Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án tốt nghiệp "The Black Building" được thực hiện trong bối cảnh nhu cầu phát triển các công trình cao tầng phức hợp thương mại kết hợp căn hộ cao cấp tại các đô thị ven biển đang gia tăng. Công trình được xây dựng tại đường Lê Thánh Tông, Thành phố Hạ Long, Tỉnh Quảng Ninh (khu đất liền kề Bệnh viện Đa khoa Quốc tế Vinmec Hạ Long). Tại khu vực này, việc thiết kế công trình cao tầng đòi hỏi phải xử lý đồng thời các tác động phức tạp của điều kiện địa chất ven biển, áp lực gió bão vùng II-B và nguy cơ chấn động địa chấn theo phân vùng gia tốc nền.

Mục tiêu chính của đề tài là xây dựng giải pháp thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh cho công trình, bao gồm giải pháp kiến trúc tổng quan, mô hình hóa phân tích động lực học kết cấu phần thân và tính toán nền móng cọc sâu chịu tải trọng lớn, đảm bảo độ an toàn chịu lực và khả năng sử dụng bình thường theo các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành.

Nhiệm vụ nghiên cứu và thiết kế của đồ án được phân định cụ thể theo các hạng mục:

  1. Phần Kiến trúc (0% khối lượng tính toán mới): Thể hiện lại hồ sơ bản vẽ kiến trúc công trình, quy hoạch mặt bằng phân khu chức năng và giải pháp mặt đứng, giao thông, kỹ thuật công trình.
  2. Phần Kết cấu:
    • Tính toán, thiết kế sàn tầng điển hình khối chung cư bằng phương pháp phần tử hữu hạn.
    • Tính toán, thiết kế kết cấu cầu thang bộ 2 vế và bể nước mái.
    • Mô hình hóa khung không gian 3D, phân tích động lực học (gió động, động đất), tính toán thiết kế hệ thanh và tấm chịu lực (khung trục 3, trục 6, dầm sàn tầng 14 và hệ vách cứng).
    • Thiết kế nền móng: Tính toán sức chịu tải cọc, độ cứng cọc và thiết kế các đài móng cọc khoan nhồi.
  3. Hồ sơ sản phẩm: Hoàn thành 01 tập thuyết minh tính toán, 01 tập phụ lục và 21 bản vẽ kỹ thuật khổ A1 (03 bản vẽ kiến trúc, 18 bản vẽ kết cấu).

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Công trình cao ốc căn hộ cao cấp The Black Building có quy mô gồm 2 tầng hầm, 14 tầng nổi và 1 tầng mái kỹ thuật.
  • Phạm vi không gian: Vị trí xây dựng tại đường Lê Thánh Tông, TP. Hạ Long, Tỉnh Quảng Ninh.
  • Phạm vi thời gian: Đồ án được thực hiện từ ngày 21/02/2018 đến ngày 29/06/2018.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án vận dụng hệ thống quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng của Việt Nam cùng các lý thuyết cơ học kết cấu, động lực học công trình và địa kỹ thuật:

  • Hệ thống tiêu chuẩn thiết kế:

    • TCVN 2737:1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế.
    • TCVN 9386:2012 (TCVN 9368:2012): Thiết kế công trình chịu động đất.
    • TCXDVN 356:2005 & TCVN 5574:2012: 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 10304:2014 (TCXD 10304:2014): Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế.
    • TCXD 229:1999: Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo TCVN 2737:1995.

  • Phương pháp tính toán và phân tích kỹ thuật:

    • Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM): Áp dụng để phân tích ứng xử tĩnh và động của hệ khung không gian 3D và hệ bản sàn phẳng nhiều nhịp.
    • Phương pháp dải Strip: Phân chia bản sàn hai phương thành các dải cột và dải giữa nhịp để tích hợp nội lực và bố trí cốt thép.
    • Phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động (Response Spectrum Analysis): Sử dụng để xác định phản ứng kết cấu dưới tác động của phổ động đất đàn hồi theo phương ngang.
    • Phương pháp động lực học gió: Tính toán thành phần động của tải trọng gió dựa trên phân tích các dạng dao động riêng (Modes), kể đến tương quan không gian của áp lực động.
    • Phương pháp vùng biên chịu moment: Tính toán cốt thép cho các vách cứng chịu nén uốn đồng thời.
    • Phương pháp khối móng quy ước & chỉ tiêu cơ lý/SPT: Xác định sức chịu tải và độ lún của móng cọc khoan nhồi.

  • Công cụ phần mềm ứng dụng:

    • ETABS (phiên bản 9.4): Mô hình hóa khung không gian 3D, phân tích dao động, tính toán nội lực cột, dầm, vách dưới các tổ hợp tải trọng tĩnh và động.
    • SAFE (phiên bản 2016): Mô hình hóa sàn tầng điển hình, phân tích trường moment nội lực, kiểm tra võng ngắn hạn và dài hạn theo phi tuyến nứt và từ biến.
    • AutoCAD: Thể hiện bản vẽ kỹ thuật kiến trúc và kết cấu.
    • Microsoft Excel: Lập bảng tính toán tải trọng gió, phổ động đất, diện tích cốt thép dầm, sàn, cầu thang, vách và sức chịu tải móng cọc.

  • Nguồn dữ liệu: Hồ sơ bản vẽ kiến trúc và hồ sơ khảo sát địa chất công trình do cán bộ hướng dẫn cung cấp.

Thiết kế và triển khai

Đặc tính vật liệu sử dụng

Hệ kết cấu công trình sử dụng bê tông nặng cấp độ bền B25 kết hợp với các loại cốt thép cán nóng theo quy chuẩn:

Cấu kiện áp dụng Loại vật liệu Cường độ tính toán chịu nén Cường độ tính toán chịu kéo Môđun đàn hồi
Sàn, dầm, cột, vách, móng, cọc Bê tông B25 $R_b = 14.5\text{ MPa}$ $R_{bt} = 1.05\text{ MPa}$ $E_b = 30000\text{ MPa}$
Cốt đai và thép cấu tạo ($\le \phi 10$) Cốt thép nhóm AI $R_{sc} = 225\text{ MPa}$ $R_s = 225\text{ MPa}$; $R_{sw} = 175\text{ MPa}$ $E_s = 210000\text{ MPa}$
Cốt thép dọc cho sàn ($\le \phi 10$) Cốt thép nhóm AII $R_{sc} = 280\text{ MPa}$ $R_s = 280\text{ MPa}$ $E_s = 210000\text{ MPa}$
Cốt thép chịu lực dầm, cột, vách, thang, móng ($> \phi 10$) Cốt thép nhóm AIII $R_{sc} = 365\text{ MPa}$ $R_s = 365\text{ MPa}$ $E_s = 200000\text{ MPa}$

Thông số tải trọng và tổ hợp tác động

  1. Tĩnh tải hoàn thiện và hoạt tải sử dụng:

    • Tĩnh tải hoàn thiện sàn căn hộ: $1.59\text{ kN/m}^2$; sàn vệ sinh: $1.64\text{ kN/m}^2$.
    • Tải trọng tường xây: Tường dày 200 mm trên dầm ($10.88\text{ kN/m}$), trên sàn ($11.672\text{ kN/m}$); tường dày 100 mm trên dầm ($5.94\text{ kN/m}$).
    • Hoạt tải tiêu chuẩn: Phòng ở ($1.2\text{ kN/m}^2$), phòng vệ sinh ($1.3\text{ kN/m}^2$), phòng sinh hoạt cộng đồng ($4.0\text{ kN/m}^2$), phòng Gym ($4.0\text{ kN/m}^2$).

  2. Tải trọng gió (TCVN 2737:1995 & TCXD 229:1999):

    • Vùng áp lực gió: II-B tại TP. Hạ Long ($W_0 = 0.95\text{ kN/m}^2$), dạng địa hình C, hệ số độ tin cậy $n = 1.2$, hệ số khí động mặt đón gió $c = +0.6$.
    • Tải trọng gió động: Khai báo nguồn khối lượng dao động (Mass Source): $1\text{TT} + 0.5\text{HT}$. Mô hình khảo sát 12 mode dao động; với tần số dao động riêng cơ bản thứ ba $f_3 = 0.709\text{ Hz} < f_L = 1.3\text{ Hz}$, tính toán thành phần động cho 3 dạng dao động đầu tiên (Mode 1 xoắn, Mode 2 theo phương Y, Mode 3 theo phương X).

  3. Tải trọng động đất (TCVN 9386:2012):

    • Đỉnh gia tốc nền tham chiếu tại Hạ Long: $a_{gR} = 0.8652\text{ m/s}^2$; hệ số tầm quan trọng công trình cấp II: $\gamma_I = 1.0$; gia tốc nền thiết kế: $a_g = 0.785\text{ m/s}^2$.
    • Hệ số ứng xử kết cấu hỗn hợp tương đương tường: $q = q_0 \times k_w = 3.9 \times 1.0 = 3.9$.
    • Nền đất loại C ($N_{SPT} = 15 - 50$). Khai báo nguồn khối lượng động đất: $1\text{TT} + 0.24\text{HT}$.

  4. Hệ thống tổ hợp tải trọng:

    • Tổ hợp cơ bản 1: $\text{COMB1} = \text{TT} + \text{HT}$; $\text{COMB2} \div \text{COMB5} = \text{TT} \pm (\text{GX}, \text{GY})$.
    • Tổ hợp cơ bản 2: $\text{COMB6} \div \text{COMB9} = \text{TT} + 0.9\text{HT} \pm 0.9(\text{GX}, \text{GY})$.
    • Tổ hợp đặc biệt (động đất): $\text{COMB10} \div \text{COMB13} = \text{TT} + 0.3\text{HT} \pm (\text{DDX}, \text{DDY})$.
    • Tổ hợp bao nội lực: $\text{COMBAO} = \text{Envelope}(\text{COMB1} \div \text{COMB13})$.
    • Tổ hợp kiểm tra chuyển vị: $\text{CV1} \div \text{CV4} = \text{TT} \pm (\text{GX}, \text{GY})$ (dùng tải trọng tiêu chuẩn).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về kiến trúc công trình

Chương này giới thiệu tổng quan về dự án The Black Building tại đường Lê Thánh Tông, TP. Hạ Long. Công trình có công năng chính là kinh doanh căn hộ cao cấp kết hợp trung tâm thương mại.

  • Quy mô và chiều cao tầng: Công trình gồm 2 tầng hầm và 14 tầng nổi, 1 tầng mái. Chiều cao tầng hầm 1 là $3.0\text{ m}$, tầng hầm 2 là $2.5\text{ m}$, tầng 1 shophouse là $7.0\text{ m}$, tầng 2 shophouse là $5.4\text{ m}$, các tầng căn hộ từ tầng 3 đến tầng 14 cao $3.4\text{ m}$.
  • Phân khu chức năng: Hầm 1 và 2 bố trí bãi đỗ xe ô tô, phòng kỹ thuật điện nước, trạm biến áp, trạm xử lý nước thải và bể nước ngầm PCCC. Tầng 1 và 2 là khu thương mại, dịch vụ ăn uống và siêu thị. Tầng 3 đến 14 là các căn hộ ở cao cấp. Tầng 15 và mái bố trí phòng kỹ thuật và bể nước sinh hoạt.
  • Giải pháp kỹ thuật: Chiếu sáng và thông gió tự nhiên thông qua hệ thống cửa kính lớn kết hợp các khoảng thông tầng; hệ thống cấp nước tự động từ bể ngầm bơm lên bể mái; hệ thống PCCC trang bị cảm ứng báo cháy từng phòng và bình khí $\text{CO}_2$ tại các nút giao thông.

Chương 2: Giải pháp kết cấu

Chương 2 trình bày các cơ sở lý thuyết, quy chuẩn thiết kế, lựa chọn hệ chịu lực và phân tích tải trọng tác động lên công trình.

  • Lựa chọn hệ kết cấu: Phương án chịu lực đứng là hệ khung - vách bê tông cốt thép kết hợp lõi cứng đặt ở trung tâm nhằm tăng độ cứng chống xoắn cho mặt bằng dạng dài. Phương án chịu lực ngang là hệ sàn dầm bê tông cốt thép toàn khối.
  • Kích thước sơ bộ cấu kiện: Sàn dày xác định theo công thức kinh nghiệm với ô sàn hai phương lớn nhất $L_1 = 9330\text{ mm}$; chiều dày vách cứng chọn $300\text{ mm}$; kích thước tiết diện dầm chọn theo nhịp từ $350 \times 700\text{ mm}$ đến các dầm phụ.
  • Tính toán tải trọng tĩnh, động: Xác định tĩnh tải các lớp hoàn thiện, tải tường xây, hoạt tải sử dụng theo TCVN 2737:1995. Tính toán thành phần động của gió theo TCXD 229:1999 (Mode 1 chu kỳ $T_1 = 1.437\text{ s}$, Mode 2 $T_2 = 1.25\text{ s}$, Mode 3 $T_3 = 1.15\text{ s}$) và phổ phản ứng động đất theo TCVN 9386:2012 với gia tốc nền thiết kế $a_g = 0.785\text{ m/s}^2$. Thiết lập 13 tổ hợp tải trọng thiết kế và 4 tổ hợp kiểm tra chuyển vị.

Chương 3: Tính toán sàn tầng điển hình

Chương này thực hiện mô hình hóa và thiết kế sàn tầng điển hình bằng phần mềm SAFE 2016.

  • Mô hình hóa và phân tích nội lực: Sàn được mô hình dưới dạng phần tử tấm phẳng, chia dải Strip theo hai phương X và Y để trích xuất moment uốn $M_{11}$ và $M_{22}$.
  • Kiểm tra độ võng ngắn hạn: Vị trí có độ võng ngắn hạn lớn nhất thuộc ô sàn trục (1-3)-(1-4) và (1-B)-(1-D) với nhịp lớn nhất $L = 9.8\text{ m}$. Giá trị độ võng ngắn hạn tính được là $f = 3.21\text{ mm}$, nhỏ hơn độ võng cho phép $[f] = L/200 = 49\text{ mm}$.
  • Tính toán cốt thép: Sử dụng bê tông B25 ($R_b = 14.5\text{ MPa}$) và thép AII ($R_s = 280\text{ MPa}$), tính toán diện tích cốt thép $A_s$ cho từng dải Strip (CSA1 đến CSA20, CSB8 đến CSB17, MSA6, MSB8...) và kiểm tra hàm lượng cốt thép $\mu_{\min} \le \mu \le \mu_{\max}$.
  • Kiểm tra độ võng dài hạn: Tính toán theo công thức $f = f_1 - f_2 + f_3$ có xét đến hệ số từ biến $\text{CR} = 1.6$ và co ngót $\text{SH} = 0$. Độ võng dài hạn lớn nhất tại ô sàn nhịp $9.8\text{ m}$ đạt $f = 15.23\text{ mm} \le [f]$, kết luận phương án chiều dày và bố trí kết cấu sàn đảm bảo điều kiện sử dụng.

Chương 4: Tính toán cầu thang

Chương 4 tính toán kết cấu cầu thang bộ 2 vế dạng bản chịu lực cho tầng điển hình cao $3.4\text{ m}$.

  • Kích thước hình học: Mỗi vế gồm 8 bậc, kích thước bậc $h_b \times l_b = 180 \times 250\text{ mm}$, độ dốc thang $\tan\alpha = 180/250 \approx 0.72$ ($\alpha \approx 27^\circ$), bề rộng vế thang $b = 1.2\text{ m}$, chiều dày bản thang chọn $h_s = 120\text{ mm}$.
  • Tải trọng tính toán: Tĩnh tải hoàn thiện bản chiếu nghỉ là $1.40\text{ kN/m}^2$, bản nghiêng là $2.35\text{ kN/m}^2$, tải trọng tay vịn là $0.3\text{ kN/m}^2$, hoạt tải tính toán $p_{tt} = 3.6\text{ kN/m}^2$.
  • Nội lực và cốt thép: Cắt dải bản rộng $1.0\text{ m}$ liên kết ngàm vào vách ở hai đầu. Giá trị moment uốn thiết kế: Gối chiếu tới đạt $-22.264\text{ kN}\cdot\text{m}$, nhịp bản nghiêng đạt $12.264\text{ kN}\cdot\text{m}$, gối chiếu nghỉ đạt $-29.191\text{ kN}\cdot\text{m}$. Sử dụng thép AIII ($R_s = 365\text{ MPa}$) và bê tông B25 để bố trí cốt thép chịu lực cho các tiết diện.

Chương 5: Tính toán khung không gian

Chương 5 sử dụng mô hình ETABS 9.4 để phân tích động lực học khung không gian 3D và thiết kế các cấu kiện khung, vách.

  • Kiểm tra điều kiện sử dụng tổng thể:
    • Kiểm tra chuyển vị đỉnh công trình dưới tác dụng của tải trọng gió tiêu chuẩn theo hai phương X và Y.
    • Kiểm tra 12 dạng dao động riêng (Mode 1 chu kỳ $T = 1.437\text{ s}$ là dao động xoắn, Mode 2 tịnh tiến Y, Mode 3 tịnh tiến X).
    • Kiểm tra an toàn ổn định chống lật của toàn bộ công trình theo hai phương X và Y.
  • Thiết kế dầm: Tính toán cốt thép dọc chịu uốn, cốt thép đai chịu cắt cho các dầm chính (như dầm DX1-B248, dầm trục 3, dầm trục 6 và dầm tầng 14), kiểm tra các yêu cầu cấu tạo kháng chấn, chiều dài neo và nối cốt thép.
  • Thiết kế vách cứng: Áp dụng phương pháp vùng biên chịu moment để tính toán cốt thép cho các vách W1 (V1 - Story 14), W2, W3, W4 và lõi thang máy tại trục 3, trục 6.

Chương 6: Thiết kế móng

Chương 6 xử lý bài toán địa kỹ thuật và thiết kế nền móng sâu cho công trình.

  • Địa chất công trình: Đánh giá các lớp đất nền dựa trên số liệu thí nghiệm cơ lý và biểu đồ chỉ số xuyên tiêu chuẩn SPT ($N_{SPT} = 15 \div 50$).
  • Sức chịu tải cọc: Lựa chọn phương án cọc khoan nhồi đường kính $D = 1000\text{ mm}$. Sức chịu tải của cọc đơn được xác định tổng hợp từ 3 phương pháp: Theo chỉ tiêu cơ lý đất nền, theo chỉ tiêu cường độ đất nền và theo chỉ số SPT.
  • Thiết kế các đài móng: Xác định độ cứng cọc đơn, bố trí số lượng cọc trong đài và tính toán chi tiết các đài móng F1, F2, F3, F4, F7 (C28). Nội dung tính toán bao gồm:
    • Kiểm tra tải trọng truyền xuống đầu cọc lớn nhất ($P_{\max}$) và nhỏ nhất ($P_{\min}$).
    • Kiểm tra khả năng chống xuyên thủng/chọc thủng của đài cọc.
    • Tính toán độ lún công trình theo mô hình khối móng quy ước.
    • Xác định moment uốn theo hai phương và bố trí cốt thép đáy đài móng.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã đạt được các kết quả kỹ thuật cụ thể và đưa ra các đóng góp thiết thực cho giải pháp thiết kế công trình:

Kết quả kỹ thuật chính

Hạng mục cấu kiện / Kết cấu Thông số thiết kế & Kết quả tính toán Tiêu chuẩn / Điều kiện kiểm tra Đánh giá
Sàn tầng điển hình Độ võng ngắn hạn: $f = 3.21\text{ mm}$
Độ võng dài hạn: $f = 15.23\text{ mm}$ (nhịp $9.8\text{ m}$)		 $[f] = L/200 = 49\text{ mm}$ (TCVN 5574:2012) Đảm bảo khả năng sử dụng bình thường
Cầu thang bộ 2 vế Chiều dày bản $h_s = 120\text{ mm}$
$M_{\text{gối tới}} = -22.264\text{ kN}\cdot\text{m}$
$M_{\text{nhịp}} = 12.264\text{ kN}\cdot\text{m}$
$M_{\text{gối nghỉ}} = -29.191\text{ kN}\cdot\text{m}$		 Cốt thép AIII ($R_s = 365\text{ MPa}$), bê tông B25 Đạt yêu cầu chịu lực
Tải trọng gió & Động đất Gió: $W_0 = 0.95\text{ kN/m}^2$, xét 3 Mode dao động ($f_3 = 0.709\text{ Hz}$)
Động đất: $a_g = 0.785\text{ m/s}^2, q = 3.9$		 TCXD 229:1999
TCVN 9386:2012		 Xác định chính xác thành phần tải trọng ngang
Tổng thể khung không gian Chu kỳ dao động riêng: $T_1 = 1.437\text{ s}$
Chuyển vị đỉnh và ổn định lật phương X, Y		 TCXD 198:1997 Công trình ổn định tổng thể dưới tải ngang
Nền móng sâu Cọc khoan nhồi $D = 1000\text{ mm}$, thiết kế các đài F1, F2, F3, F4, F7 TCVN 10304:2014 $P_{\max}$, độ lún và chống xuyên thủng đều thỏa mãn

Giải pháp và kiến nghị của tác giả

  • Đề xuất hệ thống kết cấu khung - vách kết hợp lõi cứng trung tâm, bố trí các vách biên hợp lý để tăng cường độ cứng kháng xoắn cho mặt bằng công trình dạng dài.
  • Kiến nghị sử dụng giải pháp móng cọc khoan nhồi đường kính lớn $D = 1000\text{ mm}$ ngàm vào tầng địa chất tốt nhằm đảm bảo khả năng chịu tải trọng đứng và mômen lật lớn từ phần thân truyền xuống.
  • Ứng dụng dải Strip trong phần mềm SAFE để kiểm soát sự phân phối mômen và hạn chế tối đa độ võng dài hạn của sàn do từ biến bê tông.

Đóng góp của đồ án

  • Xây dựng quy trình tính toán hoàn chỉnh từ khâu lập mô hình không gian 3D, phân tích tải trọng động (gió động và động đất) theo các tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành đến khâu thiết kế chi tiết cấu kiện bê tông cốt thép.
  • Minh chứng tính khả thi và an toàn của phương án kết cấu sàn dầm kết hợp hệ khung vách cho công trình cao ốc 14 tầng tại khu vực ven biển Quảng Ninh.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:
    • Đồ án tập trung tính toán và thiết kế chi tiết cho một số khung trục điển hình (trục 3, trục 6) và sàn tầng 14, chưa thể hiện chi tiết tính toán cho toàn bộ các khung trục còn lại của công trình.
    • Phần kiến trúc chỉ thực hiện vẽ lại theo hồ sơ có sẵn (tỷ lệ 0%), chưa đi sâu vào việc tối ưu hóa giải pháp mặt bằng kiến trúc hoặc công năng chi tiết của các tầng thương mại.
  • Hướng phát triển tiếp theo:
    • Mở rộng phân tích phi tuyến tĩnh (Pushover analysis) hoặc phân tích lịch sử thời gian (Time-history analysis) để đánh giá chính xác hơn mức độ hư hỏng của kết cấu dưới tác động của động đất cấp mạnh.
    • Phân tích tương tác động học giữa đất nền - móng cọc - kết cấu phần thân (Soil-Structure Interaction - SSI) nhằm nâng cao độ chính xác trong tính toán nội lực móng và dao động công trình.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp "The Black Building" là tài liệu học thuật và kỹ thuật tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Công nghệ Kỹ thuật Xây dựng: Cung cấp tài liệu mẫu về cấu trúc và phương pháp thực hiện đồ án tốt nghiệp công trình cao tầng bê tông cốt thép, từ khâu xác định tải trọng đến thiết kế chi tiết cấu kiện.
  • Kỹ sư thiết kế kết cấu công trình: Tham khảo quy trình tính toán thành phần động của tải trọng gió theo TCXD 229:1999 và phân tích phổ phản ứng động đất theo TCVN 9386:2012.
  • Nội dung tham khảo giá trị nhất: Quy trình mô hình hóa và kiểm tra võng dài hạn sàn trong SAFE; phương pháp tính toán cốt thép vách theo vùng biên chịu mômen trong ETABS; quy trình xác định sức chịu tải và thiết kế đài móng cọc khoan nhồi $D = 1000\text{ mm}$ dựa trên số liệu SPT.

Câu hỏi thường gặp

  1. Công trình The Black Building sử dụng hệ kết cấu chịu lực nào cho phần thân và phần ngầm?
    Công trình sử dụng hệ kết cấu chịu lực theo phương đứng là hệ khung - vách bê tông cốt thép toàn khối kết hợp lõi cứng đặt ở trung tâm; hệ chịu lực theo phương ngang là hệ sàn dầm toàn khối. Phần móng sử dụng phương án móng cọc khoan nhồi đường kính $D = 1000\text{ mm}$.

  2. Tại sao công trình phải tính toán thành phần động của tải trọng gió và xét bao nhiêu dạng dao động?
    Do công trình có chiều cao lớn hơn $40\text{ m}$ nên bắt buộc phải tính toán thành phần động của tải trọng gió theo TCXD 229:1999. Khảo sát dao động trong ETABS cho thấy tần số dao động thứ ba $f_3 = 0.709\text{ Hz} < f_L = 1.3\text{ Hz}$ (với $f_L$ ứng với kết cấu bê tông cốt thép có $\delta = 0.3$), do đó công trình chỉ cần tính toán thành phần động của gió cho 3 dạng dao động đầu tiên.

  3. Các thông số đầu vào để xác định tải trọng động đất theo TCVN 9386:2012 là gì?
    Các thông số gồm: Gia tốc nền tham chiếu tại Hạ Long $a_{gR} = 0.8652\text{ m/s}^2$; hệ số tầm quan trọng $\gamma_I = 1.0$; gia tốc nền thiết kế $a_g = 0.785\text{ m/s}^2$; hệ số ứng xử $q = 3.9$ (hệ kết cấu hỗn hợp tương đương tường có $q_0 = 3.9, k_w = 1$); nền đất loại C ($N_{SPT} = 15 \div 50$); nguồn khối lượng động đất khai báo trong ETABS là $1\text{TT} + 0.24\text{HT}$.

  4. Kết quả kiểm tra độ võng ngắn hạn và dài hạn của sàn tầng điển hình đạt bao nhiêu?
    Tại vị trí ô sàn nhịp lớn nhất $9.8\text{ m}$ thuộc trục (1-3)-(1-4) và (1-B)-(1-D), độ võng ngắn hạn tính toán là $f = 3.21\text{ mm}$ và độ võng dài hạn (có xét từ biến $\text{CR} = 1.6$) là $f = 15.23\text{ mm}$. Cả hai giá trị đều nhỏ hơn độ võng giới hạn cho phép theo TCVN 5574:2012 ($[f] = L/200 = 49\text{ mm}$).

  5. Phương pháp nào được sử dụng để tính toán cốt thép cho các vách cứng của công trình?
    Cốt thép vách cứng (W1 đến W4, trục 3, trục 6 và lõi thang máy) được tính toán theo phương pháp vùng biên chịu moment, trong đó moment uốn và lực dọc được quy đổi về các vùng biên của vách để bố trí cốt thép chịu lực tập trung.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "The Black Building" của sinh viên Nguyễn Phi Toàn đã hoàn thành đầy đủ các nhiệm vụ thiết kế kết cấu cho công trình cao ốc căn hộ 14 tầng nổi và 2 tầng hầm tại TP. Hạ Long. Bằng việc ứng dụng đồng bộ các tiêu chuẩn TCVN, TCXD và công cụ mô hình hóa phần tử hữu hạn (ETABS, SAFE), tác giả đã giải quyết trọn vẹn bài toán chịu lực phức tạp dưới tác động của tĩnh tải, hoạt tải, gió động và động đất. Toàn bộ các cấu kiện từ sàn dầm tầng điển hình, cầu thang bộ, khung vách không gian cho đến hệ móng cọc khoan nhồi $D = 1000\text{ mm}$ đều được tính toán chi tiết, đảm bảo an toàn chịu lực và thỏa mãn các điều kiện sử dụng theo quy chuẩn kỹ thuật.