Luận văn Thiết kế chung cư cao cấp Liberty - Trần Duy Phương - ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM

Luận văn thạc sĩ về thiết kế chung cư cao cấp Liberty. Nghiên cứu chi tiết phương pháp tạo không gian sống sang trọng, hiện đại và tiện nghi.

• Tác giả: Trần Duy Phương
• Người hướng dẫn: TS. Trần Tuấn Kiệt
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật công trình xây dựng
• Đề tài: Thiết kế chung cư cao cấp Liberty
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về luận văn thiết kế chung cư cao cấp Liberty

Luận văn thạc sĩ thiết kế chung cư cao cấp Liberty là công trình nghiên cứu chuyên sâu về quy hoạch, kiến trúc và kết cấu công trình nhà ở cao tầng hiện đại. Đề tài thuộc chuyên ngành Công nghệ kỹ thuật công trình Xây dựng, được thực hiện tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh. Dự án Liberty hướng đến việc xây dựng một khu chung cư cao cấp với tiêu chuẩn sống cao, đáp ứng nhu cầu về không gian sống tiện nghi và an toàn cho cư dân đô thị. Nội dung luận văn bao gồm các phần tính toán tải trọng, thiết kế kết cấu khung bê tông cốt thép, phân tích động lực học và ứng dụng phần mềm ETABS trong mô phỏng công trình. Hệ thống tải trọng được tính toán chi tiết bao gồm tĩnh tải từ các lớp hoàn thiện sàn, tường xây, hệ thống kỹ thuật và hoạt tải sử dụng theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1995. Quá trình thiết kế đảm bảo tuân thủ các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về xây dựng nhà ở cao tầng.

1.1. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu của luận văn

Mục tiêu chính của luận văn là thiết kế hoàn chỉnh kết cấu chung cư Liberty từ móng đến mái. Phạm vi nghiên cứu bao gồm việc xác định sơ đồ tính toán tĩnh lực học và động lực học cho công trình nhiều tầng. Công trình được tính toán với hệ thống cột và vách liên kết ngàm với móng. Luận văn tập trung vào việc áp dụng các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành của Việt Nam như TCVN 2737:1995 và TCXD 229:1999 để đảm bảo độ an toàn và kinh tế cho công trình.

1.2. Phương pháp luận và công cụ tính toán sử dụng

Luận văn sử dụng phương pháp tính toán kết hợp giữa lý thuyết và mô phỏng số bằng phần mềm ETABS. Công cụ này cho phép phân tích mode dao động với 12 mode để xác định tần số dao động riêng cơ bản của công trình. Phương pháp tính tải trọng gió động được thực hiện theo TCXD 229:1999, xét thành phần động ứng với dạng dao động đầu tiên thỏa mãn điều kiện tần số. Hệ số chiết giảm hoạt tải được áp dụng theo quy định để tối ưu hóa thiết kế kết cấu.

II. Phân tích tải trọng và vấn đề kỹ thuật trong thiết kế Liberty

Phân tích tải trọng là bước quan trọng trong thiết kế chung cư Liberty, bao gồm tĩnh tải và hoạt tải tác dụng lên kết cấu. Tĩnh tải được tính toán chi tiết cho từng loại sàn: sàn thường, sàn tầng hầm, sàn mái và sàn vệ sinh với các lớp cấu tạo khác nhau. Đối với sàn thường, tĩnh tải bao gồm gạch Ceramic dày 10mm, vữa lát nền 20mm và vữa lát trần 15mm, cộng với hệ thống kỹ thuật 0.6 kN/m². Sàn tầng hầm có thêm lớp chống thấm dày 3mm và vữa tạo dốc 30mm để đảm bảo khả năng chống nước. Sàn mái được thiết kế với lớp gạch chống nóng và vữa tạo dốc để thoát nước hiệu quả. Vấn đề kỹ thuật chính cần giải quyết là tính toán tải trọng gió động cho công trình cao tầng, đòi hỏi xác định chính xác tần số dao động riêng và áp dụng hệ số phù hợp theo tiêu chuẩn.

2.1. Tính toán tĩnh tải cho các loại sàn trong công trình

Tĩnh tải sàn thường gồm gạch Ceramic 0.24 kN/m², vữa lát nền 0.468 kN/m², vữa lát trần 0.351 kN/m² và hệ thống kỹ thuật 0.6 kN/m². Sàn tầng hầm có thêm vữa tạo dốc 0.702 kN/m² và lớp chống thấm 0.039 kN/m². Sàn mái được bổ sung gạch chống nóng 0.24 kN/m² và vữa tạo dốc 0.234 kN/m². Sàn vệ sinh tích hợp đầy đủ các lớp chống thấm và tạo dốc để xử lý nước.

2.2. Xác định tải trọng tường xây và tải trọng động gió

Tĩnh tải tường xây được tính dựa trên chiều dày 200mm, chiều cao và vật liệu riêng của gạch. Khối lượng tập trung tại mỗi tầng bằng tổng trọng lượng bản thân kết cấu, tải trọng lớp sàn và hoạt tải. Tải trọng gió động được phân tích theo hai phương X và Y, mỗi dạng dao động chỉ xét phương có chuyển vị lớn hơn. Giá trị fL được tra từ bảng TCXD 229:1999 với hệ số damping δ = 0.3.

III. Giải pháp thiết kế kết cấu và ứng dụng phần mềm ETABS

Giải pháp thiết kế chung cư Liberty áp dụng hệ kết cấu khung bê tông cốt thép với sự hỗ trợ của phần mềm ETABS để mô phỏng và phân tích 3D. Sơ đồ tính toán động lực học được thiết lập với các bước cụ thể: xác định tần số dao động riêng, kiểm tra điều kiện tần số theo TCXD 229:1999 và tính toán thành phần động của gió. Phần mềm ETABS khảo sát 12 mode dao động để tìm mode cơ bản có chu kỳ và tần số phù hợp. Kết quả phân tích mode cho thấy các thông số UX, UY và RZ xác định hướng chuyển vị chính của công trình. Giải pháp kết cấu đảm bảo khả năng chịu lực đứng và lực ngang, đồng thời tối ưu hóa vật liệu xây dựng. Hệ thống cột và vách được bố trí hợp lý để chống lại moment uốn và lực cắt do tải trọng gió gây ra.

3.1. Mô hình hóa công trình bằng phần mềm ETABS

Phần mềm ETABS được sử dụng để tạo mô hình 3D chi tiết của toàn bộ công trình Liberty. Mô hình bao gồm định nghĩa vật liệu bê tông cốt thép, tiết diện cột, dầm, sàn và vách. Các điều kiện biên được thiết lập với cột và vách ngàm tại móng. Chương trình tự động phân tích tĩnh lực học và động lực học, cung cấp kết quả về nội lực, chuyển vị và tần số dao động riêng của công trình.

3.2. Quy trình tính toán gió động và kiểm tra an toàn

Quy trình tính gió động gồm bốn bước chính: xác định tần số dao động riêng bằng ETABS, kiểm tra điều kiện tần số theo TCXD 229:1999, tính toán thành phần động ứng với mode cơ bản và tổng hợp tải trọng gió tĩnh cùng động. Giá trị fL phải nằm giữa hai tần số dao động liên tiếp fs và fs+1. Kết quả kiểm tra đảm bảo công trình đáp ứng tiêu chuẩn về độ cứng và ổn định khi chịu tải trọng ngang.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn của luận văn Liberty

Luận văn thiết kế chung cư cao cấp Liberty đã hoàn thành mục tiêu thiết kế kết cấu nhà ở cao tầng theo tiêu chuẩn Việt Nam. Kết quả nghiên cứu cho thấy hệ khung bê tông cốt thép kết hợp vách chịu lực là giải pháp tối ưu cho công trình. Phần mềm ETABS chứng tỏ hiệu quả trong phân tích động lực học, giúp xác định chính xác tần số dao động riêng và đáp ứng tải trọng gió. Phương pháp tính toán được hệ thống hóa có thể áp dụng cho các dự án chung cư tương tự. Ứng dụng thực tiễn của luận văn bao gồm cung cấp tài liệu tham khảo cho sinh viên và kỹ sư xây dựng, đồng thời là cơ sở để phát triển các công trình nhà ở cao cấp tại Việt Nam. Công trình Liberty minh chứng khả năng áp dụng tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 và TCXD 229:1999 trong thiết kế thực tế.

4.1. Đánh giá kết quả và hạn chế của đề tài nghiên cứu

Kết quả thiết kế đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về chịu lực, độ võng và ổn định theo tiêu chuẩn. Tải trọng tĩnh và động được tính toán chính xác với sai số cho phép. Tuy nhiên, luận văn còn hạn chế trong việc phân tích tương tác đất-nền và tính toán địa chấn chi tiết. Nghiên cứu mở rộng có thể bổ sung phần thiết kế móng và hệ thống PCCC cho công trình.

4.2. Hướng phát triển và khả năng áp dụng rộng rãi

Phương pháp thiết kế trong luận văn có thể áp dụng cho các loại công trình nhà ở cao tầng khác với điều chỉnh tải trọng phù hợp. Hướng phát triển bao gồm tích hợp phân tích BIM và tối ưu hóa kết cấu bằng thuật toán tiến hóa. Nghiên cứu tiếp theo có thể mở rộng sang tính toán kinh tế-xã hội và đánh giá tác động môi trường của dự án chung cư cao cấp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG THIẾT KẾ CHUNG CƯ CAO CẤP LIBERTY GVHD: TRẦN TUẤN KIỆT SVTH: TRẦN DUY PHƯƠNG MSSV: 15149168 SKL006254 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 06/2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CHUNG CƯ CAO CẤP LIBERTY GVHD: TS. TRẦN TUẤN KIỆT SVTH: TRẦN DUY PHƯƠNG MSSV: 15149168 KHÓA: 2015 – 2019  TP.HCM tháng 06 năm 2019 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc KHOA XÂY DỰNG BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Họ và tên sinh viên: TRẦN DUY PHƯƠNG - MSSV: 15149168 Ngành: Công nghệ kĩ thuật công trình Xây dựng Tên đề tài: Thiết kế chung cư LIBERTY Họ và tên giảng viên hướng dẫn: TS. TRẦN TUẤN KIỆT NHẬN XÉT: 1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: . Đề nghị cho bảo vệ hay không? . Đánh giá loại: . Hồ Chí Minh, ngày tháng 06 năm 2019 Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc KHOA XÂY DỰNG & CƠ HỌC ỨNG DỤNG BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên sinh viên: TRẦN DUY PHƯƠNG - MSSV: 15149168 Ngành: Công nghệ kĩ thuật công trình Xây dựng Tên đề tài: Thiết kế chung cư LIBERTY Họ và tên giảng viên phản biện: NHẬN XÉT 1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: . Đề nghị cho bảo vệ hay không? . Đánh giá loại: . Hồ Chí Minh, ngày tháng 06 năm 2019 Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) …………………. LỜI CẢM ƠN Đối với mỗi sinh viên ngành Xây dựng, luận văn tốt nghiệp chính là công việc kết thúc quá trình học tập ở trường đại học, đồng thời mở ra trước mắt mỗi người một hướng đi mới vào cuộc sống thực tế trong tương lai. Quá trình làm luận văn đã tạo điều kiện để em tổng hợp, hệ thống lại những kiến thức đã được học, đồng thời thu thập bổ sung thêm những kiến thức mới mà mình còn thiếu sót, rèn luyện khả năng tính toán và giải quyết các vấn đề có thể phát sinh trong thực tế, đồ án tốt nghiệp như công trình đầu tiên mà sinh viên tự tay thiết kế dưới sự hướng dẫn của Thầy hướng dẫn để chuẩn bị tốt cho công việc khó khăn ở nơi làm việc tránh sự bỡ ngỡ với công việc phải tự mình hoàn thành. Trong suốt khoảng thời gian thực hiện luận văn của mình, em đã nhận được rất nhiều sự chỉ dẫn, giúp đỡ tận tình của quý Thầy Cô, đặc biệt là Thầy hướng dẫn Trần Tuấn Kiệt và các bạn cùng nhóm. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành, sâu sắc nhất của mình đến quý thầy cô. Những kiến thức và kinh nghiệm mà các thầy cô đã truyền đạt cho em trong 4 năm đại học là nền tảng, chìa khóa để em có thể hoàn thành luận văn tốt nghiệp, cũng như công việc sau này. Mặc dù đã cố gắng hết sức nhưng do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế, do đó luận văn tốt nghiệp của em khó tránh khỏi những thiếu sót, kính mong nhận được sự chỉ dẫn của quý Thầy Cô để em cũng cố, hoàn hiện kiến thức của mình hơn. Cuối cùng, em xin chúc quý Thầy Cô luôn thành công và dồi dào sức khỏe để có thể tiếp tục sự nghiệp truyền đạt kiến thức cho thế hệ sau. Em xin chân thành cám ơn.HCM, ngày 11 tháng 06 năm 2019 Sinh viên thực hiện TRẦN DUY PHƯƠNG CAPSTONE PROJECT’S TASK Name’s student: TRAN DUY PHUONG Student ID: 15149168 Class : 15149168 Sector : Construction Engineering Technology Advisor : Ph. TRAN TUAN KIET Start date : 25/01/2019 Finish date: 11/06/2019 Project’s Name: LIBERTY LUXURY APARTMENT 1. Input Data:  Architectural Profile  Soil Profile 2. The contents of capstone project: Architecture:  Drawing base on advisor requirement. Structure:  Calculate and design the typical floor  Calculate and design the staircase  Modeling, analysis and design the frame-wall  Design of bored pile foundation 3. Product  Thesis and 01 Appendix  19 drawing A1 (6 Architecture, 11 Structures, 2 Foundation) Ho Chi Minh, June 11th, 2019 HEAD OF FACULTY ADVISOR A. NGUYEN TRUNG KIEN Ph. TRAN TUAN KIET MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN . GIỚI THIỆU CHUNG . PHÂN KHU CHỨC NĂNG. CÁC HỆ THỐNG KỸ THUẬT . Hệ thống chiếu sáng. Hệ thống điện . Hệ thống cấp nước . Hệ thống thoát nước . Hệ thống phòng cháy chữa cháy . Hệ thống chống sét. Hệ thống thoát rác . GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC . Giải pháp mặt đứng . Giải pháp hình khối . Giải pháp giao thông . GIẢI PHÁP KẾT CẤU . PHẦN MỀM ỨNG DỤNG TRONG PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN . TIÊU CHUẨN ÁP DỤNG THIẾT KẾ . VẬT LIỆU SỬ DỤNG . 3 CHƯƠNG 2: TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG . TĨNH TẢI SÀN . Sàn tầng điển hình . Sàn tầng trệt. Sàn tầng hầm . Sàn vệ sinh . TĨNH TẢI TƯỜNG XÂY . 8 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH``. GIẢI PHÁP KẾT CẤU SÀN . TÍNH TOÁN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH (PHƯƠNG ÁN SÀN DẦM) . Chọn sơ bộ kích thước sàn, dầm, cột, vách . Tải trọng tác dụng lên sàn . Nội lực sàn tầng điển hình . Tính toán kiểm tra độ võng của sàn. Tính toán và bố trí cốt thép . 16 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ . MẶT BẰNG BỐ TRÍ CẦU THANG TẦNG ĐIỂN HÌNH . VẬT LIỆU VÀ KÍCH THƯỚC SƠ BỘ BẢN THANG: . Kích thước sơ bộ . TẢI TRỌNG CẦU THANG . Tải trọng tác dụng lên bản nghiêng . Tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ . Tải trọng tác dụng lên bản chiếu tới . TÍNH TOÁN BẢN CHIẾU TỚI, BẢN THANG VÀ BẢN CHIẾU NGHỈ . Sơ đồ tính bản chiếu tới . Nội lực bản chiếu tới . Sơ đồ tính bản thang và bản chiếu nghỉ . Nội lực bản thang và bản chiếu nghỉ . Tính thép cho bản chiếu tới, bản thang và bản chiếu nghỉ . TÍNH TOÁN DẦM CHIẾU TỚI . KIỂM TRA ĐỘ VÕNG CẦU THANG . 31 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ KHUNG . Nhận xét tổng quan . Vật liệu sử dụng . CHỌN SƠ BỘ TIẾT DIỆN DẦM, CỘT, VÁCH . TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG. Tải động đất. TỔ HỢP TẢI TRỌNG . KIỂM TRA CHUYỂN VỊ ĐỈNH . TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 2 -A . Kết quả nội lực dầm tầng điển hình . Tính toán cốt thép dọc dầm . Tính toán khả năng chịu cắt của dầm . Tính toán cốt đai gia cường giữa dầm phụ và dầm chính . Cấu tạo kháng chấn cho dầm . Tính toán đoạn neo, nối cốt thép. Tính toán cốt thép dọc cột . Tính toán cốt đai cho cột . Cấu tạo kháng chấn cho cột . Tính toán cốt thép dọc vách . Tính toán cốt thép ngang cho vách . 61 CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ MÓNG . SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH . PHƯƠNG ÁN MÓNG. Kích thước sơ bộ . Sức chịu tải của cọc khoan nhồi . Sơ bộ số lượng cọc. Xác định độ cứng của cọc đơn. TÍNH TOÁN MÓNG M1 . Xác định số cọc và kích thước đài cọc . Kiểm tra ổn định nền và độ lún dưới đáy khối móng quy ước. Kiểm tra xuyên thủng . Thiết kế cốt thép cho đài móng M1 bằng phần mềm SAFE. TÍNH TOÁN MÓNG M2 . Xác định số cọc và kích thước đài cọc . Kiểm tra điều kiện tải trọng tác dụng lên đầu cọc: . Kiểm tra ổn định nền và độ lún dưới đáy khối móng quy ước. Kiểm tra xuyên thủng . Thiết kế cốt thép cho đài móng M2 bằng phần mềm SAFE. TÍNH TOÁN MÓNG LÕI THANG . Xác định số lượng cọc và bố trí . Kiểm tra điều kiện tải trọng tác dụng lên đầu cọc. Kiểm tra ổn định nền và độ lún dưới đáy khối móng quy ước. Kiểm tra xuyên thủng . Thiết kế cốt thép cho đài móng lõi thang MLT bằng phần mềm SAFE . 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO . 96 DANH MỤC BẢNG BIỂU CHƯƠNG 2: TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG Bảng 2. 1 Tĩnh tải sàn tầng điển hình . 2 Tĩnh tải sàn tầng trệt . 3 Tĩnh tải sàn tầng hầm . 4 Tĩnh tải sàn mái . 5 Tĩnh tải sàn vệ sinh . 6 Tĩnh tải tường xây (tường 200) . 7 Tĩnh tải tường xây (tường 100) . 8 Giá trị hoạt tải . 8 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH Bảng 3. 1: Sơ bộ tiết diện dầm . 2 Tiết diện cột . 3 Bố trí thép sàn theo phương X. 4 Bố trí thép sàn theo phương Y. 18 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ Bảng 4. 1 Kích thước thang . 2 Tải trọng các lớp cấu tạo bản thang . 3 Tải trọng tác dụng lên chiếu nghỉ . 4 Tải trọng tác dụng lên chiếu tới . 5 Giá trị mô men theo phương pháp tra bảng. 6 Kết quả tính thép bản chiếu tới . 7 Kết quả tính thép cho bản thang và bản chiếu nghỉ . 8 Kết quả tính thép dầm chiếu tới. 29 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ KHUNG Bảng 5. 1 Giá trị tính toán gió tĩnh theo phương X và phương Y . 2 Kết quả phân tích mode dao động . 3 Giá trị tính toán gió động theo phương X (Mode 2) . 4 Giá trị tính toán gió động theo phương Y (Mode 1) . 5 Chu kỳ và tần số dao động của công trình. 6 Giá trị tính toán tải động đất . 7 Các trường hợp tải trọng. 8 Tổ hợp tải trọng . 10 Điều kiện làm việc của cột . 11 Nội lực cột C5 tại tầng 4 . 12 Nội lực cột C6 tại tầng 18 . 57 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MÓNG Bảng 6. 1 Chỉ tiêu cơ lí các lớp đất . 2 Hệ số tỉ lệ từng lớp đất . 3 Kết quả xác định thành phần kháng của đất trên thành cọc khoan nhồi . 4 Kểt quá sức chịu tải theo SPT . 5 Sức chịu tải trên thân cọc . 6 Tổng hợp sức chịu tải của cọc khoan nhồi . 7 Giá trị nội lực tính toán trong móng M1 . 8 Tọa độ cọc trong móng M1 . 9 Kết quả tính Pmax – Pmin ở móng M1 . 11 Kết quả tính thép móng M1 . 12 Giá trị nội lực tính toán trong móng M2 . 13 Tọa độ vị trí cọc trong móng M2. 14 Kết quả tính Pmax – Pmin ở móng M2 . 16 Kết quả tính thép móng M2 – Phương án cọc khoan nhồi . 88 DANH MỤC HÌNH ẢNH CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH Hình 3.