Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng của sinh viên Nguyễn Duy Khương (MSSV: 19142073, Lớp: 19149CLA1) dưới sự hướng dẫn của PGS. TS. Châu Đình Thành tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (thực hiện từ ngày 09/02/2024 đến 21/06/2024; phản biện: TS. Nguyễn Thế Trường Phong) tập trung vào thiết kế kiến trúc, phân tích kết cấu và lập biện pháp thi công cho công trình chung cư cao tầng Happy Land City. Dự án xuất phát từ yêu cầu thực tiễn về phát triển nhà ở đô thị nhằm đáp ứng không gian sinh hoạt hoàn chỉnh cho nhóm dân cư có mức thu nhập trung bình tại khu vực đô thị hóa nhanh của Thành phố Hồ Chí Minh, đồng thời phục vụ mục tiêu tổng hợp, hệ thống hóa toàn bộ kiến thức chuyên ngành kỹ thuật công trình xây dựng để giải quyết bài toán thiết kế kết cấu nhà cao tầng chịu tải trọng phức tạp.

Theo phiếu giao nhiệm vụ, đồ án thực hiện ba nhóm nội dung trọng tâm được đánh số cụ thể như sau:

  1. Kiến trúc: Thể hiện lại hệ thống bản vẽ kiến trúc công trình; phân tích công năng các khu vực chức năng và đánh giá tác động tổng thể của dự án đối với môi trường cảnh quan đô thị.
  2. Kết cấu: Thiết lập mô hình không gian, phân tích nội lực, tính toán và bố trí cốt thép cho hệ sàn tầng điển hình; tính toán và thiết kế kết cấu cầu thang bộ; phân tích, thiết kế hệ dầm sàn tầng điển hình; mô hình hóa, tính toán và thiết kế hệ thống chịu lực thẳng đứng gồm cột, vách cứng và hệ thống nền móng công trình.
  3. Thi công: Xác định khối lượng công tác thi công cọc khoan nhồi, lựa chọn thiết bị cơ giới, lập quy trình kỹ thuật thi công, kiểm tra chất lượng và đề xuất biện pháp xử lý sự cố cùng quy định an toàn lao động trong thi công cọc khoan nhồi.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đồ án được xác định rõ ràng:

  • Đối tượng nghiên cứu: Tòa nhà chung cư cao tầng kết cấu bê tông cốt thép toàn khối, sử dụng hệ kết cấu chịu lực không gian kết hợp khung - vách và hệ sàn sườn đổ toàn khối.
  • Phạm vi không gian: Công trình xây dựng tại Lô B3, Đường 20, phường Tân Thuận Đông, Quận 7, Thành phố Hồ Chí Minh. Khu đất xây dựng thuộc vùng áp lực gió II-C và vùng động đất có gia tốc nền tham chiếu $a_{gR} = 0{,}0846g$, địa tầng khảo sát có lớp đất phía trên thuộc loại đất C theo phân loại địa chấn.
  • Phạm vi quy mô công trình: Tòa nhà gồm 1 tầng hầm (chiều cao 3,0 m), 1 tầng trệt kết hợp tầng 1 (chiều cao 3,9 m), 11 tầng điển hình (chiều cao mỗi tầng 3,3 m) và 1 tầng mái (chiều cao 3,5 m). Tổng chiều cao công trình từ cốt $\pm 0{,}000$ đến đỉnh mái là 44,3 m. Mặt bằng công trình dạng hình chữ nhật đối xứng với kích thước $27{,}2\text{ m} \times 47{,}0\text{ m}$, bố trí 12 căn hộ trên mỗi sàn tầng điển hình.

Cơ sở lý thuyết, tiêu chuẩn và phương pháp tính toán

Thiết kế kết cấu công trình tuân thủ nghiêm ngặt hệ thống quy chuẩn, tiêu chuẩn xây dựng hiện hành của Việt Nam theo hai nhóm trạng thái giới hạn: trạng thái giới hạn thứ nhất (TTGH I - tính toán về độ bền, độ ổn định vị trí, hình học và khả năng chịu lực) và trạng thái giới hạn thứ hai (TTGH II - tính toán giới hạn độ võng, biến dạng, góc xoay và hạn chế bề rộng khe nứt).

Hệ thống tiêu chuẩn thiết kế chính được áp dụng bao gồm:

  • TCVN 2737:2023: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế.
  • TCXD 229:1999: Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió.
  • TCVN 9386:2012: Thiết kế công trình chịu động đất.
  • TCVN 5574:2018: Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép.
  • TCXDVN 198:1997: Nhà cao tầng – Thiết kế bê tông cốt thép toàn khối.
  • TCVN 9362:2012: Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình.
  • TCVN 10304:2014: Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế.
  • TCVN 9395:2012: Cọc khoan nhồi – Thi công và nghiệm thu.

Vật liệu kết cấu được quy định chi tiết trong thuyết minh tính toán:

  • Bê tông cấp độ bền B30 cho toàn bộ cấu kiện chịu lực chính, có cường độ chịu nén tính toán $R_b = 17\text{ MPa}$, cường độ chịu kéo tính toán $R_{bt} = 0{,}9\text{ MPa}$, môđun đàn hồi ban đầu $E_b = 32500\text{ MPa}$. Chiều dày lớp bê tông bảo vệ quy định: bản sàn và vách dày trên 100 mm là 20 mm; dầm có chiều cao $h \ge 250\text{ mm}$ là 30 mm; cột chịu lực là 30 mm; dầm móng là 30 mm; đài móng có lớp bê tông lót là 35 mm (khi không có lớp lót là 70 mm).
  • Cốt thép chịu lực gồm hai nhóm: Thép thanh trơn đường kính $\Phi < 10\text{ mm}$ sử dụng nhóm CB300-T ($R_s = 260\text{ MPa}$, $R_{sw} = 210\text{ MPa}$, $R_{s,ser} = 260\text{ MPa}$, $E_s = 20 \times 10^4\text{ MPa}$, hệ số giới hạn vùng nén $\xi_R = 0{,}413$); Thép thanh có gờ đường kính $\Phi \ge 10\text{ mm}$ sử dụng nhóm CB400-V ($R_s = 350\text{ MPa}$, $R_{sw} = 280\text{ MPa}$, $R_{s,ser} = 350\text{ MPa}$, $E_s = 20 \times 10^4\text{ MPa}$, hệ số $\xi_R = 0{,}533$).

Phương pháp nghiên cứu và công cụ hỗ trợ tính toán:

  • Phân tích đàn hồi hệ không gian ba chiều bằng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) trên phần mềm ETABS 2021. Mô hình không gian tiếp nhận toàn bộ tải trọng đứng (tĩnh tải, hoạt tải) và tải trọng ngang (gió tĩnh, gió động, phổ phản ứng dao động động đất). Mô hình hóa sàn theo giả thiết màng cứng tuyệt đối trong mặt phẳng nằm ngang.
  • Phương pháp dải bản (Strip Method) trên phần mềm SAFE 2016 nhằm phân tích nội lực, tính toán diện tích cốt thép dải sàn phương X, phương Y, kiểm tra võng phi tuyến ngắn hạn và dài hạn có xét đến nứt bê tông, kiểm tra xuyên thủng và nội lực đài móng.
  • Phương pháp phổ phản ứng dao động đàn hồi theo TCVN 9386:2012 để phân tích tải trọng động đất, với gia tốc nền $a_g = \gamma_I \cdot a_{gR} = 1{,}0 \times 0{,}0846g = 0{,}0846g$, hệ số ứng xử kết cấu $q = 3{,}1$ (kết cấu khung - vách kết hợp không điều hòa theo chiều cao và dễ xoắn), hệ số hoạt tải tham gia khối lượng dao động động đất là $0{,}3 \times 0{,}8 = 0{,}24$ (tổ hợp khối lượng Mass Source: $1{,}0\text{DL} + 0{,}24\text{LL}$).
  • Nguồn dữ liệu phục vụ thiết kế: Bản vẽ thiết kế kiến trúc công trình; số liệu quan trắc khí hậu khu vực Thành phố Hồ Chí Minh; báo cáo kết quả khảo sát địa kỹ thuật hiện trường (thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT) và các chỉ tiêu cơ lý mẫu đất thí nghiệm trong phòng tại vị trí xây dựng.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Thiết kế kiến trúc công trình

Chương này trình bày giải pháp kiến trúc tổng thể của công trình Happy Land City trên khu đất Lô B3, Đường 20, phường Tân Thuận Đông, Quận 7. Mặt bằng tầng trệt cao 3,9 m bố trí sảnh đón, trung tâm thương mại và dịch vụ trưng bày sản phẩm; tầng hầm cao 3,0 m có 1 ram dốc một chiều phục vụ bãi đỗ xe, bể nước ngầm, trạm bơm, hệ thống xử lý nước thải và phòng máy phát điện dự phòng. Tầng 2 đến tầng 12 là các tầng căn hộ điển hình với hành lang thông gió tự nhiên rộng 1,6 m chạy dọc giữa các dãy phòng; lõi giao thông đứng tập trung gồm 4 thang máy tốc độ 120 m/phút và 2 buồng thang bộ thoát hiểm.

Hệ thống hạ tầng kỹ thuật được thuyết minh chi tiết:

  • Nguồn cấp điện từ tuyến trung thế qua trạm biến áp hạ thế 750 kVA; nguồn dự phòng gồm 2 máy phát diesel công suất 588 kVA đặt tại tầng hầm.
  • Hệ thống cấp nước dùng trạm bơm ngầm đẩy nước lên bể mái qua hộp gen kỹ thuật, cấp nước trọng lực xuống các tầng.
  • Hệ thống thoát nước phân tách riêng nước mưa mái xả trực tiếp ra cống thành phố và nước thải sinh hoạt dẫn về bể xử lý ngầm trước khi xả thải.
  • Hệ thống phòng cháy chữa cháy trang bị cảm ứng khói tự động, hệ thống họng nước vách tường cuộn vòi bạt dài 25 m, đầu lăng phun đường kính 13 mm.

Chương 2: Cơ sở thiết kế kết cấu công trình

Nội dung chương thiết lập luận chứng kỹ thuật cho việc lựa chọn hệ thống chịu lực. Tác giả phân tích và quyết định chọn hệ kết cấu chịu lực thẳng đứng là hệ hỗn hợp khung - vách bê tông cốt thép toàn khối liên kết cứng với hệ sàn sườn. Hệ kết cấu này phát huy hiệu quả tiếp nhận tải trọng thẳng đứng truyền qua dầm - cột - vách xuống móng, đồng thời vách cứng đóng vai trò chủ đạo kiểm soát độ cứng chống biến dạng xoắn và chuyển vị ngang dưới tác động của gió và động đất. Chương này xác lập các thông số cơ lý của vật liệu bê tông B30, cốt thép CB300-T, CB400-V, chiều dày các lớp bảo vệ và quy trình 5 bước phân tích mô hình khung không gian trên phần mềm ETABS 2021.

Chương 3: Phân tích và sơ bộ kích thước kết cấu

Tác giả tiến hành tính toán sơ bộ kích thước tiết diện toàn bộ các cấu kiện chịu lực chính dựa trên khẩu độ lưới cột và diện truyền tải:

  • Bản sàn: Sàn làm việc hai phương ($L_2/L_1 < 2$), chiều dài nhịp ngắn $L_1$ từ 5,49 m đến 9,03 m (các ô bản từ S1 đến S5). Chiều dày sàn $h_s$ được xác định theo công thức sơ bộ $h_s = (D/m) \cdot L \ge h_{min}$ (với $h_{min} = 40\text{ mm}$ theo quy định cho nhà ở).
  • Dầm: Dầm chính MBX4 có nhịp tính toán lớn nhất $L_{max} = 9500\text{ mm}$, chiều cao chọn $h_{mb} = 700\text{ mm}$ (nằm trong khoảng $L/16 \div L/12 = 593{,}7 \div 791{,}7\text{ mm}$), bề rộng chọn $b_{mb} = 400\text{ mm}$; dầm phụ SBY3 chọn tiết diện $300 \times 500\text{ mm}$.
  • Cột: Diện tích tiết diện cột $F_b$ sơ bộ theo diện truyền tải $A_{tr}$, tải trọng phân bố sàn $q$ và số tầng dồn tải $n$ qua công thức $F_b = (1{,}2 \div 1{,}5) \cdot N / R_b$. Kích thước cột biên chọn $600 \times 700\text{ mm}$ ($F_{choose} = 4200\text{ cm}^2$); cột giữa chịu tải trọng dồn lớn chọn $700 \times 900\text{ mm}$ ($F_{choose} = 6300\text{ cm}^2$). Cột C6 khu vực khung trục 3 và trục C chọn kích thước $600 \times 800\text{ mm}$.
Cấu kiện Tên hiệu Tiết diện sơ bộ ($b \times h$) Tiêu chí tính toán sơ bộ
Sàn điển hình S1 - S5 Chiều dày $h_s$ xác định theo nhịp Bản kê 4 cạnh hai phương, $L_2/L_1 < 2$
Dầm chính MBX4 $400 \times 700\text{ mm}$ $h = (1/16 \div 1/12)L$, $b = (1/4 \div 1/2)h$
Dầm phụ SBY3 $300 \times 500\text{ mm}$ $h = (1/16 \div 1/12)L$, $b = (1/4 \div 1/2)h$
Cột biên Nhóm biên $600 \times 700\text{ mm}$ Diện truyền tải $A_{tr} = 42{,}7\text{ m}^2$, $N = 5681\text{ kN}$
Cột giữa Nhóm giữa $700 \times 900\text{ mm}$ Diện truyền tải $A_{tr} = 85{,}5\text{ m}^2$, $N = 11115\text{ kN}$
Cột điển hình C6 $600 \times 800\text{ mm}$ Khung trục 3 và trục C

Chương 4: Tải trọng và tác động

Chương 4 thiết lập hệ thống giá trị tải trọng tiêu chuẩn và tính toán theo TCVN 2737:2023:

  • Tĩnh tải lớp hoàn thiện sàn (SDL): Sàn tầng hầm là $1{,}22\text{ kN/m}^2$; sàn trệt và tầng điển hình là $1{,}24\text{ kN/m}^2$; sàn vệ sinh WC là $0{,}12\text{ kN/m}^2$ (chưa bao gồm trọng lượng bản bê tông sàn).
  • Tải trọng tường xây gạch nung: Tường dày 100 mm ngăn phòng có tải trọng phân bố đều trên mét vuông mặt sàn $g^{tt} = 5{,}7\text{ kN/m}^2$ (chiều cao tường 3,4 m, kể đến hệ số giảm trừ cửa $k = 0{,}8$); tường bao che dày 200 mm đặt trên dầm biên có $g^{tt} = 10{,}2\text{ kN/m}^2$ (chiều cao tường 3,6 m, $k = 0{,}8$).
  • Hoạt tải sử dụng sàn: Khu vực thương mại/siêu thị tầng trệt có hoạt tải tiêu chuẩn $g^{tc} = 5{,}0\text{ kN/m}^2$, hệ số vượt tải $\gamma_f = 1{,}2$ $\rightarrow$ hoạt tải tính toán $g^{tt} = 6{,}0\text{ kN/m}^2$; khu vực văn phòng quản lý và bếp ăn có $g^{tc} = 3{,}0\text{ kN/m}^2$, $g^{tt} = 3{,}6\text{ kN/m}^2$.
  • Tải trọng gió: Công trình đặt tại Quận 7, thuộc vùng áp lực gió IIC ($W_0 = 95\text{ daN/m}^2$), dạng địa hình C. Tác giả tính toán thành phần gió tĩnh và thành phần gió động quy đổi theo chu kỳ lặp 20 năm chuyển đổi về 10 năm với hệ số $T = 0{,}8$, xác định hệ số giật $G_f$ và hệ số khí động $c$ cho từng tầng theo cả hai phương X và Y.
  • Tải trọng động đất: Tính toán bằng phương pháp phổ phản ứng dao động theo TCVN 9386:2012 với các tham số: $a_{gR} = 0{,}0846$, hệ số tầm quan trọng công trình cấp II $I = 1{,}0$, gia tốc thiết kế $a_g = 0{,}0846g$, loại đất nền C, hệ số ứng xử $q = 3{,}1$.
  • Tổ hợp tải trọng: Xây dựng 29 tổ hợp tải trọng cho TTGH I (tổ hợp cơ bản và đặc biệt chứa động đất, bao tải 1_CBBAO1, 1_CBBAO2, 1_CBBAO3) và 29 tổ hợp tải trọng cho TTGH II phục vụ kiểm tra trạng thái sử dụng.

Chương 5: Thiết kế bản sàn tầng điển hình

Tác giả xuất nội lực từ mô hình ETABS sang SAFE 2016 để phân tích chi tiết sàn tầng điển hình. Mặt bằng sàn được bố trí các dải Strip theo phương X (Layer A) và phương Y (Layer B). Chương trình tính toán mômen uốn dải sàn, xác định diện tích cốt thép yêu cầu cho các ô sàn S1 đến S5, tính toán kiểm tra cục bộ cho khu vực sàn hạ cốt phòng vệ sinh (WC). Kết quả phân tích trạng thái giới hạn sử dụng cho thấy độ võng dài hạn của sàn đạt $f = 35\text{ mm}$ (nằm trong giới hạn cho phép), kiểm tra bề rộng vết nứt trong giai đoạn ngắn hạn và dài hạn đều đáp ứng tiêu chuẩn TCVN 5574:2018.

Chương 6: Thiết kế cầu thang bộ

Thiết kế cầu thang bộ hai vế dạng bản bê tông cốt thép nghiêng chịu uốn kết hợp dầm chiếu nghỉ và bản chiếu tới. Tải trọng tác dụng bao gồm tĩnh tải bản bê tông dày bản nghiêng, tải trọng bậc xây gạch thẻ, vữa lót, đá granite ốp mặt bậc, tay vịn và hoạt tải người di chuyển thoát hiểm theo TCVN 2737:2023. Tác giả lập sơ đồ tính dạng dầm đơn giản gối tựa lên dầm chiếu nghỉ và dầm sàn tầng, trích xuất biểu đồ mômen uốn, lực cắt và phản lực gối tựa, từ đó bố trí cốt thép chịu lực dọc $\Phi 10 - \Phi 12$ và thép phân bố cấu tạo $\Phi 6 - \Phi 8$.

Chương 7: Tính toán thiết kế khung

Chương 7 là nội dung tính toán cấu kiện chịu lực chính của khung không gian:

  • Thiết kế dầm: Phân tích nội lực từ đường bao mômen uốn và lực cắt của dầm chính MBX4 ($400 \times 700\text{ mm}$) và dầm phụ SBY3 ($300 \times 500\text{ mm}$). Tính toán diện tích cốt thép dọc chịu kéo tại nhịp và cốt thép chịu mômen âm tại gối; tính toán và bố trí cốt đai chịu lực cắt và kiểm tra khả năng neo nối cốt thép theo TCVN 5574:2018.
  • Thiết kế cột: Tính toán cột C6 ($600 \times 800\text{ mm}$) thuộc khung trục 3 và trục C chịu nén uốn xiên đồng thời theo hai phương ($N, M_x, M_y$). Tính toán cốt thép dọc chịu lực và bố trí đai dày tại vùng đầu cột nhằm đảm bảo khả năng kháng chấn dẻo; tổng hợp kết quả cốt thép cho các cột C1, C2, C3, C4.
  • Thiết kế vách cứng: Tính toán cốt thép cho hệ thống vách phẳng và vách hộp P1, P2, P3, P4, P6, P7, P8, P9 chịu tải trọng thẳng đứng kết hợp mômen uốn và lực cắt lớn trong mặt phẳng vách do tải trọng ngang sinh ra.

Chương 8: Thiết kế móng

Dựa trên báo cáo khảo sát địa kỹ thuật và bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý đất nền, tác giả lựa chọn giải pháp móng cọc khoan nhồi chịu lực cho tòa nhà:

  • Xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi đơn theo ba tiêu chuẩn: sức chịu tải theo vật liệu bê tông cốt thép cọc; sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất nền (gồm ma sát thành bên $f_i$ và sức kháng mũi cọc $q_p$); sức chịu tải dựa trên chỉ số thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT.
  • Thiết kế 4 nhóm đài móng cọc chính: đài móng cột biên và cột giữa MC1, MC2, đài móng cụm vách thang máy MV và đài móng vách biên ML.
  • Tính toán kiểm tra móng khối quy ước: kiểm tra điều kiện áp lực tiêu chuẩn tại đáy móng khối quy ước ($P_{tc} \le R_{tc}$, $P_{max} \le 1{,}2R_{tc}$), tính lún móng cọc đơn và độ lún nhóm móng khối quy ước, tính toán kiểm tra chọc thủng đài cọc và xác định diện tích cốt thép lưới đài móng theo hai phương.

Chương 9: Biện pháp thi công cọc khoan nhồi

Chương cuối cùng trình bày giải pháp tổ chức thi công thực tế cho hạng mục cọc khoan nhồi của công trình:

  • Thống kê chi tiết khối lượng thi công: thể tích đất đào khoan cọc, khối lượng bê tông thương phẩm B30, khối lượng cốt thép gia công lồng cọc và thể tích dung dịch bentonite giữ thành vách.
  • Lựa chọn máy móc thi công: máy đào DOOSAN DX225LCA-7M phục vụ đào hố và luân chuyển phôi đất; xe bồn trộn và vận chuyển bê tông HYUNDAI HD270; xe tải ben tự đổ HOWO-CIMC V7G vận chuyển bùn đất thải ra khỏi công trường.
  • Quy trình công nghệ thi công cọc khoan nhồi giữ thành bằng dung dịch bentonite: Định vị tim cọc $\rightarrow$ hạ ống vách bảo vệ dẫn hướng (casing) $\rightarrow$ khoan phá đất tạo lỗ đến cao trình thiết kế kết hợp bơm dung dịch bentonite $\rightarrow$ kiểm tra chất lượng dung dịch (đo tỷ trọng bằng tỷ trọng kế, đo độ nhớt bằng phễu Marsh, đo hàm lượng cát) $\rightarrow$ thổi rửa và vét lắng cặn lắng đáy hố khoan $\rightarrow$ gia công và cẩu hạ lồng thép $\rightarrow$ thổi rửa lần hai $\rightarrow$ đổ bê tông dưới đáy hố bằng phương pháp ống rút tremie liên tục $\rightarrow$ rút ống vách bảo vệ $\rightarrow$ lấp đất đầu cọc và hoàn trả mặt bằng.
  • Kiểm tra chất lượng và xử lý sự cố: Kiểm tra lấy mẫu lập phương đúc hộ rơm bê tông; siêu âm cọc khoan nhồi (phương pháp đo xung siêu âm truyền qua ống đặt sẵn để kiểm tra độ đồng nhất và khuyết tật thân cọc). Nêu biện pháp xử lý khi gặp các sự cố điển hình như rơi thiết bị cơ giới xuống hố khoan, trồi lồng thép khi rút ống vách, sập vách hoặc nước ngầm tràn qua thành vách; đồng thời thiết lập các quy định an toàn lao động trong vận hành cơ giới và thi công hố sâu.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đạt được các kết quả kỹ thuật định lượng và giải pháp thi công cụ thể:

  1. Kết quả kiểm tra ổn định tổng thể công trình:
  • Chuyển vị ngang đỉnh công trình: Chiều cao công trình $H = 44{,}3\text{ m}$. Theo TCVN 5574:2018, độ võng ngang đỉnh cho phép $[f] = H / 750 = 44300 / 750 = 59{,}1\text{ mm}$. Kết quả phân tích mô hình ETABS tại tầng mái cho tổ hợp TTGH II theo phương X (2_CB7) là $f_X = 3{,}1\text{ mm} \le 59{,}1\text{ mm}$ (đạt điều kiện ổn định).
  • Kiểm tra gia tốc đỉnh công trình dưới tác dụng của gió: Theo TCXD 198:1997, gia tốc đỉnh cho phép đảm bảo điều kiện tiện nghi sử dụng là $[\ddot{Y}] = 150\text{ mm/s}^2$. Giá trị gia tốc chuyển động lớn nhất tính toán tại đỉnh công trình đối với dạng dao động thứ nhất (Modal 1) theo phương X đạt $|\ddot{y}| = 0{,}86\text{ mm/s}^2 \le 150\text{ mm/s}^2$ (thỏa mãn điều kiện).
Tiêu chí kiểm tra Tiêu chuẩn áp dụng Giá trị tính toán Giới hạn cho phép Đánh giá
Chuyển vị ngang đỉnh công trình (phương X) TCVN 5574:2018 $f_X = 3{,}1\text{ mm}$ $[f] = 59{,}1\text{ mm}$ Đạt yêu cầu
Gia tốc đỉnh công trình do gió (Modal 1) TCXD 198:1997 $|\ddot{y}| = 0{,}86\text{ mm/s}^2$ $[\ddot{Y}] = 150\text{ mm/s}^2$ Đạt yêu cầu
Cốt thép dầm chính nhịp lớn TCVN 5574:2018 Dầm MBX4 ($400 \times 700\text{ mm}$) Bố trí thép CB400-V Đủ chịu lực
Cốt thép dầm phụ TCVN 5574:2018 Dầm SBY3 ($300 \times 500\text{ mm}$) Bố trí thép CB400-V Đủ chịu lực
Cốt thép cột chịu nén uốn xiên TCVN 5574:2018 Cột C6 ($600 \times 800\text{ mm}$) Bố trí thép CB400-V Đủ chịu lực
  1. Đóng góp kỹ thuật của đồ án:
  • Cập nhật và áp dụng toàn diện tiêu chuẩn tải trọng mới TCVN 2737:2023 vào việc xác định thành phần áp lực gió theo vùng địa hình và chu kỳ lặp, kết hợp phương pháp phổ phản ứng dao động theo TCVN 9386:2012 để phân tích ứng xử động đất cho một công trình chung cư thực tế tại khu vực Quận 7.
  • Xây dựng quy trình phối hợp công cụ mô hình hóa phần tử hữu hạn đồng bộ: sử dụng ETABS để giải bài toán tổng thể không gian và kiểm soát ổn định công trình, trích xuất dữ liệu sang SAFE để giải bài toán phân tích biến dạng, võng nứt sàn và nội lực đài móng móng cọc.
  • Đề xuất quy trình công nghệ thi công và kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi hoàn chỉnh, tích hợp định mức thông số máy móc cơ giới thực tế (máy đào DOOSAN DX225LCA-7M, xe bồn HYUNDAI HD270, xe tải HOWO-CIMC V7G) và phương pháp thí nghiệm kiểm tra không phá hủy bằng xung siêu âm.

Hạn chế và phạm vi áp dụng

  • Phạm vi áp dụng của thiết kế kết cấu gắn liền với các điều kiện biên của dự án Happy Land City tại Lô B3, Đường 20, phường Tân Thuận Đông, Quận 7, Thành phố Hồ Chí Minh, bao gồm thông số áp lực gió vùng IIC và đặc trưng địa chấn có gia tốc nền tham chiếu $a_{gR} = 0{,}0846g$ trên nền đất loại C.
  • Về mô hình kết cấu: Mô hình phân tích tổng thể trên ETABS áp dụng giả thiết sàn tuyệt đối cứng trong mặt phẳng nằm ngang, liên kết giữa chân cột/vách với đài móng được giả định là ngàm cứng lý tưởng tại cao trình đáy đài, chưa xét đến bài toán tương tác động lực học phi tuyến giữa kết cấu phần thân, hệ cọc và đất nền (Soil-Structure Interaction - SSI).
  • Về biện pháp thi công: Thuyết minh giới hạn tính toán chi tiết và lập biện pháp công nghệ cho công tác cọc khoan nhồi và xử lý các sự cố khoan hố sâu; chưa mở rộng lập tiến độ tổng thể và biện pháp thi công phần thân (cốp pha, cốt thép, bê tông dầm sàn cột vách) hoặc phần hoàn thiện công trình.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo có giá trị học thuật và ứng dụng thực hành kỹ thuật rõ ràng cho sinh viên, kỹ sư ngành Kỹ thuật Xây dựng, Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp:

  • Cung cấp tài liệu mẫu hoàn chỉnh về quy trình tính toán kết cấu nhà cao tầng tuân thủ hệ thống tiêu chuẩn mới của Việt Nam, đặc biệt là cách áp dụng TCVN 2737:2023 và TCVN 9386:2012 trong việc lập bảng tổ hợp tải trọng TTGH I và TTGH II trên phần mềm ETABS.
  • Phần thiết kế sàn bằng SAFE 2016 (Chương 5) và thiết kế hệ móng cọc khoan nhồi (Chương 8) cung cấp bảng biểu chi tiết, phương pháp kiểm tra nứt, võng phi tuyến và quy trình kiểm tra lún móng khối quy ước, chọc thủng đài cọc rất hữu ích cho người làm đồ án tốt nghiệp hoặc thiết kế công trình tương tự.
  • Chương 9 là tài liệu chỉ dẫn thực hành tốt cho công tác quản lý chất lượng thi công cọc khoan nhồi ngoài công trường, bao gồm phương pháp kiểm tra dung dịch giữ thành bentonite và thí nghiệm siêu âm cọc.

Câu hỏi thường gặp

Công trình Happy Land City có quy mô hình học và chiều cao tổng thể là bao nhiêu?
Công trình có kích thước mặt bằng hình chữ nhật đối xứng $27{,}2\text{ m} \times 47{,}0\text{ m}$, gồm 1 tầng hầm (cao 3,0 m), 1 tầng trệt kết hợp lầu 1 (cao 3,9 m), 11 tầng căn hộ điển hình (mỗi tầng cao 3,3 m) và 1 tầng mái (cao 3,5 m). Tổng chiều cao từ cốt $\pm 0{,}000$ đến đỉnh mái là 44,3 m.

Hệ kết cấu chịu lực của tòa nhà được lựa chọn theo giải pháp nào?
Công trình sử dụng hệ kết cấu chịu lực không gian khung - vách bê tông cốt thép toàn khối kết hợp với hệ sàn sườn đổ toàn khối. Bê tông sử dụng cấp độ bền B30, cốt thép dọc chịu lực dùng CB400-V cho thanh có gờ ($\Phi \ge 10\text{ mm}$) và cốt thép CB300-T cho thanh trơn ($\Phi < 10\text{ mm}$).

Kết quả kiểm tra chuyển vị ngang đỉnh công trình và gia tốc đỉnh do gió có đạt yêu cầu kỹ thuật không?
Có, cả hai tiêu chí đều đạt yêu cầu. Chuyển vị đỉnh phương X tính toán từ ETABS là $f_X = 3{,}1\text{ mm}$, nhỏ hơn nhiều so với giới hạn cho phép $[f] = H / 750 = 44300 / 750 = 59{,}1\text{ mm}$ theo TCVN 5574:2018. Gia tốc chuyển động đỉnh công trình do gió đối với Modal 1 là $|\ddot{y}| = 0{,}86\text{ mm/s}^2$, nằm dưới ngưỡng quy định $[\ddot{Y}] = 150\text{ mm/s}^2$ theo TCXD 198:1997.

Các thông số đầu vào chính để tính toán động đất theo TCVN 9386:2012 trong đồ án là gì?
Đồ án sử dụng phương pháp phổ phản ứng dao động với gia tốc nền tham chiếu $a_{gR} = 0{,}0846$ (khu vực Quận 7), hệ số tầm quan trọng công trình cấp II $I = 1{,}0$ ($\rightarrow a_g = 0{,}0846g$), loại đất nền C (trị số SPT từ 15 đến 50 búa trong 30 m đầu), hệ số ứng xử kết cấu $q = 3{,}1$ và hệ số hoạt tải tham gia dao động khối lượng là 0,24 (tổ hợp khối lượng Mass Source: $1{,}0\text{DL} + 0{,}24\text{LL}$).

Trong biện pháp thi công cọc khoan nhồi, tác giả đã lựa chọn những loại máy móc cơ giới nào?
Tác giả thuyết minh và lựa chọn 3 thiết bị cơ giới chuyên dụng: máy đào DOOSAN DX225LCA-7M phục vụ đào đất và xúc phôi khoan, xe bồn vận chuyển bê tông thương phẩm HYUNDAI HD270 và xe tải ben tự đổ HOWO-CIMC V7G phục vụ vận chuyển đất bùn thải.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Happy Land City District 7" của sinh viên Nguyễn Duy Khương là một công trình thiết kế kỹ thuật xây dựng hoàn chỉnh, giải quyết đồng bộ từ kiến trúc, kết cấu đến biện pháp thi công cho một chung cư cao tầng quy mô 13 tầng tại Thành phố Hồ Chí Minh. Việc kết hợp chặt chẽ các tiêu chuẩn hiện hành như TCVN 2737:2023, TCVN 5574:2018, TCVN 9386:2012 cùng phần mềm mô hình hóa ETABS và SAFE đã đem lại hệ thống kết quả tính toán có độ tin cậy kỹ thuật cao. Nghiên cứu đáp ứng trọn vẹn yêu cầu đào tạo kỹ sư Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng và cung cấp tài liệu tham khảo có giá trị chuyên môn cho công tác tính toán, thi công kết cấu nhà cao tầng.