Đồ án tốt nghiệp: Tòa nhà thương mại Arena - Ngành Kỹ thuật Công trình Xây dựng

Khám phá đồ án tốt nghiệp về tòa nhà thương mại Arena. Nghiên cứu chi tiết về thiết kế kiến trúc, quy hoạch không gian và các giải pháp tối ưu cho dự án.

• Tác giả: Nguyễn Quang Khải
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Tổng
• Trường học: Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Công trình Xây dựng
• Đề tài: Tòa nhà Thương mại Arena
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về đồ án tốt nghiệp tòa nhà thương mại Arena

Đồ án tốt nghiệp tòa nhà thương mại Arena là công trình nghiên cứu thuộc chuyên ngành Kỹ thuật Công trình Xây dựng, được thực hiện tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh. Dự án bao gồm thiết kế kiến trúc, kết cấu, nền móng và hệ thống thi công tầng hầm. Công trình có quy mô nhiều tầng, phục vụ mục đích thương mại đa chức năng. Hồ sơ thiết kế bao gồm 29 bản vẽ A1, trong đó có 5 bản vẽ kiến trúc, 12 bản vẽ kết cấu, 4 bản vẽ móng và 8 bản vẽ thi công tầng hầm. Quá trình tính toán áp dụng tiêu chuẩn Việt Nam về bê tông cốt thép, đảm bảo hai nhóm trạng thái giới hạn. Hệ thống kết cấu sử dụng khung bê tông cốt thép, kết hợp với móng cọc để truyền tải trọng xuống nền đất. Công trình được phân tích động đất bằng phương pháp phổ phản ứng, đảm bảo an toàn chịu lực và ổn định trong quá trình sử dụng dài hạn.

1.1. Mục tiêu và phạm vi đồ án tốt nghiệp

Đồ án đặt mục tiêu thiết kế hoàn chỉnh tòa nhà thương mại Arena, từ kiến trúc đến kết cấu và nền móng. Phạm vi thực hiện bao gồm thể hiện lại bản vẽ kiến trúc theo thiết kế mới, tính toán sàn tầng điển hình, thiết kế cầu thang bộ, mô hình hóa khung chịu lực và thiết kế móng cọc. Ngoài ra, đồ án còn bao gồm chuyên đề về tường vây, đinh chống cắt và kiểm tra hệ shoring phục vụ thi công tầng hầm.

1.2. Thông số kỹ thuật cơ bản của công trình

Tòa nhà thương mại Arena được thiết kế theo tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam, sử dụng bê tông cốt thép toàn khối. Hệ thống kết cấu chính gồm khung cứng, sàn bê tông cốt thép và cầu thang bộ. Nền móng采用 móng cọc, phù hợp với điều kiện địa chất tại Thành phố Hồ Chí Minh. Công trình được tính toán chịu tải trọng tĩnh, tải trọng hoạt động, tải trọng gió và tải trọng động đất theo đúng quy phạm hiện hành.

II. Phân tích các vấn đề kỹ thuật trong đồ án tòa nhà Arena

Quá trình thiết kế tòa nhà thương mại Arena đối mặt với nhiều thách thức kỹ thuật đòi hỏi giải pháp chuyên môn. Bài toán kết cấu yêu cầu tính toán chính xác trạng thái giới hạn thứ nhất về khả năng chịu lực và trạng thái giới hạn thứ hai về độ võng, độ nứt. Hệ thống sàn tầng điển hình cần được tối ưu hóa về tiết diện cốt thép để đảm bảo kinh tế và kỹ thuật. Cầu thang bộ phải đáp ứng yêu cầu về thoát hiểm và công năng sử dụng. Phần phân tích động đất sử dụng phổ phản ứng theo phương X và phương Y, xác định lực cắt đáy và phân bố lực ngang lên các tầng. Tổ hợp tải trọng phức tạp bao gồm tải trọng bản thân, tải trọng hoàn thiện, tải trọng tường xây và nhiều mức hoạt tải khác nhau. Thiết kế tầng hầm đòi hỏi giải pháp tường vây và hệ shoring an toàn trong quá trình thi công đào đất.

2.1. Vấn đề tính toán tổ hợp tải trọng phức tạp

Tòa nhà thương mại Arena chịu nhiều loại tải trọng khác nhau: tải trọng bản thân (TTBT), tải trọng hoàn thiện (TTHT), tải trọng tường xây (TTTX) và hoạt tải (HT). Các tổ hợp tải trọng được xây dựng bao gồm tổ hợp tính thép (CB-TT), tổ hợp chuyển vị ngắn hạn (CB-DV) và tổ hợp chuyển vị dài hạn. Việc xác định chính xác hệ số tổ hợp tải trọng ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn kết cấu và kinh tế thi công.

2.2. Thách thức trong phân tích động đất và tải trọng ngang

Phân tích động đất cho tòa nhà Arena sử dụng phương pháp phổ phản ứng với chu kỳ riêng của công trình. Kết quả tính toán cho thấy lực cắt đáy theo phương X và phương Y khác nhau, đòi hỏi thiết kế khung phải chịu lực ngang đa hướng. Các mode rung động được phân tích để đánh giá sự phân bố lực cắt lên các tầng, từ đó bố trí cốt thép hợp lý cho cột và dầm tại các tầng dưới, nơi chịu lực cắt lớn nhất.

III. Giải pháp và phương pháp thiết kế tòa nhà thương mại Arena

Đồ án áp dụng nhiều giải pháp kỹ thuật tiên tiến để giải quyết các thách thức trong thiết kế tòa nhà thương mại Arena. Về kết cấu, phương pháp thiết kế tuân thủ nghiêm ngặt hai nhóm trạng thái giới hạn theo quy phạm bê tông cốt thép Việt Nam. Sàn tầng điển hình được tính toán bằng phương pháp dải, tối ưu hóa tiết diện cốt thép. Cầu thang bộ thiết kế theo nguyên tắc chịu lực bậc thang và bản thang. Phần nền móng sử dụng hệ thống cọc bê tông cốt thép, phù hợp với hồ sơ địa chất tại khu vực. Giải pháp tầng hầm bao gồm tường vây neo giữ bằng đinh chống cắt và hệ shoring tạm thời. Mô hình hóa kết cấu bằng phần mềm SAP2000 giúp kiểm tra toàn diện khả năng chịu lực, độ cứng và ổn định của toàn bộ công trình trong mọi điều kiện tải trọng.

3.1. Phương pháp thiết kế kết cấu bê tông cốt thép

Thiết kế kết cấu tòa nhà Arena áp dụng phương pháp trạng thái giới hạn, kiểm tra cả khả năng chịu lực lẫn điều kiện sử dụng bình thường. Dầm và cột được tính toán tiết diện dựa trên nội lực từ mô hình phân tích khung. Sàn bê tông cốt thép thiết kế theo nguyên tắc sàn một phương hoặc hai phương tùy tỷ số cạnh. Cốt thép bố trí đảm bảo yêu cầu về khoảng cách, đường kính và lớp bê tông bảo vệ theo tiêu chuẩn TCVN 5574.

3.2. Giải pháp thi công tầng hầm và hệ thống chống đỡ

Thi công tầng hầm tòa nhà Arena sử dụng tường vây bê tông cốt thép kết hợp đinh chống cắt để giữ đất và chống trượt. Hệ shoring được thiết kế và kiểm tra nhằm đảm bảo ổn định hố đào trong suốt quá trình thi công. Giải pháp này giúp bảo vệ công trình lân cận và giảm thiểu ảnh hưởng đến môi trường xung quanh. Việc tính toán tường vây tuân thủ nguyên tắc áp lực đất chủ động và bị động theo lý thuyết Rankine.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn của đồ án tốt nghiệp

Đồ án tốt nghiệp tòa nhà thương mại Arena đã hoàn thành đầy đủ các yêu cầu về kiến trúc, kết cấu, nền móng và chuyên đề thi công tầng hầm. Kết quả tính toán cho thấy công trình đáp ứng đầy đủ hai nhóm trạng thái giới hạn theo quy phạm hiện hành. Hệ thống khung bê tông cốt thép đảm bảo độ bền, độ cứng và ổn định không gian dưới tác dụng của tải trọng đứng và tải trọng ngang. Móng cọc truyền tải trọng an toàn xuống nền đất phù hợp với điều kiện địa chất thực tế. Hệ thống tường vây và shoring đảm bảo an toàn thi công tầng hầm. Đồ án là minh chứng sinh động cho khả năng vận dụng kiến thức chuyên môn vào thực tiễn thiết kế công trình. Sản phẩm cuối cùng bao gồm thuyết minh chi tiết và 29 bản vẽ A1, đáp ứng tiêu chuẩn hồ sơ kỹ thuật xây dựng. Công trình có giá trị tham khảo cao cho các dự án thương mại tương tự tại Việt Nam.

4.1. Đánh giá kết quả đạt được của đồ án

Đồ án đã đạt được các mục tiêu đề ra: thiết kế kiến trúc hoàn chỉnh, tính toán kết cấu chính xác và đề xuất giải pháp nền móng khả thi. Hệ thống 29 bản vẽ A1 thể hiện đầy đủ các chi tiết kỹ thuật từ kiến trúc đến thi công. Kết quả phân tích động đất và tổ hợp tải trọng đảm bảo công trình an toàn trong mọi điều kiện khai thác. Đồ án được đánh giá cao về mặt chuyên môn và tính ứng dụng thực tiễn.

4.2. Ứng dụng và khả năng mở rộng cho dự án thực tế

Kinh nghiệm từ đồ án tòa nhà thương mại Arena có thể áp dụng cho nhiều loại công trình thương mại tương tự tại Việt Nam. Phương pháp tính toán kết cấu, thiết kế móng cọc và giải pháp thi công tầng hầm đều tuân thủ tiêu chuẩn quốc gia. Các giải pháp tường vây và shoring đặc biệt hữu ích cho dự án xây dựng trong khu vực đô thị đông đúc. Đồ án cũng mở hướng nghiên cứu sâu hơn về tối ưu hóa kết cấu và ứng dụng vật liệu mới trong xây dựng thương mại.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH 1.1 ĐẶC ĐIỂM KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH 1. Tên dự án TÒA NHÀ THƯƠNG MẠI ARENA 1. Quy mô dự án Công trình cao 67.000(m) tính từ mặt đất tự nhiên. Với chiều cao công trình gồm 2 tầng hầm, 6 tầng thương mại, 10 tầng điển hình và 1 tầng mái.

Vị trí xây dựng Công trình tọa lạc trên đường 158 VÕ VĂN TẦN, Phường 6, Quận 3, TP. Hồ Chí Minh là nút giao thuận tiện trên trục đường giao thông chính của trung tâm thành phố, có ở vị trí thoáng, đẹp tạo điểm nhấn và sự hài hòa,hiện đại của thành phố hiện đại 1. Tiện ích dự án Công năng công trình • Tầng hầm B2,B1: Bãi đậu xe • Tầng 1-6: Khu thương mại • Tầng 7-16: Bố trí các căn hộ và khối văn phòng cho thuê • Tầng mái: Bố trí cafe sân vườn 1. Hệ thống giao thông Giao thông phương ngang là hệ thống hành lang giữa bao quanh khu vực thang đứng nằm giữa mặt bằng tầng, đảm bảo lưu thông ngắn gọn, tiện lợi đến từng căn hộ.

Giao thông phương đứng là liên hệ giữa các tầng thông qua hệ thống gồm 4 buồng thang máy và 3 cầu thang bộ hành nhằm liên hệ giao thông theo phương đứng và thoát hiểm khi có sự cố. Phần diện tích cầu thang bộ được thiết kế đảm bảo yêu cầu thoát người nhanh, an toàn khi có sự cố xảy ra. Thang máy này được đặt ở vị trí trung tâm, nhằm đảm bảo khoảng cách xa nhất đến thang máy nhỏ hơn 30m để giải quyết việc đi lại hằng ngày cho mọi người và khoảng cách an toàn để có thể thoát người nhanh nhất khi xảy ra sự cố.2 GIẢI PHÁP KỸ THUẬT 1. Hệ thống điện Công trình sử dụng điện được cung cấp từ hai nguồn: lưới điện Thành Phố và máy phát điện riêng Toàn bộ đường dây điện được đi ngầm (được tiến hành lắp đặt đồng thời khi thi công).

1 Hệ thống cấp điện chính đi trong các hộp kỹ thuật đặt ngầm trong tường và phải bảo đảm an toàn không đi qua các khu vực ẩm ướt, tạo điều kiện dễ dàng khi cần sữa chữa. Hệ thống nước Nguồn nước cấp được chọn dùng là nguồn nước chung cho cả thành phố qua tính toán đảm bảo đáp ứng nhu cầu sử dụng nước và việc đảm bảo vệ sinh nguồn nước. Thoát nước mưa: Nước mưa trên mái được thoát xuống dưới thông qua hệ thống ống nhựa đặt tại những vị trí thu nước mái nhiều nhất. Từ hệ thống ống dẫn chảy xuống rãnh thu nước mưa quanh nhà đến hệ thông thoát nước chung của thành phố.

Thoát nước thải sinh hoạt: Nước thải khu vệ sinh được dẫn xuống bể tự hoại làm sạch sau đó vào hệ thống thoát nước chung của thành phố. Đường ống dẫn phải kín, không dò rỉ, đảm bảo độ dốc khi thoát nước. Thông gió chiếu sáng Kết hợp ánh sáng tự nhiên và chiếu sáng nhân tạo Chiếu sáng tự nhiên: Các phòng đều có hệ thống cửa để tiếp nhận ánh sáng từ bên ngoài kết hợp cùng ánh sáng nhân tạo đảm bảo đủ ánh sáng trong phòng. Chiếu sáng nhân tạo: Được tạo ra từ hệ thống điện chiếu sáng theo tiêu chuẩn Việt Nam về thiết kết điện chiếu sáng trong công trình dân dụng.

Bốn mặt của công trình đều có bancol thông gió chiếu sáng cho các phòng. Ngoài ra còn bố trí máy điều hòa ở các phòng. Phòng cháy thoát hiểm Công trình BTCT bố trí tường ngăn bằng gạch rỗng vừa cách âm vừa cách nhiệt. Mỗi tầng đều được đặt biển chỉ dẫn về phòng và chữa cháy.Dọc hành lang bố trí các hộp chống cháy bằng các bình khí CO2.

Chống sét Chọn sử dụng hệ thống thu sét chủ động quả cầu Dynasphere được thiết lập ở tầng mái và hệ thống dây nối đất bằng đồng được thiết kế để tối thiểu hóa nguy cơ bị sét đánh. Hệ thống thoát rác Rác thải ở mỗi tầng được đổ vào gen rác đưa xuống gian rác, gian rác được bố trí ở tầng hầm và có bộ phận đưa rác ra ngoài. Gian rác được thiết kế kín đáo, kỹ càng để tránh làm bốc mùi gây ô nhiễm môi trường. 2 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH 2.1 NGUYÊN TẮC TÍNH TOÁN KẾT CẤU 2.

Nguyên tắc thiết kế cơ bản Khi thiết kế cần tạo sơ đồ kết cấu, kích thước tiết diện và bố trí cốt thép đảm bảo được độ bền, độ ổn định và độ cứng không gian xét trong tổng thể cũng như toàn bộ kết cấu. Việc đảm bảo đủ khả năng chịu lực phải trong giai đoạn xây dựng và sử dụng. Khi tính toán thiết kế kết cấu bê tông cốt thép cần phải thoả mãn những yêu cầu về tính toán theo hai nhóm trạng thái giới hạn : Trạng thái giới hạn thứ nhất ( TTGH I ) và trạng thái giới hạn thứ hai ( TTGH II ). Nhóm trạng thái giới hạn thứ nhất (THGH I): nhằm đảm bảo khả năng chịu lực của kết cấu, cụ thể đảm bảo cho kết cấu : • Không bị phá hoại do tải trọng và tác động.

• Không bị mất ổn định về hình dáng và vị trí. • Không bị phá hoại về kết cấu bị mỏi. • Không bị phá hoại do tác động đồng thời của các nhân tố về lực và những ảnh hưởng của môi trường. Nhóm trạng thái giới hạn thứ nhất (THGH II): nhằm đảm bảo sự làm việc bình thường của kết cấu, cụ thể cần hạn chế : • Khe nứt không mở rộng quá giới hạn cho phép hoặc không xuất hiện khe nứt.

• Không có những biến dạng quá giới hạn cho phép như độ võng, góc xoay, góc trượt, dao động.2 GIẢI PHÁP VẬT LIỆU 2. Bê tông và cốt thép Bảng 2.1 Vật liệu sử dụng công trình Vật liệu Thông số Kết cấu sử dụng Nền tầng trệt, cầu thang, lanh tô,trụ Rb = 17 Mpa; Rbt = 1,2 MPa ; Bê tông B30 3 tường, móng, cột, dầm, sàn,vách,bể Eb = 32,5. AI Rs = 225MPa; Rsw = 175MPa; Cốt thép Cốt thép đai, thép treo, thép sàn có ϕ ≤ 8 ϕ≤8 Es = 21. AIII Rs = 365MPa; Rsw = 290MPa; Cốt thép Cốt thép dọc dầm, cột có ϕ > 8 4 ϕ>8 Es = 20.

Lớp bê tông bảo vệ Bảng 2.2 Chiều dày lớp bê tông bảo vệ STT Loại kết cấu Lớp bê tông bảo vệ Đối với cốt thép dọc chịu lực (không ứng lực trước, ứng lực trước,ứng lực trước kéo trên bệ), chiều dày lớp bê tông bảo vệ cần được lấy không nhỏ hơn đường kính cốt thép hoặc dây cáp và không nhỏ hơn: 1 Trong bản và tường có chiều dày trên 100mm 15mm (20mm) 2 Trong dầm và dầm sườn có chiều cao ≥ 250mm 20mm (25mm) 3 Trong cột 20mm (25 mm) 4 Trong dầm móng 30mm 5 Toàn khối khi có lớp bê tông lót 35mm 6 Toàn khối khi không có lớp bê tông lót 70mm Chiều dày lớp bê tông bảo vệ cho cốt thép đai, cốt thép phân bố và cốt thép cấu tạo cần được lấy không nhỏ hơn đường kính của các cốt thép này và không nhỏ hơn: 1 Khi chiều cao tiết diện cấu kiện nhỏ hơn 250mm 10mm (15mm) 2 Khi chiều cao tiết diện cấu kiện từ 250mm trở lên 15mm (20mm) CHÚ THÍCH: giá trị trong ngoặc ( ) cho kết cấu ngoài trời hoặc những nơi ẩm ướt. (trích TCVN 5574:2012 – Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - điều 8.3 GIẢI PHÁP KẾT CẤU 2. Hệ kết cấu chịu lực chính Căn cứ vào quy mô công trình (16 tầng nổi và 2 hầm),địa điểm xây dựng tại Quận 3 (tra cứu TCVN 9386:2012 và TCVN 2737-1995) công trình cấp II, loại địa hình C và áp lực gió W o 2 = 83daN/m (vùng gió IIA). Sinh viên sử dụng giải pháp hệ khung - vách bằng BTCT đổ toàn khối.

Hệ thống thang bộ, thang máy là lõi trung tâm đảm bảo sự bền vững,chắc chắn cho công trình. Giải pháp khung vách BTCT với đổ dầm toàn khối, bố trí các dầm trên đầu cột và gác qua vách cứng 2. Hệ kết cấu theo phương ngang Sàn phẳng đổ toàn khối Công trình có nhịp khá lớn từ 8. Nếu chọn phương án dầm sàn BTCT truyền thống sẽ giới hạn không gian so với sàn sườn đổ toàn khối Cấu tạo kết cấu sàn tương tự như sàn phẳng nhưng giữa các đầu cột có thể bố trí thêm hệ dầm, làm tăng ổn định cho sàn 2.

Hệ kết cấu theo phương đứng Cột,vách cứng là kết cấu chịu lực chính của công trình.Vì thế lựa chọn phương án cột, kích thước có ý nghĩa quyết định đến khả năng chịu lực của toàn kết cấu. 4 Phương án chọn cột,vách bê tông cốt thép Ưu điểm: được sử dụng phổ biến,thi công đơn giản 2.4 SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN KẾT CẤU 2. Dầm = 1 Dầm: h d 12 L = 1 1 b d 2 3 1 1 L = (650 867) Dầm nhịp 10.5) 2 3 Vậy chọn kích thước: Dầm tầng điển hình b d = 300mm, h d = 600mm. Dầm tầng hầm b d = 500mm, h d = 700mm.

Sàn Chọn chiều dày của sàn phụ thuộc vào nhịp và tải trọng tác dụng. Có thể chọn chiều dày bản sàn xác định sơ bộ theo công thức : h D s = L n m Trong đó: • D = 0,8 1,4 phụ thuộc vào tải trọng • Với ô bản liên kết bốn cạnh, chịu uốn 2 phương m = 40 45 • Ln là nhịp theo phương cạnh ngắn D 1 1 hs = Ln = − 9000 = ( 200 225 )(mm) m 40 45 → h s = 200(mm) Chọn chiều dày sàn tầng điển hình và sàn tầng hầm: hs=200(mm) 5 2. Cột Kích thước tiết diện cột thường được chọn trong giai đoạn thiết kế cơ sở, được dựa vào kinh nghiệm thiết kế, dựa vào các kết cấu tương tự hoặc cũng có thể tính toán sơ bộ dựa vào lực nén N được xác định một cách gần đúng. Diện tích tiết diện cột là A: A= kN Rb Trong đó: Rb: cường độ tính toán về nén của bê tông.(17MPa-B30) N: lực nén, được tính gần đúng như sau N = ms.Fs Fs: diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét ms: số sàn phía trên tiết diện đang xét 2 q là tải trọng tương đương tính trên mỗi m mặt sàn trong đó gồm tải trọng thường xuyên và tạm thời trên bản sàn, trọng lượng tường, dầm, cột đem tính ra phân bố đều trên sàn.

Với nhà có bề dày sàn trung bình từ 15:20 cm, tường, dầm, cột là trung bình hoặc lớn q= 15:18 kN/m2 k- hệ số xét đến ảnh hưởng khác như momen uốn, hàm lượng cốt thép, độ mảnh của cột. Kích thước tiết diện cột được chọn sơ bộ trong bảng sau: Bảng 2.