I. Tổng quan đồ án tốt nghiệp khu phức hợp Hoàng Kim Thế Gia
Đồ án tốt nghiệp thiết kế khu phức hợp căn hộ Hoàng Kim Thế Gia - The Golden Dynasty là công trình nghiên cứu thuộc chuyên ngành Công nghệ kỹ thuật công trình xây dựng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. Đồ án thực hiện bởi sinh viên Ngô Duy Khang dưới sự hướng dẫn của Th.S Nguyễn Thanh Tú, hoàn thành tháng 02/2020. Công trình bao gồm khu phức hợp căn hộ cao tầng với kết cấu bê tông cốt thép toàn khối. Nội dung chính của đồ án bao gồm thiết kế kiến trúc, tính toán kết cấu sàn tầng điển hình, thiết kế cầu thang bộ, mô hình hóa khung chịu lực và thiết kế nền móng. Công trình sử dụng phương án sàn sườn toàn khối cho tầng điển hình thứ sáu. Hồ sơ thiết kế được xây dựng dựa trên bản vẽ kiến trúc ban đầu và kết quả khảo sát địa chất công trình. Đồ án thể hiện khả năng vận dụng kiến thức chuyên môn vào giải quyết bài toán thiết kế thực tế, đáp ứng các tiêu chuẩn xây dựng hiện hành của Việt Nam.
1.1. Mục tiêu và phạm vi thiết kế công trình
Mục tiêu chính của đồ án là tính toán và thiết kế đầy đủ các bộ phận kết cấu cho khu phức hợp Hoàng Kim Thế Gia. Phạm vi thiết kế bao gồm ba phần trọng tâm. Thứ nhất là kiến trúc, thể hiện lại các bản vẽ có điều chỉnh về kích thước nhịp, chiều cao tầng và số tầng. Thứ hai là kết cấu, bao gồm tính toán sàn tầng điển hình theo phương án sàn sườn toàn khối, thiết kế cầu thang bộ, mô hình khung trục C và khung trục 5. Thứ ba là nền móng, tổng hợp số liệu địa chất và thiết kế phương án móng khả thi.
1.2. Thông số kỹ thuật và cơ sở tính toán
Đồ án sử dụng bê tông mác B25 với cường độ chịu nén Rb bằng 14.5 MPa cho các cấu kiện sàn. Cốt thép sàn sử dụng loại AII với cường độ chịu kéo Rs bằng 280 MPa. Tiết diện cột được thống kê theo từng tầng, từ hầm đến tầng thượng, với kích thước dao động từ 60x40 cm đến 70x90 cm tùy vị trí và tầng. Các thông số thiết kế được xác định theo tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN, đảm bảo an toàn chịu lực và ổn định công trình trong quá trình khai thác sử dụng.
II. Phân tích bài toán thiết kế kết cấu khu phức hợp
Thiết kế kết cấu khu phức hợp Hoàng Kim Thế Gia đặt ra nhiều bài toán kỹ thuật cần giải quyết. Bài toán đầu tiên là tính toán sàn tầng điển hình, đòi hỏi xác định chính xác nội lực, bố trí cốt thép và kiểm tra điều kiện võng. Kết cấu sàn sườn toàn khối được lựa chọn cho tầng thứ sáu, yêu cầu tính toán moment uốn theo hai phương X và Y. Bài toán thứ hai liên quan đến thiết kế cầu thang bộ, bộ phận chịu lực phức tạp trong công trình cao tầng. Bài toán thứ ba là mô hình hóa khung không gian chịu tải trọng đứng và tải trọng ngang do động đất. Phân tích địa chấn đòi hỏi xác định chu kỳ dao động riêng, các mode hình dạng và phổ thiết kế. Thách thức lớn nằm ở việc phối hợp nhiều loại tải trọng khác nhau, từ tải trọng tĩnh, tải trọng sử dụng đến tải trọng động đất theo quy phạm. Kết quả phân tích phải đảm bảo công trình đáp ứng tiêu chuẩn an toàn và giới hạn biến dạng cho phép.
2.1. Tải trọng và tổ hợp tải trọng thiết kế
Công trình chịu nhiều loại tải trọng khác nhau cần được xem xét trong thiết kế. Tải trọng bản thân kết cấu được tính dựa trên trọng lượng riêng của bê tông cốt thép. Tải trọng sử dụng bao gồm tải trọng người, đồ đạc và các thiết bị theo quy định của tiêu chuẩn. Tải trọng gió được xác định theo chiều cao công trình và vùng gió. Đặc biệt, tải trọng động đất được phân tích chi tiết thông qua phổ đáp ứng không thứ nguyên, với các thông số nền đất loại C. Tổ hợp tải trọng tuân thủ quy tắc bất lợi nhất cho từng cấu kiện.
2.2. Phân tích tiết diện cột và dầm các tầng
Tiết diện cột được sơ bộ thống kê theo vị trí và chiều cao tầng. Các cột tại vị trí góc và biên có kích thước lớn hơn cột nội lực. Cụ thể, cột tại hầm có tiết diện 70x80 cm hoặc 70x90 cm, trong khi cột tầng thượng giảm còn 60x40 cm. Dầm được thiết kế theo nguyên tắc dầm chính và dầm thứ cấp, đảm bảo khả năng truyền tải trọng xuống móng. Việc kiểm tra tiết diện bao gồm kiểm tra chịu lực uốn, cắt và kiểm tra điều kiện võng giới hạn bằng L/250 theo quy phạm xây dựng hiện hành.
III. Phương pháp tính toán và giải pháp kỹ thuật áp dụng
Đồ án áp dụng nhiều phương pháp tính toán và giải pháp kỹ thuật tiên tiến. Phần mềm SAFE được sử dụng để mô hình hóa và tính toán cốt thép cho hệ thống dầm sàn tầng điển hình. Phương pháp dải strip cho phép xác định moment uốn theo cả hai phương X và Y một cách chính xác. Đối với phần phân tích động đất, đồ án sử dụng phương pháp phổ đáp ứng với các mode dao động chính. Kết quả cho thấy mode 1 có chu kỳ T1 bằng 2.76 giây, thuộc phạm vi công thức phổ không thứ nguyên. Tổng cộng, sáu mode đầu theo phương X tham gia hơn 90% khối lượng dao động, đảm bảo tính đại diện của mô hình. Kiểm tra võng sàn cho kết quả fmax bằng 11 mm, nhỏ hơn giới hạn cho phép fgh bằng 14 mm. Hàm lượng cốt thép được bố trí thỏa mãn điều kiện µmin nhỏ hơn hoặc bằng µ nhỏ hơn hoặc bằng µmax. Thiết kế móng dựa trên tổng hợp số liệu khảo sát địa chất, lựa chọn phương án móng phù hợp với điều kiện thổ nhưỡng thực tế.
3.1. Mô hình phần mềm SAFE cho thiết kế sàn
Phần mềm SAFE được ứng dụng để xây dựng mô hình tính toán cốt thép sàn tầng điển hình thứ sáu. Mô hình cho phép phân tích dải strip, xác định moment uốn dương và âm tại các vị trí nguy hiểm. Kết quả tính toán được thể hiện qua biểu đồ moment theo phương X với các giá trị CSA và MSA, cùng moment theo phương Y với CSB và MSB. Từ kết quả này, cốt thép được bố trí theo nguyên tắc thép lớp dưới chịu moment dương và thép lớp trên chịu moment âm, đảm bảo khả năng chịu lực tối ưu cho kết cấu sàn.
3.2. Phân tích động đất và kiểm tra ổn định công trình
Phân tích động đất được thực hiện bằng phương pháp phổ đáp ứng không thứ nguyên. Các mode dao động chính được xác định theo hai phương X và Y. Theo phương X, mode 1 và mode 5 tham gia chính. Theo phương Y, các mode 3, 6, 9, 12, 15, 19 đóng góp khối lượng dao động. Tổng phần trăm khối lượng tham gia đạt trên 90% sau khi xét đủ số mode cần thiết. Thông số phổ thiết kế được tính theo công thức quy phạm với loại nền đất C, hệ số S bằng 1.60. Kết quả kiểm tra cho thấy công trình đạt yêu cầu ổn định địa chấn.
IV. Kết luận và khả năng ứng dụng thực tiễn của đồ án
Đồ án tốt nghiệp thiết kế khu phức hợp Hoàng Kim Thế Gia - The Golden Dynasty đã hoàn thành đầy đủ các yêu cầu đề ra. Kết quả thiết kế kiến trúc thể hiện lại bản vẽ gốc với các điều chỉnh hợp lý về kích thước nhịp và số tầng. Thiết kế kết cấu sàn tầng điển hình sử dụng phương án sàn sườn toàn khối đảm bảo an toàn chịu lực và điều kiện võng cho phép. Cầu thang bộ được tính toán chi tiết, đáp ứng yêu cầu sử dụng và thoát hiểm. Khung trục C và khung trục 5 được mô hình hóa chính xác, cho thấy khả năng chịu tải trọng đứng và tải trọng ngang ổn định. Thiết kế nền móng phù hợp với điều kiện địa chất thực tế. Đồ án là minh chứng cho khả năng áp dụng kiến thức chuyên môn vào dự án xây dựng thực tế, đồng thời tạo nền tảng cho các nghiên cứu chuyên sâu hơn về kết cấu công trình cao tầng tại Việt Nam.
4.1. Đánh giá tổng thể chất lượng đồ án
Đồ án đạt được nhiều kết quả tích cực trong thiết kế và tính toán. Kết cấu sàn thỏa mãn điều kiện võng với fmax nhỏ hơn giới hạn cho phép 36%. Hàm lượng cốt thép nằm trong khoảng cho phép, đảm bảo kinh tế kỹ thuật. Phân tích động đất cho thấy công trình có khả năng chịu tải trọng địa chấn theo quy phạm. Tiết diện cột được tối ưu hóa theo chiều cao tầng, giảm từ 70x90 cm tại hầm xuống 60x40 cm tại tầng thượng. Đồ án được thực hiện nghiêm túc dưới sự hướng dẫn tận tình của giảng viên.
4.2. Hướng phát triển và ứng dụng mở rộng
Đồ án mở ra nhiều hướng phát triển và ứng dụng trong thực tiễn. Kết quả tính toán có thể áp dụng cho các công trình tương tự về quy mô và kết cấu. Phương pháp sử dụng phần mềm SAFE cho thiết kế sàn là kỹ thuật hiện đại, tiết kiệm thời gian so với tính toán thủ công. Phân tích động đất bằng phổ đáp ứng là cơ sở để đánh giá an toàn địa chấn cho công trình cao tầng. Nghiên cứu có thể được mở rộng sang tối ưu hóa kết cấu, áp dụng vật liệu mới hoặc tích hợp công nghệ BIM vào quy trình thiết kế xây dựng hiện đại.
