Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án tốt nghiệp thực hiện thiết kế công trình "Căn hộ cao cấp DMC" do sinh viên Lưu Bình Khởi (Lớp XD1301D) thực hiện dưới sự hướng dẫn của Th.S Lại Văn Thành và Th.S Ngô Văn Hiển. Bối cảnh thực tiễn và các tham số quy hoạch cơ sở của dự án bao gồm:

  • Lý do chọn đề tài và bối cảnh xây dựng: Dự án xuất phát từ nhu cầu giải quyết chỗ ở chất lượng cao tại khu vực đô thị, phù hợp với định hướng quy hoạch không gian của thành phố Hà Nội. Khu đất xây dựng nằm tại phố Kim Mã, quận Ba Đình, thành phố Hà Nội – khu vực có mật độ dân cư và giao thông phát triển, tiếp giáp nút giao thông hiện đại và vườn hoa trung tâm.
  • Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu/thiết kế:
    1. Thiết kế tổng mặt bằng, tổ chức không gian kiến trúc công năng cho khối nhà ở chung cư kết hợp thương mại dịch vụ 9 tầng nổi, đạt tiêu chuẩn công trình cấp I.
    2. Hoàn thiện các giải pháp kỹ thuật công trình (M&E) bao gồm: hệ thống cấp điện, chiếu sáng, thông gió, cấp thoát nước sinh hoạt, thoát nước mưa, phòng cháy chữa cháy, chống sét tiếp địa, viễn thông và hệ thống thu gom rác thải.
    3. Phân tích, lựa chọn hệ thống kết cấu chịu lực tối ưu cho công trình cao tầng; tính toán tải trọng tác dụng (tĩnh tải, hoạt tải sử dụng và tải trọng gió).
    4. Thực hiện tính toán và bố trí cốt thép chi tiết cho các cấu kiện bê tông cốt thép chịu lực chính gồm sàn tầng điển hình, dầm chính và hệ cột thuộc khung trục C.
  • Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
    • Đối tượng nghiên cứu: Giải pháp kiến trúc và hệ thống kết cấu chịu lực bê tông cốt thép toàn khối của công trình chung cư cao tầng.
    • Phạm vi không gian: Khu đất có diện tích $2.350\text{ m}^2$ tại phố Kim Mã, quận Ba Đình, Hà Nội; diện tích xây dựng $766,08\text{ m}^2$; tổng diện tích sàn xây dựng $6.894,72\text{ m}^2$ ($766,08\text{ m}^2 \times 9\text{ tầng}$); chiều cao đỉnh mái $30,3\text{ m}$. Kích thước mặt bằng công trình theo hai phương là $33,6\text{ m} \times 22,8\text{ m}$.
    • Phạm vi chuyên môn kết cấu: Tính toán thiết kế chi tiết sàn sườn toàn khối tầng điển hình và khung phẳng trục C từ tầng 1 đến tầng mái.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án vận dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng hiện hành của Việt Nam, kết hợp các phương pháp cơ học kết cấu và giải thuật phần tử hữu hạn:

  • Khung tiêu chuẩn và tài liệu kỹ thuật áp dụng:
    • TCVN 2737-1995: Tiêu chuẩn tải trọng và tác động (xác định hoạt tải sử dụng và tải trọng gió vùng II-B tại Hà Nội).
    • TCVN 5574-1994: Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép (áp dụng tính toán tiết diện cấu kiện chịu uốn và nén lệch tâm).
    • TCVN 338:2005: Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép và vật liệu cốt thép xây dựng.
    • TCVN 5738-1995: Tiêu chuẩn hệ thống báo cháy tự động.
    • Tài liệu chuyên khảo: Phương pháp tính toán bản sàn theo sách "Sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối" của GS.TS Nguyễn Đình Cống.
  • Phương pháp nghiên cứu và thiết kế:
    • Phương pháp so sánh, tổng hợp kỹ thuật: Đánh giá ưu nhược điểm của các dạng kết cấu nhà cao tầng (khung thuần túy, khung - vách, khung - vách - lõi, kết cấu ống, kết cấu hộp) và các giải pháp kết cấu sàn (sàn nấm, sàn sườn, sàn ô cờ, sàn dự ứng lực) nhằm chọn giải pháp tối ưu.
    • Phương pháp tính toán cơ học kết cấu: Áp dụng sơ đồ khớp dẻo để tính toán nội lực bản sàn kê bốn cạnh làm việc hai phương cho ô sàn điển hình; áp dụng sơ đồ đàn hồi cho ô sàn khu vệ sinh.
    • Phương pháp phần tử hữu hạn: Sử dụng phần mềm SAP2000 NonLinear để mô hình hóa và phân tích nội lực hệ khung trục C dưới tác động của tĩnh tải, hai trường hợp chất hoạt tải lệch tầng lệch nhịp và hai trường hợp tải trọng gió (gió trái, gió phải).
    • Phương pháp tổ hợp nội lực: Thiết lập tổ hợp cơ bản 1 (tĩnh tải + 1 hoạt tải lớn nhất) và tổ hợp cơ bản 2 (tĩnh tải + 2 hoạt tải nhân hệ số giảm tải $0,9$) để xác định các cặp nội lực bất lợi nhất ($M, N, Q$) tại các tiết diện gối và nhịp.
  • Nguồn dữ liệu: Hồ sơ bản vẽ thiết kế kiến trúc, bản đồ phân vùng áp lực gió Việt Nam, chỉ tiêu cơ lý của vật liệu xây dựng (bê tông mác 300, thép nhóm CI và CII).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Điều kiện xây dựng của công trình và giải pháp kiến trúc

Chương này trình bày tổng quan hiện trạng khu đất, giải pháp quy hoạch tổng mặt bằng, công năng kiến trúc và các hệ thống kỹ thuật công trình:

  • Giải pháp quy hoạch và mặt bằng: Công trình tiếp giáp 2 mặt đường nội bộ, mặt chính quay ra đường Kim Mã, mặt sau bố trí sân chơi, bãi đỗ xe, vườn hoa, sân tennis. Tầng 1 và 2 (cốt $+0,000\text{ m}$ và $+3,900\text{ m}$) bố trí chức năng dịch vụ công cộng gồm: sảnh chính ($108\text{ m}^2$), siêu thị - cửa hàng tự chọn ($205\text{ m}^2$), khu trông trẻ ($155\text{ m}^2$), khu vệ sinh chung ($30\text{ m}^2$), giao thông gồm 1 thang máy, 1 thang bộ và 1 thang thoát hiểm.
  • Mặt bằng tầng 2 đến tầng 9 (cốt $+3,900\text{ m}$ đến $+30,300\text{ m}$): Diện tích sảnh tầng $56\text{ m}^2$, bố trí các căn hộ điển hình gồm căn B1 ($119,34\text{ m}^2$, 4 phòng), căn B2 ($91,026\text{ m}^2$, 3 phòng) và căn B3 ($61,62\text{ m}^2$, 3 phòng). Chiều cao tầng 1 là $3,9\text{ m}$, các tầng từ tầng 2 đến tầng 9 cao $3,3\text{ m}$. Cốt nền sàn tầng 1 cao hơn mặt đất tự nhiên $1,050\text{ m}$.
  • Hệ thống kỹ thuật (M&E):
    • Cấp điện: Trạm biến áp ngoài nhà nhận nguồn cao thế 22 kV từ lưới điện thành phố qua cáp ngầm Cu/XLPE 24 kV-$3\times 240\text{ mm}^2$. Động lực vận hành thang máy, trạm bơm dùng điện 3 pha $380\text{ V}, 50\text{ Hz}$; chiếu sáng dùng nguồn 1 pha $220\text{ V}$. Mỗi căn hộ đặt một công tơ 1 pha tại tủ điện hành lang tầng.
    • Cấp thoát nước: Nước cấp từ mạng lưới đô thị dẫn vào bể ngầm và bơm lên bể mái. Đường ống nhánh vào căn hộ đường kính D25. Hệ thống cấp nước chữa cháy thiết kế cho khối tích công trình $> 25.000\text{ m}^3$ với 2 cột nước chữa cháy, lưu lượng $2,5\text{ l/s}$ mỗi cột; thể tích nước chữa cháy dự trữ tại bể ngầm là $54\text{ m}^3$, bể mái là $3\text{ m}^3$. Mỗi tầng có 2 hộp chữa cháy (cuộn vòi D65 dài $20\text{ m}$, lăng phun D16). Hệ thống thoát nước gồm 8 hộp kỹ thuật, ống đứng thoát phân và tiểu đường kính D140 đổ về 2 bể tự hoại; ống thoát nước sàn và chậu rửa D140 xả ra cống ngoài.
    • PCCC và thoát nạn: Báo cháy tự động theo TCVN 5738-1995 dùng đầu dò khói tại siêu thị, phòng máy; đầu dò nhiệt tại trạm biến thế, máy phát điện; bình bọt, bình khí $\text{CO}_2$ bố trí 2 hộp/tầng gần cầu thang bộ. Hai buồng thang bộ khép kín đảm bảo ngăn khói khi thoát hiểm.
    • Chống sét và tiếp địa: Kim thu sét phóng điện sớm Dynasphere đặt trên cột thép tráng kẽm cao $5\text{ m}$ trên mái, bán kính bảo vệ 150–200 m, dây dẫn đồng trần $70\text{ mm}^2$ đi chìm tường. Hệ thống tiếp địa an toàn gồm các cọc đồng D16 dài $1,5\text{ m}$, yêu cầu điện trở nối đất an toàn $\le 4\text{ }\Omega$ và điện trở nối đất chống sét $\le 10\text{ }\Omega$.
    • Thông tin liên lạc và vệ sinh: Mạng điện thoại gồm 118 đường trung kế (54 căn hộ, 5 siêu thị, 8 nhà trẻ). Hệ thống rác thải sử dụng ống đổ rác nằm trong lõi thang máy dẫn xuống phòng chứa rác tại tầng hầm.

Chương 2: Lựa chọn giải pháp kết cấu

Chương này tập trung xác định giải pháp kết cấu tổng thể, lựa chọn vật liệu và tính toán sơ bộ tiết diện cấu kiện, tải trọng:

  • Lựa chọn hệ kết cấu chịu lực: Qua so sánh các phương án kết cấu cho công trình cao $30,3\text{ m}$ (9 tầng), tác giả chọn hệ kết cấu khung - vách - lõi bê tông cốt thép toàn khối. Lõi và vách cứng bố trí tại khu vực thang máy, thang bộ và biên công trình chịu tải trọng ngang chính; khung cột dầm chịu tải đứng và một phần tải ngang. Móng chọn giải pháp móng cọc sâu. Sàn chọn phương án sàn sườn toàn khối dày $12\text{ cm}$.
  • Vật liệu sử dụng:
    • Bê tông: Mác 300 có cường độ chịu nén tính toán $R_b = 130\text{ kG/cm}^2$, chịu kéo $R_{bt} = 10\text{ kG/cm}^2$, mô đun đàn hồi $E_b = 2,9 \times 10^6\text{ T/m}^2$, hệ số Poisson $\nu = 0,2$, khối lượng thể tích $2.500\text{ kG/m}^3$.
    • Cốt thép: Thép nhóm CII ($R_s = R_{sc} = 2.800\text{ kG/cm}^2$) dùng cho cốt dọc chịu lực dầm và cột; thép nhóm CI ($R_s = 2.250\text{ kG/cm}^2$, $R_{sw} = 1.750\text{ kG/cm}^2$) dùng cho bản sàn, cốt đai và cốt cấu tạo theo TCVN 338:2005.
  • Kích thước tiết diện sơ bộ:
    • Sàn: Chiều dày $h_b = 12\text{ cm}$.
    • Dầm chính: $b \times h = 300 \times 600\text{ mm}$ (với nhịp $l = 5.700\text{ mm}$).
    • Dầm phụ: $b \times h = 200 \times 300\text{ mm}$ (với nhịp $l = 4.200\text{ mm}$).
    • Cột tầng 1, 2, 3: Tiết diện $600 \times 400\text{ mm}$.
    • Cột tầng 4, 5, 6: Tiết diện $500 \times 400\text{ mm}$.
    • Cột tầng 7, 8, 9: Tiết diện $400 \times 400\text{ mm}$.
  • Xác định tải trọng tác dụng:
    • Tĩnh tải: Trọng lượng bản thân sàn điển hình $g_{sàn} = 449\text{ kG/m}^2$, sàn vệ sinh $g_{vs} = 675\text{ kG/m}^2$, mái $g_{mái} = 608\text{ kG/m}^2$. Trọng lượng tường xây 220 là $506\text{ kG/m}^2$, tường 110 là $288\text{ kG/m}^2$. Trọng lượng bản thân cột $600 \times 400\text{ mm}$ là $730,2\text{ kG/m}$; dầm chính $300 \times 600\text{ mm}$ là $450,76\text{ kG/m}$; dầm phụ $200 \times 300\text{ mm}$ là $125,68\text{ kG/m}$.
    • Hoạt tải tính toán: Phòng ngủ, sinh hoạt, vệ sinh là $260\text{ kG/m}^2$; phòng bếp $360\text{ kG/m}^2$; hành lang cầu thang $360\text{ kG/m}^2$; mái $97,5\text{ kG/m}^2$.
    • Tải trọng gió: Vùng áp lực gió II-B tại Hà Nội có $W_0 = 95\text{ kG/m}^2$, hệ số tin cậy $n = 1,2$, hệ số khí động đón gió $C = +0,8$, hút gió $C = -0,6$, bước khung $B = 4,2\text{ m}$. Áp lực gió phân bố tính toán tăng dần theo độ cao: tầng 1 (cốt $3,9\text{ m}$) đạt $q_đ = 320,2\text{ kG/m}, q_h = 240,2\text{ kG/m}$; tầng 9 (cốt $30,3\text{ m}$) đạt $q_đ = 468,1\text{ kG/m}, q_h = 351,0\text{ kG/m}$.

Chương 3: Tính toán sàn

Chương này tính toán nội lực và lựa chọn cốt thép cho mặt bằng sàn tầng điển hình:

  • Mặt bằng kết cấu sàn: Mặt bằng gồm 8 bước nhịp $4,2\text{ m}$ theo phương dọc và 4 nhịp $5,7\text{ m}$ theo phương ngang. Ô sàn điển hình (Ô1) có kích thước nhịp tính toán $l_1 = 3,98\text{ m}$, $l_2 = 5,48\text{ m}$; tỷ số $l_2/l_1 = 1,36 < 2$, làm việc theo dạng bản kê bốn cạnh chịu uốn hai phương.
  • Tính toán ô sàn điển hình Ô1 theo sơ đồ khớp dẻo:
    • Tổng tải trọng tính toán toàn phần: $q_b = 449 + 260 = 709\text{ kG/m}^2$.
    • Mômen uốn tính toán phương cạnh ngắn: Mômen nhịp $M_1 = 322,5\text{ kG.m}$, mômen gối $M_{A1} = M_{B1} = 365,4\text{ kG.m}$.
    • Mômen uốn tính toán phương cạnh dài: Mômen nhịp $M_2 = 217,0\text{ kG.m}$, mômen gối $M_{A2} = M_{B2} = 300,9\text{ kG.m}$.
    • Bố trí cốt thép: Diện tích cốt thép yêu cầu tính toán $A_s = 1,38\text{ cm}^2$. Tác giả chọn thép $\phi 8\text{ a}200$ ($A_s = 2,52\text{ cm}^2$, hàm lượng cốt thép $\mu = 0,24% > \mu_{min}$) đặt cho cả nhịp và gối theo hai phương.
  • Tính toán ô sàn vệ sinh S1: Áp dụng sơ đồ đàn hồi với tổng tải trọng $q^{tt} = 675 + 260 = 935\text{ kG/m}^2$. Các giá trị mômen uốn nhịp và gối đạt từ $64,5\text{ kG.m}$ đến $265,3\text{ kG.m}$. Cốt thép lựa chọn đồng nhất là $\phi 8\text{ a}200$ theo cấu tạo.

Chương 4: Tính toán dầm

Chương này thực hiện tính toán tiết diện và bố trí cốt thép dọc, cốt đai cho dầm chính khung trục C ($b \times h = 300 \times 600\text{ mm}$):

  • Cơ sở tính toán: Áp dụng TCVN 5574-1994, vật liệu bê tông mác 300 ($R_b = 130\text{ kG/cm}^2$), thép dọc CII ($R_s = 2.800\text{ kG/cm}^2$), thép đai CI ($R_{sw} = 1.750\text{ kG/cm}^2$).
  • Tính thép dọc chịu mômen dương tại giữa nhịp:
    • Cặp nội lực tính toán: $M = 6,29\text{ T.m}$, $Q = 0,14\text{ T}$.
    • Bản sàn nằm trong vùng nén tham gia chịu lực cùng dầm, tính toán theo tiết diện chữ T với bề rộng cánh tính toán $b'_c = b + 2C_1 = 30 + 2 \times 95 = 220\text{ cm}$, chiều cao làm việc $h_0 = 55\text{ cm}$.
    • Trục trung hòa đi qua cánh ($M < M_c = 141,9\text{ T.m}$), tính toán như tiết diện chữ nhật $220 \times 60\text{ cm}$. Hệ số $A = 0,0073 < A_d = 0,424$. Diện tích cốt thép yêu cầu $F_a = 4,1\text{ cm}^2$. Chọn 5 thanh $\phi 20$ ($A_s = 15,71\text{ cm}^2$, hàm lượng $\mu = 0,95%$).
  • Tính thép dọc chịu mômen âm tại gối:
    • Cặp nội lực tính toán: $M = -17,59\text{ T.m}$. Tiết diện chữ nhật $30 \times 60\text{ cm}$ (cánh nằm trong vùng kéo nên bỏ qua).
    • Hệ số $A = 0,149 < A_d = 0,424$. Diện tích thép yêu cầu $F_a = 12,41\text{ cm}^2$. Chọn 5 thanh $\phi 22$ ($A_s = 19,00\text{ cm}^2$, hàm lượng $\mu = 1,15%$).
  • Tính toán cốt đai chịu cắt: Lực cắt lớn nhất tại mép gối tựa $Q_{max} = 14,19\text{ T}$ ($141,9\text{ kN}$). Bê tông không đủ khả năng chịu cắt độc lập ($Q > 0,6 R_{bt} b h_0$), cần tính cốt đai. Chọn đai $\phi 8$ hai nhánh ($f_{đ} = 0,503\text{ cm}^2$): đoạn gần gối tựa ($l_d/4$) bố trí khoảng cách đai $a = 100\text{ mm}$ ($\phi 8\text{ a}100$); đoạn giữa dầm bố trí $a = 200\text{ mm}$ ($\phi 8\text{ a}200$).

Chương 5: Tính toán cột

Chương này tính toán cốt thép cho các phân đoạn cột khung trục C chịu lực nén uốn lệch tâm:

  • Cột tầng 1, 2, 3 (tiết diện $600 \times 400\text{ mm}$, $h_0 = 56\text{ cm}$, $l_0 = 273\text{ cm}$):
    • Cặp nội lực nguy hiểm: Cặp 1 ($M = -12,64\text{ T.m}$; $N = -212,64\text{ T}$); Cặp 2 ($M = -11,93\text{ T.m}$; $N = -240,33\text{ T}$).
    • Độ lệch tâm $e_0/h_0 = 0,036 \le 0,3$, thuộc trường hợp nén lệch tâm bé. Diện tích cốt thép tính toán yêu cầu $A_{st} = 24,18\text{ cm}^2$.
    • Bố trí cốt thép đối xứng: Chọn mỗi bên 5 thanh $\phi 25$ ($A_s = A'_s = 24,54\text{ cm}^2$, tổng tiết diện cột có 10 thanh $\phi 25$). Đai chọn $\phi 8\text{ a}200$, riêng đoạn nối chồng cốt thép chân cột bố trí $\phi 8\text{ a}100$.
  • Cột tầng 4, 5, 6 (tiết diện $500 \times 400\text{ mm}$, $h_0 = 46\text{ cm}$, $l_0 = 231\text{ cm}$):
    • Cặp nội lực nguy hiểm: Cặp 1 ($M = 8,20\text{ T.m}$; $N = -131,35\text{ T}$); Cặp 2 ($M = 8,69\text{ T.m}$; $N = -150,17\text{ T}$).
    • Trường hợp nén lệch tâm bé, diện tích thép tính toán $A_{st} = 5,70\text{ cm}^2$.
    • Bố trí cốt thép đối xứng: Chọn mỗi bên 5 thanh $\phi 20$ ($A_s = A'_s = 15,71\text{ cm}^2$, tổng tiết diện cột có 10 thanh $\phi 20$). Đai chọn $\phi 8\text{ a}200$, đoạn chân cột bố trí $\phi 8\text{ a}100$.
  • Cột tầng 7, 8, 9 (tiết diện $400 \times 400\text{ mm}$, $h_0 = 36\text{ cm}$, $l_0 = 231\text{ cm}$):
    • Cặp nội lực nguy hiểm: Cặp 1 ($M = 5,47\text{ T.m}$; $N = -57,26\text{ T}$); Cặp 2 ($M = -5,98\text{ T.m}$; $N = -68,12\text{ T}$).
    • Diện tích cốt thép tính toán $A_{st} = 3,21\text{ cm}^2$.
    • Bố trí cốt thép đối xứng: Chọn mỗi bên 3 thanh $\phi 20$ ($A_s = A'_s = 9,42\text{ cm}^2$, tổng tiết diện cột có 6 thanh $\phi 20$). Đai chọn $\phi 8\text{ a}200$, chân cột bố trí $\phi 8\text{ a}100$.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu tính toán đã xác lập hệ thống thông số kỹ thuật chi tiết cho các cấu kiện chịu lực chính của công trình chung cư DMC, được tổng hợp trong bảng số liệu sau:

Cấu kiện Vị trí / Phân đoạn Kích thước tiết diện ($b \times h$) Cốt thép dọc chịu lực đã chọn Cốt thép đai / Cấu tạo
Bản sàn Tầng điển hình (Ô1) Dày $h_b = 120\text{ mm}$ $\phi 8\text{ a}200$ hai phương ($A_s = 2,52\text{ cm}^2$) $\mu = 0,24%$
Bản sàn Sàn khu vệ sinh (S1) Dày $h_b = 120\text{ mm}$ $\phi 8\text{ a}200$ hai phương ($A_s = 2,52\text{ cm}^2$) Bố trí theo cấu tạo
Dầm chính Giữa nhịp dầm trục C $300 \times 600\text{ mm}$ (cánh $2.200\text{ mm}$) $5\phi 20$ miền dưới ($A_s = 15,71\text{ cm}^2$) $\phi 8\text{ a}200$
Dầm chính Gối dầm trục C $300 \times 600\text{ mm}$ $5\phi 22$ miền trên ($A_s = 19,00\text{ cm}^2$) $\phi 8\text{ a}100$
Cột Phân tầng 1, 2, 3 $400 \times 600\text{ mm}$ Mỗi bên $5\phi 25$ (Tổng $10\phi 25$, $A_s = 24,54\text{ cm}^2$/bên) $\phi 8\text{ a}200$ (chân cột a100)
Cột Phân tầng 4, 5, 6 $400 \times 500\text{ mm}$ Mỗi bên $5\phi 20$ (Tổng $10\phi 20$, $A_s = 15,71\text{ cm}^2$/bên) $\phi 8\text{ a}200$ (chân cột a100)
Cột Phân tầng 7, 8, 9 $400 \times 400\text{ mm}$ Mỗi bên $3\phi 20$ (Tổng $6\phi 20$, $A_s = 9,42\text{ cm}^2$/bên) $\phi 8\text{ a}200$ (chân cột a100)
  • Các giải pháp và kiến nghị kỹ thuật do tác giả đề xuất:
    • Kiến nghị về hệ thống cấp khí đốt: Tác giả chỉ rõ hiện trạng thiết kế công trình chưa có hệ thống gas trung tâm, các căn hộ phải sử dụng bình gas riêng lẻ gây bất tiện và tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn cháy nổ; qua đó kiến nghị cần xem xét bổ sung hệ thống cấp gas trung tâm cho tòa nhà.
    • Giải pháp kiểm định thi công tiếp địa: Sau khi thi công hệ thống cọc tiếp đất và dây nối đồng trần $70\text{ mm}^2$, bắt buộc phải tiến hành đo kiểm tra thực tế điện trở đất. Nếu không đạt ngưỡng quy chuẩn ($\le 4\text{ }\Omega$ cho hệ thống an toàn điện và $\le 10\text{ }\Omega$ cho hệ thống chống sét) thì phải tăng cường thêm cọc tiếp địa hoặc xử lý hóa chất làm giảm điện trở đất.
  • Đóng góp của đồ án: Hoàn thiện giải pháp thiết kế đồng bộ từ tổ chức không gian công năng, quy hoạch hệ thống kỹ thuật hạ tầng cơ điện đến quy trình phân tích nội lực, lựa chọn vật liệu và tính toán cốt thép tối ưu cho một công trình chung cư cao cấp 9 tầng cụ thể tại trung tâm thành phố Hà Nội.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế được đề cập trong văn bản: Thuyết minh đồ án chưa thiết kế hệ thống cấp gas trung tâm cho cư dân. Về mặt kết cấu, phạm vi đồ án chỉ giới hạn tính toán chi tiết sàn cho một tầng điển hình và giải quyết bài toán nội lực cho một khung phẳng đại diện (khung trục C), chưa triển khai tính toán toàn bộ các khung còn lại và chưa thể hiện phần tính toán chi tiết móng cọc sâu trong các chương thuyết minh đính kèm.
  • Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp: Thiết kế bổ sung hệ thống cấp khí đốt trung tâm đồng bộ; mở rộng mô hình hóa không gian 3D tổng thể toàn bộ kết cấu khung - vách - lõi trên phần mềm chuyên dụng; tiến hành tính toán thiết kế chi tiết kết cấu móng cọc khoan nhồi hoặc móng cọc ép sâu chịu tải trọng chân cột truyền xuống.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo thực nghiệm cho sinh viên ngành Kỹ thuật Xây dựng dân dụng và công nghiệp (ngành Xây dựng dân dụng), các kỹ sư thiết kế kết cấu công trình nhà nhiều tầng:

  • Phần phục vụ tham khảo thiết kế kiến trúc và kỹ thuật: Cung cấp chi tiết các chỉ tiêu cơ cấu diện tích phòng, sảnh, siêu thị, nhà trẻ và các thông số thực tế của hệ thống cấp thoát nước, PCCC (lưu lượng nước chữa cháy, kích thước bể ngầm, bể mái), chống sét (kim Dynasphere) và phụ tải điện thoại, điện năng tòa nhà.
  • Phần phục vụ tính toán kết cấu: Cung cấp trình tự các bước lập bảng tính toán tải trọng gió vùng II-B theo TCVN 2737-1995; phương pháp quy đổi tải trọng sàn dạng hình thang và tam giác về dầm khung; quy trình tính toán cấu kiện dầm chữ T chịu uốn và cột chữ nhật nén lệch tâm bé theo TCVN 5574-1994.

Câu hỏi thường gặp

1. Công trình chung cư cao cấp DMC có quy mô diện tích đất, diện tích sàn và số tầng thiết kế cụ thể là bao nhiêu?
Công trình có diện tích đất $2.350\text{ m}^2$, diện tích xây dựng $766,08\text{ m}^2$, tổng diện tích sàn $6.894,72\text{ m}^2$ ($766,08\text{ m}^2 \times 9\text{ tầng}$), chiều cao đỉnh mái $30,3\text{ m}$ gồm 9 tầng nổi, cốt nền tầng 1 cao hơn cốt mặt đất tự nhiên $1,050\text{ m}$.

2. Mặt bằng công năng tầng 1 được phân chia cho các khu chức năng nào với diện tích ra sao?
Mặt bằng tầng 1 được tổ chức gồm: Sảnh vào chính ($108\text{ m}^2$), khu siêu thị và cửa hàng tự chọn ($205\text{ m}^2$), không gian trông trẻ ($155\text{ m}^2$), khu vệ sinh chung ($30\text{ m}^2$); giao thông kết nối gồm 1 thang máy, 1 thang bộ và 1 thang thoát hiểm.

3. Tại sao tác giả lựa chọn hệ kết cấu khung - vách - lõi bê tông cốt thép cho công trình này?
Với chiều cao công trình $30,3\text{ m}$ (9 tầng) và mật độ dân cư tập trung đông, hệ khung - vách - lõi là phương án tối ưu: vách và lõi cứng đặt tại thang máy, thang bộ và biên chịu phần lớn tải trọng ngang (gió) và mômen xoắn uốn; hệ khung cột dầm chịu tải trọng đứng và một phần tải ngang, giúp giảm kích thước tiết diện cột dầm, đảm bảo bậc siêu tĩnh cao và giữ an toàn cho công trình.

4. Kích thước tiết diện và số lượng cốt thép dọc của cột khung trục C thay đổi qua các tầng như thế nào?
Cột được giảm tiết diện theo 3 phân đoạn chiều cao: tầng 1–3 có kích thước $600 \times 400\text{ mm}$ bố trí $10\phi 25$ (mỗi bên $5\phi 25$); tầng 4–6 có kích thước $500 \times 400\text{ mm}$ bố trí $10\phi 20$ (mỗi bên $5\phi 20$); tầng 7–9 có kích thước $400 \times 400\text{ mm}$ bố trí $6\phi 20$ (mỗi bên $3\phi 20$). Cốt thép đai sử dụng $\phi 8\text{ a}200$, riêng đoạn chân cột nối cốt thép bố trí dày hơn với khoảng cách $\phi 8\text{ a}100$.

5. Lượng nước dự trữ và các thông số tính toán cho hệ thống cấp nước chữa cháy của tòa nhà được quy định cụ thể là bao nhiêu?
Công trình có khối tích $> 25.000\text{ m}^3$, thiết kế 2 cột nước chữa cháy với lưu lượng tính toán mỗi cột là $2,5\text{ l/s}$. Lượng nước dự trữ thường xuyên cho chữa cháy tại bể nước ngầm là $54\text{ m}^3$ và tại bể chứa trên mái là $3\text{ m}^3$. Mỗi tầng trang bị 2 hộp cứu hỏa gồm lăng phun D16, cuộn vòi rồng D65 dài $20\text{ m}$, tâm họng nước đặt ở cao độ $1,25\text{ m}$ so với mặt sàn hoàn thiện.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp đã giải quyết hoàn chỉnh nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật cho công trình "Chung cư cao cấp DMC" cao 9 tầng tại quận Ba Đình, Hà Nội. Tác giả đã tổ chức hợp lý không gian kiến trúc căn hộ, tích hợp đồng bộ các hệ thống kỹ thuật công trình (điện, cấp thoát nước, PCCC, chống sét) và lựa chọn thành công hệ kết cấu khung - vách - lõi bê tông cốt thép toàn khối. Kết quả tính toán chi tiết sàn sườn, dầm chính và cột khung trục C theo các tiêu chuẩn TCVN 5574-1994 và TCVN 2737-1995 đảm bảo đầy đủ các yêu cầu về khả năng chịu lực, độ võng và độ an toàn vận hành cho toàn bộ công trình.