Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng với đề tài "Nhà ở cán bộ Dệt May 8-3" (mã số SKL013027) do sinh viên Phan Hồ Hải Đăng (MSSV: 19149244, khóa 2019) thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Đào Duy Kiên tại Khoa Xây dựng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, hoàn thành vào tháng 06/2024.
Bối cảnh thực tiễn của đề tài xuất phát từ nhu cầu thiết kế công trình nhà ở cao tầng cho cán bộ công nhân viên Công ty Dệt 8-3 tại khu vực đô thị. Đồ án giải quyết nhiệm vụ tính toán, thiết kế toàn diện một công trình dân dụng cao tầng từ giải pháp kiến trúc, mô hình hóa kết cấu chịu lực, tính toán nền móng cho đến lập biện pháp tổ chức thi công.
Nhiệm vụ và mục tiêu nghiên cứu, thiết kế của đồ án được xác định cụ thể theo 4 nội dung chính:
- Thiết kế kiến trúc: Đề xuất giải pháp mặt bằng công năng, mặt đứng, mặt cắt và bố trí các hệ thống kỹ thuật công trình (điện, cấp thoát nước, thông gió, phòng cháy chữa cháy, thông tin tín hiệu).
- Thiết kế kết cấu phần thân: Xác định tải trọng tĩnh tải, hoạt tải, tải trọng gió và tải trọng động đất tác dụng lên công trình; mô hình hóa không gian 3D, phân tích nội lực và tính toán cốt thép cho các cấu kiện điển hình (sàn, dầm, cột khung trục 3, vách phẳng và lõi thang máy).
- Thiết kế nền móng: Đánh giá điều kiện địa chất công trình và địa chất thủy văn; tính toán sức chịu tải của cọc ly tâm ứng suất trước; thiết kế móng đài cọc cho cột và vách lõi thang máy.
- Lập biện pháp kỹ thuật thi công: Tính toán khối lượng, lựa chọn phương án và thiết bị thi công cho công tác đào đất hố móng, bê tông lót, gia công lắp dựng cốt thép, ván khuôn và đổ bê tông đài móng, giằng móng.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Khối công trình nhà cao tầng "Nhà ở cán bộ Công ty Dệt 8-3".
- Phạm vi không gian: Công trình xây dựng trên khu đất có diện tích 561,6 m² tại Quận Hai Bà Trưng, Thành phố Hà Nội. Quy mô gồm 15 tầng (14 tầng sử dụng và 1 tầng tum/mái), tổng chiều cao từ cốt 0.00 đến đỉnh mái là 50,4 m; kích thước mặt bằng xây dựng là 32,6 m × 15,0 m (diện tích xây dựng 489 m²).
- Phạm vi thời gian và dữ liệu: Đồ án được thực hiện trong thời gian 4 tháng, sử dụng số liệu khảo sát địa chất thực tế với hố khoan sâu 50 m gồm 10 lớp đất và số liệu khí hậu tự nhiên tại khu vực Hà Nội.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Khung pháp lý và hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật
Đồ án áp dụng đồng bộ hệ thống quy chuẩn kỹ thuật quốc gia và tiêu chuẩn thiết kế xây dựng hiện hành của Việt Nam:
| STT |
Ký hiệu tiêu chuẩn / quy chuẩn |
Tên tiêu chuẩn / quy chuẩn kỹ thuật |
| 1 |
TCVN 2737:2023 |
Tiêu chuẩn thiết kế tải trọng và tác động |
| 2 |
QCVN 02:2022/BXD |
Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng |
| 3 |
QCVN 03:2022/BXD |
Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về phân cấp công trình phục vụ thiết kế xây dựng |
| 4 |
TCVN 5574:2018 |
Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế |
| 5 |
TCVN 9362:2012 |
Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình |
| 6 |
TCVN 10304:2014 |
Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế |
| 7 |
TCVN 9386:2012 |
Thiết kế công trình chịu động đất |
| 8 |
TCXD 198:1997 |
Nhà cao tầng - Thiết kế bê tông cốt thép toàn khối |
Phương pháp tính toán và công cụ phân tích
- Phương pháp phân tích phần tử hữu hạn (FEM): Sử dụng phần mềm Etabs V18.2 để lập mô hình không gian 3D của toàn bộ hệ kết cấu khung - vách - lõi; mô hình hóa sàn tuyệt đối cứng trong mặt phẳng ngang để phân phối tải trọng ngang; khai báo phổ phản ứng đàn hồi để phân tích động lực học kết cấu chịu tải trọng động đất.
- Phương pháp phân tích bản sàn theo dải Strip: Sử dụng phần mềm SAFE 12 để mô hình hóa, xuất nội lực từ Etabs và tính toán cốt thép, độ võng đàn hồi và độ võng dài hạn của hệ sàn sườn toàn khối tầng điển hình.
- Phương pháp tĩnh lực phổ phản ứng: Tính toán tải trọng động đất theo TCVN 9386:2012 dựa trên phổ thiết kế $S_d(T)$, chu kỳ dao động cơ bản của công trình, hệ số ứng xử $q$, gia tốc nền thiết kế $a_g$ và lực cắt đáy $F_b$.
- Phương pháp phân tích sức chịu tải cọc: Tính toán sức chịu tải cọc đơn theo điều kiện vật liệu, theo chỉ tiêu cơ lý đất nền, theo cường độ đất nền và theo chỉ tiêu thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT).
Nguồn dữ liệu đầu vào
- Điều kiện khí hậu: Thành phố Hà Nội thuộc Vùng áp lực gió II, dạng địa hình C; áp lực gió tiêu chuẩn $W_0 = 95\text{ daN/m}^2$; vận tốc gió 3 giây chu kỳ lặp 50 năm $V_{3s,50} = 44\text{ m/s}$. Nhiệt độ bình quân năm là 27°C, độ ẩm trung bình 75% - 80%, tốc độ gió lớn nhất 28 m/s.
- Điều kiện địa chất công trình: Kết quả khảo sát địa chất trong độ sâu 50 m gồm 10 lớp đất: Lớp 1 (đất lấp), Lớp 2 (sét - sét pha dẻo cứng đến nửa cứng), Lớp 3 (cát hạt trung đến thô, chặt vừa đến chặt), Lớp 4 (cuội sỏi lẫn cát, rất chặt), trong đó các lớp 8 và 9 có cường độ cao.
- Thông số 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: Thép thanh tròn trơn CB240-T ($R_s = R_{sc} = 210\text{ MPa}$) cho đường kính $d < 10\text{ mm}$; thép thanh vằn CB400-V ($R_s = R_{sc} = 350\text{ MPa}$, $R_{sw} = 280\text{ MPa}$) cho đường kính $d \ge 10\text{ mm}$; mô đun đàn hồi thép $E_s = 20 \times 10^4\text{ MPa}$.
Thiết kế và triển khai kỹ thuật công trình
Giải pháp kiến trúc và hệ thống kỹ thuật
- Mặt bằng và hình khối: Công trình có dạng hình học chữ nhật, chiều dài 32,6 m, chiều rộng 15,0 m. Tầng 1 cao 4,2 m bố trí sảnh đón tiếp, các phòng làm việc, phòng kỹ thuật; tầng 2 đến tầng 14 cao 3,3 m bố trí các căn hộ ở với đầy đủ phòng khách, phòng ngủ, khu vệ sinh; tầng tum và mái cao 3,3 m.
- Giao thông và thoát hiểm: Thiết kế 3 thang máy tập trung tại lõi cứng và 2 cầu thang bộ (trong và ngoài nhà) đảm bảo lưu thông và yêu cầu thoát nạn khi có sự cố.
- Hệ thống cơ điện và PCCC:
- Cấp điện: Trạm biến áp 15 kV hạ thế đặt ngầm; bố trí 1 máy phát điện dự phòng chạy Diesel tại tầng 1 để duy trì nguồn cho hệ thống PCCC, chiếu sáng bảo vệ, máy bơm nước và thang máy khi mất điện lưới.
- Điều hòa không khí và thông gió: Sử dụng hệ thống điều hòa trung tâm với hệ thống đường ống trục đứng bố trí dọc buồng thang và ống ngang phân phối trong trần giả.
- Cấp thoát nước: Nguồn nước máy đô thị cấp vào bể chứa ngầm và bể PCCC, bơm tự động lên bể mái để cấp trọng lực xuống các tầng; hệ thống thoát nước thải sinh hoạt dẫn qua bể tự hoại cục bộ trước khi xả ra cống thành phố; ống thông hơi PVC $\phi 60$ nhô cao hơn mái 700 mm.
- Hệ thống PCCC: Báo cháy tự động tại mọi phòng và khu công cộng; mạng lưới họng nước chữa cháy vách tường D50 (cuộn vòi dài 30 m, lăng phun $\phi 13$ kèm van góc); trang bị bơm chính kết hợp bơm điện và bơm Diesel dự phòng.
Giải pháp kết cấu phần thân
- Hệ kết cấu chịu lực: Sử dụng hệ kết cấu hỗn hợp khung bê tông cốt thép toàn khối kết hợp lõi cứng và vách cứng (khung giằng). Lõi cứng đặt tại khu vực buồng thang máy và thang bộ, hệ khung chịu lực phân bố tại các trục còn lại.
- Kích thước sơ bộ cấu kiện:
- Bản sàn: Sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối dày $h = 120\text{ mm}$ ($12\text{ cm}$) cho toàn bộ tầng điển hình và mái (kích thước ô sàn lớn nhất $4,8\text{ m} \times 3,75\text{ m}$).
- Hệ dầm chính: Dầm theo phương X có tiết diện $200 \times 400\text{ mm}$ (nhịp $4,8\text{ m}$); dầm theo phương Y có tiết diện $200 \times 350\text{ mm}$ (nhịp $3,75\text{ m}$).
- Vách lõi thang máy: Chiều dày vách bê tông cốt thép chọn $\delta = 300\text{ mm}$ (thỏa mãn điều kiện kháng chấn $\ge H_t/20 = 165\text{ mm}$ và $\ge 200\text{ mm}$).
- Lớp bê tông bảo vệ: Sàn 20 mm; cầu thang 15 mm; dầm, cột, vách lõi 40 mm; móng 50 mm.
+-------------------------------------------------------------------------+
| SƠ ĐỒ TỔ HỢP TẢI TRỌNG VÀ MÔ HÌNH HÓA |
+-------------------------------------------------------------------------+
| |
| [TĨNH TẢI] [HOẠT TẢI] [GIÓ & ĐỘNG ĐẤT] |
| - Trọng lượng BTCT - TCVN 2737:2023 - Gió: WX, WY (Vùng II-C) |
| - Hoàn thiện sàn - LL12 (hệ số 1.2) - Động đất: EX, EY (TCVN |
| - Tường gạch rỗng - LL13 (hệ số 1.3) 9386-2012, q=3.2, DCM) |
| \ | / |
| \ | / |
| v v v |
| +---------------------------------------+ |
| | MÔ HÌNH KHÔNG GIAN ETABS V18.2 | |
| | (Phân tích nội lực Dầm, Cột, Vách) | |
| +-------------------+-------------------+ |
| | |
| +--------------+--------------+ |
| | | |
| v v |
| +---------------------+ +----------------------+ |
| | PHẦN MỀM SAFE 12 | | KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN | |
| | - Thiết kế sàn dải | | ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ | |
| | Strip phương X, Y | | - Chuyển vị đỉnh | |
| | - Kiểm tra võng | | - Chuyển vị lệch tầng| |
| | dài hạn | | - Gia tốc đỉnh | |
| +---------------------+ +----------------------+ |
| |
+-------------------------------------------------------------------------+
Nội dung chính theo từng chương
Phần 1 - Chương 1: Tổng quan về kiến trúc
Trình bày tổng quan vị trí xây dựng công trình tại Quận Hai Bà Trưng, Hà Nội; diện tích khu đất 561,6 m², diện tích xây dựng 489 m². Phân tích giải pháp tổ chức mặt bằng công năng nhà ở 15 tầng (tầng 1 cao 4,2 m; tầng 2-14 cao 3,3 m; chiều cao đỉnh mái 50,4 m). Đưa ra các giải pháp chi tiết cho hệ thống kỹ thuật công trình gồm chiếu sáng tự nhiên và nhân tạo, cấp điện 15 kV kèm máy phát Diesel dự phòng, điều hòa không khí trung tâm, hệ thống cấp thoát nước bằng ống PVC, hệ thống báo cháy và chữa cháy tự động dùng họng nước vách tường D50.
Phần 2 - Chương 2: Tổng quan về kết cấu công trình
Trình bày cơ sở lựa chọn vật liệu xây dựng (Bê tông B25, cốt thép CB240-T và CB400-V), thiết lập chiều dày lớp bê tông bảo vệ theo TCVN 5574:2018. Đánh giá ưu nhược điểm của các hệ kết cấu chịu lực nhà cao tầng và quyết định lựa chọn hệ kết cấu hỗn hợp khung - vách - lõi bê tông cốt thép toàn khối. Tính toán sơ bộ kích thước tiết diện các cấu kiện cơ bản: bản sàn $h = 12\text{ cm}$, hệ dầm khung chính $200 \times 400\text{ mm}$ và $200 \times 350\text{ mm}$, tiết diện cột theo diện truyền tải và vách lõi thang máy dày 300 mm.
Phần 2 - Chương 3: Xác định tải trọng lên công trình
Xác định chi tiết các thành phần tải trọng tác dụng lên công trình:
- Tĩnh tải sàn: Cấu tạo gồm lớp gạch ceramic 10 mm ($20\text{ kN/m}^3$), vữa trát 15 mm ($18\text{ kN/m}^3$), hệ thống kỹ thuật. Tổng tĩnh tải sàn hoàn thiện tầng điển hình là $1,28\text{ kN/m}^2$; sàn vệ sinh/ban công có lớp tạo dốc là $1,02\text{ kN/m}^2$; sàn cầu thang là $2,39\text{ kN/m}^2$.
- Tĩnh tải tường: Tường gạch rỗng dày 100 mm và 200 mm đặt dưới dầm và xây trực tiếp trên sàn cho tầng 1 và tầng điển hình.
- Hoạt tải sử dụng: Xác định theo TCVN 2737:2023 (phòng ngủ/bếp $p_{tc} = 1,5\text{ kN/m}^2, p_{tt} = 1,95\text{ kN/m}^2$; sảnh/hành lang $p_{tc} = 3,0\text{ kN/m}^2, p_{tt} = 3,6\text{ kN/m}^2$; phòng kỹ thuật $p_{tc} = 2,0\text{ kN/m}^2, p_{tt} = 2,4\text{ kN/m}^2$).
- Tải trọng gió: Tính toán phân tích động lực trong Etabs với hệ số Mass Source ($1,0\text{ Tĩnh tải} + 0,5\text{ Hoạt tải}$). Chu kỳ dao động riêng thứ nhất $T_1 = 1,636\text{ s}$ (tần số $f_1 = 0,61\text{ Hz}$). Xác định các hệ số khí động học, áp lực gió phân bố theo độ cao cho từng tầng theo hai phương X và Y.
- Tải trọng động đất: Tính toán theo TCVN 9386:2012 theo phương pháp tĩnh lực phổ phản ứng với cấp dẻo trung bình (DCM), hệ số tầm quan trọng $\gamma_1 = 1,0$, gia tốc nền $a_{gR} = 0,445\text{ m/s}^2$, gia tốc thiết kế $a_g = 0,445\text{ m/s}^2$, hệ số nền đất $S = 1,2$, hệ số ứng xử $q = 3,2$.
- Tổ hợp tải trọng: Thiết lập các tổ hợp tải trọng theo trạng thái giới hạn thứ nhất (TTGH I - ULS) phục vụ tính toán cường độ cốt thép và trạng thái giới hạn thứ hai (TTGH II - SLS) phục vụ kiểm tra biến dạng, chuyển vị.
Phần 2 - Chương 4: Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể
Thực hiện kiểm tra các điều kiện ổn định của công trình theo tiêu chuẩn:
- Kiểm tra chuyển vị đỉnh: Chuyển vị đỉnh lớn nhất dưới tải trọng gió tại sàn mái theo phương X là $f_x = 0,049\text{ m} = 49\text{ mm}$, nhỏ hơn giới hạn cho phép $[f_u] = H/500 = 50,4 / 500 = 0,1008\text{ m} = 100,8\text{ mm}$.
- Kiểm tra gia tốc đỉnh: Xác định gia tốc dao động cực đại dựa trên dao động điều hòa $y_{max} \le [y] = 150\text{ mm/s}^2$, kết quả kiểm tra theo hai phương X và Y đều thỏa mãn điều kiện tiện nghi cho người sử dụng.
- Kiểm tra chuyển vị ngang tương đối giữa các tầng (Drift): Kiểm tra do tải trọng gió ($d_r \le h_s/500$) và do tải trọng động đất ($d_r \cdot \nu \le 0,005h_s$ với $\nu = 0,5$), kết quả từ tầng 1 đến tầng mái đều đạt yêu cầu an toàn cấu tạo và bảo vệ bộ phận phi kết cấu.
Phần 2 - Chương 5 đến Chương 9: Thiết kế các cấu kiện bê tông cốt thép
- Chương 5 - Cầu thang bộ: Tính toán bản thang, dầm chiếu nghỉ, dầm chiếu tới theo 3 sơ đồ liên kết gối tựa; bố trí cốt thép chịu mô men âm và dương.
- Chương 6 - Sàn tầng điển hình: Xuất mô hình từ Etabs sang SAFE 12; gán tải trọng hoàn thiện và hoạt tải; chia dải Strip theo phương X và Y; kiểm tra độ võng đàn hồi, độ võng dài hạn và tính toán cốt thép lớp trên, lớp dưới.
- Chương 7 - Dầm tầng điển hình: Lấy nội lực bao mô men và lực cắt tại Tầng 02 từ Etabs; tính toán bố trí cốt thép dọc chịu kéo, chịu nén và cốt thép đai chịu cắt cho dầm DX, DY.
- Chương 8 - Khung trục 3: Lập sơ đồ tính toán cột C2 tầng 2 chịu nén uốn lệch tâm xiên theo TTGH I; xác định diện tích cốt thép dọc và cốt đai gia cường theo yêu cầu kháng chấn.
- Chương 9 - Vách và lõi thang máy: Tính toán vách đơn phẳng P1, P2 tại tầng 1 và vách không gian lõi thang máy P3 từ tầng 1 đến tầng 14 và tầng tum; phân chia vùng ứng suất biên để bố trí cốt thép dọc tập trung và cốt đai tăng cường chống cắt.
Phần 3 - Chương 10: Tính toán và thiết kế móng
Đánh giá điều kiện địa chất từ hình trụ hố khoan HK1, lựa chọn giải pháp móng cọc bê tông ly tâm ứng suất trước của Công ty Phan Vũ. Xác định sức chịu tải thiết kế của cọc đơn theo 4 phương pháp (vật liệu, cơ lý đất nền, cường độ đất nền, SPT). Thiết kế chi tiết đài móng cọc đơn M1, M2 và đài móng bè lõi thang máy MLT/M27. Kiểm tra lực tác dụng lên đầu cọc, hiệu ứng làm việc nhóm cọc, kiểm tra xuyên thủng đài móng, tính toán độ lún và ổn định của khối móng quy ước; tính toán cốt thép chịu uốn cho các đài móng.
Phần 4 - Chương 11: Biện pháp thi công công trình
Lập biện pháp kỹ thuật và tổ chức thi công cho phần móng:
- Công tác đất: Tính toán khối lượng đào hố móng; lựa chọn phương án đào mở mái dốc kết hợp máy đào gầu nghịch HYUNDAI và đào sửa thủ công.
- Bê tông lót và phá đầu cọc: Xác định khối lượng bê tông lót mác 100 dày 100 mm; sử dụng máy trộn quả lê SB-30V; quy trình đục tỉa bê tông đầu cọc ly tâm đảm bảo chiều dài ngàm cốt thép vào đài.
- Công tác ván khuôn và cốt thép: Thiết kế ván khuôn gỗ/thép định hình cho đài móng và giằng móng; tính toán tải trọng áp lực vữa bê tông mới đổ; quy trình lắp dựng cốt thép và nghiệm thu.
- Thi công bê tông móng: Lựa chọn thiết bị máy bơm cần Putzmeister M43, xe vận chuyển bê tông thương phẩm KAMAZ-5511, đầm dùi; quy định quy trình đổ bê tông liên tục, chia đợt, bảo dưỡng ẩm và tháo dỡ ván khuôn.
Kết quả và đóng góp
Kết quả kỹ thuật chính
Đồ án đã hoàn thành đầy đủ các bảng tính toán và kiểm tra an toàn kết cấu công trình theo các tiêu chuẩn hiện hành:
| Hạng mục tính toán |
Kết quả tính toán trong đồ án |
Giới hạn tiêu chuẩn cho phép |
Đánh giá |
| Chu kỳ dao động riêng thứ nhất ($T_1$) |
$1,636\text{ s}$ (tần số $0,61\text{ Hz}$) |
Phù hợp nhà cao 15 tầng |
Hợp lý |
| Chuyển vị đỉnh công trình phương X ($f_x$) |
$0,049\text{ m}$ ($49\text{ mm}$) |
$[f_u] = H/500 = 0,1008\text{ m}$ ($100,8\text{ mm}$) |
Đạt yêu cầu |
| Chuyển vị lệch tầng do gió ($d_r$) |
$\le 0,0011\text{ rad}$ (tương đối) |
$[d_r] \le h_s/500 = 0,002\text{ rad}$ |
Đạt yêu cầu |
| Gia tốc đỉnh công trình ($y_{max}$) |
$\le 150\text{ mm/s}^2$ |
$[y] = 150\text{ mm/s}^2$ |
Thỏa mãn tiện nghi |
| Chiều dày sàn tầng điển hình ($h_s$) |
$120\text{ mm}$ ($12\text{ cm}$) |
Sơ bộ: $11,7\text{ cm} - 13,2\text{ cm}$ |
Đảm bảo chịu lực |
| Chiều dày vách lõi thang máy ($\delta$) |
$300\text{ mm}$ |
$\ge H_t/20 = 165\text{ mm}$ và $\ge 200\text{ mm}$ |
Thỏa mãn kháng chấn |
Giải pháp kỹ thuật tác giả đề xuất
- Kết cấu chịu lực: Sử dụng hệ kết cấu hỗn hợp khung kết hợp lõi cứng chịu lực bê tông cốt thép, bố trí lõi tập trung tại khu vực giao thông đứng giúp tăng độ cứng chống xoắn và giảm chuyển vị ngang dưới tác dụng của tải trọng gió và động đất.
- Nền móng: Đề xuất giải pháp cọc bê tông ly tâm ứng suất trước hạ bằng phương pháp ép/đóng vào tầng địa chất tốt (lớp cuội sỏi, cát chặt), giúp tối ưu khả năng chịu lực nén dọc trục và đẩy nhanh tiến độ thi công so với cọc khoan nhồi.
- Tổ chức thi công: Đề xuất dây chuyền cơ giới hóa đồng bộ cho công tác ngầm với máy đào HYUNDAI, trạm trộn SB-30V cho bê tông lót, xe bồn KAMAZ-5511 kết hợp máy bơm cần Putzmeister M43 để đổ bê tông khối lớn đài móng liên tục, tránh mạch ngừng thi công.
Đóng góp của đồ án
- Áp dụng đầy đủ và chính xác tiêu chuẩn tải trọng mới TCVN 2737:2023 kết hợp tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn TCVN 9386:2012 và tiêu chuẩn bê tông cốt thép TCVN 5574:2018 trong việc thiết kế nhà cao tầng.
- Tích hợp quy trình mô hình hóa hiện đại giữa Etabs V18.2 (phân tích tổng thể không gian 3D, tải trọng động đất theo phổ phản ứng) và SAFE 12 (phân tích chi tiết nội lực bản sàn và độ võng dài hạn).
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Hạn chế
- Nội dung tính toán chi tiết kết cấu phần thân mới tập trung thiết kế các cấu kiện điển hình (khung trục 3, dầm sàn tầng 2, vách P1, P2 và lõi P3) mà chưa xuất toàn bộ bản vẽ chi tiết cho tất cả các khung và các tầng còn lại.
- Phương pháp tính toán tải trọng động đất mới dừng ở phương pháp tĩnh lực phổ phản ứng tuyến tính, chưa thực hiện phân tích phi tuyến theo lịch sử thời gian (Time-history analysis).
- Phần biện pháp thi công trong đồ án chỉ mới lập chi tiết cho giai đoạn thi công phần ngầm (đào đất, cọc, đài móng và giằng móng), chưa mở rộng chi tiết biện pháp thi công cốp pha trượt/leo và bê tông cho phần thân nhà cao tầng.
Hướng phát triển
- Mở rộng phân tích kết cấu công trình chịu tải trọng đặc biệt (cháy nổ, va chạm) và mô phỏng ứng xử phi tuyến của vật liệu dưới tác động động đất mạnh.
- Ứng dụng mô hình thông tin công trình (BIM) để tích hợp dữ liệu thiết kế kết cấu với mô hình kiến trúc và lập tiến độ thi công 4D/5D cho toàn bộ dự án.
Giá trị tham khảo
Tài liệu đồ án tốt nghiệp "Nhà ở cán bộ Dệt May 8-3" có giá trị tham khảo thực tiễn trong các trường hợp sau:
- Sinh viên ngành Kỹ thuật Xây dựng / Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng: Dùng làm tài liệu mẫu hoàn chỉnh cho đồ án tốt nghiệp công trình dân dụng cao tầng (từ 10 đến 20 tầng), tham khảo cách trình bày thuyết minh, các bước tính toán tải trọng gió, động đất và thiết kế móng cọc ly tâm.
- Kỹ sư thiết kế kết cấu công trình: Tham khảo quy trình áp dụng tiêu chuẩn tải trọng TCVN 2737:2023 và TCVN 9386:2012, phương pháp khai báo Mass Source, hàm phổ thiết kế trong Etabs V18.2 và chuyển dữ liệu sang SAFE 12 để tính toán dải sàn Strip.
- Cán bộ kỹ thuật thi công: Tham khảo các bảng tính khối lượng đào đất, tính toán áp lực ván khuôn và lựa chọn công suất thiết bị cơ giới thi công móng (máy bơm Putzmeister M43, máy đào HYUNDAI, xe KAMAZ-5511).
Câu hỏi thường gặp
1. Công trình Nhà ở cán bộ Dệt May 8-3 có quy mô kiến trúc và kích thước hình học cụ thể như thế nào?
Công trình gồm 15 tầng (14 tầng sử dụng và 1 tầng tum/mái), tổng chiều cao tính từ cốt 0.00 đến đỉnh mái là 50,4 m. Tầng 1 cao 4,2 m, các tầng từ 2 đến 14 và tầng tum cao 3,3 m. Mặt bằng công trình hình chữ nhật có kích thước dài 32,6 m, rộng 15,0 m, diện tích xây dựng 489 m² trên khu đất 561,6 m² tại Quận Hai Bà Trưng, Hà Nội.
2. Hệ kết cấu chịu lực và các thông số vật liệu chính được lựa chọn cho công trình là gì?
Công trình sử dụng hệ kết cấu hỗn hợp khung bê tông cốt thép toàn khối kết hợp vách và lõi cứng chịu lực. Bê tông sử dụng cấp độ bền B25 ($R_b = 14,5\text{ MPa}$, $R_{bt} = 1,05\text{ MPa}$, $E_b = 30 \times 10^3\text{ MPa}$). Cốt thép đường kính $< 10\text{ mm}$ dùng mác CB240-T, cốt thép đường kính $\ge 10\text{ mm}$ dùng mác CB400-V ($R_s = 350\text{ MPa}$). Bản sàn chọn dày 12 cm, dầm chính $200 \times 400\text{ mm}$ và $200 \times 350\text{ mm}$, vách lõi thang máy dày 300 mm.
3. Tải trọng động đất tác dụng lên công trình được tính toán theo tiêu chuẩn nào và các thông số đầu vào chính ra sao?
Tải trọng động đất được xác định theo TCVN 9386:2012 bằng phương pháp tĩnh lực phổ phản ứng. Công trình thuộc cấp dẻo trung bình (DCM), hệ hỗn hợp, hệ số tầm quan trọng $\gamma_1 = 1,0$, gia tốc nền $a_{gR} = 0,445\text{ m/s}^2$, gia tốc nền thiết kế $a_g = 0,445\text{ m/s}^2$, hệ số nền đất $S = 1,2$, thông số phổ $T_B = 0,2\text{ s}$, $T_C = 0,6\text{ s}$, $T_D = 2,0\text{ s}$, hệ số ứng xử $q = 3,2$.
4. Kết quả kiểm tra độ ổn định tổng thể của tòa nhà dưới tác dụng của tải trọng ngang có đạt tiêu chuẩn không?
Kết quả phân tích trong mô hình Etabs cho thấy: Chu kỳ dao động riêng thứ nhất $T_1 = 1,636\text{ s}$ (tần số $f_1 = 0,61\text{ Hz}$). Chuyển vị đỉnh công trình theo phương X là $f_x = 0,049\text{ m}$ ($49\text{ mm}$), nhỏ hơn độ võng giới hạn $[f_u] = H/500 = 0,1008\text{ m}$ ($100,8\text{ mm}$). Gia tốc đỉnh cực đại $y_{max} \le 150\text{ mm/s}^2$ và chuyển vị tương đối giữa các tầng (Drift) do gió và động đất đều nằm trong giới hạn cho phép của TCVN 5574:2018 và TCVN 9386:2012.
5. Giải pháp móng và thiết bị thi công chủ đạo được đề xuất trong đồ án là gì?
Đồ án lựa chọn giải pháp móng cọc bê tông ly tâm ứng suất trước của Công ty Phan Vũ hạ vào tầng đất tốt. Thiết bị thi công móng bao gồm: máy đào gầu nghịch HYUNDAI thi công đất hố móng mở mái dốc, máy trộn quả lê SB-30V trộn bê tông lót, máy bơm cần Putzmeister M43 kết hợp ô tô vận chuyển bê tông KAMAZ-5511 để thi công bê tông đài móng và giằng móng.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp "Nhà ở cán bộ Dệt May 8-3" của sinh viên Phan Hồ Hải Đăng là một công trình thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh, giải quyết đồng bộ từ kiến trúc, mô hình hóa kết cấu, tính toán nền móng đến tổ chức thi công cho tòa nhà 15 tầng cao 50,4 m tại Hà Nội. Đề tài đã cập nhật và áp dụng đúng các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành của Việt Nam (TCVN 2737:2023, TCVN 5574:2018, TCVN 9386:2012) kết hợp hiệu quả các công cụ mô hình hóa Etabs V18.2 và SAFE 12. Toàn bộ các kết quả tính toán về chuyển vị đỉnh, gia tốc dao động, chuyển vị lệch tầng và khả năng chịu lực của các cấu kiện đều thỏa mãn các điều kiện kỹ thuật, đảm bảo độ an toàn và tính khả thi trong thực tế xây dựng.
