Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án tốt nghiệp thực hiện thiết kế công trình chung cư cao tầng Sunview Town, tọa lạc tại số 99, đường Bến Bình Đông, Phường 11, Quận 8, Thành phố Hồ Chí Minh. Khu đất xây dựng có diện tích $2548{,}8\text{ m}^2$, tiếp giáp các trục giao thông chính của khu vực Quận 8 và kết nối thuận lợi với hệ thống hạ tầng đô thị như Sân vận động Thống Nhất, Bệnh viện Đại học Y Dược TP.HCM và các trung tâm thương mại. Về điều kiện tự nhiên, công trình chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa đặc trưng của Thành phố Hồ Chí Minh với hai mùa mưa - khô rõ rệt, lượng mưa bình quân $1949\text{ mm/năm}$, độ ẩm trung bình $79{,}5%$. Theo phân vùng áp lực gió, khu vực xây dựng thuộc vùng gió II-A với dạng địa hình B (địa hình bị che chắn mạnh trong khu vực đô thị).

Về mặt quy mô và phân cấp, công trình thuộc loại công trình dân dụng cấp II căn cứ theo Phụ lục 2 ban hành kèm theo Thông tư số 06/2021/TT-BXD của Bộ Xây dựng (áp dụng cho công trình có tổng diện tích sàn trên $20.000\text{ m}^2$ hoặc quy mô từ 8 đến 24 tầng nổi). Tòa nhà bao gồm 1 tầng hầm, 22 tầng nổi và 1 tầng tum/mái; chiều cao công trình tính từ cốt $\pm0{,}000\text{ m}$ lên đến đỉnh mái là $74{,}300\text{ m}$ (chưa bao gồm chiều sâu tầng hầm tại cao độ $-2{,}30\text{ m}$). Chiều cao tầng hầm là $3{,}5\text{ m}$, chiều cao tầng điển hình (từ tầng 2 đến tầng 22) là $3{,}2\text{ m}$ (chiều cao thông thủy $\ge 2{,}8\text{ m}$).

Nhiệm vụ của đồ án tốt nghiệp được chia thành 3 mảng công việc chính:

  1. Kiến trúc: Hoàn thiện hồ sơ kiến trúc, phân bổ dây chuyền công năng mặt bằng các tầng, mặt cắt, mặt đứng và các hệ thống kỹ thuật công trình (điện, cấp thoát nước, thông gió, phòng cháy chữa cháy, chống sét).
  2. Kết cấu: Lựa chọn giải pháp kết cấu chịu lực phần thân và phần ngầm; thiết kế sàn sườn tầng điển hình; thiết kế cầu thang bộ; thiết kế bể nước mái; mô hình và tính toán hệ khung không gian (dầm, cột, vách lõi thang); tính toán sức chịu tải của cọc khoan nhồi và thiết kế các đài móng chính; tính toán ổn định thành hố đào bằng cừ Larsen.
  3. Thi công: Lập biện pháp kỹ thuật thi công ép cừ Larsen và lắp đặt hệ thanh chống shoring cho tầng hầm.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào khối tháp chính của dự án Sunview Town trong giai đoạn thiết kế bản vẽ thi công kết cấu và biện pháp hạ tầng hầm, dựa trên số liệu khảo sát địa chất và kiến trúc thực tế được cung cấp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp tính toán

Công tác tính toán và thiết kế kết cấu của công trình tuân thủ hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật xây dựng hiện hành tại Việt Nam kết hợp tiêu chuẩn châu Âu:

  • Tiêu chuẩn tải trọng và tác động: TCVN 2737-1995 (Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế), TCXD 229-1999 (Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió), TCVN 9386-2012 (Thiết kế công trình chịu tải trọng động đất), QCXDVN 02-2009/BXD và TCVD 02:2019/BXD (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng).
  • Tiêu chuẩn kết cấu bê tông cốt thép và kim loại: TCVN 5574-2018 (Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép), TCXD 198-1997 (Nhà cao tầng – Thiết kế bê tông cốt thép toàn khối), TCVN 5575-2012 (Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế), BS EN 1992 (Eurocode 2).
  • Tiêu chuẩn nền móng và thi công: TCVN 10304-2014 (Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế), TCVN 9362-2012 (Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình), TCVN 9395-2012 (Cọc khoan nhồi – Thi công và nghiệm thu), TCVN 9393:2012 (Cọc – Phương pháp thử nghiệm hiện trường bằng tải trọng tĩnh ép dọc trục).
  • Tiêu chuẩn an toàn công trình: QCVN 06-2010/BXD (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn cháy cho nhà và công trình), TCVN 2622-1995 (Phòng cháy, chống cháy cho nhà và công trình).

Nguyên tắc tính toán kết cấu bê tông cốt thép dựa trên phương pháp hai trạng thái giới hạn (TTGH): Trạng thái giới hạn thứ nhất (TTGH I - về cường độ và ổn định tổng thể, chống lật, chống trượt) và Trạng thái giới hạn thứ hai (TTGH II - về điều kiện sử dụng bình thường, khống chế độ võng và bề rộng khe nứt). Phương pháp nghiên cứu sử dụng mô hình hóa số bằng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM):

  • Phần mềm CSI ETABS phiên bản 16: Phân tích kết cấu không gian 3D, phân tích dao động riêng, tính toán lực động đất theo phổ phản ứng đàn hồi, tính toán thành phần động của tải trọng gió và trích xuất nội lực khung (dầm, cột, vách).
  • Phần mềm CSI SAFE 2016: Phân tích nội lực dải (strip), tính toán cốt thép, kiểm tra võng phi tuyến dài hạn (kể đến co ngót và từ biến) và bề rộng vết nứt cho bản sàn tầng điển hình.
  • Phần mềm CSI SAP2000 v21: Mô hình hóa các cấu kiện phụ trợ và bể nước mái.
  • Phần mềm Plaxis 2D: Mô phỏng bài toán địa kỹ thuật tương tác đất - kết cấu theo từng giai đoạn thi công đào hố móng, hạ mực nước ngầm, tính toán nội lực tường cừ Larsen và kiểm tra ổn định tổng thể hố đào.
  • Bảng tính tự lập trình trên Microsoft Excel VBA: Xử lý tổ hợp nội lực, tính toán tiết diện cốt thép dầm, cột chịu nén lệch tâm xiên, vách lõi và móng cọc.
  • Phần mềm AutoCAD 2019: Thể hiện chi tiết bản vẽ kỹ thuật.

Nguồn dữ liệu đầu vào bao gồm: Hồ sơ bản vẽ thiết kế kiến trúc tòa nhà; hồ sơ khảo sát địa kỹ thuật công trình (hình trụ hố khoan, các chỉ tiêu cơ lý đất nền, kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT, kết quả thí nghiệm hóa nước xác nhận nước ngầm không có tính ăn mòn bê tông theo ASTM D1411-00).

Thiết kế và triển khai kỹ thuật

Vật liệu xây dựng

Vật liệu sử dụng trong công trình được lựa chọn theo TCVN 5574-2018 và TCVN 5575-2012, bảo đảm tính bền vững và khả năng chịu lực:

Hạng mục vật liệu Cấp độ bền / Mác thép Thông số kỹ thuật Cấu kiện áp dụng
Bê tông Cấp B30 $R_b = 17{,}0\text{ MPa}$, $R_{bt} = 1{,}10\text{ MPa}$ Móng, dầm, sàn, cột, vách lõi thang, cầu thang, bể nước
Cốt thép gai CB400-V ($\Phi \ge 10\text{ mm}$) $R_s = R_{sc} = 350\text{ MPa}$, $R_{sw} = 280\text{ MPa}$, $E_s = 2 \times 10^5\text{ MPa}$ Thép dọc chịu lực cho móng, cột, dầm, sàn, vách lõi
Cốt thép trơn CB240-T ($\Phi < 10\text{ mm}$) $R_s = R_{sc} = 210\text{ MPa}$, $R_{sw} = 170\text{ MPa}$, $E_s = 2 \times 10^5\text{ MPa}$ Thép đai, thép bản sàn, cầu thang, bể nước
Thép kết cấu Thép hình cán nóng Tiêu chuẩn TCVN 5575-2012 Hệ giằng shoring H400x400x13x21 và cừ Larsen

Chiều dày lớp bê tông bảo vệ cho cốt thép chịu lực: cọc và đài móng $50\text{ mm}$; kết cấu tiếp xúc đất có bê tông lót $35\text{ mm}$; dầm $50\text{ mm}$; cột và vách lõi $30\text{ mm}$; sàn và cầu thang $20\text{ mm}$.

Kích thước sơ bộ cấu kiện

  • Sàn bê tông: Sàn tầng điển hình dày $180\text{ mm}$; sàn vệ sinh, ban công, logia dày $130\text{ mm}$; sàn tầng hầm dày $250\text{ mm}$.
  • Hệ dầm: Dầm khung chính có tiết diện $300 \times 700\text{ mm}$, $300 \times 600\text{ mm}$; dầm phụ kích thước $300 \times 500\text{ mm}$, $200 \times 450\text{ mm}$.
  • Cột: Tiết diện cột thay đổi giảm dần theo chiều cao công trình từ tầng hầm đến tầng mái, phân thành các nhóm cột C1, C2, C3, C4.
  • Vách, lõi cứng: Chiều dày vách lõi buồng thang máy được chọn $t = 300\text{ mm}$, vách tầng hầm $t = 300\text{ mm}$, lõi giữa $t = 200\text{ mm}$, thỏa mãn điều kiện độ dày tối thiểu và hàm lượng diện tích vách $\sum F_{vach} \ge 0{,}015 \sum F_{san}$ theo TCXD 198-1997.

Tải trọng và phân tích ổn định tổng thể

  • Tĩnh tải: Trọng lượng bản thân kết cấu được phần mềm tự động tính toán. Tải trọng hoàn thiện sàn dao động từ $0{,}95\text{ kN/m}^2$ đến $1{,}79\text{ kN/m}^2$ tùy khu vực; tải trọng tường xây ngăn chia loại gạch dày $100\text{ mm}$ là $5{,}99\text{ kN/m}^2$ và tường dày $200\text{ mm}$ là $9{,}82\text{ kN/m}^2$.
  • Hoạt tải: Lấy theo TCVN 2737-1995: Căn hộ $1{,}5\text{ kN/m}^2$; hành lang, cầu thang $3{,}0\text{ kN/m}^2$; nhà để xe tầng hầm $5{,}0\text{ kN/m}^2$.
  • Tải trọng gió: Áp lực gió tiêu chuẩn $W_0 = 0{,}83\text{ kN/m}^2$ (vùng II-A, địa hình B). Với chiều cao công trình $74{,}3\text{ m} > 40\text{ m}$, thành phần động của gió được tính toán cho các mode dao động có tần số nhỏ hơn tần số giới hạn $f_L = 1{,}3\text{ Hz}$ ($\delta = 0{,}3$) theo TCXD 229-1999.
  • Tải trọng động đất: Tính toán theo TCVN 9386-2012 bằng phương pháp phổ phản ứng dao động đàn hồi dạng ngang và đứng, hệ số ứng xử $q$, khối lượng tham gia dao động được thiết lập qua nguồn khối lượng (Mass Source): $100%\text{ Tĩnh tải} + 50%\text{ Hoạt tải}$.
  • Kiểm tra an toàn tổng thể: Công trình được kiểm tra đạt yêu cầu về chuyển vị ngang đỉnh tháp, chuyển vị lệch tầng tương đối do gió và động đất, hiệu ứng P-Delta, hệ số ổn định chống lật và điều kiện chống nén uốn của cột, vách thông qua chỉ số lực dọc quy đổi.

Phương án nền móng và hố đào sâu

  • Móng công trình: Sử dụng móng cọc khoan nhồi đường kính $D = 800\text{ mm}$, mũi cọc cắm vào tầng đất tốt có khả năng chịu lực cao. Sức chịu tải thiết kế của cọc được xác định qua 4 phương pháp: cường độ vật liệu, chỉ tiêu cơ lý đất nền, chỉ tiêu cường độ kháng cắt và thí nghiệm SPT.
  • Biện pháp giữ thành hố móng: Thi công tầng hầm sử dụng tường cừ thép Larsen kết hợp một tầng thanh chống shoring thép hình H400x400x13x21 và hạ mực nước ngầm, kiểm toán độ mảnh, độ bền uốn, ổn định phẳng và ổn định cục bộ bản bụng/bản cánh.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Tổng quan về kiến trúc công trình

Chương này giới thiệu vị trí xây dựng tại số 99 Bến Bình Đông, Phường 11, Quận 8, TP.HCM, quy mô công trình cấp II gồm 1 hầm, 22 tầng nổi, 1 tầng tum với chiều cao $74{,}300\text{ m}$. Bố trí công năng gồm tầng hầm làm bãi đỗ xe và phòng kỹ thuật; tầng trệt bố trí sảnh đón, khu sinh hoạt cộng đồng, văn phòng ban quản lý và siêu thị; tầng 2 đến tầng 22 là các căn hộ ở khép kín. Giao thông đứng gồm 2 cụm lõi với 6 thang máy và 4 thang bộ thoát hiểm. Chương cũng mô tả chi tiết các giải pháp kỹ thuật công trình gồm: Hệ thống cấp điện hai nguồn (lưới điện thành phố và máy phát điện dự phòng đặt dưới hầm); hệ thống cấp nước tự động qua hồ ngầm bơm lên bể nước mái; hệ thống thoát nước phân tách nước mưa và nước thải sinh hoạt; hệ thống phòng cháy chữa cháy trang bị họng nước chữa cháy vách tường theo TCVN 2622-1995; hệ thống chống sét bán kính bảo vệ lớn sử dụng kim thu sét phát tia tiên đạo sớm Stormaster ESE.

Chương 2. Lựa chọn giải pháp kết cấu công trình

Nội dung chương trình bày cơ sở lựa chọn hệ kết cấu chịu lực chính là hệ khung - vách lõi bê tông cốt thép toàn khối, sàn sử dụng hệ dầm bản (sàn sườn) bằng bê tông B30 và cốt thép CB400-V, CB240-T. Tác giả tiến hành tính toán sơ bộ tiết diện các cấu kiện chịu lực chính: Chiều dày bản sàn tầng căn hộ chọn $180\text{ mm}$, sàn khu vệ sinh - hành lang $130\text{ mm}$, sàn tầng hầm $250\text{ mm}$; kích thước các dầm chính gồm $300 \times 700\text{ mm}$, $300 \times 600\text{ mm}$, dầm phụ $300 \times 500\text{ mm}$, $200 \times 450\text{ mm}$; phân nhóm và xác định sơ bộ diện tích tiết diện cột từ C1 đến C4 dựa trên diện truyền tải và lực dọc tích lũy; chiều dày vách lõi thang máy chọn $300\text{ mm}$ và vách hầm $300\text{ mm}$. Các quy định về chiều dày lớp bê tông bảo vệ được thống kê chi tiết theo quy chuẩn phòng cháy và môi trường ăn mòn.

Chương 3. Tải trọng và tác dụng

Chương 3 tập trung xác định các loại tải trọng tác dụng lên công trình theo tiêu chuẩn: Tĩnh tải các lớp cấu tạo hoàn thiện sàn, trần và tải trọng tường xây $100\text{ mm}$, $200\text{ mm}$; hoạt tải sử dụng theo TCVN 2737-1995. Tính toán thành phần tĩnh và thành phần động của tải trọng gió theo TCXD 229-1999 (vùng gió II-A, $W_0 = 0{,}83\text{ kN/m}^2$, địa hình B). Phân tích dao động riêng và tính toán tải trọng động đất theo phương pháp phổ phản ứng đàn hồi của TCVN 9386-2012 với nguồn khối lượng tham gia dao động $100%\text{ DL} + 50%\text{ LL}$. Chương này tổng hợp các tổ hợp tải trọng theo trạng thái giới hạn cường độ (ULS) và trạng thái giới hạn sử dụng (SLS), sau đó tiến hành kiểm tra ổn định tổng thể của tòa nhà: Chuyển vị đỉnh tháp, góc xoay lệch tầng, hiệu ứng P-Delta, lực dọc quy đổi cấu kiện đứng và ổn định chống lật.

Chương 4. Thiết kế sàn điển hình

Chương này thực hiện thiết kế chi tiết sàn sườn tầng 2 đến tầng 22 bằng phần mềm CSI SAFE 2016. Sàn được phân chia thành các dải Strip theo hai phương trực giao Layer A và Layer B (gồm dải trên gối/đầu cột và dải giữa nhịp). Tác giả trích xuất biểu đồ mô men uốn, tính toán diện tích cốt thép yêu cầu và chọn bố trí cốt thép chịu lực cho từng vị trí. Sau khi bố trí thép, chương tiến hành mô hình hóa kiểm tra võng phi tuyến bao gồm chuyển vị ngắn hạn, chuyển vị dài hạn có xét đến hệ số từ biến và co ngót của bê tông, kiểm tra độ võng toàn phần so với giới hạn cho phép và kiểm tra điều kiện khống chế bề rộng vết nứt bề mặt sàn lớp trên và lớp dưới.

Chương 5. Thiết kế cầu thang

Chương 5 tính toán kết cấu cầu thang bộ điển hình dạng hai vế chịu lực bằng bê tông cốt thép toàn khối. Xác định tải trọng bản thân bản nghiêng, bậc xây gạch và hoạt tải người di chuyển. Xây dựng sơ đồ tính toán dầm chiếu tới, bản thang và dầm chiếu nghỉ. Trích xuất nội lực mô men uốn và lực cắt, tính toán diện tích cốt thép dọc cho bản thang xiên và cốt thép chịu uốn, cốt đai chịu cắt cho dầm chiếu tới. Tiến hành kiểm tra điều kiện hình thành và giới hạn bề rộng khe nứt cũng như kiểm toán độ võng đàn hồi của bản thang đảm bảo khả năng khai thác an toàn.

Chương 6. Thiết kế bể nước mái

Nội dung chương trình bày việc mô hình hóa và thiết kế bể nước sinh hoạt và chữa cháy đặt tại tầng mái bằng phần mềm SAP2000/ETABS. Tải trọng tính toán bao gồm trọng lượng bản nắp, bản đáy, thành bể, áp lực nước thủy tĩnh tác dụng lên thành và đáy bể, cùng tải trọng gió tác dụng trực tiếp lên thành bể nhô cao. Chương tính toán chi tiết nội lực bản nắp, bản đáy và hệ dầm đỡ đáy bể nước; tính toán cốt thép chịu lực, cốt đai và thực hiện các bước kiểm tra nghiêm ngặt về khả năng chống nứt, chống thấm và độ võng của bản bê tông đáy bể dưới áp lực cột nước sinh hoạt.

Chương 7. Thiết kế khung

Chương này thiết kế các cấu kiện khung chịu lực chính của công trình dựa trên nội lực trích xuất từ mô hình không gian ETABS:

  • Thiết kế dầm tầng điển hình: Tính toán cốt thép dọc chịu uốn tại các tiết diện gối và nhịp của dầm (chi tiết dầm B57/B587 tầng 12); tính toán cốt đai chịu cắt và triển khai chi tiết cấu tạo cốt thép kháng chấn trong vùng tới hạn ở hai đầu dầm theo TCVN 9386-2012.
  • Thiết kế cột: Tính toán cốt thép cho các cột đại diện (C25, C26, C76, C80, C23) chịu nén uốn lệch tâm xiên theo hai phương; bố trí cốt đai dày trong đoạn nối và vùng tiếp giáp nút khung nhằm đáp ứng yêu cầu dẻo kháng chấn.
  • Thiết kế vách lõi thang máy: Chia vách thành các phần tử pier/spandrel, xác định trọng tâm hình học và trọng tâm nội lực, phân chia mô men uốn và lực cắt; tính toán cốt thép dọc tập trung ở vùng biên và lưới cốt thép ngang phân bố thân vách.

Chương 8. Thiết kế móng

Chương 8 phân tích số liệu địa chất các lớp đất dưới chân công trình để thiết kế móng cọc khoan nhồi đường kính $D = 800\text{ mm}$. Sức chịu tải của cọc được tính toán và so sánh qua các chỉ tiêu cơ lý, chỉ tiêu cường độ đất nền, chỉ tiêu xuyên tiêu chuẩn SPT và cường độ vật liệu bê tông - thép để xác định sức chịu tải thiết kế cho phép. Tác giả tiến hành tính toán thiết kế chi tiết các đài móng cọc gồm đài M1, đài M2, đài M3 và đài móng cụm vách lõi thang máy. Nội dung kiểm toán bao gồm: Kiểm tra phản lực đầu cọc dưới tải trọng lệch tâm, kiểm tra ứng suất và độ lún của khối móng quy ước, kiểm tra đâm thủng đài cọc, kiểm tra khả năng chống cắt của tiết diện nghiêng và tính toán lượng cốt thép chịu uốn cho các đài móng.

Chương 9. Thiết kế thi công cừ Larsen

Chương 9 trình bày giải pháp kỹ thuật thi công hố đào sâu tầng hầm trong điều kiện địa chất đô thị. Tác giả chọn phương án tường chắn bằng cừ thép Larsen kết hợp một tầng giằng chống shoring thép hình H400x400x13x21 và hệ thống hạ mực nước ngầm. Bài toán đào đất qua từng giai đoạn được mô phỏng trên phần mềm Plaxis 2D để xác định chuyển vị ngang của cừ, hệ số ổn định trượt cung tròn và nội lực phát sinh trong thanh chống. Trên cơ sở nội lực từ Plaxis, chương kiểm tra khả năng chịu lực của cừ Larsen và kiểm toán toàn diện hệ thanh chống shoring: Độ mảnh, độ bền nén uốn, ổn định tổng thể trong và ngoài mặt phẳng, ổn định cục bộ bản bụng và bản cánh. Cuối cùng, chương đưa ra thông số kỹ thuật chọn máy ép cừ búa rung, quy trình kỹ thuật ép - nhổ cừ và biện pháp bảo đảm an toàn lao động trong suốt quá trình đào móng.

Kết quả và đóng góp

Đồ án tốt nghiệp đã hoàn thành đầy đủ các nội dung tính toán và bản vẽ thiết kế kỹ thuật cho công trình chung cư cao tầng Sunview Town với những kết quả cụ thể:

Các thông số kết cấu và số liệu tính toán đạt được

  1. Kiến trúc và giải pháp tổng thể: Thiết lập thành công mặt bằng kiến trúc 22 tầng nổi và 1 tầng hầm với diện tích xây dựng tầng hầm $35{,}8\text{ m}^2$ (số liệu theo bảng chỉ tiêu kiến trúc), diện tích khu đất $2548{,}8\text{ m}^2$, chiều cao công trình đạt $74{,}300\text{ m}$. Đảm bảo hệ thống giao thông đứng 6 buồng thang máy tập trung tại hai lõi cứng đối xứng.
  2. Kích thước và vật liệu kết cấu: Thống nhất sử dụng bê tông B30 ($R_b = 17\text{ MPa}$), thép chịu lực chính CB400-V ($R_s = 350\text{ MPa}$), thép phân bố CB240-T ($R_s = 210\text{ MPa}$). Bề dày sàn tầng điển hình $180\text{ mm}$, sàn phụ $130\text{ mm}$, sàn hầm $250\text{ mm}$; vách lõi dày $300\text{ mm}$; tiết diện dầm khung chủ lực $300 \times 700\text{ mm}$, $300 \times 600\text{ mm}$.
  3. Phân tích động học và ổn định:
    • Khảo sát các mode dao động riêng trong ETABS với nguồn khối lượng Mass Source ($100%\text{ DL} + 50%\text{ LL}$). Tần số dao động thứ nhất thỏa mãn điều kiện $f_1 < f_L = 1{,}3\text{ Hz}$ để kích hoạt tính toán thành phần gió động theo TCXD 229-1999.
    • Kiểm tra các tiêu chuẩn biến dạng theo TCVN 9386-2012 và TCVN 5574-2018: Độ võng dài hạn của sàn và dầm nằm trong khoảng cho phép ($f \le [f] = L/250$); bề rộng vết nứt bản sàn và đáy bể nước không vượt quá giới hạn $0{,}3\text{ mm}$ cho phép; độ lệch tầng và hiệu ứng P-Delta đều thỏa mãn điều kiện ổn định đàn hồi của khung nhà cao tầng.
  4. Giải pháp nền móng và hố đào:
    • Xác lập phương án móng sâu cọc khoan nhồi đường kính $D = 800\text{ mm}$ cắm vào tầng đất chịu lực tốt; kiểm toán các đài móng M1, M2, M3 và đài móng lõi thang bảo đảm phản lực đầu cọc nhỏ hơn sức chịu tải thiết kế cho phép, khối móng quy ước không bị phá hoại do lún lệch hay chọc thủng.
    • Ứng dụng thành công phần mềm Plaxis 2D kiểm soát biến dạng hố đào: Tường cừ Larsen và tầng chống shoring H400x400x13x21 đảm bảo khả năng chịu lực, không xảy ra hiện tượng mất ổn định cục bộ bản cánh/bản bụng cũng như mất ổn định ngoài mặt phẳng.

Đóng góp kỹ thuật của đồ án

  • Ứng dụng quy trình tính toán hiện đại kết hợp nhiều phần mềm chuyên ngành (ETABS, SAFE, SAP2000, Plaxis 2D và bảng tính tự động hóa VBA) để xử lý xuyên suốt từ giai đoạn phân tích tải trọng động (gió động, động đất) đến chi tiết cốt thép cấu kiện và biện pháp thi công.
  • Tuân thủ chặt chẽ tiêu chuẩn bê tông cốt thép TCVN 5574-2018 kết hợp tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn TCVN 9386-2012 trong việc cấu tạo đai gia cường vùng nguy hiểm của dầm, cột và vách lõi.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Căn cứ trên phạm vi và nội dung được trình bày trong tài liệu đồ án:

  • Hạn chế về phạm vi thiết kế cấu kiện: Do khối lượng thực hiện của một đồ án tốt nghiệp kỹ sư có thời hạn giới hạn (5 tháng, từ 12/02/2023 đến 12/07/2023), tác giả chỉ tập trung tính toán chi tiết cho sàn tầng điển hình, một số cấu kiện dầm đại diện (dầm B57/B587 tầng 12), các nhóm cột điển hình (C25, C26, C76, C80, C23) và một số đài móng đại diện (M1, M2, M3, đài lõi thang). Chưa thực hiện bảng thống kê chi tiết toàn bộ các nút khung cho toàn bộ 22 tầng của công trình.
  • Hạn chế về mô hình tương tác: Mô hình phân tích kết cấu phần thân trong ETABS đang giả thiết ngàm cứng tại mặt trên đài móng, chưa xét đến bài toán tương tác đồng thời giữa đất nền - cọc - đài móng và kết cấu phần thân (Soil-Structure Interaction).
  • Hạn chế về mảng thi công: Phần thi công chỉ mới giải quyết biện pháp hạ cừ Larsen và hệ thanh chống shoring cho hố đào tầng hầm, chưa lập tiến độ thi công tổng thể, biện pháp cốp pha - bê tông cho phần thân và công tác hoàn thiện tòa nhà.
  • Hướng mở rộng: Mở rộng mô hình phân tích phi tuyến tương tác động lực học giữa nền đất và móng cọc; khảo sát ứng xử kết cấu dưới tác động động đất kích động theo biểu đồ gia tốc thực tế (Time-history analysis); hoàn thiện biện pháp tổ chức thi công toàn diện cho phần thân công trình.

Giá trị tham khảo

Tài liệu thuyết minh đồ án tốt nghiệp này mang lại giá trị tham khảo thiết thực cho:

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Xây dựng / Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng: Cung cấp tài liệu mẫu về cấu trúc, quy trình tính toán một đồ án tốt nghiệp công trình nhà cao tầng từ giai đoạn kiến trúc, kết cấu đến thi công hố móng.
  • Kỹ sư thiết kế kết cấu công trình: Tham khảo phương pháp thiết kế sàn sườn bằng dải Strip trên CSI SAFE; quy trình phân tích thành phần gió động theo TCXD 229-1999 và tải trọng động đất bằng phổ phản ứng đàn hồi theo TCVN 9386-2012.
  • Kỹ sư thi công và địa kỹ thuật: Tham khảo mô hình phân tích bài toán đào đất tầng hầm, hạ mực nước ngầm và kiểm tra hệ chống Shoring H400 bằng phần mềm Plaxis 2D kết hợp tiêu chuẩn kết cấu thép TCVN 5575-2012.

Câu hỏi thường gặp

1. Công trình Sunview Town có quy mô, cấp công trình và chiều cao thiết kế là bao nhiêu?

Theo thuyết minh, Sunview Town là công trình dân dụng cấp II (theo Thông tư số 06/2021/TT-BXD). Quy mô công trình gồm 1 tầng hầm (cao $3{,}5\text{ m}$, cốt sàn $-2{,}30\text{ m}$), 22 tầng nổi (chiều cao tầng điển hình $3{,}2\text{ m}$) và 1 tầng tum/mái. Tổng chiều cao công trình tính từ cốt $\pm0{,}000\text{ m}$ đến đỉnh mái là $74{,}300\text{ m}$.

2. Các loại vật liệu bê tông và cốt thép nào được chỉ định cho công trình theo TCVN 5574-2018?

Công trình sử dụng bê tông cấp độ bền B30 ($R_b = 17\text{ MPa}$, $R_{bt} = 1{,}10\text{ MPa}$) cho toàn bộ cấu kiện móng, dầm, sàn, cột, vách lõi thang, cầu thang và bể nước. Cốt thép chịu lực chính có đường kính $\Phi \ge 10\text{ mm}$ sử dụng nhóm thép CB400-V ($R_s = R_{sc} = 350\text{ MPa}$); cốt thép đai và thép bản sàn có đường kính $\Phi < 10\text{ mm}$ sử dụng nhóm thép CB240-T ($R_s = R_{sc} = 210\text{ MPa}$).

3. Tải trọng gió và động đất được tính toán dựa trên các thông số kỹ thuật nào?

Tải trọng gió tính tại Quận 8, TP.HCM thuộc vùng gió II-A ($W_0 = 0{,}83\text{ kN/m}^2$, dạng địa hình B). Do công trình cao $74{,}3\text{ m} > 40\text{ m}$, thành phần động của gió được tính theo TCXD 229-1999 với tần số giới hạn $f_L = 1{,}3\text{ Hz}$ ($\delta = 0{,}3$). Tải trọng động đất tính theo TCVN 9386-2012 bằng phương pháp phổ phản ứng đàn hồi với nguồn khối lượng tham gia dao động (Mass Source) thiết lập là $100%\text{ Tĩnh tải} + 50%\text{ Hoạt tải}$.

4. Giải pháp kết cấu phần móng và hố đào sâu của công trình được lựa chọn ra sao?

Kết cấu móng sử dụng móng cọc bê tông cốt thép khoan nhồi đường kính $D = 800\text{ mm}$ chịu tải trọng qua các đài móng khối lớn (M1, M2, M3 và đài lõi thang). Giải pháp giữ thành hố đào tầng hầm là tường cừ thép Larsen kết hợp một tầng giằng chống shoring thép hình H400x400x13x21 và hệ thống hạ mực nước ngầm, được mô phỏng kiểm tra ổn định qua phần mềm Plaxis 2D.

5. Việc kiểm tra ổn định tổng thể của công trình bao gồm những nội dung kỹ thuật gì?

Nội dung kiểm tra ổn định tổng thể trong ETABS bao gồm: Kiểm tra chuyển vị ngang đỉnh công trình; kiểm tra độ xoay lệch tầng do tác động của tải trọng gió và tải trọng động đất; kiểm tra hiệu ứng P-Delta theo hai phương X và Y; kiểm tra lực dọc quy đổi tác dụng lên cột và vách để tránh phá hoại giòn; kiểm tra điều kiện an toàn chống lật của khối tháp.

Kết luận

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp của sinh viên Hoàng Văn Hiếu đã hoàn thành một thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh cho công trình chung cư cao tầng Sunview Town (22 tầng nổi, 1 hầm, cao $74{,}3\text{ m}$) tại Quận 8, TP.HCM. Công trình áp dụng giải pháp kết cấu khung - vách lõi bê tông cốt thép toàn khối B30 trên nền móng cọc khoan nhồi $D800\text{ mm}$, xử lý giữ thành hố đào bằng cừ Larsen và hệ thanh chống shoring H400. Các bước phân tích tải trọng gió động, động đất và kiểm toán cấu kiện theo TCVN 5574-2018, TCVN 9386-2012 bằng công cụ mô phỏng số phản ánh đầy đủ quy trình tính toán kỹ thuật của một công trình cao tầng thực tế.