Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong giai đoạn công nghiệp hóa và hiện đại hóa tại Việt Nam, sự tăng trưởng nguồn vốn đầu tư trực tiếp nước ngoài (FDI) cùng với sự phát triển của các khu công nghiệp trọng điểm đã thúc đẩy nhanh quá trình đô thị hóa. Tại tỉnh Bình Dương, đặc biệt là khu vực thị xã Thuận An tiếp giáp với Thành phố Hồ Chí Minh, nhu cầu về nhà ở chất lượng cao dành cho chuyên gia nước ngoài và cư dân có thu nhập cao gia tăng nhanh chóng. Dự án Chung cư The Canary Heights được đầu tư bởi Tập đoàn GuocoLand (Singapore) tại Quốc lộ 13 (Đại lộ Bình Dương), liền kề Khu công nghiệp Việt Nam – Singapore (VSIP), là một công trình chung cư cao tầng hiện đại nhằm đáp ứng nhu cầu này. Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng của tác giả Trần Lê Trung Lập (Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh) tập trung giải quyết toàn diện bài toán thiết kế kiến trúc tổng quan, thiết kế kết cấu phần thân, kết cấu nền móng và thiết bị phục vụ thi công cho công trình này.

Nhiệm vụ nghiên cứu và thiết kế của đồ án được xác định cụ thể theo các nội dung sau:

  1. Thể hiện tổng quan kiến trúc công trình, phân tích mặt bằng, mặt đứng, các giải pháp kỹ thuật công trình (điện, cấp thoát nước, thông gió, phòng cháy chữa cháy, chống sét, thoát rác).
  2. Lựa chọn sơ bộ kích thước tiết diện cấu kiện, xác định tải trọng, mô hình hóa và thiết kế kết cấu sàn sườn bê tông cốt thép tầng điển hình bằng phần mềm SAFE.
  3. Tính toán và thiết kế kết cấu cầu thang bộ dạng bản tầng 2 lên tầng 3.
  4. Thiết lập mô hình không gian 3D của hệ kết cấu khung – vách bằng phần mềm ETABS; tính toán tải trọng tác dụng (tĩnh tải, hoạt tải, tải trọng gió tĩnh, tải trọng gió động, tải trọng động đất); tính toán cốt thép dầm và vách chịu lực.
  5. Tổng hợp, xử lý thống kê số liệu địa chất công trình; xác định sức chịu tải của cọc ép bê tông cốt thép theo các phương pháp tiêu chuẩn; tính toán và thiết kế chi tiết các đài móng M1, M2, đài móng lõi thang bằng phần mềm SAFE.
  6. Lựa chọn thông số, xác định tải trọng và thiết kế kết cấu móng, bu-lông neo cho cần trục tháp phục vụ thi công công trình.
  7. Thể hiện hồ sơ thiết kế kỹ thuật gồm 01 tập Thuyết minh, 01 tập Phụ lục và 23 bản vẽ khổ A1 (03 bản vẽ kiến trúc, 19 bản vẽ kết cấu, 01 bản vẽ ghi chú chung).

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống kết cấu chịu lực bê tông cốt thép toàn khối (sàn, khung, vách, cầu thang) và nền móng cọc ép của khối nhà chung cư cao tầng.
  • Phạm vi không gian: Khối chung cư 16 tầng thuộc Dự án The Canary Heights, Quốc lộ 13, phường Thuận Giao, thị xã Thuận An, tỉnh Bình Dương; diện tích khuôn viên 1.2 ha; diện tích sàn xây dựng 22.000 m²; mật độ xây dựng xấp xỉ 18%; quy mô gồm 190 căn hộ.
  • Phạm vi thời gian thực hiện: Đồ án được giao nhiệm vụ từ ngày 03/01/2017 và hoàn thành bảo vệ vào ngày 15/06/2017.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án vận dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng hiện hành của Việt Nam, kết hợp phương pháp tính toán giải tích theo trạng thái giới hạn và phương pháp phần tử hữu hạn trên các phần mềm chuyên ngành:

Hệ thống quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng:

  • TCVN 5574:2012: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế.
  • 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 TCVN 2737:1995.
  • TCVN 9386:2012: Thiết kế công trình chịu động đất.
  • TCVN 10304:2014: Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế.
  • TCVN 198:1997: Nhà cao tầng – Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối.
  • TCVN 2622:1995: Phòng cháy, chống cháy cho nhà và công trình – Yêu cầu thiết kế.
  • TCVN 46:1984: Chống sét cho công trình xây dựng.
  • TCVN 4244:2005: Thiết bị nâng – Quy phạm kỹ thuật an toàn.
  • Nghị định số 15/2013/NĐ-CP của Chính phủ về quản lý chất lượng công trình xây dựng (Phụ lục I - Phân cấp công trình cấp II).

Phương pháp nghiên cứu và tính toán:

  • Phương pháp giải tích cơ học kết cấu: Sơ bộ kích thước cấu kiện dựa trên tương quan khẩu độ, nhịp và tải trọng; tính toán nội lực cầu thang; tính toán sức chịu tải cọc đơn theo chỉ tiêu cơ lý đất nền và vật liệu; kiểm tra móng theo trạng thái giới hạn I (cường độ, xuyên thủng) và trạng thái giới hạn II (độ lún, biến dạng).
  • Phương pháp mô hình hóa số (Phần tử hữu hạn):
    • Phần mềm ETABS: Xây dựng mô hình khung không gian 3D (dầm mô hình dạng phần tử thanh Line/Frame, vách và sàn mô hình dạng phần tử tấm Shell/Area). Khảo sát 5 mode dao động riêng của công trình để xác định tần số, chu kỳ dao động và tính toán thành phần gió động cũng như tải trọng động đất.
    • Phần mềm SAFE: Mô hình hóa sàn tầng điển hình theo phương pháp dải dải bản (Strip Method) để phân tích mô-men uốn và kiểm tra độ võng dài hạn; mô hình hóa đài móng cọc (M1, M2, lõi thang, móng cẩu tháp) dưới dạng bản dày trên nền đàn hồi với các gối đàn hồi dạng điểm (Point Springs) tương ứng độ cứng của cọc.
  • Phương pháp xử lý thống kê địa chất: Thống kê số liệu địa chất từ các hố khoan khảo sát tại hiện trường để xác định các giá trị tiêu chuẩn và giá trị tính toán của các lớp đất.

Nguồn dữ liệu và thông số vật liệu: Hồ sơ bản vẽ kiến trúc thực tế dự án The Canary Heights do GuocoLand cung cấp, tài liệu khảo sát địa chất công trình và các bảng tra cứu tiêu chuẩn vật liệu:

  • Bê tông cấp độ bền B25: Cường độ chịu nén tính toán $R_b = 14.5\text{ MPa}$, cường độ chịu kéo tính toán $R_{bt} = 1.05\text{ MPa}$, mô-đun đàn hồi $E_b = 30 \times 10^3\text{ MPa}$.
  • Cốt thép: Nhóm AI ($\varnothing < 10\text{ mm}$) có $R_s = R_{sc} = 225\text{ MPa}$, $R_{sw} = 175\text{ MPa}$, $E_s = 2.0 \times 10^5\text{ MPa}$; nhóm AII có $R_s = 280\text{ MPa}$; nhóm AIII ($\varnothing \ge 10\text{ mm}$) có $R_s = R_{sc} = 365\text{ MPa}$, $R_{sw} = 290\text{ MPa}$, $E_s = 2.0 \times 10^5\text{ MPa}$.
Cấu kiện Cấp độ bền bê tông $R_b$ (MPa) $R_{bt}$ (MPa) $E_b$ (MPa) Nhóm cốt thép chính $R_s$ (MPa)
Bản sàn, cầu thang B25 14.5 1.05 $30 \times 10^3$ AII / AIII 280 / 365
Cột, dầm, vách B25 14.5 1.05 $30 \times 10^3$ AIII 365
Móng, đài cọc B25 14.5 1.05 $30 \times 10^3$ AIII 365

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về kiến trúc công trình

Chương 1 trình bày tổng quan dự án chung cư cao tầng The Canary Heights tại Thuận An, Bình Dương. Công trình được phân loại là công trình dân dụng cấp II theo Nghị định 15/2013/NĐ-CP với quy mô 16 tầng, tổng chiều cao $H = 50.8\text{ m}$. Diện tích khuôn viên đạt 1.2 ha, diện tích xây dựng 22.000 m², mật độ xây dựng 18%, cung cấp 190 căn hộ (diện tích mỗi căn trung bình khoảng 83.84 m², bố trí 4 căn hộ/tầng).

  • Giải pháp mặt bằng: Kích thước hình học 24 m x 38 m. Tầng 1 và tầng 2 có diện tích 435 m² gồm 1 sảnh lớn và 3 căn hộ; tầng 3 đến tầng 15 gồm 4 căn hộ/tầng; tầng 16 bố trí phòng kỹ thuật thang máy, ban công và mái bê tông cốt thép. Giao thông trục đứng gồm 2 thang máy và 2 buồng cầu thang bộ bố trí tại trung tâm.
  • Giải pháp mặt đứng: Chiều cao tầng 1 là 4.0 m; chiều cao tầng điển hình là 3.1 m (chiều cao thông thủy 2.8 m).
  • Hệ thống kỹ thuật: Cấp điện qua 2 nguồn (lưới điện Bình Dương và máy phát điện dự phòng 150 kVA, biến áp đặt tại tầng hầm); hệ thống cấp nước tự động qua bể ngầm và bể mái; ống thoát nước mưa đường kính $d = 140\text{ mm}$; hệ thống thông gió kết hợp giếng trời và điều hòa không khí; PCCC thiết kế theo TCVN 2622:1995; chống sét theo TCVN 46:1984; gian chứa rác thải đặt tại tầng hầm có đường ống dẫn rác từ các tầng.

Chương 2: Thiết kế kết cấu sàn tầng điển hình

Chương 2 thực hiện thiết kế hệ sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối cho tầng điển hình.

  • Sơ bộ tiết diện: Chiều dày bản sàn chọn $h_b = 120\text{ mm}$ theo công thức $h_b \ge L_t / m$ ($m = 40 \div 50$, $L_t$ là nhịp cạnh ngắn). Dầm chính chọn kích thước $200 \times 400\text{ mm}$ (với nhịp tính toán $L = 8\text{ m}$), dầm phụ $200 \times 400\text{ mm}$. Chiều dày vách chịu lực ngoài chọn $t = 200\text{ mm}$, vách lõi thang chọn $t = 250\text{ mm}$. Chiều dày lớp bê tông bảo vệ $a_{bv} = 15\text{ mm}$ cho sàn và $20\text{ mm}$ cho dầm.
  • Xác định tải trọng: Tĩnh tải các lớp cấu tạo hoàn thiện (gạch ceramic, vữa lót, vữa trát trần, ống thiết bị kỹ thuật) dao động từ $1.09\text{ kN/m}^2$ đến $1.75\text{ kN/m}^2$; tải trọng tường xây phân bố đều trên sàn từ $1.4\text{ kN/m}^2$ đến $3.75\text{ kN/m}^2$. Hoạt tải sử dụng: phòng ngủ, phòng khách, bếp, vệ sinh có giá trị tiêu chuẩn $1.5\text{ kN/m}^2$, giá trị tính toán $1.95\text{ kN/m}^2$ (hệ số vượt tải $n = 1.3$); phòng kỹ thuật là $1.40\text{ kN/m}^2$. Tải tường xây 200 mm đè lên dầm là $10.23\text{ kN/m}$, tường 100 mm là $5.62\text{ kN/m}$.
  • Mô hình hóa và phân tích SAFE: Phân chia sàn thành các dải Strip theo phương X và phương Y. Kết quả chuyển vị cho thấy độ võng lớn nhất $f_{\max} = 1.6\text{ mm}$, nhỏ hơn nhiều so với độ võng giới hạn cho phép $[f] = L_{\max}/250 = 7500/250 = 30\text{ mm}$.
  • Bố trí thép sàn: Sử dụng cốt thép nhóm AII ($R_s = 280\text{ MPa}$), thép gối và thép nhịp được lựa chọn từ $\varnothing 8\text{a}200$ ($A_s = 251\text{ mm}^2$) đến $\varnothing 10\text{a}170$ ($A_s = 462\text{ mm}^2$), hàm lượng cốt thép $\mu$ đều nằm trong ngưỡng $\mu_{\min} \le \mu \le \mu_{\max}$.

Chương 3: Thiết kế kết cấu cầu thang

Chương 3 thiết kế cầu thang bộ 1 vế dạng bản bê tông cốt thép từ tầng 2 lên tầng 3 (nằm giữa trục C5–C7).

  • Kích thước hình học: Gồm 18 bậc thang, chiều cao bậc $h_b = 175\text{ mm}$, chiều rộng mặt bậc $l_b = 250\text{ mm}$, góc nghiêng bản thang $\alpha = 35^\circ$ ($\tan \alpha = 175/250 = 0.7$). Chiều dày bản nghiêng thang chọn $h_b = 200\text{ mm}$ (với nhịp tính toán $l_0 = 6.95\text{ m}$, tỷ lệ $1/30 \div 1/35$), kích thước dầm thang $b_d \times h_d = 200 \times 600\text{ mm}$.
  • Tải trọng: Cắt dải bản rộng $b = 1\text{ m}$ để tính toán. Tổng tĩnh tải bản thang $g_1^{tt}$ (gồm lớp gạch ceramic, vữa trát, bản BTCT, tay vịn gỗ - sắt $0.07\text{ kN/m}^2$) và tải trọng chiếu tới $g_2^{tt}$. Hoạt tải tính toán theo TCVN 2737:1995 là $p^{tt} = 3 \times 1.2 = 3.6\text{ kN/m}^2$.
  • Phân tích nội lực và bố trí thép: Sử dụng phần mềm ETABS tính toán nội lực, mô-men uốn cực đại tại nhịp $M_n = 38.26\text{ kNm}$, mô-men tại gối $M_g = 26.24\text{ kNm}$. Sử dụng bê tông B25 và thép nhóm AIII ($R_s = 365\text{ MPa}$) để bố trí cốt thép chịu lực cho bản thang và dầm chiếu nghỉ, chiếu tới.

Chương 4: Tính toán khung

Chương 4 thực hiện mô hình hóa không gian 3D toàn bộ kết cấu chịu lực của công trình để xác định nội lực và thiết kế dầm, vách chịu lực.

  • Xác định tải trọng:
    • Tải trọng thẳng đứng: Trọng lượng bản thân kết cấu do ETABS tính tự động, tĩnh tải hoàn thiện sàn, tải trọng tường gán lên dầm và hoạt tải sử dụng có chiết giảm theo hệ số $\psi = 0.9$ (theo TCXD 229:1999).
    • Tải trọng gió: Công trình đặt tại Bình Dương thuộc vùng áp lực gió I-A ($W_0 = 0.65\text{ kN/m}^2$, dạng địa hình A). Do chiều cao $H = 50.8\text{ m} > 40\text{ m}$, tác giả tính toán cả thành phần gió tĩnh và thành phần gió động theo TCVN 2737:1995 và TCXD 229:1999.
    • Dao động công trình: ETABS khảo sát 5 mode dao động. Mode 1 dao động uốn theo phương Y (chu kỳ $T_1 = 1.65\text{ s}$), Mode 2 dao động xoắn, Mode 3 dao động uốn theo phương X ($T_3 = 1.85\text{ s}$), Mode 4 dao động theo phương Y ($T_4 = 0.46\text{ s}$). Do tần số dao động riêng $f_1, f_3 < f_L = 1.3\text{ Hz}$ nên phải tính toán gió động kể đến cả thành phần xung vận tốc và lực quán tính cho 3 dạng dao động đầu tiên (loại trừ dạng xoắn).
    • Tải trọng động đất: Tính toán theo tiêu chuẩn TCVN 9386:2012 dựa trên phổ phản ứng đàn hồi.
    • Tổ hợp tải trọng: Thực hiện các tổ hợp cơ bản 1, cơ bản 2 và tổ hợp đặc biệt kết hợp giữa tĩnh tải, hoạt tải, gió các phương và tải trọng động đất.
  • Tính toán dầm và vách: Tính toán cốt thép dọc và cốt đai dầm chịu uốn - cắt theo biểu đồ bao nội lực lớn nhất; tính toán vách chịu lực dưới tác dụng đồng thời của lực dọc $N$, mô-men $M$ và lực cắt $Q$ theo TCVN 5574:2012.
Mode dao động Chu kỳ $T$ (s) Dạng dao động chính Tần số $f$ (Hz) Ghi chú tính toán gió động
Mode 1 1.65 Tịnh tiến phương Y 0.606 Có tính gió động ($f < f_L$)
Mode 2 - Dao động xoắn - Bỏ qua trong tính gió động
Mode 3 1.85 Tịnh tiến phương X 0.541 Có tính gió động ($f < f_L$)
Mode 4 0.46 Bậc cao phương Y 2.174 -

Chương 5: Tính toán thiết kế móng

Chương 5 trình bày việc xử lý số liệu địa chất và thiết kế móng cọc ép bê tông cốt thép.

  • Thống kê địa chất: Xử lý thống kê các lớp đất từ hồ sơ khảo sát địa chất, xác định các chỉ tiêu dung trọng $\gamma$, lực dính $c$, góc ma sát trong $\varphi$, mô-đun biến dạng $E$ và chỉ số SPT ($N$).
  • Sức chịu tải của cọc ép: Tính toán sức chịu tải cọc đơn theo vật liệu ($R_{vl}$), theo chỉ tiêu cơ lý đất nền (Mục 7.2 TCVN 10304:2014), theo kết quả thí nghiệm SPT (Mục 8.2) và theo chỉ tiêu cường độ đất nền (Phụ lục G).
  • Kiểm tra cẩu lắp cọc: Kiểm tra khả năng chịu lực của tiết diện cọc trong sơ đồ nâng cẩu và sơ đồ dựng cọc tại công trường.
  • Thiết kế các đài móng:
    • Móng M1 và M2: Tập hợp phản lực chân cột từ ETABS, tính toán số lượng cọc, bố trí tim cọc, kiểm tra áp lực dưới đáy khối móng quy ước ($\sigma_{tc} \le R_{tc}$), kiểm tra lún khối móng quy ước ($S \le [S] = 8\text{ cm}$), kiểm tra điều kiện chọc thủng đài móng.
    • Móng lõi thang: Tập hợp tổ hợp nội lực chân vách, bố trí cụm cọc ép, kiểm tra ứng suất nén đầu cọc, xuyên thủng và lún quy ước.
    • Mô hình hóa SAFE: Đưa mô hình các đài móng vào SAFE để phân tích mô-men uốn theo hai phương và xác định diện tích cốt thép đài móng.

Chương 6: Thiết kế cần trục tháp

Chương 6 tính toán thiết bị nâng phục vụ thi công công trình cao 50.8 m.

  • Lựa chọn thiết bị: Chọn loại cần trục tháp đáp ứng chiều cao nâng, bán kính quay và sức nâng vật liệu xây dựng thực tế.
  • Tải trọng tác dụng: Xác định tải trọng bản thân cần trục tháp, tải trọng do vật nâng lớn nhất, lực quán tính do hãm xe con, lực tiếp tuyến khi quay cần và tải trọng gió tác dụng lên thân tháp theo TCVN 4244:2005.
  • Thiết kế móng và bu-lông neo cẩu tháp: Xác định tổ hợp phản lực tại chân tháp truyền xuống móng, tính số lượng cọc ép đỡ đài cẩu, kiểm tra xuyên thủng, kiểm tra ứng suất đất nền, mô hình hóa đài móng cẩu bằng SAFE để bố trí cốt thép đài; tính toán khả năng chịu lực kéo và cắt của hệ bu-lông neo chân thân tháp vào đài bê tông.

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính:

  • Hoàn thành thiết kế hệ kết cấu khung – vách bê tông cốt thép toàn khối cho công trình chung cư 16 tầng ($H = 50.8\text{ m}$), đảm bảo khả năng chịu lực tổng thể trước các tổ hợp tải trọng đứng và ngang.
  • Bản sàn sườn tầng điển hình ($h_b = 120\text{ mm}$) có độ võng tối đa $f_{\max} = 1.6\text{ mm}$, đáp ứng điều kiện độ võng cho phép $[f] = 30\text{ mm}$. Cốt thép bản sàn nhóm AII biến thiên từ $\varnothing 8\text{a}200$ đến $\varnothing 10\text{a}170$ đảm bảo khả năng chịu lực uốn.
  • Cầu thang bộ dạng bản 1 vế (18 bậc, $h_b = 175\text{ mm}, l_b = 250\text{ mm}$, bản dày $200\text{ mm}$) được tính toán cốt thép chịu lực chính xác theo nội lực phân tích từ phần mềm ETABS ($M_n = 38.26\text{ kNm}$).
  • Xác định đầy đủ đặc trưng động lực học công trình với chu kỳ dao động Mode 1 ($T_1 = 1.65\text{ s}$) và Mode 3 ($T_3 = 1.85\text{ s}$), từ đó tính toán chính xác thành phần gió động theo TCXD 229:1999 và tải trọng động đất theo TCVN 9386:2012.
  • Thiết kế hoàn chỉnh giải pháp móng cọc ép cho các đài móng M1, M2 và móng lõi thang; các chỉ tiêu ứng suất nền, lún khối móng quy ước và chống xuyên thủng đều thỏa mãn TCVN 10304:2014.
  • Giải quyết bài toán an toàn thi công thông qua việc tính toán móng cọc ép và bu-lông neo cho cần trục tháp theo TCVN 4244:2005.
  • Cung cấp bộ hồ sơ kỹ thuật đồng bộ gồm 01 tập Thuyết minh, 01 tập Phụ lục và 23 bản vẽ A1.

Giải pháp và đóng góp kỹ thuật:

  • Đồ án thiết lập quy trình tính toán thiết kế kết cấu nhà cao tầng đồng bộ từ kiến trúc, kết cấu phần thân, kết cấu phần ngầm đến biện pháp thiết bị thi công (cần trục tháp).
  • Ứng dụng hiệu quả sự phối hợp giữa phần mềm mô hình hóa không gian tổng thể (ETABS) và phần mềm phân tích cấu kiện bản sàn, đài móng (SAFE), giúp nâng cao độ chính xác trong phân tích ứng xử kết cấu so với phương pháp tính toán khung phẳng truyền thống.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế:

  • Đồ án chỉ tập trung tính toán thiết kế chi tiết cho các cấu kiện điển hình (sàn tầng điển hình, cầu thang tầng 2-3, một số khung chịu lực chính, đài móng M1, M2, lõi thang) mà chưa mở rộng tính toán chi tiết toàn bộ các cấu kiện khác trong công trình.
  • Chưa xét đến sự tương tác phi tuyến phức tạp giữa đất nền và kết cấu (Soil-Structure Interaction) khi phân tích động lực học công trình chịu tải trọng động đất.
  • Phần biện pháp thi công mới dừng lại ở việc thiết kế móng cẩu tháp, chưa đi sâu vào tổng mặt bằng thi công chi tiết và biện pháp thi công tầng hầm, đào đất hố móng.

Hướng nghiên cứu và mở rộng:

  • Nghiên cứu so sánh giải pháp sàn sườn bê tông cốt thép hiện tại với các giải pháp sàn bê tông cốt thép ứng suất trước căng sau hoặc sàn không dầm có nấm để tối ưu hóa không gian kiến trúc và chiều cao tầng.
  • Thực hiện phân tích động học phi tuyến (Pushover analysis) hoặc phân tích theo lịch sử thời gian để đánh giá chính xác hơn mức độ an toàn của hệ khung – vách dưới tác động của động đất mạnh.
  • Tối ưu hóa số lượng và chiều dài cọc ép dựa trên thí nghiệm nén tĩnh cọc thực tế tại hiện trường.

Giá trị tham khảo

Tài liệu đồ án này có giá trị tham khảo chuyên môn phục vụ các nhóm đối tượng:

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Xây dựng, Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng tham khảo quy trình thực hiện đồ án tốt nghiệp công trình nhà cao tầng từ bước lập nhiệm vụ, sơ bộ tiết diện đến tính toán chi tiết.
  • Kỹ sư thiết kế kết cấu tham khảo phương pháp mô hình hóa sàn và đài móng cọc bằng SAFE (cách chia dải strip, gán lò xo đàn hồi cọc), quy trình tính toán gió động theo TCXD 229:1999 cho nhà cao trên 40 m, và bài toán thiết kế kết cấu móng cẩu tháp.
  • Phần đáng tham khảo nhất: Phương pháp tính toán thành phần động của tải trọng gió kết hợp trích xuất các mode dao động từ ETABS; quy trình kiểm toán sức chịu tải cọc theo nhiều phương pháp trong TCVN 10304:2014; quy trình kiểm tra cẩu lắp cọc bê tông cốt thép.

Câu hỏi thường gặp

1. Quy mô hình học và cấp công trình của dự án The Canary Heights được quy định như thế nào? Công trình thuộc loại công trình dân dụng cấp II (theo Nghị định 15/2013/NĐ-CP), gồm 16 tầng với tổng chiều cao $H = 50.8\text{ m}$. Diện tích khuôn viên là 1.2 ha, diện tích xây dựng 22.000 m², mật độ xây dựng 18%, kích thước mặt bằng 24 m x 38 m, gồm 190 căn hộ (4 căn/tầng).

2. Tại sao công trình phải tính toán thành phần động của tải trọng gió và kết quả dao động riêng ra sao? Theo TCXD 229:1999, các công trình nhà nhiều tầng có chiều cao $H > 40\text{ m}$ bắt buộc phải tính toán thành phần động của tải trọng gió. Công trình có $H = 50.8\text{ m}$. Kết quả phân tích 5 mode dao động trên ETABS cho thấy Mode 1 có chu kỳ $T_1 = 1.65\text{ s}$ ($f_1 = 0.606\text{ Hz}$) và Mode 3 có $T_3 = 1.85\text{ s}$ ($f_3 = 0.541\text{ Hz}$), đều nhỏ hơn tần số giới hạn $f_L = 1.3\text{ Hz}$, do đó phải tính toán thành phần gió động có kể đến cả xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình.

3. Kết quả kiểm tra độ võng sàn tầng điển hình trong phần mềm SAFE đạt bao nhiêu? Độ võng lớn nhất của ô sàn tầng điển hình ($h_b = 120\text{ mm}$) trích xuất từ phần mềm SAFE theo tổ hợp tiêu chuẩn là $f_{\max} = 1.6\text{ mm}$. Giá trị này nhỏ hơn rất nhiều so với độ võng giới hạn cho phép $[f] = L_{\max}/250 = 7500/250 = 30\text{ mm}$, thỏa mãn điều kiện sử dụng theo TCVN 5574:2012.

4. Sức chịu tải của cọc ép móng công trình được tính toán dựa trên những cơ sở nào trong TCVN 10304:2014? Sức chịu tải của cọc ép đơn được xác định dựa trên: (1) Sức chịu tải theo vật liệu bê tông cốt thép ($R_{vl}$); (2) Sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất đá (Mục 7.2); (3) Sức chịu tải tính toán theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT (Mục 8.2); và (4) Sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ đất nền (Phụ lục G).

5. Thiết kế cần trục tháp trong đồ án bao gồm những nội dung kiểm toán kỹ thuật nào? Nội dung thiết kế cẩu tháp bao gồm: xác định tải trọng bản thân, tải trọng vật nâng, lực quán tính hãm xe con, lực quay tiếp tuyến và tải trọng gió tác dụng lên thân tháp theo TCVN 4244:2005; xác định phản lực chân tháp để thiết kế đài móng cọc ép đỡ cẩu tháp bằng SAFE; và tính toán kiểm tra khả năng chịu kéo, cắt của hệ bu-lông neo liên kết chân tháp vào đài móng.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của tác giả Trần Lê Trung Lập đã giải quyết hoàn chỉnh bài toán thiết kế kỹ thuật công trình Chung cư The Canary Heights 16 tầng tại Bình Dương. Nghiên cứu đã ứng dụng chặt chẽ hệ thống tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam (TCVN 5574:2012, TCVN 2737:1995, TCXD 229:1999, TCVN 10304:2014) kết hợp các công cụ mô hình hóa số hiện đại ETABS và SAFE để phân tích kết cấu khung – vách, bản sàn sườn, cầu thang và nền móng cọc ép. Toàn bộ các kết quả tính toán đều thỏa mãn các điều kiện về an toàn chịu lực và giới hạn biến dạng, đồng thời giải quyết tốt bài toán phụ trợ thi công với cẩu tháp, tạo nên một tài liệu tham khảo kỹ thuật hoàn chỉnh cho sinh viên và kỹ sư ngành xây dựng công trình.