Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đề tài đồ án tốt nghiệp tập trung vào công tác lập hồ sơ thiết kế kỹ thuật cho công trình "Chung cư cao cấp An Phú", xây dựng tại phường Lam Hạ, thành phố Phủ Lý, tỉnh Hà Nam. Bối cảnh thực tiễn được tác giả nêu rõ xuất phát từ tốc độ gia tăng dân số đô thị và sự hạn chế của quỹ đất xây dựng nhà ở riêng lẻ, dẫn đến sự gia tăng của giá đất và gây áp lực lên nhu cầu an cư của người dân. Trong xu thế phát triển kinh tế và thu hút đầu tư tại các địa phương, việc xây dựng các công trình cao tầng kết hợp thương mại dịch vụ và nhà ở là giải pháp khai thác hiệu quả diện tích đất, nâng cao tiện ích sinh hoạt, hoàn thiện hệ thống hạ tầng kỹ thuật và cảnh quan đô thị. Đối với chuyên ngành xây dựng, các dự án cao tầng là đối tượng áp dụng các phương pháp mô hình hóa, phân tích cơ học kết cấu hiện đại và công nghệ thi công nền móng phức tạp.

Nhiệm vụ nghiên cứu và thiết kế của đồ án được phân định cụ thể theo các văn bản giao nhiệm vụ:

  1. Tiếp nhận và xử lý số liệu ban đầu do giáo viên hướng dẫn cung cấp, bao gồm: hồ sơ thiết kế kiến trúc (do Công ty TNHH GK Archi thiết lập) và hồ sơ khảo sát địa chất công trình (do Công ty TNHH Tư vấn, Triển khai Công nghệ và Xây dựng Mỏ - Địa chất - CODECO cung cấp).
  2. Thiết kế kiến trúc: Thể hiện và hoàn thiện hệ thống bản vẽ kiến trúc tổng thể, mặt bằng các tầng, mặt đứng và mặt cắt công trình.
  3. Thiết kế kết cấu chịu lực:
    • Phân tích, tính toán và thiết kế dầm, bản sàn tầng điển hình theo giải pháp sàn phẳng không mũ cột.
    • Mô hình, phân tích nội lực và bố trí cốt thép cho cầu thang bộ điển hình.
    • Thiết kế kết cấu bể nước mái bằng bê tông cốt thép đặt trên sân thượng.
    • Mô hình không gian 3D, tính toán nội lực và thiết kế khung trục C2 và trục CG, bao gồm hệ cột, vách phẳng và vách lõi thang máy.
    • Tính toán, lựa chọn giải pháp móng cọc khoan nhồi chịu tải trọng công trình.
  4. Lập biện pháp kỹ thuật và tổ chức thi công móng cọc khoan nhồi.
  5. Hoàn thiện sản phẩm: 01 tập thuyết minh tính toán và 01 tập phụ lục bản vẽ kỹ thuật.

Đối tượng nghiên cứu của đồ án là kết cấu bê tông cốt thép toàn khối của công trình chung cư cao tầng kết hợp dịch vụ thương mại cấp II, quy mô 16 tầng nổi (chiều cao đỉnh mái 61,3 m) và 01 tầng hầm (chiều sâu cốt -3,9 m), diện tích xây dựng 3.922,12 m². Phạm vi không gian đặt tại khu đất dự án thuộc phường Lam Hạ, thành phố Phủ Lý, tỉnh Hà Nam; thời gian nghiên cứu và hoàn thành nghiệm thu vào tháng 02 năm 2023.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp thiết kế

Hệ thống tính toán của đồ án vận dụng đồng thời các quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng hiện hành tại Việt Nam cùng các phần của bộ tiêu chuẩn thiết kế châu Âu (Eurocode 2 và Eurocode 8). Các văn bản pháp lý và tiêu chuẩn kỹ thuật làm căn cứ tính toán bao gồm:

  • Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia: QCVN 02:2009/BXD (Số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng), QCVN 03:2012/BXD (Phân loại, phân cấp công trình dân dụng, công nghiệp và hạ tầng kỹ thuật), QCVN 04:2015/BXD (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nhà ở và công trình công cộng), QCVN 06:2020/BXD (An toàn cháy cho nhà và công trình).
  • Tiêu chuẩn tải trọng và tác động: TCVN 2737:1995 (Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế), TCXD 229:1999 (Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo TCVN 2737:1995), TCVN 9386:2012 (Thiết kế công trình chịu động đất).
  • Tiêu chuẩn kết cấu và nền móng: TCVN 5574:2018 (Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép), TCVN 5575:2012 (Kết cấu thép), TCVN 10304:2014 (Móng cọc), TCVN 9393:2012 (Cọc - Thí nghiệm tải trọng tĩnh ép dọc trục), TCVN 9394:2012 (Đóng và ép cọc), TCVN 7888:2014 (Cọc ly tâm ứng lực trước), TCVN 9362:2012 (Thiết kế nền nhà và công trình), TCVN 1651:2008 (Thép cốt bê tông), TCVN 198:1997 (Nhà cao tầng bê tông cốt thép).
  • Tiêu chuẩn quốc tế áp dụng riêng cho cấu kiện cột và vách chịu lực: Tiêu chuẩn Eurocode EN 1992:2004 (Design of concrete structures).

Phương pháp nghiên cứu trong đồ án là phương pháp tính toán số dựa trên lý thuyết phần tử hữu hạn (Finite Element Method - FEM):

  • Mô hình hóa kết cấu khung không gian 3 chiều trên phần mềm ETABS (phiên bản 17.1). Cột và dầm được mô hình bằng phần tử thanh (frame element), vách lõi và bản sàn được gán bằng phần tử tấm vỏ (shell element). Mô hình phục vụ phân tích động lực học kết cấu với 12 mode dao động riêng, xác định thành phần gió tĩnh, gió động và tải trọng động đất theo phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động đàn hồi (Response Spectrum Analysis).
  • Phân tích cục bộ và thiết kế bản sàn phẳng tầng điển hình bằng phần mềm SAFE. Sàn được chia dải strip theo hai phương X và Y để trích xuất biểu đồ mô men, kiểm tra chuyển vị võng ngắn hạn, võng dài hạn có kể đến hiện tượng nứt và từ biến, kiểm tra bề rộng vết nứt và khả năng kháng chọc thủng (punching shear) tại vị trí liên kết giữa cột, vách và bản sàn.
  • Nguồn dữ liệu phục vụ nghiên cứu gồm các chỉ tiêu cơ lý địa chất từ báo cáo khoan thăm dò tại hiện trường của CODECO, hồ sơ kiến trúc từ GK Archi, và thông số khí hậu vùng áp lực gió III-B, gia tốc nền động đất khu vực Phủ Lý (Hà Nam).

Thiết kế và triển khai kỹ thuật công trình

Công trình được thiết kế với các giải pháp tổng thể về kiến trúc, kết cấu và hệ thống cơ điện nhằm đáp ứng các quy định kỹ thuật hiện hành đối với chung cư cao cấp cấp II:

Hạng mục kỹ thuật Thông số và giải pháp thiết kế trong đồ án
Quy mô hình học 16 tầng nổi (chiều cao đỉnh mái 61,3 m, chiều cao tính toán ổn định 65,2 m), 01 tầng hầm cốt -3,9 m. Diện tích xây dựng 3.922,12 m². Chiều cao tầng: tầng trệt cao 5,0 m; tầng hầm cao 3,9 m; tầng điển hình (4-15) cao 3,4 m.
Phân bố công năng Tầng hầm bố trí bãi đỗ xe và kho gom rác; tầng 1-3 làm trung tâm thương mại dịch vụ; tầng 4-15 gồm các căn hộ ở cao cấp (9 căn/tầng, diện tích từ 45 m² đến 120 m²); tầng mái làm sân tập thể dục, bể nước kỹ thuật.
Hệ thống giao thông Giao thông ngang dùng hành lang giữa rộng 2,0 m đến 4,0 m; giao thông đứng bố trí cụm lõi gồm 04 thang máy và 02 buồng thang bộ thoát hiểm 2 vế (chiều cao mỗi vế 1,7 m). Tầng hầm có 4 ram dốc tách biệt lên xuống với độ dốc i = 20,5%.
Giải pháp kết cấu Hệ chịu lực chính là khung - vách lõi bê tông cốt thép toàn khối. Phương ngang dùng bản sàn phẳng không mũ cột kết hợp vách và lõi chịu lực; phương đứng dùng hệ cột và vách bê tông cốt thép.
Cấp bền bê tông Bê tông lót móng dùng cấp bền B10 ($E = 6,5 \times 10^3\text{ MPa}$). Bê tông đài móng, dầm, sàn, bể nước, cột, vách dùng cấp bền B30 (tương đương cấp C25/30 theo Eurocode 2, cường độ nén $R_b = 17\text{ MPa}$, cường độ kéo $R_{bt} = 1,15\text{ MPa}$, cường độ đặc trưng $f_{ck} = 25\text{ MPa}$).
Cốt thép sử dụng Thép đường kính $d < 10\text{ mm}$ dùng nhóm mác CB240-T ($R_s = R_{sc} = 210\text{ MPa}$, $R_{sw} = 170\text{ MPa}$). Thép đường kính $d \ge 10\text{ mm}$ dùng nhóm mác CB300-V ($R_s = 260\text{ MPa}$) và CB400-V ($R_s = R_{sc} = 350\text{ MPa}$, $R_{sw} = 280\text{ MPa}$, mô đun đàn hồi $E_s = 20 \times 10^4\text{ MPa}$).
Hệ thống kỹ thuật khác Cấp điện 3 pha xoay chiều 380V/220V tần số 50 Hz; cấp nước từ bể nước mái qua ống thép tráng kẽm; thoát nước mưa qua rãnh thu quanh nhà, nước thải xử lý qua bể tự hoại ngầm; PCCC gồm họng nước vách tường tại nút hành lang - thang bộ và 04 bình chữa cháy $CO_2$ MFZ4 (4 kg) phân bổ mỗi tầng; hệ thống chống sét trực tiếp trên mái.
Giải pháp nền móng Móng sâu sử dụng cọc khoan nhồi đường kính $D = 1000\text{ mm}$, mũi cọc đặt ở độ sâu thiết kế -59,0 m. Biện pháp thi công sử dụng máy khoan tuần hoàn có ống vách dẫn hướng, giữ thành hố khoan, đổ bê tông dưới nước bằng phương pháp ống rút tremie và kiểm tra chất lượng thân cọc bằng phương pháp siêu âm đa kênh qua các ống siêu âm đặt sẵn trong lồng thép.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về công trình

Chương này trình bày toàn bộ các thông tin tổng quát về dự án đầu tư xây dựng Chung cư cao cấp An Phú do Tổng công ty Cổ phần Đầu tư Phát triển Xây dựng (DIC Corp) làm chủ đầu tư. Tác giả phân tích chi tiết các giải pháp kiến trúc về mặt bằng phân khu chức năng, giải pháp mặt đứng, cấu tạo mặt cắt, giải pháp tổ chức giao thông ngang và đứng, hệ thống cấp thoát nước, cấp điện, thông gió, chiếu sáng và phòng cháy chữa cháy. Đồng thời, chương này thiết lập hệ số tin cậy, liệt kê danh mục quy chuẩn, tiêu chuẩn thiết kế và xác định các đặc trưng vật liệu bê tông B10, B30 và cốt thép CB240-T, CB300-V, CB400-V.

Chương 2: Chọn sơ bộ kích thước

Tác giả thiết lập cơ sở tính toán hình học sơ bộ cho các cấu kiện kết cấu trước khi đưa vào mô hình phần tử hữu hạn:

  • Chiều dày bản sàn phẳng không mũ cột được xác định theo công thức $h_s = \frac{D}{m} L$. Với nhịp tính toán lớn nhất $L = 8,6\text{ m}$, hệ số tải trọng $D = 0,4$, hệ số dạng bản $m = 40 \div 45$, khoảng tính toán dao động từ 172 mm đến 267 mm; tác giả chọn chiều dày bản sàn điển hình $h_s = 230\text{ mm}$ (một số vị trí sàn dày 180 mm).
  • Kích thước dầm chính được xác định theo tỷ lệ nhịp: chiều cao $h_d = (\frac{1}{16} \div \frac{1}{12}) L = 537,5 \div 716\text{ mm}$, chọn $h_d = 700\text{ mm}$; bề rộng dầm $b_d = (\frac{1}{2} \div \frac{1}{4}) h_d = 175 \div 350\text{ mm}$, chọn $b_d = 300\text{ mm}$ (tiết diện dầm $300 \times 700\text{ mm}$).
  • Tiết diện vách bê tông cốt thép bố trí các kích thước $300 \times 2000\text{ mm}$, $300 \times 2500\text{ mm}$; vách buồng thang máy dày 250 mm và 300 mm. Về chiều dày theo phương đứng: từ tầng hầm đến tầng 3 dùng vách dày 400 mm, từ tầng 4 đến tầng 16 dùng vách dày 300 mm.

Chương 3: Tải trọng và tác động

Chương này thực hiện thu thập và tính toán toàn bộ tải trọng tác dụng lên công trình theo TCVN 2737:1995:

  • Tĩnh tải bản thân (DL) do phần mềm tự động tính toán trên cơ sở trọng lượng riêng vật liệu: thép ($78,05\text{ kN/m}^3$), bê tông cốt thép ($25\text{ kN/m}^3$), vữa trát ($18\text{ kN/m}^3$), gạch rỗng ($15\text{ kN/m}^3$), gạch đặc ($18\text{ kN/m}^3$). Tĩnh tải các lớp cấu tạo hoàn thiện (SDL): sàn căn hộ $1,31\text{ kN/m}^2$, sàn khu vệ sinh $1,52\text{ kN/m}^2$, sàn mái $3,\dots\text{ kN/m}^2$, sàn cảnh quan sân vườn $7,\dots\text{ kN/m}^2$, đường nội bộ $3,66\text{ kN/m}^2$. Tải trọng tường xây căn hộ lớn nhất (căn B6) được quy đổi phân bố đều trên diện tích sàn là $5,44\text{ kN/m}^2$.
  • Hoạt tải sử dụng (LL): sàn đỗ xe ô tô ($5,0\text{ kN/m}^2$), ram dốc xe chữa cháy ($20,0\text{ kN/m}^2$), phòng kỹ thuật ($7,5\text{ kN/m}^2$), sảnh hành lang thương mại ($4,0\text{ kN/m}^2$), văn phòng ($2,0\text{ kN/m}^2$), phòng ngủ và phòng khách căn hộ ($1,5\text{ kN/m}^2$), ban công ($2,0\text{ kN/m}^2$).
  • Tải trọng gió: Vùng áp lực gió III-B tại Phủ Lý, áp lực gió tiêu chuẩn $W_0 = 125\text{ daN/m}^2$ ($1,25\text{ kN/m}^2$), dạng địa hình B. Do công trình cao $61,3\text{ m} > 40\text{ m}$, tải trọng gió được tính toán gồm hai thành phần: gió tĩnh và gió động. Tần số dao động giới hạn $f_L = 1,6\text{ Hz}$ (độ giảm loga $\delta = 0,3$). Tác giả phân tích 12 mode dao động từ ETABS với nguồn khối lượng tham gia dao động $Mass\ Source = 100%\text{ DL} + 50%\text{ LL}$. Mode 1 có chu kỳ $T_1 = 2,0064\text{ s}$.
  • Tải trọng động đất: Tính theo phương pháp phổ phản ứng đàn hồi theo TCVN 9386:2012. Địa điểm xây dựng có gia tốc nền $a_{gR} = 0,1166g$, hệ số tầm quan trọng công trình cấp II $\gamma_1 = 1,0$, suy ra gia tốc nền thiết kế $a_g = 1,166\text{ m/s}^2 > 0,785\text{ m/s}^2$ (thuộc phân vùng động đất mạnh). 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 kết cấu hỗn hợp khung - vách $q = 3,9$. Gia tốc trọng trường thành phần đứng $a_{vg} = 0,452\text{ m/s}^2$ không vượt ngưỡng yêu cầu nên bỏ qua thành phần động đất đứng.
  • Thiết lập hệ thống tổ hợp tải trọng theo trạng thái giới hạn I (tính toán cường độ) và trạng thái giới hạn II (kiểm tra điều kiện sử dụng, độ võng, chuyển vị).

Chương 4: Kiểm tra ổn định công trình

Tác giả thực hiện trích xuất kết quả từ mô hình khung không gian ETABS 17.1 để đánh giá mức độ an toàn tổng thể của kết cấu:

  • Chuyển vị ngang tại đỉnh: Theo TCVN 5574:2018, giới hạn chuyển vị đỉnh $f_u = \frac{h}{500} = \frac{65200}{500} = 130,4\text{ mm}$. Giá trị chuyển vị đỉnh lớn nhất tính được $f_{\max} = 83,4\text{ mm} < 130,4\text{ mm}$, kết luận thỏa mãn điều kiện.
  • Chuyển vị lệch tầng: Theo TCVN 9386:2012, chuyển vị ngang tương đối giữa các tầng khi có động đất phải thỏa $d_r \cdot \nu \le 0,005h$, với hệ số chiết giảm $\nu = 0,4$, $d_r = d_{re} \cdot q$ ($q = 3,9$). Kết quả tính toán cho giá trị $0,011\text{ m} \le 0,005 \times 3,4 = 0,017\text{ m}$, kết luận thỏa mãn.
  • Kiểm tra chống lật: Theo Điều 3.2 TCVN 198:1997, tỷ lệ chiều cao trên chiều rộng của công trình là $\frac{H}{B} = 1,9899 < 5$, công trình không cần kiểm tra khả năng chống lật dưới tác dụng của tải gió và động đất.
  • Hiệu ứng bậc hai (P-Delta): Theo TCVN 9386:2012, kiểm tra hệ số độ nhạy chuyển vị ngang tương đối giữa các tầng $\theta = \frac{P_{tot} \cdot d_r}{V_{tot} \cdot h}$. Kết quả tính toán tại tất cả các tầng từ tầng 1 đến tầng mái cho thấy giá trị $\theta$ đều nhỏ hơn 0,1 (dao động từ 0,000157 đến 0,016385), toàn bộ các tầng ghi nhận trạng thái "CHECK NO" (không cần kể đến hiệu ứng P-Delta trong phân tích).

Chương 5: Thiết kế sàn

Chương này thực hiện mô hình hóa chi tiết dầm và bản sàn phẳng tầng điển hình trên phần mềm SAFE. Tác giả gán các trường hợp tĩnh tải hoàn thiện, hoạt tải ngăn chia tạm thời và tải tường xây; phân chia dải strip theo hai phương trực giao X và Y. Dựa trên biểu đồ bao mô men trích xuất, tác giả kiểm tra điều kiện võng dài hạn (kể đến nứt và từ biến), kiểm tra võng ngắn hạn, tính toán bề rộng vết nứt và kiểm tra khả năng kháng chọc thủng tại các tiết diện chân cột và vách xuyên qua sàn phẳng.

Chương 6: Tính toán - Thiết kế khung

Tác giả tiến hành tính toán cấu kiện dầm và vách chịu lực:

  • Tính dầm tầng 4: Lấy nội lực từ ETABS để tính toán cốt thép dọc chịu mô men uốn, cốt thép đai chịu lực cắt và cấu tạo cốt đai trong vùng tới hạn chịu động đất theo quy chuẩn kháng chấn.
  • Thiết kế vách phẳng và vách lõi thang máy: Trích xuất nội lực từ phần tử vách (shell element) trong ETABS, thiết kế khả năng chịu lực nén - uốn đồng thời và lực cắt theo tiêu chuẩn Eurocode 2 (EN 1992:2004), kiểm tra bố trí cốt thép biên và cấu tạo kháng chấn cho vách cứng tại khung trục C2 và CG.

Chương 7: Thiết kế cầu thang

Nội dung chương trình bày quy trình thiết kế bản thang bộ 2 vế tầng điển hình (chiều cao mỗi vế 1,7 m). Tác giả xác định tải trọng tĩnh tải tác dụng lên bản nghiêng, bản ngang, hoạt tải sử dụng; thiết lập sơ đồ tính dạng dầm đơn giản chịu uốn; xuất biểu đồ mô men và lực cắt; tính toán cốt thép chịu lực cho bản thang, kiểm tra chuyển vị võng; đồng thời lập sơ đồ tính, xác định tải trọng, tính toán cốt thép và kiểm tra khả năng kháng cắt của bê tông cho dầm chiếu nghỉ/dầm thang.

Chương 8: Tính toán và thiết kế móng công trình

Dựa trên số liệu địa chất của CODECO, tác giả lựa chọn giải pháp móng cọc khoan nhồi đường kính $D = 1000\text{ mm}$. Sức chịu tải của cọc đơn được tính toán và so sánh qua các phương pháp:

  • Sức chịu tải theo độ bền vật liệu bê tông cốt thép.
  • Sức chịu tải cực hạn theo chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất nền.
  • Sức chịu tải theo cường độ kháng cắt của đất nền.
  • Sức chịu tải tính toán dựa trên số búa thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT). Từ sức chịu tải thiết kế của cọc đơn, tác giả xác định số lượng cọc trong từng đài móng, tính toán chiều dày đài móng, kiểm tra chọc thủng đài và bố trí cốt thép đài móng. Phần cuối chương trình bày hồ sơ công nghệ thi công: chuẩn bị mặt bằng, định vị tim cọc, hạ ống vách bảo vệ, công nghệ khoan tạo lỗ, gia công và hạ lồng thép, bố trí ống siêu âm và con kê, công tác đổ bê tông bằng phương pháp ống rút tremie, rút ống vách, và quy trình kiểm tra khuyết tật thân cọc bằng phương pháp siêu âm truyền qua ống.

Kết quả và đóng góp kỹ thuật

Đồ án đã hoàn thành toàn diện công tác lập hồ sơ kỹ thuật cho chung cư cao cấp 16 tầng kết hợp thương mại dịch vụ tại Hà Nam. Các kết quả tính toán định lượng chính thu được bao gồm:

  1. Thông số kiểm tra ổn định tổng thể kết cấu:
    • Chuyển vị ngang đỉnh công trình: $f_{\max} = 83,4\text{ mm} \le [f_u] = 130,4\text{ mm}$.
    • Chuyển vị lệch tầng do tác động động đất: $d_r \cdot \nu = 0,011\text{ m} \le 0,017\text{ m}$.
    • Tỷ số độ mảnh tổng thể chống lật: $\frac{H}{B} = 1,9899 < 5$ (đáp ứng điều kiện không cần kiểm tra lật).
    • Hệ số độ nhạy P-Delta: $\theta_{\max} = 0,016385 < 0,1$ (kết cấu cứng, hoàn toàn triệt tiêu ảnh hưởng của biến dạng bậc hai).
  2. Tải trọng tác động:
    • Đã bóc tách tải trọng tĩnh tải hoàn thiện sàn từ $1,31\text{ kN/m}^2$ đến $7,\dots\text{ kN/m}^2$; quy đổi tải trọng tường căn hộ lớn nhất thành tải phân bố đều $5,44\text{ kN/m}^2$.
    • Xác định áp lực gió tĩnh và gió động với áp lực tiêu chuẩn vùng III-B $W_0 = 125\text{ daN/m}^2$, tần số dao động mode 1 $T_1 = 2,0064\text{ s}$, chu kỳ dao động được khống chế dưới tần số giới hạn $f_L = 1,6\text{ Hz}$.
    • Xây dựng phổ phản ứng động đất đàn hồi theo TCVN 9386:2012 với gia tốc nền thiết kế $a_g = 1,166\text{ m/s}^2$ trên nền đất loại C.
  3. Kích thước cấu kiện chịu lực chính:
    • Bản sàn phẳng không mũ cột dày $h_s = 230\text{ mm}$.
    • Dầm khung chính tiết diện $300 \times 700\text{ mm}$.
    • Vách cứng bê tông cốt thép dày 400 mm (từ hầm đến tầng 3) và dày 300 mm (từ tầng 4 đến tầng 16), các vách phẳng tiết diện $300 \times 2000\text{ mm}$ và $300 \times 2500\text{ mm}$.
    • Móng cọc khoan nhồi đường kính $D = 1000\text{ mm}$ ngàm vào lớp địa chất tốt ở cao trình -59,0 m.

Về mặt đóng góp so với các đồ án thông thường, tác giả đã tích hợp tiêu chuẩn châu Âu Eurocode 2 (EN 1992:2004) để tính toán kiểm tra các cấu kiện chịu nén uốn phức tạp (cột và vách lõi), kết hợp đồng bộ với hệ thống Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam (TCVN 5574:2018, TCVN 9386:2012) áp dụng cho dầm, sàn và móng. Ngoài tính toán lý thuyết, đồ án đã triển khai chi tiết quy trình kiểm tra chất lượng cọc bằng phương pháp siêu âm và các biện pháp ứng phó sự cố hố khoan trong thi công thực tế.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án gắn liền với phạm vi và giả thiết tính toán được đề cập trong văn bản:

  • Phạm vi thiết kế kết cấu chi tiết chỉ tập trung vào một số cấu kiện và trục đại diện (dầm sàn tầng 4, dầm sàn tầng điển hình, khung trục C2 và trục CG), chưa thể hiện tính toán thép chi tiết cho toàn bộ các khung trục còn lại của công trình.
  • Đối với phân tích động đất, đồ án chỉ thực hiện tính toán thành phần nằm ngang của tải trọng động đất dựa trên điều kiện $a_{vg} = 0,452\text{ m/s}^2$ không vượt ngưỡng yêu cầu của TCVN 9386:2012, chưa khảo sát ảnh hưởng tương hỗ đồng thời của dao động theo phương đứng.
  • Tải trọng gió được xác định theo TCVN 2737:1995 và TCXD 229:1999 (tiêu chuẩn có hiệu lực tại thời điểm lập đồ án).

Hướng phát triển tiếp theo từ đồ án:

  • Nghiên cứu áp dụng giải pháp sàn phẳng bê tông ứng lực trước (dự ứng lực căng sau) thay thế cho sàn phẳng bê tông cốt thép thường để giảm chiều dày sàn và tăng khẩu độ nhịp.
  • Thực hiện phân tích phi tuyến (Pushover analysis hoặc phân tích lịch sử thời gian - Time History Analysis) để đánh giá ứng xử của khung vách khi xảy ra động đất vượt cấp thiết kế.
  • Mở rộng mô hình tương tác động học giữa đất nền - cọc - kết cấu phần trên (Soil-Structure Interaction - SSI) thay cho giả thiết ngàm cứng chân cột/vách tại mặt móng.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo cho sinh viên, học viên và kỹ sư chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp khi làm đồ án tốt nghiệp hoặc tham gia thiết kế các công trình nhà cao tầng có quy mô tương đương. Các phần có giá trị thực hành cao gồm:

  • Quy trình mô hình hóa sàn phẳng trên phần mềm SAFE: phương pháp khai báo các tổ hợp tải trọng, phân chia dải strip trích xuất nội lực, và phương pháp kiểm tra điều kiện võng dài hạn cùng khả năng chống chọc thủng tại vị trí cột vách.
  • Quy trình phân tích phổ phản ứng động đất theo TCVN 9386:2012 kết hợp kiểm tra 4 điều kiện ổn định tổng thể của nhà cao tầng trên ETABS (chuyển vị đỉnh, chuyển vị lệch tầng, kiểm tra chống lật theo TCVN 198:1997 và kiểm tra độ nhạy P-Delta).
  • Bộ số liệu tính toán sức chịu tải cọc khoan nhồi $D = 1000\text{ mm}$ theo 4 phương pháp và quy trình kiểm soát chất lượng thi công cọc bằng thí nghiệm siêu âm bê tông.

Câu hỏi thường gặp

1. Công trình nằm ở địa phương nào và được xếp vào cấp công trình gì theo quy chuẩn Việt Nam?
Công trình Chung cư cao cấp An Phú được xây dựng tại phường Lam Hạ, thành phố Phủ Lý, tỉnh Hà Nam. Theo phân loại phân cấp tại QCVN 03:2012/BXD và thuyết minh đồ án, đây là công trình dân dụng cấp II, có quy mô 16 tầng nổi (chiều cao 61,3 m) và 01 tầng hầm (cốt -3,9 m).

2. Tại sao công trình phải tính toán cả thành phần tĩnh và thành phần động của tải trọng gió?
Theo quy định tại TCVN 2737:1995, các công trình có chiều cao trên 40 m bắt buộc phải tính toán thành phần động của tải trọng gió. Công trình này có chiều cao từ mặt đất tự nhiên đến đỉnh mái là $61,3\text{ m} > 40\text{ m}$, thuộc vùng gió III-B với áp lực gió tiêu chuẩn $W_0 = 125\text{ daN/m}^2$, do đó tác giả đã tiến hành phân tích 12 mode dao động trên ETABS để tính toán thành phần gió động theo TCXD 229:1999.

3. Vì sao công trình không cần xét đến hiệu ứng bậc hai P-Delta và khả năng chống lật?

  • Về khả năng chống lật: Theo Điều 3.2 TCVN 198:1997, chỉ các công trình có tỷ lệ chiều cao trên chiều rộng lớn hơn 5 mới phải kiểm tra chống lật. Tỷ lệ này của công trình là $\frac{H}{B} = 1,9899 < 5$, nên không cần kiểm tra.
  • Về hiệu ứng P-Delta: Theo mục 4.4.2.2 TCVN 9386:2012, công trình không cần xét hiệu ứng bậc hai nếu hệ số độ nhạy chuyển vị $\theta \le 0,1$. Kết quả tính toán cho thấy hệ số $\theta$ tại tất cả các tầng từ tầng 1 đến tầng mái đều nhỏ hơn 0,1 (tầng cao nhất chỉ đạt $\theta = 0,016385$).

4. Giải pháp kết cấu dầm, sàn và vách chịu lực của công trình được chọn với kích thước như thế nào?
Bản sàn tầng điển hình sử dụng phương án sàn phẳng không mũ cột có chiều dày $h_s = 230\text{ mm}$. Dầm chính khung có kích thước tiết diện $b \times h = 300 \times 700\text{ mm}$. Vách cứng chịu lực bằng bê tông cốt thép có chiều dày 400 mm ở các tầng dưới (từ hầm đến tầng 3) và giảm xuống 300 mm ở các tầng trên (từ tầng 4 đến tầng 16), với các tiết diện chữ nhật điển hình là $300 \times 2000\text{ mm}$ và $300 \times 2500\text{ mm}$.

5. Đồ án áp dụng tiêu chuẩn nào để thiết kế các cấu kiện cột và vách?
Theo thuyết minh cơ sở thiết kế, tác giả áp dụng tiêu chuẩn châu Âu Eurocode 2 (EN 1992:2004) để tính toán thiết kế cho các cấu kiện cột và vách chịu lực, trong khi các cấu kiện còn lại (dầm, sàn phẳng, cầu thang, đài móng cọc) được tính toán theo hệ thống Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam (TCVN 5574:2018, TCVN 10304:2014).

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Huỳnh Bá Thiên đã giải quyết đầy đủ và đúng quy chuẩn nhiệm vụ thiết kế công trình Chung cư cao cấp An Phú quy mô 16 tầng tại Phủ Lý, Hà Nam. Tác giả đã kết hợp các công cụ tính toán số hiện đại gồm ETABS và SAFE để phân tích kết cấu khung - vách bê tông cốt thép, kiểm tra nghiêm ngặt các chỉ tiêu ổn định công trình chịu tải trọng gió và động đất, đồng thời đưa ra phương án dầm sàn phẳng và móng cọc khoan nhồi hợp lý. Hồ sơ thuyết minh thể hiện tính chuẩn xác về mặt kỹ thuật, bám sát các số liệu địa chất, kiến trúc thực tế và hoàn thiện quy trình từ thiết kế kết cấu đến biện pháp tổ chức thi công nền móng.