Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Khóa luận tốt nghiệp kỹ thuật (đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng) với đề tài "Văn phòng số 207 Trần Nhân Tông – Hà Nội" được thực hiện bởi sinh viên Phạm Văn Giáp (Lớp XD902, MSSV: 091292), dưới sự hướng dẫn của Th.S Trần Hải Anh (phần Kiến trúc) và Th.S Đoàn Văn Duẩn (phần Kết cấu) tại Trường Đại học Dân lập Hải Phòng.
Lý do chọn đề tài và bối cảnh thực tiễn
Quá trình đô thị hóa và tăng trưởng kinh tế nhanh chóng tại các đô thị lớn của Việt Nam như Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Đà Nẵng đã kéo theo nhu cầu sử dụng đất đai tăng cao trong khi diện tích quỹ đất trung tâm ngày càng bị thu hẹp. Xu hướng xây dựng nhà cao tầng trở thành giải pháp tất yếu nhằm tối ưu hóa hiệu quả sử dụng đất, kiến tạo không gian làm việc hiện đại và tạo điểm nhấn cảnh quan kiến trúc. Nhu cầu về các tòa nhà văn phòng cho thuê chất lượng cao tại trung tâm thành phố là động lực trực tiếp để hình thành dự án xây dựng công trình văn phòng 10 tầng tại số 207 phố Trần Nhân Tông, Hà Nội từ nguồn vốn đầu tư nước ngoài.
Nhiệm vụ và mục tiêu thiết kế
Đồ án giải quyết trọn vẹn các nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật từ quy hoạch công năng kiến trúc, mô hình hóa và tính toán kết cấu chịu lực, đến tổ chức biện pháp kỹ thuật thi công toàn diện cho công trình:
- Phần I: Thiết kế kiến trúc (chiếm 10% khối lượng): Nghiên cứu giải pháp mặt bằng công năng các tầng, mặt đứng, mặt cắt, giải pháp thẩm mỹ, giao thông trục đứng và hạ tầng kỹ thuật (cấp thoát nước, phòng cháy chữa cháy, cấp điện).
- Phần II: Thiết kế kết cấu (chiếm 45% khối lượng): Lựa chọn giải pháp kết cấu chịu lực cho phần thân và phần móng; xác định sơ bộ kích thước tiết diện; xác định các loại tải trọng tác dụng (tĩnh tải, hoạt tải, tải trọng gió); ứng dụng phần mềm SAP2000 tính toán nội lực khung phẳng trục 2 (K2); tổ hợp tải trọng và nội lực; tính toán cốt thép dầm, cột khung K2; tính toán thiết kế móng cọc khoan nhồi trục 2-C và 2-D; tính toán kết cấu cầu thang bộ trục 5 và sàn tầng điển hình (tầng 5).
- Phần III: Tổ chức và kỹ thuật thi công: Thiết kế biện pháp thi công phần ngầm (cọc khoan nhồi, đào đất, đài giằng móng); thiết kế ván khuôn và công nghệ thi công bê tông cốt thép phần thân; lựa chọn máy móc thiết bị thi công (cần trục tháp, vận thăng, đầm); lập tiến độ thi công và quy hoạch tổng mặt bằng xây dựng; đề xuất các giải pháp an toàn lao động, vệ sinh môi trường và phòng chống cháy nổ.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Tòa nhà văn phòng làm việc và cho thuê cao 10 tầng.
- Phạm vi không gian: Vị trí xây dựng tại số 207 Trần Nhân Tông, thành phố Hà Nội.
- Phạm vi kỹ thuật: Tập trung chuyên sâu vào tính toán khung trục K2, móng cọc đài thấp trục 2-C/2-D, cầu thang bộ trục 5, bản sàn tầng 5 cùng dây chuyền thi công đồng bộ.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Khung tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng
Tác giả căn cứ vào hệ thống Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam (TCVN) chuyên ngành hiện hành tại thời điểm thiết kế:
- TCVN 365-2005 / TCVN 5574-1991: Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép.
- TCVN 2737-1995: Tiêu chuẩn thiết kế tải trọng và tác động.
- TCVN 40-1987: Kết cấu xây dựng và nền – Nguyên tắc cơ bản về tính toán.
- TCVN 5575-1991: Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép.
Tài liệu chuyên môn tham khảo
- Hướng dẫn sử dụng và Giáo trình giảng dạy chương trình SAP2000 (Th.S Hoàng Chính Nhân).
- Kết cấu bê tông cốt thép (phần kết cấu nhà cửa) – GS.TS Ngô Thế Phong, PTS. Lý Trần Cường, PTS. Trịnh Kim Đạm, PTS. Nguyễn Lê Ninh.
- Kết cấu thép II (công trình dân dụng và công nghiệp) – Phạm Văn Hội, Nguyễn Quang Viên, Phạm Văn Tơ, Đoàn Ngọc Tranh, Hoàng Văn Quang.
Đặc trưng cơ lý của vật liệu tính toán
Tất cả vật liệu đưa vào tính toán đều tuân thủ các quy định kiểm định cơ lý nghiêm ngặt:
| Loại vật liệu | Quy cách / Cấp độ bền | Cường độ tiêu chuẩn ($R^{tc}$) | Cường độ tính toán ($R$) | Mô đun đàn hồi ($E$) |
|---|---|---|---|---|
| Bê tông | Cấp độ bền B25 (khối lượng riêng $\sim 2500\text{ kg/m}^3$) | Nén: $18,5\text{ MPa}$ Kéo: $1,60\text{ MPa}$ |
Nén ($R_b$): $14,5\text{ MPa}$ ($145\text{ kG/cm}^2$) Kéo ($R_{bt}$): $1,05\text{ MPa}$ |
$E_b = 30.000\text{ MPa}$ |
| Cốt thép dầm, cột | Thép thanh nhóm AII | $300\text{ MPa}$ | $R_s = 280\text{ MPa}$ ($2800\text{ kG/cm}^2$) | $E_s = 2,1 \times 10^5\text{ MPa}$ |
| Cốt thép dầm, cột | Thép thanh nhóm AIII | $400\text{ MPa}$ | $R_s = 355\text{ MPa}$ | $E_s = 2,1 \times 10^5\text{ MPa}$ |
| Cốt đai, sàn, cấu tạo | Thép sợi/thanh nhóm AI | $240\text{ MPa}$ | $R_s = 225\text{ MPa}$ | $E_s = 2,1 \times 10^5\text{ MPa}$ |
| Vật liệu xây và hoàn thiện | Gạch đặc mác M75, vữa xi măng cát vàng/đen, sơn phủ nâu hồng, bitum chống thấm | Theo thí nghiệm kiểm định | Theo quy chuẩn | — |
Phương pháp phân tích và mô hình hóa kết cấu
- Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM): Sử dụng phần mềm SAP2000 để giải bài toán nội lực khung không gian kết hợp khung phẳng. Các cấu kiện cột, dầm chính, dầm phụ, dầm dọc được mô hình hóa bằng phần tử thanh (
Frame). Lõi thang máy, vách cứng và sàn được mô tả bằng phần tử tấm vỏ (Shell). - Liên kết và điều kiện biên: Mô hình liên kết ngàm cứng tại cao trình đỉnh đài móng (cốt -3,00m). Các nút sàn trên cùng một mặt phẳng được gán liên kết màng cứng (
Diaphragm constraints) nhằm đảm bảo chuyển vị ngang đồng đều. - Phương pháp tính toán tiết diện: Áp dụng phương pháp trạng thái giới hạn (TTGH) tính toán cấu kiện chịu uốn (tiết diện chữ nhật cho mômen âm tại gối, tiết diện chữ T có cánh làm việc đồng thời trong vùng nén cho mômen dương tại nhịp) và cấu kiện chịu nén lệch tâm phẳng đối với cột.
Nội dung chính theo từng chương
Phần I: Phần kiến trúc công trình (10%)
Tác giả giới thiệu giải pháp tổng thể của tòa nhà 10 tầng:
- Tầng 1: Bố trí đại sảnh tiếp đón của trung tâm, các văn phòng giao dịch thương mại có lối tiếp cận riêng, bồn hoa và cây xanh cảnh quan. Phòng két sắt được bố trí tại vị trí an toàn, được bao bọc bởi hệ tường bê tông cốt thép toàn khối độc lập. Lối vào tiền sảnh có chiều cao thông thủy $7,8\text{ m}$, ốp đá Granit tự nhiên và hệ vách kính lớn.
- Tầng 2 đến tầng 10: Không gian chức năng chính gồm văn phòng làm việc và diện tích văn phòng cho thuê linh hoạt. Thiết kế ứng dụng các hệ vách ngăn nhẹ giúp phân chia không gian dễ dàng; bố trí nhiều phòng họp và hội trường lớn. Khu vệ sinh, kho chứa và hộp kỹ thuật được gom tập trung theo trục đứng xuyên suốt các tầng.
- Hệ thống giao thông đứng: Bố trí cụm giao thông trung tâm gồm 2 thang máy chở khách, 1 thang máy chở hàng tải trọng lớn và 1 hệ thang bộ thoát hiểm.
- Hạ tầng kỹ thuật:
- Cấp thoát nước: Nguồn cấp từ mạng lưới đô thị kết hợp hệ máy bơm tự động dẫn lên 2 bể chứa tại tầng kỹ thuật và bể mái. Trữ lượng bể mái được tính toán đáp ứng cấp nước sinh hoạt và dập tắt 2 đám cháy xảy ra đồng thời trong 2 giờ liên tục với lưu lượng $q = 5\text{ l/s}$. Độ dốc thu thoát nước mưa mái thiết kế $5%$.
- Cấp điện và thông tin: Trạm biến áp $22\text{ kV}$, trang bị máy phát điện dự phòng, hệ thống chống sét, tiếp địa, báo cháy cục bộ và mạng viễn thông.
Phần II - Chương 1: Cơ sở tính toán
Trình bày chi tiết danh mục tiêu chuẩn, tài liệu chuyên khảo về bê tông cốt thép, kết cấu thép và cẩm nang hướng dẫn SAP2000. Đồng thời xác lập các chỉ tiêu cơ lý tính toán của bê tông cấp B25, cốt thép nhóm AI, AII, AIII và các vật liệu phụ trợ.
Phần II - Chương 2: Lựa chọn giải pháp kết cấu
Tác giả phân tích sâu các đặc điểm cơ bản của nhà cao tầng:
- Tác động của tải trọng ngang: Trong khi nội lực do tải trọng đứng tăng tuyến tính theo chiều cao thì mômen lật do tải trọng ngang tăng theo bình phương chiều cao ($M = P \cdot H$ hoặc $M = qH^2/2$), và chuyển vị ngang tỷ lệ thuận với lũy thừa bậc 4 của chiều cao ($\Delta = P H^3 / 3EJ$ hoặc $q H^4 / 8EJ$). Chuyển vị ngang lớn gây ra hiệu ứng $P-\Delta$ làm tăng mômen thứ cấp, nứt tường ngăn và kẹt ray thang máy.
- Yêu cầu giảm trọng lượng bản thân: Giúp giảm tải trọng truyền xuống móng, giảm lực quán tính khi có dao động động đất hoặc thành phần động của tải trọng gió, tối ưu hóa kích thước cấu kiện.
- Lựa chọn kết cấu phần thân: Đặt lên bàn cân 5 phương án (hệ tường chịu lực, hệ khung thuần túy, hệ lõi, hệ hỗn hợp và hệ khung - giằng). Tác giả lựa chọn hệ kết cấu Khung - Giằng (khung kết hợp vách/lõi bê tông cốt thép). Hệ thống vách lõi đảm nhận vai trò hấp thụ chủ yếu tải trọng ngang, trong khi hệ khung chịu tải trọng đứng, giúp giảm đáng kể tiết diện cột các tầng dưới và tạo không gian kiến trúc thông thoáng.
- Lựa chọn kết cấu sàn: So sánh sàn nấm (không dầm) và sàn sườn dầm toàn khối; quyết định chọn sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối nhằm tăng độ cứng ngang của công trình và phù hợp với chiều cao tầng kiến trúc $3,6\text{ m}$.
- Lựa chọn giải pháp móng: So sánh móng cọc đóng, cọc ép và cọc khoan nhồi. Do tải trọng công trình 10 tầng rất lớn và môi trường thi công đô thị chật hẹp, móng cọc khoan nhồi đài thấp được chọn nhằm cắm sâu vào tầng đất tốt chịu tải lớn mà không gây rung ồn ảnh hưởng công trình lân cận.
Phần II - Chương 3: Tính toán khung trục 2 (K2)
1. Kích thước sơ bộ cấu kiện
- Bản sàn: Xác định theo $h_b = \frac{D}{m} \cdot l = \frac{1}{43} \cdot 425\text{ cm} \approx 9,88\text{ cm} \rightarrow$ Chọn chiều dày sàn $h_b = 10\text{ cm}$.
- Dầm: Dầm chính tiết diện $b \times h = 30 \times 80\text{ cm}$ (nhịp $l = 8,5\text{ m}$); dầm phụ tiết diện $22 \times 50\text{ cm}$; dầm dọc tiết diện $30 \times 80\text{ cm}$.
- Cột: Tiết diện thu nhỏ dần theo chiều cao công trình nhằm tiết kiệm vật liệu:
| Phân đoạn tầng | Vị trí cột | Kích thước tiết diện $b \times h$ (cm) | Chiều cao tầng (m) |
|---|---|---|---|
| Tầng 1, 2, 3 | Cột biên | $45 \times 85$ | Tầng 1: $4,2\text{ m}$; Tầng 2-3: $3,6\text{ m}$ |
| Tầng 1, 2, 3 | Cột giữa | $60 \times 95$ | Tầng 1: $4,2\text{ m}$; Tầng 2-3: $3,6\text{ m}$ |
| Tầng 4, 5, 6 | Cột biên | $40 \times 75$ | $3,6\text{ m}$ |
| Tầng 4, 5, 6 | Cột giữa | $50 \times 80$ | $3,6\text{ m}$ |
| Tầng 7, 8, 9, 10 | Cột biên | $30 \times 65$ | $3,6\text{ m}$ |
| Tầng 7, 8, 9, 10 | Cột giữa | $30 \times 75$ | $3,6\text{ m}$ |
2. Dồn tải trọng vào khung K2
- Tĩnh tải các lớp cấu tạo:
- Tải trọng mái tiêu chuẩn: Gạch lá nem, vữa lót, bê tông chống thấm ($60\text{ mm}$), lớp xốp chống nóng, bản sàn BTCT ($100\text{ mm}$), vữa trát trần $\rightarrow$ Tổng tĩnh tải tính toán $g_{tt}^{mái} = 0,671\text{ T/m}^2$.
- Tải trọng sàn tầng điển hình: Gạch lát, vữa lót, bản BTCT ($100\text{ mm}$), trát trần, trần thạch cao $\rightarrow$ Tổng tĩnh tải tính toán $g_{tt}^{sàn} = 0,453\text{ T/m}^2$.
- Trọng lượng tường xây: Tường $220\text{ mm}$ cao $2,9\text{ m}$ ($1,608\text{ T/m}$), tường $110\text{ mm}$ cao $2,9\text{ m}$ ($0,906\text{ T/m}$), tường xây lan can $220\text{ mm}$ cao $0,8\text{ m}$ ($0,446\text{ T/m}$).
- Hoạt tải sử dụng: Phòng làm việc ($0,24\text{ T/m}^2$), cầu thang bộ ($0,36\text{ T/m}^2$), mái ($0,0975\text{ T/m}^2$).
- Tải trọng gió: Xác định theo TCVN 2737-1995 với phân vùng áp lực gió Hà Nội, tính toán áp lực gió đẩy ($C_d = +0,8$) và gió hút ($C_h = -0,6$), quy đổi thành tải phân bố trên cột và tải tập trung đặt tại các nút khung. Tải trọng gió mái quy đổi đỉnh cột là $S_d = 0,59\text{ T}$.
3. Tính toán nội lực, tổ hợp và bố trí thép dầm khung K2
Phần mềm SAP2000 giải bài toán nội lực với 4 trường hợp tải trọng cơ bản: Tĩnh tải (TT), Hoạt tải lệch tầng lệch nhịp (HT1, HT2), Gió trái (GT), Gió phải (GP). Tiến hành tổ hợp nội lực:
- Tổ hợp cơ bản I: Tĩnh tải + 1 Hoạt tải (hoặc Gió).
- Tổ hợp cơ bản II: Tĩnh tải + 0,9 $\times$ (Tổng 2 hoạt tải trở lên hoặc Hoạt tải + Gió).
Kết quả tính toán cốt thép điển hình cho dầm số 41, 51, 61, 42, 52, 62 (tiết diện $30 \times 80\text{ cm}$):
- Tại gối (mômen âm): Tính theo tiết diện chữ nhật $b \times h = 30 \times 80\text{ cm}$, $h_0 = 72,5\text{ cm}$. Bố trí cốt thép chịu uốn âm $4\Phi28 + 2\Phi25$ ($A_s = 34,45\text{ cm}^2$) hoặc $4\Phi28 + 2\Phi28$ ($A_s = 36,95\text{ cm}^2$).
- Tại nhịp (mômen dương): Tính theo tiết diện chữ T với bề rộng cánh hữu hiệu $b_f = 210\text{ cm}$, trục trung hòa đi qua cánh. Bố trí thép chịu uốn dương $4\Phi22$ ($A_s = 15,2\text{ cm}^2$).
- Cốt đai chịu cắt: Lực cắt lớn nhất $Q_{max} = 31,45\text{ T}$. Bố trí đai $\Phi8$ nhánh đôi: vùng đầu dầm cách gối $1/4$ nhịp dùng đai dày $\Phi8\text{a}150$, đoạn giữa dầm dùng $\Phi8\text{a}200$.
- Cốt treo dầm phụ: Tại vị trí dầm phụ kê lên dầm chính xuất hiện lực tập trung $P = 24,62\text{ T}$. Thiết kế 10 đai treo $\Phi8$ nhánh đôi chia đều mỗi bên 5 đai trong phạm vi $h_1 = h_{dc} - h_{dp} = 30\text{ cm}$.
Phần II - Chương 4: Tính toán móng trục 2-C và 2-D
Xử lý và đánh giá địa tầng đất nền, xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi chịu nén theo chỉ tiêu cường độ vật liệu bê tông cốt thép và theo chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất nền. Thiết kế kết cấu đài cọc thấp, kiểm tra chọc thủng đài móng và bố trí cốt thép đài móng trục 2-C và 2-D.
Phần II - Chương 5: Tính toán cầu thang bộ trục 5
Thiết kế chi tiết kết cấu cầu thang bộ 2 vế dạng bản dầm độc lập tại trục 5: xác định tải trọng bản thân và hoạt tải sử dụng; tính toán nội lực và bố trí thép cho bản thang chịu uốn; tính toán dầm cốn thang ($22 \times 50\text{ cm}$), bản chiếu nghỉ, dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới.
Phần II - Chương 6: Tính toán sàn tầng điển hình (Tầng 5)
Mô hình hóa các ô bản sàn tầng 5 làm việc theo 2 phương; tính toán tĩnh tải hoàn thiện và hoạt tải phân bố; xác định mômen uốn theo phương cạnh ngắn, cạnh dài ở nhịp và gối; lập bảng tính diện tích thép sàn và bố trí thép sàn lớp dưới (nhịp) và lớp trên (gối).
Phần III: Phần thi công công trình
- Chương 1 - Công nghệ thi công phần ngầm: Trình bày ưu nhược điểm và quy trình công nghệ thi công cọc khoan nhồi (khoan tạo lỗ, giữ thành vách bằng dung dịch bentonite, hạ lồng thép, đổ bê tông bằng ống rút); thiết kế hình dạng kích thước hố đào móng; biện pháp đào đất cơ giới kết hợp sửa thủ công; thi công đập đầu cọc, bê tông lót, cốt thép, ván khuôn và đổ bê tông đài giằng móng.
- Chương 2 - Thi công phần thân: Lựa chọn giải pháp cốp pha gỗ phủ phim / thép định hình; tính toán kiểm tra độ bền, độ võng và độ ổn định của hệ thống ván khuôn - cột chống dầm sàn và ván khuôn cột; bóc tách bảng thống kê khối lượng vật liệu bê tông, cốt thép và nhân công; tính toán chọn máy trục tháp vận chuyển vật liệu lên cao, thang tải vận chuyển người, đầm dùi cho cột dầm và đầm bàn cho sàn; chỉ dẫn kỹ thuật đổ và dưỡng hộ bê tông; quy chuẩn an toàn lao động và bảo hộ, PCCC trên cao.
- Chương 3 - Lập tiến độ thi công: Lựa chọn phương pháp lập tiến độ theo phương pháp dây chuyền chuyên môn hóa, thể hiện mối quan hệ liên tục giữa các tổ đội cốp pha, cốt thép, đổ bê tông và tháo dỡ ván khuôn.
- Chương 4 - Tổng mặt bằng thi công: Thiết kế mạng lưới đường giao thông nội bộ phục vụ xe bê tông và xe cẩu; bố trí bãi tập kết vật liệu rời (cát, đá), kho xi măng, kho thép, xưởng gia công; tính toán diện tích nhà tạm lán trại cho ban chỉ huy và công nhân; tính toán nhu cầu công suất cấp điện thi công, trạm bơm cấp nước sinh hoạt và nước rửa xe công trường.
Kết quả và đóng góp
Kết quả tính toán thiết kế chính
Đồ án đã hoàn thành hồ sơ thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh cho công trình tòa nhà văn phòng 10 tầng số 207 Trần Nhân Tông:
- Thiết lập giải pháp kiến trúc tối ưu: Đảm bảo đầy đủ dây chuyền công năng văn phòng hiện đại với sảnh đón sang trọng cao $7,8\text{ m}$, hệ thống lõi thang máy trung tâm, cùng mạng lưới cấp thoát nước và PCCC độc lập đáp ứng chữa cháy 2 đám cháy đồng thời ($q = 5\text{ l/s}$).
- Hệ thống kết cấu an toàn và kinh tế: Khẳng định tính đúng đắn của việc ứng dụng hệ kết cấu Khung - Giằng kết hợp móng cọc khoan nhồi sâu cho nhà 10 tầng. Kích thước tiết diện cột được thu hẹp hợp lý theo 3 phân đoạn tầng ($60 \times 95\text{ cm} \rightarrow 50 \times 80\text{ cm} \rightarrow 30 \times 75\text{ cm}$ đối với cột giữa), giúp giảm đáng kể tải trọng bản thân và tiết kiệm khối lượng bê tông.
- Giải quyết triệt để bài toán nội lực và bố trí thép: Tính toán chính xác cốt thép dọc, cốt đai và cốt đai treo gia cường cho dầm khung trục K2, móng cọc trục 2-C/2-D, cầu thang bộ trục 5 và sàn tầng 5.
- Biện pháp thi công khả thi: Thiết lập tiến độ thi công dây chuyền và quy hoạch tổng mặt bằng xây dựng khoa học, bố trí hợp lý cần trục tháp, thang tải và kho bãi đáp ứng đầy đủ yêu cầu an toàn lao động đô thị.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế: Theo yêu cầu phân bổ khối lượng đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng, phần tính toán kết cấu tập trung chi tiết vào một khung phẳng đại diện (khung trục K2), 2 vị trí móng điển hình (2-C, 2-D), một ô thang bộ và một tầng sàn điển hình; chưa mô phỏng phi tuyến toàn khối tất cả các khung và hiệu ứng xoắn không gian tổng thể của toàn bộ tòa nhà dưới tải trọng động đất phức tạp.
- Hướng mở: Mở rộng phân tích động lực học công trình bằng mô hình không gian 3D hoàn chỉnh trong các phần mềm kết cấu chuyên dụng (như ETABS), bổ sung bài toán phân tích phi tuyến tĩnh (Pushover) hoặc phân tích theo lịch sử thời gian khi công trình chịu tác động động đất cấp cao.
Giá trị tham khảo
Đồ án là tài liệu tham khảo chuyên khảo dành cho:
- Sinh viên ngành Kỹ thuật Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp: Nắm vững trình tự các bước thực hiện đồ án tốt nghiệp từ khâu lập giải pháp kiến trúc, xác định sơ bộ kích thước tiết diện, bóc tách tĩnh tải - hoạt tải - tải gió, sử dụng phần mềm SAP2000 mô hình hóa khung và dồn tải trọng, tổ hợp nội lực đến quy trình bố trí thép dầm, cột, móng, sàn, thang.
- Kỹ sư thiết kế kết cấu và chỉ huy trưởng công trình: Tham khảo phương pháp tính toán cốt đai treo dầm phụ kê dầm chính, cấu tạo tiết diện dầm chữ T, giải pháp thi công cọc khoan nhồi đô thị và tổ chức tổng mặt bằng thi công công trình nhiều tầng.
Câu hỏi thường gặp
1. Giải pháp kết cấu chịu lực chính của công trình là gì và vì sao được lựa chọn?
Công trình sử dụng hệ kết cấu Khung - Giằng (khung bê tông cốt thép kết hợp vách cứng và lõi thang máy). Giải pháp này phân định rõ chức năng chịu lực: hệ vách và lõi thang máy đảm nhận hấp thụ phần lớn tải trọng ngang (gió, động đất), trong khi hệ khung chủ yếu chịu tải trọng thẳng đứng. Điều này giúp tối ưu hóa kích thước tiết diện dầm cột, giảm chuyển vị ngang của công trình và tạo không gian kiến trúc thông thoáng cho văn phòng cho thuê.
2. Tiết diện cột khung trục K2 thay đổi như thế nào qua các tầng?
Nhằm tiết kiệm vật liệu và giảm tải trọng truyền xuống móng, tiết diện cột được phân thành 3 cấp giảm dần:
- Tầng 1 đến 3: Cột biên $45 \times 85\text{ cm}$, cột giữa $60 \times 95\text{ cm}$.
- Tầng 4 đến 6: Cột biên $40 \times 75\text{ cm}$, cột giữa $50 \times 80\text{ cm}$.
- Tầng 7 đến 10: Cột biên $30 \times 65\text{ cm}$, cột giữa $30 \times 75\text{ cm}$.
3. Tải trọng tác dụng lên công trình được phân chia và tổ hợp ra sao trong phần mềm SAP2000?
Tải trọng gồm 4 trường hợp cơ bản: Tĩnh tải bản thân (TT), Hoạt tải sử dụng chất lệch tầng lệch nhịp (HT1, HT2), Gió trái (GT) và Gió phải (GP). Tác giả tiến hành tổ hợp nội lực theo:
- Tổ hợp cơ bản I = Tĩnh tải + 1 Hoạt tải (hoặc Gió).
- Tổ hợp cơ bản II = Tĩnh tải + 0,9 $\times$ (ít nhất 2 trường hợp tải trọng ngắn hạn gồm Hoạt tải và Gió).
4. Tại sao cần bố trí cốt treo tại vị trí dầm phụ kê lên dầm chính của khung K2?
Khi dầm phụ kê lên dầm chính, tải trọng từ dầm phụ truyền vào dầm chính dưới dạng lực tập trung lớn ($P = 24,62\text{ T}$) tại vùng bụng dầm. Lực này có xu hướng giật đứt bê tông đáy dầm chính theo góc trượt $45^\circ$. Do đó, tác giả bố trí 10 đai treo $\Phi8$ nhánh đôi (mỗi bên 5 đai) trong phạm vi chiều cao $h_1 = 30\text{ cm}$ để gia cường khả năng chịu kéo cục bộ cho dầm chính.
5. Hệ thống cấp nước chữa cháy của tòa nhà được thiết kế với thông số nào?
Hệ thống PCCC được cấp nước từ mạng lưới thành phố kết hợp máy bơm tự động dẫn lên 2 bể chứa tại tầng kỹ thuật và bể chứa trên tầng mái. Dung tích bể được tính toán đảm bảo dập tắt 2 đám cháy xảy ra đồng thời tại 2 điểm khác nhau trong thời gian 2 giờ liên tục với lưu lượng phun $q = 5\text{ l/s}$.
Kết luận
Khóa luận tốt nghiệp "Văn phòng số 207 Trần Nhân Tông – Hà Nội" của tác giả Phạm Văn Giáp là một công trình thiết kế kỹ thuật xây dựng hoàn chỉnh, chuẩn mực và có tính thực tiễn cao. Tác giả đã kết hợp nhuần nhuyễn các cơ sở lý thuyết cơ học kết cấu, hệ thống tiêu chuẩn thiết kế Việt Nam và công cụ tính toán phần tử hữu hạn SAP2000 để giải quyết trọn vẹn từ kiến trúc, kết cấu khung - giằng móng cọc khoan nhồi đến dây chuyền công nghệ thi công. Bản thuyết minh cung cấp hệ thống số liệu tính toán chi tiết, là tài liệu tham khảo học thuật hữu ích cho sinh viên và kỹ sư ngành xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp.