Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp với đề tài "Thiết kế công trình Khu thực hành tiền lâm sàng Trường Đại học Y Hải Phòng" được thực hiện bởi sinh viên Đào Thanh Hải (Lớp XD1801D, MSV: 1412402034) dưới sự hướng dẫn của ThS. Ngô Đức Dũng (hướng dẫn phần Kiến trúc và Kết cấu) và ThS. Nguyễn Tiến Thành (hướng dẫn phần Thi công) tại Khoa Xây dựng, Trường Đại học Dân lập Hải Phòng năm 2018.

1. Lý do chọn đề tài và bối cảnh thực tiễn

Công trình được đầu tư xây dựng nhằm hoàn thiện cơ sở vật chất, nâng cao chất lượng và quy mô đào tạo cán bộ Y Dược ở các bậc học, đáp ứng nhu cầu giảng dạy và thực hành cho sinh viên khối Y học lâm sàng giai đoạn 2021–2025. Mục tiêu trọng tâm của khối nhà là phục vụ đào tạo người học thành thạo 5 kỹ năng chuyên môn:

  1. Kỹ năng giao tiếp;
  2. Kỹ năng thăm khám;
  3. Kỹ năng xét nghiệm;
  4. Kỹ năng thủ thuật;
  5. Kỹ năng điều trị.

Dự án là bước cụ thể hóa Quy hoạch tổng thể phát triển Trường Đại học Y Dược Hải Phòng giai đoạn đến năm 2025, định hướng đến năm 2030 đã được Bộ Y tế phê duyệt tại Quyết định số 4176/QĐ-BYT ngày 02/8/2016.

2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Đồ án giải quyết 4 nhóm nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật chính trong thời gian 15 tuần:

  1. Nhiệm vụ Kiến trúc: Tìm hiểu bối cảnh, giới thiệu công trình, phân tích điều kiện địa chất - khí hậu thủy văn; đề xuất các giải pháp mặt bằng, mặt đứng và hệ thống kỹ thuật công trình (điện, nước, giao thông nội bộ, thông gió - chiếu sáng, phòng cháy chữa cháy).
  2. Nhiệm vụ Kết cấu: Lựa chọn giải pháp kết cấu phần thân và sàn; lập mô hình tính toán không gian trên phần mềm chuyên dụng; xác định tải trọng đứng và tải trọng ngang (gió tĩnh, gió động); tính toán cốt thép khung trục X4 (dầm, cột), bản sàn tầng 6, cầu thang bộ từ tầng 5 lên tầng 6 và nền móng cọc đài móng trục X4.
  3. Nhiệm vụ Biện pháp thi công: Thiết kế biện pháp kỹ thuật thi công phần ngầm (ép cọc bê tông cốt thép, đào đất, ván khuôn, cốt thép, bê tông đài móng) và phần thân (ván khuôn cột, dầm, sàn, cầu thang, công nghệ đổ bê tông và hoàn thiện).
  4. Nhiệm vụ Tổ chức thi công: Tính toán khối lượng công việc, lập biểu đồ tiến độ thi công; thiết kế tổng mặt bằng công trường, kho bãi, nhân lực, cấp điện, cấp nước và các biện pháp an toàn lao động, vệ sinh môi trường.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Công trình Nhà thực hành tiền lâm sàng cao 11 tầng + 01 tầng tum thang, công trình dân dụng cấp II.
  • Phạm vi không gian: Địa điểm xây dựng tại số 225c Lạch Tray, phường Đồng Quốc Bình, quận Ngô Quyền, thành phố Hải Phòng.
  • Phạm vi tính toán chi tiết: Tập trung chuyên sâu vào hệ khung trục X4 (từ móng cọc đến tầng tum), ô sàn điển hình tầng 6, thang bộ trục X1,X2-Y3,Y4 từ tầng 5 đến tầng 6, cùng các hạng mục phụ trợ (nhà kỹ thuật 45 m², trạm biến áp treo 1.000 kVA, bể nước ngầm 300 m², sân vườn nội bộ 3.235 m²).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

1. Hệ thống quy chuẩn và tiêu chuẩn thiết kế

Tác giả sử dụng hệ thống tiêu chuẩn xây dựng hiện hành của Việt Nam để tính toán kết cấu và tải trọng:

  • TCVN 5574:2012: Kết cấu bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế.
  • TCVN 2737:1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế.
  • TCVN 40:1987: Kết cấu xây dựng và nền – Nguyên tắc cơ bản về tính toán.
  • TCXD 229:1999 (TCVN 220:1997): Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1995.

2. Đặc trưng vật liệu sử dụng trong mô hình

Các thông số vật liệu được thiết lập theo TCVN 5574:2012 phục vụ mô hình hóa và kiểm tra khả năng chịu lực:

Loại vật liệu Cấp độ bền / Chủng loại Cường độ tính toán ($R$) Cường độ tiêu chuẩn ($R_{tc}$) Môđun đàn hồi ($E$)
Bê tông Cấp độ bền B30 Nén: $R_b = 17,0\text{ MPa}$ ($170\text{ kg/cm}^2$)
Kéo: $R_{bt} = 1,2\text{ MPa}$ ($12\text{ kg/cm}^2$)		 Nén: $R_{b,ser} = 40\text{ MPa}$ ($400\text{ kg/cm}^2$)
Kéo: $R_{bt,ser} = 1,85\text{ MPa}$ ($18,5\text{ kg/cm}^2$)		 $E_b = 3,25 \times 10^5\text{ kg/cm}^2$
Cốt thép dọc/đai Cốt thép tròn trơn AI $R_s = R_{sc} = 2.300\text{ kg/cm}^2$ $R_{s,ser} = 2.400\text{ kg/cm}^2$ $E_s = 2,1 \times 10^6\text{ kg/cm}^2$
Cốt thép dọc Thép thanh vằn AII $R_s = R_{sc} = 2.800\text{ kg/cm}^2$ $R_{s,ser} = 3.000\text{ kg/cm}^2$ $E_s = 2,1 \times 10^6\text{ kg/cm}^2$
Cốt thép dọc Thép thanh vằn AIII $R_s = R_{sc} = 3.800\text{ kg/cm}^2$ $R_{s,ser} = 3.900\text{ kg/cm}^2$ $E_s = 2,1 \times 10^6\text{ kg/cm}^2$

3. Phương pháp nghiên cứu và công cụ tính toán

  • Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM): Mô hình hóa không gian 3 chiều toàn bộ kết cấu chịu lực của công trình trên phần mềm ETABS 9.4. Phần tử thanh (Frame) dùng cho hệ dầm và cột; phần tử tấm vỏ (Shell) dùng cho bản sàn và vách kỹ thuật.
  • Giả thiết tính toán động lực học: Công trình được quy về hệ công xôn ngàm tại móng mang 12 khối lượng tập trung tại các cao trình sàn; gán liên kết màng cứng (Diaphragm) cho toàn bộ sàn các tầng (từ D02 đến D13MAITUM). Nguồn khối lượng tham gia dao động (Mass Source) bao gồm toàn bộ tĩnh tải bản thân, tĩnh tải hoàn thiện, tĩnh tải tường và 50% hoạt tải sử dụng theo điều 3.4 TCXD 229:1999.
  • Phương pháp phân tích tải trọng: Xác định nội lực thông qua tổ hợp tải trọng tĩnh tải (trọng lượng bản thân kết cấu, lớp hoàn thiện sàn, trát trần, tường gạch) và hoạt tải phân bố theo TCVN 2737:1995 kết hợp với thành phần tĩnh và thành phần động của gió theo TCXD 229:1999.

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Kiến trúc

Chương I: Giới thiệu về công trình

Trình bày tổng quan dự án Nhà thực hành tiền lâm sàng thuộc Trường Đại học Y Dược Hải Phòng, tọa lạc tại số 225c Lạch Tray, quận Ngô Quyền, TP. Hải Phòng. Mục tiêu dự án nhằm hoàn thiện hệ thống cơ sở vật chất giảng dạy y khoa lâm sàng theo quy hoạch mạng lưới các trường đại học ngành y tế.

Chương II: Các giải pháp kiến trúc của công trình

  • Mặt bằng: Công trình có diện tích xây dựng khoảng 1.303 m², bao gồm 11 tầng nổi và 1 tầng tum. Mặt bằng được phân chia thành các phòng chức năng giảng dạy lý thuyết, phòng thực hành kỹ năng tiền lâm sàng, phòng chụp X-quang, phòng thí nghiệm và khu phụ trợ.
  • Mặt đứng và hình khối: Chiều cao tầng 1 là 4,0 m; tầng 2 cao 4,5 m; các tầng từ tầng 3 đến tầng 10 cao 3,6 m/tầng; tầng 11 (tum thang) cao 3,0 m. Ngoại thất sử dụng hệ cửa kính khung nhôm kết hợp tường sơn trắng và ốp gạch Inax màu nâu đỏ. Tường ngăn phòng xây gạch trát vữa xi măng 2 mặt, lăn sơn 3 nước.

Chương III: Các giải pháp kỹ thuật của công trình

  • Hệ thống cấp điện: Thiết kế sơ đồ phân phối hình cây từ trạm biến áp treo 1.000 kVA ngoài nhà; bố trí máy phát điện dự phòng tại tầng 1 đảm bảo cấp điện liên tục; đường dây đi ngầm trong tường có ống bọc bảo vệ.
  • Hệ thống cấp thoát nước: Cấp nước từ mạng lưới thành phố vào bể ngầm dung tích 300 m³ ngoài nhà, bơm lên bể mái để phân phối tự chảy. Nước thải sinh hoạt qua trạm xử lý trước khi xả ra cống chung; hệ thống thoát nước mưa tách riêng.
  • Giao thông và PCCC: Bố trí 03 thang máy và 02 thang bộ thoát hiểm tại hai đầu hồi; hành lang giao thông rộng 3,1 m. Hệ thống PCCC trang bị mạng lưới báo cháy tự động, bình chữa cháy cầm tay, hộp chữa cháy vách tường tại các tầng, cùng trữ lượng nước cứu hỏa dự trữ trong bể ngầm đủ dùng liên tục 2 giờ.

Chương IV: Điều kiện khí hậu thủy văn

Khu vực xây dựng mang đặc trưng khí hậu miền duyên hải Bắc Bộ: độ ẩm trung bình 80–85%; nhiệt độ trung bình năm 23–26°C (cực đại 44°C, cực tiểu dưới 5°C); chịu ảnh hưởng trực tiếp của 6–7 cơn bão/năm với vận tốc gió lên đến 58 m/s. Địa tầng thuộc vùng đất yếu ven biển, đòi hỏi giải pháp móng cọc sâu.

Phần 2: Kết cấu

Chương I: Cơ sở tính toán

Tổng hợp các tiêu chuẩn pháp quy, tài liệu hướng dẫn phần mềm ETABS, giáo trình kết cấu bê tông cốt thép và thiết lập các thông số cơ lý của bê tông cấp B30, cốt thép AI, AII, AIII.

Chương II: Lựa chọn giải pháp kết cấu

  • Hệ kết cấu chịu lực chính: So sánh các hệ kết cấu (tường chịu lực, khung chịu lực, lõi, khung-vách-lõi), quyết định chọn hệ khung bê tông cốt thép toàn khối do tính linh hoạt trong phân chia không gian mặt bằng y tế và khả năng chịu tải phù hợp quy mô 11 tầng.
  • Kết cấu sàn: So sánh sàn nấm không dầm và sàn dầm sườn toàn khối; lựa chọn sàn dầm sườn toàn khối giúp tăng độ cứng ngang tổng thể và tương thích với hệ tường ngăn xây trực tiếp dưới đáy dầm.
  • Sơ bộ kích thước tiết diện cấu kiện:
    • Chiều dày sàn: Chọn thống nhất $h_b = 10\text{ cm}$ cho toàn bộ mặt sàn; bổ sung dầm phụ phân chia các ô bản lớn nhằm kiểm soát độ võng và tăng độ cứng.
    • Dầm chính: Do nhịp vượt lớn (nhịp Y2–Y3 dài 11,5 m; Y3–Y4 dài 8,0 m), áp dụng giải pháp dầm bẹt với tỷ lệ $h/L$ từ 1/18 đến 1/25 nhằm đảm bảo chiều cao thông thủy kiến trúc. Kích thước dầm chính nhịp 11,5 m chọn $40 \times 60\text{ cm}$; nhịp 8,0 m chọn $40 \times 50\text{ cm}$; nhịp 2,7 m chọn $40 \times 50\text{ cm}$; dầm dọc nhịp 8,0 m chọn $40 \times 60\text{ cm}$.
    • Dầm phụ và dầm thang: Dầm phụ kích thước $30 \times 30\text{ cm}$; dầm chiếu nghỉ/chiếu tới cầu thang chọn $22 \times 35\text{ cm}$.
    • Cột: Tiết diện chọn sơ bộ dựa trên diện truyền tải $N$ và khả năng chịu nén của bê tông ($R_b = 170\text{ kg/cm}^2$). Cột trục Y2–X4 chọn $70 \times 40\text{ cm}$; cột Y3–X4 và Y4–X4 chọn $80 \times 50\text{ cm}$. Tiết diện cột được thiết kế giảm kích thước từ tầng 5 lên các tầng trên.
+-------------------------------------------------------------------------+
| Sơ bộ tiết diện dầm chính:                                              |
| - Nhịp Y2 - Y3 (L = 11,5 m) ----------> hdc x bdc = 40 x 60 cm (dầm bẹt)|
| - Nhịp Y3 - Y4 (L = 8,0 m) -----------> hdc x bdc = 40 x 50 cm (dầm bẹt)|
| - Nhịp Y4 - Y5 (L = 2,7 m) -----------> hdc x bdc = 40 x 50 cm         |
| - Dầm dọc (L = 8,0 m) ----------------> hdd x bdc = 40 x 60 cm         |
+-------------------------------------------------------------------------+

Chương III: Tải trọng và tác động

  • Tĩnh tải đứng: Tính toán chi tiết các lớp cấu tạo của sàn phòng làm việc, sàn hành lang, phòng chụp X-quang, sàn khu vệ sinh, bản thang và mái; xác định tải trọng tường gạch 220 mm và 110 mm truyền vào các dầm khung.
  • Hoạt tải đứng: Hoạt tải sàn văn phòng, phòng thí nghiệm ($200\text{ kg/m}^2$), hành lang, cầu thang, sảnh ($300\text{–}400\text{ kg/m}^2$), khu vệ sinh ($150\text{ kg/m}^2$), mái bằng theo TCVN 2737:1995.
  • Tải trọng ngang (Gió tĩnh và gió động): Áp lực gió tiêu chuẩn $W_0 = 83\text{ daN/m}^2$ (vùng áp lực gió II-A). Phân tích động lực học qua 12 dạng dao động riêng trên ETABS. Kết quả tần số dao động riêng thứ nhất theo phương X ($f_{1X} = 1,030\text{ Hz} < f_L = 1,7\text{ Hz}$) và phương Y ($f_{1Y} = 1,733\text{ Hz} \approx f_L$) cho phép chỉ cần tính toán thành phần gió động ứng với dạng dao động cơ bản thứ nhất (Mode 1) cho cả hai phương.

Chương IV: Tính toán kết cấu

  • Khung phẳng trục X4: Trích xuất tổ hợp nội lực nguy hiểm nhất từ mô hình ETABS để tính cốt thép dọc và cốt thép đai cho các dầm tầng 2, 3, 11, tum (dầm B526, B527, B532) và hệ cột C26, C27, C28 qua các tầng.
  • Bản sàn tầng 6: Tính toán nội lực và bố trí thép cho các ô bản đơn lẻ O1, O3, O4 và ô sàn khu vệ sinh.
  • Cầu thang bộ: Tính toán bản nghiêng, bản chiếu nghỉ, dầm chiếu nghỉ 1, dầm chiếu nghỉ 2 và dầm chiếu tới cho thang bộ trục X1,X2-Y3,Y4 từ tầng 5 lên tầng 6.
  • Nền móng: Đánh giá địa chất đất yếu, thiết kế phương án móng cọc ép bê tông cốt thép, xác định sức chịu tải của cọc, chiều sâu chôn đài và tính toán cốt thép đài móng cho các cột C26, C27, C28 thuộc trục X4.

Phần 3: Thi công

Chương I (1): Giới thiệu tóm tắt đặc điểm công trình

Tổng kết các điều kiện tự nhiên, địa hình, mặt bằng, nguồn cấp điện nước và tiến độ phục vụ công tác lập biện pháp thi công.

Chương I (2): Biện pháp thi công phần ngầm

  • Thi công ép cọc BTCT: Chuẩn bị mặt bằng định vị tim cọc, tính toán khối lượng cọc, lựa chọn máy ép cọc thủy lực và lập quy trình ép cọc đại trà.
  • Đào đất và thi công đài móng: Chọn phương án đào đất hố móng kết hợp máy đào và sửa thủ công; quy trình gia công lắp dựng cốt thép, ván khuôn đài - giằng móng; kỹ thuật đổ bê tông đài móng và công tác đắp đất đầm chặt hố đào.

Chương II: Biện pháp thi công phần thân

  • Công nghệ ván khuôn và cây chống: Lựa chọn hệ ván khuôn định hình, giáo chống thép chịu lực; thiết kế chi tiết ván khuôn cho cột, dầm chính, dầm phụ, sàn và bản thang bộ.
  • Kỹ thuật bê tông và hoàn thiện: Sử dụng cần trục tháp và máy bơm bê tông vận chuyển vật liệu lên cao; quy trình đổ và đầm bê tông cột, dầm, sàn; các biện pháp kiểm soát, sửa chữa khuyết tật bê tông; kỹ thuật xây tường ngăn, trát vữa, ốp lát gạch Inax và chống thấm mái.

Phần 4: Tổ chức thi công

Chương I: Tiến độ thi công

  • Xác định nguyên tắc lập tiến độ, lập bảng tính toán khối lượng toàn bộ các công tác bê tông, cốt thép, ván khuôn cho hệ cột, dầm, sàn, xây trát và hoàn thiện.
  • Thiết lập sơ đồ ngang tiến độ thi công công trình, tiến hành cân đối và điều chỉnh tài nguyên nhân lực nhằm tối ưu hóa biểu đồ sử dụng lao động.

Chương II: Lập tổng mặt bằng thi công

  • Tính toán nhu cầu nhân lực tối đa trên công trường, xác định diện tích lán trại tạm, văn phòng ban điều hành và diện tích kho bãi chứa vật tư (cốt thép, cát đá, xi măng, bãi đúc/chứa cọc).
  • Thiết kế mạng lưới cấp điện thi công, cấp nước sinh hoạt và sản xuất; đề xuất các quy chuẩn an toàn lao động trong công tác đào đất, thi công bê tông cốt thép trên cao, hoàn thiện và các biện pháp bảo vệ môi trường công trường.

Thiết kế và triển khai

1. Thông số thiết kế các cấu kiện khung chịu lực

Tổng hợp các thông số kích thước hình học và phương án cấu tạo cấu kiện chính trong đồ án:

Cấu kiện Vị trí / Nhịp Kích thước tiết diện ($b \times h$) Đặc điểm cấu tạo & Giải pháp kỹ thuật
Bản sàn Toàn bộ các tầng Chiều dày $h_b = 10\text{ cm}$ Bê tông B30, chia nhỏ ô bản bằng hệ dầm phụ để chống võng
Dầm chính Nhịp Y2–Y3 ($L = 11,5\text{ m}$) $60 \times 40\text{ cm}$ ($b \times h$) Dầm bẹt chịu uốn, khắc phục hạn chế chiều cao thông thủy
Dầm chính Nhịp Y3–Y4 ($L = 8,0\text{ m}$) $50 \times 40\text{ cm}$ ($b \times h$) Dầm bẹt toàn khối, liên kết nút cứng với cột
Dầm chính Nhịp Y4–Y5 ($L = 2,7\text{ m}$) $50 \times 40\text{ cm}$ ($b \times h$) Dầm liên tục liên kết khung
Dầm dọc Nhịp biên ($L = 8,0\text{ m}$) $60 \times 40\text{ cm}$ ($b \times h$) Dầm khung dọc trục
Dầm phụ Phân chia các ô sàn lớn $30 \times 30\text{ cm}$ ($b \times h$) Tăng cường độ cứng cục bộ cho bản sàn
Cột C26 Trục Y2–X4 $70 \times 40\text{ cm}$ (Tầng 1–5) Giảm tiết diện từ tầng 6–11 để tiết kiệm vật liệu
Cột C27, C28 Trục Y3–X4, Y4–X4 $80 \times 50\text{ cm}$ (Tầng 1–5) Giảm tiết diện từ tầng 6–11 theo biểu đồ nội lực nén
Tường bao Chu vi ngoài nhà Dày 22 cm Xây gạch đặc M75, trát 2 mặt $2 \times 1,5\text{ cm}$ chống thấm
Tường ngăn Ngăn chia phòng chức năng Dày 11 cm / 22 cm Xây gạch trát 2 mặt, lăn sơn 3 nước

2. Mô hình phân tích động lực học và tải trọng gió

  • Mô hình động lực học: Công trình được mô hình hóa không gian 3D trên ETABS với 12 bậc tự do chuyển vị ngang tương ứng với 12 cao trình sàn màng cứng (Diaphragm).
  • Tải trọng gió tĩnh: Áp lực gió tiêu chuẩn được xác định theo công thức $W_j = W_0 \cdot k(z_j) \cdot c$, trong đó hệ số khí động đón gió $c_d = 0,8$ và hút gió $c_h = 0,4$. Lực gió phân bố được quy đổi thành lực tập trung đặt tại tâm hình học của từng sàn.
  • Tải trọng gió động: Xác định theo tiêu chuẩn TCXD 229:1999 dựa trên tần số dao động riêng thứ nhất ($f_1$), hệ số tương quan không gian áp lực động ($\nu$), hệ số động lực ($\xi_1$) và dịch chuyển ngang tỉ đối ($y_{ji}$). Lực gió động được quy thành tải trọng tập trung tác dụng tại tâm khối lượng của các sàn tầng tương ứng.

3. Biện pháp thi công và tổ chức công trường

  • Thi công móng cọc: Sử dụng phương pháp ép tĩnh cọc bê tông cốt thép, kiểm soát lực ép đầu cọc $P_{max}, P_{min}$ theo thiết kế; đào hố móng bằng máy kết hợp sửa đáy thủ công, đổ bê tông lót và tiến hành gia công ván khuôn, cốt thép đài giằng.
  • Thi công bê tông phần thân: Chu kỳ luân chuyển ván khuôn dầm sàn và cột được bố trí nối tiếp; sử dụng cần trục tháp kết hợp máy bơm bê tông để vận chuyển vật tư lên các tầng cao; công tác bảo dưỡng bê tông tuân thủ quy chuẩn kỹ thuật.
  • Bố trí mặt bằng công trường: Bố trí bãi đúc/chứa cọc, kho xi măng, bãi cát đá, trạm trộn/vị trí đỗ xe bê tông, nhà điều hành, tuyến đường tạm công vụ, mạng lưới cấp điện thi công ba pha và hệ thống rãnh thu nước mặt quanh hố đào.

Kết quả và đóng góp

1. Kết quả thiết kế và tính toán kỹ thuật

  • Hoàn thành hồ sơ thiết kế kiến trúc: Thiết lập mặt bằng công năng cho khối nhà 11 tầng + 1 tum với tổng diện tích sàn trên $12.000\text{ m}^2$, đáp ứng đầy đủ dây chuyền thực hành tiền lâm sàng y khoa, hệ thống 03 thang máy, 02 buồng thang bộ thoát hiểm và các hạng mục phụ trợ (trạm biến áp 1.000 kVA, bể nước 300 m³).
  • Giải quyết bài toán kết cấu khẩu độ lớn: Đề xuất và tính toán thành công giải pháp dầm bẹt kích thước $40 \times 60\text{ cm}$ và $40 \times 50\text{ cm}$ vượt nhịp $11,5\text{ m}$ và $8,0\text{ m}$, giải quyết mâu thuẫn giữa yêu cầu chiều cao thông thủy kiến trúc ($3,6\text{ m}$) và độ võng uốn của kết cấu bê tông cốt thép.
  • Định lượng chính xác tải trọng gió động: Xác định được chu kỳ và tần số dao động riêng của công trình qua ETABS, chứng minh được công trình chỉ cần tính toán thành phần gió động ở dạng dao động Mode 1 theo cả 2 phương X và Y ($f_{1X} = 1,030\text{ Hz} < 1,7\text{ Hz}$).
  • Xác lập biện pháp thi công khả thi: Thiết kế chi tiết hệ cốp pha chịu lực cho cấu kiện dầm sàn khẩu độ lớn, lập bảng tính khối lượng và biểu đồ tiến độ thi công đồng bộ, phân bổ nhân lực hợp lý.

2. Giải pháp kỹ thuật do tác giả đề xuất

  • Phối hợp hệ dầm bẹt và dầm phụ: Sử dụng hệ dầm chính tiết diện dẹt kết hợp hệ dầm phụ $30 \times 30\text{ cm}$ chia nhỏ ô bản sàn giúp giữ chiều dày bản sàn ở mức $10\text{ cm}$, giảm trọng lượng bản thân kết cấu truyền xuống móng.
  • Giảm tiết diện cột theo chiều cao tầng: Thay đổi kích thước cột từ tầng 5 nhằm tối ưu hóa lượng bê tông cốt thép, giảm tải trọng tĩnh mà vẫn đảm bảo độ cứng tổng thể của khung chịu lực.
  • Giải pháp móng cọc ép cho nền đất yếu: Sử dụng đài cọc BTCT trên nền cọc ép sâu để khắc phục điều kiện địa chất yếu đặc thưng tại khu vực nội thành Hải Phòng.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Phạm vi tính toán chọn lọc: Do giới hạn thời gian làm đồ án tốt nghiệp (15 tuần), tác giả chỉ tập trung tính toán chi tiết một khung phẳng đại diện (khung trục X4), một ô sàn tầng điển hình (tầng 6), một vế thang bộ (tầng 5 lên 6) và móng của khung X4; chưa triển khai tính toán chi tiết toàn bộ các khung trục còn lại.
  • Giả thiết tính toán động lực học: Mô hình gió động và tải trọng ngang được tính toán dựa trên giả thiết sàn tuyệt đối cứng (Rigid Diaphragm) và chỉ xét đến dạng dao động cơ bản thứ nhất (Mode 1), chưa đánh giá ảnh hưởng của các dạng dao động bậc cao hay tác động xoắn phức tạp khi công trình chịu tải trọng động đất.
  • Hướng phát triển: Mở rộng bài toán tính toán không gian tổng thể kết hợp phân tích tương tác động lực học giữa nền đất - móng cọc - kết cấu bên trên, kiểm tra biến dạng phi tuyến và phân tích chi tiết ứng xử chịu lửa của kết cấu khung bê tông cốt thép nhà cao tầng.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng tham khảo: Tài liệu hữu ích cho sinh viên chuyên ngành Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp, kỹ sư thiết kế kết cấu công trình công cộng và kỹ sư phụ trách biện pháp tổ chức thi công nhà cao tầng.
  • Nội dung giá trị:
    • Cung cấp quy trình hoàn chỉnh về việc lập mô hình kết cấu 3D trên ETABS, gán màng cứng Diaphragm và khai báo nguồn khối lượng Mass Source.
    • Phương pháp giải quyết bài toán dầm bẹt vượt nhịp lớn ($> 11\text{ m}$) trong công trình nhà cao tầng dân dụng.
    • Bảng biểu tính toán chi tiết tải trọng gió tĩnh và gió động theo tiêu chuẩn TCXD 229:1999.
    • Bộ số liệu mẫu về bóc tách khối lượng và thiết kế tổng mặt bằng thi công cho công trình xây dựng có diện tích sàn lớn.

Câu hỏi thường gặp

1. Công trình Khu thực hành tiền lâm sàng có quy mô tầng cao và kích thước các tầng như thế nào? Công trình có quy mô gồm 11 tầng nổi và 01 tầng tum thang, diện tích xây dựng khoảng 1.303 m². Chiều cao tầng 1 là 4,0 m; tầng 2 cao 4,5 m; các tầng từ tầng 3 đến tầng 10 cao 3,6 m/tầng; tầng 11 (tum thang) cao 3,0 m.

2. Vì sao đồ án lựa chọn giải pháp dầm bẹt cho các nhịp dầm chính khung trục X4? Do các nhịp dầm chính rất lớn (nhịp Y2–Y3 dài 11,5 m và nhịp Y3–Y4 dài 8,0 m), nếu chọn chiều cao dầm theo công thức thông thường $h = (1/8 \div 1/12)L$ sẽ làm dầm quá cao, vi phạm yêu cầu chiều cao thông thủy kiến trúc ($3,6\text{ m}$). Tác giả chọn dầm bẹt với chiều rộng lớn hơn chiều cao ($40 \times 60\text{ cm}$ và $40 \times 50\text{ cm}$, tỷ lệ $h/L \approx 1/18 \div 1/25$) kết hợp hệ dầm phụ để vừa đảm bảo khả năng chịu lực vừa đáp ứng không gian kiến trúc.

3. Vì sao khi tính toán thành phần gió động tác giả chỉ tính cho một dạng dao động đầu tiên (Mode 1)? Theo kết quả phân tích dao động riêng trên phần mềm ETABS, tần số dao động riêng thứ nhất của công trình theo phương X là $f_{1X} = 1,030\text{ Hz}$ và theo phương Y là $f_{1Y} = 1,733\text{ Hz}$. Đối chiếu với Bảng 2 của tiêu chuẩn TCXD 229:1999, giá trị giới hạn của tần số dao động riêng là $f_L = 1,7\text{ Hz}$. Do tần số dao động bậc 1 nhỏ hơn hoặc xấp xỉ ngưỡng $f_L$, nên theo quy chuẩn chỉ cần tính toán thành phần động của tải trọng gió ứng với dạng dao động cơ bản thứ nhất (Mode 1) cho cả hai phương.

4. Cấp độ bền bê tông và chủng loại cốt thép được chỉ định sử dụng trong tính toán kết cấu là gì? Đồ án sử dụng bê tông cấp độ bền B30 (cường độ tính toán chịu nén $R_b = 17,0\text{ MPa}$, chịu kéo $R_{bt} = 1,2\text{ MPa}$, môđun đàn hồi $E_b = 3,25 \times 10^5\text{ kg/cm}^2$). Cốt thép sử dụng gồm thép tròn trơn nhóm AI ($R_s = 2.300\text{ kg/cm}^2$), thép thanh vằn nhóm AII ($R_s = 2.800\text{ kg/cm}^2$) và nhóm AIII ($R_s = 3.800\text{ kg/cm}^2$), có môđun đàn hồi $E_s = 2,1 \times 10^6\text{ kg/cm}^2$.

5. Hệ thống móng của công trình được lựa chọn và bố trí theo phương án nào? Do điều kiện địa chất tại khu vực Lạch Tray (quận Ngô Quyền, Hải Phòng) thuộc loại đất yếu ven biển, công trình sử dụng giải pháp móng cọc ép bê tông cốt thép. Tác giả đã tiến hành tính toán sức chịu tải cọc, xác định độ sâu chôn đáy đài và thiết kế chi tiết hệ đài móng cho các cột C26, C27, C28 thuộc khung trục X4.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Đào Thanh Hải đã giải quyết trọn vẹn và có hệ thống nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật công trình Nhà thực hành tiền lâm sàng Trường Đại học Y Dược Hải Phòng quy mô 11 tầng nổi và 1 tầng tum. Bản thuyết minh thể hiện đầy đủ quy trình từ phân tích kiến trúc, tính toán kết cấu khung - sàn - móng bằng công cụ ETABS theo tiêu chuẩn hiện hành, đến lập biện pháp kỹ thuật và tổ chức thi công công trường. Kết quả tính toán cung cấp giải pháp xử lý kết cấu dầm bẹt vượt nhịp lớn và móng cọc trên nền đất yếu, đóng vai trò là tài liệu tham khảo kỹ thuật cho sinh viên và kỹ sư xây dựng công trình dân dụng.