Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án tốt nghiệp thực hiện thiết kế công trình "Nhà ở xã hội Phường Linh Trung, Quận Thủ Đức, TP. Hồ Chí Minh" dựa trên hồ sơ kiến trúc và tài liệu khảo sát địa chất thực tế. Dự án do Công ty TNHH Đầu tư Xây dựng Sáu Hai Tám làm chủ đầu tư và Công ty TNHH Thiết kế Xây dựng Liên Việt đảm nhận vai trò tổng thầu thiết kế. Công trình thuộc nhóm công trình dân dụng cấp 2, được xây dựng nhằm phục vụ nhu cầu nhà ở xã hội và căn hộ cho thuê tại khu vực Quận Thủ Đức.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu, thiết kế của đồ án được phân chia cụ thể như sau:

  1. Nhiệm vụ kiến trúc: Thể hiện lại và chuẩn hóa hồ sơ kiến trúc công trình với quy mô gồm 01 tầng hầm và 16 tầng lầu, tổng số 400 căn hộ cho thuê cùng các không gian tiện ích, thương mại dịch vụ và hệ thống kỹ thuật phụ trợ.
  2. Nhiệm vụ kết cấu phần thân: Lập mô hình tính toán, phân tích tải trọng (tĩnh tải, hoạt tải, tải trọng gió tĩnh, gió động và động đất) và thiết kế hệ chịu lực chính của công trình; tính toán và so sánh kỹ thuật - kinh tế giữa hai phương án sàn tầng điển hình: sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối và sàn phẳng bê tông ứng lực trước (dự ứng lực căng sau); thiết kế chi tiết kết cấu cầu thang bộ; tính toán cốt thép cho dầm tầng điển hình và hệ vách cứng chịu lực (trục 7 và trục C).
  3. Nhiệm vụ kết cấu phần móng: Khảo sát số liệu địa chất, tính toán sức chịu tải của cọc và thiết kế các đài móng đại diện (M3, M5, M7, M9) theo hai phương án: móng cọc khoan nhồi và móng cọc bê tông ly tâm dự ứng lực đúc sẵn, từ đó đánh giá và lựa chọn giải pháp móng khả thi.
  4. Sản phẩm hoàn thành: 01 tập thuyết minh đồ án tốt nghiệp, 01 tập phụ lục tính toán và 25 bản vẽ kỹ thuật khổ A1 (gồm 04 bản vẽ kiến trúc và 21 bản vẽ kết cấu).

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ kết cấu bê tông cốt thép toàn khối kết hợp vách - lõi chịu lực cho khối chung cư nhà ở xã hội cao 16 tầng nổi và 01 tầng hầm.
  • Phạm vi không gian: Khu đất xây dựng tại số 158, Đường số 17, Phường Linh Trung, Quận Thủ Đức, TP. Hồ Chí Minh; cao trình tính toán từ đáy tầng hầm (cao độ -2.700 m) đến đỉnh tầng thượng (cao độ +54.350 m và đỉnh tum thang +57.700 m).
  • Phạm vi thời gian thực hiện: Từ ngày 16/02/2019 đến ngày 06/06/2019.

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 tiêu chuẩn quốc tế tương đương trong thiết kế kết cấu bê tông cốt thép, tải trọng công trình và địa kỹ thuật:

  • Tiêu chuẩn tính toán kết cấu bê tông: TCVN 5574:2012 "Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế"; kết hợp tiêu chuẩn châu Âu Eurocode 2:2004 "Design of concrete structures" để kiểm tra biến dạng võng và vết nứt phi tuyến; tiêu chuẩn Hoa Kỳ ACI 318:2002 và ACI 318:2011 "Building Code Requirements for Structural Concrete" dùng trong tính toán kết cấu sàn bê tông ứng suất trước.
  • Tiêu chuẩn tải trọng và tác động: TCVN 2737:1995 "Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế"; tiêu chuẩn chuyên ngành TCXD 198:1997 "Nhà cao tầng - Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối".
  • Tiêu chuẩn phân tích tải trọng động: TCXD 229:1999 "Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió"; TCVN 9386:2012 "Thiết kế công trình chịu động đất".
  • Tiêu chuẩn nền móng và địa chất: TCVN 9362:2012 "Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình"; TCVN 10304:2014 "Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế".
  • Tiêu chuẩn vật liệu dự ứng lực và cấu tạo: Tiêu chuẩn ASTM A416 đối với cáp thép ứng suất trước 7 sợi cường độ cao; báo cáo kỹ thuật TR43 (Concrete Society Technical Report 43) của Anh về định hình quỹ đạo cáp.

Phương pháp nghiên cứu và công cụ kỹ thuật áp dụng:

  • Phương pháp phân tích phần tử hữu hạn (FEM): Thiết lập mô hình không gian tổng thể công trình trên phần mềm ETABS để giải bài toán dao động riêng, xác định tâm cứng, tâm khối lượng, phân tích nội lực hệ khung - vách chịu tải trọng đứng và tải trọng ngang. Sử dụng phần mềm SAFE để giải tích biến dạng, ứng suất, nội lực dải (strip), kiểm tra nứt và độ võng phi tuyến dài hạn cho các phương án sàn, đồng thời mô hình hóa đài móng và kiểm tra đâm thủng. Ứng dụng phần mềm SAP và các thuật toán lập trình bảng tính Excel để xử lý tải trọng, thống kê nội lực và bố trí cốt thép.
  • Phương pháp cân bằng tải trọng (Load Balancing Method): Áp dụng trong thiết kế sàn dự ứng lực căng sau nhằm xác định lực căng và độ lệch tâm của cáp để cân bằng phần lớn tĩnh tải bản thân kết cấu.
  • Nguồn dữ liệu: Hồ sơ bản vẽ thiết kế kiến trúc và báo cáo kết quả khảo sát địa chất công trình do cán bộ hướng dẫn cung cấp; số liệu khí hậu tự nhiên khu vực TP. Hồ Chí Minh; thông số thiết bị neo, cáp từ catalogue kỹ thuật của Công ty VLS; báo giá vật tư và định mức thi công cọc ly tâm từ Công ty Hùng Vương.

Thiết kế kỹ thuật và giải pháp kết cấu

Giải pháp kết cấu chịu lực của công trình được lựa chọn dựa trên phân tích hình học và công năng của khối tháp 16 tầng nổi:

  • Kết cấu chịu lực theo phương đứng: Sử dụng hệ kết cấu hỗn hợp khung - vách và vách - lõi bê tông cốt thép toàn khối. Mặt bằng công trình dạng hình chữ nhật với công năng chủ yếu là căn hộ diện tích nhỏ, phù hợp cho việc bố trí các vách phẳng chịu lực theo phương ngang nhà kết hợp vách biên theo phương dọc và cụm lõi cứng tại vị trí buồng thang máy, thang bộ.
  • Kết cấu chịu lực theo phương ngang: Thiết kế sàn tầng điển hình với bước cột và khẩu độ nhịp lớn nhất lên đến 9.85 m. Đồ án xây dựng hai mô hình sàn song song để so sánh là sàn sườn bê tông cốt thép đổ toàn khối (có dầm trực giao) và sàn phẳng bê tông ứng lực trước căng sau không dầm (post-tensioned concrete slab).

Đặc tính vật liệu sử dụng trong tính toán:

Loại vật liệu Cấp độ bền / Mác thép Cường độ tính toán chịu nén Cường độ tính toán chịu kéo Mô đun đàn hồi Phạm vi kết cấu áp dụng
Bê tông nặng B30 $R_b = 17{,}0$ MPa ($f'_c = 28{,}1$ MPa) $R_{bt} = 1{,}20$ MPa $E_b = 32500$ MPa Dầm, sàn, vách, cột, móng, bản cầu thang
Cốt thép nhóm AI Thép thanh tròn trơn $\varnothing < 10$ mm $R_s = 225$ MPa ($R_{sc} = 225$ MPa) $R_s = 225$ MPa $E_s = 210000$ MPa Thép cấu tạo, cốt đai dầm, bản sàn, vách, móng
Cốt thép nhóm AIII Thép thanh vằn $\varnothing \ge 10$ mm $R_s = 365$ MPa ($R_{sc} = 365$ MPa) $R_s = 365$ MPa $E_s = 200000$ MPa Thép dọc chịu lực dầm, vách, móng, bản thang
Cáp ứng suất trước Cáp 7 sợi dính kết Grade 270 (ASTM A416) Giới hạn bền $f_{pu} = 1860$ MPa Giới hạn chảy $f_{py} = 1670$ MPa $E_p = 195000$ MPa Sàn ứng lực trước căng sau (đường kính cáp $D = 12{,}7$ mm, diện tích $A_{ps} = 98{,}71$ mm²)

Chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép tuân thủ TCVN 5574:2012:

  • Cấu kiện dầm và vách chịu lực: 25 mm.
  • Cấu kiện bản sàn sườn: 15 mm.
  • Cấu kiện bản sàn dự ứng lực căng sau: 20 mm.
  • Cấu kiện đài móng tiếp xúc trực tiếp nền đất: 50 mm.

Nội dung chính theo từng chương

Phần I: Kiến trúc và điều kiện tự nhiên - Chương 1: Tổng quan kiến trúc

Chương 1 trình bày chi tiết về quy mô, dây chuyền công năng và hệ thống kỹ thuật công trình:

  • Công trình gồm 2 khối tháp, chiều cao công trình từ mặt đất tự nhiên đến đỉnh mái tum thang là 57.700 m (cao trình đỉnh tầng hầm -2.700 m, tầng 1 cao 4.200 m, các tầng căn hộ điển hình từ tầng 2 đến tầng 15 có chiều cao mỗi tầng là 3.600 m, tầng tum kỹ thuật cao 3.350 m).
  • Phân khu chức năng: Tầng hầm bố trí bãi đỗ xe và khu kỹ thuật máy bơm, máy biến áp; tầng 1 làm trung tâm thương mại dịch vụ và nhà trẻ; tầng 2 đến tầng 15 là không gian căn hộ ở cho thuê; tầng thượng chứa phòng kỹ thuật thang máy, gian kỹ thuật và sân thoáng.
  • Các giải pháp kỹ thuật công trình: Nguồn điện 3 pha xoay chiều 220V/50Hz đấu nối lưới điện đô thị; hệ thống cấp nước sạch dẫn qua mạng ống thép tráng kẽm đặt trong hộp kỹ thuật từ bể chứa ngầm lên bồn mái; hệ thống thoát nước mưa độc lập qua ống nhựa PVC và hệ thống nước thải phân lưu xử lý qua bể tự hoại; hệ thống phòng cháy chữa cháy trang bị 04 bình chữa cháy khí $CO_2$ MFZ4 (loại 4 kg) tại mỗi tầng kết hợp tủ họng nước vách tường; hệ thống chống sét trực tiếp trên mái và hệ thống kho gom rác đặt tại từng tầng xả về hầm chứa rác trung tâm.
  • Điều kiện tự nhiên khu vực Linh Trung - Thủ Đức: Mang đặc trưng khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo của TP. Hồ Chí Minh với hai mùa mưa - khô rõ rệt; nhiệt độ trung bình năm $27^\circ$C, độ ẩm không khí bình quân 79%, lượng mưa bình quân năm đạt 1.949 mm. Công trình chịu tác động của hai hướng gió chính là Tây - Tây Nam và Bắc - Đông Bắc, không nằm trong vùng chịu ảnh hưởng trực tiếp của bão lụt hay thời tiết cực đoan.

Phần II: Kết cấu - Chương 2: Tổng quan kết cấu

Chương này tổng hợp các căn cứ kỹ thuật để định hình kết cấu công trình:

  • Phân tích ưu nhược điểm của các dạng kết cấu nhà cao tầng (khung thuần túy, khung - giằng, khung - vách, hệ ống và ống lõi) để chứng minh tính hợp lý của giải pháp hệ vách - lõi chịu lực cho khối nhà 16 tầng.
  • Lựa chọn giải pháp sàn: So sánh lý thuyết 4 phương án sàn phổ biến (sàn sườn toàn khối, sàn nấm không dầm, sàn không dầm ứng lực trước và sàn rỗng BubbleDeck) để quyết định chọn tính toán chi tiết 2 phương án: sàn sườn và sàn dự ứng lực căng sau.
  • Sơ bộ kích thước hình học cấu kiện: Chiều dày vách cứng và lõi thang máy chọn 250 mm (thỏa mãn điều kiện cấu tạo $t \ge 150$ mm và $h_t/t = 3600/250 = 14{,}4 \le 20$); chiều dày vách ngoài tầng hầm chọn 250 mm; chiều dày sàn tầng hầm chọn 250 mm; chiều dày sàn mái chọn 120 mm; chiều cao tiết diện dầm khung chính được khống chế không vượt quá 700 mm để bảo đảm chiều cao thông thủy kiến trúc.

Phần II: Kết cấu - Chương 3: Thiết kế sàn tầng điển hình

Chương 3 là phần tính toán chuyên sâu đối chiếu giữa hai giải pháp sàn tầng 3-15:

  • Tải trọng tác dụng lên sàn:
    • Tĩnh tải cấu tạo (chưa kể trọng lượng bản thân bê tông): Sàn căn hộ là 1,59 $\text{kN/m}^2$; sàn khu vệ sinh là 1,62 $\text{kN/m}^2$; sàn sân thượng là 1,13 $\text{kN/m}^2$; sàn mái là 1,10 $\text{kN/m}^2$; sàn tầng hầm là 1,39 $\text{kN/m}^2$.
    • Tĩnh tải tường xây: Tường dày 200 mm trên dầm là $0{,}72$ kN/m; tường 100 mm trên sàn là $0{,}59$ kN/m; tường 100 mm trên dầm là $0{,}86$ kN/m; lan can tầng điển hình là $0{,}25$ kN/m.
    • Hoạt tải tiêu chuẩn theo TCVN 2737:1995: Phòng căn hộ $1{,}95$ $\text{kN/m}^2$; sảnh, hành lang và cầu thang $3{,}60$ $\text{kN/m}^2$; sàn thương mại dịch vụ $4{,}00$ $\text{kN/m}^2$; nhà để xe $5{,}00$ $\text{kN/m}^2$.
  • Phương án sàn sườn toàn khối:
    • Bố trí dầm phụ chia nhỏ các ô bản lớn thành các ô bản đơn có kích thước phù hợp; lập mô hình giải tích trong SAFE.
    • Kiểm tra trạng thái giới hạn thứ hai cho ô sàn lớn nhất S15: Độ võng tức thời tính toán đạt giá trị thỏa mãn. Độ võng toàn phần có xét đến nứt theo TCVN 5574:2012 cho kết quả $f = f_1 - f_2 + f_3 = 22{,}705$ mm, nhỏ hơn độ võng giới hạn cho phép $[f] = 47{,}1$ mm. Bề rộng khe nứt ngắn hạn và dài hạn đều đạt yêu cầu cấp chống nứt 3.
    • Kiểm tra độ võng phi tuyến theo Eurocode 2:2004 trên SAFE có xét hệ số từ biến $\text{CR} = 1{,}0$ và co ngót bê tông, độ võng ô sàn S15 ghi nhận $f = 8{,}1$ mm (chênh lệch 168,1% so với công thức lý thuyết TCVN) và bề rộng nứt đạt $0{,}3$ mm (chênh lệch 277,3%).
    • Bố trí dải strip theo 2 phương X, Y và xác định diện tích cốt thép cho 17 ô sàn tầng điển hình.
  • Phương án sàn dự ứng lực căng sau:
    • Sơ bộ chiều dày bản sàn không dầm $h_s = 220$ mm theo tỷ lệ vượt nhịp $L_{\max}/45 \div L_{\max}/40$ ($L_{\max} = 9850$ mm).
    • Sử dụng cáp dính kết 7 sợi $D = 12{,}7$ mm, ống gen luồn phẳng mạ kẽm $70 \times 20$ mm, đầu neo sống S5-3, S5-4 và đầu neo chết H5-3, H5-4.
    • Xác định ứng suất ban đầu $f_{pi}$, các tổn hao ứng suất ngắn hạn (ma sát góc $0{,}0048$ rad/m, tụt neo 6 mm, co ngắn đàn hồi 1%) và dài hạn (từ biến, co ngót, chùng thép lấy 10%), rút ra ứng suất hiệu quả $f_{pe} = 0{,}80 f_{pi}$.
    • Thiết kế cáp theo phương pháp cân bằng 90% tải trọng bản thân sàn ($w = 0{,}9 \times 25 \times 0{,}22 = 4{,}95$ $\text{kN/m}^2$), xác định quỹ đạo parabol và độ lệch tâm tương đương theo hai phương ($s_X = 116$ mm, $s_Y = 116$ mm).
    • Kiểm tra ứng suất kéo, nén trong bê tông ở giai đoạn truyền ứng lực (Initial) và giai đoạn khai thác theo các tổ hợp SLS1, SLS2; kiểm tra khả năng chịu uốn cực hạn ULS2; kiểm tra chọc thủng tại các vị trí vách biên, vách góc và vách giữa (trục E-2, D-1, D-7, trục 3, trục 5); tính toán lượng cốt thép thường chống nứt và chịu lực bổ sung.

Phần II: Kết cấu - Chương 4: Thiết kế cầu thang bộ

Nội dung chương 4 tập trung giải quyết hệ thống giao thông đứng:

  • Thiết kế cầu thang bộ dạng bản hai vế chịu uốn gác lên tường vách và dầm chiếu tới, dầm chiếu nghỉ.
  • Xác định tĩnh tải bản thân vế thang, lớp vữa lót, gạch lát bậc và hoạt tải sử dụng theo quy chuẩn ($3{,}60$ $\text{kN/m}^2$).
  • Thiết lập sơ đồ tính dạng dầm đơn giản gãy khúc để tính toán mô men uốn và lực cắt; kiểm tra độ võng lớn nhất của bản thang.
  • Tính toán cốt thép dọc chịu kéo cho bản nghiêng thang bộ, cốt thép chịu mô men âm tại nút khung và thiết kế dầm chiếu nghỉ D1 (bao gồm thép chịu uốn và cốt đai chống cắt).

Phần II: Kết cấu - Chương 5: Thiết kế hệ khung chịu lực

Chương 5 phân tích tổng thể công trình dưới tác động của tổ hợp tải trọng không gian:

  • Kết quả phân tích động lực học bằng ETABS: Xác định chu kỳ dao động riêng, các dạng dao động tịnh tiến và xoắn, tọa độ tâm hình học, tâm khối lượng và tâm cứng tại các tầng để đánh giá độ lệch tâm kết cấu.
  • Tải trọng gió: Tính toán thành phần gió tĩnh theo TCVN 2737:1995 kết hợp thành phần gió động theo TCXD 229:1999 cho các dạng dao động 1 và 2 theo hai phương trục X và Y.
  • Tải trọng động đất: Thiết kế kháng chấn theo TCVN 9386:2012 bằng phương pháp phổ phản ứng đàn hồi dạng dao động theo phương nằm ngang; xác định các hệ số gia tốc nền, hệ số ứng xử kết cấu và tổ hợp hệ quả lực cắt đáy do động đất.
  • Kiểm tra trạng thái giới hạn thứ hai:
    • Kiểm tra chuyển vị ngang đỉnh tháp: Giá trị chuyển vị lớn nhất tại đỉnh công trình dưới tác dụng của gió và động đất đều nằm trong giới hạn cho phép ($f_{\max} \le H/500$).
    • Kiểm tra chuyển vị lệch tầng tương đối giữa hai tầng kề nhau thỏa mãn điều kiện ổn định biến dạng.
    • Tính toán hệ số độ nhạy lệch tầng $\theta$ để kiểm tra hiệu ứng $P-\Delta$, kết quả cho thấy không cần kể đến ảnh hưởng phi tuyến hình học bậc hai.
  • Thiết kế cấu kiện khung: Xuất nội lực từ tổ hợp bao nguy hiểm nhất để tính toán cốt thép dọc và cốt đai cho hệ dầm tầng điển hình (từ tầng 3 đến tầng 15); tính toán cốt thép dọc phân bố, thép đai và thép tập trung vùng biên chịu mô men cho vách cứng trục 7 và vách trục C.

Phần II: Kết cấu - Chương 6: Thiết kế móng cho công trình

Chương 6 giải quyết bài toán tương tác nền móng cho khối nhà cao tầng:

  • Đánh giá địa chất: Xử lý số liệu từ các hố khoan khảo sát địa chất, phân chia các lớp đất, xác định các chỉ tiêu cơ lý trung bình (dung trọng, góc ma sát trong, lực dính, mô đun biến dạng) và chỉ số SPT.
  • Thiết kế phương án 1 - Móng cọc khoan nhồi:
    • Lựa chọn kích thước đường kính cọc và chiều sâu đặt mũi cọc vào lớp đất tốt.
    • Tính toán sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ đất nền và theo cường độ vật liệu bê tông cốt thép.
    • Bố trí cọc trong đài cho các móng chịu tải lớn: móng M3 (giao trục 7-A), M5 (trục 1-B-C), M7 (trục 5-B-C) và M9 (trục 5-6-7-D).
    • Dùng SAFE kiểm tra phản lực đầu cọc, tính lún theo phương pháp khối móng quy ước, kiểm tra xuyên thủng đài cọc và tính cốt thép đài móng.
  • Thiết kế phương án 2 - Móng cọc ly tâm dự ứng lực:
    • Sử dụng cọc ống bê tông ly tâm ứng lực trước mã hiệu PC-A-D500 (đường kính ngoài 500 mm).
    • Tính toán sức kháng ma sát thân cọc và sức kháng mũi cọc; xác định số lượng cọc cần thiết cho từng đài M3, M5, M7, M9.
    • Kiểm tra phản lực cọc bằng SAFE, tính lún đàn hồi khối móng quy ước, kiểm tra chọc thủng và tính cốt thép đài móng.
  • Đánh giá so sánh: Thu thập đơn giá vật liệu cọc ly tâm của Công ty Hùng Vương, đơn giá thi công ép cọc và đơn giá trọn gói cọc khoan nhồi để so sánh chi phí xây dựng giữa hai giải pháp móng.

Kết quả và đóng góp

Đồ án hoàn thành trọn vẹn việc thiết kế kỹ thuật công trình nhà cao tầng từ kiến trúc, kết cấu phần thân đến kết cấu phần ngầm, đưa ra các số liệu định lượng làm cơ sở đánh giá:

Bảng so sánh chỉ tiêu kỹ thuật giữa hai phương án sàn tầng điển hình:

Chỉ tiêu so sánh Phương án sàn sườn toàn khối Phương án sàn dự ứng lực căng sau Ghi chú từ số liệu tính toán
Chiều dày bản sàn ($h_s$) 150 mm (kèm hệ dầm $200 \times 400 \div 700$ mm) 220 mm (sàn phẳng không dầm) Sàn DƯL giảm chiều cao kết cấu dầm treo
Độ võng tính toán lớn nhất $f = 22{,}705$ mm (theo TCVN 5574) Kiểm tra theo trạng thái ngắn hạn và dài hạn trên SAFE Cả hai đều nhỏ hơn giới hạn cho phép $[f]$
Khối lượng bê tông sàn Khối lượng bản sàn kết hợp bê tông dầm phụ Chiều dày sàn 220 mm đồng đều Sàn DƯL tốn bê tông bản hơn nhưng tiết kiệm bê tông dầm
Khối lượng cốt thép Thép thường AIII và AI mật độ cao tại dầm Thép thường chống nứt + Cáp thép $D = 12{,}7$ mm Grade 270 Sàn DƯL giảm đáng kể thép thanh truyền thống
Biện pháp thi công ván khuôn Thi công phức tạp do hệ dầm giao nhau nhiều Cốp pha phẳng hoàn toàn, thi công nhanh Sàn DƯL rút ngắn thời gian luân chuyển ván khuôn

Bảng tổng hợp so sánh hai phương án móng sâu:

Hạng mục kiểm tra Phương án cọc khoan nhồi Phương án cọc ly tâm dự ứng lực PC-A-D500
Khả năng chịu tải đơn cọc Sức chịu tải đơn cọc lớn, số lượng cọc trong đài ít Sức chịu tải vừa phải, số lượng cọc trong một đài nhiều hơn
Kiểm tra lún khối móng quy ước Độ lún tại M3, M5, M7, M9 nằm trong khoảng cho phép ($S \le [S] = 8$ cm) Độ lún ổn định, bảo đảm yêu cầu kỹ thuật TCVN 10304:2014
Khả năng kiểm tra xuyên thủng đài Đài móng có chiều dày lớn chịu lực tập trung từ vách Phản lực phân bố đều trên diện tích đài nhiều cọc
So sánh giá thành Đơn giá hoàn thiện một cọc nhồi cao, thi công ướt Đơn giá cọc đúc sẵn nhà máy (Hùng Vương) và ép cọc kinh tế hơn

Đóng góp kỹ thuật do tác giả tự nêu:

  • Thiết lập quy trình kiểm tra độ võng và vết nứt song song giữa TCVN 5574:2012 và Eurocode 2:2004, làm rõ sự khác biệt giữa phương pháp tính giải tích truyền thống và mô hình phân tích phi tuyến có xét từ biến, co ngót trên phần mềm chuyên dụng.
  • Đưa ra giải pháp ứng dụng công nghệ bê tông dự ứng lực căng sau cho công trình nhà ở xã hội quy mô 16 tầng, chứng minh tính khả thi về việc tạo mặt bằng căn hộ thông thoáng, giảm chiều cao dầm và tăng hiệu quả sử dụng không gian.
  • Hoàn thiện trọn vẹn mô hình phân tích dao động kháng chấn theo TCVN 9386:2012 kết hợp kiểm soát tải trọng gió động theo TCXD 229:1999, bảo đảm khả năng chịu tải trọng ngang của hệ vách - lõi.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án:

  • Phạm vi đồ án mới dừng lại ở việc tính toán các cấu kiện đại diện (ô sàn S15, khung trục 7, khung trục C, các đài móng M3, M5, M7, M9) mà chưa triển khai chi tiết thép cho toàn bộ các cấu kiện còn lại trong công trình.
  • Bài toán tính lún và phản lực nền cọc được giải quyết theo mô hình khối móng quy ước độc lập trên phần mềm SAFE, chưa mô phỏng được sự làm việc đồng thời của đất nền - móng - kết cấu phần thân (bài toán tương tác SSI).
  • Tính toán phân tích phi tuyến của sàn dự ứng lực mới chỉ xét đến từ biến và co ngót sơ bộ, chưa có điều kiện thí nghiệm thực tế hiện trường về độ tụt neo và ma sát thực tế của ống gen cáp.

Hướng nghiên cứu tiếp:

  • Khảo sát mô hình phi tuyến tĩnh (Pushover Analysis) hoặc phân tích lịch sử thời gian phi tuyến (Nonlinear Time History) để đánh giá chính xác hơn ứng xử của hệ vách - lõi khi chịu động đất mạnh.
  • Tích hợp mô phỏng tương tác đất - kết cấu (Soil - Structure Interaction) trong phân tích nội lực móng và biến dạng ngang của nhà cao tầng.
  • Phân tích sâu hơn bài toán tối ưu hóa kinh tế - tài chính trọn vòng đời công trình giữa giải pháp sàn sườn và sàn dự ứng lực căng sau.

Giá trị tham khảo

Tài liệu đồ án là tài liệu tham khảo có giá trị chuyên môn cao cho các nhóm đối tượng:

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Công nghệ Kỹ thuật Xây dựng dân dụng và công nghiệp: Tham khảo phương pháp thực hiện đồ án tốt nghiệp toàn diện từ kiến trúc, phân tích tải trọng động (gió động, động đất) đến thiết kế cấu kiện bê tông cốt thép nhà cao tầng.
  • Kỹ sư thiết kế kết cấu: Tham khảo số liệu đầu vào, quy trình tính toán sàn dự ứng lực căng sau theo tiêu chuẩn ACI/TR43 kết hợp TCVN, phương pháp kiểm tra võng nứt theo Eurocode 2 trên SAFE, và bảng mẫu so sánh kinh tế - kỹ thuật giữa cọc ly tâm PC-A-D500 và cọc khoan nhồi.

Câu hỏi thường gặp

Câu hỏi 1: Công trình có quy mô kiến trúc và chiều cao các tầng như thế nào?
Dự án gồm 2 khối tháp, mỗi khối có 1 tầng hầm và 16 tầng lầu với tổng số 400 căn hộ. Cao độ sàn tầng hầm là -2.700 m, tầng 1 là tầng thương mại dịch vụ cao 4.200 m, các tầng căn hộ điển hình (tầng 2 đến 15) có chiều cao 3.600 m/tầng, tầng thượng cao 3.350 m và đỉnh tum thang kỹ thuật đạt cao độ +57.700 m.

Câu hỏi 2: Cấp độ bền của bê tông và các loại cốt thép được chỉ định cho công trình là gì?
Toàn bộ kết cấu dầm, sàn, cột, vách, móng và cầu thang sử dụng bê tông cấp độ bền B30 ($R_b = 17{,}0$ MPa, $R_{bt} = 1{,}20$ MPa, mô đun đàn hồi $E_b = 32500$ MPa). Cốt thép gồm nhóm AI ($\varnothing < 10$ mm, $R_s = R_{sc} = 225$ MPa) và nhóm AIII ($\varnothing \ge 10$ mm, $R_s = R_{sc} = 365$ MPa). Sàn dự ứng lực sử dụng cáp dính kết 7 sợi $D = 12{,}7$ mm Grade 270 tiêu chuẩn ASTM A416 ($f_{pu} = 1860$ MPa, $f_{py} = 1670$ MPa).

Câu hỏi 3: Kết quả kiểm tra độ võng của ô sàn tầng điển hình S15 theo hai tiêu chuẩn khác nhau ra sao?
Theo TCVN 5574:2012, độ võng toàn phần có xét nứt của ô sàn S15 là $f = 22{,}705$ mm, nhỏ hơn độ võng cho phép $[f] = 47{,}1$ mm. Khi kiểm tra phi tuyến theo Eurocode 2:2004 có xét hệ số từ biến $\text{CR} = 1{,}0$ và co ngót, độ võng đạt $8{,}1$ mm (chênh lệch 168,1% so với công thức TCVN). Cả hai phương pháp đều xác nhận ô sàn bảo đảm điều kiện biến dạng.

Câu hỏi 4: Trong phương án sàn dự ứng lực căng sau, phương pháp nào được sử dụng để xác định số lượng cáp và ứng suất hữu hiệu?
Tác giả áp dụng phương pháp cân bằng tải trọng (Load Balancing Method) với tỷ lệ cân bằng bằng 90% trọng lượng bản thân của tấm sàn dày 220 mm ($w = 4{,}95$ $\text{kN/m}^2$). Ứng suất hữu hiệu trong cáp $f_{pe}$ được xác định bằng $80%$ ứng suất căng ban đầu $f_{pi}$ sau khi trừ các tổn hao ma sát, tụt neo 6 mm, co ngắn đàn hồi (1%) và tổn hao dài hạn do từ biến, co ngót, chùng thép (10%).

Câu hỏi 5: Các vị trí đài móng nào được lựa chọn để thiết kế và so sánh giữa móng cọc khoan nhồi và cọc ly tâm dự ứng lực?
Đồ án lựa chọn tính toán thiết kế chi tiết cho 4 đài móng điển hình chịu tải lớn dưới các cột và vách trục chính: móng M3 (vị trí giao trục 7-A), móng M5 (vị trí giao trục 1-B-C), móng M7 (vị trí giao trục 5-B-C) và móng M9 (vị trí giao trục 5-6-7-D hoặc trục 6-D).

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Nhà ở xã hội Phường Linh Trung, Quận Thủ Đức" của tác giả Lê Nhật Hào là công trình thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh thuộc ngành Công nghệ Kỹ thuật Xây dựng. Nội dung đồ án đã giải quyết trọn vẹn các yêu cầu kỹ thuật phức tạp của một chung cư cao 16 tầng, nổi bật với việc tính toán và so sánh đa tiêu chuẩn giữa giải pháp sàn sườn toàn khối với sàn dự ứng lực căng sau, cùng bài toán móng cọc khoan nhồi và móng cọc ly tâm đúc sẵn PC-A-D500. Toàn bộ các kết quả phân tích nội lực, chuyển vị, độ võng, khe nứt và sức chịu tải đều bảo đảm tuân thủ nghiêm ngặt các quy chuẩn xây dựng hiện hành, cung cấp tài liệu tham khảo có giá trị học thuật và thực tiễn cao cho công tác thiết kế nhà cao tầng.