Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án tốt nghiệp "Chung cư Harmony Quận 1 TP. Hồ Chí Minh" được thực hiện trong bối cảnh quá trình đô thị hóa và tăng trưởng kinh tế - xã hội tại Việt Nam đặt ra áp lực lớn về không gian sống và làm việc cho người dân đô thị. Tại Thành phố Hồ Chí Minh, thực trạng dân số cơ học gia tăng nhanh chóng khiến nhu cầu sử dụng đất ở ngày càng lớn, trong khi quỹ đất khu vực trung tâm hiện hữu ngày càng khan hiếm và đắt đỏ. Nhằm giải quyết bài toán quỹ đất hạn chế và đáp ứng nhu cầu an sinh, việc quy hoạch và xây dựng các khối công trình nhà chung cư cao tầng hiện đại, tích hợp đồng bộ hạ tầng kỹ thuật và dịch vụ tiện ích tại khu vực trung tâm là một đòi hỏi thực tiễn cấp bách. Dự án Chung cư Harmony được nghiên cứu thiết kế để góp phần giải quyết nhu cầu nhà ở tiện nghi, kết hợp dịch vụ thương mại trong khu vực nội đô.

Mục tiêu tổng quát của đồ án là hoàn thành hồ sơ thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh cho một công trình nhà ở cao tầng bê tông cốt thép, bao gồm từ bước lập giải pháp kiến trúc, tính toán phân tích kết cấu chịu lực, thiết kế kết cấu phần ngầm (móng) đến lập biện pháp kỹ thuật thi công cốp pha phần thân. Các nhiệm vụ nghiên cứu và thiết kế được phân định cụ thể theo các phần như sau:

  1. Kiến trúc: Triển khai thể hiện hệ thống bản vẽ kiến trúc của công trình bằng phần mềm đồ họa chuyên dụng trên cơ sở dây chuyền công năng và điều kiện tự nhiên khu vực.
  2. Kết cấu: Xác lập quan điểm tính toán, lựa chọn sơ bộ kích thước tiết diện; lập mô hình phân tích và tính toán sàn sườn toàn khối tầng điển hình; tính toán thiết kế cầu thang bộ; xây dựng mô hình không gian tổng thể để tính toán nội lực và thiết kế hệ chịu lực gồm dầm, cột, vách phẳng và vách lõi thang máy.
  3. Nền móng: Tổng hợp, xử lý các chỉ tiêu cơ lý từ số liệu địa chất công trình; so sánh lựa chọn giải pháp móng khả thi và tiến hành thiết kế chi tiết móng cọc khoan nhồi.
  4. Thi công: Thiết kế biện pháp kỹ thuật thi công hệ cốp pha chịu lực phần thân công trình, bao gồm cốp pha cột, dầm và sàn bê tông cốt thép.
  5. Thuyết minh và bản vẽ: Hoàn thiện 01 tập thuyết minh tính toán và 01 tập phụ lục kết quả trích xuất nội lực.

Đối tượng nghiên cứu của đồ án là giải pháp kết cấu và thi công cho công trình Chung cư Harmony. Phạm vi nghiên cứu về mặt không gian được xác định tại khu đất xây dựng trên đường Tôn Đức Thắng, phường Bến Nghé, Quận 1, Thành phố Hồ Chí Minh. Công trình có quy mô dân dụng Cấp 2, gồm 1 tầng hầm và 22 tầng nổi (1 tầng trệt, 20 tầng căn hộ điển hình và 1 tầng thượng), chiều cao đỉnh mái là +80,100 m tính từ cốt ±0,000, cốt sàn tầng hầm ở cao độ -2,600 m với chiều sâu hầm 3,6 m. Về mặt thời gian, đồ án sử dụng các số liệu quan trắc khí hậu, địa chất khu vực và các hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng hiện hành tại Việt Nam tính đến thời điểm bảo vệ vào tháng 5 năm 2024.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung tiêu chuẩn kỹ thuật và quy chuẩn xây dựng được tác giả áp dụng đồng bộ trong toàn bộ quá trình tính toán thiết kế bao gồm:

  • Quy chuẩn và tiêu chuẩn tải trọng: QCVN 02:2022/BXD (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng); TCVN 2737:2023 (Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế); TCXD 229:1999 (Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió); TCVN 9386-1:2012 / TCXDVN 375:2006 (Thiết kế công trình chịu động đất).
  • Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép: TCVN 5574:2018 (Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế); TCXD 198:1997 (Nhà cao tầng - Thiết kế bê tông cốt thép toàn khối); TCVN 4453:1995 (Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép toàn khối - Quy phạm thi công và nghiệm thu).
  • Tiêu chuẩn địa kỹ thuật và nền móng: TCVN 10304:2014 (Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế); TCVN 9362:2012 (Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình).
  • An toàn cháy: QCVN 06:2010/BXD (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn cháy cho nhà và công trình).

Quan điểm và giả thiết cơ bản trong mô hình hóa kết cấu:

  • Hệ kết cấu chịu lực của công trình là hệ không gian hỗn hợp khung - vách - lõi bê tông cốt thép toàn khối.
  • Bản sàn được giả thiết tuyệt đối cứng trong mặt phẳng của nó (màng cứng Diaphragm), có khả năng phân phối tải trọng ngang tới các cấu kiện thẳng đứng (cột, vách, lõi) theo tỷ lệ độ cứng của từng cấu kiện; bỏ qua biến dạng uốn ngoài mặt phẳng sàn khi xét truyền lực ngang tổng thể.
  • Chân các phần tử cột, vách phẳng và vách lõi được giả thiết ngàm cứng hoàn toàn tại cao trình đỉnh đài móng.
  • Tải trọng ngang (gió, động đất) được quy đổi và đặt tập trung tại tâm cứng hoặc khối tâm của từng tầng sàn.

Vật liệu quy chuẩn sử dụng:

  • Bê tông: Toàn bộ các cấu kiện chịu lực chính (sàn, dầm, cột, vách, lõi, tường vây, cọc móng) sử dụng bê tông cấp độ bền B30 (mác M400, xi măng PCB40, tỷ lệ Nước/Xi măng tối đa W/C từ 0,40 đến 0,45).
  • Cốt thép: Cốt thép chịu lực chính sử dụng thép nhóm CB400-V có cường độ tính toán chịu kéo và nén dọc $R_s = R_{sc} = 350\text{ MPa}$, cường độ tính toán chịu cắt của cốt đai $R_{sw} = 350\text{ MPa}$, môđun đàn hồi $E_s = 200.000\text{ MPa}$.
  • Chiều dày lớp bê tông bảo vệ: Quy định 25 mm đối với sàn và dầm; 20 mm đối với cầu thang; 40 mm đối với vách và lõi; 50 mm đối với đài móng và các cấu kiện tiếp xúc trực tiếp với đất.

Phương pháp nghiên cứu và phần mềm phân tích:

  • Phương pháp phân tích phần tử hữu hạn (FEM) kết hợp các phương pháp giải tích lý thuyết đàn hồi và cơ học kết cấu.
  • Phần mềm ETABS: Dùng để xây dựng mô hình không gian tổng thể 3D tính toán nội lực hệ khung, vách, lõi chịu tải trọng đứng, tải trọng gió tĩnh, gió động và tải trọng động đất theo phương pháp phổ phản ứng dao động (Response Spectrum Analysis); phân tích kiểm tra các điều kiện biến dạng chuyển vị.
  • Phần mềm SAFE: Mô hình hóa phần tử tấm vỏ bản sàn tầng điển hình chia dải Strip theo phương X, Y và mô hình hóa đài móng chịu lực tác dụng từ chân cột/vách.
  • Phần mềm AutoCAD: Triển khai bản vẽ kiến trúc, kết cấu và biện pháp thi công.

Nguồn dữ liệu đầu vào:

  • Hồ sơ bản vẽ kiến trúc công trình Chung cư Harmony Quận 1.
  • Báo cáo kết quả khảo sát địa chất công trình tại vị trí xây dựng (các chỉ tiêu cơ lý, địa tầng và mực nước ngầm).
  • Chuỗi số liệu khí tượng thủy văn thành phố Hồ Chí Minh theo QCVN 02:2022/BXD và TCVN 2737:2023.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan kiến trúc công trình

Chương này trình bày giải pháp tổ chức không gian tổng thể và công năng chi tiết của công trình Chung cư Harmony:

  • Quy mô hình học: Kích thước mặt bằng tầng hầm là $49\text{ m} \times 47\text{ m}$ (diện tích $2.303\text{ m}^2$); kích thước mặt bằng các tầng nổi là $42\text{ m} \times 40\text{ m}$ (diện tích $1.680\text{ m}^2$). Chiều cao thông thủy tầng điển hình đạt $3,6\text{ m}$.
  • Phân bố chức năng: Tầng hầm ở cốt -2,600 m bố trí bãi đỗ xe máy, ô tô, phòng kỹ thuật điện nước, khu giặt ủi chung, bố trí 2 ram dốc một chiều độc lập với độ dốc $i = 20%$. Tầng 1 (cốt ±0,000) phục vụ dịch vụ khách hàng và sảnh đón. Từ tầng 2 đến tầng 18 bố trí mỗi tầng 12 căn hộ gồm: 2 căn hộ loại A ($80\text{ m}^2$, 1 phòng khách, 2 phòng ngủ, 2 WC, 1 logia); 4 căn hộ loại B ($128\text{ m}^2$, 1 phòng khách, 2 phòng ngủ, 2 WC, 1 logia); 4 căn hộ loại C ($128\text{ m}^2$, 1 phòng khách, 2 phòng ngủ, 3 WC, 1 logia); 2 căn hộ loại D ($128\text{ m}^2$, 1 phòng khách, 2 phòng ngủ, 2 WC, 2 logia).
  • Giao thông và kỹ thuật phụ trợ: Khu vực lõi trung tâm gồm 4 buồng thang máy và 2 buồng thang bộ thoát hiểm cách ly. Hệ thống MEP gồm cấp điện từ trạm biến áp kết hợp máy phát dự phòng tại tầng hầm; cấp nước từ mạng đô thị vào bể ngầm và bơm trung chuyển; hệ thống thu gom rác qua đường ống đổ rác (gen rác) có buồng chứa rác kín tại tầng hầm; hệ thống chống sét chủ động dạng quả cầu phát xạ sớm Dynasphere đặt tại đỉnh mái; hệ thống PCCC trang bị bể nước mái và bình chữa cháy $CO_2$ dọc hành lang.

Chương 2: Tổng quan kết cấu công trình

Nội dung chương thiết lập cơ sở lý thuyết, các giả thiết tính toán và lựa chọn sơ bộ kích thước tiết diện hình học của các cấu kiện:

  • Tiết diện bản sàn: Dựa trên kích thước ô bản sàn lớn nhất ($10\text{ m} \times 8\text{ m}$), áp dụng công thức kinh nghiệm $h_b = (D/m) \cdot l_1$ với ô bản kê 4 cạnh ($m = 40 \div 50$, $D = 0,4$), tác giả xác định và chọn chiều dày sàn tầng điển hình $h_b = 150\text{ mm}$, sàn tầng 1 $h_b = 150\text{ mm}$, và sàn tầng hầm $h_b = 250\text{ mm}$.
  • Tiết diện dầm: Nhịp dầm chính $L = 8\text{ m}$, chiều cao chọn sơ bộ $h_d = (1/16 \div 1/12)L = 500 \div 667\text{ mm}$, chọn dầm chính $b_d \times h_d = 300\text{ mm} \times 600\text{ mm}$; dầm phụ chọn $b_d \times h_d = 250\text{ mm} \times 500\text{ mm}$; dầm móng chọn $b_d \times h_d = 500\text{ mm} \times 800\text{ mm}$.
  • Tiết diện vách: Chiều dày vách cứng được sơ bộ theo điều kiện ổn định $h_{vách} \ge H/20$ và tối thiểu đạt 150 mm; tác giả chọn chiều dày vách và vách lõi thang máy là $300\text{ mm}$.
  • Tiết diện cột: Tính toán sơ bộ diện tích tiết diện cột $A_c = k \cdot N / R_b$, xét diện tích truyền tải $F_s = 64\text{ m}^2$, tải trọng phân bố sàn ước tính $q = 12\text{ kN/m}^2$, hệ số ảnh hưởng uốn $k_1 = 1,1 \div 1,4$. Tiết diện cột trục giữa tầng trên cùng được chọn sơ bộ là $1000\text{ mm} \times 1000\text{ mm}$ ($F_{chọn} = 1.000.000\text{ mm}^2$).

Chương 3: Tính toán tải trọng

Chương 3 tập trung xác định các giá trị tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời, tải trọng gió động và động đất tác dụng lên công trình theo TCVN 2737:2023 và TCVN 9386-1:2012:

  • Tĩnh tải hoàn thiện: Trọng lượng các lớp cấu tạo sàn tầng hầm, sàn thượng, sàn phòng ở/hành lang và vệ sinh/logia được bóc tách chi tiết (lớp gạch lát, vữa đệm, chống thấm, trát trần và tải trọng hệ thống kỹ thuật MEP treo trần). Tải trọng tường xây gạch dày 100 mm tác dụng lên sàn có tải tiêu chuẩn $g^{tc} = 3,2\text{ kN/m}$, tải tính toán $g^{tt} = 3,5\text{ kN/m}$; tường gạch ngoài bao che 200 mm đặt trên dầm có tải tính toán $g^{tt} = 13\text{ kN/m}$.
  • Hoạt tải sử dụng: Bố trí theo TCVN 2737:2023 với hệ số độ tin cậy $n = 1,5$ (hoặc $1,4$ tùy chức năng), giá trị tính toán phòng bếp và khách là $1,6\text{ kN/m}^2$, phòng ngủ $1,8\text{ kN/m}^2$, phòng vệ sinh và logia có giá trị tiêu chuẩn $2,0\text{ kN/m}^2$.
  • Tải trọng gió: Xác định áp lực gió cơ sở $W_0$ ứng với chu kỳ 10 năm theo QCVN 02:2022/BXD, hệ số chuyển đổi áp lực gió 3s từ chu kỳ 20 năm sang 10 năm là $0,852$. Tính toán chi tiết hệ số hiệu ứng giật $G_f$ cho công trình cao $80,1\text{ m}$, chu kỳ dao động riêng thứ nhất $T_1 = 2,275\text{ s}$ (tần số cơ bản $n_1 = 0,44\text{ Hz}$). Xác định độ cao tương đương $z_s = 0,6h = 48,06\text{ m}$, thang đo chiều dài rối $L(z_s) = 152,613\text{ m}$, hệ số phản ứng nền $Q = 0,613$, các hệ số đỉnh xung $g_Q = 3,4$, đỉnh phản ứng gió $g_v = 3,4$.
  • Động đất và tổ hợp tải trọng: Xác lập phổ phản ứng theo TCVN 9386-1:2012 nhập vào ETABS, phân tích khối lượng tham gia dao động (Bảng 3.8); thành lập 30 trường hợp tổ hợp tải trọng phục vụ kiểm tra trạng thái giới hạn sử dụng (SLS1 đến SLS30) và các tổ hợp ULS1 đến ULS13, bao ENVEL-SLS, ENVEL-ULS.
  • Kiểm tra trạng thái giới hạn thứ hai (TTGH II): Tính toán kiểm tra chuyển vị đỉnh công trình theo phương X (tổ hợp SLS10) và phương Y (tổ hợp SLS13); kiểm tra chuyển vị lệch tầng giữa các tầng kề cận; kiểm tra ổn định chống lật và đánh giá mức độ ảnh hưởng của hiệu ứng P-Delta theo hai phương X, Y.

Chương 4: Thiết kế sàn tầng điển hình

  • Mô hình hóa kết cấu: Lựa chọn phương án sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối. Sử dụng phần mềm SAFE để mô hình sàn tầng điển hình, chia các dải dầm ảo (Design Strips) theo hai phương trực giao X và Y với chiều dày bản $150\text{ mm}$.
  • Tính toán cốt thép: Trích xuất biểu đồ mômen uốn dải Strip theo phương X và Y dưới tác dụng của tổ hợp ngoại lực nguy hiểm nhất; tính toán diện tích cốt thép chịu mômen âm (gối) và mômen dương (nhịp) theo tiêu chuẩn TCVN 5574:2018.
  • Kiểm tra võng và nứt: Kiểm tra độ võng đàn hồi và độ võng dài hạn của bản sàn có xét đến từ biến và co ngót của bê tông dưới tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn; kiểm tra bề rộng khe nứt giới hạn của bản sàn nhằm đảm bảo yêu cầu sử dụng bình thường.

Chương 5: Thiết kế cầu thang tầng điển hình

  • Giải pháp cấu tạo: Cầu thang bộ hai vế dạng bản chịu lực bằng bê tông cốt thép toàn khối, liên kết vào hệ dầm chiếu tới và dầm chiếu nghỉ.
  • Tải trọng và phân tích nội lực: Xác định tĩnh tải bản thang nghiêng, tải trọng bậc xây gạch, vữa trát, tay vịn và hoạt tải người đi lại; tách sơ đồ tính thành hệ dầm đơn giản chịu uốn; xuất biểu đồ mômen uốn và lực cắt cho vế thang 1 và vế thang 2.
  • Thiết kế tiết diện: Tính toán bố trí cốt thép dọc chịu uốn cho bản nghiêng và bản chiếu nghỉ; kiểm tra khả năng chịu cắt của tiết diện bê tông bản thang và bố trí cốt đai cấu tạo theo quy chuẩn.

Chương 6: Thiết kế hệ khung trục

  • Thiết kế dầm bê tông cốt thép: Lấy khung trục 3 làm đối tượng tính toán đại diện; trích xuất đường bao mômen uốn cực đại ($ENVEL\text{-}ULS\text{ Max}$) và cực tiểu ($ENVEL\text{-}ULS\text{ Min}$) tại tầng 3 từ mô hình ETABS; tính toán cốt thép dọc chịu uốn tại tiết diện gối tựa và giữa nhịp (xét sự tham gia của cánh bản sàn trong tiết diện chữ T chịu nén); tính toán cốt đai chịu lực cắt theo dải lực cắt bao; tính toán cốt thép cấu tạo chống nứt dầm và xác định chiều dài đoạn neo cốt thép.
  • Thiết kế cột: Phân loại cột chịu nén uốn lệch tâm; trích xuất các bộ tổ hợp nội lực nguy hiểm $(N, M_x, M_y)$ tại chân và đỉnh cột; tính toán diện tích cốt thép dọc cho cột theo bài toán nén lệch tâm xiên; tính toán cốt đai chịu cắt và đai tăng cường chống phình cốt dọc tại vùng nối.
  • Thiết kế vách phẳng và vách lõi thang máy: Khai báo thuộc tính phần tử thành vách dạng Pier và phần dầm giằng ngang lỗ mở thang máy dạng Spandrel; phân chia lưới phần tử hữu hạn (meshing); tính toán cốt thép dọc phân bố trong vách và cốt thép tập trung tại vùng biên (boundary element); kiểm tra ứng suất cắt và nứt xiên tại các góc lỗ cửa thang máy.

Chương 7: Thiết kế móng

  • Xử lý số liệu địa chất: Đánh giá địa tầng gồm các lớp đất sét, cát pha và cuội sỏi dựa trên báo cáo khảo sát; tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý (dung trọng, góc ma sát trong, lực dính, chỉ số sệt, môđun biến dạng).
  • Lựa chọn giải pháp móng: So sánh phương án móng nông và móng cọc, kết luận lựa chọn giải pháp móng cọc khoan nhồi đường kính $D = 800\text{ mm}$ ngàm vào lớp địa chất tốt chịu lực.
  • Tính toán sức chịu tải cọc: Xác định sức chịu tải của cọc đơn $D800$ theo độ bền vật liệu bê tông cốt thép; xác định sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất nền và sức kháng mũi/kháng ma sát thành bên.
  • Thiết kế chi tiết móng M1 và M5: Xác định phản lực đầu cọc lớn nhất và nhỏ nhất; kiểm tra tải trọng tác dụng không vượt quá sức chịu tải thiết kế của cọc; kiểm tra điều kiện biến dạng lún của khối móng quy ước; kiểm tra điều kiện chống chọc thủng đài cọc (tháp xuyên thủng tự do và tháp xuyên thủng hạn chế); tính toán và bố trí các lớp thép chịu uốn đáy đài móng theo hai phương.

Chương 8: Thiết kế phần thi công

  • Lựa chọn vật liệu cốp pha: Sử dụng hệ ván khuôn gỗ ép phủ phim công nghiệp, hệ xương sườn phụ và sườn chính bằng thép hộp hộp mạ kẽm, hệ đỡ bằng giáo tiệp/giáo nêm kết hợp cây chống tăng điều chỉnh khẩu độ và ty ren xuyên kết cấu chịu lực kéo.
  • Tính toán cốp pha cột: Xác định tải trọng áp lực ngang của hỗn hợp bê tông tươi mới đổ và tải trọng chấn động đầm dùi; bố trí ván khuôn, sườn đứng, sườn ngang; kiểm tra điều kiện cường độ và độ võng giới hạn của từng bộ phận ván và sườn.
  • Tính toán cốp pha sàn và dầm: Xác định tĩnh tải trọng lượng bản thân ván khuôn, trọng lượng bê tông cốt thép, tải trọng người và thiết bị thi công, tải trọng rơi đổ bê tông; lập sơ đồ tính cho ván đáy dầm, ván thành dầm, sườn dọc, sườn ngang và kiểm tra ổn định của hệ thanh chống đỡ sàn và đáy dầm.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã thiết lập thành công hệ thống giải pháp kỹ thuật toàn diện cho một công trình chung cư cao 22 tầng nổi và 1 tầng hầm tại trung tâm đô thị. Các kết quả tính toán kỹ thuật chính thể hiện qua các thông số định lượng cụ thể:

Hạng mục cấu kiện / Phân tích Kích thước / Thông số kỹ thuật lựa chọn Cơ sở kiểm tra / Tiêu chuẩn áp dụng
Chiều cao & số tầng Cao $+80,100\text{ m}$; 1 hầm, 1 trệt, 20 tầng điển hình, 1 thượng Phân cấp công trình Cấp 2
Bản sàn tầng điển hình Chiều dày $h_b = 150\text{ mm}$; B30, CB400-V Thỏa mãn độ võng dài hạn và nứt (SAFE)
Hệ thống dầm chính $b_d \times h_d = 300\text{ mm} \times 600\text{ mm}$ Tiết diện chữ T, bao nội lực $ENVEL\text{-}ULS$
Vách cứng và lõi thang Chiều dày vách $300\text{ mm}$ Phần tử Pier/Spandrel, TCVN 5574:2018
Tải trọng gió giật $T_1 = 2,275\text{ s}$; $n_1 = 0,44\text{ Hz}$; $z_s = 48,06\text{ m}$; $Q = 0,613$ Tiêu chuẩn TCVN 2737:2023, QCVN 02:2022/BXD
Tổ hợp tải trọng 30 tổ hợp SLS (TTGH II) và 13 tổ hợp ULS (TTGH I) Kiểm tra chuyển vị đỉnh, lệch tầng, P-Delta
Giải pháp nền móng Móng cọc khoan nhồi đường kính $D = 800\text{ mm}$ TCVN 10304:2014, đài móng M1 và M5
Hệ cốp pha phần thân Ván phủ phim, sườn thép hộp, giáo chống và ty ren Kiểm tra độ võng và cường độ chịu uốn

Các giải pháp và đề xuất kỹ thuật do tác giả đưa ra:

  • Lựa chọn sơ đồ kết cấu hợp lý: Việc bố trí hệ vách phẳng kết hợp lõi thang máy tập trung tại khu vực giao thông trung tâm tạo ra độ cứng chống xoắn và chống chuyển vị ngang tốt cho công trình có chiều cao trên 80 m, giúp các kết quả kiểm tra chuyển vị đỉnh và chuyển vị lệch tầng đều nằm trong giới hạn cho phép của tiêu chuẩn thiết kế.
  • Tối ưu hóa giải pháp mặt bằng kiến trúc: Tổ chức bố trí căn hộ mạch lạc xung quanh lõi cứng với 4 buồng thang máy và 2 buồng thang bộ phân tán đảm bảo bán kính thoát hiểm và thông gió tự nhiên qua các logia riêng biệt.
  • Giải pháp móng phù hợp địa chất: Sử dụng cọc khoan nhồi đường kính lớn $D800$ cho phép truyền tải trọng tập trung rất lớn từ vách lõi và cột trục xuống các tầng đất chịu lực sâu, giải quyết triệt để nguy cơ lún lệch và lún không đều.

Đóng góp thực tiễn của đồ án thể hiện ở việc cập nhật và áp dụng quy chuẩn, tiêu chuẩn mới nhất vào thời điểm tính toán:

  • Ứng dụng quy trình tính toán thành phần gió động và hệ số hiệu ứng giật ($G_f$) theo đúng phương pháp luận của tiêu chuẩn TCVN 2737:2023 kết hợp bản đồ phân vùng áp lực gió theo QCVN 02:2022/BXD. Đây là bước cập nhật mới so với các đồ án trước đây vốn tính toán thành phần động của gió theo TCVN 2737:1995 cũ.
  • Thực hiện thiết kế cấu kiện bê tông cốt thép tuân thủ nghiêm ngặt mô hình ứng suất - biến dạng giới hạn của tiêu chuẩn TCVN 5574:2018.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án:

  • Do giới hạn khối lượng thực hiện của một đồ án tốt nghiệp kỹ sư, phần tính toán kết cấu phần thân chỉ tập trung thiết kế chi tiết cho một khung trục đại diện (khung trục 3), sàn tầng điển hình và một số cấu kiện móng điển hình (móng M1, M5) mà chưa bao quát việc xuất bản vẽ chi tiết cho toàn bộ các khung trục còn lại trên mặt bằng.
  • Mô hình tính toán phân tích kết cấu công trình chịu động đất mới dừng lại ở phương pháp phổ phản ứng đàn hồi (Response Spectrum Analysis), chưa tiến hành phân tích phi tuyến tĩnh (Pushover Analysis) hoặc phân tích lịch sử thời gian phi tuyến (Nonlinear Time History Analysis).
  • Phần nền móng và thi công chưa tính toán biện pháp thi công chi tiết cho hệ tường vây và chống tầng hầm sâu (hệ văng chống Shoring hoặc neo đất Anchor) cũng như chưa xét đến tương tác động lực học phức tạp giữa đất và kết cấu (Soil-Structure Interaction).

Hướng mở rộng nghiên cứu:

  • Nghiên cứu mô hình hóa và phân tích chi tiết biện pháp thi công đào sâu tầng hầm bằng phương pháp Semi Top-down hoặc Top-down kết hợp quan trắc chuyển vị thành hố đào trong điều kiện đô thị liền kề các công trình hiện hữu.
  • Áp dụng phân tích động lực học phi tuyến để đánh giá mức độ suy giảm độ cứng và khả năng tiêu tán năng lượng của các liên kết dầm giằng - vách lõi (Spandrel) khi chịu tác động của động đất cấp mạnh.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Kỹ thuật Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp đang trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp, đồ án môn học Bê tông cốt thép, Nền móng hoặc Thi công xây dựng.
  • Kỹ sư thiết kế kết cấu mới ra trường cần một tài liệu tra cứu hoàn chỉnh về các bước tính toán tải trọng gió động và động đất theo tiêu chuẩn mới TCVN 2737:2023 và TCVN 9386-1:2012.

Các nội dung có giá trị tham khảo chuyên môn cao nhất trong đồ án gồm:

  • Quy trình bóc tách tải trọng và phương pháp tính toán hệ số hiệu ứng giật $G_f$ của tải trọng gió theo phụ lục tiêu chuẩn TCVN 2737:2023 kết hợp phân tích chu kỳ dao động riêng trích xuất từ phần mềm ETABS.
  • Kỹ thuật mô hình hóa vách và dầm giằng lỗ cửa thang máy bằng phần tử Pier và Spandrel trong ETABS để tính toán cốt thép vách chịu nén uốn và cắt đồng thời.
  • Quy trình mô hình và phân tích dải sàn sườn Strip bằng SAFE, kiểm tra vết nứt và độ võng bản sàn theo TCVN 5574:2018.
  • Trình tự thiết kế đài móng cọc khoan nhồi chịu tải trọng lớn, các bước kiểm tra tháp xuyên thủng đài cọc và kiểm tra ổn định độ lún nền đất.
  • Trình tự tính toán kiểm tra ổn định, cường độ và biến dạng của hệ ván khuôn phủ phim, xà gồ thép hộp và thanh chống phục vụ lập biện pháp kỹ thuật thi công.

Câu hỏi thường gặp

1. Công trình Chung cư Harmony có quy mô hình học và diện tích xây dựng cụ thể như thế nào? Công trình thuộc loại công trình dân dụng Cấp 2, gồm 1 tầng hầm và 22 tầng nổi (tầng trệt, 20 tầng điển hình và 1 tầng thượng). Chiều cao đỉnh công trình đạt +80,100 m; chiều sâu tầng hầm là 3,6 m (cốt đáy hầm -2,600 m). Mặt bằng tầng hầm có kích thước $49\text{ m} \times 47\text{ m}$ (diện tích $2.303\text{ m}^2$); mặt bằng các tầng nổi có kích thước $42\text{ m} \times 40\text{ m}$ (diện tích $1.680\text{ m}^2$).

2. Tiết diện hình học của các cấu kiện chịu lực chính được tác giả sơ bộ và lựa chọn với kích thước bao nhiêu? Chiều dày sàn tầng điển hình và tầng 1 được chọn $150\text{ mm}$, sàn tầng hầm dày $250\text{ mm}$. Hệ dầm chính có tiết diện $300\text{ mm} \times 600\text{ mm}$, dầm phụ $250\text{ mm} \times 500\text{ mm}$, dầm móng $500\text{ mm} \times 800\text{ mm}$. Hệ vách cứng và lõi thang máy dày $300\text{ mm}$. Cột trục giữa tầng trên cùng được chọn sơ bộ tiết diện $1000\text{ mm} \times 1000\text{ mm}$.

3. Cấp độ bền của bê tông và nhóm thép sử dụng trong công trình được quy định như thế nào? Theo TCVN 5574:2018, các cấu kiện sàn, dầm, vách, cầu thang, tường vây và móng sử dụng bê tông cấp độ bền B30 (xi măng PCB40, tỷ lệ W/C từ 0,40 đến 0,45). Cốt thép chịu lực sử dụng thống nhất nhóm thép CB400-V có cường độ chịu nén và kéo dọc $R_s = R_{sc} = 350\text{ MPa}$, cường độ chịu cắt cốt đai $R_{sw} = 350\text{ MPa}$, và môđun đàn hồi $E_s = 200.000\text{ MPa}$.

4. Tải trọng gió động tác dụng lên công trình được tính toán dựa trên các thông số động lực học cơ bản nào? Tác giả áp dụng tiêu chuẩn TCVN 2737:2023 và QCVN 02:2022/BXD. Kết quả phân tích dao động từ mô hình ETABS cho thấy chu kỳ dao động riêng thứ nhất $T_1 = 2,275\text{ s}$ tương ứng tần số cơ bản $n_1 = 0,44\text{ Hz}$. Chiều cao tương đương của công trình $z_s = 48,06\text{ m}$, thang đo kích thước xoáy rối $L(z_s) = 152,613\text{ m}$, hệ số phản ứng nền $Q = 0,613$, và các hệ số đỉnh xung gió $g_Q = g_v = 3,4$.

5. Phương án móng nào được lựa chọn thiết kế và những nội dung kiểm tra kỹ thuật then chốt nào đã được thực hiện? Tác giả lựa chọn giải pháp móng cọc khoan nhồi đường kính $D = 800\text{ mm}$. Quá trình thiết kế hai đài móng đại diện M1 và M5 đã tiến hành kiểm tra: sức chịu tải của cọc theo vật liệu và theo chỉ tiêu cơ lý đất nền; kiểm tra phản lực đầu cọc dưới tác dụng của tải trọng nén và nhổ; kiểm tra độ lún của móng khối quy ước; kiểm tra điều kiện chống xuyên thủng đài cọc theo tháp xuyên thủng tự do và tháp xuyên thủng hạn chế; tính toán cốt thép chịu uốn đáy đài móng.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Chung cư Harmony Quận 1 TP. Hồ Chí Minh" của sinh viên Nguyễn Trịnh Vĩnh Tuyên là một công trình thiết kế kỹ thuật xây dựng hoàn chỉnh, phản ánh quy trình làm việc chuẩn mực của kỹ sư xây dựng công trình dân dụng. Đồ án đã giải quyết đồng bộ từ việc tổ chức dây chuyền công năng kiến trúc, mô hình hóa phân tích động lực học kết cấu theo các tiêu chuẩn mới (TCVN 2737:2023, TCVN 5574:2018), đến việc tính toán chi tiết kết cấu móng cọc khoan nhồi và biện pháp kỹ thuật thi công cốp pha. Các giải pháp kỹ thuật được đề xuất bảo đảm tính khả thi, an toàn chịu lực và đáp ứng đầy đủ các yêu cầu sử dụng theo quy định hiện hành.