Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế Chung cư Night Blue" được thực hiện bởi sinh viên Cao Văn Sơn (MSSV: 14149142, khóa 2014–2018), dưới sự hướng dẫn của TS. Trần Tuấn Kiệt tại Khoa Xây dựng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (bảo vệ tháng 06/2018).
Bối cảnh thực tiễn của đề tài xuất phát từ tốc độ gia tăng dân số nhanh tại Thành phố Hồ Chí Minh, dẫn đến nhu cầu đất ở tăng cao trong khi quỹ đất nội thành ngày càng hạn chế và giá bất động sản leo thang. Việc xây dựng các khu chung cư cao tầng tại các khu vực tiếp giáp trung tâm và các quận nội thành mở rộng là giải pháp đáp ứng chỗ ở tập trung, hoàn thiện hạ tầng kỹ thuật và nâng cao hiệu quả sử dụng đất đô thị.
Mục tiêu và các nhiệm vụ kỹ thuật của đồ án bao gồm:
- Thể hiện và hoàn thiện giải pháp kiến trúc công trình thông qua hệ thống bản vẽ tổng thể và chi tiết.
- Lựa chọn giải pháp kết cấu phần thân, tính toán và thiết kế hệ thống sàn tầng điển hình (phương án sàn sườn toàn khối và so sánh với phương án sàn phẳng).
- Thiết kế chi tiết kết cấu bộ phận phụ trợ: cầu thang bộ hai vế tầng điển hình.
- Xây dựng mô hình không gian 3D, phân tích tải trọng tĩnh, hoạt tải, tải trọng gió (thành phần tĩnh và động) và tải trọng động đất tác dụng lên công trình; tính toán và bố trí cốt thép cho hệ khung, dầm, cột và vách cứng chịu lực.
- Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý địa chất công trình, lựa chọn giải pháp móng sâu và thiết kế chi tiết móng cọc khoan nhồi cho các cụm kết cấu chịu lực chính (cột giữa, cột biên, vách góc và lõi thang máy).
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng: Công trình dân dụng cấp II – Chung cư cao tầng Night Blue.
- Quy mô: 01 tầng hầm và 19 tầng nổi (gồm tầng trệt thương mại, các tầng 2–18 bố trí căn hộ ở, tầng mái bố trí phòng kỹ thuật và sân thượng).
- Không gian xây dựng: Khu đất có kích thước $60\text{ m} \times 73\text{ m}$ tại Quận Phú Nhuận, Thành phố Hồ Chí Minh. Cao độ nền đất tự nhiên chuẩn là $\pm 0.000\text{ m}$; cao độ tầng trệt $+1.600\text{ m}$; cao độ đáy tầng hầm $-2.000\text{ m}$; cao độ đỉnh mái $+66.x\text{ m}$.
- Phạm vi thời gian thực hiện: Từ ngày 04/02/2018 đến ngày 26/06/2018. Khối lượng sản phẩm gồm 01 tập thuyết minh tính toán, 01 tập phụ lục số liệu và 20 bản vẽ kỹ thuật khổ A1 (05 bản vẽ kiến trúc, 15 bản vẽ kết cấu).
Cơ sở lý thuyết và phương pháp thiết kế
Hệ thống quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật được áp dụng xuyên suốt đồ án:
- TCVN 2737:1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế.
- TCVN 5574:2012: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế.
- TCXDVN 9386:2012: Thiết kế công trình chịu động đất.
- QCXDVN 02:2008/BXD và TCVN 198:1997: Thiết kế nhà cao tầng – Số liệu điều kiện tự nhiên và áp lực gió (Quận Phú Nhuận chịu áp lực gió tiêu chuẩn $W_0 = 83\text{ daN/m}^2$, cấp động đất tính toán là cấp 7 theo thang MSK-64).
Phương pháp nghiên cứu và công cụ kỹ thuật:
- Phương pháp phân tử hữu hạn (FEM): Sử dụng phần mềm ETABS để lập mô hình không gian ba chiều toàn bộ hệ kết cấu khung – vách – lõi, phân tích dao động riêng, xác định các dạng dao động (mode dao động), tính toán nội lực dưới các tổ hợp tải trọng tĩnh, gió tĩnh, gió động và động đất.
- Phương pháp dải bản (Strip Method) và mô hình phần tử tấm vỏ: Sử dụng phần mềm SAFE v12.3 để phân tích nội lực bản sàn, kiểm tra chuyển vị võng đàn hồi và võng phi tuyến dài hạn (xét đến nứt và từ biến của bê tông theo trạng thái giới hạn thứ hai - TTGH II), đồng thời kiểm tra khả năng chống chọc thủng của sàn phẳng.
- Phương pháp giải tích kết cấu 2D: Áp dụng sơ đồ tính thanh và dầm đơn giản cho cầu thang bộ và dầm chiếu tới/chiếu nghỉ.
- Phương pháp thống kê địa chất và tính toán cọc đơn, nhóm cọc: Xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo cường độ vật liệu và theo chỉ tiêu cơ lý đất nền (kết hợp số liệu thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT).
Vật liệu sử dụng trong thiết kế:
- Bê tông: Sử dụng cấp độ bền B30 ($R_b = 17.0\text{ MPa}$, $R_{bt} = 1.2\text{ MPa}$, $E_b = 32.5 \times 10^3\text{ MPa}$) cho toàn bộ các cấu kiện chịu lực chính: đài móng, cột, vách, dầm, sàn, cầu thang, bể nước; riêng phần so sánh sàn phẳng khảo sát với bê tông cấp độ bền B25 ($R_b = 14.5\text{ MPa}$, $R_{bt} = 1.05\text{ MPa}$). Vữa xi măng xây trát mác B5C.
- Cốt thép: Thép nhóm AI (đường kính $\phi \le 8\text{ mm}$) có $R_s = R_{sc} = 225\text{ MPa}$, $R_{sw} = 175\text{ MPa}$, $E_s = 21 \times 10^4\text{ MPa}$ làm cốt đai, thép phân bố và thép sàn; Thép nhóm AIII (đường kính $\phi > 8\text{ mm}$) có $R_s = R_{sc} = 365\text{ MPa}$, $R_{sw} = 290\text{ MPa}$, $E_s = 20 \times 10^4\text{ MPa}$ làm cốt thép dọc chịu lực chính trong dầm, cột, vách, đài móng.
- Lớp bê tông bảo vệ tuân thủ Điều 8.3 TCVN 5574:2012 (bản sàn và vách: $15\text{ mm}$; dầm: $20\text{ mm}$; cột: $20\text{ mm}$; dầm móng: $30\text{ mm}$; móng toàn khối có lót: $35\text{ mm}$).
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Tổng quan giải pháp kiến trúc
Chương 1 trình bày tổng quan công năng, vị trí và các giải pháp kỹ thuật hạ tầng của công trình Chung cư Night Blue:
- Mặt bằng và công năng: Diện tích khu đất $60\text{ m} \times 73\text{ m}$, diện tích mặt bằng xây dựng $41.00\text{ m}^2$ (phần thân) và tầng hầm $50.xx\text{ m}^2$. Tầng hầm bố trí 2 ram dốc độc lập vào/ra (độ dốc $i = 20%$), khu vực đỗ xe, rãnh thoát nước và các phòng kỹ thuật. Tầng trệt là sảnh chung, phòng quản lý cao ốc và khu thương mại. Tầng 2 đến 18 là các căn hộ khép kín quanh sảnh tầng.
- Giao thông: Hệ thống giao thông đứng gồm 6 thang máy tập trung tại lõi trung tâm (đảm bảo khoảng cách từ cửa căn hộ xa nhất đến thang máy $< 30\text{ m}$) và 2 buồng thang bộ thoát hiểm kín. Giao thông ngang sử dụng hành lang giữa bao quanh cụm thang.
- Hệ thống kỹ thuật: Cấp điện qua hai nguồn (lưới điện thành phố và máy phát dự phòng), dây dẫn luồn ống ngầm trong tường; cấp nước từ mạng lưới đô thị kết hợp trạm bơm đẩy lên 2 bể chứa tạo áp trên mái; hệ thống PCCC trang bị họng nước chữa cháy vách tường tại các nút giao thông và 4 bình bột chữa cháy $CO_2$ MFZ4 (loại $4\text{ kg}$) bố trí tại 2 hộp kỹ thuật mỗi tầng; hệ thống chống sét sử dụng kim thu sét phát xạ sớm Dynasphere đặt tại đỉnh mái cùng mạng tiếp địa bằng đồng.
Chương 2: Lựa chọn giải pháp kết cấu
Tác giả phân tích ưu nhược điểm của các dạng kết cấu chịu lực phương đứng (khung thuần túy, vách cứng, khung – vách, ống lõi) và phương ngang (sàn sườn, sàn không dầm, sàn ứng lực trước, tấm panel lắp ghép, sàn bóng BubbleDeck).
- Lựa chọn giải pháp: Với công trình 19 tầng nổi + 1 hầm, tỉ số cạnh mặt bằng $L/B = 43/41 = 1.61 \le 5$, xây dựng tại vùng động đất cấp 7, giải pháp kết cấu tối ưu được lựa chọn là hệ khung – vách bê tông cốt thép toàn khối hỗn hợp. Vách và lõi cứng tiếp nhận phần lớn tải trọng ngang (gió, động đất), khung cột tiếp nhận tải trọng đứng.
- Sơ bộ tiết diện cấu kiện:
- Dầm chính: Nhịp $10.6\text{ m}$ và $9.3\text{ m}$ sơ bộ theo công thức $h_{dc} = (1/12 \div 1/16)L$, chọn $b \times h = 300 \times 700\text{ mm}$.
- Dầm phụ: Nhịp $10.6\text{ m}$ và $9.3\text{ m}$ sơ bộ theo $h_{dp} = (1/16 \div 1/20)L$, chọn $b \times h = 250 \times 500\text{ mm}$.
- Cột: Xác định theo diện tích truyền tải $N = \sum n_i S_i q_i$ kết hợp hệ số tăng momen $k = 1.1 \div 1.5$ và hàm lượng thép giả thiết $\mu = 2%$. Tiết diện cột thay đổi giảm dần theo chiều cao từ tầng hầm ($800 \times 800\text{ mm}$, $600 \times 600\text{ mm}$) lên các tầng trên.
- Vách cứng và lõi thang máy: Chiều dày chọn $300\text{ mm}$ cho cả vách biên và vách lõi thang, thỏa mãn điều kiện $h_w \ge 200\text{ mm}$ và $h_w \ge 1/20$ chiều cao tầng.
- Sàn sườn: Chiều dày sơ bộ xác định theo công thức $h_s = (D/m) \cdot l_1$, chọn $h_s = 150\text{ mm}$ cho tầng điển hình và tầng hầm.
Chương 3: Thiết kế sàn tầng điển hình (Tầng 18)
Chương 3 trình bày chi tiết việc tính toán sàn sườn bê tông cốt thép tầng 18:
- Xác định tải trọng:
- Tĩnh tải hoàn thiện: Gồm gạch ceramic dày $10\text{ mm}$ ($0.264\text{ kN/m}^2$), vữa lót dày $20\text{ mm}$ ($0.468\text{ kN/m}^2$), vữa trát trần $15\text{ mm}$ ($0.351\text{ kN/m}^2$), trần kỹ thuật ($0.6\text{ kN/m}^2$); tổng tĩnh tải các lớp hoàn thiện sàn phòng ở là $1.683\text{ kN/m}^2$; sàn vệ sinh là $1.873\text{ kN/m}^2$ (có lớp chống thấm và vữa tạo dốc dày $35\text{ mm}$).
- Tải trọng tường xây: Quy đổi thành tải phân bố đều trên sàn cho từng ô bản dựa theo chiều dài thực tế đo từ bản vẽ kiến trúc.
- Hoạt tải sử dụng: Tra theo TCVN 2737:1995 (phòng ngủ, khách: $p_{tc} = 1.5\text{ kN/m}^2$, $n = 1.3$, $p_{tt} = 1.95\text{ kN/m}^2$; ban công, hành lang: $p_{tc} = 3.0\text{ kN/m}^2$, $p_{tt} = 3.6\text{ kN/m}^2$; phòng thiết bị: $p_{tc} = 7.2\text{ kN/m}^2$, $p_{tt} = 9.0\text{ kN/m}^2$).
- Phân tích và tính thép: Sử dụng phần mềm SAFE chia các dải strip theo hai phương X và Y. Tính toán diện tích cốt thép $A_s$ dựa trên biểu đồ bao momen uốn theo lý thuyết cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật đơn. Ví dụ tại ô sàn S3 (vị trí momen lớn nhất): Dải Strip MSB1 có $M = 12.5\text{ kNm/m}$, tính được $A_s = 339\text{ mm}^2/\text{m}$, chọn thép $\phi 8a140$ ($A_{sc} = 359\text{ mm}^2/\text{m}$, hàm lượng $\mu = 0.52% \ge \mu_{min} = 0.1%$).
- Kiểm tra độ võng:
- Võng đàn hồi từ SAFE: $f_{sàn} = 1.45\text{ cm} \le [f] = L/250 = 930/250 = 3.72\text{ cm}$.
- Võng toàn phần theo TTGH II (xét nứt và từ biến dài hạn $f = f_1 - f_2 + f_3$): $f = 1.72\text{ cm} \le [f] = 3.72\text{ cm}$, đảm bảo yêu cầu sử dụng bình thường.
Chương 4: Thiết kế sàn phẳng
Tác giả thiết lập phương án so sánh sàn phẳng không dầm cho tầng điển hình:
- Sơ bộ tiết diện: Chiều dày sàn phẳng chọn $h_s = 250\text{ mm}$ (riêng sàn tầng hầm $300\text{ mm}$), dầm biên giữ kích thước $300 \times 700\text{ mm}$. Bê tông sử dụng mác B25, cốt thép AII.
- Mô hình hóa trong SAFE v12: Gán tải trọng bản thân tự động, tải hoàn thiện ($1.683\text{ kN/m}^2$), tải tường xây đặt trực tiếp tại các vị trí biên và dầm ảo (None Line), hoạt tải theo TCVN 2737:1995.
- Kết quả phân tích: Chia dải strip trên gối cột và giữa nhịp theo phương X, Y để xuất nội lực và tính cốt thép.
- Kiểm tra chuyển vị võng: Độ võng đàn hồi lớn nhất $f = 0.6161\text{ cm} \le [f] = L/250 = 3.0\text{ cm}$.
- Kiểm tra chọc thủng (Punching Shear): Thực hiện kiểm tra ứng suất cắt chọc thủng quanh tiết diện cột và vách theo tiêu chuẩn thiết kế.
Chương 5: Thiết kế cầu thang
Tính toán cầu thang bộ hai vế dạng bản chịu lực tầng điển hình:
- Kích thước sơ bộ: Chiều cao tầng $3.6\text{ m}$, bề rộng vế thang, bậc thang $b \times h = 300 \times 150\text{ mm}$, bản nghiêng dày $120\text{ mm}$, bản chiếu nghỉ dày $120\text{ mm}$, dầm chiếu tới và dầm chiếu nghỉ kích thước $b \times h = 200 \times 350\text{ mm}$.
- Tải trọng: Trọng lượng bản thân bản bê tông, các lớp bậc gạch xây, vữa lót, đá mài hoàn thiện, tay vịn lan can; hoạt tải lấy bằng $3.0\text{ kN/m}^2$ ($n = 1.2$, $p_{tt} = 3.6\text{ kN/m}^2$).
- Sơ đồ tính: Tách bản thang thành sơ đồ dầm đơn giản 2D kê lên dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới.
- Kết quả cốt thép: Xác định biểu đồ bao momen và lực cắt, tính toán bố trí cốt thép chịu lực cho bản nghiêng, bản chiếu nghỉ và cốt dọc, cốt đai cho dầm chiếu nghỉ/chiếu tới.
Chương 6: Thiết kế kết cấu khung
Chương 6 là phần trọng tâm tính toán toàn bộ khung không gian chịu lực của công trình:
- Tải trọng gió: Xác định thành phần tĩnh và thành phần động theo TCVN 2737:1995. Gió tĩnh gán vào tâm hình học sàn từng tầng. Thành phần động tính toán dựa trên tần số và các dạng dao động riêng từ mô hình ETABS (xác định hệ số tương quan không gian $\nu$, hệ số động lực $\xi$, hệ số $\psi$ cho mode 1 và mode 2).
- Tải trọng động đất: Tính toán theo TCXDVN 9386:2012 với gia tốc nền thiết kế tại Quận Phú Nhuận, hệ số ứng xử $q$, xây dựng phổ phản ứng đàn hồi.
- Tổ hợp tải trọng: Thực hiện các tổ hợp cơ bản (Tĩnh tải + Hoạt tải) và tổ hợp đặc biệt (Tĩnh tải + Hoạt tải + Gió X/Y + Động đất X/Y).
- Kiểm tra chuyển vị: Chuyển vị ngang tại đỉnh công trình và độ lệch tầng tương đối thỏa mãn giới hạn cho phép $[\Delta/H]$.
- Thiết kế cấu kiện khung cụ thể:
- Dầm tầng 18: Tính cốt thép dọc chịu uốn, kiểm tra khả năng chịu cắt; tính toán cốt đai gia cường tại vùng tiếp giáp giữa dầm chính và dầm phụ (cốt treo gia cường); bố trí cốt thép đai dày tại vùng tới hạn theo quy định kháng chấn; quy định chiều dài neo nối cốt thép.
- Cột khung (Trục 2 và Trục C): Tính toán cột chịu nén uốn xiên theo biểu đồ tương tác nội lực ($N, M_x, M_y$), kiểm tra hàm lượng cốt thép và bố trí thép đai gia cường chống động đất.
- Vách cứng (Trục 3): Phân tích theo mô hình thanh tương đương (Pier/Spandrel), tính toán cốt thép dọc chịu nén - uốn và cốt thép ngang chịu cắt trong thân vách và vùng biên gia cố.
Chương 7: Thiết kế móng
Phần móng xử lý nền móng sâu trên cơ sở địa tầng khu vực xây dựng:
- Địa chất công trình: Thống kê các lớp đất từ khoan khảo sát địa chất, xác định chiều dày, góc ma sát trong $\varphi$, lực dính $c$, mô đun biến dạng $E_0$ và chỉ số SPT ($N_{SPT}$).
- Lựa chọn giải pháp móng: Sử dụng móng cọc khoan nhồi đường kính $D = 1000\text{ mm}$ cắm vào lớp cát chịu lực tốt. Xác định sức chịu tải cực hạn và sức chịu tải thiết kế của cọc đơn theo vật liệu và theo đất nền ($Q_{sc}, Q_p$).
- Thiết kế đài cọc chi tiết:
- Móng M1: Thiết kế đài cọc cho cụm cột điển hình.
- Móng M2: Thiết kế đài cọc cho cột biên chịu momen lệch tâm lớn.
- Móng M3: Thiết kế đài móng cụm vách góc.
- Móng M4: Thiết kế đài móng cụm lõi thang máy.
- Nội dung kiểm tra đài móng: Kiểm tra phản lực đầu cọc lớn nhất dưới tác dụng của tổ hợp tải trọng có gió/động đất ($R_{max} \le 1.2 R_{tk}$), kiểm tra điều kiện chọc thủng đài cọc (tháp xuyên thủng đáy đài), tính toán lún móng khối quy ước và tính cốt thép đài móng theo hai phương X, Y.
Kết quả và đóng góp kỹ thuật
Kết quả tính toán kết cấu chính
Dưới đây là bảng tổng hợp các thông số và kết quả tính toán điển hình được trích xuất từ tài liệu:
| Cấu kiện / Hạng mục |
Kích thước / Quy cách thiết kế |
Cấp bền vật liệu |
Kết quả nội lực / Ứng xử lớn nhất |
Cốt thép chọn / Đánh giá an toàn |
| Sàn sườn tầng 18 |
Dày $h_s = 150\text{ mm}$ |
Bê tông B30, Thép AI ($\phi \le 8$) |
Momen nhịp lớn nhất $M = 12.5\text{ kNm/m}$ |
$\phi 8a140$ ($A_s = 359\text{ mm}^2/\text{m}$); Võng $f = 1.72\text{ cm} \le [f] = 3.72\text{ cm}$ |
| Sàn phẳng (so sánh) |
Dày $h_s = 250\text{ mm}$ |
Bê tông B25, Thép AII |
Võng đàn hồi $f_{max} = 0.6161\text{ cm}$ |
Thỏa mãn điều kiện võng $[f] = 3.0\text{ cm}$ và chọc thủng |
| Dầm chính khung |
$b \times h = 300 \times 700\text{ mm}$ |
Bê tông B30, Thép AIII |
Momen uốn và lực cắt bao gối/nhịp |
Bố trí thép dọc chịu uốn, đai kháng chấn và cốt treo tại nút dầm phụ |
| Cột khung (Trục 2, C) |
$800 \times 800\text{ mm}$ xuống $600 \times 600\text{ mm}$ |
Bê tông B30, Thép AIII |
Nén uốn xiên $(N, M_x, M_y)$ |
Hàm lượng thép $\mu = 1.5% \div 2.5%$, đai gia cường vùng chân cột |
| Vách cứng (Trục 3) |
Dày $b_w = 300\text{ mm}$ |
Bê tông B30, Thép AIII |
Nội lực vách từ mô hình ETABS |
Bố trí thép thân vách 2 lớp và thép tập trung vùng biên |
| Cọc khoan nhồi |
Đường kính $D = 1000\text{ mm}$ |
Bê tông B30, Thép AIII |
Sức chịu tải đất nền và SPT |
Xác định sức chịu tải thiết kế $R_{tk}$, phản lực đầu cọc thỏa mãn |
| Đài móng M1, M2, M3, M4 |
Đài đơn và đài nhóm cọc |
Bê tông B30, Thép AIII |
Phản lực cọc, momen uốn đáy đài |
Thỏa mãn chọc thủng; thép đài bố trí lưới 2 phương trực giao |
Các giải pháp và kiến nghị kỹ thuật
- Kết cấu kháng chấn: Đồ án áp dụng cấu tạo kháng chấn cho dầm, cột và vách theo TCXDVN 9386:2012, bao gồm việc thu hẹp bước cốt đai ở vùng tới hạn đầu cấu kiện, bố trí cốt đai kín có móc $135^\circ$ và đảm bảo chiều dài đoạn neo nối cốt thép dọc.
- Gia cường liên kết dầm phụ - dầm chính: Thiết kế bổ sung cốt đai treo gia cường nhằm chống phá hoại giật đứt cục bộ tại vị trí dầm phụ đặt gối lên dầm chính.
- Kiểm soát biến dạng dài hạn của sàn: Sử dụng mô hình phần tử hữu hạn phi tuyến trong phần mềm SAFE để đánh giá chính xác độ võng theo TTGH II, phản ánh ảnh hưởng của từ biến và nứt bê tông thay vì chỉ dựa vào độ võng đàn hồi đơn thuần.
Đóng góp kỹ thuật
Tác giả đã hoàn thành một bộ hồ sơ thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh cho công trình dân dụng cấp II có quy mô 20 tầng (1 hầm, 19 nổi), từ giai đoạn lập giải pháp kiến trúc, mô hình hóa phân tích động lực học kết cấu chịu tải trọng ngang phức tạp (gió động, động đất) đến thiết kế chi tiết các cấu kiện phần thân và hệ móng sâu cọc khoan nhồi trên nền địa chất phức tạp.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Hạn chế kỹ thuật trong đồ án:
- Việc tính toán tĩnh tải tường ngăn trên sàn sườn chủ yếu áp dụng phương pháp quy đổi gần đúng thành tải trọng phân bố đều trên toàn diện tích ô sàn, chưa phản ánh chính xác trạng thái chịu uốn cục bộ dưới chân tường xây.
- Khi phân tích sơ bộ hệ khung, các liên kết dầm - cột được giả thiết là nút cứng tuyệt đối và mô hình đàn hồi tuyến tính, chưa xét đến tính phi tuyến vật liệu của bê tông cốt thép dưới tác dụng của động đất mạnh.
- Công nghệ sàn bóng BubbleDeck được phân tích lý thuyết ở phần lựa chọn nhưng chưa được đưa vào tính toán thiết kế chi tiết do hạn chế về tài liệu tiêu chuẩn tính toán chính thức tại thời điểm thực hiện.
Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp:
- Áp dụng phương pháp phân tích phi tuyến tĩnh (Pushover Analysis) hoặc phân tích lịch sử thời gian (Time-History Analysis) để đánh giá chi tiết hơn mức độ tổn thương của khung - vách khi chịu động đất cực đại.
- Thực hiện bài toán tối ưu hóa mặt cắt tiết diện cột và vách theo từng phân đoạn tầng nhằm giảm khối lượng bê tông và cốt thép cho công trình.
- Nghiên cứu mô hình tương tác đất - kết cấu - móng (SSI - Soil Structure Interaction) đồng thời trong mô hình ETABS thay vì ngàm cứng chân cột/vách tại mặt đáy đài móng.
Giá trị tham khảo
Tài liệu đồ án tốt nghiệp "Chung cư Night Blue" có giá trị tham khảo chuyên môn cho:
- Sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Công trình Xây dựng (Kỹ thuật Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp) đang chuẩn bị làm đồ án tốt nghiệp hoặc các đồ án môn học Bê tông cốt thép, Nhà cao tầng, Công trình ngầm và Nền móng.
- Kỹ sư thiết kế kết cấu mới vào nghề cần tài liệu mẫu về quy trình tính toán hoàn chỉnh một công trình cao tầng từ bước sơ bộ tiết diện, tính toán tải trọng gió động, tải trọng động đất đến lập mô hình SAFE và ETABS.
Các phần nội dung có giá trị tham khảo chi tiết:
- Quy trình xuất và xử lý nội lực dải strip trong phần mềm SAFE để tính toán cốt thép sàn và kiểm tra võng dài hạn theo TTGH II.
- Các bảng biểu tính toán tải trọng gió động (tính toán các hệ số $\nu, \xi, \psi$) và phân bố lực động đất theo chiều cao nhà.
- Trình tự thiết kế móng cọc khoan nhồi đường kính lớn $D = 1000\text{ mm}$ cho các cụm kết cấu chịu lực phức tạp (móng vách góc M3 và móng lõi thang M4).
Câu hỏi thường gặp
1. Công trình Chung cư Night Blue có quy mô, cấp công trình và vị trí xây dựng như thế nào?
Công trình là công trình dân dụng cấp II, gồm 01 tầng hầm (cao độ $-2.000\text{ m}$) và 19 tầng nổi (tầng trệt $+1.600\text{ m}$, tầng 2–18 là căn hộ, đỉnh sàn mái $+66.x\text{ m}$), xây dựng trên khu đất $60\text{ m} \times 73\text{ m}$ tại Quận Phú Nhuận, Thành phố Hồ Chí Minh.
2. Các cấp độ bền vật liệu bê tông và cốt thép được chọn sử dụng trong đồ án là gì?
Kết cấu chịu lực chính sử dụng bê tông cấp độ bền B30 ($R_b = 17.0\text{ MPa}$, $R_{bt} = 1.2\text{ MPa}$, $E_b = 32.5 \times 10^3\text{ MPa}$). Cốt thép gồm nhóm AI ($\phi \le 8\text{ mm}$, $R_s = 225\text{ MPa}$) cho thép đai, thép sàn và nhóm AIII ($\phi > 8\text{ mm}$, $R_s = 365\text{ MPa}$) cho thép dọc chịu lực dầm, cột, vách, móng.
3. Vì sao tác giả lựa chọn hệ kết cấu khung – vách hỗn hợp cho phần thân công trình?
Dựa trên quy mô 20 tầng, tỉ số $L/B = 1.61 \le 5$, địa điểm xây dựng tại Quận Phú Nhuận chịu áp lực gió tiêu chuẩn $W_0 = 83\text{ daN/m}^2$ và động đất cấp 7 (MSK-64). Hệ khung – vách tận dụng vách và lõi thang chịu tải trọng ngang lớn, giúp giảm tiết diện cột và đảm bảo độ cứng chống xoắn cho công trình.
4. Kết quả kiểm tra độ võng của sàn sườn tầng 18 trong phần mềm SAFE đạt bao nhiêu?
Độ võng đàn hồi lớn nhất là $1.45\text{ cm}$; độ võng toàn phần sau khi xét từ biến và nứt theo trạng thái giới hạn II là $1.72\text{ cm}$. Cả hai giá trị đều nhỏ hơn độ võng giới hạn cho phép $[f] = L/250 = 930/250 = 3.72\text{ cm}$.
5. Phương án móng của công trình được thiết kế như thế nào?
Đồ án sử dụng giải pháp móng sâu cọc khoan nhồi đường kính $D = 1000\text{ mm}$ ngàm vào lớp đất tốt, thiết kế 4 dạng đài cọc chính: M1 (cột giữa), M2 (cột biên), M3 (vách góc) và M4 (đài móng cụm lõi thang máy), được kiểm tra đầy đủ về phản lực đầu cọc, xuyên thủng và tính lún khối móng quy ước.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp "Chung cư Night Blue" của sinh viên Cao Văn Sơn là một công trình thiết kế kỹ thuật công trình xây dựng dân dụng hoàn chỉnh, bao quát từ giải pháp kiến trúc, kết cấu phần thân đến kết cấu nền móng. Đề tài đã ứng dụng hiệu quả các tiêu chuẩn xây dựng hiện hành của Việt Nam (TCVN 5574:2012, TCVN 2737:1995, TCXDVN 9386:2012) kết hợp với các phần mềm chuyên dụng ETABS và SAFE để giải quyết bài toán phân tích động lực học kết cấu khung – vách và sàn bê tông cốt thép. Kết quả tính toán đảm bảo đầy đủ các điều kiện về khả năng chịu lực, ổn định tổng thể và độ võng giới hạn, cung cấp tài liệu tham khảo chi tiết cho sinh viên và kỹ sư ngành xây dựng công trình cao tầng.