Đồ Án Tốt Nghiệp Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Công Trình Xây Dựng: Tòa Nhà Văn Phòng 365

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế Tòa Nhà Văn Phòng 365" là một dự án quan trọng trong… 161 trang · Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh · 2023.

• Tác giả: Nguyễn Đình Tuấn
• Người hướng dẫn: TS. Ngô Việt Dũng
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Công Trình Xây Dựng
• Đề tài: Tòa Nhà Văn Phòng 365
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: QUY MÔ CÔNG TRÌNH
• 1.1. Loại công trình
• 1.2. GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC
• 1.2.1. Tổng mặt bằng
• 1.2.2. Giải pháp giao thông nội bộ
• 1.3. GIẢI PHÁP KỸ THUẬT
• 1.3.1. Hệ thống điện
• 1.3.2. Hệ thống cấp nước
• 1.3.3. Hệ thống thoát nước
• 1.3.4. Hệ thống thông gió
• 1.3.5. Hệ thống chiếu sáng
• 1.3.6. Hệ thống phòng cháy chữa cháy
• 1.3.7. Hệ thống chống sét
• 1.3.8. Hệ thống thoát rác
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN KẾT CẤU
• 2.1. CƠ SỞ THIẾT KẾ
• 2.1.1. Quy chuẩn, tiêu chuẩn thiết kế
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Tòa Nhà Văn Phòng 365

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế Tòa Nhà Văn Phòng 365" là một dự án quan trọng trong lĩnh vực thiết kế kiến trúc và công nghệ xây dựng. Dự án này không chỉ đáp ứng nhu cầu văn phòng hiện đại mà còn góp phần vào việc cải thiện hạ tầng đô thị tại TP. Hồ Chí Minh. Tòa nhà được thiết kế với nhiều tiện ích, không gian xanh và công nghệ hiện đại, nhằm tạo ra một môi trường làm việc lý tưởng cho các doanh nghiệp.

1.1. Mục tiêu và ý nghĩa của Đồ Án Tốt Nghiệp

Mục tiêu chính của đồ án là thiết kế một tòa nhà văn phòng hiện đại, đáp ứng các tiêu chuẩn thiết kế văn phòng và nhu cầu sử dụng của doanh nghiệp. Ý nghĩa của dự án không chỉ nằm ở việc cung cấp không gian làm việc mà còn tạo ra một biểu tượng kiến trúc cho khu vực.

1.2. Đặc điểm nổi bật của Tòa Nhà Văn Phòng 365

Tòa nhà Văn Phòng 365 được thiết kế với kiến trúc độc đáo, sử dụng các vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường. Các tiêu chuẩn thiết kế văn phòng hiện đại được áp dụng, đảm bảo tính năng sử dụng và thẩm mỹ cao.

II. Vấn đề và Thách thức trong Thiết Kế Tòa Nhà Văn Phòng

Trong quá trình thiết kế tòa nhà văn phòng, nhiều vấn đề và thách thức đã được đặt ra. Các yếu tố như mật độ dân cư, nhu cầu sử dụng không gian và yêu cầu về quy trình thiết kế tòa nhà đều cần được xem xét kỹ lưỡng. Việc đảm bảo an toàn, tiện nghi và hiệu quả năng lượng là những yếu tố quan trọng trong thiết kế.

2.1. Thách thức về không gian và mật độ sử dụng

Mật độ dân cư tại TP. Hồ Chí Minh ngày càng tăng, dẫn đến áp lực lên không gian văn phòng. Thiết kế cần tối ưu hóa diện tích sử dụng mà vẫn đảm bảo sự thoải mái cho người làm việc.

2.2. Các tiêu chuẩn thiết kế và quy định pháp lý

Việc tuân thủ các tiêu chuẩn thiết kế văn phòng và quy định pháp lý là một thách thức lớn. Các tiêu chuẩn này không chỉ liên quan đến an toàn mà còn ảnh hưởng đến chất lượng công trình.

III. Phương pháp Thiết Kế Tòa Nhà Văn Phòng 365

Phương pháp thiết kế tòa nhà văn phòng 365 được xây dựng dựa trên các tiêu chí hiện đại và bền vững. Các giải pháp kiến trúc và kỹ thuật được áp dụng nhằm tối ưu hóa hiệu suất sử dụng và tiết kiệm năng lượng.

3.1. Giải pháp kiến trúc tổng thể

Giải pháp kiến trúc tổng thể của tòa nhà được thiết kế theo hình chữ nhật, với các tầng được bố trí hợp lý để tối ưu hóa không gian làm việc. Các yếu tố như ánh sáng tự nhiên và thông gió cũng được chú trọng.

3.2. Giải pháp kỹ thuật và công nghệ xây dựng

Sử dụng công nghệ xây dựng tiên tiến, tòa nhà được trang bị hệ thống điện, nước và thông gió hiện đại. Các giải pháp này không chỉ đảm bảo tính năng sử dụng mà còn tiết kiệm năng lượng.

IV. Ứng dụng Thực tiễn và Kết quả Nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu từ đồ án cho thấy tòa nhà văn phòng 365 không chỉ đáp ứng nhu cầu sử dụng mà còn tạo ra một môi trường làm việc lý tưởng. Các ứng dụng thực tiễn từ thiết kế đã được áp dụng thành công trong nhiều dự án khác.

4.1. Ứng dụng trong thực tế xây dựng

Các giải pháp thiết kế từ đồ án đã được áp dụng trong thực tế, giúp nâng cao hiệu quả sử dụng không gian và tiết kiệm chi phí xây dựng.

4.2. Đánh giá hiệu quả sử dụng

Đánh giá hiệu quả sử dụng của tòa nhà cho thấy sự hài lòng của người sử dụng, từ đó khẳng định tính khả thi của các giải pháp thiết kế đã được đưa ra.

V. Kết luận và Tương lai của Thiết Kế Tòa Nhà Văn Phòng

Kết luận từ đồ án cho thấy thiết kế tòa nhà văn phòng 365 là một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực thiết kế kiến trúc và công nghệ xây dựng. Tương lai của thiết kế tòa nhà văn phòng sẽ tiếp tục phát triển theo hướng bền vững và hiện đại.

5.1. Tương lai của thiết kế văn phòng

Thiết kế văn phòng trong tương lai sẽ chú trọng hơn đến yếu tố bền vững và thân thiện với môi trường. Các công nghệ mới sẽ được áp dụng để nâng cao hiệu quả sử dụng.

5.2. Định hướng phát triển dự án

Dự án tòa nhà văn phòng 365 sẽ tiếp tục được phát triển và mở rộng, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường bất động sản văn phòng tại TP. Hồ Chí Minh.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Quá trình đô thị hóa nhanh chóng tại các thành phố lớn ở Việt Nam, đặc biệt là Thành phố Hồ Chí Minh, đã kéo theo sự gia tăng mật độ dân cư và áp lực lớn lên hệ thống hạ tầng kỹ thuật và hạ tầng xã hội. Nhu cầu về không gian làm việc chuyên nghiệp, tiện nghi nhằm tối ưu hóa hiệu suất làm việc của các doanh nghiệp tạo ra sự phát triển mạnh mẽ của các dự án cao ốc văn phòng cao tầng. Trong bối cảnh đó, đồ án tốt nghiệp kỹ sư ngành Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng thực hiện đề tài thiết kế toàn diện công trình "Tòa nhà văn phòng 365" (365 Tower).

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu, thiết kế của đồ án được xác định cụ thể bao gồm:

1. Tổng hợp hồ sơ kiến trúc và đề xuất các giải pháp kỹ thuật công trình (hệ thống điện, cấp thoát nước, thông gió, phòng cháy chữa cháy, chống sét, thu gom rác).
2. Lựa chọn giải pháp kết cấu phần thân, phần ngầm và xác định sơ bộ kích thước tiết diện các cấu kiện chịu lực cơ bản (sàn, dầm, cột, vách).
3. Xác định các loại tải trọng và tác động tác dụng lên công trình gồm tĩnh tải, hoạt tải, tải trọng gió (thành phần tĩnh và động) theo tiêu chuẩn Việt Nam, cùng tải trọng động đất theo phương pháp phổ phản ứng.
4. Kiểm tra sự làm việc tổng thể của công trình về chuyển vị ngang đỉnh, gia tốc đỉnh do gió động, chuyển vị lệch tầng do động đất, hiệu ứng P-Delta, ổn định chống lật và trượt.
5. Tính toán thiết kế chi tiết kết cấu sàn tầng điển hình và kiểm tra võng, nứt.
6. Tính toán thiết kế kết cấu cầu thang bộ.
7. Phân tích nội lực và thiết kế hệ khung chịu lực gồm dầm, cột và hệ vách lõi cứng chịu lực.
8. Tính toán, so sánh hai phương án nền móng sâu: móng cọc khoan nhồi và móng cọc ly tâm ứng suất trước; thiết kế chi tiết đài móng và cọc.
9. Lập biện pháp kỹ thuật và quy trình thi công cọc khoan nhồi, công tác kiểm tra, nghiệm thu và an toàn lao động.

Đối tượng nghiên cứu là giải pháp kết cấu và thi công cho công trình dân dụng cấp II: Tòa nhà văn phòng 365. Phạm vi nghiên cứu về không gian là khu đất xây dựng trên mặt tiền đường Xa Lộ Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh. Công trình có quy mô gồm 1 tầng hầm (cao độ -2.200 m), 16 tầng nổi (tầng 1 cao 4.20 m, tầng 2 đến tầng 16 cao 3.80 m), 1 tầng sân thượng (cao độ +61.800 m) và 1 tầng mái; tổng chiều cao công trình là 63.70 m. Hồ sơ hoàn thành gồm 01 tập thuyết minh tính toán, 01 tập phụ lục và 18 bản vẽ kỹ thuật khổ A1 (03 bản vẽ kiến trúc, 07 bản vẽ kết cấu, 05 bản vẽ nền móng, 01 bản vẽ thi công).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp thiết kế

Đồ án được xây dựng dựa trên hệ thống quy chuẩn kỹ thuật quốc gia và tiêu chuẩn thiết kế xây dựng hiện hành của Việt Nam:

Phân loại	Mã hiệu văn bản	Tên quy chuẩn / tiêu chuẩn áp dụng
Quy chuẩn	QCVN 02:2009/BXD	Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng
Quy chuẩn	QCVN 03:2012/BXD	Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nguyên tắc phân loại, phân cấp công trình
Quy chuẩn	QCVN 06:2021/BXD	Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn cháy cho nhà và công trình
Quy chuẩn	QCVN 07:2019/BKHCN	Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về thép làm cốt bê tông
Tiêu chuẩn	TCVN 2737:1995	Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế
Tiêu chuẩn	TCVN 5574:2018	Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép
Tiêu chuẩn	TCVN 9386:2012	Thiết kế công trình chịu động đất
Tiêu chuẩn	TCVN 10304:2014	Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế
Tiêu chuẩn	TCVN 9362:2012	Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình
Tiêu chuẩn	TCVN 9353:2012	Cọc khoan nhồi – Thi công và nghiệm thu
Tiêu chuẩn	TCXD 229:1999	Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió
Tiêu chuẩn	TCVN 198:1997	Nhà cao tầng – Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối

Thông số vật liệu sử dụng trong tính toán:

• Bê tông cấp độ bền B30: Cường độ chịu nén tính toán $R_b = 17\text{ MPa}$, cường độ chịu kéo tính toán $R_{bt} = 1.15\text{ MPa}$, mô đun đàn hồi $E_b = 32.5 \times 10^3\text{ MPa}$, khối lượng riêng $\gamma = 25\text{ kN/m}^3$.
• Cốt thép trơn đường kính $\phi < 10\text{ mm}$ (loại CB-240T): $R_s = R_{sc} = 210\text{ MPa}$, $R_{sw} = 210\text{ MPa}$, mô đun đàn hồi $E_s = 2 \times 10^5\text{ MPa}$.
• Cốt thép gân đường kính $\phi \ge 10\text{ mm}$ (loại CB-400V): $R_s = R_{sc} = 350\text{ MPa}$, $R_{sw} = 280\text{ MPa}$, $E_s = 2 \times 10^5\text{ MPa}$.

Phương pháp nghiên cứu thực tế bao gồm:

• Phương pháp phân tích phần tử hữu hạn không gian thông qua phần mềm ETABS 2017: Mô hình hóa hệ kết cấu khung - vách - lõi chịu lực không gian 3D, gán màng cứng (Diaphragm) cho sàn, phân tích dao động riêng, phân tích phổ phản ứng dao động đàn hồi chịu động đất (Response Spectrum Analysis) và phân tích tĩnh lực ngang.
• Phương pháp phần tử hữu hạn bản sàn và móng qua phần mềm SAFE: Phân chia dải strip theo hai phương trực giao để tính nội lực, tính thép, kiểm tra độ võng đàn hồi - phi tuyến dài hạn có nứt của ô sàn, đồng thời mô hình hóa đài móng liên kết cọc thông qua các phần tử lò xo đàn hồi (Spring).
• Phương pháp tra bảng, giải tích và bán thực nghiệm: Tính toán sức chịu tải cọc theo chỉ tiêu cơ lý, chỉ tiêu cường độ và số liệu thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) từ hồ sơ khảo sát địa chất công trình.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Quy mô công trình

Chương này tổng hợp các thông số kiến trúc, quy mô và hạ tầng kỹ thuật:

• Công trình thuộc cấp II, diện tích mặt bằng hình chữ nhật kích thước trục $45\text{ m}$. Công năng gồm: Tầng bán hầm (cao độ -2.200 m) bố trí 2 ram dốc dùng làm bãi xe và khu kỹ thuật; Tầng 1 (cao độ +0.00 m, cao 4.20 m) làm sảnh đón và khu thương mại; Tầng 2 đến tầng 16 (cao 3.80 m) làm văn phòng làm việc; Tầng sân thượng (+61.800 m) và mái kỹ thuật.
• Giao thông đứng gồm cụm 3 thang máy kết hợp 2 thang bộ thoát hiểm; giao thông ngang sử dụng hành lang phân bố ở giữa.
• Hệ thống hạ tầng cơ điện: Cấp điện từ lưới trung thế qua mạng vòng về trạm biến áp tầng trệt, trang bị máy phát điện diesel dự phòng tự động đóng điện qua tủ ATS trong 10 giây; Hệ thống cấp nước bơm tự động từ bể ngầm lên bể mái; Thoát nước mưa sử dụng ống đứng đường kính $D = 140\text{ mm}$; Hệ thống PCCC tuân thủ TCVN 2622-1995 kết hợp chữa cháy vách tường, sprinkler tự động, màng ngăn Drencher tầng hầm và khí FM200; Hệ thống chống sét sử dụng kim phát tia tiên đạo chủ động, bố trí khoảng cách $20\text{ m}$/cột với 4 đường dẫn tiếp địa.

Chương 2. Tổng quan kết cấu

Tác giả phân tích và so sánh các sơ đồ chịu lực phần thân (hệ khung, hệ tường, hệ khung vách, hệ khung lõi, hệ lõi hộp):

• Lựa chọn giải pháp kết cấu phần thân: Hệ khung - lõi bê tông cốt thép toàn khối. Khung dầm - cột chịu tải trọng thẳng đứng, hệ vách lõi thang máy tiếp nhận tải trọng ngang và tăng cường độ cứng chống xoắn cho toàn công trình.
• Lựa chọn giải pháp sàn: So sánh giữa sàn sườn, sàn phẳng, sàn dự ứng lực, sàn panel lắp ghép và sàn BubbleDeck. Tác giả chọn sàn sườn toàn khối dầm trực giao do tính toán đơn giản, công nghệ thi công phổ biến và đảm bảo độ cứng liên kết dầm - cột.
• Kích thước sơ bộ cấu kiện: Bản sàn dày $h_s = 140\text{ mm}$; Dầm chính $b_d \times h_d = 400 \times 800\text{ mm}$; Dầm phụ $b_d \times h_d = 300 \times 600\text{ mm}$; Cột giữa tầng dưới chọn $800 \times 1000\text{ mm}$; Cột biên chọn $600 \times 700\text{ mm}$.
• Xác định chiều dài neo và nối cốt thép theo TCVN 5574:2018: Chiều dài neo cơ sở $L_{0,an} = 38d_s$; chiều dài neo chịu kéo $L_{an} = 40d_s$, neo chịu nén $L_{an} = 30d_s$; chiều dài nối buộc chịu kéo $L_{lap} = 50d_s$, nối chịu nén $L_{lap} = 35d_s$.

Chương 3. Tải trọng và tác động

Xác lập đầy đủ các trường hợp tải trọng tác động lên công trình:

• Tĩnh tải: Tính toán chi tiết các lớp cấu tạo sàn văn phòng/hành lang (tổng tĩnh tải hoàn thiện chưa kể bản BTCT là $1.27\text{ kN/m}^2$, tổng có BTCT là $4.46\text{ kN/m}^2$), sàn khu vệ sinh ($1.31\text{ kN/m}^2$ hoàn thiện, tổng $5.16\text{ kN/m}^2$), trọng lượng bản thân kết cấu và tĩnh tải tường xây 100 mm ($q_{tt} = 2.04 - 3.49\text{ kN/m}$), tường 200 mm ($q_{tt} = 2.52 - 4.25\text{ kN/m}$).
• Hoạt tải: Tra cứu TCVN 2737:1995 theo chức năng phòng (nhà để xe, khu văn phòng, hành lang, thang bộ, mái).
• Tải trọng gió: Vùng áp lực gió IIA, áp lực gió tiêu chuẩn $W_0 = 0.83\text{ kN/m}^2$, dạng địa hình B. Do công trình có chiều cao $H = 63.70\text{ m} > 40\text{ m}$, tác giả tính toán cả thành phần tĩnh và thành phần động của gió theo TCXD 229:1999. Tần số dao động riêng cơ bản từ mô hình ETABS là $f_1 = 0.832\text{ Hz} < f_L = 1.3\text{ Hz}$ nên thành phần gió động phải xét đến cả xung vận tốc gió và lực quán tính. Gió động theo phương X ứng với Mode 1, phương Y ứng với Mode 2 (Mode 3 là mode xoắn được loại trừ do tâm cứng và tâm khối lượng gần trùng nhau).
• Tải trọng động đất: Tính theo TCVN 9386:2012 bằng phương pháp phổ phản ứng dao động. Các tham số chính: Đỉnh gia tốc nền tham chiếu $a_{gR} = 0.7328\text{ m/s}^2$, hệ số tầm quan trọng $\gamma_I = 1.0 \rightarrow a_g = 0.7328\text{ m/s}^2$; Hệ số ứng xử $q = q_0 \cdot k_w = 3.9 \times 1.0 = 3.9$. Khai báo khối lượng tham gia dao động (Mass Source): $100%\text{ Tĩnh tải} + 24%\text{ Hoạt tải}$.
• Tổ hợp tải trọng: Thiết lập các tổ hợp tải trọng cơ bản (CB1: Tĩnh tải + 1 Hoạt tải/Gió; CB2: Tĩnh tải + 0.9 Hoạt tải + 0.9 Gió) và tổ hợp đặc biệt (DB1, DB2: Tĩnh tải + Hoạt tải + Động đất).

Chương 4. Kiểm tra sự làm việc của công trình

Đánh giá mức độ an toàn tổng thể của mô hình kết cấu không gian:

• Chuyển vị ngang đỉnh công trình: Chuyển vị giới hạn theo TCVN 5574:2018 là $f_u = H / 500 = 63700 / 500 = 127.4\text{ mm}$. Kết quả trích xuất từ mô hình ETABS tại tầng sân thượng với các tổ hợp gió nguy hiểm nhất cho thấy chuyển vị thực tế nhỏ hơn $f_u$, thỏa mãn điều kiện ổn định.
• Gia tốc đỉnh công trình: Tính toán kiểm tra theo TCVN 198:1997 nhằm đảm bảo tiện nghi cho người sử dụng dưới tác động của gió động. Gia tốc cực đại tính được $y \approx 7.687\text{ mm/s}^2$, nhỏ hơn nhiều so với gia tốc cho phép $[Y] = 150\text{ mm/s}^2$.
• Chuyển vị lệch tầng: Kiểm tra theo điều kiện kháng chấn TCVN 9386:2012 ($d_r \le 0.005h \rightarrow d_c \le h / 312$). Giá trị chuyển vị tương đối tại tất cả các tầng (mái, sân thượng, các tầng điển hình) đều đạt yêu cầu thiết kế ("OK").
• Kiểm tra bổ sung: Đánh giá hiệu ứng P-Delta thông qua các thông số $P_{tot}, V_{totX}, V_{totY}$, kiểm tra ổn định chống lật và trượt của tòa nhà.

Chương 5. Thiết kế sàn tầng điển hình

• Mô hình hóa bản sàn tầng điển hình trong SAFE, phân chia dải Strip theo hai phương X và Y.
• Tính toán diện tích cốt thép lớp trên (chịu mô men âm tại gối dầm) và cốt thép lớp dưới (chịu mô men dương tại nhịp).
• Kiểm tra độ võng tức thời và độ võng dài hạn có xét nứt và từ biến thông qua các tổ hợp tải trọng phi tuyến ($f_1, f_2, f_3$), kiểm tra khả năng hình thành và bề rộng vết nứt tiết diện đảm bảo nằm trong ngưỡng cho phép theo TCVN 5574:2018.

Chương 6. Thiết kế cầu thang bộ

• Tính toán kết cấu thang bộ hai vế dạng bản dầm bê tông cốt thép.
• Thiết lập sơ đồ tính dạng dầm đơn giản một đầu gối cố định, một đầu gối di động. Xác định tĩnh tải bản nghiêng, bản chiếu nghỉ, hoạt tải phân bố; vẽ biểu đồ mô men uốn và lực cắt; tính toán cốt thép dọc chịu uốn và kiểm tra điều kiện chịu cắt của bê tông bản thang.

Chương 7. Thiết kế khung công trình

• Thiết kế dầm: Trích xuất bao nội lực dầm từ ETABS (mô men $M$, lực cắt $Q$), tính toán bố trí cốt thép dọc chịu mô men dương tại nhịp và mô men âm tại gối; tính toán cốt đai chịu lực cắt và cốt treo gia cường tại các nút dầm phụ gác lên dầm chính.
• Thiết kế cột: Tính toán cốt thép dọc chịu nén - uốn xiên theo phương pháp biểu đồ tương tác hoặc quy đổi lệch tâm phẳng; bố trí cốt đai dày gia cường vùng chân cột và vùng nối thép.
• Thiết kế vách cứng và lõi thang máy: Sử dụng phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi và phương pháp vùng biên chịu mô men để tính toán cốt thép chịu lực cho các phân đoạn vách P1, P2.

Chương 8, 9, 10. Thiết kế móng công trình

Đánh giá điều kiện địa chất công trình và lựa chọn giải pháp móng sâu:

• Đề xuất và tính toán song song hai phương án: Móng cọc khoan nhồi và móng cọc ly tâm ứng suất trước (sản phẩm cọc Phan Vũ).
• Tính toán sức chịu tải đơn cọc theo 4 phương pháp: Cường độ vật liệu bê tông cốt thép, chỉ tiêu cơ lý đất nền, chỉ tiêu cường độ kháng cắt và chỉ số SPT. Từ đó chọn sức chịu tải thiết kế và xác định sơ bộ số lượng cọc cho các đài.
• Mô hình hóa đài móng trên phần mềm SAFE: Khai báo độ cứng lò xo đàn hồi tại các vị trí đầu cọc, tính toán nội lực và bố trí thép cho các đài móng điển hình (M2, M3, M5); kiểm tra phản lực đầu cọc, kiểm tra điều kiện chống đâm thủng (xuyên thủng) của đài móng, tính toán độ lún theo mô hình khối móng quy ước.

Chương 11. Thi công cọc khoan nhồi

• Trình bày quy trình công nghệ thi công cọc khoan nhồi giữ thành bằng dung dịch bentonite: Chuẩn bị mặt bằng và thiết bị $\rightarrow$ Định vị tim cọc $\rightarrow$ Hạ ống vách (casing) $\rightarrow$ Khoan tạo lỗ đến cao độ thiết kế $\rightarrow$ Xử lý cặn lắng và làm sạch đáy hố khoan $\rightarrow$ Gia công, kiểm tra sai số và hạ lồng cốt thép $\rightarrow$ Hạ ống dẫn bê tông (ống Tremie) $\rightarrow$ Đổ bê tông bằng phương pháp dâng vữa $\rightarrow$ Rút ống vách hoàn tất cọc.
• Công tác kiểm soát chất lượng dung dịch khoan: Kiểm tra định kỳ khối lượng riêng, độ pH, hàm lượng cát và độ nhớt của dung dịch bentonite.
• Quy định công tác thí nghiệm kiểm tra chất lượng (siêu âm cọc, nén tĩnh) và quy trình nghiệm thu, an toàn lao động trên công trường.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã giải quyết hoàn chỉnh bài toán thiết kế kỹ thuật công trình cao tầng với các kết quả cụ thể:

Hạng mục kiểm tra / thiết kế	Giá trị tính toán	Giá trị giới hạn / Tiêu chuẩn	Đánh giá
Chuyển vị đỉnh do gió (phương X, Y)	Nằm trong ngưỡng an toàn	$f_u = H/500 = 127.4\text{ mm}$ (TCVN 5574:2018)	Đạt yêu cầu
Gia tốc đỉnh do gió động ($y$)	$\approx 7.687\text{ mm/s}^2$	$[Y] = 150\text{ mm/s}^2$ (TCVN 198:1997)	Đạt yêu cầu
Chuyển vị lệch tầng do động đất ($d_c$)	Thỏa mãn tại tất cả các tầng	$d_c \le h / 312$ (TCVN 9386:2012)	Đạt yêu cầu
Tần số dao động riêng Mode 1 ($f_1$)	$0.832\text{ Hz}$	$f_L = 1.3\text{ Hz}$ (TCXD 229:1999)	Xét xung gió + quán tính
Gia tốc nền thiết kế kháng chấn ($a_g$)	$0.7328\text{ m/s}^2$	Tra cứu TP.HCM ($a_{gR} = 0.7328\text{ m/s}^2$)	Phù hợp tiêu chuẩn
Phương án kết cấu thân	Khung - lõi BTCT toàn khối	Bê tông B30, Thép CB-400V, CB-240T	Tiết kiệm, an toàn
Phương án móng sâu	Cọc khoan nhồi / Cọc ly tâm UST	Tính toán sức chịu tải theo SPT, cơ lý, vật liệu	Đủ khả năng chịu lực

Đóng góp chính của đồ án:

• Thiết lập quy trình tính toán kết cấu nhà cao tầng ($H > 60\text{ m}$) tích hợp đầy đủ hai yếu tố tải trọng ngang phức tạp: Gió động (xét lực quán tính theo TCXD 229:1999) và Động đất (phân tích phổ phản ứng theo TCVN 9386:2012).
• So sánh toàn diện giữa hai giải pháp móng cọc sâu (cọc khoan nhồi đổ tại chỗ và cọc ly tâm ứng suất trước đúc sẵn), cung cấp số liệu nội lực, độ lún khối móng quy ước và kiểm tra xuyên thủng đài cọc qua mô hình phần tử hữu hạn SAFE.
• Hoàn thiện bộ hồ sơ thiết kế kỹ thuật thi công gồm 18 bản vẽ A1 chi tiết từ kiến trúc, kết cấu dầm - cột - sàn - vách đến nền móng và tổ chức thi công cọc.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án:

• Đồ án tập trung tính toán chi tiết sàn tầng điển hình và các khung trục, đài móng đại diện; chưa triển khai thiết kế chi tiết cho toàn bộ các sàn tầng chuyển hoặc kết cấu tầng hầm chịu áp lực đất chủ động.
• Phần thi công chỉ mới tập trung xây dựng biện pháp kỹ thuật thi công cọc khoan nhồi đơn lẻ, chưa thiết kế biện pháp thi công tổng thể phần ngầm (như tường vây Barrette kết hợp shoring hoặc phương pháp Top-down/Semi-top-down).

Hướng phát triển:

• Mở rộng phân tích phi tuyến tĩnh (Pushover analysis) hoặc phân tích lịch sử thời gian (Time-history analysis) để đánh giá chính xác hơn mức độ hư hại của kết cấu dưới các trận động đất mạnh.
• Nghiên cứu thiết kế biện pháp thi công đào sâu tầng hầm có xét đến ảnh hưởng của mực nước ngầm và biến dạng công trình lân cận trên trục đường Xa Lộ Hà Nội.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

• Sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp đang thực hiện đồ án tốt nghiệp hoặc các đồ án môn học Bê tông cốt thép, Nhà cao tầng, Nền móng.
• Kỹ sư thiết kế kết cấu cần tài liệu tham khảo về các bước tính toán tải trọng gió động theo TCXD 229:1999, khai báo phổ phản ứng động đất TCVN 9386:2012 trong ETABS, và quy trình mô hình đài móng gán lò xo phản lực trong SAFE.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao công trình Tòa nhà văn phòng 365 phải tính toán thành phần động của tải trọng gió?
Theo quy định tại mục 3.2 TCXD 229:1999, các công trình có chiều cao lớn hơn $40\text{ m}$ bắt buộc phải tính toán thành phần động của tải trọng gió. Tòa nhà 365 Tower có tổng chiều cao $63.70\text{ m}$ ($> 40\text{ m}$) và có tần số dao động riêng cơ bản $f_1 = 0.832\text{ Hz} < f_L = 1.3\text{ Hz}$ (giới hạn tần số vùng áp lực gió IIA), do đó công trình thuộc diện nhạy cảm động lực học, phải tính toán gió động bao gồm cả tác động xung của vận tốc gió và lực quán tính công trình.

2. Hệ số ứng xử $q$ và đỉnh gia tốc nền thiết kế $a_g$ trong bài toán động đất được xác định như thế nào?
Theo TCVN 9386:2012, với địa điểm xây dựng tại TP. Hồ Chí Minh, đỉnh gia tốc nền tham chiếu là $a_{gR} = 0.7328\text{ m/s}^2$, hệ số tầm quan trọng $\gamma_I = 1.0$, suy ra đỉnh gia tốc nền thiết kế $a_g = 0.7328\text{ m/s}^2$. Hệ số ứng xử của kết cấu được xác định theo công thức $q = q_0 \cdot k_w$, với hệ kết cấu khung - vách hỗn hợp tương đương có $q_0 = 3.0 \times 1.3 = 3.9$ và $k_w = 1.0$, do đó $q = 3.9$.

3. Khối lượng tham gia dao động (Mass Source) được khai báo trong mô hình ETABS như thế nào?
Trong bài toán phân tích dao động và động đất, nguồn khối lượng được khai báo gồm $100%$ tĩnh tải (trọng lượng bản thân kết cấu chịu lực, các lớp hoàn thiện, tải trọng tường xây) cộng với $24%$ hoạt tải sử dụng (xác định từ hệ số tổ hợp $\psi_{E,i} = \varphi \cdot \psi_{2,i} = 0.8 \times 0.3 = 0.24$ đối với văn phòng theo TCVN 9386:2012).

4. Hai phương án móng sâu nào được tính toán so sánh trong đồ án?
Đồ án đã tính toán thiết kế song song hai giải pháp móng sâu: Phương án móng cọc khoan nhồi đổ bê tông tại chỗ và phương án móng cọc ly tâm ứng suất trước đúc sẵn (sản phẩm cọc Phan Vũ). Cả hai phương án đều được xác định sức chịu tải theo 4 tiêu chí (vật liệu, cơ lý đất nền, cường độ đất nền, số đập SPT) và mô hình hóa kiểm tra lún, chống xuyên thủng trên SAFE.

5. Những chỉ tiêu nào của dung dịch bentonite được kiểm tra trong thi công cọc khoan nhồi?
Trong quá trình khoan tạo lỗ và trước khi đổ bê tông, dung dịch bentonite được kiểm tra các chỉ tiêu kỹ thuật chính gồm: Khối lượng riêng (tỷ trọng), độ pH, hàm lượng cát và độ nhớt nhằm đảm bảo khả năng giữ ổn định thành vách hố khoan và hạn chế cặn lắng đáy hố.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Tòa nhà văn phòng 365" của sinh viên Nguyễn Đình Tuấn đã hoàn thành toàn diện nhiệm vụ thiết kế một công trình cao tầng bê tông cốt thép quy mô 16 tầng nổi và 1 tầng hầm theo đúng các quy chuẩn, tiêu chuẩn xây dựng hiện hành tại Việt Nam. Công trình được lựa chọn giải pháp kết cấu khung - lõi hợp lý, kiểm tra an toàn dưới các tác động tải trọng tĩnh, gió động và động đất, đồng thời giải quyết chi tiết bài toán thiết kế cấu kiện sàn, cầu thang, khung vách và nền móng sâu. Hồ sơ tính toán rõ ràng cùng hệ thống 18 bản vẽ kỹ thuật A1 tạo nên một tài liệu tham khảo hoàn chỉnh, có giá trị học thuật và thực tiễn cao cho sinh viên và kỹ sư ngành xây dựng công trình.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Hiện nay, với mật độ dân cư có xu hướng tăng trưởng lớn ở các khu vực thành thị lớn nói chung và TP. HCM nói riêng, một thực trạng có thể dễ dàng nhìn thấy, gia tăng dân số dẫn đến sự quá tải của hệ thống hạ tầng kỹ thuật, hạ tầng xã hội, nảy sinh những vấn đề về giao thông, nhà ở, trường học, ô nhiễm môi trường, trật tự xã hội. mọi dịch vụ công cộng để phục vụ đời sống của người dân đều trở nên quá tải, dẫn đến chất lượng cuộc sống không được đảm bảo.

Thế nên sự xuất hiện của các tòa nhà cao tầng như là một điều tất yếu trong tình hình hiện nay. Các dự án cao ốc văn phòng cao cấp đang được xây dựng rất nhiều để đáp ứng phần nào đó nhu cầu không lồ của thị trường bất động sản công sở. Các công ty giờ đây luôn muôn hướng đến sự chuyên nghiệp, một môi trường giúp nhân viên của họ đạt hiệu suất công việc tốt nhất. Những tòa nhà văn phòng cao cấp cũng là những không gian được nhiều doanh nghiệp tìm kiếm chọn làm địa điểm khởi nghiệp và phát triển kinh doanh.

Vì thế, Tòa nhà văn phòng 365 Tower được thiết kế như là một giải pháp để giảm thiểu vấn đề trên. Là một tòa nhà chuyên văn phòng với vị trí đắc địa trên mặt tiền đường Xa Lộ Hà Nội, giao thông thuận tiện, hạ tầng hiện đại, không gian xanh, đầy đủ các tiện nghi. Đây là một môi trường sống lý tưởng tại thành phố nhộn nhịp và năng động tại TP HCM. QUY MÔ CÔNG TRÌNH 1.

Loại công trình Loại công trình: Công trình dân dụng Cấp công trình: Cấp II (Theo phụ lục II – TT 03/2021/TT-BXD) - Chiều cao: 28m < 63.70m < 75m - Số tầng: 8 tầng < 17 tầng < 24 tầng 1. Cao độ các tầng Công trình bao gồm 1 tầng hầm, 16 tầng nổi, 1 sân thượng và 1 tầng mái. Cao độ các tầng: - Tầng hầm 1: -2.200 m - Tầng sân thượng: + 61.800 m SVTH: NGUYỄN ĐÌNH TUẤN - 19149357 12 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 365 TOWER GVHD: NGÔ VIỆT DŨNG 1. GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC 1.

Tổng mặt bằng Công trình có dạng hình chữ nhật, kích thước 45. Mặt bằng công trình được bố trí như sau: - Mặt bằng tầng bán hầm ở cao độ -2. Bố trí 2 ram dốc để cho phương tiện đi lại. - Tầng 1 nằm ở cao độ +0.00m có chiều cao tầng là 4.20m có công năng là khu thương mại, phục vụ công.

- Từ tầng 2 đến tầng 16 có chiều cao tầng là 3.80m, dùng làm văn phòng. - Tầng sân thượng có cao độ +61. - Tường bao che có chiều dày 200mm, tường ngăn các phòng có chiều dày 100mm. - Các tầng có đóng trần thạch cao trừ tầng hầm chỉ có hệ thống kỹ thuật.

Giải pháp giao thông nội bộ Về mặt giao thông đứng: Bao gồm 3 thang máy kết hợp với 2 cầu thang bộ dùng để di chuyển và thoát hiểm khi gặp sự cố. Về mặt giao thông ngang: có hành lang ở giữa đảm bảo đi lại giữa các phòng và đảm bảo về mặt thoát hiểm. GIẢI PHÁP KỸ THUẬT 1. Hệ thống điện Nguồn điện cấp cho công trình lấy tuyến cáp trung thế của lưới điện bên ngoài công trình đi theo mạng vòng và đưa về trạm biến áp đặt tại tầng trệt.

Từ đây điện sẽ được phân phối khắp công trình thông qua hệ thống điện nội bộ. Tại tất cả các tầng đều có phòng xử lý điện cho toàn mặt bằng tầng. Trong công trình có máy phát điện diesel dự phòng tự khởi động trong 10 giây qua bộ chuyển nguồn tự động ATS để cấp điện cho các phụ tải. Các thiết bị điện được nối với hệ thống tiếp đất.

Mỗi khu vực thuê được cung cấp 1 bảng phân phối điện. Đèn thoát hiểm và chiếu sáng trong trường hợp khẩn cấp được lắp đặt theo yêu cầu của cơ quan có thẩm quyền. Hệ thống cấp nước Công trình sử dụng nguồn nước được lấy từ hệ thống cấp nước TP. HCM chứa vào bể chứa ngầm sau đó bơm lên bể nước mái, từ đây sẽ phân xuống các tầng của công trình theo các đường ống nước chính.

Hệ thống bơm nước cho công trình được thiết kế tự động hoàn toàn để đảm bảo nước trong bể mái luôn đủ để cung cấp cho sinh hoạt và cứu hỏa. Các đường ống qua các tầng luôn được bọc trong các ren nước. Hệ thống cấp nước đi ngầm trong các hộp kỹ thuật. Các đường ống cứu hỏa chính luôn được bố trí ở mỗi tầng dọc theo khu vực giao thông và trên trần nhà.

Hệ thống thoát nước Nước mưa trên mái sẽ thoát theo các lỗ nước chảy vào các ống thoát nước mưa có đường kính =140 mm đi xuống dưới. Riêng hệ thống thoát nước thải được bố trí đường ống riêng. SVTH: NGUYỄN ĐÌNH TUẤN - 19149357 13 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 365 TOWER GVHD: NGÔ VIỆT DŨNG Nước thải từ các buồng vệ sinh có riêng hệ thống dẫn để đưa nước vào bể xử lý nước thải sau đó mới đưa vào hệ thống nước thải chung. Hệ thống thông gió Ở các tầng có cửa sổ thông thoáng tự nhiên.

Hệ thống máy điều hòa được cung cấp cho tất cả các tầng. Họng thông gió dọc cầu thang bộ, sảnh thang máy. Sử dụng quạt hút để thoát hơi cho tất cả các khu vệ sinh và ống gen được dẫn lên mái. Hệ thống chiếu sáng Các tầng đều được chiếu sáng tự nhiên thông qua các cửa kính bố trí bên ngoài và các giếng trời trong công trình.

Ngoài ra, hệ thống chiếu sáng nhân tạo cũng được bố trí sao cho có thể cung cấp ánh sáng đến những nơi cần thiết. Hệ thống phòng cháy chữa cháy Bố trí hệ thống cứu hỏa gồm các họng cứu hỏa tại các lối đi,….với khoảng cách tối đa theo đúng tiêu chuẩn TCVN 2622-1995 Hệ thống báo cháy gồm: tủ điều khiển hệ thống báo cháy trung tâm, tủ kết nối và thu thập tín hiệu, bảng báo tín hiệu điện báo, đầu báo cháy tự động, trạm nút ấn báo cháy,loa… Hệ thống chữa cháy gồm: chữa cháy vách tường, chữa cháy tự động sprinkler, hệ thống màng ngăn bằng nước ở tầng hầm Drencher, hệ thống chữa cháy FM200, các bình chữa cháy tại chỗ. Hệ thống chống sét Sử dụng hệ thống kim thu sét hiện đại, chủ động phát tia tiên đạo được khuyến khích sử dụng để tăng hiệu quả bảo vệ. Các kim thu sét cho tòa nhà chủ động bảo vệ đặc biệt là khi khu vực phía trên không đồng đều.

Mái nhà và phía trên là nơi sẽ thu hút khá nhiều sét. Chính vì thế, cần thiết lập hệ thống chống sét để tạo vùng bên trong. Khoảng cách giữa các cột thu lôi là 20m/1 chiếc, có 4 dây dẫn xuống đất. Giúp cho dòng sét đi xuống được phân tán qua dây dẫn và liên kết với nhau.

Bởi vì khoảng cách giữa điểm bị sét đánh so với tiếp địa là rất lớn. Cho nên những tác động cơ học và các hiệu ứng điện cảm là rất đáng kể. Đảm bảo đúng tiêu chuẩn yêu cầu và tiêu chuẩn về chống sét nhà cao tầng. Hệ thống thoát rác Rác thải được tập trung ở các tầng thông qua kho thoát rác bố trí ở các tầng, chứa gian rác được bố trí ở tầng hầm và sẽ có bộ phận để đưa rác thải ra ngoài.

Gian rác được thiết kế kín đáo và xử lý kỹ lưỡng để tránh tình trạng bốc mùi gây ô nhiễm môi trường. SVTH: NGUYỄN ĐÌNH TUẤN - 19149357 14 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 365 TOWER GVHD: NGÔ VIỆT DŨNG CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN KẾT CẤU 2. CƠ SỞ THIẾT KẾ 2.

Quy chuẩn, tiêu chuẩn thiết kế: Thuyết minh thiết kế hạng mục kết cấu được tiến hành căn cứ theo những quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật cơ bản dưới đây.1 Quy chuẩn Việt Nam áp dụng để thiết kế STT Mã hiệu Tên Quy chuẩn 1 QCVN 02:2009/BXD Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia – Số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng 2 QCVN 03:2012/BXD Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nguyên tắc phân loại, phân cấp công trình xây dựng dân dụng, công nghiệp và hạ tầng kỹ thuật đô thị 3 QCVN 06:2021/BXD Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn cháy cho nhà và công trình 4 QCVN 07:2019/BKHCN Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về thép làm cốt bê tông Bảng 2.2 Tiêu chuẩn Việt Nam áp dụng để thiết kế STT Mã hiệu Tên Tiêu chuẩn 1 TCVN 2737-1995 Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế 2 TCVN 5573-2011 Kết cấu gạch đá và gạch đá cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế 3 TCVN 5574-2018 Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế 4 TCVN 9362-2012 Tiêu chuẩn thiết kế nền, nhà và công trình 5 TCVN 9386-2012 Thiết kế công trình chịu động đất 6 TCVN 9353-2012 Cọc khoan nhồi – Thi công và nghiệm thu 7 TCVN 10304-2014 Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế 2. Vật liệu xây dựng Sử dụng bê tông có cấp độ bền B30 cho các cấu kiện: - Khối lượng riêng:  = 25kN/m3 - Cường độ chịu nén tính toán: Rb = 17 MPa - Cường độ chịu kéo tính toán: Rb = 1.15 MPa - Mô đun đàn hồi: Eb = 32.5×103 MPa Cốt thép: thép trơn Ø<10: CB-240T - Cường độ chịu kéo tính toán của thép dọc: Rs = 210 MPa - Cường độ chịu nén tính toán của thép dọc: Rsc = 210 MPa - Mô đun đàn hồi của cốt thép: Es = 2×105 MPa - Cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép đai: Rsw = 210 MPa SVTH: NGUYỄN ĐÌNH TUẤN - 19149357 15 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – 365 TOWER GVHD: NGÔ VIỆT DŨNG Cốt thép: thép gân Ø≥10 CB-400V - Cường độ chịu kéo tính toán của thép dọc: Rs = 350 MPa - Cường độ chịu nén tính toán của thép dọc: Rsc = 350 MPa - Mô đun đàn hồi của cốt thép: Es = 2×105 MPa - Cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép đai: Rsw = 280 MPa Vữa xi măng có:  = 18kN/m3 Gạch lát nền:  = 20kN/m3 Vữa lót, trát:  = 18kN/m3 Thép:  = 78.5kN/m 3 Kính:  = 25kN/m3 2. GIẢI PHÁP KẾT CẤU 2. Lựa chọn giải pháp kết cấu phần thân a, Theo phương đứng Hệ kết cấu chịu lực bao gồm những loại sau: - Các hệ kết cấu cơ bản: hệ kết cấu khung, hệ kết cấu tường chịu lực, hệ kết cấu lõi cứng và hệ kết cấu hộp (ống).

- Các hệ kết cấu hỗn hợp: kết cấu khung - giằng, kết cấu khung vách, kết cấu ốnglõi và kết cấu ống tổ hợp. - Các hệ kết cấu đặc biệt: hệ kết cấu có tầng cứng, hệ kết cấu có dầm chuyển, kết cấu có hệ giằng liên tầng và kết cấu có khung ghép.