Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khóa luận tốt nghiệp tập trung vào đề tài thiết kế kỹ thuật cho công trình y tế cao tầng: Bệnh viện Đa Khoa Hà Đông. Công trình được xếp loại công trình dân dụng cấp II căn cứ theo Phụ lục 1 – Thông tư số 10/2013/TT-BXD của Bộ Xây dựng. Trong thực tiễn quy hoạch và xây dựng đô thị, các công trình bệnh viện đòi hỏi yêu cầu khắt khe về công năng mặt bằng, phân luồng giao thông chống lây nhiễm chéo, độ an toàn chịu lực dưới các tác động ngoại cảnh như gió bão, động đất, cũng như các tiêu chuẩn về an toàn phòng cháy chữa cháy và vệ sinh môi trường.

Căn cứ theo phiếu nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp do Giảng viên hướng dẫn TS. Nguyễn Văn Chúng giao ngày 07/09/2023, mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu – thiết kế được phân chia thành 5 nội dung chính:

  1. Thiết kế và thể hiện hệ thống bản vẽ kiến trúc công trình.
  2. Mô hình hóa, phân tích nội lực, tính toán và thiết kế kết cấu sàn tầng điển hình theo phương án sàn dầm.
  3. Mô hình hóa, phân tích nội lực, tính toán và thiết kế kết cấu cầu thang bộ điển hình.
  4. Mô hình hóa, phân tích nội lực, tính toán và thiết kế hệ khung chịu lực gồm dầm, cột, vách và lõi thang máy theo trục được chỉ định.
  5. Mô hình hóa, phân tích nội lực, tính toán và thiết kế móng cọc khoan nhồi (bao gồm móng đài đơn M2 và móng cụm vách lõi thang máy).

Đối tượng nghiên cứu của đồ án là giải pháp kiến trúc và hệ kết cấu chịu lực bê tông cốt thép toàn khối của khối nhà chính Bệnh viện Đa Khoa Hà Đông. Phạm vi không gian của dự án đặt tại Số 2 đường Bế Văn Đàn, Phường Quang Trung, quận Hà Đông, thành phố Hà Nội. Quy mô công trình gồm 11 tầng nổi với chiều cao 40,4 m (chưa kể tầng hầm; tổng chiều cao tính toán kết cấu đến đỉnh sàn mái là 47,7 m và chiều cao tính từ mặt móng đến trục xà đỡ mái là 52,7 m) cùng 1 tầng hầm sâu 5,0 m. Phạm vi thời gian thực hiện nghiên cứu từ tháng 09/2023 đến tháng 01/2024 tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung tiêu chuẩn và quy chuẩn kỹ thuật áp dụng

Đồ án thiết lập hệ thống cơ sở pháp lý và tiêu chuẩn thiết kế hiện hành của Việt Nam trong lĩnh vực xây dựng dân dụng, bao gồm:

  • Văn bản pháp lý: Nghị định số 12/2009/NĐ-CP về quản lý dự án đầu tư xây dựng công trình và Nghị định số 15/2013/NĐ-CP về quản lý chất lượng công trình xây dựng.
  • Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu và tải trọng: TCVN 2737:2023 (Tải trọng và tác động); TCVN 5574:2018 (Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép); TCVN 5575:2012 (Thiết kế kết cấu thép); TCVN 9386:2012 (Thiết kế công trình chịu động đất); TCVN 10304:2014 (Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế); TCVN 9362:2012 (Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình); TCVN 9395:2012 (Cọc khoan nhồi – Thi công và nghiệm thu); TCVN 9153:2012 và TCVN 4420:2012 về phương pháp chỉnh lý và xác định nén lún của đất.
  • Quy chuẩn xây dựng: QCVN 03:2022/BXD (Phân cấp công trình phục vụ thiết kế xây dựng); QCXDVN 02:2022/BXD (Số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng); QCVN 06:2021/BXD (An toàn cháy cho nhà và công trình).

Phương pháp nghiên cứu và tính toán

Tác giả áp dụng phương pháp số dựa trên lý thuyết phần tử hữu hạn (Finite Element Method - FEM) thông qua các phần mềm phân tích kết cấu chuyên dụng, kết hợp phương pháp giải tích truyền thống để xác định sơ bộ kích thước tiết diện và kiểm tra cục bộ:

  • Phần mềm ETABS 17: Sử dụng để mô hình hóa toàn bộ không gian hệ chịu lực 3D (khung, cột, vách cứng, lõi thang máy), phân tích dao động riêng, xác định các mode dao động và xuất nội lực phục vụ thiết kế khung và tải trọng động đất, tải trọng gió.
  • Phần mềm SAFE 2016: Sử dụng để mô hình hóa hệ sàn tầng điển hình và kết cấu móng (đài cọc, móng lõi), chia dải thiết kế (strip) để lấy biểu đồ mô men và tính toán cốt thép, kiểm tra độ võng đàn hồi và võng dài hạn.
  • Bảng tính Microsoft Excel và mã VBA: Do tác giả tự xây dựng để tổ hợp tải trọng, tính toán nứt, độ võng dài hạn và tính toán cốt thép cấu kiện.
  • Phương pháp trạng thái giới hạn: Tính toán theo Trạng thái giới hạn I (TTGH I - kiểm tra khả năng chịu lực, cường độ, độ ổn định chống lật) và Trạng thái giới hạn II (TTGH II - kiểm tra điều kiện sử dụng bình thường: độ võng, độ mở rộng vết nứt, chuyển vị ngang đỉnh, chuyển vị lệch tầng, hiệu ứng P-Delta và gia tốc đỉnh).

Nguồn dữ liệu sử dụng

  • Hồ sơ bản vẽ thiết kế kiến trúc công trình Bệnh viện Đa Khoa Hà Đông do Giảng viên hướng dẫn cung cấp.
  • Tài liệu khảo sát địa chất công trình tại vị trí xây dựng (chỉ tiêu cơ lý các lớp đất nền, độ ẩm, khối lượng thể tích, góc ma sát trong, lực dính kết, hệ số rỗng và số búa thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT).
  • Số liệu khí tượng và địa chấn tự nhiên tại quận Hà Đông, Hà Nội (áp lực gió cơ sở $W_0$, vận tốc gió $V_{3s,50}$, đỉnh gia tốc nền $a_{gR}$).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Tổng quan kiến trúc công trình

Chương 1 trình bày đầy đủ thông tin về quy hoạch tổng thể, giải pháp kiến trúc và giải pháp kỹ thuật hạ tầng của Bệnh viện Đa Khoa Hà Đông:

  • Giải pháp mặt bằng: Công trình có dạng hình học chữ nhật với tỷ lệ hai cạnh $L/B < 2$, khối xây đồng dạng và liên tục theo phương đứng từ mặt đất lên đỉnh, tạo sự cân đối và tăng cường khả năng chịu tải trọng ngang (gió và động đất). Mặt bằng bố trí tầng hầm làm khu kỹ thuật, đặt máy phát điện dự phòng; tầng trệt làm khu tiếp đón bệnh nhân và các phòng chức năng nghiệp vụ; các tầng 1 đến tum là các khoa khám chữa bệnh, điều trị nội trú, tầng kỹ thuật và tầng mái.
  • Giải pháp mặt đứng và giao thông: Khối kiến trúc hiện đại, kết hợp những nét thẳng đứng và nằm ngang với các mảng kính lớn và vật liệu mới. Giao thông ngang sử dụng hệ hành lang giữa thông thoáng nối liền các phòng. Giao thông đứng bố trí hệ thống thang bộ thoát hiểm và thang máy tại các vị trí giao cắt trung tâm.
  • Giải pháp kỹ thuật công trình:
    • Thông gió và chiếu sáng: Trồng cây xanh cảnh quan dẫn gió và chắn bụi; thiết kế hệ thống cửa sổ tiếp nhận ánh sáng tự nhiên kết hợp hệ thống điện chiếu sáng nhân tạo 3 pha 380V/220V tần số 50Hz.
    • Cấp thoát nước: Nước sạch lấy từ mạng lưới đô thị, bơm lên bể chứa trên mái; mạng lưới cấp nước bằng ống thép tráng kẽm; hệ thống thoát nước mưa riêng biệt đưa về rãnh thu quanh nhà; nước thải sinh hoạt dẫn qua bể tự hoại trước khi xả ra cống thành phố.
    • Phòng cháy chữa cháy (PCCC): Bố trí họng cứu hỏa vách tường tại các nút hành lang và cầu thang, biển báo thoát hiểm; mỗi tầng trang bị 4 bình cứu hỏa CO2 MFZ4 (loại 4 kg) đặt trong 2 hộp tủ gần thang máy và thang bộ.

Phân tích kết cấu

Nội dung phân tích kết cấu tập trung vào việc lựa chọn giải pháp chịu lực, quy định vật liệu, xác định tải trọng và phân tích ổn định tổng thể của tòa nhà:

  • Lựa chọn vật liệu xây dựng:
    • Bê tông: Sử dụng cấp độ bền B30 cho cọc khoan nhồi, bè móng, vách cứng và sàn tầng hầm (xi măng PCB40 hàm lượng $450\text{ kg/m}^3$, tỷ lệ N/XM tối đa 0,4, cấp chống thấm W12); bê tông lót móng sử dụng cấp độ bền B15.
    • Cốt thép: Sử dụng thép thanh tròn trơn CB300-T ($R_s = R_{sc} = 260\text{ MPa}$, $R_{sw} = 210\text{ MPa}$, đường kính $\phi \le 10\text{ mm}$) làm cốt đai, thép treo; thép có gờ CB400-V ($R_s = R_{sc} = 350\text{ MPa}$, $R_{sw} = 280\text{ MPa}$, đường kính $\phi \ge 12\text{ mm}$) làm cốt dọc chịu lực cho dầm, cột, vách, sàn, móng.
    • Lớp bê tông bảo vệ: Đài móng và cọc là 50 mm; dầm là 30 mm; vách, lõi và cột là 25 mm; bản sàn và bản cầu thang là 20 mm.
  • So sánh và lựa chọn phương án kết cấu:
    • Phương án chịu tải đứng: So sánh giữa sàn dầm, sàn phẳng và sàn ô cờ. Tác giả chọn phương án sàn dầm do công trình có số tầng trung bình (11 tầng nổi), lưới cột không đồng đều, chiều cao tầng 3,9 m, thi công thuận lợi và cấu tạo đơn giản.
    • Phương án chịu tải ngang: So sánh giữa hệ khung, hệ vách - lõi và hệ ống. Tác giả chọn hệ vách - lõi kết hợp khung để kiểm soát hiệu quả biến dạng xoắn và chuyển vị ngang dưới tác động của tải trọng gió và động đất.
    • Phương án móng và hầm: Chọn móng cọc khoan nhồi cắm vào tầng đất tốt sâu bên dưới để chịu tải trọng tập trung lớn; thi công hố đào hầm sâu -5 m bằng tường cọc khoan nhồi tiết diện nhỏ.
  • Sơ bộ kích thước tiết diện:
    • Chiều dày sàn điển hình chọn $h_s = 180\text{ mm}$ (dựa trên ô bản S1 kích thước $9,077 \times 8,4\text{ m}$ kê 4 cạnh); chiều dày sàn hầm chọn $300\text{ mm}$ để đảm bảo chống thấm.
    • Kích thước dầm chính: $b \times h = 300 \times 600\text{ mm}$; dầm phụ: $b \times h = 300 \times 500\text{ mm}$.
    • Vách và lõi thang máy: Chiều dày $t_v = 300\text{ mm}$.
  • Tải trọng và tổ hợp tải trọng:
    • Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải): Khối lượng bản thân kết cấu, lớp gạch lát ceramic, vữa lót, vữa trát trần, tải trọng thiết bị cơ điện M&E và tải trọng tường xây gạch dày 100 mm, 200 mm tác dụng lên dầm và sàn.
    • Tải trọng tạm thời (hoạt tải): Tuân thủ TCVN 2737:2023 (phòng bệnh, phòng làm việc $1,95\text{ kN/m}^2$; hành lang, cầu thang, sảnh $3,9\text{ kN/m}^2$).
    • Tải trọng gió (TCVN 2737:2023): Địa điểm Hà Đông thuộc vùng gió II, dạng địa hình C, áp lực gió cơ sở $W_0 = 95\text{ daN/m}^2$, vận tốc gió $V_{3s,50} = 44\text{ m/s}$. Giá trị áp lực gió 3 giây chu kỳ lặp 10 năm được tính chuyển đổi $W_{3s,10} = \gamma_T \times W_0 = 0,852 \times 95 = 80,94\text{ daN/m}^2$. Phân tích dao động riêng và tính toán hệ số hiệu ứng giật $G_f$ theo cả hai phương X và Y.
    • Tải trọng động đất (TCVN 9386:2012): Địa bàn quận Hà Đông có đỉnh gia tốc nền $a_{gR} = 0,1047g$, hệ số tầm quan trọng công trình cấp II $\gamma_I = 1,1$, dẫn đến gia tốc nền thiết kế $a_g = 1,0271\text{ m/s}^2$ (tương ứng cấp động đất VIII theo thang MSK-64). Đất nền loại C ($S = 1,15$; $T_B = 0,2\text{ s}$; $T_C = 0,6\text{ s}$; $T_D = 2,0\text{ s}$), hệ số ứng xử $q = 3,9$. Phân tích phổ phản ứng cho các dạng dao động (Mode 1 phương Y chu kỳ $T_1 = 1,288\text{ s}$; Mode 2 phương X chu kỳ $T_2 = 1,757\text{ s}$; cùng các Mode 4, 5, 6) với tổng khối lượng tham gia dao động đạt trên 90%.
    • Thiết lập 16 tổ hợp tải trọng cơ bản và đặc biệt kèm tổ hợp bao (TH bao) cho cả TTGH I và TTGH II.
  • Kiểm tra trạng thái giới hạn II của toàn công trình:
    • Ổn định chống lật: Kiểm tra tỷ số mô men chống lật trên mô men gây lật $M_{CL} / M_L \ge 1,5$ theo TCXD 198:1997.
    • Chuyển vị ngang đỉnh: Kiểm tra theo Bảng G5 TCVN 2737:2023 với giới hạn $f_u = H / 500 = 52,7 / 500 = 105,4\text{ mm}$; kết quả chuyển vị lớn nhất tại đỉnh mái thỏa mãn điều kiện quy phạm.
    • Kiểm tra gia tốc đỉnh, chuyển vị ngang lệch tầng và hiệu ứng P-Delta: Đảm bảo công trình đáp ứng tiện nghi sinh lý cho người sử dụng và an toàn hình học dưới tải trọng gió và động đất.

Thiết kế sàn tầng điển hình

Tác giả lập mô hình phần tử hữu hạn bản sàn trên phần mềm SAFE 2016. Sàn bê tông dày 180 mm được gán các trường hợp tải trọng tĩnh tải hoàn thiện, tải tường ngăn và hoạt tải sử dụng.

  • Sử dụng dải tích hợp nội lực (design strip) Layer A (theo phương X) và Layer B (theo phương Y) để trích xuất giá trị mô men âm tại gối tựa và mô men dương giữa nhịp.
  • Tính toán diện tích cốt thép yêu cầu, bố trí thép CB400-V cho các lớp trên và dưới.
  • Kiểm tra độ võng đàn hồi và võng dài hạn của sàn bê tông theo TTGH II trên mô hình SAFE, đảm bảo độ võng tổng thể nhỏ hơn giới hạn cho phép $[f] = L/250$.

Thiết kế cầu thang bộ

  • Lựa chọn giải pháp kết cấu cầu thang bản nghiêng bằng bê tông cốt thép, chịu lực dạng dầm bản kê lên dầm chiếu tới và dầm chiếu nghỉ.
  • Xác định tĩnh tải gồm trọng lượng bản thân bản nghiêng, lớp gạch xây bậc tam cấp, lớp vữa trát và hoạt tải người đi lại.
  • Thiết lập sơ đồ tính giải tích, vẽ biểu đồ mô men uốn và lực cắt cho bản nghiêng và dầm chiếu nghỉ.
  • Tính toán cốt thép chịu uốn dọc theo bản thang, cốt đai chịu cắt và kiểm tra điều kiện độ võng của bản thang theo tiêu chuẩn TCVN 5574:2018.

Thiết kế khung

  • Thiết kế dầm tầng điển hình:
    • Trích xuất biểu đồ bao mô men và lực cắt từ mô hình ETABS 17.
    • Tính toán cốt thép dọc chịu uốn tại các tiết diện gối trái, giữa nhịp và gối phải; tính toán cốt đai chịu lực cắt và tính toán chiều dài đoạn neo, đoạn nối cốt thép theo TCVN 5574:2018.
    • Kiểm tra độ võng dài hạn có kể đến sự hình thành và mở rộng vết nứt: Xác định mô men hình thành vết nứt $M_{crc}$, độ cong tại từng vị trí tiết diện nứt và không nứt ($i_{1L}$, $i_{1R}$, $i_{2L}$, $i_{2R}$, $sup$), tổng hợp độ võng dài hạn thỏa mãn giới hạn cho phép.
  • Thiết kế cột:
    • Áp dụng lý thuyết tính toán cấu kiện bê tông cốt thép chịu nén lệch tâm xiên theo TCVN 5574:2018.
    • Điển hình tính toán chi tiết cho cột C38 kích thước tiết diện $600 \times 600\text{ mm}$ tại tầng 11, xác định diện tích cốt thép dọc đối xứng và cốt đai chống nở ngang.
  • Thiết kế vách - lõi thang máy:
    • Phân tích hình học lõi WCORE1, chia kết cấu lõi thành 18 phần tử thanh/mảng nhỏ để xác định chính xác các trục quán tính chính và phân bố nội lực mô men, lực cắt, lực dọc.
    • Tính toán và bố trí cốt thép chịu lực cho các mảng vách thành phần theo tiêu chuẩn kháng chấn.

Thiết kế móng

  • Đánh giá địa chất và lựa chọn giải pháp móng: Dựa vào thông số địa tầng, lớp đất yếu nằm nông phía trên, lớp đất tốt nằm sâu, tải trọng công trình truyền xuống chân cột và vách lớn. Tác giả lựa chọn giải pháp móng cọc khoan nhồi đường kính lớn.
  • Tính toán sức chịu tải của cọc khoan nhồi:
    • Xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền.
    • Xác định sức chịu tải cọc theo cường độ kháng cắt của đất nền.
    • Xác định sức chịu tải cọc theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT.
    • Tổng hợp so sánh để chọn sức chịu tải thiết kế an toàn của cọc và xác định độ cứng lò xo đàn hồi gán vào mô hình phân tích móng.
  • Thiết kế móng cọc đơn M2:
    • Bố trí số lượng cọc trong đài; kiểm tra phản lực đầu cọc cực đại và cực tiểu dưới tổ hợp tải trọng tính toán.
    • Kiểm tra điều kiện áp lực tiêu chuẩn dưới đáy khối móng quy ước ($p_{tb} \le R_{tc}$, $p_{max} \le 1,2 R_{tc}$).
    • Kiểm tra độ lún tổng thể của khối móng quy ước đảm bảo $s \le [s] = 8\text{ cm}$.
    • Kiểm tra điều kiện đâm thủng đài móng cọc và khả năng chống cắt trên tiết diện nghiêng dưới tác dụng của lực uốn.
    • Tính toán cốt thép đài móng theo biểu đồ mô men bao.
  • Thiết kế móng lõi thang máy (M3/MLT4):
    • Xác định tải trọng tập trung lớn và mô men uốn hai phương từ chân lõi vách truyền xuống.
    • Bố trí chùm cọc khoan nhồi dưới đài móng cụm vách lõi; kiểm tra phản lực đầu cọc, áp lực đáy khối móng quy ước, tính toán độ lún, kiểm tra chống xuyên thủng và tính cốt thép đài móng theo hai phương trực giao.

Kết quả và đóng góp

Kết quả tính toán kỹ thuật chính

Đồ án đã hoàn thành toàn bộ hệ thống số liệu thiết kế kỹ thuật phục vụ thi công cho các hạng mục kết cấu chính:

Hạng mục kết cấu Thông số hình học / Tiết diện Vật liệu quy định Tiêu chuẩn kiểm tra chính Kết quả phân tích & Kiểm tra
Sàn tầng điển hình Chiều dày $h_s = 180\text{ mm}$ Bê tông B30, thép CB400-V TCVN 5574:2018, SAFE 2016 Độ võng dài hạn thỏa mãn; bố trí thép theo dải Strip A và B
Dầm khung điển hình Dầm chính $300 \times 600\text{ mm}$, dầm phụ $300 \times 500\text{ mm}$ Bê tông B30, cốt thép CB400-V, CB300-T TCVN 5574:2018 Thỏa mãn điều kiện cường độ, nứt ($M \le M_{crc}$) và võng dài hạn
Cột khung chịu lực Điển hình C38 ($600 \times 600\text{ mm}$, tầng 11) Bê tông B30, thép CB400-V TCVN 5574:2018 Thỏa mãn khả năng chịu nén lệch tâm xiên
Vách lõi thang máy Lõi WCORE1 dày $t = 300\text{ mm}$ (18 phần tử) Bê tông B30, thép CB400-V TCVN 5574:2018, TCVN 9386:2012 Thỏa mãn chịu lực cắt đáy và biến dạng xoắn
Kết cấu móng Cọc khoan nhồi; đài cọc M2 và đài lõi M3 Bê tông B30 (W12), thép CB400-V TCVN 10304:2014, TCVN 9362:2012 Phản lực cọc, lún khối móng quy ước, chống xuyên thủng đều đạt

Giải pháp kỹ thuật tác giả đề xuất

  • Đề xuất áp dụng hệ thống sàn dầm toàn khối dày 180 mm kết hợp hệ thống vách cứng - lõi thang máy dày 300 mm để tối ưu hóa khả năng chống xoắn và hạn chế chuyển vị ngang cho công trình y tế cao tầng.
  • Ứng dụng giải pháp móng cọc khoan nhồi cắm vào tầng chịu lực sâu, kết hợp phương án thi công phần ngầm sâu 5 m bằng tường cọc khoan nhồi tiết diện nhỏ nhằm giảm thiểu ảnh hưởng đến khu vực xung quanh.

Đóng góp về mặt học thuật và thực tiễn

  • Triển khai áp dụng tiêu chuẩn tải trọng mới TCVN 2737:2023 vào việc tính toán áp lực gió động (chu kỳ lặp 10 năm và hệ số hiệu ứng giật $G_f$), thay thế phương pháp tính toán gió tĩnh cũ.
  • Thiết lập quy trình phân tích động đất đầy đủ theo TCVN 9386:2012 bằng phương pháp phổ phản ứng dao động đàn hồi, kiểm soát khối lượng tham gia dao động trên 90%.
  • Thực hiện quy trình kiểm tra độ võng dài hạn của cấu kiện dầm bê tông cốt thép có xét đến sự hình thành và phát triển vết nứt theo hướng dẫn khắt khe của TCVN 5574:2018.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế trong phạm vi đồ án:
    • Giả thuyết sàn tuyệt đối cứng trong mặt phẳng ngang bỏ qua ảnh hưởng của biến dạng cục bộ tại các vị trí sàn bị khoét lỗ lớn cho hộp kỹ thuật và khu vực thông tầng.
    • Phân tích tương tác giữa kết cấu bên trên và đất nền bên dưới chỉ dừng lại ở mô hình liên kết ngàm cứng tại chân cột/chân vách hoặc gán lò xo tuyến tính tương đương, chưa xét đến mô hình tương tác phi tuyến liên tục giữa cọc và nền đất (Soil-Structure Interaction).
    • Nội dung đồ án chỉ tập trung thiết kế các cấu kiện điển hình (sàn tầng điển hình, cầu thang điển hình, một khung trục chỉ định, cột C38, đài móng M2 và móng lõi) chứ chưa triển khai chi tiết cho toàn bộ các cấu kiện khác của tòa nhà.
  • Hướng mở rộng:
    • Nghiên cứu mô hình hóa tương tác động học giữa kết cấu công trình, móng cọc và các lớp địa chất theo thời gian thực (Time-History Analysis) khi chịu động đất mạnh.
    • Tính toán chi tiết biện pháp thi công hố đào tầng hầm sâu kết hợp hệ thanh chống shoring và quan trắc dịch chuyển đất nền xung quanh bệnh viện.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận tốt nghiệp này có giá trị ứng dụng và tham khảo rõ ràng đối với:

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Công trình Xây dựng và Xây dựng Dân dụng - Công nghiệp: Cung cấp tài liệu mẫu về cấu trúc trình bày, quy trình thiết kế hoàn chỉnh từ kiến trúc đến kết cấu thân và móng của một công trình công cộng cao tầng.
  • Kỹ sư thiết kế kết cấu: Là tài liệu tham khảo thực tế về các bước tính toán tải trọng gió theo tiêu chuẩn mới TCVN 2737:2023 (với các công thức tính $G_f$, áp lực gió 3s chu kỳ 10 năm), tính toán kháng chấn theo TCVN 9386:2012 và quy trình kiểm tra độ võng nứt theo TCVN 5574:2018.
  • Phần nội dung đáng tham khảo nhất: Phương pháp chia nhỏ lõi thang WCORE1 thành 18 phần tử để tính toán thép chịu lực trong ETABS, cùng quy trình kiểm tra độ lún và xuyên thủng khối móng quy ước cho móng cọc khoan nhồi theo TCVN 10304:2014.

Câu hỏi thường gặp

1. Công trình Bệnh viện Đa Khoa Hà Đông thuộc cấp công trình nào và có quy mô hình học ra sao?
Công trình là công trình dân dụng cấp II (theo Phụ lục 1 Thông tư số 10/2013/TT-BXD). Công trình có 11 tầng nổi cao 40,4 m (chưa kể tầng hầm; tổng chiều cao đến đỉnh mái là 47,7 m và chiều cao tính từ mặt móng đến trục xà đỡ mái là 52,7 m) cùng 1 tầng hầm sâu 5 m. Mặt bằng hình chữ nhật có tỷ lệ $L/B < 2$.

2. Phương án kết cấu chịu tải đứng và chịu tải ngang được tác giả lựa chọn trong đồ án là gì?
Tác giả lựa chọn phương án sàn dầm làm hệ kết cấu chịu tải đứng (chiều dày sàn điển hình 180 mm, dầm chính $300 \times 600\text{ mm}$, dầm phụ $300 \times 500\text{ mm}$) và phương án vách - lõi bê tông cốt thép dày 300 mm kết hợp khung làm hệ kết cấu chịu tải ngang để hạn chế biến dạng xoắn và chuyển vị ngang.

3. Tải trọng gió tác dụng lên công trình được tính toán theo tiêu chuẩn nào với các thông số cơ sở gì?
Tải trọng gió được tính theo tiêu chuẩn mới TCVN 2737:2023. Vị trí xây dựng tại quận Hà Đông thuộc vùng gió II, dạng địa hình C, áp lực gió cơ sở $W_0 = 95\text{ daN/m}^2$, vận tốc gió $V_{3s,50} = 44\text{ m/s}$. Áp lực gió 3s chu kỳ lặp 10 năm $W_{3s,10} = 0,852 \times 95 = 80,94\text{ daN/m}^2$ kết hợp xác định hệ số hiệu ứng giật $G_f$.

4. Động đất được phân tích theo phương pháp nào và cấp động đất tại khu vực xây dựng là bao nhiêu?
Động đất được tính theo phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động đàn hồi theo TCVN 9386:2012. Với đỉnh gia tốc nền $a_{gR} = 0,1047g$ và hệ số tầm quan trọng $\gamma_I = 1,1$, gia tốc nền thiết kế là $a_g = 1,0271\text{ m/s}^2$, tương ứng thang MSK-64 cấp động đất VIII, đất nền loại C và hệ số ứng xử $q = 3,9$.

5. Kết cấu móng của công trình sử dụng giải pháp gì và các điều kiện kiểm tra chính là gì?
Công trình sử dụng giải pháp móng cọc khoan nhồi bê tông cấp độ bền B30 (chống thấm W12). Quá trình thiết kế móng đài cọc M2 và móng lõi M3 bao gồm kiểm tra phản lực đầu cọc, kiểm tra áp lực đáy khối móng quy ước ($p_{tb} \le R_{tc}$, $p_{max} \le 1,2 R_{tc}$), kiểm tra độ lún tổng thể móng ($s \le 8\text{ cm}$), kiểm tra điều kiện chống đâm thủng đài móng và khả năng chịu cắt trên tiết diện nghiêng theo TCVN 10304:2014.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Trọng Phú đã hoàn thành toàn diện nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật cho công trình Bệnh viện Đa Khoa Hà Đông từ khâu phân tích giải pháp kiến trúc đến tính toán kết cấu thân và móng. Đề tài thể hiện tính chuẩn xác thông qua việc ứng dụng đồng bộ các phần mềm ETABS, SAFE và bám sát các quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành của Việt Nam, đặc biệt là TCVN 2737:2023, TCVN 9386:2012 và TCVN 5574:2018. Kết quả tính toán cung cấp đầy đủ thông số nội lực, kiểm tra điều kiện sử dụng bình thường và bản vẽ bố trí thép cho các cấu kiện chịu lực chính, đáp ứng tốt yêu cầu an toàn chịu lực và khai thác sử dụng của một công trình y tế công cộng.