Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án tốt nghiệp thực hiện thiết kế công trình "Văn phòng cho thuê PHUTHO OFFICE BUILDING" trong bối cảnh nền kinh tế đang trên đà hồi phục cùng tốc độ đô thị hóa nhanh tại Thành phố Hồ Chí Minh, dẫn tới nhu cầu tìm kiếm không gian làm việc cho các doanh nghiệp tăng mạnh, đặc biệt tại khu vực quận Bình Thạnh với số lượng công ty đăng ký mới liên tục gia tăng.

Nhiệm vụ và mục tiêu nghiên cứu của đồ án được xác định cụ thể bao gồm:

  1. Hoàn thiện và thể hiện hồ sơ bản vẽ kiến trúc công trình dựa trên dữ liệu thiết kế ban đầu.
  2. Thiết kế kết cấu phần thân: lựa chọn giải pháp kết cấu; xác định tải trọng và tác động (tĩnh tải, hoạt tải, gió tĩnh, gió động, động đất); kiểm tra ổn định tổng thể hệ kết cấu; tính toán và bố trí cốt thép cho bản sàn dầm điển hình, dầm điển hình, cầu thang bộ, và khung không gian trục 3 (bao gồm dầm, cột chịu nén lệch tâm xiên, vách phẳng và lõi thang máy, dầm lanh tô thang máy).
  3. Thiết kế kết cấu phần ngầm và nền móng: đánh giá điều kiện địa chất, thiết kế phương án móng cọc ly tâm ứng suất trước (tính sức chịu tải, kiểm tra áp lực đầu cọc, tính lún, kiểm tra xuyên thủng và bố trí thép đài móng từ F1 đến F7).
  4. Thiết kế biện pháp thi công: lập phương án ép cọc bằng máy ép robot tự hành và thiết kế hệ tường vây Barrette kết hợp hệ thanh chống (shoring) phục vụ đào hố móng thi công tầng hầm theo phương pháp Bottom-Up.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng: Công trình dân dụng cao tầng kết cấu bê tông cốt thép toàn khối kết hợp tường vây và móng cọc ly tâm.
  • Phạm vi không gian: Tọa lạc tại địa chỉ số 120 đường Hoàng Hoa Thám, Phường 7, Quận Bình Thạnh, Thành phố Hồ Chí Minh. Công trình thuộc cấp II (theo Phụ lục 1 – Thông tư số 10/2013/TT-BXD), quy mô gồm 2 tầng hầm, 14 tầng văn phòng và 1 tầng mái; chiều cao tổng thể công trình là 59,85 m (chiều cao tính từ cốt ±0.000 là 58,50 m).
  • Phạm vi thời gian: Thực hiện từ ngày 28/08/2020 đến ngày 22/01/2021.
Hạng mục quy mô công trình Thông số kỹ thuật
Địa điểm xây dựng 120 Hoàng Hoa Thám, P.7, Q. Bình Thạnh, TP.HCM
Cấp công trình Cấp II (Thông tư 10/2013/TT-BXD)
Số tầng 2 tầng hầm + 14 tầng nổi + 1 tầng mái
Chiều cao công trình 59,85 m (tính từ đáy hầm B2: -6,300 m)
Chiều cao tầng hầm 2 / hầm 1 2,8 m (cao độ -6,300 m) / 3,5 m
Chiều cao tầng 1 / tầng điển hình 5,0 m / 4,0 m
Diện tích xây dựng tầng hầm 1 và hầm 2 910 m² / tầng
Diện tích xây dựng tầng 1 596 m²
Diện tích sàn tầng 2 – 14 616,5 m² / tầng
Tổng diện tích sàn xây dựng (gồm 2 hầm) 10.430,5 m²
Tổng diện tích sàn sử dụng (chưa tính hầm, mái) 8.610,5 m²
Hệ số sử dụng đất 8,5

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án được xây dựng trên hệ thống các quy chuẩn, tiêu chuẩn xây dựng hiện hành của Việt Nam kết hợp các phương pháp mô hình hóa cơ học kết cấu và cơ học địa kỹ thuật:

Hệ thống văn bản pháp lý và tiêu chuẩn áp dụng:

  • Nghị định số 12/2009/NĐ-CP và Nghị định số 15/2013/NĐ-CP về quản lý chất lượng công trình xây dựng.
  • TCVN 2737-1995 / TCVN 2737-2012: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế.
  • TCVN 9386-2012: Thiết kế công trình chịu tải trọng động đất (tính theo phương pháp phổ phản ứng đàn hồi).
  • TCVN 5574-2018: Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép.
  • TCVN 5575-2012: Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế.
  • TCVN 9362-2012: Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình.
  • TCVN 10304-2014: Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế.
  • TCVN 9394-2012: Đóng và ép cọc – Thi công và nghiệm thu.
  • TCVN 9395-2012: Cọc khoan nhồi – Thi công và nghiệm thu.
  • TCXD 198-1997: Nhà cao tầng – Thiết kế bê tông cốt thép toàn khối.
  • TCXD 229-1999: Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió.
  • QCXDVN 02-2009/BXD: Số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng.
  • QCVN 06-2010/BXD: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn cháy cho nhà và công trình.
  • TCVN 323:2004: Tiêu chuẩn thiết kế nhà cao tầng.
  • TCVN 2622-1995: Phòng cháy, chống cháy cho nhà và công trình.

Phương pháp nghiên cứu và tính toán:

  • Tính toán trạng thái giới hạn: Thiết kế theo Trạng thái giới hạn I (khả năng chịu lực, độ bền, ổn định, mỏi) và Trạng thái giới hạn II (điều kiện sử dụng bình thường, giới hạn độ võng, bề rộng khe nứt theo TCVN 5574:2018).
  • Phương pháp phần tử hữu hạn và phân tích dao động: Khảo sát dao động riêng (12 mode dao động), phân tích thành phần động của gió và động đất bằng phương pháp phổ phản ứng dao động kết hợp hệ số Mass Source ($100%\text{ Tĩnh tải} + 50%\text{ Hoạt tải toàn phần}$).
  • Phân tích tương tác đất - kết cấu: Mô phỏng bài toán hố đào nhiều giai đoạn (Phase) bằng phần mềm địa kỹ thuật chuyên dụng.

Công cụ phần mềm và nguồn dữ liệu:

  • Hồ sơ dữ liệu ban đầu: Hồ sơ bản vẽ thiết kế kiến trúc và hồ sơ báo cáo khảo sát địa chất công trình (trụ địa chất HK2).
  • Phần mềm ứng dụng: CSI ETABS v16.3 (phân tích không gian tổng thể khung - vách), CSI SAFE v12.0 / SAFE 2016 (phân tích chuyển vị dài hạn, nứt sàn dầm và móng đài lõi), PLAXIS 2D v8.2 (mô phỏng ứng xử tường vách chắn đất và hệ thanh chống hố đào), AutoCAD 2018 và các module lập trình tự động hóa liên kết bằng Microsoft VBA.
Vật liệu và thông số cấu kiện Quy cách / Giá trị thiết kế
Bê tông phần thân và móng Cấp độ bền B30 (vách hầm dùng B30 có phụ gia chống thấm)
Cốt thép chịu lực CB240T ($R_s = 210.000\text{ kN/m}^2$, $\gamma = 25\text{ kN/m}^3$, $\gamma_b = 1$, $\omega = 0,5$)
Lớp bê tông bảo vệ ($a_b$) Cọc, đài móng: 50 mm; Kết cấu tiếp xúc đất có lót: 35 mm; Dầm, cột, vách - lõi: 30 mm; Sàn, cầu thang: 20 mm
Chiều dày bản sàn Sàn tầng 1 – 14: 150 mm; Sàn hầm 2: 200 mm; Sàn hố pit, sàn mái hầm: 300 mm
Vách thang máy và tường bao hầm Chiều dày 200 mm và 400 mm

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu tổng quan công trình

Nội dung chương trình bày nhu cầu xây dựng tòa nhà văn phòng tại quận Bình Thạnh, vị trí khu đất (120 Hoàng Hoa Thám, P.7), cùng đặc trưng khí hậu TP.HCM (vùng nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, nhiệt độ trung bình 27°C, lượng bức xạ 140 Kcal/cm²/năm, vận tốc gió mùa Tây - Tây Nam trung bình 3,6 m/s, không có bão lớn). Quy mô công trình cao 59,85 m, gồm 2 tầng hầm (hầm B2 cao 2,8 m ở cao độ -6,300 m; hầm B1 cao 3,5 m) và 14 tầng văn phòng nổi (tầng 1 cao 5,0 m; các tầng 2–14 cao 4,0 m, hành lang rộng $\ge 2\text{ m}$). Chương cũng nêu các giải pháp kỹ thuật phụ trợ: trạm biến áp và máy phát điện dự phòng 150 kVA đặt dưới tầng hầm; hệ thống cấp nước từ mạng lưới thành phố qua bể ngầm bơm lên 4 bồn nước inox Tân Á Đại Thành dung tích $10.000\text{ lít}$ trên mái; hệ thống PCCC theo TCVN 2622-1995.

Chương 2: Tổng quan về kết cấu công trình

Chương 2 thiết lập cơ sở pháp lý, các tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành và nguyên tắc tính toán theo hai trạng thái giới hạn (TTGH I và TTGH II). Tác giả so sánh các giải pháp kết cấu chịu lực: lựa chọn hệ kết cấu chịu lực thẳng đứng và tải trọng ngang là hệ hỗn hợp "Khung - Vách - Lõi BTCT toàn khối"; lựa chọn giải pháp kết cấu sàn là "hệ sàn sườn dầm" (nhịp điển hình 6,4 m, dày 150 mm) nhờ ưu điểm độ cứng lớn, tính toán đơn giản, chịu rung tốt; lựa chọn giải pháp móng cọc ly tâm. Xác định sơ bộ kích thước tiết diện dầm chính, dầm phụ, cột (theo diện truyền tải và lực nén đúng tâm/lệch tâm), vách buồng thang dày 200 mm và 400 mm bằng bê tông cấp B30 và thép CB240T.

Chương 3: Tải trọng và tác động

Xác định đầy đủ các trường hợp tải trọng tác dụng lên công trình:

  • Tĩnh tải (SDL): Cấu tạo sàn điển hình tổng tĩnh tải $5,07\text{ kN/m}^2$, sàn văn phòng $7,27\text{ kN/m}^2$ (kể cả tải tường ngăn phân chia $2,2\text{ kN/m}^2$), sàn vệ sinh/ban công $5,67\text{ kN/m}^2$, sàn tầng hầm $6,20\text{ kN/m}^2$. Tải trọng tường xây dùng gạch nhẹ AAC ($600\times200\times85\text{ mm}$ và $600\times200\times200\text{ mm}$), tường gạch đất nung (dày 100 mm và 200 mm), vách kính hộp cường lực 19 mm và vách thạch cao chống cháy 60 phút Gywall DW4 (dày 126 mm, tĩnh tải tính toán $1,48\text{ kN/m}^2$).
  • Hoạt tải sử dụng (TCVN 2737-1995): Tầng hầm/đỗ xe ($5,0\text{ kN/m}^2$), hành lang/sảnh/cầu thang ($3,0\text{ kN/m}^2$), văn phòng ($2,0\text{ kN/m}^2$), phòng kỹ thuật điện áp ($7,5\text{ kN/m}^2$).
  • Tải trọng thiết bị: Bồn nước mái $100\text{ kN}$ quy đổi thành tải phân bố $5,08\text{ kN/m}^2$ trên diện tích $12,7\text{ m} \times 6,2\text{ m}$; tải trọng thang máy tập trung tại tâm buồng máy $10\text{ kN/m}^2$.
  • Tải trọng gió: Vùng gió II-A ($W_0 = 83\text{ daN/m}^2$), địa hình dạng C. Do chiều cao $H = 59,85\text{ m} > 40\text{ m}$, chương tính toán chi tiết thành phần gió tĩnh và thành phần gió động theo TCXD 229-1999 (xác định hệ số động lực $\xi$, hệ số tương quan không gian $\nu$, độ giảm loga $\delta = 0,3$).
  • Tải trọng động đất: Tính toán theo TCVN 9386-2012 bằng phương pháp phổ phản ứng đàn hồi, xác định hệ số ứng xử $q_0$, khối lượng tham gia dao động Mass Source ($100%\text{ Tĩnh tải} + 50%\text{ Hoạt tải}$). Thiết lập các tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn và tổ hợp tính toán phục vụ phân tích.

Chương 4: Kiểm tra ổn định tổng thể công trình

Đánh giá độ an toàn tổng thể của hệ kết cấu dưới tác động của tải trọng ngang và tải trọng đứng: kiểm tra chuyển vị đỉnh công trình, kiểm tra chuyển vị lệch tầng giữa các tầng kế cận, kiểm tra hiệu ứng phi tuyến hình học P-Delta ($\theta_x, \theta_y$), kiểm tra khả năng chống lật và gia tốc dao động đỉnh công trình nhằm đảm bảo sự ổn định và tiện nghi sử dụng.

Chương 5: Thiết kế cầu thang bộ

Thiết kế cầu thang bộ 2 vế tầng điển hình. Xác định kích thước hình học, tải trọng tĩnh tải và hoạt tải trên bản nghiêng và bản chiếu nghỉ/chiếu tới. Lập sơ đồ tính toán phẳng 2D trong phần mềm SAP2000 cho Vế 1 và Vế 2, trích xuất biểu đồ mômen $M_{3-3}$, phản lực gối tựa và độ võng. Tính toán bố trí cốt thép chịu lực cho bản thang và thiết kế cốt thép dọc, cốt đai cho dầm chiếu tới.

Chương 6: Tính toán – thiết kế sàn điển hình

Lựa chọn sàn dầm tầng điển hình (T3–T6) dày 150 mm. Mô hình hóa sàn bằng phần mềm CSI SAFE, định nghĩa các trường hợp tải trọng (Load Patterns và Load Cases chất tải theo giai đoạn). Chia dải strip theo phương X và phương Y để lấy giá trị mômen uốn, từ đó tính toán diện tích cốt thép. Chương thực hiện kiểm tra nứt và võng dài hạn do co ngót - từ biến theo TCVN 5574:2018 và đối chiếu so sánh kết quả giữa phương pháp tính thủ công với kết quả xuất từ SAFE.

Chương 7: Thiết kế dầm tầng điển hình

Phân tích nội lực dầm từ mô hình khung không gian ETABS (tiêu biểu như dầm B59 - DY04, dầm B32 - DY05). Tính toán diện tích cốt thép dọc chịu uốn theo tiết diện thẳng góc, cốt thép đai chịu lực cắt theo tiết diện nghiêng, và kiểm tra khả năng chịu mômen xoắn. Tính toán chi tiết chiều dài đoạn neo, đoạn nối cốt thép và bố trí cốt đai dày trong vùng tới hạn kháng chấn theo đúng tiêu chuẩn. Kiểm tra điều kiện nứt và biến dạng uốn của cấu kiện.

Chương 8: Thiết kế khung trục 3

Xây dựng mô hình 3D khung không gian trục 3 trong phần mềm ETABS, gán tổ hợp tải trọng bao. Tính toán thiết kế các cấu kiện:

  • Dầm khung: Tính toán cốt thép dọc và thép đai kháng chấn vùng tới hạn.
  • Cột khung (các cột biên C13, C23 và cột giữa C18): Tính toán cốt thép chịu nén uốn lệch tâm xiên, bố trí cốt đai kháng chấn và kiểm tra khả năng chịu lực thông qua biểu đồ tương tác không gian P-M-M.
  • Vách - Lõi cứng: Tính toán cốt thép vách phẳng đơn P4-B1 theo phương pháp vùng biên chịu mômen; tính toán vách lõi thang máy (phần tử Pier P-11) theo phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi và kiểm tra bằng biểu đồ tương tác; tính toán cốt thép lanh tô thang máy (phần tử dầm Spandrel).

Chương 9: Tính toán thiết kế móng

Dựa vào số liệu địa chất hố khoan HK2, chương đánh giá địa tầng và phân loại đất nền. Chọn phương án cọc bê tông ly tâm ứng suất trước D500. Xác định nội lực chân cột $N_{max}$ từ ETABS để tính toán sức chịu tải của cọc đơn theo vật liệu ($P_{vl}$), theo chỉ tiêu cơ lý đất nền, theo cường độ đất nền và theo chỉ số SPT. Tính toán chi tiết cho từng loại móng:

  • Móng cột biên và cột góc F1, F2, F3, F4, F5.
  • Móng vách phẳng F6 và móng đài lõi thang máy F7 (mô hình kiểm tra phản lực cọc và chia dải strip tính thép trong SAFE 2016).
  • Quy trình tính toán gồm: kiểm tra tải trọng tác dụng lên đầu cọc ($P_{max} \le 1,2 R_{ctk}$, $P_{tb} \le R_{ctk}$), kiểm tra áp lực đất dưới mũi cọc, tính lún khối móng quy ước, kiểm tra điều kiện chọc thủng / xuyên thủng đài móng và thiết kế bố trí cốt thép đài móng.

Chương 10: Biện pháp thi công ép cọc cho công trình

Lựa chọn phương án thi công ép cọc bằng máy ép thủy lực Robot tự hành model ZYJB Sunward sức ép 260 tấn. Tính toán lực ép đầu cọc lớn nhất ($P_{max}$) và nhỏ nhất ($P_{min}$), phân chia ca máy làm việc, tính toán định mức thời gian thi công, số lượng công nhân phục vụ và thiết lập quy trình thi công ép cọc chi tiết tại hiện trường.

Chương 11: Thiết kế tường vây và hố đào

Thiết kế kết cấu chắn giữ hố đào phục vụ thi công 2 tầng hầm:

  • Lựa chọn giải pháp tường vây bê tông cốt thép Barrette kết hợp hệ giằng chống thép hình (Shoring 3 tầng chống) theo công nghệ thi công Bottom-Up.
  • Thiết lập bảng thông số chỉ tiêu cơ lý đất nền, điều kiện mực nước ngầm và phụ tải mặt đất.
  • Mô hình hóa bài toán hố đào nhiều giai đoạn bằng phần mềm PLAXIS 2D qua các Phase: hạ mực nước ngầm, đào đất đến các cao độ $-1\text{ m}$, $-4\text{ m}$, $-6\text{ m}$, thi công dầm mũ và lắp đặt hệ thanh chống tại các cao độ $-0\text{ m}$, $-3\text{ m}$.
  • Kiểm tra ổn định hố đào, chuyển vị ngang của tường vây, độ biến dạng trồi đáy móng và tính toán cốt thép tường vây, tính toán kiểm tra khả năng chịu lực của hệ thanh giằng 1 và giằng 2 (lực cắt, lực dọc, mômen uốn).

Thiết kế và triển khai

Hệ thống kết cấu và công nghệ thi công của đồ án được mô hình hóa và triển khai cụ thể qua các giải pháp kỹ thuật:

[Sàn Dầm (SAFE & TCVN)]  [Cột, Vách, Lõi (P-M-M)] [Móng Cọc Ly Tâm D500]

  1. Mô hình hóa kết cấu phần thân:

    • Sử dụng CSI ETABS v16.3 thiết lập mô hình khung không gian 3 chiều gồm cột, dầm, vách phẳng và lõi thang máy. Gán liên kết ngàm tại chân cột tầng hầm, khai báo sàn tuyệt đối cứng trong mặt phẳng ngang.
    • Gán tải trọng gió tĩnh, gió động (xác định qua 12 mode dao động riêng với chu kỳ dao động thứ nhất $T_1$) và phổ phản ứng động đất theo TCVN 9386-2012.

  2. Mô hình hóa và phân tích sàn:

    • Dùng CSI SAFE v12.0 mô phỏng sàn sườn dầm tầng điển hình T3–T6 dày 150 mm. Khai báo tải trọng ngắn hạn (COMBOCV-NH) và tải trọng toàn phần dài hạn (COMBOCV-TP) nhằm phân tích biến dạng võng nứt thực tế dưới tác động của từ biến và co ngót bê tông.

  3. Mô phỏng địa kỹ thuật hố đào và tường chắn:

    • Dùng PLAXIS 2D phân tích phi tuyến bài toán hố đào sâu 2 tầng hầm có mực nước ngầm cao. Mô phỏng từng giai đoạn thi công (Phase 1 đến Phase 8) bao gồm các bước: hạ mực nước ngầm, đào đất phân cấp, lắp đặt hệ Shoring tại cao độ $-0\text{ m}$ và $-3\text{ m}$, kiểm soát chuyển vị ngang đỉnh tường và chống hiện tượng bục đáy hố đào.

  4. Công nghệ thi công nền móng và phần ngầm:

    • Sử dụng máy ép cọc Robot thủy lực ZYJB Sunward 260 tấn thi công cọc ly tâm D500 ngàm vào tầng đất chịu lực tốt.
    • Trình tự thi công hầm Bottom-Up: Thi công tường vây Barrette và cọc móng $\rightarrow$ Lắp đặt dầm mũ $\rightarrow$ Đào đất đợt 1 và lắp hệ shoring tầng 1 $\rightarrow$ Đào đất đợt 2 và lắp shoring tầng 2 $\rightarrow$ Đào đến cao độ đáy đài móng $\rightarrow$ Thi công đài móng, sàn hầm B2 $\rightarrow$ Tháo dỡ hệ shoring theo từng bước và thi công sàn hầm B1, sàn tầng 1.

Kết quả và đóng góp

Kết quả tính toán kỹ thuật chính trong đồ án:

  • Về tải trọng và dao động: Đã xác định giá trị áp lực gió tính toán $W_0 = 83\text{ daN/m}^2$ (vùng II-A, địa hình C sau khi giảm 12 daN/m² do ít bão), xác định lực động đất theo phổ đàn hồi, và kiểm tra ổn định tổng thể công trình thỏa mãn các giới hạn chuyển vị đỉnh, chuyển vị tầng và hiệu ứng P-Delta theo tiêu chuẩn.
  • Về cấu kiện sàn - dầm: Tính toán cốt thép sàn dầm nhịp 6,4 m (chiều dày 150 mm) bảo đảm khả năng chịu lực; đối chiếu kiểm tra võng nứt dài hạn giữa phương pháp tính giải tích theo TCVN 5574:2018 và phần mềm SAFE cho kết quả hội tụ và nằm trong giới hạn cho phép.
  • Về cấu kiện cột - vách - lõi: Thiết kế cốt thép cho các cột chịu nén uốn lệch tâm xiên (C13, C18, C23) với biểu đồ tương tác P-M an toàn; tính toán cốt thép vùng biên chịu uốn cho vách đơn P4-B1 và phân bố ứng suất đàn hồi cho lõi thang máy P-11, đáp ứng yêu cầu cấu tạo kháng chấn cho cốt đai dầm, cột và lanh tô Spandrel.
  • Về nền móng và hố đào: Xác định sức chịu tải thiết kế của cọc ly tâm D500; bố trí và kiểm tra an toàn cho 7 loại đài móng (từ F1 đến F7) về điều kiện xuyên thủng, phản lực cọc và độ lún; hoàn thiện hồ sơ thiết kế tường vây Barrette kết hợp 3 tầng thanh chống Shoring, kiểm soát chuyển vị tường chắn trong phạm vi cho phép theo kết quả mô phỏng PLAXIS 2D.

Đóng góp kỹ thuật của đề tài:

  • Áp dụng đầy đủ và đồng bộ tiêu chuẩn bê tông cốt thép TCVN 5574:2018 trong việc tính toán cấu kiện chịu uốn, nén lệch tâm và kiểm tra võng nứt dài hạn.
  • Kết hợp đa dạng các phần mềm chuyên ngành (ETABS, SAFE, PLAXIS 2D) cùng ngôn ngữ VBA tự động hóa quy trình xử lý số liệu nội lực, tạo giải pháp thiết kế đồng bộ từ kết cấu phần thân, kết cấu móng đến biện pháp thi công hố móng sâu trong đô thị.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án:

  • Việc tính toán tương tác giữa nền đất và móng cọc mới dừng lại ở mô hình khối móng quy ước tính lún và liên kết ngàm tại chân cột trong mô hình ETABS, chưa xét đến bài toán tương tác động phi tuyến đất - cọc - kết cấu (Soil - Structure Interaction).
  • Nghiên cứu biện pháp thi công tường vây và hố đào được khảo sát trên mô hình biến dạng phẳng 2D (PLAXIS 2D), chưa mô phỏng được hiệu ứng không gian 3D tại các góc hố móng phức tạp.

Hướng nghiên cứu và mở rộng:

  • Mở rộng phân tích mô hình 3D cho bài toán hố đào sâu nhằm đánh giá chính xác hơn ảnh hưởng của việc thi công hầm đến các công trình lân cận trong khu vực đô thị đông đúc.
  • Áp dụng các giải pháp sàn ứng suất trước căng sau (unbonded/bonded post-tensioned slabs) để tối ưu hóa chiều cao tầng và vượt nhịp lớn hơn cho công trình văn phòng.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo chi tiết cho sinh viên ngành Kỹ thuật Xây dựng, Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng khi thực hiện đồ án tốt nghiệp hoặc đồ án môn học Nhà cao tầng, Bê tông cốt thép, Nền móng và Thi công.

Nội dung đồ án cung cấp giá trị thực hành cao ở các phần:

  • Quy trình tính toán tải trọng gió động theo TCXD 229-1999 và tải trọng động đất theo TCVN 9386-2012.
  • Phương pháp kiểm tra nứt và võng dài hạn của sàn bê tông theo TCVN 5574:2018 có đối chiếu với phần mềm SAFE.
  • Trình tự thiết kế cột nén lệch tâm xiên, vách phẳng và lõi buồng thang máy bằng biểu đồ tương tác.
  • Thiết kế biện pháp thi công tầng hầm bằng phương pháp Bottom-Up với tường vây Barrette và hệ shoring được kiểm chứng qua phần mềm PLAXIS 2D.

Câu hỏi thường gặp

1. Công trình PHUTHO OFFICE BUILDING có quy mô và diện tích sàn như thế nào? Công trình gồm 2 tầng hầm (hầm 2 cao 2,8 m; hầm 1 cao 3,5 m), 14 tầng văn phòng nổi (tầng 1 cao 5,0 m; tầng 2–14 cao 4,0 m) và 1 tầng mái; tổng chiều cao công trình là 59,85 m. Diện tích xây dựng mỗi tầng hầm là 910 m², tầng 1 là 596 m², tầng 2–14 là 616,5 m²/tầng. Tổng diện tích sàn xây dựng tính cả hầm là 10.430,5 m² và tổng diện tích sàn sử dụng chưa kể hầm, mái là 8.610,5 m².

2. Giải pháp kết cấu chịu lực phần thân và vật liệu sử dụng trong đồ án là gì? Công trình sử dụng giải pháp kết cấu chịu lực chính là hệ hỗn hợp "Khung - Vách - Lõi bê tông cốt thép toàn khối" kết hợp hệ sàn sườn dầm (sàn dày 150 mm). Vật liệu sử dụng gồm bê tông cấp độ bền B30 (vách tầng hầm có phụ gia chống thấm) và cốt thép nhóm CB240T ($R_s = 210.000\text{ kN/m}^2$).

3. Tải trọng gió tác dụng lên công trình được xác định dựa trên cơ sở nào? Công trình đặt tại quận Bình Thạnh, TP.HCM thuộc vùng gió II-A, dạng địa hình C với áp lực gió tiêu chuẩn $W_0 = 83\text{ daN/m}^2$ (đã giảm 12 daN/m² do ít bão). Do chiều cao công trình đạt 59,85 m ($> 40\text{ m}$), tải trọng gió được tính toán bao gồm cả thành phần gió tĩnh và thành phần gió động theo TCXD 229-1999 dựa trên 12 mode dao động trích xuất từ ETABS.

4. Phương án móng và biện pháp thi công tầng hầm được lựa chọn ra sao? Phần móng sử dụng móng cọc ly tâm ứng suất trước D500 thi công bằng máy ép robot thủy lực tự hành ZYJB Sunward 260 tấn. Kết cấu chắn giữ hố đào là tường vây Barrette kết hợp 3 tầng thanh chống thép (Shoring), thi công hầm theo phương pháp Bottom-Up và được kiểm tra chuyển vị ổn định bằng mô hình PLAXIS 2D qua 8 giai đoạn thi công (Phase).

5. Việc tính toán độ võng và vết nứt của sàn tầng điển hình được thực hiện như thế nào? Độ võng và bề rộng vết nứt sàn dầm được phân tích dưới tác dụng của tải trọng dài hạn có xét đến co ngót và từ biến thông qua phần mềm CSI SAFE, đồng thời được tính toán kiểm tra đối chiếu bằng phương pháp thủ công giải tích theo quy định của tiêu chuẩn TCVN 5574:2018.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "PHUTHO OFFICE BUILDING" của sinh viên Bùi Văn Tài (ngành Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM) là một đồ án thiết kế hoàn chỉnh cho công trình văn phòng cao tầng cấp II gồm 15 tầng nổi và 2 tầng hầm. Đề tài đã giải quyết toàn diện từ việc phân tích hệ kết cấu khung - vách - lõi chịu tải trọng gió động và động đất, thiết kế sàn dầm và móng cọc ly tâm, cho đến thiết lập biện pháp thi công hố đào sâu bằng tường vây Barrette kết hợp hệ thanh chống shoring. Các kết quả tính toán tuân thủ chặt chẽ hệ thống tiêu chuẩn xây dựng hiện hành của Việt Nam (TCVN 5574:2018, TCVN 9386-2012, TCVN 10304-2014, TCXD 229-1999) và ứng dụng hiệu quả các phần mềm chuyên ngành như ETABS, SAFE và PLAXIS 2D.