Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án tốt nghiệp "Chung cư Garden Tower" được thực hiện bởi sinh viên Trương Thanh Hòa, dưới sự hướng dẫn của TS. Trần Văn Tiếng tại Khoa Đào tạo Chất lượng cao, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng, khóa 2014–2019).

Bối cảnh thực tiễn được tác giả nêu rõ xuất phát từ tốc độ đô thị hóa và tăng trưởng kinh tế - kỹ thuật nhanh chóng tại Thành phố Hồ Chí Minh. Sự hình thành và mở rộng của các khu công nghiệp, khu chế xuất, doanh nghiệp đã thu hút lực lượng lao động và người học tập lớn, dẫn đến áp lực gia tăng về nhu cầu nhà ở, đặc biệt là phân khúc nhà ở dành cho người có mức thu nhập trung bình và thấp. Dự án chung cư Garden Tower được lập nhằm giải quyết nhu cầu an cư thực tế, góp phần ổn định xã hội và chỉnh trang đô thị.

Nhiệm vụ thiết kế và nghiên cứu kỹ thuật của đồ án bao gồm ba nhóm nội dung trọng tâm:

  1. Phần kiến trúc: Thể hiện và hoàn thiện lại hồ sơ bản vẽ kiến trúc của công trình dựa trên dây chuyền công năng và các giải pháp kỹ thuật công trình.
  2. Phần kết cấu:
    • Phân tích và lựa chọn giải pháp kết cấu chịu lực không gian cho nhà cao tầng.
    • Tính toán và thiết kế sàn bê tông cốt thép tầng điển hình (từ tầng 5 đến tầng 18).
    • Tính toán và thiết kế các cấu kiện phụ trợ gồm cầu thang bộ thoát hiểm và bể nước mái.
    • Thiết lập mô hình không gian 3D, phân tích nội lực dưới tác động của tĩnh tải, hoạt tải, tải trọng gió (thành phần tĩnh, thành phần động) và tải trọng động đất; thực hiện thiết kế chi tiết kết cấu khung trục E và khung trục 3.
  3. Phần nền móng:
    • Tổng hợp, xử lý và đánh giá số liệu địa chất công trình từ báo cáo khảo sát hiện trường.
    • Đề xuất và so sánh 2 phương án móng, lựa chọn thiết kế móng cọc khoan nhồi hạ vào tầng đất chịu lực tốt.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Giải pháp thiết kế kiến trúc, kết cấu bê tông cốt thép toàn khối và nền móng cọc khoan nhồi cho công trình nhà ở cao tầng.
  • Phạm vi không gian: Công trình xây dựng tại khu vực đô thị Thành phố Hồ Chí Minh (phân vùng áp lực gió II-A, Quận 3; số liệu gia tốc nền tham chiếu lấy theo Quận Phú Nhuận theo phân vùng động đất). Công trình gồm 2 khối tháp (Block A và Block B) trên khu đất hình chữ nhật kích thước tổng thể $67{,}0\text{ m} \times 32{,}0\text{ m}$, chiều cao đỉnh mái $+67{,}5\text{ m}$ so với cốt $\pm0{,}000$ (chiều cao đón gió tính toán đạt $69{,}0\text{ m}$).
  • Phạm vi thời gian và khối lượng: Đồ án thực hiện từ ngày 04/09/2018 đến ngày 03/01/2019; sản phẩm giao nộp gồm 01 tập thuyết minh tính toán và 21 bản vẽ kỹ thuật khổ A1 (05 bản vẽ kiến trúc, 13 bản vẽ kết cấu, 03 bản vẽ nền móng).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án tuân thủ hệ thống quy chuẩn, tiêu chuẩn xây dựng hiện hành của Việt Nam trong thiết kế kết cấu công trình bê tông cốt thép và nền móng:

  • Tiêu chuẩn tải trọng và tác động: TCVN 2737:1995 (tính toán tải trọng tĩnh, hoạt tải và thành phần tĩnh của tải trọng gió).
  • Tiêu chuẩn tính toán gió động: TCXD 229:1999 (chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió cho công trình có chiều cao trên 40 m).
  • Tiêu chuẩn kết cấu nhà cao tầng: TCXD 198:1997 (thiết kế bê tông cốt thép toàn khối cho nhà cao tầng).
  • Tiêu chuẩn kết cấu bê tông cốt thép: TCVN 5574:2012 (tính toán cấu kiện chịu uốn, nén, nén lệch tâm theo trạng thái giới hạn thứ nhất và thứ hai).
  • Tiêu chuẩn kháng chấn: TCVN 9386-1:2012 và TCVN 9386-2:2012 (thiết kế công trình chịu động đất, quy định chung và thiết kế nền móng).
  • Tiêu chuẩn nền móng: TCVN 10304:2014 (tiêu chuẩn thiết kế móng cọc), TCVN 9362:2012 (tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình), TCVN 9393:2012 (phương pháp thử nghiệm cọc tại hiện trường bằng tải ép tĩnh dọc trục).

Phương pháp nghiên cứu và công cụ kỹ thuật áp dụng:

  • Phương pháp phân tích - tổng hợp lý thuyết: Áp dụng lý thuyết biến dạng dẻo, phương pháp trạng thái giới hạn để định cỡ cấu kiện sàn, dầm, cột, vách và móng.
  • Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM): Mô hình hóa không gian 3D toàn bộ hệ kết cấu chịu lực bằng phần mềm ETABS để phân tích dao động riêng (tìm chu kỳ, tần số, dạng dao động), xác định nội lực khung dưới các tổ hợp tải trọng tĩnh, gió và động đất. Sử dụng phần mềm SAFE 2016 để chia lưới phần tử hữu hạn, phân chia dải thiết kế (Design Strips) nhằm xác định mô men và bố trí cốt thép sàn tầng điển hình.
  • Phương pháp tĩnh lực ngang tương đương: Phân tích lực cắt đáy và phân bố lực chấn động theo chiều cao công trình theo quy định của TCVN 9386:2012.
  • Phương pháp cơ học đất và nền móng: Tính toán sức chịu tải đơn cọc theo cường độ vật liệu, chỉ tiêu cơ lý đất nền và chỉ tiêu xuyên tiêu chuẩn SPT; mô hình hóa nền cọc bằng độ cứng lò xo; kiểm tra lún theo phương pháp khối móng quy ước.

Vật liệu kết cấu quy định trong đồ án:

Vật liệu Cấp độ bền / Nhóm thép Thông số tính toán Ứng dụng kết cấu
Bê tông B25 $R_b = 14{,}05\text{ MPa}$; $R_{bt} = 1{,}05\text{ MPa}$; $E_b = 30 \times 10^3\text{ MPa}$ Cột, vách, dầm, sàn, đài móng, cọc khoan nhồi
Cốt thép Nhóm AI ($\phi \le 10\text{ mm}$) $R_s = R_{sc} = 225\text{ MPa}$; $R_{sw} = 175\text{ MPa}$; $E_s = 210 \times 10^3\text{ MPa}$ Cốt thép sàn, cốt đai dầm/cột, cấu tạo
Cốt thép Nhóm AII ($\phi > 10\text{ mm}$) $R_s = R_{sc} = 280\text{ MPa}$; $R_{sw} = 280\text{ MPa}$; $E_s = 210 \times 10^3\text{ MPa}$ Cốt dọc chịu lực dầm, cột, vách, đài cọc

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Kiến trúc công trình

Chương này tổng kết vị trí, quy mô và các giải pháp kiến trúc, hạ tầng kỹ thuật của khối nhà:

  • Quy mô công trình: Tòa nhà gồm 2 tháp (Block A và Block B), 1 tầng hầm sâu $-4{,}0\text{ m}$, 20 tầng nổi và 1 tầng kỹ thuật mái (KT2). Tầng trệt cao $3{,}9\text{ m}$ (khu thương mại, sảnh chính); tầng 2, 3, 4 cao $3{,}0\text{ m}$ làm bãi đỗ xe; tầng kỹ thuật KT1 cao $2{,}0\text{ m}$; các tầng 5 đến 18 là căn hộ điển hình cao $3{,}5\text{ m}$ (mỗi tầng gồm 24 căn hộ, diện tích bình quân $88\text{ m}^2$/căn); tầng 19 có 6 căn hộ; đỉnh mái đặt bể nước kỹ thuật.
  • Giải pháp giao thông: Tầng hầm bố trí 2 ram dốc đối xứng phục vụ xe lưu thông một chiều; mỗi block bố trí 4 thang máy tải khách kết hợp sảnh trung tâm và 2 buồng thang bộ thoát hiểm khép kín chống cháy, dẫn khói.
  • Hệ thống hạ tầng kỹ thuật: Hệ thống cấp nước từ mạng đô thị vào bể ngầm tầng hầm, trạm bơm tự động trung chuyển lên 2 bể nước mái mỗi block; hệ thống thoát nước mưa dùng sê-nô thu gom độc lập với mạng nước thải sinh hoạt dẫn về bể xử lý ngầm sân trước; thông gió cơ khí quạt hút tầng hầm và khu vệ sinh; mạng lưới chữa cháy vách tường gồm 4 họng vòi gai dài 25 m, lăng phun 13 mm bố trí tại 4 góc mỗi tầng.

Chương 2: Phân tích sơ bộ kết cấu

Tác giả đánh giá điều kiện tải trọng và quyết định chọn hệ kết cấu chịu lực chính:

  • Hệ chịu lực đứng và ngang: Chọn hệ kết cấu khung – vách bê tông cốt thép đổ toàn khối kết hợp sàn sườn đổ liền khối. Sàn làm việc như màng cứng tuyệt đối trong mặt phẳng ngang nhằm phân phối tải trọng ngang vào hệ thống vách cứng và khung cột.
  • Sơ bộ kích thước tiết diện:
    • Bản sàn: Ô bản lớn nhất $9{,}1\text{ m} \times 9{,}1\text{ m}$, tỷ lệ cạnh $L_2/L_1 = 1{,}0$ (làm việc 2 phương, chọn $m = 45$). Bề dày bản sàn chọn $h_b = 180\text{ mm}$ (thỏa mãn $h_b > h_{min} = 50\text{ mm}$ theo TCVN 5574:2012).
    • Hệ dầm: Dầm chính nhịp lớn chọn kích thước tiết diện $b \times h = 300 \times 600\text{ mm}$; dầm phụ chọn $b \times h = 200 \times 400\text{ mm}$.
    • Vách cứng: Chọn chiều dày $t = 300\text{ mm}$ (thỏa mãn quy định $t \ge 150\text{ mm}$ và $t \ge H_{tang}/20 = 3900/20 = 195\text{ mm}$ của TCXD 198:1997), cục bộ có vách dày $250\text{ mm}$.
    • Cột: Định kích thước sơ bộ theo diện tích truyền tải $A_{cot} \ge N / (k \cdot R_b)$, sau đó hiệu chỉnh qua nhiều chu kỳ lặp trên mô hình để tối ưu hóa chu kỳ dao động và hàm lượng cốt thép.

Chương 3: Tải trọng tác động

Chương này thiết lập đầy đủ các thông số tải trọng tác động lên hệ kết cấu:

  • Tĩnh tải: Trọng lượng bản thân kết cấu do phần mềm tự động tính toán từ kích thước hình học và khối lượng riêng bê tông ($25\text{ kN/m}^3$). Khai báo bổ sung lớp cấu tạo sàn sinh hoạt ($1{,}47\text{ kN/m}^2$), sàn vệ sinh có vữa tạo dốc và chống thấm ($1{,}52\text{ kN/m}^2$), tải trọng trần và kỹ thuật ($1{,}1\text{ kN/m}^2$). Tải trọng tường xây gạch 200 mm và 100 mm gán dạng tải phân bố trên dầm hoặc quy đổi phân bố đều trên sàn ($0{,}4\text{ kN/m}^2$).
  • Hoạt tải tiêu chuẩn theo TCVN 2737:1995: Phòng ngủ, phòng khách, vệ sinh ($1{,}5\text{ kN/m}^2$, tính toán $1{,}95\text{ kN/m}^2$); phòng đọc sách ($4{,}0\text{ kN/m}^2$, tính toán $4{,}8\text{ kN/m}^2$); khu sảnh thương mại ($4{,}0\text{ kN/m}^2$, tính toán $4{,}8\text{ kN/m}^2$); khu kỹ thuật ($6{,}0\text{ kN/m}^2$, tính toán $7{,}2\text{ kN/m}^2$); mái không sử dụng ($0{,}75\text{ kN/m}^2$, tính toán $0{,}98\text{ kN/m}^2$).
  • Tải trọng gió: Vùng áp lực gió II-A, địa hình C; giá trị áp lực gió tiêu chuẩn $W_0 = 83\text{ daN/m}^2$ ($0{,}83\text{ kN/m}^2$), hệ số độ tin cậy $\gamma = 1{,}2$. Công trình cao $69\text{ m} > 40\text{ m}$ nên phải xác định thành phần động của gió theo TCXD 229:1999. Tần số dao động cơ bản của công trình $f_1 = 0{,}608\text{ Hz} < f_L = 1{,}3\text{ Hz}$, thuộc trường hợp phải kể đến cả xung vận tốc gió và lực quán tính. Tác giả phân tích 5 dạng dao động đầu tiên, loại trừ dạng 3 và 5 do xoắn, tính toán thành phần động cho Mode 1 (phương X, $f_1 = 0{,}608\text{ Hz}$), Mode 2 (phương Y, $f_2 = 0{,}753\text{ Hz}$) và Mode 4 (phương X, $f_4 = 0{,}857\text{ Hz}$).
  • Tải trọng động đất: Tính toán theo phương pháp tĩnh lực ngang tương đương (TCVN 9386:2012) do công trình đều đặn và chu kỳ $T_1 = 1{,}644\text{ s} < 4T_C = 2{,}4\text{ s}$. Đỉnh gia tốc nền tham chiếu $a_{gR} = 0{,}828\text{ m/s}^2$ ($0{,}084\text{g}$); nền đất loại C với $N_{SPT} = 42$; hệ số nền $S = 1{,}15$; $T_B = 0{,}2\text{ s}$, $T_C = 0{,}6\text{ s}$, $T_D = 2{,}0\text{ s}$; hệ số tầm quan trọng $\gamma_1 = 1{,}0$; hệ số ứng xử $q = 3{,}9$ (cấp dẻo trung bình). Gia tốc thiết kế $a_g = 0{,}0828\text{g}$ yêu cầu bắt buộc áp dụng cấu tạo kháng chấn.

Chương 4: Thiết kế sàn tầng điển hình

  • Áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn trên phần mềm SAFE 2016 thiết kế sàn tầng 5 đến tầng 18 dày $180\text{ mm}$.
  • Khai báo liên kết chân cột, vách ngàm cứng tại tầng dưới; gán tĩnh tải hoàn thiện, tải tường phân bố và hoạt tải sử dụng theo đúng công năng.
  • Chia dải thiết kế (Design Strips) theo hai phương X (từ trục A đến E) và phương Y (từ trục 1 đến 6). Dựa trên biểu đồ mô men uốn của các dải từ tổ hợp tĩnh tải và hoạt tải, tác giả tính toán diện tích cốt thép yêu cầu $A_s$ tại 3 tiết diện nguy hiểm: gối 1, giữa nhịp và gối 2; kiểm tra độ võng đàn hồi và bề rộng khe nứt theo giới hạn cho phép của TCVN 5574:2012.

Chương 5: Thiết kế cầu thang bộ

  • Tính toán kết cấu cầu thang bộ thoát hiểm gồm bản nghiêng, bản chiếu nghỉ và dầm thang.
  • Xác định tải trọng bản thân bản thang, bậc xây gạch, lớp trát hoàn thiện và hoạt tải sử dụng tập trung khi thoát hiểm.
  • Thiết lập sơ đồ tính dạng dầm đơn giản chịu uốn, giải nội lực mô men uốn và lực cắt, từ đó xác định diện tích cốt thép bản thang nhóm AI và cốt thép dầm chiếu tới, dầm chiếu nghỉ nhóm AII cùng cốt đai chịu cắt.

Chương 6: Phân tích và thiết kế kết cấu khung

  • Xây dựng mô hình không gian 3D bằng ETABS gán đầy đủ đặc trưng hình học, trọng lượng khối lượng tầng (Mass Source) và tải trọng ngang.
  • Thiết lập các tổ hợp tải trọng cơ bản và tổ hợp kháng chấn, trích xuất biểu đồ bao nội lực ($M, N, Q$) cho dầm, cột và vách cứng.
  • Tính toán cốt thép dọc và cốt đai cho hai khung đại diện:
    • Khung trục E (phương ngang công trình, tiếp giáp khe hở giữa 2 block).
    • Khung trục 3 (phương dọc công trình, cắt qua các lõi vách và nhịp dầm chính).
  • Thực hiện kiểm tra tính toán cấu kiện nén lệch tâm phẳng và xiên cho cột, tính toán vách chịu nén uốn đồng thời và neo cốt thép tuân thủ yêu cầu cấu tạo kháng chấn.

Chương 7: Tính toán và thiết kế móng

  • Địa chất công trình: Lớp 5 là lớp cát pha dẻo cứng đến sét chặt có chỉ số xuyên tiêu chuẩn $N_{SPT} = 42$, được chọn làm tầng chịu lực chính đặt mũi cọc.
  • Lựa chọn giải pháp móng: Chọn móng cọc khoan nhồi chịu tải trọng lớn cho công trình 20 tầng.
  • Tính toán sức chịu tải cọc đơn: Xác định sức chịu tải thiết kế theo cường độ vật liệu bê tông cốt thép, theo chỉ tiêu cơ lý đất nền và theo kết quả thí nghiệm SPT.
  • Mô hình hóa và thiết kế đài móng: Bố trí số lượng cọc cho các đài móng M1, đài móng M2 và móng cụm vách lõi thang máy M3; tính toán độ cứng lò xo cọc; kiểm tra sức chịu tải của khối móng quy ước; kiểm tra điều kiện lún tuyệt đối, lún lệch giữa các đài móng; kiểm tra điều kiện chống đâm thủng đài cọc và tính cốt thép đài móng.

Kết quả và đóng góp

Kết quả tính toán chính

Hệ thống số liệu kỹ thuật then chốt được trích xuất trực tiếp từ các bảng tính toán và kết quả mô hình trong văn bản đồ án:

Hạng mục / Cấu kiện Thông số thiết kế và kết quả tính toán Căn cứ / Tiêu chuẩn áp dụng
Bản sàn điển hình Chiều dày $h_b = 180\text{ mm}$; bê tông B25; thép AI $m = 45$; $h_b > h_{min} = 50\text{ mm}$ (TCVN 5574:2012)
Kích thước dầm Dầm chính: $300 \times 600\text{ mm}$; dầm phụ: $200 \times 400\text{ mm}$ Sơ bộ theo khẩu độ $L = 9{,}1\text{ m}$
Vách cứng BTCT Chiều dày $t = 300\text{ mm}$ (cục bộ $250\text{ mm}$) $t \ge 150\text{ mm}$; $t \ge H/20 = 195\text{ mm}$ (TCXD 198:1997)
Tải trọng gió tiêu chuẩn Vùng II-A, địa hình C; $W_0 = 83\text{ daN/m}^2$ ($0{,}83\text{ kN/m}^2$) Bảng 4, Bảng E1 TCVN 2737:1995
Dao động riêng công trình Mode 1 (X): $T_1 = 1{,}644\text{ s}$, $f_1 = 0{,}608\text{ Hz}$
Mode 2 (Y): $T_2 = 1{,}328\text{ s}$, $f_2 = 0{,}753\text{ Hz}$
Mode 4 (X): $T_4 = 1{,}167\text{ s}$, $f_4 = 0{,}857\text{ Hz}$		 Phân tích phần tử hữu hạn ETABS; loại bỏ Mode 3 và 5 do xoắn
Tác động động đất $a_{gR} = 0{,}828\text{ m/s}^2$; $a_g = 0{,}0828\text{g}$; $S = 1{,}15$; $q = 3{,}9$ Nền đất loại C ($N_{SPT} = 42$); TCVN 9386:2012
Giải pháp móng Móng cọc khoan nhồi cắm vào lớp đất số 5 ($N_{SPT} = 42$) Tính toán đài cọc M1, M2 và móng vách lõi M3

Giải pháp và kiến nghị đề xuất của tác giả

  • Về kiến trúc: Thiết kế mặt bằng hình chữ nhật đối xứng, phân chia 2 block có khoảng hở kỹ thuật $5{,}0\text{ m}$ giúp tối ưu hóa khả năng chiếu sáng, thông gió tự nhiên qua logia và hành lang, giảm áp lực gió lên diện đón gió công trình.
  • Về kết cấu: Sử dụng hệ kết cấu khung – vách kết hợp sàn sườn đổ toàn khối, bảo đảm độ cứng không gian chống xoắn và hạn chế chuyển vị ngang đỉnh tháp. Khai báo liên kết sàn qua phương pháp dải (Design Strips) trong SAFE phản ánh sát phân bố mô men thực tế hơn phương pháp tra bảng truyền thống.
  • Về kháng chấn và gió động: Áp dụng phương pháp tĩnh lực ngang tương đương cho động đất và tính toán thành phần động của gió đối với các dạng dao động tịnh tiến cơ bản, loại trừ dao động xoắn thuần túy khi xác định lực đẩy ngang tác dụng lên từng tầng.
  • Về nền móng: Sử dụng móng cọc khoan nhồi chịu tải trọng lớn đặt vào lớp cát pha dẻo cứng lớp 5, bảo đảm kiểm tra độ lún tuyệt đối, lún lệch và chống chọc thủng đài cọc.

Đóng góp kỹ thuật của đồ án

Tác giả đã hoàn thành khối lượng tính toán hoàn chỉnh từ kiến trúc, kết cấu phần thân đến nền móng cho một công trình cao tầng quy mô 20 tầng nổi và 1 tầng hầm theo đúng hệ thống tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam. Đồ án giải quyết chi tiết bài toán kết hợp giữa tải trọng gió động và động đất, thể hiện quy trình phân tích nội lực bằng các công cụ chuyên ngành (ETABS, SAFE) và lập hồ sơ 21 bản vẽ kỹ thuật A1 phục vụ thi công.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên phạm vi và nội dung trình bày trong văn bản đồ án, các hạn chế và hướng mở kỹ thuật được ghi nhận như sau:

  • Phương pháp phân tích động đất: Đồ án áp dụng phương pháp tĩnh lực ngang tương đương dựa trên điều kiện công trình tương đối đều đặn. Đối với công trình nhà cao tầng có khối đế phức tạp hoặc hình khối giật cấp, việc mở rộng tính toán bằng phương pháp phổ phản ứng dao động (Response Spectrum Analysis) hoặc phân tích lịch sử thời gian (Time-History Analysis) sẽ phản ánh chính xác hơn ứng xử phi tuyến của kết cấu.
  • Tương tác nền - móng - công trình: Mô hình ETABS giả thiết ngàm cứng chân cột/vách ở mặt sàn hầm hoặc đỉnh đài móng. Hướng nghiên cứu tiếp cận sát thực tế hơn là mô hình hóa đồng thời tương tác động giữa nền đất, móng cọc và kết cấu phần thân thông qua hệ lò xo phi tuyến hoặc phần tử tiếp xúc.
  • Giới hạn khối lượng thiết kế chi tiết: Do giới hạn nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp kỹ sư, phần tính toán kết cấu khung mới tập trung giải quyết chi tiết cho hai khung trục điển hình (khung trục 3 và khung trục E); các khung còn lại và hệ giằng vách phụ cần tiếp tục được triển khai chi tiết hóa trong giai đoạn thiết kế bản vẽ thi công thực tế.

Giá trị tham khảo

Tài liệu đồ án có giá trị tham khảo ứng dụng trong đào tạo và thực hành kỹ thuật công trình:

  • Đối tượng sử dụng: Sinh viên chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Kỹ thuật Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp chuẩn bị làm đồ án tốt nghiệp hoặc đồ án môn học Bê tông cốt thép, Nhà cao tầng, Nền móng. Kỹ sư kết cấu mới ra trường cần tài liệu mẫu về quy trình tính toán công trình bê tông cốt thép toàn khối từ 15 đến 25 tầng.
  • Các nội dung có giá trị tham khảo cụ thể:
    • Quy trình xác định thành phần động của tải trọng gió theo TCXD 229:1999 cho công trình có chu kỳ dao động lớn hơn ngưỡng giới hạn.
    • Các bước tính toán tải trọng động đất theo TCVN 9386:2012 bằng phương pháp tĩnh lực ngang tương đương, bao gồm tra cứu gia tốc nền, phân loại đất nền theo $N_{SPT}$ và xác định hệ số ứng xử $q$.
    • Trình tự chia dải Design Strips trong SAFE 2016 để tính toán cốt thép sàn dầm hai phương.
    • Các bước kiểm tra sức chịu tải cọc khoan nhồi, độ cứng lò xo, khối móng quy ước và kiểm tra chọc thủng đài cọc theo TCVN 10304:2014.

Câu hỏi thường gặp

1. Công trình chung cư Garden Tower có quy mô hình học và chiều cao thiết kế như thế nào?
Công trình có mặt bằng hình chữ nhật kích thước $67{,}0\text{ m} \times 32{,}0\text{ m}$, gồm 2 khối tháp Block A và Block B. Quy mô gồm 1 tầng hầm sâu $4{,}0\text{ m}$, 20 tầng nổi và 1 tầng kỹ thuật mái. Chiều cao đỉnh mái là $+67{,}5\text{ m}$ so với cốt $\pm0{,}000$ (tầng trệt cao $3{,}9\text{ m}$, các tầng đỗ xe 2–4 cao $3{,}0\text{ m}$, tầng kỹ thuật KT1 cao $2{,}0\text{ m}$, các tầng căn hộ 5–18 cao $3{,}5\text{ m}$). Chiều cao mặt đón gió dùng tính toán tải trọng gió động là $69{,}0\text{ m}$.

2. Tại sao công trình phải tính toán thành phần động của tải trọng gió và sử dụng những dạng dao động nào?
Theo TCXD 229:1999 và TCVN 2737:1995, công trình có chiều cao $69{,}0\text{ m} > 40\text{ m}$ nên bắt buộc phải tính thành phần động của tải trọng gió. Tần số dao động cơ bản thứ nhất đạt $f_1 = 0{,}608\text{ Hz} < f_L = 1{,}3\text{ Hz}$, thuộc trường hợp phải kể đến cả xung vận tốc gió và lực quán tính công trình. Trong 5 dạng dao động đầu tiên xuất từ phần mềm ETABS, tác giả loại bỏ dạng 3 và dạng 5 do có chuyển vị xoắn, chọn tính toán thành phần gió động cho 3 dạng dao động tịnh tiến: Mode 1 ($T_1 = 1{,}644\text{ s}$, phương X), Mode 2 ($T_2 = 1{,}328\text{ s}$, phương Y) và Mode 4 ($T_4 = 1{,}167\text{ s}$, phương X).

3. Tải trọng động đất tác dụng lên công trình được xác định theo phương pháp nào và các thông số đầu vào chính là gì?
Tải trọng động đất được xác định theo phương pháp tĩnh lực ngang tương đương của TCVN 9386:2012 do công trình có tính chất đều đặn và chu kỳ dao động $T_1 = 1{,}644\text{ s} < 4T_C = 2{,}4\text{ s}$. Đỉnh gia tốc nền tham chiếu $a_{gR} = 0{,}828\text{ m/s}^2$; địa tầng mũi cọc cắm vào lớp 5 có $N_{SPT} = 42$ xác định nền đất loại C; hệ số nền $S = 1{,}15$; chu kỳ giới hạn $T_B = 0{,}2\text{ s}$, $T_C = 0{,}6\text{ s}$, $T_D = 2{,}0\text{ s}$; hệ số tầm quan trọng công trình cấp II lấy $\gamma_1 = 1{,}0$; hệ số ứng xử kết cấu bê tông cốt thép cấp dẻo trung bình $q = 3{,}9$. Gia tốc nền thiết kế $a_g = 0{,}0828\text{g} > 0{,}08\text{g}$ yêu cầu bắt buộc thiết kế cấu tạo kháng chấn.

4. Kích thước tiết diện các cấu kiện chịu lực chính (sàn, dầm, vách) được lựa chọn sơ bộ với giá trị bao nhiêu?
Bản sàn tầng điển hình chọn chiều dày $h_b = 180\text{ mm}$ (dựa trên ô sàn lớn nhất $9{,}1\text{ m} \times 9{,}1\text{ m}$, tính toán bản kê 4 cạnh 2 phương với hệ số $m = 45$). Dầm chính chọn kích thước $b \times h = 300 \times 600\text{ mm}$, dầm phụ kích thước $b \times h = 200 \times 400\text{ mm}$. Vách cứng bê tông cốt thép chọn chiều dày $t = 300\text{ mm}$ (và cục bộ $250\text{ mm}$), thỏa mãn điều kiện $t \ge 150\text{ mm}$ và $t \ge H/20 = 195\text{ mm}$ theo TCXD 198:1997.

5. Lớp đất nào được lựa chọn làm tầng chịu lực cho nền móng và giải pháp kết cấu móng là gì?
Lớp đất số 5 trong báo cáo khảo sát địa chất có chỉ số xuyên tiêu chuẩn trung bình $N_{SPT} = 42$ (thuộc trạng thái dẻo cứng đến chặt) được lựa chọn làm lớp đất đặt mũi cọc. Giải pháp móng được chọn là móng cọc khoan nhồi bê tông cốt thép B25 kết hợp hệ đài móng đơn (M1, M2) và đài móng bè cụm vách lõi thang máy (M3).

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Chung cư Garden Tower" của sinh viên Trương Thanh Hòa là công trình thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh cho một tòa nhà chung cư cao 20 tầng và 1 tầng hầm tại Thành phố Hồ Chí Minh. Tác giả đã kết hợp chặt chẽ giữa các quy chuẩn, tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam hiện hành (TCVN 2737:1995, TCXD 229:1999, TCVN 5574:2012, TCVN 9386:2012, TCVN 10304:2014) với các phần mềm phân tử hữu hạn chuyên dụng (ETABS, SAFE 2016) để giải quyết thấu đáo bài toán phân tích động lực học, nội lực và bố trí cốt thép cho kết cấu phần thân cũng như hệ móng cọc khoan nhồi. Toàn bộ hồ sơ thuyết minh tính toán và 21 bản vẽ kỹ thuật A1 cấu thành một tài liệu tham khảo bài bản, giàu tính ứng dụng thực tiễn cho sinh viên và kỹ sư ngành xây dựng công trình.