Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khóa luận tốt nghiệp (đồ án tốt nghiệp kỹ sư) với đề tài "Nhà làm việc liên cơ - TP. Bắc Ninh" được thực hiện bởi sinh viên Phạm Quang Đồng (Lớp XD902, Chuyên ngành Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp, Khoa Công trình Quân sự, Học viện Kỹ thuật Quân sự) dưới sự hướng dẫn của ThS. KTS. Nguyễn Thế Duy, ThS. Đoàn Văn Duẩn và ThS. Nguyễn Ngọc Thanh vào năm 2009.

Xuất phát từ quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, nhu cầu xây dựng những trụ sở làm việc tập trung, khang trang và đồng bộ cho các cơ quan hành chính trở nên cấp thiết. Công trình nhà làm việc liên cơ tại đô thị giữ vai trò bảo đảm công năng công vụ chuyên trách, đồng thời đóng góp vào diện mạo kiến trúc cảnh quan của khu vực.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án được xác định gồm ba nội dung chính:

  1. Thiết kế phương án kiến trúc tổng thể và chi tiết cho công trình công sở cao tầng, giải quyết dây chuyền công năng, giao thông nội bộ và các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật (khối lượng thực hiện chiếm 10% đồ án, thể hiện qua 3-4 bản vẽ khổ A1).
  2. Thiết kế kết cấu chịu lực bê tông cốt thép toàn khối, trọng tâm là tính toán khung ngang điển hình, sàn bê tông cốt thép và các cấu kiện phụ trợ như cầu thang bộ (khối lượng thực hiện chiếm 45% đồ án).
  3. Lập thiết kế biện pháp kỹ thuật và tổ chức thi công xây dựng công trình, bao gồm biện pháp thi công phần ngầm, phần thân tầng điển hình và lập tiến độ thi công (chiếm phần khối lượng còn lại theo nhiệm vụ tốt nghiệp).

Đối tượng nghiên cứu là công trình nhà làm việc cơ quan hành chính cao 8 tầng kèm tầng mái (tổng chiều cao tính toán $37,2\text{ m}$). Phạm vi không gian xây dựng là khu đất trống đã giải phóng mặt bằng tại thành phố Bắc Ninh:

  • Phía Tây Nam, Tây Bắc và Đông Bắc tiếp giáp khu dân cư hiện hữu gồm các khối nhà chung cư 5 tầng (chiều cao khoảng $14\text{ m}$).
  • Phía Đông Nam tiếp giáp tuyến đường Giải Phóng lớn và hiện đại; đối diện mặt chính công trình có tuyến đường ray xe lửa chạy qua.
  • Văn bản ghi nhận một điểm không đồng nhất về mặt tư liệu: trong mục giới thiệu địa điểm xây dựng ban đầu nêu tại thành phố Bắc Ninh, nhưng tại mục thuyết minh điều kiện kỹ thuật hạ tầng lại trích dẫn địa điểm tại phường Khương Trung, quận Thanh Xuân, Hà Nội.

Phạm vi thời gian thực hiện và số liệu quy chuẩn áp dụng trong đồ án căn cứ vào hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng Việt Nam hiện hành tính đến năm 2009.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án vận dụng hệ thống tiêu chuẩn quy phạm xây dựng và cơ sở lý thuyết tính toán kết cấu công trình dân dụng cao tầng tại Việt Nam:

  • Tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737-1995: Sử dụng để tra cứu phân vùng áp lực gió (thành phố Bắc Ninh thuộc phân vùng gió II-B với áp lực gió tiêu chuẩn $W_0 = 95\text{ kG/m}^2$, hệ số độ tin cậy $n = 1,2$), hệ số khí động địa hình ($C = +0,8$ cho mặt đón gió và $C = -0,6$ cho mặt hút gió), cũng như hoạt tải sử dụng tiêu chuẩn cho từng loại phòng chức năng (văn phòng làm việc, hành lang, phòng họp, khu vệ sinh, sảnh, mái).
  • Lý thuyết trạng thái giới hạn trong kết cấu bê tông cốt thép: Sử dụng vật liệu bê tông mác 300 (cường độ chịu nén tính toán $R_n = 130\text{ kG/cm}^2$, cường độ chịu kéo tính toán $R_k = 10\text{ kG/cm}^2$) cho cột và dầm khung; bê tông mác 250 ($R_b = 110\text{ kG/cm}^2$, $R_k = 8,3\text{ kG/cm}^2$) cho bản sàn; cốt thép nhóm AII và CII ($R_a = R_a' = R_s = R_{sc} = 2800\text{ kG/cm}^2$, $R_{sw} = 2250\text{ kG/cm}^2$, mô đun đàn hồi $E_s = 21 \times 10^5\text{ kG/cm}^2$).
  • Phương pháp tính toán bản sàn: Vận dụng phương pháp tính toán bản kê bốn cạnh theo sơ đồ khớp dẻo đối với các ô sàn làm việc hai phương liên tục của tầng điển hình; vận dụng sơ đồ bản làm việc đàn hồi tra bảng (sơ đồ 9 trích từ tài liệu chuyên khảo "Sổ tay thực hành kết cấu" của PGS. Vũ Mạnh Hùng) để tính toán nội lực bản sàn khu vệ sinh độc lập và bản thang bộ.
  • Phương pháp tính toán khung phẳng: Bóc tách khung ngang trục K5 điển hình của công trình để phân tích nội lực; sử dụng nguyên tắc dồn tải hình tam giác và hình thang từ các ô sàn truyền vào dầm, quy đổi thành tải trọng phân bố đều tương đương ($q_{td}$) kết hợp với tải trọng tập trung tại các nút cột.
  • Phương pháp tính toán cấu kiện: Áp dụng công thức tính toán cột chịu nén uốn lệch tâm phẳng (ưu tiên kiểm tra các trường hợp lệch tâm bé chịu lực nén $N_{max}$ lớn tại chân cột và lệch tâm lớn tại đỉnh cột); tính toán cấu kiện dầm chịu uốn theo tiết diện chữ T có xét đến sự làm việc đồng thời của cánh sàn trong vùng nén ($b_c$); kiểm tra khả năng chống cắt của bê tông và tính toán cốt đai chịu ứng suất kéo chính.

Nguồn dữ liệu phục vụ nghiên cứu gồm: tài liệu khảo sát địa chất công trình và thủy văn tại khu vực xây dựng đã được cơ quan thẩm quyền phê duyệt; chuỗi dữ liệu quan trắc khí hậu (nhiệt độ, độ ẩm, hướng gió) khu vực đồng bằng Bắc Bộ; quy chuẩn kiến trúc công sở hiện hành.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Cơ sở thiết kế

Chương này trình bày tổng quan điều kiện tự nhiên, kỹ thuật và xã hội làm tiền đề cho các giải pháp kiến trúc, kết cấu và thi công của dự án:

  • Điều kiện tự nhiên: Địa hình khu vực bằng phẳng, tiền thân là đất canh tác nông nghiệp, thuận lợi cho việc tổ chức mặt bằng thi công. Nhiệt độ trung bình năm đạt $27^\circ\text{C}$, nhiệt độ cao nhất vào mùa hè là $36^\circ\text{C}$, thấp nhất vào mùa đông là $10^\circ\text{C}$. Độ ẩm không khí trung bình hàng năm ở mức 80%, trong đó độ ẩm cực đại đạt 90% (tập trung vào tháng 3 và tháng 4), độ ẩm thấp nhất từ 55% đến 60% (vào mùa hanh khô tháng 11 và tháng 12). Chế độ gió có hai hướng thịnh hành rõ rệt: gió mùa hè hướng Nam và Đông Nam; gió mùa đông hướng Bắc và Đông Bắc. Nguồn nước thi công và sinh hoạt lấy từ hệ thống cấp nước máy đô thị.
  • Điều kiện xã hội và hạ tầng kỹ thuật: Khu vực xây dựng có an ninh chính trị ổn định, hệ thống thông tin liên lạc phát triển, nguồn cấp điện lấy từ mạng lưới điện quốc gia vận hành liên tục. Tuyến đường giao thông đối ngoại tiếp giáp thuận tiện cho xe máy chuyên dùng và vận chuyển vật tư xây dựng.

Chương 2: Thiết kế kiến trúc

Chương 2 giải quyết quy hoạch tổng mặt bằng, tổ chức không gian chức năng và đề xuất các giải pháp kỹ thuật hoàn thiện công trình:

  • Quy hoạch tổng mặt bằng: Công trình bố trí mặt bằng hình chữ nhật với hai mặt chính quay về hướng Nam và hướng Bắc dài $39\text{ m}$ (trục 1 đến trục 8), hai mặt bên quay về hướng Đông và hướng Tây rộng $17\text{ m}$ (trục A đến trục D). Tác giả phân tích ưu điểm vị trí là nằm trên trục đường lớn, hạ tầng kỹ thuật hoàn chỉnh, chi phí giải phóng mặt bằng thấp; nhược điểm là các mặt giáp khu dân cư gây hạn chế nhất định về góc nhìn và thông thoáng tầng thấp.
  • Phân chia công năng và chiều cao tầng: Tầng 1 có chiều cao $5,4\text{ m}$ được thiết kế thông tầng một phần với tầng 2 (cao $3,6\text{ m}$) tạo không gian sảnh giao dịch rộng rãi. Tầng 6 có chiều cao $4,8\text{ m}$ bố trí phòng hội họp lớn. Tầng 7 cao $3,6\text{ m}$ bố trí khu vực phòng ăn và quầy giải khát. Các tầng còn lại là không gian phòng làm việc tiêu chuẩn.
  • Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật kiến trúc:
    • Diện tích làm việc: $F_{LV} = 692\text{ m}^2$
    • Diện tích sử dụng: $F_{SD} = 814\text{ m}^2$
    • Diện tích xây dựng: $F_{XD} = 1036\text{ m}^2$
    • Hệ số sử dụng mặt bằng: $K_0 = \frac{F_{LV}}{F_{XD}} = \frac{692}{1036} = 0,67$
    • Hệ số lợi dụng diện tích: $K_1 = \frac{F_{LV}}{F_{SD}} = \frac{692}{814} = 0,85$
  • Giải pháp kỹ thuật và hoàn thiện: Kết cấu chịu lực chính là khung bê tông cốt thép toàn khối, sàn mái đổ tại chỗ, bao che bằng tường gạch. Tường xây gạch đặc vữa xi măng mác 50, trát vữa mác 50 và quét vôi 3 lớp (1 lớp trắng lót, 2 lớp vàng chanh). Bậc thang và bậc tam cấp mài đá granitô, tay vịn sắt, cửa đi và cửa sổ dùng kính khung gỗ. Khu vệ sinh ốp gạch men kính kích thước $20 \times 25\text{ cm}$ lên độ cao $1600\text{ mm}$, lát nền bằng gạch chống trơn $20 \times 20\text{ cm}$.
  • Giao thông và hệ thống kỹ thuật: Bố trí một hành lang rộng chạy dọc chiều dài nhà; giao thông đứng gồm 2 cầu thang bộ và 1 thang máy. Nước cấp từ mạng đô thị qua đường ống $\Phi 100$ vào bể chứa ngầm, sau đó bơm lên bể mái cấp cho các tầng và mạng cứu hỏa. Hệ thống thoát nước phân phối tách riêng nước xí dẫn qua bể tự hoại trước khi ra cống thành phố; nước rửa thoát trực tiếp qua hệ thống thu gom riêng. Dây điện đi ngầm tường từ trạm biến áp chung của khu vực.
  • Danh mục hồ sơ bản vẽ kiến trúc gồm 4 bản vẽ: KT-01 (Mặt bằng tầng trệt 1, 2), KT-02 (Mặt bằng tầng 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8), KT-03 (Mặt cắt), KT-04 (Mặt đứng).

Chương 3: Thiết kế kết cấu

Chương này chiếm khối lượng trọng tâm, tập trung xác định tải trọng, tính toán nội lực và bố trí cốt thép cho khung ngang K5, sàn tầng điển hình và cầu thang bộ:

  • Sơ đồ kết cấu và sơ bộ kích thước: Chọn khung ngang K5 điển hình gồm cột và dầm. Nhịp khung $L = 7000\text{ mm}$ ($7\text{ m}$), bước cột $5,4\text{ m}$. Chiều cao tầng trệt tính từ mặt móng là $3,0\text{ m}$, chiều cao các tầng trên là $3,9\text{ m}$.
    • Dầm chính D1 nhịp $7\text{ m}$ chọn chiều cao sơ bộ $h = 58,3\text{ cm}$, thực tế chọn tiết diện $22 \times 70\text{ cm}$; dầm phụ D3 nhịp $5,4\text{ m}$ chọn tiết diện $22 \times 50\text{ cm}$.
    • Chiều dày bản sàn: công thức sơ bộ đưa ra giá trị $h_b = 160\text{ cm}$ (lỗi thể hiện đơn vị trong văn bản gốc), quá trình tính toán thực tế áp dụng chiều dày sàn thống nhất $h = 12\text{ cm}$ ($120\text{ mm}$).
    • Cột chịu lực C5-D phân theo 3 phân đoạn chiều cao: Cột tầng trệt và tầng 1 (cốt $0,00\text{ m}$ đến $+10,8\text{ m}$) chịu lực dọc sơ bộ $N = 259,2\text{ T}$, chọn tiết diện $50 \times 70\text{ cm}$; Cột tầng 2 đến tầng 8 (cốt $+10,8\text{ m}$ đến $+34,2\text{ m}$) chịu $N = 226,7\text{ T}$, chọn tiết diện $40 \times 60\text{ cm}$; Cột tầng 8 đến mái (cốt $+30,3\text{ m}$ đến $+37,2\text{ m}$) chịu $N = 44,064\text{ T}$, chọn tiết diện $22 \times 50\text{ cm}$.
  • Xác định tải trọng tác dụng:
    • Tĩnh tải: Tổng trọng lượng các lớp mái tôn, xà gồ thép, kèo thép và trần treo là $241\text{ kG/m}^2$. Tĩnh tải sàn phòng làm việc tiêu chuẩn là $444\text{ kG/m}^2$. Tĩnh tải sàn vệ sinh là $449,2\text{ kG/m}^2$ (khi tính toán riêng từng lớp có số liệu tổng là $546\text{ kG/m}^2$). Trọng lượng tường dày $220\text{ mm}$ có cửa là $354,06\text{ kG/m}^2$, tường không cửa là $505,8\text{ kG/m}^2$, tường $110\text{ mm}$ là $252 - 288\text{ kG/m}^2$. Trọng lượng bản thân dầm gồm lớp trát: dầm $22 \times 70\text{ cm}$ nặng $399,34\text{ kG/m}$; dầm $22 \times 50\text{ cm}$ nặng $246,3\text{ kG/m}$; dầm $22 \times 30\text{ cm}$ nặng $129,26\text{ kG/m}$. Trọng lượng một cột cao $3,9\text{ m}$: tiết diện $50 \times 70\text{ cm}$ nặng $3849,57\text{ kG}$; tiết diện $40 \times 60\text{ cm}$ nặng $2639,71\text{ kG}$; tiết diện $20 \times 50\text{ cm}$ nặng $282,02\text{ kG}$.
    • Hoạt tải: Tiêu chuẩn tính toán quy đổi cho phòng làm việc là $240\text{ kG/m}^2$; hành lang $360\text{ kG/m}^2$; phòng họp, ban công và lô gia $480\text{ kG/m}^2$; khu vệ sinh $240\text{ kG/m}^2$; mái không sử dụng $39\text{ kG/m}^2$.
    • Tải trọng gió: Do công trình có chiều cao $H = 37,2\text{ m} < 40\text{ m}$ nên chỉ xét thành phần tĩnh của tải gió. Vùng áp lực gió II-B có $W_0 = 95\text{ kG/m}^2$, bề rộng đón gió $B = 5,4\text{ m}$. Hệ số gia tăng áp lực theo chiều cao $k$ biến thiên từ $0,9256$ (ở cao độ $h = 6,9\text{ m}$, áp lực gió đẩy $w_đ = 353\text{ kG/m}^2$, gió hút $w_h = 285\text{ kG/m}^2$) lên tới $k = 1,26$ (ở cao độ $h = 37,2\text{ m}$, $w_đ = 517\text{ kG/m}^2$, $w_h = 388\text{ kG/m}^2$).
  • Tính toán cốt thép các cấu kiện khung:
    • Cột khung tiết diện $60 \times 40\text{ cm}$: Kiểm tra 3 cặp nội lực nguy hiểm nhất từ bảng tổ hợp nội lực: Cặp 1 ($M = 16,52\text{ Tm}, N = -333,65\text{ T}$); Cặp 2 ($M = -15,9\text{ Tm}, N = -284,84\text{ T}$); Cặp 3 ($M = 7,76\text{ Tm}, N = -353,37\text{ T}$). Độ mảnh $\lambda = l_0 / h = 378 / 60 = 6,3 < 8$ nên bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc ($\eta = 1$). Trường hợp tính toán rơi vào bài toán nén lệch tâm bé với chiều cao vùng nén $x > \xi_R h_0$. Diện tích cốt thép yêu cầu tính toán lớn nhất là $F_a = F_a' = 29,83\text{ cm}^2$. Bố trí cốt thép chịu lực đối xứng gồm $4\Phi 32$ cho mỗi bên ($F_a = 32,17\text{ cm}^2$).
    • Dầm khung D1 nhịp $7\text{ m}$: Tiết diện chịu uốn tính theo hình chữ T với bề rộng cánh hữu dụng $b_c = 238\text{ cm}$, chiều cao $h = 75\text{ cm}$ ($h_0 = 67\text{ cm}$). Tại gối tựa tiết diện III-III chịu mômen âm nguy hiểm $M = -36963,42\text{ kG.m}$, tính ra diện tích cốt thép yêu cầu $F_a = 20,1\text{ cm}^2$, bố trí $3\Phi 30$ ($F_a = 21,21\text{ cm}^2$), hàm lượng cốt thép $\mu = 1,09%$. Lực cắt lớn nhất $Q_{max} = 18400\text{ kG}$, chọn cốt đai $\Phi 8$ hai nhánh, khoảng cách đai gần gối là $a = 150\text{ mm}$ (bố trí trong đoạn $3h_d$ từ mép cột).
    • Bản sàn tầng điển hình: Ô bản sàn điển hình Ô1 kích thước $5,4 \times 7\text{ m}$ (nhịp tính toán $l_{01} = 6,44\text{ m}, l_{02} = 6,84\text{ m}$, tỷ số $l_{02}/l_{01} = 1,06 < 2$), tính theo sơ đồ khớp dẻo làm việc hai phương. Thép chịu mômen dương nhịp theo phương cạnh ngắn bố trí $\Phi 8$ a200 ($F_a = 2,51\text{ cm}^2/m$, hàm lượng $\mu = 0,23%$). Thép chịu mômen dương theo phương cạnh dài bố trí theo cấu tạo $\Phi 6$ a200 ($F_a = 1,415\text{ cm}^2/m$, $\mu = 0,14%$). Thép chịu mômen âm trên gối theo phương cạnh ngắn bố trí $\Phi 6$ a150 ($F_a = 1,415\text{ cm}^2/m$, $\mu = 0,24%$).
    • Bản sàn vệ sinh (ô Ô5'): Kích thước $5,4 \times 7\text{ m}$, tính độc lập theo sơ đồ bản đàn hồi kê 4 cạnh. Bố trí thép mũ chịu mômen âm gối cạnh ngắn $\Phi 6$ a150 ($F_a = 1,44\text{ cm}^2/m$); mômen âm gối cạnh dài $\Phi 6$ a200 ($F_a = 0,90\text{ cm}^2/m$); thép chịu mômen dương nhịp phương ngắn và phương dài đều dùng $\Phi 6$ a200.
    • Cầu thang bộ CT2: Thang 2 vế dạng bản chịu lực, bậc xây gạch kích thước $258 \times 150\text{ mm}$ lát đá granitô nghiêng một góc $28^\circ$. Bản thang dày $12\text{ cm}$, nhịp tính toán $1,36\text{ m}$, thép nhịp chịu lực bố trí $\Phi 6$ a200 ($F_a = 1,37\text{ cm}^2/m$), thép mũ gối $\Phi 6$ a200 vươn ra khỏi mép tường $340\text{ mm}$. Bản chiếu nghỉ dày $10\text{ cm}$ bố trí $\Phi 6$ a200. Cốn thang tiết diện $10 \times 30\text{ cm}$ gác lên dầm chiếu tới và dầm chiếu nghỉ, tính như dầm đơn giản chịu uốn, bố trí $1\Phi 16$ ($F_a = 2,545\text{ cm}^2$) chịu lực chính, cốt giá $1\Phi 12$, đai $\Phi 6$ a150 một nhánh. Dầm chiếu nghỉ DT1 tiết diện $22 \times 30\text{ cm}$ đặt thép dọc $2\Phi 16$ ($F_a = 4,02\text{ cm}^2$), cốt giá $2\Phi 12$ và bố trí đai treo gia cường gồm 2 đai $\Phi 6$ hai nhánh ở mỗi bên vị trí cốn thang kê vào. Dầm DT2 tiết diện $22 \times 30\text{ cm}$ bố trí $2\Phi 16$ chịu mômen dương.

Chương 4: Thi công (Theo mục lục và nhiệm vụ thiết kế)

Theo mục lục tổng thể của đồ án, Chương 4 bao gồm các phần:

  • Giới thiệu công trình và những điều kiện liên quan đến thi công.
  • Đặc điểm kết cấu công trình và công tác chuẩn bị trước khi thi công.
  • Phần B: Kỹ thuật thi công phần ngầm (bắt đầu từ trang 74).
  • Phần C: Lập biện pháp thi công phần thân tầng điển hình (bắt đầu từ trang 111).
  • Phần D: Lập tiến độ thi công công trình (bắt đầu từ trang 152).

Tuy nhiên, tài liệu văn bản gốc cung cấp chỉ trích xuất từ trang 1 đến trang 51 (kết thúc tại phần tính toán dầm cầu thang của Chương 3). Do đó, toàn bộ số liệu chi tiết, giải pháp máy móc thiết bị, khối lượng đào đất, biện pháp ván khuôn - giàn giáo và sơ đồ tiến độ thi công của Chương 4 không có trong nguồn trích lục này.

Kết quả và đóng góp

Đồ án hoàn thành trọn vẹn giải pháp thiết kế kỹ thuật từ kiến trúc đến kết cấu chịu lực cho công trình trụ sở hành chính công vụ 8 tầng với các kết quả cụ thể:

Hạng mục cấu kiện Tiết diện tính toán ($b \times h$) Chiều dày / Nhịp Cốt thép chịu lực lựa chọn Ghi chú kỹ thuật
Cột khung K5 (Tầng trệt - T1) $60 \times 40\text{ cm}$ (hoặc $50 \times 70\text{ cm}$) Cao $3,9\text{ m}$ / Đoạn $10,8\text{ m}$ $4\Phi 32$ mỗi phía đối xứng ($F_a = 32,17\text{ cm}^2$) Chịu nén lệch tâm bé ($N = -333,65\text{ T}$, $M = 16,52\text{ Tm}$)
Cột khung K5 (Tầng 2 - T8) $40 \times 60\text{ cm}$ Cao $3,9\text{ m}$ / Đoạn $23,4\text{ m}$ Tiết diện giảm theo lực dọc Tải trọng sơ bộ $N = 226,7\text{ T}$
Dầm chính khung D1 $22 \times 70\text{ cm}$ ($b_c = 238\text{ cm}$) Nhịp $L = 7,0\text{ m}$ $3\Phi 30$ tại gối gập ($F_a = 21,21\text{ cm}^2$) Hàm lượng $\mu = 1,09%$, đai $\Phi 8$ a150
Dầm phụ D3 $22 \times 50\text{ cm}$ Nhịp $L = 5,4\text{ m}$ Định hình theo nhịp phụ Đỡ tường ngăn và dồn tải sàn
Bản sàn tầng điển hình Ô1 Dải bản $b = 1,0\text{ m}$ Dày $h = 12\text{ cm}$ Nhịp ngắn: $\Phi 8$ a200; Nhịp dài: $\Phi 6$ a200 Khớp dẻo, thép mũ gối $\Phi 6$ a150
Bản sàn vệ sinh Ô5' Dải bản $b = 1,0\text{ m}$ Dày $h = 12\text{ cm}$ Nhịp: $\Phi 6$ a200; Gối ngắn: $\Phi 6$ a150 Tính theo bản đàn hồi tra bảng số 9
Bản thang bộ CT2 Bản nghiêng $28^\circ$ Dày $h_b = 12\text{ cm}$ Nhịp chính: $\Phi 6$ a200 ($F_a = 1,37\text{ cm}^2$) Bậc xây gạch $258 \times 150\text{ mm}$
Cốn thang bộ $10 \times 30\text{ cm}$ Dài $3,7\text{ m}$ Thép uốn: $1\Phi 16$ ($F_a = 2,545\text{ cm}^2$) Cốt giá $1\Phi 12$, đai $\Phi 6$ a150 một nhánh
Dầm chiếu nghỉ DT1 $22 \times 30\text{ cm}$ Nhịp $3,0\text{ m}$ Thép nhịp: $2\Phi 16$ ($F_a = 4,02\text{ cm}^2$) Cốt giá $2\Phi 12$, đai treo 2 đai $\Phi 6$ mỗi bên

Các giải pháp và kiến nghị cấu tạo được tác giả đưa ra bao gồm:

  • Quy định khoảng cách cốt đai dày $a = 150\text{ mm}$ trong phạm vi $3h_d$ tính từ mép cột nhằm bảo đảm khả năng kháng chấn và chống cắt cục bộ cho công trình nhiều tầng.
  • Bố trí đai treo bổ sung (gồm 2 đai hai nhánh $\Phi 6$) tại vị trí tập trung lực truyền từ cốn thang vào dầm chiếu nghỉ để triệt tiêu nguy cơ phá hoại do giật đứt bê tông vùng kéo.
  • Thép chịu mômen âm của bản sàn vươn qua mép gối đỡ một đoạn tối thiểu bằng $0,25l$ nhịp tính toán nhằm bảo đảm an toàn neo giữ kết cấu.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế nội tại của hồ sơ đồ án xuất phát từ phạm vi tài liệu và phương pháp tính toán:

  • Tồn tại mâu thuẫn văn bản rõ rệt giữa phần mở đầu (xây dựng tại thành phố Bắc Ninh) và mục thuyết minh điều kiện kỹ thuật hạ tầng (ghi tại phường Khương Trung, quận Thanh Xuân, Hà Nội). Một số lỗi đánh máy xuất hiện ở phần kích thước (như ghi chiều rộng mặt tiền $17\text{ mm}$ thay vì $17\text{ m}$, công thức sơ bộ bề dày bản sàn ghi $hb = 160\text{ cm}$).
  • Về phương pháp tính toán, việc tách riêng khung phẳng trục K5 để phân tích chưa xét đến sự làm việc không gian tổng thể ba chiều của toàn bộ hệ thống kết cấu khung - sàn, chưa đánh giá hiệu ứng xoắn tổng thể do lệch tâm khối lượng hoặc tâm cứng.
  • Về tải trọng gió, do chiều cao công trình là $37,2\text{ m}$ ($< 40\text{ m}$), đồ án chỉ tính toán thành phần tĩnh theo TCVN 2737-1995 mà chưa phân tích thành phần động của tải gió cũng như tải trọng động đất.
  • Toàn bộ nội dung của Chương 4 (kỹ thuật thi công phần ngầm, phần thân và tiến độ) bị thiếu hụt trong văn bản bàn giao, làm gián đoạn việc tiếp cận các thông số định mức thi công thực tế.

Hướng phát triển tiếp theo của đề tài gồm việc mô hình hóa không gian 3D trên các phần mềm chuyên dụng (như SAP2000 hoặc ETABS) để kiểm tra dao động riêng, phân tích tải trọng động đất theo tiêu chuẩn hiện hành, đồng thời hoàn thiện biện pháp thi công tầng ngầm và móng cọc bê tông cốt thép.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo trực tiếp cho sinh viên ngành Kỹ thuật Xây dựng Công trình Dân dụng và Công nghiệp đang thực hiện đồ án tốt nghiệp hoặc các đồ án môn học như Kiến trúc dân dụng, Bê tông cốt thép 2 (kết cấu nhà nhiều tầng) và Thi công xây dựng.

Các nội dung có giá trị ứng dụng cao gồm:

  • Quy trình dồn tải trọng sàn chi tiết: Phương pháp quy đổi diện tích tải trọng hình tam giác và hình thang thành tải trọng phân bố đều tương đương ($q_{td}$) kèm theo các bảng tính số liệu cụ thể cho từng tầng.
  • Mẫu tính toán cấu kiện điển hình: Toàn bộ quy trình giải bài toán cột chịu nén lệch tâm bé sử dụng cặp nội lực lớn nhất ($N_{max}, M_{t-ứng}$), bài toán dầm tiết diện chữ T chịu mômen uốn âm và dương lớn, cùng phương pháp tính toán cấu kiện cầu thang bộ dạng bản hai vế có cốn thang.

Câu hỏi thường gặp

1. Chiều cao tổng thể và phân chia số tầng của công trình được xác định như thế nào?
Công trình có chiều cao tính toán từ cốt mặt đất tự nhiên đến đỉnh mái là $37,2\text{ m}$, quy mô gồm 8 tầng và 1 tầng mái. Chiều cao tầng 1 là $5,4\text{ m}$ (thông tầng một phần với tầng 2 cao $3,6\text{ m}$); tầng 6 cao $4,8\text{ m}$ bố trí phòng hội họp; tầng 7 cao $3,6\text{ m}$ bố trí phòng ăn và giải khát; các tầng làm việc tiêu chuẩn có chiều cao tính toán kết cấu là $3,9\text{ m}$.

2. Tiết diện và cốt thép của cột khung K5 chịu lực tại tầng dưới cùng được thiết kế ra sao?
Cột khung K5 tại tầng dưới sử dụng bê tông mác 300 ($R_n = 130\text{ kG/cm}^2$), tiết diện tính toán $60 \times 40\text{ cm}$. Cột chịu cặp nội lực nguy hiểm gồm lực nén $N = -333,65\text{ T}$ và mômen $M = 16,52\text{ Tm}$, rơi vào trường hợp nén lệch tâm bé. Diện tích cốt thép yêu cầu tính toán là $F_a = F_a' = 29,83\text{ cm}^2$, tác giả bố trí cốt thép chịu lực đối xứng mỗi phía là $4\Phi 32$ ($F_a = 32,17\text{ cm}^2$).

3. Tải trọng gió tác dụng lên công trình được tính toán dựa trên những căn cứ kỹ thuật nào?
Tác giả áp dụng tiêu chuẩn TCVN 2737-1995. Do công trình cao $37,2\text{ m}$ ($< 40\text{ m}$) nên chỉ tính thành phần tĩnh. Địa điểm Bắc Ninh thuộc phân vùng gió II-B với áp lực cơ bản $W_0 = 95\text{ kG/m}^2$, hệ số khí động đón gió $C = +0,8$, hút gió $C = -0,6$, bề rộng đón gió của khung K5 là $B = 5,4\text{ m}$. Hệ số độ cao $k$ tăng dần từ $0,9256$ ở cao trình $6,9\text{ m}$ lên $1,26$ ở đỉnh mái $37,2\text{ m}$.

4. Vì sao ô sàn làm việc hai phương tại tầng điển hình lại áp dụng phương pháp khớp dẻo?
Ô sàn điển hình Ô1 có kích thước $5,4 \times 7\text{ m}$, tỷ số hai cạnh $l_2 / l_1 = 1,06 < 2$ nên bản làm việc theo hai phương. Tác giả áp dụng sơ đồ khớp dẻo theo phương trình cân bằng mômen giới hạn nhằm tận dụng tối đa khả năng phân phối lại nội lực của bê tông cốt thép toàn khối, giúp tiết kiệm vật liệu và đơn giản hóa việc bố trí thép đồng đều trên toàn bộ dải bản ($1\text{ m}$).

5. Giải pháp gia cường chịu cắt tại vị trí cốn thang kê lên dầm chiếu nghỉ DT1 là gì?
Tại điểm kê của cốn thang xuất hiện lực tập trung truyền vào dầm chiếu nghỉ với giá trị $P = 1465\text{ kG}$. Để tránh phá hoại nứt giật đứt bê tông dầm, đồ án tính toán cốt treo với diện tích yêu cầu $F_{tr} = 0,523\text{ cm}^2$, qua đó bố trí thêm 2 đai treo $\Phi 6$ hai nhánh đặt ở mỗi bên cạnh cốn thang.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Nhà làm việc liên cơ - TP. Bắc Ninh" của tác giả Phạm Quang Đồng thể hiện một quy trình kỹ thuật hoàn chỉnh trong thiết kế công trình công sở cao tầng, liên kết chặt chẽ từ quy hoạch mặt bằng kiến trúc đến mô hình hóa và tính toán kết cấu khung bê tông cốt thép toàn khối. Hồ sơ cung cấp dữ liệu số lượng phong phú về tĩnh tải, hoạt tải, áp lực gió cùng các bảng tra thép chi tiết cho cột, dầm, sàn và cầu thang bộ theo hệ thống tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam. Dù văn bản trích dẫn còn khuyết phần thuyết minh thi công và tồn tại một vài điểm không thống nhất về địa danh hạ tầng, đồ án vẫn là tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo học thuật thực tiễn cao cho sinh viên chuyên ngành xây dựng dân dụng.