Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Trong tiến trình đô thị hóa và gia tăng dân số nhanh chóng tại các đô thị lớn ở Việt Nam, đặc biệt là Thủ đô Hà Nội, nhu cầu về nhà ở trở nên cấp thiết trong khi quỹ đất nội thành ngày càng hạn hẹp. Việc quy hoạch xây dựng các khu đô thị mới với mô hình nhà chung cư cao tầng kết hợp hạ tầng dịch vụ (như khu đô thị mới Định Công, Linh Đàm, Kim Liên) là giải pháp trọng tâm nhằm giải quyết bài toán không gian cư trú và sử dụng đất hiệu quả. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư ngành Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp của sinh viên Vi Việt Tùng (Lớp XD902, Mã sinh viên: 091321), dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Văn Tấn và thầy Cù Huy Tình, thực hiện nhiệm vụ thiết kế toàn diện cho công trình "Nhà chung cư CT16 - Khu đô thị mới Định Công".
Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu - thiết kế của đồ án được phân chia theo 3 nội dung chính:
- Nhiệm vụ kiến trúc (chiếm 10% khối lượng): Tìm hiểu đặc điểm công trình, phân tích quy hoạch tổng mặt bằng, công năng sử dụng, giải pháp mặt đứng, hệ thống giao thông đứng và các giải pháp kỹ thuật công trình (cấp điện, chống sét, cấp thoát nước, thông gió, phòng cháy chữa cháy).
- Nhiệm vụ kết cấu (chiếm 45% khối lượng): Đánh giá và lựa chọn hệ kết cấu chịu lực; xác định tải trọng và tổ hợp tải trọng; tính toán kết cấu khung trục 3; tính toán nền móng khung trục 3; tính toán cốt thép sàn tầng điển hình (tầng 3); tính toán kết cấu cầu thang bộ số 1.
- Nhiệm vụ thi công (chiếm 45% khối lượng): Lập biện pháp kỹ thuật và tổ chức thi công cọc khoan nhồi; lập biện pháp thi công phần ngầm (đào đất, thi công đài và giằng móng); thiết kế ván khuôn và tổ chức thi công phần thân; thiết kế tổng mặt bằng thi công và tính toán hạ tầng kỹ thuật phục vụ công trường.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Công trình Nhà ở chung cư cao tầng CT16.
- Phạm vi không gian: Lô đất số 16 thuộc Khu đô thị mới, Quận Thanh Xuân, Hà Nội. Phía Đông - Bắc nằm giáp khu đất quy hoạch chưa xây dựng; phía Nam giáp tuyến đường vành đai khu đô thị; phía Tây giáp đường giao thông dẫn vào trung tâm khu đô thị. Công trình có quy mô 11 tầng, diện tích sàn một tầng là 1.366 m², tổng diện tích sàn xây dựng đạt 20.496 m². Tầng 1 bố trí không gian thương mại, phòng ban quản lý, phòng bảo vệ và khu vực để xe. Các tầng từ tầng 2 trở lên bố trí 13 căn hộ khép kín mỗi tầng, diện tích mỗi căn từ 60 m² đến 90 m² (gồm 1 phòng khách, 3 đến 4 phòng ngủ, bếp và khu vệ sinh), đáp ứng nhu cầu ở cho quy mô 3 đến 5 người mỗi hộ.
- Phạm vi thời gian thực hiện: Toàn bộ đồ án được triển khai thực hiện trong thời gian hơn 03 tháng.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Đồ án áp dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng hiện hành của Việt Nam kết hợp các phương pháp cơ học kết cấu và cơ học đất chuyên ngành:
- Khung tiêu chuẩn và tài liệu kỹ thuật:
- Tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 dùng để tính toán tĩnh tải, hoạt tải sử dụng theo từng loại phòng, hệ số độ tin cậy vượt tải và hệ số giảm hoạt tải theo số tầng và diện tích truyền tải.
- Tiêu chuẩn TCXDVN 205-1998 dùng để tra cứu các hệ số sức chịu tải của cọc khoan nhồi từ dữ liệu thí nghiệm xuyên tĩnh.
- Sách chỉ dẫn "Hướng dẫn Đồ án Nền móng", giáo trình "Tính toán Móng cọc" và sách "Bài tập Cơ học đất" dùng để xác định các hệ số không thứ nguyên, cường độ tính toán thành bên và mũi cọc, tra bảng ứng suất gây lún móng tròn.
- Mô hình kết cấu chịu lực: Công trình sử dụng hệ kết cấu liên hợp khung - vách bê tông cốt thép (hệ khung lõi kết hợp vách cứng). Hệ khung dầm - cột tiếp nhận phần lớn tải trọng đứng và tham gia chịu tải trọng ngang; hệ lõi thang máy và vách cứng bằng bê tông cốt thép đặt tại các vị trí phân chia không gian nhằm gia tăng độ cứng ngang tổng thể, kiểm soát chuyển vị ngang mà không phá vỡ dây chuyền công năng kiến trúc. Sơ đồ tính toán được lựa chọn là sơ đồ khung giằng với liên kết nút cứng.
- Vật liệu thiết kế: Bê tông cấp độ bền B25 có cường độ chịu nén tính toán $R_n = 130 - 145\text{ kG/cm}^2$, cường độ chịu kéo $R_k = 100 - 105\text{ T/m}^2$; bê tông mác 300 ($E_b = 290 \cdot 10^3\text{ kG/cm}^2$, $R_n = 130\text{ kG/cm}^2$) dùng cho giằng móng; thép chịu lực nhóm AII có cường độ tính toán $R_a = 2800\text{ kG/cm}^2$, mô đun đàn hồi $E_a = 210 \cdot 10^4\text{ kG/cm}^2$; thép cấu tạo và cốt đai nhóm AI có $R_a = 2250\text{ kG/cm}^2$.
- Phương pháp tính toán:
- Phương pháp phân tích diện truyền tải hình thang, tam giác để quy đổi tải trọng sàn, tải trọng tường xây và ban công phân bố lên dầm, cột khung.
- Phương pháp phần tử thanh và tổ hợp nội lực để xác định các cặp nội lực nguy hiểm ($M_{\max}, N_{\max}, e_{0\max}$) phục vụ tính toán cốt thép lệch tâm đối xứng cho cột, uốn thuần túy cho dầm và bản sàn.
- Phương pháp móng khối quy ước (góc mở rộng $\alpha = \varphi_{tb}/4$) để kiểm tra ứng suất tiếp xúc đáy móng theo Trạng thái giới hạn I ($\sigma_{tb} \le R, \sigma_{\max} \le 1,2R$) và phương pháp cộng lún từng lớp phân tố theo Trạng thái giới hạn II ($S \le [S] = 8\text{ cm}$).
- Phương pháp đâm thủng và phá hoại trên tiết diện nghiêng để tính toán chiều cao đài móng và hàm lượng cốt thép đáy đài.
- Nguồn dữ liệu địa chất: Số liệu khảo sát địa chất công trình dựa trên kết quả khoan 5 hố khoan (từ KL1 đến KL5) bằng máy khoan SH30 đến độ sâu từ 50 m đến 60 m, kết hợp số liệu thí nghiệm xuyên tĩnh Hà Lan (mũi côn $60^\circ$, đường kính đáy mũi côn 37,5 mm, xuyên tĩnh có áo ma sát).
Nội dung chính theo từng chương
Phần Kiến trúc: Giải pháp mặt bằng, hình khối và hạ tầng kỹ thuật
Về mặt bằng, công trình được thiết kế dưới dạng một đơn nguyên liền khối đối xứng qua trục giữa. Nhịp 2-4 và 5-6 phía trục 1-8 nhô ra 4,2 m; các nhịp 3-4 và 5-6 phía trục 1-8 thụt vào 4 m nhằm tăng tối đa diện tích tiếp xúc với ánh sáng và thông gió tự nhiên. Giao thông mặt bằng sử dụng hành lang giữa, hai dãy căn hộ bố trí về hai phía. Giao thông theo phương đứng gồm 1 thang máy dân dụng 2 buồng phục vụ toàn bộ các tầng, 1 buồng thang bộ ở khu vực trung tâm và 1 thang bộ thoát hiểm bố trí cuối hành lang. Giải pháp kỹ thuật hạ tầng bao gồm:
- Hệ thống cấp điện: Nhận nguồn lưới điện đô thị qua trạm biến áp riêng đặt trong khu đất, bổ sung máy phát điện dự phòng; độ rọi chiếu sáng thiết kế từ 20 đến 40 lux; bảo vệ mạng điện bằng hệ thống Aptomat phân tầng. Hệ thống chống sét sử dụng kim thu lôi, dây thu lôi thép và cọc tiếp địa.
- Hệ thống cấp thoát nước: Nước cấp từ mạng lưới đô thị qua trạm bơm tại tầng kỹ thuật (gồm 2 đến 3 máy bơm) và 2 bể chứa dung tích 500 m³. Ống cấp dùng ống sắt tráng kẽm đường kính D15-D50 mm, ống lớn hơn dùng nhựa PVC chịu áp. Lưu lượng thoát nước bẩn thiết kế là 40 l/s, sử dụng ống đứng PVC đường kính D110 mm trở lên đặt trong hộp kỹ thuật; nước thải qua bể tự hoại được gom chung cùng nước mưa dẫn ra hệ thống thoát nước ngoài khu vực.
- Phòng cháy chữa cháy: Bố trí hộp vòi mềm phun nước tại các tầng, máy bơm chữa cháy và bể chứa riêng tại tầng kỹ thuật, hệ thống chữa cháy tự động bằng hóa chất, đầu báo khói và chuông báo động.
Phần Kết cấu - Chương I: Xác định tải trọng và tổ hợp tải trọng
Chương này thực hiện xác định toàn bộ tải trọng tĩnh, hoạt tải và sơ bộ kích thước tiết diện cấu kiện chịu lực của công trình:
- Tĩnh tải: Tính toán theo trọng lượng riêng, chiều dày từng lớp và hệ số vượt tải. Tĩnh tải sàn phòng điển hình, tĩnh tải sê nô mái ($324\text{ kG/m}^2$, tường sê nô $281\text{ kG/m}$), tĩnh tải bản thang ($888\text{ kG/m}^2$) và chiếu nghỉ ($589\text{ kG/m}^2$).
- Hoạt tải: Tra theo TCVN 2737-1995. Phòng khách và phòng ngủ có tải tiêu chuẩn $150\text{ kG/m}^2$, hệ số vượt tải $n = 1,3$, tải trọng tính toán đạt $195\text{ kG/m}^2$. Hệ số giảm hoạt tải cho nhà nhiều tầng ($n_1 > 2$) được xét dựa trên diện tích sàn truyền tải $A = 64\text{ m}^2$ ($A_1 = 0,625$ cho 4 tầng trên cùng, $0,494$ cho 7 tầng trên cùng và $0,479$ cho 10 tầng).
- Sơ bộ tiết diện cấu kiện:
- Sàn bê tông cốt thép: Chọn chiều dày bản sàn $h_b = 18\text{ cm}$ cho ô bản lớn nhất kích thước 8 m x 8 m ($M_{\max} = 2207\text{ kGm}$, chiều cao làm việc $h_0 = 16,5\text{ cm}$, hàm lượng cốt thép hợp lý).
- Hệ dầm: Nhịp tính toán lớn nhất $l_d = 8\text{ m}$. Dầm chính chọn kích thước tiết diện $b \times h = 300 \times 800\text{ mm}$ (với $m_d = 10$). Dầm phụ chọn tiết diện $b \times h = 300 \times 600\text{ mm}$ (với $m_d = 14$). Chiều dày vách thang máy chọn theo yêu cầu cấu tạo lớn hơn 16,5 cm.
- Hệ cột khung K3: Tiết diện cột thay đổi 3 tầng một lần theo diện truyền tải. Cột trục B: tầng 1-3 chọn tiết diện $50 \times 60\text{ cm}$; tầng 4-6 chọn $50 \times 55\text{ cm}$; tầng 7-10 chọn $40 \times 50\text{ cm}$. Cột trục C: tầng 1-3 chọn $60 \times 80\text{ cm}$; tầng 4-6 chọn $60 \times 70\text{ cm}$; tầng 7-10 chọn $50 \times 60\text{ cm}$. Cột trục E: tầng 1-10 duy trì tiết diện $40 \times 50\text{ cm}$.
- Xác định tải trọng phân bố và tập trung tác dụng lên khung trục K3 từ sàn quy đổi, tường xây có cửa ($705\text{ kG/m}$), tường không cửa ($1007\text{ kG/m}$), dầm conson và ban công.
Phần Kết cấu - Chương II: Thiết kế móng
Căn cứ địa tầng gồm 7 lớp khảo sát, trong đó lớp 3 là bùn yếu lẫn xác thực vật dày 6 m (cao trình -3,2 m đến -9,2 m), lớp chịu lực tốt là cuội sỏi chặt (lớp 7) xuất hiện ở độ sâu 41,2 m và kéo dài đến hơn 90 m. Tác giả phân tích so sánh 3 phương án móng: móng nông (không đáp ứng tải trọng và kháng chấn), móng cọc đóng/ép (gây chấn động khu dân cư, cọc mảnh dễ gẫy khi qua lớp cát chặt vừa dày 10 m) và móng cọc khoan nhồi. Giải pháp được chọn là cọc khoan nhồi bê tông cốt thép đường kính $D = 1000\text{ mm}$, mũi cọc ngàm vào lớp cuội sỏi 2 m:
- Thông số cọc: Chiều sâu đáy hố khoan tính từ mặt đất tự nhiên là 43,2 m, chiều sâu chôn đài $h = 1,8\text{ m}$, chiều dài cọc $l_c = 40,6\text{ m}$.
- Sức chịu tải của cọc: Sức chịu tải theo vật liệu cọc $P_v = 873,608\text{ tấn}$ (bê tông B25, cốt thép dọc $16\Phi25$); sức chịu tải theo đất nền $P_{đtt} = 541\text{ tấn}$. Sức chịu tải tính toán của cọc được khống chế bởi đất nền: $P = 541\text{ tấn}$.
- Bố trí và kiểm tra móng chân cột trục D (2 cọc, đài $2 \times 5\text{ m}$): Lực nén tính toán truyền xuống cọc biên $P_{\max}^{tt} + P_c = 424,8\text{ tấn} < P_{đtt} = 541\text{ tấn}$. Kiểm tra móng khối quy ước: ứng suất trung bình $\sigma_{tb} = 10,995\text{ kG/cm}^2 \le R = 39,7\text{ kG/cm}^2$; ứng suất cực đại $\sigma_{\max} = 11\text{ kG/cm}^2 \le 1,2R = 47\text{ kG/cm}^2$. Độ lún tổng cộng tính toán $S = 0,784\text{ cm} < [S] = 8\text{ cm}$. Thép đáy đài chọn $15\Phi25$ (cạnh dài) và $7\Phi25$ (cạnh ngắn), đai cấu tạo $\Phi16$ a200.
- Bố trí và kiểm tra móng chân cột B, C và vách (4 cọc, đài $5 \times 5\text{ m}$): Lực nén tính toán cọc biên $P_{\max}^{tt} + P_c = 388,3\text{ tấn} < 541\text{ tấn}$. Kiểm tra móng khối quy ước: $\sigma_{tb} = 13,94\text{ kG/cm}^2 \le R = 39,7\text{ kG/cm}^2$; $\sigma_{\max} = 13,95\text{ kG/cm}^2 \le 47\text{ kG/cm}^2$. Độ lún tổng cộng $S = 0,904\text{ cm} < [S] = 8\text{ cm}$. Thép đáy đài chọn $15\Phi25$ a200 cả hai phương.
- Tính giằng móng: Tiết diện giằng $b \times h = 40 \times 80\text{ cm}$, bê tông mác 300, thép AII. Giằng móng chịu mô men do độ lún lệch giữa hai móng $\Delta S = 0,904 - 0,784 = 0,12\text{ cm}$ kết hợp tải trọng bản thân và tường xây. Tổng mô men tính toán $M = 22.011,73\text{ kGm}$, tổng lực cắt $Q = 12.736\text{ kG}$. Bố trí cốt thép dọc $4\Phi22$ đặt đối xứng trên và dưới, cốt đai cấu tạo $\Phi8$ a150.
Phần Kết cấu - Chương III: Tính toán cốt thép cột, dầm, sàn
Chương này thực hiện thiết kế cấu kiện bê tông cốt thép cho khung K3:
- Cột trục A tầng 1: Tiết diện $40 \times 50\text{ cm}$, chiều dài tính toán $l_0 = 0,7H = 2,31\text{ m}$ (hoặc kiểm tra độ mảnh $\lambda_b = 5,88 \le 8$, bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc). Tính toán nén lệch tâm đối xứng với cặp nội lực nguy hiểm thứ nhất $M = 9,08\text{ Tm}, N = 244,08\text{ T}$.
- Các nội dung tiếp theo trong chương tính toán cốt thép cho cột trục B, C, D, E khung K3; cốt thép dầm nhịp CD (tầng 1-3), dầm nhịp AB và DE tầng 1; cốt thép vách cứng thang máy theo từng dải tầng (tầng 1-5, 6-10, 11-15); và tính toán cốt thép ô sàn điển hình tầng 3 cùng ô sàn hành lang.
Phần Kết cấu - Chương IV: Tính toán thang bộ, thang máy
Tính toán bản thang bộ số 1: Sơ bộ chiều dày bản nghiêng 18 cm, bậc thang cao $h = 150\text{ mm}$, rộng $b = 300\text{ mm}$, chiều cao tầng 3,3 m. Thiết lập sơ đồ dầm đơn giản chịu uốn cho bản thang đợt 1 và đợt 2 của tầng 1 và tầng 2; xác định tải trọng, tính mô men uốn và bố trí cốt thép chịu lực cho bản thang, dầm chân thang và dầm chiếu tới D2.
Phần Thi công - Chương I: Thi công cọc khoan nhồi
Phân tích so sánh 4 biện pháp thi công cọc khoan nhồi: khoan thổi rửa phản tuần hoàn, khoan gầu ngoặm, khoan gầu xoắn trong dung dịch Bentonite và khoan dùng ống vách. Tác giả lựa chọn công nghệ khoan tạo lỗ bằng gầu xoắn sử dụng dung dịch bentonite để giữ ổn định thành vách hố khoan:
- Trình tự công nghệ: Định vị tim móng, hạ ống vách dẫn hướng (casing), khoan tạo lỗ kết hợp tuần hoàn dung dịch bentonite, nạo vét mùn lắng đáy hố khoan, gia công và hạ lồng cốt thép, đặt ống trémie và đổ bê tông theo phương pháp vữa dâng, rút ống vách.
- Kiểm tra chất lượng: Kiểm tra dung dịch bentonite (tỷ trọng, độ nhớt, hàm lượng cát) trong quá trình khoan; kiểm tra độ sâu đáy hố khoan; kiểm tra độ sụt bê tông; thí nghiệm siêu âm kiểm tra độ đồng nhất của thân cọc sau khi đóng rắn. Tính toán định mức vật tư, chọn máy móc thiết bị, tính toán nhân công và các biện pháp an toàn lao động, vệ sinh môi trường.
Phần Thi công - Chương II: Thi công phần ngầm
- Công tác đất: Lựa chọn phương án đào đất hố móng bằng máy đào gầu nghịch kết hợp sửa thủ công đáy hố móng; lập biện pháp gia cố chống sạt lở thành hố đào và thoát nước mặt, nước ngầm.
- Công tác đài và giằng móng: Đập phá bê tông đầu cọc đến cao trình thiết kế để lộ cốt thép cọc ngàm vào đài móng; đổ lớp bê tông lót móng dày 100 mm; lắp dựng ván khuôn, lắp đặt cốt thép đài móng, giằng móng và cốt thép chờ chân cột/vách; biện pháp đổ bê tông móng khối lớn bằng bơm bê tông kết hợp đầm dùi nhằm hạn chế ứng suất nhiệt.
Phần Thi công - Chương III: Thi công phần thân
- Biện pháp ván khuôn: Thiết kế hệ ván khuôn gỗ phủ phim/ván khuôn thép kết hợp hệ xà gồ, gông cột và cây chống thép định hình cho cột, dầm, sàn và kết cấu vách lõi thang máy.
- Bóc tách khối lượng và tổ chức: Thống kê chi tiết khối lượng ván khuôn ($m^2$), khối lượng bê tông cốt thép ($m^3$), khối lượng công tác xây trát, ốp lát hoàn thiện; tính toán hao phí lao động. Phân chia mặt bằng thành các phân đoạn, phân đợt thi công đổ bê tông cột riêng và dầm sàn riêng; lựa chọn máy móc thi công chính (cần trục tháp, máy vận thăng, trạm bơm bê tông) và lập tiến độ thi công tổng thể cho phần thân.
Phần Thi công - Chương IV: Tổng mặt bằng thi công
Nghiên cứu đặc điểm khu đất xây dựng tại Lô 16 KĐT Định Công. Thiết kế quy hoạch tổng mặt bằng thi công công trường bao gồm: tính toán diện tích và bố trí hệ thống lán trại tạm thời cho ban chỉ huy và công nhân; kho bãi chứa vật liệu (bãi cát, đá, kho xi măng, bãi gia công cốt thép và ván khuôn); tính toán công suất mạng lưới cấp điện thi công và điện sinh hoạt; mạng lưới cấp nước thi công và phòng cháy chữa cháy; bố trí đường giao thông nội bộ công trường, cổng ra vào và trạm rửa xe bảo đảm vệ sinh môi trường.
Kết quả và đóng góp
Đồ án đã hoàn thành đầy đủ các nội dung thiết kế kỹ thuật công trình nhà cao tầng với các số liệu cụ thể được tính toán và kiểm chứng trong văn bản:
| Hạng mục thiết kế |
Thông số kỹ thuật / Giải pháp đã lựa chọn |
Kết quả tính toán / Tiêu chuẩn kiểm tra |
| Quy mô công trình |
11 tầng, tổng diện tích sàn 20.496 m², diện tích 1 tầng 1.366 m² |
13 căn hộ/tầng (60 - 90 m²/căn), tầng 1 dịch vụ |
| Hệ kết cấu chịu lực |
Hệ khung bê tông cốt thép kết hợp lõi thang máy và vách cứng |
Phân bổ tải ngang cho vách/lõi, tải đứng cho khung dầm cột |
| Tiết diện dầm sàn |
Sàn dày $h_b = 18\text{ cm}$; Dầm chính $300 \times 800\text{ mm}$; Dầm phụ $300 \times 600\text{ mm}$ |
Ô sàn lớn nhất $8 \times 8\text{ m}$, $M_{\max} = 2207\text{ kGm}$, $q = 1018\text{ kG/m}^2$ |
| Tiết diện cột K3 |
Tầng 1-3: Cột B ($50 \times 60$), Cột C ($60 \times 80$), Cột E ($40 \times 50\text{ cm}$) |
Giảm tiết diện theo chu kỳ 3 tầng để tiết kiệm vật liệu |
| Giải pháp móng |
Cọc khoan nhồi $D = 1000\text{ mm}$, dài $40,6\text{ m}$, cắm vào cuội sỏi 2 m |
Sức chịu tải theo đất nền $P_{đtt} = 541\text{ tấn}$ ($P_v = 873,6\text{ tấn}$) |
| Kiểm tra móng trục D |
Đài 2 cọc ($2 \times 5\text{ m}$), phản lực cọc lớn nhất $424,8\text{ tấn} < 541\text{ tấn}$ |
$\sigma_{tb} = 10,995\text{ kG/cm}^2 \le 39,7\text{ kG/cm}^2$; Độ lún $S = 0,784\text{ cm} \le 8\text{ cm}$ |
| Kiểm tra móng B-C |
Đài 4 cọc ($5 \times 5\text{ m}$), phản lực cọc lớn nhất $388,3\text{ tấn} < 541\text{ tấn}$ |
$\sigma_{tb} = 13,94\text{ kG/cm}^2 \le 39,7\text{ kG/cm}^2$; Độ lún $S = 0,904\text{ cm} \le 8\text{ cm}$ |
| Giằng móng K3 |
Tiết diện $40 \times 80\text{ cm}$, bê tông mác 300, thép dọc $4\Phi22$, đai $\Phi8$ a150 |
Chịu độ lệch lún $\Delta S = 0,12\text{ cm}$, $M = 22.011,73\text{ kGm}$ |
| Công nghệ thi công |
Cọc khoan nhồi gầu xoắn bentonite; ván khuôn định hình |
Đảm bảo an toàn không gây rung chấn khu dân cư xung quanh |
Đóng góp kỹ thuật chính của tác giả thể hiện qua:
- Giải quyết bài toán nền móng phức tạp: Địa tầng công trình có lớp bùn yếu dày 6 m ở tầng nông và lớp cát bụi chặt vừa dày 10 m ở tầng giữa. Tác giả đã chứng minh tính bất khả thi của phương án cọc đóng/ép và đề xuất phương án cọc khoan nhồi tựa vào tầng cuội sỏi sâu 41,2 m, kiểm soát độ lún thực tế dưới 1 cm (thấp hơn nhiều so với giới hạn 8 cm).
- Tính toán liên kết đài - giằng móng toàn diện: Xác định cụ thể độ lún lệch giữa móng 2 cọc và móng 4 cọc ($\Delta S = 0,12\text{ cm}$) để đưa vào sơ đồ tính dầm hai đầu ngàm chịu chuyển vị cưỡng bức, từ đó bố trí cốt thép giằng móng chịu lực một cách khoa học.
- Chuỗi giải pháp thi công đồng bộ: Lập quy trình công nghệ chi tiết từ cọc khoan nhồi bentonite, xử lý đầu cọc, thi công phần ngầm, ván khuôn dầm cột sàn đến quy hoạch tổng mặt bằng cấp điện, cấp nước công trường hoàn chỉnh.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Căn cứ vào nội dung và phạm vi trình bày trong văn bản:
- Phạm vi tính toán kết cấu: Đồ án tập trung đi sâu vào phân tích và giải toán chi tiết cho khung phẳng K3 và móng dưới khung K3; chưa mở rộng giải bài toán không gian tổng thể ba chiều (3D) có xét đến hiệu ứng xoắn động lực học của toàn bộ khối nhà đối xứng nhưng có các bước giật nhô ra/thụt vào.
- Phạm vi cấu kiện: Việc tính toán cốt thép dầm, sàn và vách cứng mới thể hiện ở các phân vị điển hình (ô sàn 8x8 m, dầm nhịp chính, cột trục biên và giữa tầng 1); chưa bao quát hết các cấu kiện ở các vị trí đặc thù như dầm chuyển, dầm conson ban công góc và các lỗ mở hộp kỹ thuật lớn trên sàn.
- Biện pháp thi công: Đồ án lựa chọn giải pháp thi công ván khuôn truyền thống và biện pháp đào mở thông thường; chưa khảo sát ứng dụng công nghệ ván khuôn trượt/ván khuôn nhôm định hình hiện đại hay giải pháp thi công bán Top-down nếu công trình phát triển thêm các tầng hầm sâu hơn trong đô thị.
Giá trị tham khảo
Đồ án là tài liệu tham khảo có cấu trúc mẫu mực cho:
- Sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp chuẩn bị thực hiện đồ án tốt nghiệp kỹ sư hoặc đồ án môn học Bê tông cốt thép 2, Nền móng và Thi công xây dựng.
- Kỹ sư thiết kế và kỹ sư công trường:
- Tham khảo phương pháp tính toán móng cọc khoan nhồi chi tiết từng bước, đặc biệt là quy trình lập bảng tính lún từng lớp phân tố theo phương pháp móng khối quy ước và bài toán tính giằng móng chịu chuyển vị lệch lún.
- Tham khảo quy trình sơ bộ tiết diện dầm, cột, sàn theo diện truyền tải và quy trình công nghệ thi công cọc khoan nhồi gầu xoắn bentonite.
Câu hỏi thường gặp
1. Công trình CT16 Khu đô thị mới Định Công có quy mô mặt bằng và công năng các tầng như thế nào?
Công trình gồm 11 tầng với diện tích sàn một tầng là 1.366 m² và tổng diện tích sàn 20.496 m². Tầng 1 phục vụ mục đích công cộng gồm các cửa hàng, văn phòng ban quản lý, phòng bảo vệ và khu vực để xe. Từ tầng 2 trở lên, mỗi tầng bố trí 13 căn hộ khép kín có diện tích từ 60 m² đến 90 m² (mỗi căn gồm 1 phòng khách, 3-4 phòng ngủ, bếp và vệ sinh), đáp ứng cho các hộ gia đình từ 3 đến 5 người.
2. Vì sao tác giả lựa chọn giải pháp móng cọc khoan nhồi thay vì móng nông hay móng cọc đúc sẵn đóng/ép?
Do địa chất công trình có lớp bùn yếu dày 6 m ở cao trình -3,2 m đến -9,2 m, móng nông không thể đáp ứng khả năng chịu lực và chống động đất cho nhà 11 tầng. Nếu dùng cọc ép, cọc phải xuyên qua lớp cát bụi chặt vừa dày 10 m khiến cọc mảnh ($l/b = 4120/30 = 137,3$) rất khó thi công và dễ nứt gãy; cọc đóng lại tạo chấn động mạnh làm nứt nẻ công trình lân cận trong khu đô thị xây chen. Móng cọc khoan nhồi đường kính lớn $D = 1000\text{ mm}$ ngàm vào lớp cuội sỏi tầng 7 sâu 41,2 m vừa mang lại sức chịu tải cao ($541\text{ tấn}$), vừa không gây chấn động cho khu dân cư xung quanh.
3. Sức chịu tải của cọc khoan nhồi đường kính D1000 mm tại công trình được xác định cụ thể là bao nhiêu?
Sức chịu tải theo vật liệu cọc là $P_v = 873,608\text{ tấn}$ (sử dụng bê tông B25 và 16 thanh thép dọc $\Phi25$). Sức chịu tải theo đất nền xác định từ các chỉ tiêu cơ lý và thí nghiệm xuyên tĩnh là $P_{đtt} = 541\text{ tấn}$. Sức chịu tải tính toán của cọc được lấy theo giá trị nhỏ hơn là sức chịu tải của đất nền: $P = 541\text{ tấn}$.
4. Kết quả kiểm tra độ lún và độ lệch lún của hệ móng khung K3 có thỏa mãn điều kiện kỹ thuật không?
Độ lún tính toán theo phương pháp cộng lún từng lớp phân tố cho móng chân cột trục D (đài 2 cọc) là $S = 0,784\text{ cm}$, móng chân cột B, C và vách (đài 4 cọc) là $S = 0,904\text{ cm}$. Cả hai giá trị lún này đều nhỏ hơn rất nhiều so với độ lún giới hạn cho phép $[S] = 8\text{ cm}$. Độ chênh lệch lún giữa hai móng là $\Delta S = 0,904 - 0,784 = 0,12\text{ cm}$, được đưa vào tính toán cốt thép cho dầm giằng móng tiết diện $40 \times 80\text{ cm}$ bố trí $4\Phi22$.
5. Sơ đồ kết cấu chịu lực của công trình là gì và tiết diện cột được phân bổ như thế nào?
Công trình sử dụng hệ kết cấu liên hợp khung - vách lõi bê tông cốt thép với sơ đồ tính khung giằng nút cứng. Cứ 3 tầng, tiết diện cột khung K3 được thu hẹp một lần để giảm tải trọng bản thân và tiết kiệm vật liệu: cột giữa trục C tầng 1-3 có tiết diện $60 \times 80\text{ cm}$, tầng 4-6 giảm xuống $60 \times 70\text{ cm}$, tầng 7-10 còn $50 \times 60\text{ cm}$; cột trục B tầng 1-3 là $50 \times 60\text{ cm}$, tầng 4-6 là $50 \times 55\text{ cm}$, tầng 7-10 là $40 \times 50\text{ cm}$.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế nhà chung cư CT-16 khu đô thị mới Định Công" của sinh viên Vi Việt Tùng là một công trình thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh và chuẩn mực trong lĩnh vực Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp. Đồ án giải quyết thấu đáo và logic từ khâu lựa chọn công năng kiến trúc, thiết kế hệ kết cấu khung lõi bê tông cốt thép chịu lực đến việc xử lý nền móng cọc khoan nhồi sâu 40,6 m trên nền đất yếu phức tạp. Toàn bộ các thông số kiểm tra ứng suất, biến dạng lún và biện pháp tổ chức thi công cọc gầu xoắn bentonite đều được tính toán nhất quán, bám sát các tiêu chuẩn xây dựng hiện hành của Việt Nam.
