I. Giới thiệu về Đồ án Tốt nghiệp Thiết kế Chung cư Silver Star
Đồ án tốt nghiệp thiết kế chung cư Silver Star là một công trình học tập quan trọng được thực hiện bởi sinh viên ngành Công nghệ kỹ thuật công trình xây dựng tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh. Dự án này đánh dấu bước chuyển từ lý thuyết sang thực tiễn trong quá trình đào tạo kỹ sư xây dựng. Tác giả Nguyễn Huỳnh Định, MSSV 15149011, đã hoàn thành đồ án này dưới sự hướng dẫn của TS. Lê Trung Kiên vào tháng 1 năm 2021. Công trình này tích hợp toàn bộ kiến thức về thiết kế, tính toán kết cấu, và đánh giá tác dụng tải trọng trong lĩnh vực xây dựng công trình cao tầng.
1.1. Mục đích và ý nghĩa của đồ án
Đồ án tốt nghiệp là dữ án lớn đầu tiên trong sự nghiệp của kỹ sư xây dựng, giúp sinh viên tổng hợp và hệ thống hóa kiến thức học được. Nó cung cấp cơ hội rèn luyện kỹ năng tính toán, giải quyết vấn đề thực tế, và ứng dụng phần mềm chuyên dụng như ETABS, Safe 2016 trong thiết kế công trình.
1.2. Đặc điểm của công trình Silver Star
Công trình chung cư Silver Star được thiết kế với quy mô lớn, bao gồm nhiều tầng điển hình và các hệ thống kết cấu phức tạp. Đồ án tập trung vào tính toán sàn bê tông cốt thép, cầu thang, dầm cấu trúc, cột chịu tải, móng cạp, và phân tích tác động gió, động đất lên công trình.
II. Phương pháp thiết kế và tính toán kết cấu
Quá trình thiết kế chung cư Silver Star sử dụng các phương pháp kỹ thuật hiện đại và tuân thủ các tiêu chuẩn Việt Nam. Đồ án áp dụng phương pháp tĩnh lực để phân tích tác dụng của gió và động đất, kết hợp với mô hình hóa số bằng phần mềm ETABS v9 để tính toán ứng suất và biến dạng. Toàn bộ cốt thép được thiết kế dựa trên các bảng tải trọng chi tiết cho các loại sàn khác nhau như phòng khách, phòng ngủ, hành lang, vệ sinh và hầm. Các tổ hợp tải trọng được xác định theo tiêu chuẩn, bao gồm tải trọng thường xuyên, tạm thời và khẩn cấp.
2.1. Tính toán sàn bê tông cốt thép
Sàn bê tông được tính toán bằng phần mềm Safe v12 với mô hình dãy strip theo phương X và Y. Kết quả tính toán cung cấp momen uốn, lực cắt, và xác định vị trí cốt thép lớp trên và lớp dưới cần thiết. Tải trọng sàn bao gồm tĩnh tải (SDL) và hoạt tải (LL1, LL2).
2.2. Thiết kế cầu thang và dầm công trình
Cầu thang được thiết kế chi tiết với bản thang nghiêng, bản chiếu nghỉ, và dầm chiếu tới hỗ trợ. Tính toán cốt thép cầu thang dựa trên mô hình 3D và phân tích biểu đồ momen, lực cắt. Toàn bộ dầm tầng điển hình được tối ưu hóa về kích thước tiết diện.
III. Phân tích tác động môi trường và tải trọng động
Đồ án thiết kế chung cư Silver Star phải xem xét các tác động từ gió và động đất để đảm bảo an toàn công trình. Phân tích gió động được thực hiện thông qua mô hình 3D trong ETABS nhằm xác định thành phần gió tĩnh và gió động tác dụng lên các mặt của tòa nhà. Phân tích động lực học xác định các mode dao động của công trình và chu kỳ tự do. Tải trọng động đất được tính toán theo phương pháp tĩnh lực ngang tương đương, dựa trên hệ số gia tốc, hệ số chứa chất lượng, và đặc tính địa chất tại vị trí công trình. Các hệ số được tra cứu từ bảng chuẩn theo phương đứng và phương ngang để tính toán chính xác.
3.1. Tác động gió lên công trình
Gió động lực là yếu tố quan trọng trong thiết kế công trình cao tầng. Sơ đồ tính toán và mô hình 3D trong ETABS giúp xác định phân bố áp lực gió trên các mặt công trình. Thành phần gió tĩnh và thành phần gió động được tính riêng biệt để đảm bảo tính an toàn toàn diện.
3.2. Phân tích động đất theo tiêu chuẩn
Tải trọng động đất được tính theo phương pháp tĩnh lực ngang tương đương với các hệ số theo phương khác nhau. Thống kê địa chất từ các hố khoan HK1, HK2, HK3 cung cấp dữ liệu nền đất. Tổ hợp tải trọng kết hợp động đất với các tải khác để kiểm tra sức chịu tải công trình.
IV. Thiết kế móng và đánh giá khả năng chịu tải
Thiết kế móng cạp là phần quan trọng đảm bảo độ ổn định của toàn bộ công trình. Đồ án sử dụng móng cạp cọc để truyền tải trọng từ chân cột xuống lớp đất chịu tải. Sức chịu tải cực hạn của cọc được tính dựa trên lý thuyết Berezantsev 1961 với xem xét ma sát bên và lực mũi cọc. Tổ hợp tải trọng tính toán được kiểm tra cho cả cột biên (M1) và cột giữa (M2) ứng với các trường hợp Nmax, Mxmax, Mymax. Phản lực đầu cọc được kiểm tra bằng phần mềm Safe 2016 để so sánh với tính tay. Móng M3 tại lõi thang cũng được tính toán chi tiết với tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn để đảm bảo an toàn toàn bộ hệ thống móng.
4.1. Tính toán sức chịu tải của cọc
Cọc bê tông cốt thép chịu tải trọng từ chân cột công trình. Sức chịu tải cực hạn được tính từ ma sát bên và lực ngang ở mũi cọc theo công thức Berezantsev. Kiểm tra phản lực đầu cọc M1 ứng với các trường hợp tải trọng khác nhau đảm bảo cọc không bị quá tải.
4.2. Kiểm tra ổn định móng toàn công trình
Tổ hợp tải trọng bao gồm lực nén, momen uốn hai phương (Mx, My) được kiểm tra trên móng M1, M2, M3. So sánh kết quả giữa tính tay và phần mềm Safe 2016 xác minh độ chính xác thiết kế. Toàn bộ hệ thống móng được đánh giá an toàn và kinh tế.
