Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Quá trình đô thị hóa diễn ra nhanh chóng tại các trung tâm kinh tế làm gia tăng áp lực về mật độ dân cư và nhu cầu nhà ở tiện nghi. Việc đầu tư xây dựng các công trình nhà ở cao tầng thay thế các khu nhà thấp tầng và khu dân cư xuống cấp là xu hướng tất yếu nhằm khai thác hiệu quả quỹ đất đô thị, cải thiện điều kiện sinh hoạt của người dân và đồng bộ cảnh quan kiến trúc. Đề tài "Chung cư An Thạnh 2" được thực hiện như một đồ án tốt nghiệp kỹ sư ngành Công nghệ kỹ thuật công trình Xây dựng tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, giải quyết bài toán thiết kế kỹ thuật toàn diện cho một tòa nhà cao tầng đa chức năng.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu trong đồ án được xác định rõ ràng theo các phần việc chính sau:

  1. Chỉnh sửa và hoàn thiện bản vẽ thiết kế kiến trúc công trình theo định hướng của giảng viên hướng dẫn (thể hiện qua 07 bản vẽ A1).
  2. Tính toán và thiết kế kết cấu sàn tầng điển hình theo hai giải pháp: hệ sàn sườn dầm truyền thống và hệ sàn phẳng bê tông cốt thép sử dụng phần mềm SAFE; tính toán kết cấu cầu thang bộ dạng bản hai vế.
  3. Thiết lập mô hình không gian 3D, phân tích nội lực dưới tác động của tĩnh tải, hoạt tải, tải trọng gió (bao gồm thành phần tĩnh và thành phần động) và tải trọng động đất; thiết kế cốt thép hệ khung - vách chịu lực cho khung trục C và khung trục 4 bằng phần mềm ETABS (thể hiện qua 06 bản vẽ A1).
  4. Tổng hợp, phân tích số liệu địa chất công trình; tính toán sức chịu tải và thiết kế hệ móng cọc khoan nhồi cho các cụm móng điển hình M1, M3 và móng lõi thang MLT (thể hiện qua 02 bản vẽ A1).
  5. Thiết kế chuyên đề biện pháp kỹ thuật thi công cọc khoan nhồi sử dụng phương pháp gầu xoay kết hợp dung dịch bentonite giữ thành hố đào và quy trình xử lý sự cố thi công (thể hiện qua 02 bản vẽ A1).

Đối tượng nghiên cứu là giải pháp kiến trúc, hệ kết cấu chịu lực bê tông cốt thép toàn khối và biện pháp thi công móng cọc khoan nhồi của công trình Chung cư An Thạnh 2. Phạm vi nghiên cứu về không gian là khu đất xây dựng bằng phẳng, có diện tích 2.240 m² (kích thước 56 m × 40 m) tại khu vực đô thị hoàn chỉnh về hạ tầng kỹ thuật thuộc Quận Tân Bình, Thành phố Hồ Chí Minh. Quy mô công trình gồm 1 tầng hầm (cốt sàn -4,000 m) và 17 tầng nổi (chiều cao công trình 58 m tính từ cốt mặt đất tự nhiên ±0,000 m; chiều cao tính toán động lực học công trình chịu tải trọng gió là 74,5 m). Thời gian thực hiện đồ án bắt đầu từ ngày 01/09/2017 và hoàn thành vào ngày 31/12/2017.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án vận dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng hiện hành của Việt Nam và các hướng dẫn chuyên ngành quốc tế để thiết lập cơ sở tính toán:

  • Tiêu chuẩn tải trọng và tác động: TCVN 2737:1995 (Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế).
  • Tiêu chuẩn kết cấu bê tông cốt thép: TCVN 356:2005 (Kết cấu bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế), TCVN 5574:2012 (Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế) và TCXD 198:1997 (Nhà cao tầng - Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối).
  • Tiêu chuẩn động lực học công trình: TCXD 229:1999 (Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió) và TCVN 9386:2012 (Thiết kế công trình chịu động đất).
  • Tiêu chuẩn nền móng và thi công: TCVN 10304:2014 (Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế), TCXD 45-78 (Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình) và TCXDVN 326:2004 (Cọc khoan nhồi - Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu).
  • Tài liệu kỹ thuật quốc tế: Tiêu chuẩn cộng đồng Châu Âu TR43 áp dụng để xác định sơ bộ chiều dày bản sàn phẳng và kích thước mũ cột.

Vật liệu kết cấu được quy chuẩn đồng bộ cho công trình gồm:

  • Bê tông cấp độ bền B30: Cường độ chịu nén tính toán $R_b = 17\text{ MPa}$, cường độ chịu kéo tính toán $R_{bt} = 1,2\text{ MPa}$, mô đun đàn hồi $E_b = 32.500\text{ MPa}$.
  • Cốt thép nhóm AI (đường kính $\Phi < 10\text{ mm}$): Cường độ chịu kéo và chịu nén tính toán $R_s = R_{sc} = 225\text{ MPa}$, cường độ tính toán cốt đai $R_{sw} = 175\text{ MPa}$, mô đun đàn hồi $E_s = 210.000\text{ MPa}$.
  • Cốt thép nhóm AIII (đường kính $\Phi \ge 10\text{ mm}$): Cường độ chịu kéo và chịu nén tính toán $R_s = R_{sc} = 365\text{ MPa}$, cường độ tính toán cốt đai $R_{sw} = 280\text{ MPa}$, mô đun đàn hồi $E_s = 200.000\text{ MPa}$.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và mô phỏng số được triển khai thông qua:

  • Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM): Ứng dụng phần mềm SAFE để giải bài toán cơ học bản sàn, phân tích nội lực mô men uốn, lực cắt và kiểm tra biến dạng võng phi tuyến nứt dài hạn (xét co ngót, từ biến) cho sàn phẳng.
  • Mô hình hóa không gian 3D: Sử dụng phần mềm ETABS để mô phỏng tương tác khung - vách - lõi chịu tải trọng thẳng đứng và tải trọng ngang. Xác định 12 mode dao động riêng để tính toán thành phần động của tải trọng gió và áp dụng phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động (Response Spectrum Analysis) cho tải trọng động đất.
  • Phương pháp giải tích cơ học đất: Tính toán sức chịu tải cực hạn và sức chịu tải cho phép của cọc khoan nhồi theo chỉ tiêu cơ lý đất nền và cường độ vật liệu; kiểm tra lún móng cọc, tháp xuyên thủng đài móng và phản lực đầu cọc.

Nguồn dữ liệu đầu vào bao gồm hồ sơ khảo sát địa chất công trình tại địa điểm xây dựng, bản đồ phân vùng áp lực gió (vùng II-A theo TCVN 2737:1995 với $W_0 = 0,83\text{ kN/m}^2$, dạng địa hình B) và bản đồ phân vùng đỉnh gia tốc nền hành chính theo TCVN 9386:2012 ($a_{gR}/g = 0,0886$ tại khu vực Quận Tân Bình, Thành phố Hồ Chí Minh).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Kiến trúc

Nội dung chương trình bày nhu cầu xây dựng, điều kiện hạ tầng kỹ thuật đô thị và các giải pháp quy hoạch tổng mặt bằng, công năng kiến trúc:

  • Công trình có mặt bằng hình chữ nhật bo cong 4 góc, kích thước 56 m × 40 m, diện tích xây dựng 2.240 m². Quy mô gồm 1 tầng hầm và 17 tầng nổi, cốt ±0,000 m đặt tại mặt sàn tầng 1, cốt mặt sàn tầng hầm là -4,000 m. Chiều cao công trình đạt 58 m tính từ mặt đất tự nhiên.
  • Phân khu chức năng: Tầng hầm bố trí bãi đỗ xe ô tô, xe máy, trạm bơm, bể nước sinh hoạt, trạm xử lý nước thải, trạm điện cao - hạ thế và quạt gió. Tầng 1 đến tầng 3 dành cho dịch vụ thương mại, siêu thị với diện tích xây dựng 950 m² mỗi tầng. Tầng 4 đến tầng 17 bố trí các căn hộ ở với diện tích xây dựng 993 m² mỗi tầng.
  • Giao thông và hạ tầng: Giao thông đứng gồm 04 thang máy và 02 thang bộ thoát hiểm bố trí tập trung thành lõi cứng ở một bên công trình; giao thông ngang là hệ thống hành lang thông thoáng kết nối trực tiếp đến các căn hộ. Hệ thống cấp điện và cấp thoát nước kết nối với mạng lưới đô thị khu vực, có máy phát điện dự phòng tại tầng hầm.

Chương 2: Số liệu thiết kế

Chương này xác định các chỉ tiêu cơ lý vật liệu bê tông B30, cốt thép AI, AIII và tính toán chọn sơ bộ tiết diện các cấu kiện chịu lực chính của công trình:

  • Bản sàn sườn dầm: Sơ bộ theo công thức $h_b = (D/m) \cdot l_{\min}$, với $m = 40, D = 1, l_{\min} = 5\text{ m} \to h_b \ge 125\text{ mm}$, tác giả chọn chiều dày bản sàn $h_b = 150\text{ mm}$.
  • Tiết diện dầm: Nhịp dầm chính $L = 9\text{ m}$ chọn kích thước $400 \times 600\text{ mm}$; nhịp dầm phụ $L = 4\text{ m} \div 5\text{ m}$ chọn kích thước $300 \times 500\text{ mm}$.
  • Vách cứng bê tông cốt thép: Chọn chiều dày vách biên và cột - vách trung tâm $t_w = 400\text{ mm}$, thỏa mãn điều kiện ổn định $B_w > \min(h_t/20; 150\text{ mm})$ với chiều cao tầng $h_t = 3.300\text{ mm}$.
  • Bản sàn phẳng: Sơ bộ theo tiêu chuẩn TR43 với nhịp $l_n = 9.000\text{ mm}$, chọn chiều dày bản sàn $b_s = 250\text{ mm}$, mũ cột dày $h_m = 400\text{ mm}$, kích thước mũ cột $b_m \times l_m = 1.000 \times 3.000\text{ mm}$, dầm biên $300 \times 500\text{ mm}$.
  • Cầu thang bộ: Cầu thang hai vế dạng bản, chiều cao tầng điển hình 3,4 m; mỗi vế gồm 10 bậc kích thước bậc $300 \times 170\text{ mm}$; bản thang, bản chiếu nghỉ và chiếu tới dày 150 mm; dầm cầu thang kích thước $200 \times 400\text{ mm}$.
Cấu kiện Kích thước sơ bộ (mm) Căn cứ tính toán
Bản sàn thường Dày 150 $h_b = (D/m) \cdot l_{\min}$, TCXDVN 356:2005
Sàn phẳng và mũ cột Sàn dày 250; Mũ cột $400 \times 1.000 \times 3.000$ Tiêu chuẩn TR43
Dầm chính / Dầm phụ $400 \times 600$ / $300 \times 500$ Tỷ lệ nhịp $1/12 \div 1/8$ và $1/15 \div 1/12$
Vách cứng chịu lực Dày 400 Điều kiện ổn định vách $B_w > h_t/20$
Bản và dầm cầu thang Bản dày 150; Dầm $200 \times 400$ Chiều cao tầng 3,4 m, góc dốc $27^\circ 12'$

Chương 3: Tính toán thiết kế sàn

Tác giả thiết lập mặt bằng tải trọng và phân tích nội lực hệ sàn dầm tầng điển hình:

  • Tải trọng tác dụng: Tĩnh tải sàn thường gồm gạch ceramic (10 mm), thiết bị và vữa trát trần (15 mm) có tổng giá trị tính toán $1,609\text{ kN/m}^2$; sàn vệ sinh và sàn mái có lớp tạo dốc và chống thấm đạt $1,103\text{ kN/m}^2$. Tĩnh tải tường 10 và tường 20 gạch ống được quy đổi thành tải phân bố. Hoạt tải tính toán theo TCVN 2737:1995: phòng ở, bếp, vệ sinh đạt $1,4\text{ kN/m}^2$; sảnh, hành lang, cầu thang đạt $3,0\text{ kN/m}^2$; gara ô tô và dốc ramp đạt $6,0\text{ kN/m}^2$; mái bằng không sử dụng đạt $0,975\text{ kN/m}^2$.
  • Phân tích mô hình bằng phần mềm SAFE: Kết quả nội lực mô men uốn tại các ô bản sàn (ô S1 kích thước $5\text{ m} \times 8\text{ m}$) cho thấy giá trị mô men gối $M_1 = -29,37\text{ kNm}$ và $M_1 = -17,55\text{ kNm}$. Cốt thép sàn được chọn và bố trí đồng bộ thanh thép $\Phi 10a200$. Độ võng sàn được kiểm tra thỏa mãn điều kiện $f < f_{gh} = L/200 = 3.500/200 = 17,5\text{ mm}$ theo TCVN 5574:2012.

Chương 4: Tính toán thiết kế sàn phẳng

Chương này thực hiện thiết kế giải pháp sàn phẳng không dầm có mũ cột:

  • Mô hình SAFE được chia thành các dải dầm ảo (strip) theo phương X và phương Y. Kiểm tra độ võng phi tuyến nứt dài hạn xét từ biến và co ngót theo công thức TCVN 356:2005: $f = f_1 - f_2 + f_3$ thông qua các trường hợp tải Sh1, Sh2, Sh3, Lt1, Lt2. Kết quả độ võng lớn nhất đạt $f_1 = 12\text{ mm}$, $f_2 = 28,15\text{ mm}$, nhỏ hơn độ võng giới hạn $[f] = 36\text{ mm}$.
  • Tính toán cốt thép dải strip: Mô men gối lớn nhất theo phương X là $M_{\text{gối}} = -34\text{ kNm/m}$, diện tích cốt thép yêu cầu $A_s = 380\text{ mm}^2$, bố trí thép đạt $321,203\text{ mm}^2$ cho các nhịp AB ($M = 30,203\text{ kNm}$), BC ($M = 49,203\text{ kNm}$) và CE ($M = 119,874\text{ kNm}$).
  • Kiểm tra ứng suất cắt và đâm thủng (chọc thủng) tại mũ cột: Lực cắt lớn nhất trong dải strip là $223\text{ kN}$, nhỏ hơn khả năng chịu cắt của tiết diện bê tông $Q_b$; kiểm tra chọc thủng theo điều kiện $F \le \alpha \cdot R_{bt} \cdot u_m$ với tải trọng đâm thủng $P = 470,06\text{ kN}$, kết cấu mũ cột bảo đảm an toàn chống đâm thủng.

Chương 5: Tính toán - thiết kế cầu thang

Nội dung tính toán chi tiết kết cấu cầu thang bộ hai vế tầng điển hình:

  • Xác định góc nghiêng vế thang $\alpha = 27^\circ 12'$ ($\cos\alpha = 0,8894$). Tổng tĩnh tải tính toán bản thang nghiêng có kể lan can là $3,627\text{ kN/m}$, hoạt tải tính toán là $1,6\text{ kN/m}$, tổng tải trọng tính toán $q_{tt} = 5,097\text{ kN/m}$.
  • Sơ đồ tính vế thang dạng dầm đơn giản hai đầu khớp, bề rộng tính toán 1 m; phản lực gối tựa thu được $R_A = 20\text{ kN}$, $R_B = 20,5\text{ kN}$.
  • Dầm chiếu tới và dầm D1 chịu tải trọng phân bố $q_{tt} = 25,68\text{ kN/m}$ và $25,97\text{ kN/m}$. Cốt thép bản thang tính với chiều cao làm việc $h_0 = 130\text{ mm}$ (lớp bảo vệ $a = 20\text{ mm}$), dầm thang tính với $h_0 = 370\text{ mm}$ (lớp bảo vệ $a = 30\text{ mm}$), kết quả bố trí cốt thép dầm đạt mô men $M = 23,02\text{ kNm}$.

Chương 6: Tính toán - thiết kế khung

Chương này thực hiện mô hình hóa kết cấu chịu lực không gian 3D và phân tích động lực học công trình:

  • Tải trọng gió tĩnh: Tính theo TCVN 2737:1995 với áp lực gió tiêu chuẩn khu vực TP.HCM vùng II-A ($W_0 = 0,83\text{ kN/m}^2$), hệ số khí động mặt đón gió $c = +0,8$, mặt hút gió $c = -0,6$ (tổng hệ số $c = 1,4$), hệ số độ tin cậy $n = 1,2$. Tải trọng gió được quy về lực tập trung đặt tại tâm hình học các tầng.
  • Tải trọng gió động: Chiều cao công trình $74,5\text{ m} > 40\text{ m}$ nên phải tính thành phần động theo TCXD 229:1999. Phân tích 12 mode dao động riêng trong ETABS: Mode 1 có chu kỳ $T = 2,487\text{ s}$ (dao động theo phương X), Mode 2 có chu kỳ $T = 1,812\text{ s}$ (dao động theo phương Y). Vì tần số dao động riêng cơ bản nhỏ hơn tần số giới hạn $f_L$, tải trọng gió động được xác định cho các mode dao động đầu tiên có kể đến hệ số động lực $\xi$ và hệ số tương quan không gian $\nu_1$.
  • Tải trọng động đất: Tính theo TCVN 9386:2012. Công trình tại Tân Bình có đỉnh gia tốc nền tham chiếu $a_{gR}/g = 0,0886$, hệ số tầm quan trọng $\gamma_I = 1,0$, hệ số ứng xử $q = 3,2$. Chu kỳ dao động cơ bản $T_1 = 2,025\text{ s} > 2\text{ s}$ không thỏa mãn điều kiện tĩnh lực ngang tương đương ($T_1 \le 4T_C = 2,4\text{ s}$ và $T_1 \le 2\text{ s}$), do đó đồ án áp dụng phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động.
  • Tổ hợp tải trọng và kiểm tra chuyển vị: Thực hiện các tổ hợp tải trọng cơ bản và đặc biệt, kiểm tra chuyển vị đỉnh công trình nằm trong giới hạn cho phép. Tính toán cốt thép dầm, đoạn neo nối và bố trí cốt thép vách phẳng, vách lõi thang cho khung trục C và khung trục 4.
Thông số động lực học Phương X Phương Y Căn cứ và ghi chú
Chu kỳ dao động cơ bản Mode 1, Mode 2 $T_1 = 2,487\text{ s}$ $T_2 = 1,812\text{ s}$ Trích xuất mô hình 12 Mode từ ETABS
Vùng áp lực gió tiêu chuẩn ($W_0$) $0,83\text{ kN/m}^2$ $0,83\text{ kN/m}^2$ Vùng II-A, địa hình B (TCVN 2737:1995)
Đỉnh gia tốc nền động đất ($a_{gR}/g$) 0,0886 0,0886 Phụ lục H - TCVN 9386:2012 (Tân Bình, TP.HCM)
Phương pháp phân tích động đất Phổ phản ứng (RSA) Phổ phản ứng (RSA) Áp dụng do $T_1 = 2,025\text{ s} > 2\text{ s}$, hệ số $q = 3,2$

Chương 7: Tính toán - thiết kế móng

Đồ án phân tích hồ sơ địa chất gồm nhiều lớp đất và thiết kế móng cọc khoan nhồi:

  • Sức chịu tải của cọc khoan nhồi được tính toán theo cả hai điều kiện: cường độ vật liệu bê tông cốt thép và sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý, cường độ đất nền (xác định sức kháng mũi và sức kháng ma sát thành bên).
  • Thiết kế các đài móng điển hình: Móng M1 (đài cọc dưới chân cột chịu lực lớn), móng M3 (đài cọc dưới hệ cột và vách), móng MLT (đài bè cọc dưới hệ lõi thang máy).
  • Tính toán phản lực đầu cọc lớn nhất ($P_{\max}$) và nhỏ nhất ($P_{\min}$), kiểm tra điều kiện không xuất hiện tải nhổ hoặc nằm trong giới hạn cho phép; kiểm tra ứng suất gây lún, độ lún tổng thể của móng cọc; kiểm tra tháp đâm thủng đài móng và xác định biểu đồ mô men uốn theo hai phương X, Y để bố trí cốt thép đài móng.

Chương 8: Biện pháp thi công cọc nhồi

Chương chuyên đề trình bày quy trình kỹ thuật thi công cọc khoan nhồi bằng máy khoan gầu xoay kết hợp dung dịch bentonite giữ thành vách:

  • Quy trình thi công: Định vị tim mốc cọc bằng máy trắc địa, hạ ống vách dẫn hướng (casing) bằng búa rung, khoan tạo lỗ lấy đất bằng gầu xoay, cung cấp dung dịch bentonite liên tục để giữ ổn định thành vách hố khoan, gia công và lắp dựng lồng thép bằng cần cẩu, làm sạch cặn lắng đáy hố bằng phương pháp thổi rửa khí nén, đổ bê tông dưới dung dịch bằng phương pháp ống đổ thẳng đứng (tremie), đập phá đầu cọc đến cao độ thiết kế.
  • Kiểm soát dung dịch bentonite: Đồ án lập bảng chỉ tiêu kỹ thuật kiểm tra dung dịch bentonite gồm khối lượng riêng, độ nhớt, hàm lượng cát, độ pH và độ tách nước theo TCXDVN 326:2004. Kiểm tra chất lượng cọc hoàn thiện bằng phương pháp thí nghiệm nén tĩnh tải trọng đầu cọc.
  • Xử lý 05 sự cố thi công cọc nhồi: Đưa ra quy trình khắc phục khi sập thành hố khoan, rơi gầu múc hoặc rơi nắp đáy gầu trong hố khoan, rơi lồng thép hoặc trồi lồng thép khi đổ bê tông, tắc ống tremie khi đổ bê tông và sự cố gặp chướng ngại vật/vật cứng trong tầng địa chất. Lựa chọn thiết bị cơ giới thi công: búa rung hạ ống vách, máy khoan tạo lỗ, cần cẩu phục vụ và máy đục đầu cọc.

Kết quả và đóng góp

Đồ án tốt nghiệp đã hoàn thành đầy đủ các nội dung tính toán thiết kế kỹ thuật công trình nhà cao tầng với các kết quả cụ thể:

  • Xây dựng giải pháp mặt bằng kiến trúc hợp lý cho công trình 17 tầng nổi và 1 tầng hầm với diện tích sàn xây dựng mỗi tầng từ 950 m² đến 993 m², bảo đảm yêu cầu phân khu chức năng và giao thông thoát hiểm.
  • So sánh và làm rõ đặc tính chịu lực của hai phương án sàn: Sàn sườn dầm truyền thống (bản dày 150 mm, thép $\Phi 10a200$) và sàn phẳng không dầm có mũ cột ($b_s = 250\text{ mm}$, mũ cột $400 \times 1.000 \times 3.000\text{ mm}$). Kiểm chứng độ võng phi tuyến nứt dài hạn của sàn phẳng đạt $f_2 = 28,15\text{ mm} \le [f] = 36\text{ mm}$ và khả năng chống đâm thủng tại đầu cột/vách đạt tải trọng $P = 470,06\text{ kN}$.
  • Hoàn thiện mô hình động lực học 3D trong ETABS, xác định 12 mode dao động riêng với chu kỳ cơ bản $T_1 = 2,487\text{ s}$ (phương X) và $T_2 = 1,812\text{ s}$ (phương Y); tính toán đầy đủ thành phần động của gió và phổ phản ứng động đất theo TCVN 9386:2012 với đỉnh gia tốc nền $a_{gR}/g = 0,0886$, từ đó bố trí cốt thép an toàn cho hệ vách và dầm khung trục C, trục 4.
  • Thiết kế hệ thống móng cọc khoan nhồi chịu lực cho các cụm đài M1, M3 và móng lõi thang MLT, xác định chính xác phản lực đầu cọc ($P_{\max}, P_{\min}$) và mô men uốn để bố trí cốt thép đài móng.
  • Đóng góp tự nêu của tác giả thể hiện ở việc liên kết quy trình tính toán lý thuyết với thực tế thi công: Xây dựng quy trình công nghệ thi công cọc nhồi gầu xoay dùng bentonite, bảng thông số kiểm soát chất lượng dung dịch và giải pháp xử lý 5 dạng sự cố kỹ thuật thường gặp trên công trường xây dựng.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án:

  • Do giới hạn thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp, tác giả chỉ tập trung tính toán cốt thép chi tiết cho hai khung trục đại diện (khung trục C và khung trục 4) và ba đài móng điển hình (M1, M3, MLT), chưa triển khai bản vẽ chi tiết cho toàn bộ các khung trục và cấu kiện còn lại của tòa nhà.
  • Bản vẽ kiến trúc chỉ dừng ở mức chỉnh sửa sơ bộ dựa trên gợi ý của giảng viên hướng dẫn, chưa nghiên cứu sâu các giải pháp tiết kiệm năng lượng hoặc kiến trúc xanh.
  • Mô hình tính toán móng cọc và kết cấu phần thân được phân tích độc lập với giả thiết chân cột ngàm cứng, chưa xét đến bài toán tương tác đồng thời giữa đất nền, móng cọc và kết cấu bên trên (Soil-Structure Interaction).

Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp:

  • Mở rộng phân tích toàn diện tất cả các khung trục kết cấu còn lại trong tòa nhà và tối ưu hóa hàm lượng cốt thép cấu kiện.
  • Nghiên cứu mô hình tương tác động học giữa nền đất và móng cọc khoan nhồi khi chịu tải trọng động đất.
  • Nghiên cứu sâu hơn về biện pháp kỹ thuật thi công phần ngầm, đặc biệt là giải pháp tường vây và biện pháp đào đất tầng hầm (Top-Down hoặc Semi-Top-Down) trong điều kiện đô thị chật hẹp.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo cho sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Xây dựng, Kỹ thuật Công trình Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp khi làm đồ án tốt nghiệp hoặc các đồ án môn học như Bê tông cốt thép, Nền móng và Thi công:

  • Tham khảo phương pháp mô hình hóa và kiểm tra võng phi tuyến nứt dài hạn của kết cấu sàn phẳng trên phần mềm SAFE (Chương 4).
  • Tham khảo quy trình phân tích động lực học công trình nhà cao tầng: Trình tự gán tải trọng gió động theo TCXD 229:1999 và phân tích phổ phản ứng dao động động đất theo TCVN 9386:2012 trên mô hình ETABS (Chương 6).
  • Tham khảo phương pháp tính toán sức chịu tải cọc khoan nhồi và thiết kế đài móng phức hợp dưới cột và vách chịu lực (Chương 7).
  • Tham khảo sổ tay biện pháp thi công cọc nhồi và quy trình xử lý sự cố công trường phục vụ công tác chỉ đạo kỹ thuật thi công (Chương 8).

Câu hỏi thường gặp

Giải pháp kết cấu sàn phẳng trong đồ án được cấu tạo và kiểm tra võng dài hạn như thế nào?
Sàn phẳng có chiều dày bản sàn $b_s = 250\text{ mm}$, kết hợp mũ cột dày $h_m = 400\text{ mm}$ với kích thước mặt bằng mũ cột $1.000 \times 3.000\text{ mm}$ và dầm biên $300 \times 500\text{ mm}$. Độ võng phi tuyến dài hạn được phân tích trong phần mềm SAFE theo công thức $f = f_1 - f_2 + f_3$ có xét đến từ biến và nứt bê tông. Kết quả độ võng lớn nhất $f_2 = 28,15\text{ mm}$ nhỏ hơn giới hạn cho phép $[f] = 36\text{ mm}$, bảo đảm điều kiện sử dụng bình thường.

Tải trọng gió tác dụng lên công trình được tính toán theo quy chuẩn nào và gồm những thành phần nào?
Tải trọng gió được tính toán theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 và chỉ dẫn TCXD 229:1999. Do công trình có chiều cao tính toán động lực học là $74,5\text{ m} > 40\text{ m}$, tải trọng gió bắt buộc phải tính cả hai thành phần: thành phần tĩnh (áp lực gió tiêu chuẩn $W_0 = 0,83\text{ kN/m}^2$, vùng gió II-A tại TP.HCM) và thành phần động ứng với các mode dao động riêng có xét đến hệ số động lực và hệ số tương quan không gian.

Vì sao đồ án lựa chọn phương pháp phân tích phổ phản ứng cho tải trọng động đất thay vì phương pháp tĩnh lực ngang tương đương?
Theo quy định của tiêu chuẩn TCVN 9386:2012, phương pháp tĩnh lực ngang tương đương chỉ được áp dụng khi chu kỳ dao động cơ bản $T_1 \le 4T_C$ và $T_1 \le 2\text{ s}$. Kết quả phân tích mô hình của công trình cho thấy chu kỳ dao động Mode 1 đạt $T_1 = 2,025\text{ s} > 2\text{ s}$, do đó không thỏa mãn điều kiện áp dụng tĩnh lực ngang tương đương và bắt buộc phải sử dụng phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động (Response Spectrum Analysis) với hệ số ứng xử $q = 3,2$.

Đồ án đã thiết kế chi tiết những loại đài móng cọc khoan nhồi nào?
Tác giả đã tính toán và thiết kế chi tiết 03 dạng đài móng cọc khoan nhồi đại diện: đài móng M1 dưới chân cột chịu lực độc lập, đài móng M3 dưới hệ kết hợp giữa chân cột và vách cứng, và đài móng MLT dạng đài bè cọc bố trí dưới chân hệ lõi thang máy trung tâm.

Trong chuyên đề thi công cọc khoan nhồi, tác giả đã đề xuất biện pháp xử lý cho những sự cố thi công nào?
Đồ án xây dựng quy trình kỹ thuật xử lý cho 05 sự cố thi công phổ biến: sập thành hố khoan trong quá trình khoan; rơi gầu múc hoặc nắp đáy gầu xuống đáy hố khoan; rơi lồng cốt thép khi hạ hoặc lồng thép bị trồi lên trong khi đổ bê tông; tắc ống tremie khi đổ bê tông dưới dung dịch bentonite; và hiện tượng hố khoan gặp chướng ngại vật hoặc tầng đá cứng bất thường.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Chung cư An Thạnh 2" của sinh viên Nguyễn Văn Tấn Tài hoàn thành khối lượng tính toán thiết kế kỹ thuật cho công trình nhà ở cao tầng 17 tầng nổi và 1 tầng hầm theo đúng chương trình đào tạo kỹ sư xây dựng. Đề tài giải quyết mạch lạc chuỗi bài toán từ điều chỉnh mặt bằng kiến trúc, so sánh phương án kết cấu sàn dầm và sàn phẳng, phân tích hệ khung - vách chịu tải trọng động lực học bằng phần mềm chuyên dụng ETABS và SAFE, đến thiết kế nền móng cọc khoan nhồi và lập biện pháp thi công thực tế. Toàn bộ các chỉ tiêu kỹ thuật, số liệu nội lực, chuyển vị và thông số thi công đều được tính toán trên cơ sở hệ thống tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam hiện hành, mang lại giá trị tham khảo thiết thực cho công tác học tập và thiết kế công trình dân dụng cao tầng.