Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Sự gia tăng dân số cơ học nhanh chóng tại Thành phố Hồ Chí Minh dẫn đến nhu cầu nhà ở tăng cao, trong khi quỹ đất khu vực trung tâm ngày càng hạn hẹp và giá đất leo thang. Để giải quyết áp lực về nhà ở và không gian đô thị, xu hướng quy hoạch phát triển các khu dân cư cao tầng ra các khu vực vùng ven trung tâm là định hướng thực tế. Khu vực Tây Nam thành phố, cụ thể là Quận 8, sở hữu vị trí cửa ngõ tiếp giáp với Quận 1, Quận 4, Quận 5, Quận 6, mạng lưới 23 kênh rạch tự nhiên và hạ tầng kết nối qua trục đại lộ Võ Văn Kiệt. Dự án chung cư cao tầng Diamond Lotus Riverside (Riverside Apartment) do Tập đoàn Phúc Khang làm chủ đầu tư tại số 49C Lê Quang Kim, Phường 8, Quận 8, Thành phố Hồ Chí Minh được lựa chọn làm đối tượng thiết kế trong đồ án tốt nghiệp kỹ sư ngành Công nghệ kỹ thuật công trình Xây dựng của sinh viên Nguyễn Văn Nhực.
Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu, thiết kế của đồ án được xác định theo đề cương giao nhiệm vụ:
- Nhiệm vụ kiến trúc (chiếm 20% khối lượng): Thể hiện lại hồ sơ bản vẽ kiến trúc công trình thực tế, bao gồm các mặt bằng tầng hầm, tầng thương mại, mặt bằng tầng căn hộ điển hình và các mặt cắt chính.
- Nhiệm vụ kết cấu (chiếm 80% khối lượng):
- Tính toán, thiết kế kết cấu cầu thang bộ tầng điển hình.
- Lựa chọn giải pháp, mô hình hóa, phân tích nội lực và bố trí cốt thép cho sàn tầng điển hình theo phương án hệ sàn sườn bê tông cốt thép.
- Xây dựng mô hình không gian tổng thể công trình bằng phần mềm chuyên dụng; xác định các trường hợp tải trọng tĩnh, hoạt tải sử dụng, tải trọng ngang do gió (thành phần tĩnh và động) và tải trọng động đất; kiểm tra các chỉ tiêu ổn định tổng thể; tính toán cốt thép dầm khung và hệ vách cứng chịu lực.
- Thiết kế nền móng: Khảo sát địa chất, tính toán sức chịu tải cọc khoan nhồi, mô hình hóa đài móng và kiểm toán an toàn nền móng (phản lực đầu cọc, lún và sức chịu tải khối móng quy ước, kiểm tra chọc thủng, tính thép đài).
- Sản phẩm hoàn thành: 01 tập thuyết minh tính toán, 01 tập phụ lục số liệu và 22 bản vẽ kỹ thuật khổ A1 (gồm 05 bản vẽ kiến trúc, 12 bản vẽ kết cấu và 05 bản vẽ móng).
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Tòa tháp Block A thuộc cụm công trình chung cư cao tầng Diamond Lotus Riverside.
- Phạm vi không gian: Công trình tọa lạc tại khu đất diện tích 16.800 m2 (diện tích xây dựng 3.604 m2, mật độ xây dựng 19%) tại 49C Lê Quang Kim, Phường 8, Quận 8, Thành phố Hồ Chí Minh. Khối Block A được thiết kế với quy mô gồm 2 tầng hầm và 21 tầng nổi, tổng chiều cao công trình đạt 74,9 m tính từ cốt ±0.000 m (chưa kể phần ngầm). Căn cứ theo quy định phân cấp công trình xây dựng (chiều cao trong khoảng 28 m đến 75 m, số tầng từ 20 đến 50), công trình thuộc loại công trình dân dụng cấp II.
- Phạm vi thời gian: Đồ án thực hiện trong học kỳ 1 năm học 2019 - 2020, từ tháng 08/2019 đến ngày 08/01/2020.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Đồ án tuân thủ quy trình thiết kế xây dựng công trình theo Điều 23 Nghị định 59/2015/NĐ-CP (thực hiện theo quy trình thiết kế ba bước: thiết kế cơ sở, thiết kế kỹ thuật và thiết kế bản vẽ thi công). Hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng hiện hành của Việt Nam được áp dụng xuyên suốt đồ án gồm:
- Tiêu chuẩn tải trọng và tác động: TCVN 2737:1995.
- Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió: TCXD 229:1999.
- Tiêu chuẩn thiết kế công trình chịu động đất: TCVN 9386:2012.
- Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép: TCVN 5574:2012.
- Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối nhà cao tầng: TCXD 198:1997.
- Nhóm tiêu chuẩn nền móng và cọc: TCVN 10304:2014 (Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế); TCXD 195:1997 (Nhà cao tầng – Thiết kế cọc khoan nhồi); TCVN 9395:2012 (Cọc khoan nhồi – Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu); TCVN 9396:2012 (Phương pháp siêu âm kiểm tra tính đồng nhất); TCVN 9379:2012; TCVN 9393:2012 (Phương pháp thí nghiệm nén tĩnh cọc); TCVN 9397:2012 (Kiểm tra khuyết tật cọc bằng phương pháp biến dạng nhỏ).
Vật liệu sử dụng trong mô hình thiết kế:
- Bê tông: Bê tông cấp độ bền B30 dùng cho toàn bộ hệ kết cấu chịu lực chính (cột, vách, dầm, sàn, cầu thang, đài móng) có cường độ chịu nén tính toán $R_b = 17\text{ MPa}$, cường độ chịu kéo tính toán $R_{bt} = 1,103\text{ MPa}$; vữa xi măng cát cấp độ bền B5C dùng cho khối xây và tô trát tường.
- Cốt thép: Sử dụng thép tròn theo TCVN 5574:2012 gồm nhóm thép gai AIII ($R_s = R_{sc} = 365\text{ MPa}$, $R_{sw} = 290\text{ MPa}$, mô đun đàn hồi $E_s = 2,0 \times 10^5\text{ MPa}$) cho cốt thép dọc đường kính $\ge 10\text{ mm}$; nhóm thép AII ($R_s = R_{sc} = 280\text{ MPa}$, $R_{sw} = 225\text{ MPa}$) cho thép dọc phụ; nhóm thép cuộn AI ($R_s = R_{sc} = 225\text{ MPa}$, $R_{sw} = 175\text{ MPa}$) cho thép đai và thép cấu tạo có đường kính $< 10\text{ mm}$. Chiều dày lớp bê tông bảo vệ được quy định: bản và tường dày $> 100\text{ mm}$ lấy $15\text{ mm}$ ($20\text{ mm}$ nơi ẩm ướt); dầm và cột lấy $20\text{ mm}$ ($25\text{ mm}$ nơi ẩm ướt); dầm móng lấy $30\text{ mm}$; móng toàn khối có bê tông lót lấy $35\text{ mm}$.
Phương pháp nghiên cứu và tính toán kết cấu:
- Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) áp dụng trên mô hình không gian ba chiều bằng phần mềm ETABS phiên bản 16 để phân tích dao động, nội lực hệ khung - vách chịu lực; phần mềm SAFE phiên bản 2016 dùng để phân tích mô men uốn và biến dạng của hệ sàn tầng điển hình và đài cọc móng.
- Phương pháp trạng thái giới hạn theo TCVN 5574:2012: Kiểm toán khả năng chịu lực theo trạng thái giới hạn thứ nhất (TTGH I - cường độ, ổn định); kiểm toán khả năng sử dụng bình thường theo trạng thái giới hạn thứ hai (TTGH II - độ võng, bề rộng khe nứt).
- Phương pháp phân tích động lực học: Khảo sát 12 mode dao động riêng với tổ hợp khối lượng tham gia dao động Mass Source ($1,0\text{ Tĩnh tải} + 0,5\text{ Hoạt tải}$); tính toán thành phần động của tải trọng gió theo TCXD 229:1999 cho 2 mode dao động cơ bản; phân tích tác động động đất bằng phương pháp phổ phản ứng đàn hồi (Response Spectrum) theo TCVN 9386:2012 với gia tốc nền thiết kế $a_g = 0,784\text{ m/s}^2$ và hệ số ứng xử $q = 3,9$.
- Nguồn dữ liệu: Hồ sơ bản vẽ thiết kế kiến trúc thực tế của dự án Diamond Lotus Riverside và hồ sơ kết quả khoan khảo sát địa chất công trình tại khu đất xây dựng thuộc Quận 8, Thành phố Hồ Chí Minh do cán bộ hướng dẫn cung cấp.
Nội dung chính theo từng chương
CHƯƠNG 1. KHÁI QUÁT VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH
Chương này giới thiệu tổng quan dự án chung cư cao tầng Riverside Apartment do Tập đoàn Phúc Khang làm chủ đầu tư và Coteccons làm tổng thầu thiết kế - thi công với tổng mức đầu tư 1.286 tỉ đồng. Khu đất xây dựng tiếp giáp hơn 300 m mặt nước sông Bến Nghé, kết nối với trung tâm qua đại lộ Võ Văn Kiệt. Công trình gồm 3 tháp cao 22 tầng nối với nhau ở đỉnh tháp bằng cầu dây văng Sky Park rộng 5.000 m2; sinh viên đảm nhận tính toán khối Block A có chiều cao 74,9 m (tính từ cốt $\pm 0.000\text{ m}$).
Quy mô tầng gồm: 2 tầng hầm (chiều cao hầm 1 và hầm 2 là 3,8 m làm bãi đỗ xe và phòng kỹ thuật); tầng 1 cao 5,0 m (bố trí sảnh đón, khu thương mại dịch vụ); tầng 2 và tầng 3 cao 3,8 m (khu thương mại, sinh hoạt cộng đồng); các tầng 4 đến tầng 21 là căn hộ ở với chiều cao tầng điển hình 3,2 m. Tác giả tiến hành phân tích so sánh các giải pháp kết cấu:
- Kết cấu chịu lực thẳng đứng: Đánh giá hệ kết cấu khung, khung - vách, lõi cứng, ống chịu lực; lựa chọn hệ kết cấu chịu lực khung - vách bê tông cốt thép toàn khối (khung chịu tải trọng đứng, hệ vách và lõi cứng chịu tải trọng ngang và tăng độ cứng chống xoắn cho công trình 21 tầng).
- Kết cấu chịu lực nằm ngang: So sánh 4 phương án sàn gồm sàn sườn truyền thống, sàn không dầm, sàn không dầm ứng lực trước và sàn bóng BubbleDeck; quyết định lựa chọn hệ sàn dầm sườn cho khối Block A để đảm bảo độ cứng tổng thể và tính thuận tiện trong thi công.
- Kết cấu phần móng: Lựa chọn giải pháp móng cọc khoan nhồi cắm vào tầng đất chịu lực tốt để chịu tải trọng lớn truyền từ công trình cao tầng trên nền đất yếu ven sông.
CHƯƠNG 2. TẢI TRỌNG
Chương 2 tính toán và tổng hợp toàn bộ các loại tải trọng tác động lên công trình:
- Tĩnh tải: Xác định trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo hoàn thiện gồm gạch ceramic dày 10 mm ($20\text{ kN/m}^3$), vữa lót, sàn bê tông cốt thép dày 160 mm ($25\text{ kN/m}^3$), vữa trát trần dày 15 mm ($18\text{ kN/m}^3$); các lớp cấu tạo sàn mái sân thượng có lớp bê tông đá mi tạo dốc và chống thấm; tĩnh tải tường gạch xây dày 100 mm và 200 mm phân bố trên dầm và sàn.
- Hoạt tải sử dụng: Tra cứu theo TCVN 2737:1995 tương ứng với công năng các phòng chức năng.
- Tải trọng gió: Vị trí xây dựng tại Thành phố Hồ Chí Minh thuộc vùng áp lực gió II-A với giá trị áp lực gió tiêu chuẩn $W_0 = 0,83\text{ kN/m}^2$, dạng địa hình B, hệ số tin cậy $n = 1,2$, hệ số khí động $c = 1,4$. Gió tĩnh được quy đổi thành lực tập trung đặt tại tâm hình học của từng tầng. Gió động được tính toán dựa trên kết quả xuất 12 mode dao động từ ETABS; tần số dao động giới hạn $f_L = 1,3\text{ Hz}$ (với độ giảm loga $\delta = 0,3$). Công trình có tần số cơ bản thỏa mãn điều kiện tính toán với 2 dạng dao động đầu tiên (Mode 1 dịch chuyển theo phương X, Mode 2 dịch chuyển theo phương Y). Nội lực do thành phần gió động và gió tĩnh được tổ hợp bằng phương pháp căn bậc hai tổng bình phương thành phần động cộng thành phần tĩnh.
- Tải trọng động đất: Địa chất thuộc nền đất loại D (chỉ số $N_{SPT}$ từ 15 đến 50); gia tốc nền tham chiếu $a_{gR} = 0,731\text{ m/s}^2$; hệ số tầm quan trọng $\gamma_I = 1,25$ (công trình cấp II); gia tốc nền thiết kế $a_g = 0,784\text{ m/s}^2$ nên bắt buộc phải thiết kế kháng chấn. Do chu kỳ dao động không thỏa mãn điều kiện tính toán tĩnh lực ngang tương đương ($4T_1 > 2\text{ s}$), tác giả áp dụng phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động (Response Spectrum Analysis). Hệ số ứng xử kết cấu chọn $q = 3,9$; các tham số phổ đàn hồi loại D gồm $S = 1,35$, $T_B = 0,2\text{ s}$, $T_C = 0,8\text{ s}$, $T_D = 2,0\text{ s}$. Thành phần động đất theo phương đứng được bỏ qua do gia tốc nền thẳng đứng $a_{vg} = 0,452\text{ m/s}^2 < 2,5\text{ m/s}^2$.
Bảng tổng hợp giá trị tải trọng tác dụng lên các ô sàn công trình:
| STT |
Khu vực sàn chức năng |
Tĩnh tải tiêu chuẩn ($kN/m^2$) |
Tĩnh tải tính toán ($kN/m^2$) |
Hoạt tải tiêu chuẩn ($kN/m^2$) |
Hoạt tải tính toán ($kN/m^2$) |
| 1 |
Sàn căn hộ |
1,40 |
1,65 |
1,50 |
1,95 |
| 2 |
Sàn khu thương mại |
1,40 |
1,65 |
4,00 |
4,80 |
| 3 |
Sàn đỗ xe, ram dốc |
0,65 |
0,78 |
5,00 |
6,00 |
| 4 |
Sảnh, hành lang căn hộ |
1,40 |
1,65 |
3,00 |
3,60 |
| 5 |
Sảnh, hành lang thương mại |
1,40 |
1,65 |
4,00 |
4,80 |
| 6 |
Sàn khu vệ sinh |
1,72 |
2,05 |
2,00 |
2,40 |
| 7 |
Sàn khu kỹ thuật |
3,00 |
3,50 |
7,50 |
9,00 |
| 8 |
Sàn sân thượng và mái |
2,30 |
2,70 |
1,50 |
1,95 |
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ CẦU THANG
Nội dung chương này tính toán chi tiết cầu thang bộ hai vế tại tầng điển hình có chiều cao tầng 3,2 m. Chiều cao mỗi bậc là $h_b = 178\text{ mm}$ (hoặc $200\text{ mm}$), bề rộng mặt bậc $b = 270\text{ mm}$, bề rộng vế thang $B = 1,2\text{ m}$, góc nghiêng bản thang xấp xỉ 38 độ. Kích thước hình học sơ bộ gồm dầm chiếu tới D1 kích thước $400 \times 200\text{ mm}$, dầm chiếu nghỉ D2 kích thước $300 \times 200\text{ mm}$, chiều dày bản thang được chọn sơ bộ $h_s = 120\text{ mm}$ (thỏa mãn điều kiện độ cứng $L_0/30 \div L_0/25$). Tác giả tính toán chi tiết tĩnh tải các lớp hoàn thiện (đá hoa cương dày 20 mm, vữa lót, bậc xây gạch, bản bê tông cốt thép) và hoạt tải sử dụng $3,6\text{ kN/m}^2$. Sau đó thiết lập sơ đồ tính cho thang vế 1, xác định biểu đồ mô men, kiểm tra điều kiện độ võng và tính toán bố trí cốt thép chịu lực cho bản thang cũng như tính cốt thép dọc, cốt đai chịu cắt cho dầm chiếu nghỉ D30x20.
CHƯƠNG 4. TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ SÀN ĐIỂN HÌNH
Tác giả thiết kế sàn tầng điển hình theo phương án hệ sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối:
- Sơ bộ tiết diện: Chiều dày bản sàn chọn đồng nhất $h_s = 160\text{ mm}$; kích thước các dầm chính và dầm phụ được xác định dựa theo nhịp chịu lực và tải trọng tác dụng; tiết diện vách cứng được tích hợp theo mặt bằng kiến trúc.
- Mô hình tính toán: Sử dụng phần mềm SAFE 2016, dựng lưới hình học, gán tĩnh tải bản thân, tĩnh tải hoàn thiện, tải trọng tường xây và hoạt tải căn hộ.
- Kết quả và bố trí thép: Xuất biểu đồ mô men uốn theo phương X ($M_{11}$) và phương Y ($M_{22}$); chia các dải tính toán (Design Strip) theo hai phương để trích xuất nội lực và tính diện tích cốt thép gối, cốt thép nhịp. Sau đó tiến hành kiểm tra điều kiện biến dạng võng ngắn hạn, võng dài hạn và kiểm tra nứt theo trạng thái giới hạn thứ hai, đảm bảo bản sàn làm việc an toàn trong giai đoạn khai thác.
CHƯƠNG 5. TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ HỆ KHUNG
Chương này tập trung mô hình hóa không gian 3D toàn bộ công trình trong ETABS 16:
- Thiết lập tổ hợp tải trọng: Xây dựng các tổ hợp tải trọng theo trạng thái giới hạn I (phục vụ tính toán cường độ cốt thép dầm, vách với các trường hợp tải đứng kết hợp gió tĩnh, gió động và động đất) và trạng thái giới hạn II (phục vụ kiểm tra biến dạng, ổn định công trình).
- Kiểm tra ổn định tổng thể: Xuất kết quả kiểm tra chuyển vị đỉnh công trình dưới tác dụng của tải trọng gió và động đất; kiểm tra chuyển vị lệch tầng tương đối giữa các tầng kề cận; kiểm tra an toàn chống lật của khối nhà cao 74,9 m, bảo đảm các giá trị chuyển vị đều nằm trong phạm vi cho phép của tiêu chuẩn TCXD 198:1997.
- Tính toán cốt thép dầm: Phân tích biểu đồ mô men và lực cắt lớn nhất tại các tiết diện gối tựa và nhịp; tính toán cốt thép dọc chịu mô men uốn và cốt thép đai chịu lực cắt theo TCVN 5574:2012.
- Tính toán cốt thép vách đơn: Lựa chọn phương pháp vách đơn chịu nén uốn đồng thời; xuất các cặp nội lực nguy hiểm ($N, M, V$) từ ETABS cho vách tầng 1; tính toán diện tích cốt thép dọc tập trung ở hai biên vách, cốt thép phân bố trên thân vách và kiểm tra khả năng chịu cắt của cốt thép giằng ngang.
CHƯƠNG 6. TÍNH TOÁN MÓNG CÔNG TRÌNH
Nội dung chương 6 giải quyết bài toán thiết kế kết cấu phần ngầm và nền móng:
- Khảo sát địa chất: Phân chia các đơn nguyên địa chất, tổng hợp chỉ tiêu cơ lý và thông số biến dạng của từng lớp đất tại khu vực Quận 8; lựa chọn giải pháp móng cọc khoan nhồi cắm vào tầng chịu lực tốt.
- Sức chịu tải của cọc đơn: Tính toán sức chịu tải cọc khoan nhồi theo 4 phương pháp độc lập gồm: sức chịu tải theo vật liệu cọc bê tông B30; sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý đất nền; sức chịu tải theo cường độ đất nền; sức chịu tải theo số búa thí nghiệm SPT ($N_{SPT}$). Từ bảng so sánh tổng hợp, tác giả xác định sức chịu tải thiết kế của cọc đơn.
- Mô hình hóa và tính toán đài móng: Xác định số lượng cọc trong từng đài dưới chân vách và chân cột; tính độ cứng cọc đơn ($k_{cọc}$) theo TCVN 10304:2014; thiết lập mô hình tính toán đài móng trên nền đàn hồi bằng phần mềm SAFE 2016.
- Kiểm toán an toàn các đài móng điển hình (F2, F3, F5, F6, F8, F9):
- Kiểm tra phản lực đầu cọc dưới tác dụng của tải trọng đứng và tải trọng ngang lệch tâm.
- Kiểm tra điều kiện áp lực tiêu chuẩn dưới đáy móng khối quy ước so với sức chịu tải tính toán của đất nền.
- Tính toán độ lún của móng khối quy ước dựa trên đường cong nén lún $e-p$ của lớp đất chịu lực.
- Kiểm tra khả năng chống đâm thủng (chọc thủng) của đài cọc bê tông cốt thép.
- Tính toán diện tích và bố trí cốt thép chịu uốn cho đài móng theo hai phương.
Kết quả và đóng góp
Kết quả kỹ thuật đạt được trong đồ án:
- Hoàn thiện phương án kết cấu chịu lực tối ưu cho khối chung cư Block A cao 21 tầng nổi và 2 tầng hầm: Lựa chọn hệ kết cấu khung - vách bê tông cốt thép toàn khối (B30); hệ sàn sườn dày 160 mm; cầu thang bộ 2 vế bản thang dày 120 mm; móng cọc khoan nhồi cắm sâu vào tầng địa chất tốt.
- Xác định đầy đủ các đặc trưng động lực học công trình qua 12 mode dao động trong ETABS; tính toán chính xác giá trị thành phần động của tải trọng gió cho 2 mode dao động cơ bản (Mode 1 phương X, Mode 2 phương Y) trong vùng gió II-A ($W_0 = 0,83\text{ kN/m}^2$); phân tích phổ phản ứng động đất với gia tốc thiết kế $a_g = 0,784\text{ m/s}^2$, hệ số ứng xử $q = 3,9$. Kết quả kiểm tra ổn định tổng thể khẳng định công trình thỏa mãn các giới hạn về chuyển vị đỉnh, độ lệch tầng tương đối và khả năng chống lật.
- Thiết kế cốt thép chịu lực cho các cấu kiện điển hình: Cốt thép bản thang và dầm thang; cốt thép gối và nhịp cho hệ sàn sườn bằng SAFE; cốt thép dọc và cốt đai dầm khung; cốt thép dọc biên và thép giằng ngang cho vách cứng tầng 1.
- Kiểm toán an toàn và bố trí cốt thép cho 6 cụm móng cọc khoan nhồi điển hình (F2, F3, F5, F6, F8, F9), đảm bảo các chỉ tiêu phản lực đầu cọc, khả năng chịu tải và độ lún đáy móng khối quy ước, cùng khả năng chống chọc thủng đài móng.
- Hoàn thành bộ sản phẩm thiết kế kỹ thuật gồm 01 tập thuyết minh tính toán, 01 tập phụ lục bảng tra số liệu và 22 bản vẽ kỹ thuật A1 (05 bản vẽ kiến trúc, 12 bản vẽ kết cấu, 05 bản vẽ móng).
Giải pháp và kiến nghị đề xuất của tác giả:
- Kiến nghị sử dụng hệ sàn dầm sườn dày 160 mm thay vì phương án sàn nấm không dầm hoặc ứng lực trước nhằm đảm bảo độ cứng liên kết ngang giữa các vách cứng, giảm thiểu tính phức tạp về thiết bị căng cáp và công nghệ thi công.
- Đề xuất áp dụng móng cọc khoan nhồi đường kính lớn để tiếp nhận tải trọng tập trung rất lớn từ hệ vách lõi truyền xuống nền đất yếu ven sông tại khu vực Quận 8.
Đóng góp của đồ án:
- Tổng hợp và thể hiện chu trình thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh cho một công trình chung cư cao tầng quy mô 21 tầng nổi, 2 tầng hầm theo đúng hệ thống quy chuẩn, tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành.
- Ứng dụng kết hợp hiệu quả hai phần mềm chuyên ngành ETABS và SAFE để giải quyết bài toán kết cấu không gian phức tạp chịu tác động đồng thời của tải trọng tĩnh, hoạt tải, tải trọng gió động và kháng chấn động đất.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Hạn chế của đồ án:
- Theo thừa nhận của tác giả trong lời cảm ơn, do hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm thực tế của sinh viên tốt nghiệp nên quá trình tính toán và mô hình hóa khó tránh khỏi những sai sót cục bộ.
- Về phạm vi đối tượng: Đồ án chỉ tập trung thiết kế độc lập khối đơn lẻ là Block A, chưa tính toán tương tác động học của toàn cụm 3 tháp qua kết cấu cầu dây văng Sky Park trên tầng 22 (cầu nối kết nối 3 tháp rộng 5.000 m2).
- Về phương pháp tính: Toàn bộ quá trình phân tích nội lực hệ khung - vách và sàn đều dựa trên giả thiết biến dạng đàn hồi tuyến tính của vật liệu bê tông cốt thép, chưa xét đến các hiệu ứng phi tuyến hình học, phi tuyến vật liệu hoặc sự nứt cục bộ của bê tông dưới tác động của tải trọng động đất lớn.
Hướng nghiên cứu tiếp:
- Xây dựng mô hình tương tác liên hoàn giữa 3 khối tháp có kể đến độ cứng và phản lực của cầu dây văng Sky Park trên mái dưới tác động của gió xoáy và động đất.
- Áp dụng các phương pháp phân tích phi tuyến tĩnh (Pushover analysis) hoặc phi tuyến động theo lịch sử thời gian (Time-history analysis) để đánh giá chính xác hơn ứng xử dẻo của hệ vách cứng chịu chấn động.
- Tính toán chi tiết biện pháp thi công tầng hầm sâu (2 tầng hầm) bằng tường vây barrette kết hợp hệ văng chống hoặc neo đất trong điều kiện mực nước ngầm cao ven kênh rạch Quận 8.
Giá trị tham khảo
Đồ án là tài liệu tham khảo cho sinh viên ngành Công nghệ kỹ thuật công trình Xây dựng, Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp trong quá trình thực hiện đồ án môn học Bê tông cốt thép, Đồ án Nền móng và Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng công trình cao tầng.
Các nội dung có giá trị tham khảo nổi bật bao gồm:
- Quy trình tính toán thành phần động của tải trọng gió theo TCXD 229:1999 và phân tích phổ phản ứng kháng chấn theo TCVN 9386:2012 tích hợp thông số xuất từ phần mềm ETABS.
- Trình tự thiết lập mô hình, khai báo tải trọng, chia dải thiết kế (Design Strip) và kiểm tra võng, nứt hệ sàn dầm sườn trên phần mềm SAFE.
- Phương pháp xác định sức chịu tải cọc đơn khoan nhồi theo nhiều tiêu chí (vật liệu, cơ lý, cường độ, SPT) và các bước kiểm toán đài móng cọc theo mô hình móng khối quy ước kết hợp kiểm tra chọc thủng.
Câu hỏi thường gặp
Công trình Block A thuộc dự án Diamond Lotus Riverside có quy mô hình học, chiều cao và cấp công trình như thế nào?
Công trình Block A gồm 2 tầng hầm (chiều cao mỗi tầng hầm 3,8 m) và 21 tầng nổi. Tầng 1 cao 5,0 m; tầng 2 và 3 cao 3,8 m; các tầng 4 đến 21 cao 3,2 m. Chiều cao đỉnh công trình là 74,9 m tính từ cốt $\pm 0.000\text{ m}$ (chưa kể tầng hầm). Căn cứ theo quy định phân cấp công trình xây dựng (chiều cao từ 28 m đến 75 m, số tầng từ 20 đến 50 tầng), công trình được xếp vào loại công trình dân dụng cấp II.
Hệ kết cấu chịu lực chính phần thân và kết cấu sàn được tác giả lựa chọn là gì?
Tác giả lựa chọn hệ kết cấu chịu lực phần thân là hệ khung - vách bê tông cốt thép toàn khối, trong đó hệ khung tiếp nhận tải trọng đứng và hệ vách lõi cứng tiếp nhận phần lớn tải trọng ngang (gió, động đất) nhằm tăng độ cứng không gian cho khối nhà 21 tầng. Kết cấu sàn tầng điển hình sử dụng giải pháp hệ sàn sườn bê tông cốt thép đổ toàn khối có chiều dày bản sàn $h_s = 160\text{ mm}$.
Tải trọng gió tác dụng lên công trình được tính toán theo tiêu chuẩn nào và gồm những thành phần gì?
Tải trọng gió được tính toán theo TCVN 2737:1995 và TCXD 229:1999 cho khu vực Thành phố Hồ Chí Minh (vùng gió II-A, áp lực gió tiêu chuẩn $W_0 = 0,83\text{ kN/m}^2$, dạng địa hình B). Tải trọng gió bao gồm thành phần gió tĩnh (quy đổi thành lực tập trung đặt tại tâm hình học các tầng) và thành phần gió động (tính toán dựa trên 2 dạng dao động cơ bản xuất từ mô hình ETABS: Mode 1 theo phương X và Mode 2 theo phương Y).
Tại sao công trình phải thiết kế kháng chấn và phương pháp tính toán động đất được sử dụng là gì?
Công trình nằm tại khu vực có gia tốc nền thiết kế $a_g = 0,784\text{ m/s}^2$ (với nền đất loại D, hệ số tầm quan trọng $\gamma_I = 1,25$), vượt quá ngưỡng yêu cầu kháng chấn của TCVN 9386:2012. Do chu kỳ dao động riêng của công trình không thỏa mãn điều kiện áp dụng phương pháp tĩnh lực ngang tương đương ($4T_1 > 2\text{ s}$), tác giả sử dụng phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động (Response Spectrum Analysis) bằng ETABS với hệ số ứng xử $q = 3,9$.
Bộ hồ sơ sản phẩm bàn giao của đồ án tốt nghiệp bao gồm những tài liệu gì?
Hồ sơ sản phẩm hoàn thành gồm 01 tập Thuyết minh tính toán kết cấu, 01 tập Phụ lục bảng biểu kết quả nội lực và 22 bản vẽ kỹ thuật khổ A1, bao gồm 05 bản vẽ kiến trúc thể hiện lại, 12 bản vẽ kết cấu phần thân và 05 bản vẽ kết cấu nền móng cọc khoan nhồi.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế chung cư Diamond Lotus Riverside Block A" của sinh viên Nguyễn Văn Nhực phản ánh một quy trình kỹ thuật hoàn chỉnh cho công trình dân dụng cao tầng cấp II theo các quy chuẩn, tiêu chuẩn xây dựng hiện hành của Việt Nam. Tác giả đã giải quyết đồng bộ từ việc tổ chức lại bản vẽ kiến trúc, lựa chọn giải pháp kết cấu khung - vách bê tông cốt thép, tính toán tải trọng động lực học phức tạp (gió động, kháng chấn phổ phản ứng) đến thiết kế chi tiết cấu kiện thân và hệ móng cọc khoan nhồi bằng các công cụ ETABS và SAFE. Toàn bộ nội dung thuyết minh và 22 bản vẽ A1 cung cấp tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo rõ ràng trong công tác học tập và thiết kế công trình nhà nhiều tầng trên nền đất yếu đô thị.
