Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Bối cảnh thực tiễn và lý do chọn đề tài
Trong tiến trình phát triển kinh tế và đô thị hóa, nhu cầu về nhà ở có chất lượng môi trường sống trong lành cùng các tiện ích dịch vụ đồng bộ ngày càng gia tăng. Tại các đô thị lớn như Thành phố Hồ Chí Minh, quỹ đất khu vực trung tâm dần hạn hẹp, dẫn đến chủ trương khuyến khích phát triển các dự án chung cư cao tầng tại các khu vực đô thị mới và vùng ven. Việc đầu tư xây dựng công trình Chung cư An Phú (trong thuyết minh có đoạn viện dẫn tên Chung cư Tân Tạo 1) nhằm giải quyết nhu cầu nhà ở thực tế của người dân, đồng thời đóng góp vào việc hoàn thiện mạng lưới hạ tầng kỹ thuật và cảnh quan đô thị khu vực. Đề tài đồ án tốt nghiệp kỹ sư ngành Xây dựng Dân dụng & Công nghiệp được thực hiện nhằm giải quyết trọn vẹn ba hợp phần kỹ thuật chính: thiết kế kiến trúc, tính toán kết cấu chịu lực và lập biện pháp tổ chức thi công cho công trình nhà cao tầng.
Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
Đồ án đặt ra các nhiệm vụ tính toán và thiết kế kỹ thuật cụ thể theo ba phần chuyên môn:
- Thiết kế kiến trúc: Lập phương án mặt bằng phân khu chức năng, giải pháp mặt đứng, giao thông phân luồng (đứng và ngang) và bố trí hệ thống kỹ thuật công trình (điện, cấp thoát nước, thông gió, chiếu sáng, phòng cháy chữa cháy, chống sét và thu gom rác thải).
- Thiết kế kết cấu: Phân tích lựa chọn sơ đồ kết cấu chịu lực không gian; sơ bộ xác định kích thước tiết diện cấu kiện; xác định tải trọng tĩnh, hoạt tải sử dụng và tải trọng gió tác dụng lên công trình; ứng dụng phần mềm chuyên ngành để phân tích nội lực; tính toán cốt thép cho hệ khung phẳng trục 2 (cột, dầm), sàn tầng điển hình, cầu thang bộ và móng công trình.
- Thiết kế tổ chức thi công: Lập biện pháp kỹ thuật và tổ chức thi công cho các công tác chính gồm thi công cọc ép/cọc khoan nhồi, đào đất, thi công đài giằng móng, thiết kế ván khuôn và giàn giáo, quy trình phân đoạn - phân đợt đổ bê tông khung dầm sàn cột, lập tiến độ thi công và tổng mặt bằng xây dựng.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Công trình chung cư cao tầng kết cấu bê tông cốt thép toàn khối.
- Phạm vi không gian (địa điểm xây dựng): Lô 5 - khu B Đông Tây, Đại lộ Đông Tây, phường An Phú, Quận 2, Thành phố Hồ Chí Minh.
- Quy mô công trình: Công trình gồm 10 tầng nổi và 1 tầng mái; chiều cao đỉnh công trình đạt +36,00 m (chiều cao hình học công trình 31,00 m); kích thước mặt bằng xây dựng 29,00 m x 51,00 m; diện tích sàn xây dựng 1.479 m²; bố trí 1 khối nhà gồm 96 căn hộ (diện tích căn hộ điển hình 115 m², thiết kế 3 phòng ngủ, 2 WC).
Cơ sở lý thuyết và phương pháp tính toán
Khung tiêu chuẩn và tài liệu kỹ thuật sử dụng
Tác giả sử dụng hệ thống tiêu chuẩn xây dựng và tài liệu chuyên ngành kết cấu của Việt Nam:
- Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép: TCXDVN 356-2005: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế (sử dụng điều 8.2 để khống chế chiều dày tối thiểu của bản sàn $h_{\min}$).
- Tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn: TCXDVN 375-2006: Thiết kế công trình chịu động đất (sử dụng mục 5.3 trang 119 để cấu tạo cốt đai kháng chấn và xác định chiều dài vùng tới hạn $l_{\text{cr}}$ của cột).
- Tài liệu tham khảo chuyên khảo: Cuốn Sổ tay thực hành kết cấu công trình (trang 151, phục vụ chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm) và sách Tính toán tiết diện cột bê tông cốt thép của GS.TS Nguyễn Đình Cống (công thức tính toán tiết diện cột chịu nén lệch tâm xiên theo phương pháp đúng dần).
Phương pháp nghiên cứu và tính toán thực tế
- Phương pháp phân tích kiến trúc - kỹ thuật: Phân khu mặt bằng chức năng theo lưới cột $9,0,\text{m} \times 9,0,\text{m}$, $7,0,\text{m} \times 9,0,\text{m}$ và $3,0,\text{m} \times 9,0,\text{m}$; tích hợp hệ thống gen kỹ thuật và giao thông trục đứng.
- Phương pháp mô hình hóa cơ học kết cấu: Sử dụng sơ đồ khung phẳng không gian kết hợp lõi cứng. Nội lực khung phẳng trục 2 được phân tích bằng phần mềm SAP2000.
- Phương pháp xác định tải trọng:
- Tĩnh tải: Xác định theo cấu tạo thực tế từng lớp vật liệu nhân với hệ số vượt tải $n$.
- Hoạt tải sàn: Xác định theo công năng sử dụng, phân chia trường hợp hoạt tải lệch tầng (hoạt tải 1 tác dụng các tầng 2, 4, 6, 8; hoạt tải 2 tác dụng các tầng 3, 5, 7, 9 và tầng mái).
- Tải trọng sàn truyền vào dầm: Quy đổi từ dạng tam giác/hình thang sang tải trọng phân bố đều thông qua hệ số chuyển đổi $k = 1 - 2\beta^2 + \beta^3 = 0,625$ (với $\beta = 0,5$).
- Tải trọng gió: Tính toán theo thành phần tĩnh của tải trọng gió cho công trình có chiều cao dưới 40 m tại địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh (vùng áp lực gió II-A với $W_0 = 83,\text{daN/m}^2$, dạng địa hình C che chắn mạnh).
- Phương pháp tính toán cấu kiện:
- Cột: Tính toán theo cấu kiện chịu nén lệch tâm xiên, bố trí cốt thép theo chu vi, giải lặp bằng phương pháp đúng dần.
- Dầm: Tính toán cấu kiện chịu uốn theo tiết diện chữ nhật tại gối (chịu mô-men âm) và tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng nén tại nhịp (chịu mô-men dương).
Vật liệu xây dựng sử dụng trong đồ án
| Hạng mục kết cấu |
Loại vật liệu |
Các chỉ tiêu cơ lý tính toán |
| Bê tông kết cấu phần thân & đài cọc |
Bê tông B25 (Mác 350) / B30 |
Khối lượng riêng $\gamma = 2,5,\text{T/m}^3$; Cường độ chịu nén tính toán $R_b = 145,\text{kG/cm}^2$ ($14,5,\text{MPa}$); Cường độ chịu kéo $R_{bt} = 10,5,\text{kG/cm}^2$ ($1,05,\text{MPa}$); Mô-đun đàn hồi $E_b = 3,0 \times 10^5,\text{kG/cm}^2$. |
| Bê tông cọc khoan nhồi |
Bê tông B20 (Mác 250) |
Khối lượng riêng $\gamma = 2,5,\text{T/m}^3$; Cường độ chịu nén $R_n = 110,\text{kG/cm}^2$; Cường độ chịu kéo $R_k = 8,8,\text{kG/cm}^2$; $E_b = 265 \times 10^3,\text{kG/cm}^2$. |
| Cốt thép dọc chịu lực ($\ge \phi 10$) |
Thép gân nhóm A-III / A-II |
Thép A-III: $R_s = R_{sc} = 3650,\text{kG/cm}^2$ ($3600,\text{kG/cm}^2$), $E_s = 2,1 \times 10^6,\text{kG/cm}^2$. Thép A-II: $R_s = R_{sc} = 2800,\text{kG/cm}^2$ ($280,\text{MPa}$), $R_{sw} = 2200,\text{kG/cm}^2$. |
| Cốt đai & cấu tạo ($< \phi 10$) |
Thép trơn nhóm A-I |
Cường độ chịu kéo/nén $R_s = R_{sc} = 2300 - 2550,\text{kG/cm}^2$; Cường độ chịu cắt $R_{sw} = 1750 - 1800,\text{kG/cm}^2$; $E_s = 2,1 \times 10^6,\text{kG/cm}^2$. |
| Vật liệu xây và hoàn thiện |
Gạch rỗng, gạch ceramic, vữa |
Khối lượng thể tích vữa xi măng - cát và gạch xây $\gamma = 1,8,\text{T/m}^3$; Gạch lát nền ceramic $\gamma = 2,0,\text{T/m}^3$. |
Nội dung chính theo từng chương và phần
PHẦN I: KIẾN TRÚC
Chương I: Tổng quan về kiến trúc công trình
- Quy hoạch tổng thể và mặt bằng: Công trình xây dựng trên khu đất hình chữ nhật, diện tích mặt bằng $29,0,\text{m} \times 51,0,\text{m}$, gồm 10 tầng nổi và 1 tầng mái. Tầng trệt bố trí sảnh đón và khu thương mại dịch vụ; các tầng trên bố trí 96 căn hộ khép kín.
- Mặt đứng và hình khối: Hình khối thẳng đứng, chiều cao công trình 31 m, cốt cao độ $\pm 0,000$ đặt tại mặt sàn tầng điển hình, cốt mặt đất hoàn thiện $+1,10,\text{m}$, cốt đỉnh công trình $+36,00,\text{m}$. Hoàn thiện mặt ngoài kết hợp đá granite, sơn nước, lam nhôm, khung inox trang trí và kính an toàn cách âm, cách nhiệt.
- Hệ thống giao thông nội bộ: Giao thông ngang là hệ hành lang rộng thoáng. Giao thông đứng gồm 3 đến 4 thang máy đặt tại lõi trung tâm và 3 cầu thang bộ (2 thang hai đầu hồi, 1 thang ở giữa) đảm bảo lưu thông và thoát nạn.
- Giải pháp hạ tầng kỹ thuật: Hệ thống cấp điện từ mạng lưới đô thị qua phòng biến áp, có máy phát điện dự phòng tại tầng hầm; hệ thống cấp nước kết hợp bể ngầm tầng hầm, máy bơm tự động và bể nước mái; hệ thống thông gió tự nhiên kết hợp điều hòa không khí; hệ thống chiếu sáng dùng đèn huỳnh quang và compact tiết kiệm điện; hệ thống phòng cháy chữa cháy trang bị tường ngăn gạch rỗng, bình khí $\text{CO}_2$ dọc hành lang và bể nước cứu hỏa trên mái; hệ thống chống sét kim thu lôi đỉnh mái; phòng thu gom rác từng tầng xả rác theo trục đứng xuống gian rác tầng hầm.
PHẦN II: KẾT CẤU
Chương I: Tổng quan về thiết kế kết cấu nhà cao tầng
- Lựa chọn giải pháp kết cấu: Hệ chịu lực thẳng đứng sử dụng kết cấu khung bê tông cốt thép toàn khối kết hợp lõi cứng đặt tại tâm công trình; hệ chịu lực nằm ngang sử dụng hệ sàn sườn toàn khối (bản sàn kết hợp hệ dầm đỡ) do tính làm việc liền khối tốt, thi công thông dụng, khắc phục nhược điểm mất ổn định ngang của sàn không dầm.
- Chọn sơ bộ kích thước tiết diện cấu kiện:
- Chiều dày bản sàn ($h_s$): Theo nhịp ô bản $9,0,\text{m} \times 9,0,\text{m}$ (tỉ số $l_2/l_1 = 1$, sàn làm việc 2 phương), áp dụng công thức $h_s = \frac{D}{m} l_1$ với $D = 1, m = 45$. Sàn phòng chọn $h_s = 250,\text{mm}$; sàn mái chọn $h_{sm} = 200,\text{mm}$.
- Tiết diện dầm: Dầm khung ngang trục nhịp $9,0,\text{m}$ chọn tiết diện $b \times h = 400 \times 800,\text{mm}$ (dầm mái $300 \times 700,\text{mm}$); dầm dọc nhà và dầm biên nhịp $9,0,\text{m}$ chọn $300 \times 700,\text{mm}$; dầm phụ nhịp BC chọn $500 \times 500,\text{mm}$ hoặc $500 \times 800,\text{mm}$.
- Tiết diện cột: Xác định theo lực nén sơ bộ $N = m_s \cdot q \cdot F_s$ với $q = 20,\text{kN/m}^2$, hệ số mô-men $k_t = 1,1$. Cột biên chọn $600 \times 1000,\text{mm}$ (tầng 1-3), $600 \times 900,\text{mm}$ (tầng 4-6), $600 \times 800,\text{mm}$ (tầng 7-9). Cột giữa chọn $600 \times 1200,\text{mm}$ (tầng 1-3), $600 \times 1100,\text{mm}$ (tầng 4-6), $600 \times 1000,\text{mm}$ (tầng 7-9).
| Loại cấu kiện |
Vị trí tầng |
Kích thước tiết diện ($b \times h$) |
Tải trọng tính toán ($q$) |
| Bản sàn phòng |
Tầng 1 - 9 |
$h_s = 250,\text{mm}$ |
Tĩnh tải $g_s = 819,\text{daN/m}^2$, Hoạt tải $p_s = 240,\text{daN/m}^2 \rightarrow q_s = 1059,\text{daN/m}^2$ |
| Bản sàn mái |
Tầng mái |
$h_{sm} = 200,\text{mm}$ |
Tĩnh tải $g_m = 810,\text{daN/m}^2$, Hoạt tải $p_m = 100,\text{daN/m}^2 \rightarrow q_m = 910,\text{daN/m}^2$ |
| Dầm ngang chính |
Tầng điển hình |
$400 \times 800,\text{mm}$ / $500 \times 800,\text{mm}$ |
Nhịp tính toán $L = 8,4,\text{m}$ (nhịp biên) và $L = 4,0,\text{m}$ (nhịp giữa) |
| Dầm dọc & biên |
Tầng điển hình |
$300 \times 700,\text{mm}$ |
Nhịp liên tục $L = 9,0,\text{m}$ |
| Cột biên (Trục A, D) |
Tầng 1, 2, 3 |
$600 \times 1000,\text{mm}$ |
Diện tích truyền tải $F_s = 40,5,\text{m}^2$; Lực nén sơ bộ $N = 810.000,\text{daN}$ |
| Cột giữa (Trục B, C) |
Tầng 1, 2, 3 |
$600 \times 1200,\text{mm}$ |
Diện tích truyền tải $F_s = 54,0,\text{m}^2$; Lực nén sơ bộ $N = 1.080.000,\text{daN}$ |
Chương II: Tính toán kết cấu khung trục 2
- Sơ đồ hình học và nhịp tính toán: Khung phẳng gồm 3 nhịp: $L_{AB} = L_{CD} = 8,40,\text{m}$, $L_{BC} = 4,00,\text{m}$. Chiều cao cột tầng 1 là $6,00,\text{m}$ (tính từ mặt ngàm đài móng ở cao độ $-2,00,\text{m}$ đến sàn tầng 2), các tầng điển hình cao $3,30,\text{m}$.
- Tập hợp tải trọng tác dụng vào khung:
- Tĩnh tải phân bố dầm sàn tầng điển hình: $g_1 = 6540,\text{daN/m}$, $g_2 = 1535,\text{daN/m}$.
- Tĩnh tải tập trung đầu cột: $G_A = G_D = 26.300,\text{daN}$; $G_B = G_C = 35.206,\text{daN}$.
- Tĩnh tải tầng mái: Phân bố $g_{1m} = 4658,\text{daN/m}$, $g_{2m} = 1519,\text{daN/m}$; Tập trung $G_{Am} = G_{Dm} = 19.656,\text{daN}$, $G_{Bm} = G_{Cm} = 28.465,\text{daN}$.
- Tải trọng gió: Phân bố áp lực gió đẩy $q_đ$ và gió hút $q_h$ theo từng tầng với hệ số gia tăng theo độ cao: tầng 1-2 ($k = 0,668 \rightarrow q_đ = 479,\text{daN/m}$), tầng 3-4 ($k = 0,7652 \rightarrow q_đ = 548,7,\text{daN/m}$), tầng 5-6 ($k = 0,8333 \rightarrow q_đ = 597,6,\text{daN/m}$), tầng 7-8 ($k = 0,8924 \rightarrow q_đ = 640,\text{daN/m}$), tầng 9-10 ($k = 0,9452 \rightarrow q_đ = 678,\text{daN/m}$). Lực gió tập trung tác dụng lên đỉnh mái: đẩy $S_đ = 813,\text{daN}$, hút $S_h = 610,\text{daN}$.
- Tính toán cốt thép cột tầng 1: Cột tiết diện $600 \times 1000,\text{mm}$, chiều dài tính toán $l_0 = 420,\text{cm}$, độ mảnh $\lambda_h = l_0/h = 4,2 < 8$ (bỏ qua ảnh hưởng uốn dọc, $\varepsilon = 1$). Tính toán theo 3 tổ hợp nội lực nguy hiểm nhất:
- Cặp 1: $M = 3.959.000,\text{daN.cm}$, $N = -639.792,\text{daN}$; chiều cao vùng nén $x = 73,54,\text{cm} > \xi_R h_0 = 57,1,\text{cm}$ (nén lệch tâm bé).
- Cặp 2: $M = 3.959.000,\text{daN.cm}$, $N = -722.876,\text{daN}$; chiều cao vùng nén $x = 83,0,\text{cm}$.
- Cốt thép chịu lực chọn $5\phi 22$ bố trí theo các cạnh ($A_s = 19,0,\text{cm}^2$).
- Cốt đai: Sử dụng đai thép A-I $\phi 8$, cấu tạo 2 nhánh; khoảng cách đai vùng đầu cột (vùng tới hạn chịu động đất theo TCXDVN 375-2006) chọn $s = 100,\text{mm}$, vùng giữa cột chọn $s = 200,\text{mm}$.
- Tính toán cốt thép dầm tầng 2 nhịp BC: Tiết diện $500 \times 800,\text{mm}$, nhịp dầm $L = 4,0,\text{m}$. Nội lực tính toán tại gối $M_B = M_C = -145,559,\text{kN.m}$, tại giữa nhịp $M_{BC} = -10,445,\text{kN.m}$. Tính toán gối theo tiết diện chữ nhật và nhịp theo tiết diện chữ T ($b'_f = 330,\text{cm}, h'f = 20,\text{cm}$), cốt đai chịu cắt cấu tạo $\phi 8a100$ ở đầu dầm và $\phi 8a200$ ở giữa dầm. Chiều dài neo và nối cốt thép tuân thủ yêu cầu kháng chấn ($l{an} = 40d$ trong vùng kéo và $30d$ trong vùng nén).
Chương III: Tính toán móng khung trục 2
- Cơ sở địa chất và giải pháp móng: Phân tích điều kiện địa chất công trình và tải trọng lớn truyền từ kết cấu bên trên để lựa chọn phương án móng cọc (so sánh giữa móng cọc ép và móng cọc khoan nhồi, đài băng/đài bè) cho vị trí khung trục 2 (trục F).
- Nguyên lý tính toán theo 2 trạng thái giới hạn:
- Trạng thái giới hạn 1 (về cường độ): Kiểm tra độ bền vật liệu thân cọc, đài cọc và sức chịu tải giới hạn của cọc đơn theo đất nền.
- Trạng thái giới hạn 2 (về biến dạng): Kiểm tra độ lún tuyệt đối và lún lệch của móng cọc trong giới hạn tiêu chuẩn cho phép.
Chương IV: Tính toán sàn tầng điển hình
(Nội dung được cấu trúc trong thuyết minh đồ án): Phân chia ô sàn S1 ($9 \times 9,\text{m}$), S2 ($7 \times 9,\text{m}$), S3 ($3 \times 9,\text{m}$), S4 ($3 \times 7,\text{m}$); tính toán nội lực theo sơ đồ bản kê 4 cạnh đàn hồi và sơ đồ bản dầm; lựa chọn và bố trí cốt thép lưới sàn chịu mô-men âm ở gối và mô-men dương ở nhịp.
Chương V: Tính toán thiết kế cầu thang bộ
(Nội dung được cấu trúc trong thuyết minh đồ án): Xác định tải trọng bậc thang và bản thang; tính toán nội lực bản thang bản dầm; tính toán cốt thép chịu lực bản nghiêng, bản chiếu nghỉ và dầm thang kích thước $200 \times 300,\text{mm}$.
PHẦN III: THI CÔNG
(Theo danh mục các chương trong cơ cấu đồ án)
- Chương I: Khái quát công trình: Điều kiện mặt bằng, nguồn cung ứng vật tư, hạ tầng giao thông và nguồn điện nước phục vụ thi công tại Quận 2, TP.HCM.
- Chương II: Thi công cọc ép: Lựa chọn chủng loại vật liệu cọc ép, tính toán sức chịu tải cọc, lựa chọn máy ép cọc và lập quy trình ép cọc thí nghiệm, ép cọc đại trà.
- Chương III: Đào và thi công đất: Tính toán khối lượng đào đất hố móng, chọn máy đào đất gầu nghịch, biện pháp gia cố vách hố đào và vận chuyển đất thừa.
- Chương IV: Thiết kế tổ chức thi công móng, đài móng: Quy trình đổ bê tông lót, lắp dựng cốt thép đài giằng móng, ghép ván khuôn và đổ bê tông đài móng.
- Chương V: Thiết kế ván khuôn cột, dầm, sàn, cầu thang: Lựa chọn hệ ván khuôn định hình kết hợp giàn giáo thép chịu lực; tính toán kiểm tra cường độ và độ võng của ván khuôn dầm, sàn, cột.
- Chương VI: Thiết kế tổ chức thi công: Phân chia phân đoạn, phân đợt thi công đổ bê tông cột riêng, dầm sàn riêng; tính toán khối lượng vật tư bê tông từng đợt; lập biện pháp thi công cột, dầm, sàn và giải pháp vệ sinh môi trường, an ninh bảo vệ công trường.
- Chương VII: Lập tiến độ và tổng mặt bằng: Bóc tách khối lượng và dự toán chi phí; lập biểu đồ tiến độ thi công công trình theo phương pháp dây chuyền; bố trí tổng mặt bằng xây dựng (vị trí cần trục tháp, vận thăng, bãi gia công cốt thép, ván khuôn, kho bãi và lán trại tạm); quy chuẩn an toàn lao động trên công trường cao tầng.
Kết quả và giải pháp kỹ thuật
Các kết quả tính toán kỹ thuật chính
- Quy mô kết cấu và không gian: Xác lập giải pháp kiến trúc và kết cấu hoàn chỉnh cho khối nhà 10 tầng cao 31 m trên diện tích sàn $1.479,\text{m}^2$, bao gồm 96 căn hộ đồng bộ hệ thống giao thông đứng (3 thang bộ, hệ thang máy trung tâm).
- Kích thước cấu kiện chịu lực:
- Chiều dày sàn tầng điển hình $h_s = 250,\text{mm}$, sàn mái $h_{sm} = 200,\text{mm}$.
- Kích thước tiết diện cột thay đổi giảm dần theo chiều cao nhằm tối ưu hóa vật liệu: từ $600 \times 1200,\text{mm}$ (tầng 1-3) xuống $600 \times 1100,\text{mm}$ (tầng 4-6) và $600 \times 1000,\text{mm}$ (tầng 7-9) đối với cột giữa.
- Kích thước dầm chính khung ngang $400 \times 800,\text{mm}$ và $500 \times 800,\text{mm}$ vượt nhịp $8,4,\text{m}$ và $4,0,\text{m}$.
- Kết quả tính toán cốt thép khung trục 2:
- Cột tầng 1 ($600 \times 1000,\text{mm}$) chịu lực nén lớn nhất $N = 722.876,\text{daN}$, bố trí cốt thép dọc $5\phi 22$ theo chu vi, cốt đai kháng chấn $\phi 8a100$ trong đoạn nối và vùng tới hạn $l_{\text{cr}}$, đai $\phi 8a200$ ở đoạn giữa cột.
- Dầm nhịp BC tầng 2 ($500 \times 800,\text{mm}$) chịu mô-men uốn tại gối $M = -145,559,\text{kN.m}$, tính toán cốt đai chịu cắt và neo cốt thép $l_{an} = 40d$ (vùng kéo) và $30d$ (vùng nén) theo tiêu chuẩn động đất cấp 2.
Giải pháp kỹ thuật và tổ chức đề xuất
- Giải pháp kết cấu chịu lực: Kết hợp hệ khung bê tông cốt thép và lõi cứng trung tâm nhằm tăng cường độ cứng ngang, khống chế dao động và chuyển vị đỉnh công trình dưới tác động của tải trọng gió vùng II-A.
- Giải pháp kỹ thuật thi công: Áp dụng phương pháp phân đợt đổ bê tông theo phương đứng (đổ cột trước, sau đó ghép ván khuôn đổ toàn khối dầm sàn); kiểm soát chặt chẽ chiều sâu chôn móng ($H_m = 3,5,\text{m}$, chiều cao đài móng $h_đ = 0,9,\text{m}$); thiết kế biện pháp an toàn lao động trên cao và tổ chức hệ thống thoát hiểm độc lập 3 cầu thang bộ chống khói.
Hạn chế và hướng phát triển đề tài
Hạn chế của đồ án
- Mô hình hóa kết cấu: Đồ án phân tích nội lực chủ yếu dựa trên mô hình khung phẳng đại diện (khung trục 2) bằng phần mềm SAP2000, chưa tiến hành mô hình hóa không gian 3D toàn diện để khảo sát đầy đủ hiệu ứng xoắn tổng thể do bố trí lõi cứng trung tâm và sự tương tác phức tạp giữa các khung không gian.
- Phạm vi tính toán chi tiết: Phần tính toán kết cấu tập trung chi tiết vào khung trục 2, sàn tầng điển hình, cầu thang bộ và móng khung trục 2, chưa thể hiện chi tiết bảng tính cho toàn bộ các trục khung còn lại và toàn bộ hệ thống lõi vách thang máy.
Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp theo
- Mở rộng mô hình tính toán sang không gian ba chiều (3D) kết hợp phân tích dao động động lực học, động đất phi tuyến theo tiêu chuẩn TCXDVN 375-2006.
- Nghiên cứu so sánh hiệu quả kinh tế - kỹ thuật giữa phương án sàn sườn truyền thống với phương án sàn bê tông cốt thép ứng lực trước căng sau cho lưới cột nhịp lớn $9,0,\text{m} \times 9,0,\text{m}$.
Giá trị tham khảo
Tài liệu đồ án tốt nghiệp này mang lại giá trị tham khảo kỹ thuật cụ thể cho:
- Sinh viên chuyên ngành Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp: Nắm bắt quy trình thực hiện một đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng toàn diện, bao gồm đầy đủ 3 phần: Kiến trúc, Kết cấu và Thi công.
- Kỹ sư thiết kế kết cấu công trình: Tham khảo các bước xác lập sơ bộ tiết diện dầm, sàn, cột cho nhà cao tầng; quy trình chuyển đổi tải trọng bản sàn dạng tam giác/hình thang sang phân bố đều ($k = 0,625$); quy trình tính cốt thép cột chịu nén lệch tâm xiên theo phương pháp đúng dần của GS.TS Nguyễn Đình Cống.
- Kỹ sư lập biện pháp và tổ chức thi công: Tham khảo phương pháp phân chia phân đoạn, phân đợt đổ bê tông dầm sàn - cột, thiết kế ván khuôn và trình tự lập tổng mặt bằng thi công công trình nhà cao tầng trong đô thị.
Câu hỏi thường gặp
1. Công trình Chung cư An Phú có quy mô tầng cao và diện tích xây dựng như thế nào?
Công trình gồm 10 tầng nổi và 1 tầng mái, với tổng chiều cao đỉnh công trình là $+36,00,\text{m}$ (chiều cao công trình 31,00 m). Mặt bằng công trình có kích thước $29,00,\text{m} \times 51,00,\text{m}$, diện tích sàn xây dựng đạt $1.479,\text{m}^2$, cung cấp 96 căn hộ khép kín (diện tích mỗi căn $115,\text{m}^2$).
2. Vì sao tác giả lựa chọn hệ kết cấu chịu lực là khung bê tông cốt thép kết hợp lõi cứng?
Tác giả lựa chọn giải pháp này vì đây là công trình nhà cao tầng có bước cột lớn ($9,0,\text{m} \times 9,0,\text{m}$). Hệ khung kết hợp lõi cứng trung tâm tiếp nhận hiệu quả tải trọng đứng từ sàn truyền xuống móng, đồng thời tăng cường độ cứng tổng thể để tiếp nhận và phân phối tải trọng ngang (tải trọng gió, động đất), giảm dao động và hạn chế chuyển vị đỉnh công trình.
3. Tải trọng gió tác dụng lên công trình được xác định dựa trên những thông số kỹ thuật nào?
Công trình đặt tại Thành phố Hồ Chí Minh, thuộc vùng gió II-A với áp lực gió tiêu chuẩn $W_0 = 83,\text{daN/m}^2$, dạng địa hình C (vùng đô thị bị che chắn mạnh). Do công trình có chiều cao dưới 40 m nên chỉ tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió với hệ số độ cao $k$ thay đổi từ 0,668 (tầng 1-2) đến 0,9452 (tầng 9-10).
4. Kích thước tiết diện và chiều dày bản sàn được tác giả lựa chọn là bao nhiêu?
Đối với ô sàn nhịp $9,0,\text{m} \times 9,0,\text{m}$, bản sàn làm việc hai phương ($l_2/l_1 = 1$), chiều dày sàn phòng được chọn là $h_s = 250,\text{mm}$ (tổng tải trọng tính toán $q_s = 1059,\text{daN/m}^2$) và chiều dày sàn mái được chọn là $h_{sm} = 200,\text{mm}$ (tổng tải trọng tính toán $q_m = 910,\text{daN/m}^2$).
5. Cốt đai cột khung trục 2 được cấu tạo như thế nào để đáp ứng yêu cầu kháng chấn?
Theo tiêu chuẩn TCXDVN 375-2006, cốt đai cột sử dụng thép nhóm A-I đường kính $\phi 8$, cấu tạo 2 nhánh. Cốt đai được bố trí dày với khoảng cách $s = 100,\text{mm}$ tại các vùng tới hạn $l_{\text{cr}}$, hai đầu cột và đoạn nối chồng cốt thép; ở đoạn giữa cột, cốt đai được bố trí theo khoảng cách cấu tạo $s = 200,\text{mm}$.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Phan Việt Cường (lớp XD1301D, Trường ĐHDL Hải Phòng) là công trình thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh cho dự án Chung cư An Phú 10 tầng tại Quận 2, Thành phố Hồ Chí Minh. Tác giả đã giải quyết đồng bộ và chặt chẽ ba hợp phần chuyên môn gồm thiết kế kiến trúc phân khu chức năng, tính toán kết cấu bê tông cốt thép khung - lõi chịu lực kết hợp phân tích nội lực bằng phần mềm SAP2000, và thiết lập biện pháp tổ chức thi công toàn diện từ nền móng đến hoàn thiện phần thân. Toàn bộ các thông số tính toán cấu kiện dầm, cột, sàn, móng và các chỉ dẫn kỹ thuật đều tuân thủ các tiêu chuẩn xây dựng hiện hành của Việt Nam, mang lại giá trị tư liệu tham khảo rõ ràng cho sinh viên và kỹ sư ngành Xây dựng Dân dụng & Công nghiệp.
