Giải pháp kích thước & vật liệu Kết quả tính toán & Bố trí cốt thép Tiêu chuẩn / Kiểm tra kỹ thuật
Bản nắp bể nước Dày $h_b = 100\text{ mm}$; Bê tông B25 Cốt thép chịu uốn $\phi 8\text{a}200$; thép viền lỗ thăm $2\phi 10$ Độ võng $f = 0,34\text{ mm} \le [f]$; thỏa nứt
Bản thành bể nước Dày $h_{bt} = 120\text{ mm}$; Bê tông B25 Cốt thép chịu uốn phương đứng $\phi 10\text{a}150$ Chịu áp lực nước $24\text{ kN/m}^2$ & gió hút $1,926\text{ kN/m}$
Bản đáy bể nước Dày $h_b = 150\text{ mm}$; Bê tông B25 Cốt thép chịu lực $\phi 10\text{a}150$ đến $\phi 10\text{a}200$ Độ võng $f = 1,76\text{ mm}$; không xuất hiện vết nứt
Dầm đáy bể nước $b \times h = 300 \times 700\text{ mm}$ Thép dọc chịu uốn lớn nhất tại $M_{max} = 249,5\text{ kNm}$; đai $\phi 8\text{a}150/\text{a}300$ $Q_{sw} = 342,55\text{ kN} > Q_{max} = 330,3\text{ kN}$; bê tông đủ chịu cắt
Hệ khung chịu lực Cột $800 \times 1000\text{ mm}$ xuống tầng thấp; dầm $300 \times 700\text{ mm}$ Thép cột tính nén lệch tâm xiên; dầm tính chịu uốn theo COMBBAO Chuyển vị ngang đỉnh công trình $f_{đỉnh} \le H/500$
Vách cứng lõi Bê tông cốt thép dày 300 - 400 mm Cốt thép tập trung ở phần tử biên chịu moment kết hợp lưới thép thân Phương pháp vùng biên chịu moment (Boundary Element)
Sàn tầng điển hình Sàn sườn toàn khối; Bê tông B25 Thép bản tính theo nội lực trích xuất từ phần mềm SAFE Đảm bảo giới hạn võng đàn hồi và nứt sàn
Móng cọc ép Móng cọc ép BTCT; đài móng M2 và đài lõi M3 Đặt cọc vào tầng đất tốt; thép đài móng tính uốn từ dải Strip (SAFE) Kiểm tra cẩu lắp cọc, lún móng khối quy ước và xuyên thủng

Về giải pháp kiến trúc và hệ thống kỹ thuật, công trình đạt được sự tối ưu hóa về mặt bằng giao thông (tập trung tại lõi cứng), khoảng lùi vỉa hè $13,84\text{ m}$ vượt tiêu chuẩn tối thiểu ($6\text{ m}$), tỷ lệ diện tích sàn văn phòng hữu dụng cao ($11.591\text{ m}^2$ trên tổng $13.352\text{ m}^2$), tích hợp hệ thống điều hòa không khí VRV và hệ thống phòng cháy chữa cháy tự động Sprinkler theo cự ly chuẩn 3 m.

Hạn chế và phạm vi áp dụng

Đồ án mang tính chất của một đồ án tốt nghiệp kỹ sư chuyên ngành Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp, do đó tồn tại một số giới hạn kỹ thuật được ghi nhận trực tiếp từ văn bản:

  • Phạm vi tính toán kết cấu: Đồ án chỉ tập trung mô hình hóa, tính toán chi tiết và bố trí cốt thép cho 02 khung trục đại diện gồm khung phẳng trục 2 và khung phẳng trục C; chưa thực hiện chi tiết toàn bộ các khung trục còn lại của tòa nhà. Phần kết cấu sàn và cầu thang chỉ giới hạn tính toán cho tầng điển hình.
  • Hạn chế kiến trúc do văn bản tự nêu: Công trình tận dụng tối đa diện tích xây dựng nên mặt đứng không bố trí ban công, lôgia và thiếu hệ thống che nắng trực tiếp. Khu vệ sinh văn phòng bố trí dùng chung tại góc khuất tầng, chưa độc lập cho từng đơn vị văn phòng thuê, gây bất tiện trong quá trình khai thác; giao thông phân bổ tại lõi thiếu sự thông thoáng và ánh sáng tự nhiên.
  • Phạm vi nền móng: Số liệu địa chất tại hiện trường chỉ phục vụ tính toán cho 01 phương án cọc ép khả thi và đi sâu vào đài móng đơn M2 cùng đài móng lõi M3; chưa so sánh kinh tế - kỹ thuật chuyên sâu với phương án móng cọc khoan nhồi (mặc dù móng cọc nhồi có được đề cập sơ bộ ở phần giải pháp kết cấu hầm).

Giá trị tham khảo

Hồ sơ đồ án tốt nghiệp này là tài liệu tham khảo kỹ thuật hữu ích đối với:

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp: Cung cấp một bộ khung hoàn chỉnh về trình tự tính toán đồ án tốt nghiệp nhà cao tầng (kết cấu bê tông cốt thép 20 tầng), từ khâu thu thập chỉ tiêu kiến trúc, lập mô hình tính toán tải trọng gió động, động đất, đến việc triển khai bản vẽ kỹ thuật theo quy định.
  • Kỹ sư kết cấu công trình: Tham khảo quy trình mô hình hóa tương hỗ giữa hai phần mềm ETABS (phân tích không gian hệ khung - vách) và SAFE (phân tích cục bộ sàn sườn và đài móng lõi nhiều cọc phức tạp).
  • Phần nội dung đáng chú ý: Phương pháp quy đổi nén lệch tâm xiên về nén lệch tâm phẳng tương đương cho cột theo TCXDVN 356:2005; phương pháp vùng biên chịu moment để bố trí cốt thép vách cứng (Chương 6); và bài toán kiểm tra độ võng, bề rộng khe nứt, tính toán dầm đáy hồ nước mái dung tích lớn đặt trên đỉnh tháp (Chương 4).

Câu hỏi thường gặp

1. Công trình Cao ốc văn phòng Đông Dương có quy mô xây dựng và các chỉ tiêu quy hoạch như thế nào? Công trình gồm 20 tầng nổi và 2 tầng hầm để xe, chiều cao tối đa 71,5 m, tọa lạc tại 25bis Nguyễn Thị Minh Khai, Quận 1, TP.HCM. Tổng diện tích khu đất sau trừ lộ giới là 5.338 m², diện tích chiếm đất khối văn phòng là 805 m², tổng diện tích sàn xây dựng là 13.352 m² (diện tích sàn văn phòng chiếm 11.591 m²). Mật độ xây dựng đạt 39,3% (tiêu chuẩn cho phép ≤ 40%), hệ số sử dụng đất là 2,9 lần (tiêu chuẩn ≤ 5,0 lần), và khoảng lùi công trình so với vỉa hè đạt 13,84 m (quy định tối thiểu 6,0 m).

2. Bể nước mái của công trình được phân loại kết cấu ra sao và dung tích thiết kế là bao nhiêu? Bể nước mái được thiết kế phục vụ cho 800 người với dung tích tổng cộng $W_h = 96,8\text{ m}^3$ (gồm $88\text{ m}^3$ nước sinh hoạt và $8,8\text{ m}^3$ nước chữa cháy dự phòng). Kích thước phủ bì bể là $10.000 \times 5.600 \times 2.000\text{ mm}$. Căn cứ vào các tỷ số hình học $a/b = 10/5,6 = 1,79 < 3$ và $h/a = 2/10 = 0,2 < 2$, kết cấu bể được xếp vào loại bể thấp, đổ bê tông toàn khối bằng bê tông B25.

3. Tác giả lựa chọn hệ kết cấu chịu lực chính nào cho tòa tháp 20 tầng này? Tác giả lựa chọn hệ kết cấu khung - giằng (kết hợp giữa khung bê tông cốt thép và 02 hệ lõi cứng chịu lực). Trong sơ đồ này, hệ thống lõi cứng tập trung đảm nhận phần lớn tải trọng ngang (gió tĩnh, gió động và động đất), trong khi hệ khung cột dầm xung quanh chủ yếu chịu tải trọng đứng, bước nhịp lớn nhất đạt 10 m, giúp tối ưu hóa kích thước tiết diện cấu kiện.

4. Những phần mềm kỹ thuật nào được ứng dụng trong quá trình tính toán kết cấu công trình? Đồ án ứng dụng hai phần mềm kết cấu chuyên dụng:

  • Phần mềm ETABS: Dùng để lập mô hình không gian 3D giải bài toán hệ khung - vách chịu tải trọng tĩnh, hoạt tải lệch tầng, tải gió động (Mode 1 phương Y, Mode 2 phương X) và tải trọng động đất; đồng thời dùng để giải nội lực hệ dầm bể nước mái và bản thang bộ.
  • Phần mềm SAFE: Dùng để phân tích nội lực các ô bản sàn sườn tầng điển hình và giải nội lực dải bản (Strip) phục vụ tính toán đài cọc móng cụm lõi thang M3.

5. Sức chịu tải của móng cọc được tính toán và kiểm tra dựa trên những cơ sở nào? Phương án móng cọc ép bê tông cốt thép được tính toán sức chịu tải đơn cọc dựa trên 3 tiêu chí: chỉ tiêu cơ lý đất nền theo Phụ lục A của TCXD 205:1998, chỉ tiêu cường độ đất nền theo Phụ lục B của TCXD 205:1998, và cường độ vật liệu làm cọc bê tông cốt thép. Ngoài ra, cọc còn được tính toán kiểm tra khả năng chịu lực trong điều kiện cẩu lắp (sơ đồ cẩu 2 điểm) và vận chuyển ra hiện trường.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Cao ốc văn phòng Đông Dương" của sinh viên Phạm Văn Nam là một công trình thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh cho tòa nhà văn phòng 20 tầng tại trung tâm TP.HCM. Tác giả đã kết hợp chặt chẽ giữa hệ thống tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam và các công cụ mô hình hóa kết cấu hiện đại (ETABS, SAFE) để xử lý tuần tự từ kiến trúc, kết cấu thân (khung, vách, sàn, cầu thang, bể nước mái) đến kết cấu nền móng cọc ép. Các số liệu tính toán thể hiện tính nhất quán về cơ học công trình và cung cấp một quy trình thực hành thiết kế kết cấu chuẩn mực cho sinh viên chuyên ngành xây dựng dân dụng.