Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Đồ án tốt nghiệp với đề tài "Chung cư thu nhập thấp Hoàng Anh" do sinh viên Phạm Thế Quyền thực hiện (Mã sinh viên: 1113104014), dưới sự hướng dẫn chuyên môn của ThS. Trần Dũng thuộc Tổ bộ môn Xây dựng, Khoa Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp (DD và CN). Công trình được hoàn thành vào ngày 16 tháng 8 năm 2013 tại thành phố Hải Phòng sau thời gian thực hiện 16 tuần theo chương trình đào tạo kỹ sư xây dựng.
Bối cảnh thực tiễn của đề tài xuất phát từ đặc điểm phát triển kinh tế - xã hội và quy hoạch đô thị của thành phố Hải Phòng. Hải Phòng có vị trí địa lý trọng yếu với 125 km bờ biển trải dài theo hướng Đông Bắc – Tây Nam (từ cửa sông Thái Bình đến cửa Lạch Huyện), giáp các tỉnh Thái Bình, Hải Dương và Quảng Ninh. Hạ tầng giao thông kết nối liên vùng thuận lợi qua các tuyến huyết mạch như Quốc lộ 5, Quốc lộ 10, Quốc lộ 18 cùng hệ thống cảng biển và sân bay Cát Bi. Về mặt dân số và hạ tầng đô thị, khu vực đô thị Hải Phòng có diện tích 36.299,14 ha, chiếm 24% tổng diện tích tự nhiên nhưng tập trung tới 45% tổng dân số toàn thành phố, đạt mật độ bình quân 3.865 người/km² (tổng dân số xấp xỉ gần 2 triệu người). Trong giai đoạn 2006–2010, thành phố đã huy động gần 119 nghìn tỷ đồng vốn đầu tư toàn xã hội, thu hút 297 dự án đầu tư trực tiếp nước ngoài (FDI) còn hiệu lực với tổng vốn đăng ký đạt 4,4 tỷ USD từ 28 quốc gia và vùng lãnh thổ, đồng thời ghi nhận hơn 21.000 doanh nghiệp đăng ký kinh doanh. Tốc độ công nghiệp hóa và đô thị hóa nhanh chóng đã thu hút nguồn nhân lực từ nhiều địa phương, dẫn tới sức ép gia tăng về việc làm, giá cả và đặc biệt là nhu cầu nhà ở cho đối tượng có thu nhập thấp. Trong bối cảnh đó, loại hình nhà chung cư cao tầng bằng bê tông cốt thép được xác định là giải pháp kỹ thuật và xã hội phù hợp để giải quyết bài toán quỹ nhà ở đô thị.
Nhiệm vụ nghiên cứu và thiết kế của đồ án được phân chia theo ba hợp phần cụ thể:
- Phần Kiến trúc (chiếm 10% khối lượng): Chỉnh sửa thiết kế kiến trúc công trình, bao gồm mặt bằng tầng 1, mặt bằng tầng 2 đến tầng 8, các mặt cắt và các bản vẽ liên quan; thể hiện qua 4 bản vẽ kiến trúc gồm Tổng mặt bằng (KT-01), Các mặt cắt ngang (KT-02), Mặt cắt 1-1 và 2-2 (KT-03), Mặt đứng và mặt bên (KT-04).
- Phần Kết cấu (chiếm 45% khối lượng): Lập sơ đồ tính khung phẳng và sơ đồ kết cấu sàn; dồn tải trọng tĩnh, hoạt tải và tải trọng gió lên khung trục 3; phân tích nội lực, tổ hợp nội lực và tính toán cốt thép dầm, cột khung trục 3; tính toán bản sàn tầng 4; tính toán kết cấu cầu thang bộ; tính toán và thiết kế móng cọc cho khung trục 3. Hồ sơ bản vẽ gồm: Cốt thép khung trục 3 (KC-01, KC-02), Cốt thép cầu thang bộ (KC-03), Cốt thép móng, Cốt thép sàn (KC-05).
- Phần Thi công (chiếm 45% khối lượng): Thiết kế biện pháp kỹ thuật thi công phần ngầm (ép cọc bê tông cốt thép, đào đất hố móng, an toàn lao động); thiết kế biện pháp thi công phần thân và hoàn thiện (ván khuôn, cốt thép, chọn cần trục tháp, máy vận thăng, trát, ốp lát); lập tiến độ thi công, thiết kế tổng mặt bằng công trường và lập bảng dự toán công trình.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đồ án:
- Đối tượng nghiên cứu: Công trình nhà chung cư cao tầng dành cho người thu nhập thấp bằng kết cấu bê tông cốt thép toàn khối.
- Phạm vi không gian: Địa điểm xây dựng đặt tại phường Ngọc Sơn, quận Kiến An, thành phố Hải Phòng. Khu đất xây dựng có tổng diện tích khoảng 2 ha, mật độ xây dựng trên 75%. Quy mô công trình gồm 8 tầng nổi và tầng mái tum, tổng chiều cao 32,1 m.
- Phạm vi thời gian: Đồ án thiết kế giả định được thực hiện trong 16 tuần, nghiệm thu vào tháng 8 năm 2013 dựa trên các số liệu quy hoạch, kinh tế và định mức kỹ thuật xây dựng tại thời điểm nghiên cứu.
Cơ sở tính toán thiết kế và tiêu chuẩn áp dụng
Đồ án vận dụng các tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng hiện hành của Việt Nam, phối hợp giữa phương pháp giải tích truyền thống và các công cụ phần mềm chuyên dụng trong xây dựng dân dụng:
- Tiêu chuẩn thiết kế và tính toán tải trọng: Toàn bộ việc xác định tĩnh tải bản thân vật liệu, hoạt tải sử dụng và tải trọng gió tác động lên công trình tuân thủ theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 (Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế). Địa điểm xây dựng tại quận Kiến An, Hải Phòng được xác định thuộc vùng gió IV-B với áp lực gió tiêu chuẩn $W_0 = 1,55\text{ kN/m}^2$, hệ số vượt tải $n = 1,2$, hệ số khí động phía đón gió $c = +0,8$ và phía hút gió $c = -0,6$.
- Lý thuyết tính toán kết cấu:
- Kết cấu sàn: Phân loại sự làm việc của bản sàn theo tỷ số nhịp $l_1 / l_2$. Với ô sàn điển hình kích thước $l_1 \times l_2 = 5,5\text{ m} \times 4,8\text{ m}$, tỷ số $l_1 / l_2 = 550 / 480 = 1,14 < 2$, bản sàn được xác định làm việc hai phương và tính toán theo sơ đồ bản kê 4 cạnh. Chiều dày sàn được chọn theo công thức $h_b = (D / m) \cdot l$, trong đó chọn $D = 0,9$, $m = 45$, nhịp tính toán $l = 480\text{ cm}$, cho kết quả $h_b = 9,6\text{ cm}$ (chọn chiều dày bản sàn thực tế toàn nhà là $h_b = 10\text{ cm}$).
- Phương pháp dồn tải sàn vào dầm khung: Chuyển đổi tải trọng sàn dạng diện tích thành tải trọng đường tác dụng lên dầm bằng sơ đồ phân phối tải trọng hình tam giác (với hệ số quy đổi $k_{\text{tam giác}} = 5/8 = 0,625$) và sơ đồ hình thang (hệ số quy đổi $k_{\text{hình thang}} = 1 - 2\beta^2 + \beta^3$).
- Kích thước sơ bộ cấu kiện dầm và cột: Chiều cao dầm chọn theo tỷ lệ $h = l_d / m_d$ với $m_d = 8 \div 12$ đối với dầm chính và $m_d = 12 \div 20$ đối với dầm phụ. Tiết diện cột sơ bộ xác định theo công thức $A_{sb} = k \cdot N / R_b$, trong đó sử dụng bê tông cấp độ bền B25 có cường độ chịu nén tính toán $R_b = 1,45\text{ kN/cm}^2$, hệ số an toàn $k = 1,5$, tổng tải trọng đơn vị sàn giả định $q = 12\text{ kN/m}^2$. Độ mảnh của cột được kiểm tra với chiều dài tính toán $l_0 = 0,7 H$ theo điều kiện $\lambda = l_0 / b < \lambda_0 = 31$.
- Công cụ tính toán và phần mềm mô phỏng:
- Phần mềm SAP 2000 Version 12: Ứng dụng để mô hình hóa sơ đồ hình học khung phẳng trục 3 gồm 4 nhịp (4 trục cột A, B, C, D) qua 8 tầng nổi và 1 tầng tum. Phần mềm xử lý bài toán đàn hồi tuyến tính với các thông số vật liệu bê tông B25: mô đun đàn hồi $E = 30 \times 10^6\text{ kN/m}^2$, khối lượng thể tích $\gamma = 25\text{ kN/m}^3$, hệ số trọng lượng bản thân
Selfweight = 0 (do tĩnh tải bản thân dầm, cột, tường đã được tính toán chi tiết và gán trực tiếp vào các phần tử).
- Phần mềm Microsoft Excel 2007: Tác giả tự lập bảng tính để nhập xuất nội lực, thực hiện tổ hợp các trường hợp tải trọng (tĩnh tải, hoạt tải 1, hoạt tải 2, gió trái, gió phải) nhằm trích xuất các cặp nội lực nguy hiểm nhất ($M_{\max} - N_{\text{tương ứng}}$, $M_{\min} - N_{\text{tương ứng}}$, $N_{\max} - M_{\text{tương ứng}}$, $Q_{\max}$) để tính cốt thép tiết diện dầm và cột.
Nội dung chính theo từng phần của đồ án
Phần Kiến trúc công trình (chiếm 10% khối lượng đồ án)
Phần kiến trúc tập trung điều chỉnh và hoàn thiện giải pháp mặt bằng, mặt cắt, mặt đứng và các hệ thống hạ tầng kỹ thuật của công trình:
- Giải pháp mặt bằng và phân khu chức năng: Công trình thiết kế dạng đơn nguyên 8 tầng, tổng chiều cao từ mặt đất đến đỉnh tum là 32,1 m. Tầng 1 có chiều cao tầng 3,9 m, bố trí sảnh chính với 2 lối vào, diện tích sàn sử dụng làm nơi để xe (ô tô, xe máy, xe đạp) cho cư dân, cán bộ công nhân viên và khách liên hệ công tác, kết hợp khu dịch vụ. Tầng 2 đến tầng 8 có chiều cao 3,6 m mỗi tầng, bố trí các căn hộ khép kín gồm 2 phòng ngủ, 1 phòng sinh hoạt chung, khu bếp và khu vệ sinh. Phía trên cùng là tầng mái tum cao 3,3 m kết hợp mái tôn mạ màu chống nóng cao 1,2 m.
- Giải pháp giao thông: Giao thông theo phương ngang tại mỗi tầng kết nối các phòng ra sảnh chung. Giao thông trục đứng gồm 1 thang bộ có vế thang rộng 2,1 m, 2 thang máy chở người và hàng, cùng 1 thang thoát hiểm bằng thép bố trí bên ngoài tòa nhà.
- Giải pháp vật liệu và hoàn thiện kiến trúc: Tường xây bằng gạch đặc mác 75, xây và trát trong/ngoài bằng vữa xi măng mác 50. Nền nhà lát đá Granit dày 15 mm trên lớp vữa xi măng mác 50. Khu vệ sinh ốp gạch men kính cao 1.800 mm tính từ mặt sàn. Cửa gỗ sử dụng gỗ nhóm 3 sơn màu vàng kem; hoa sắt cửa sổ sơn 1 nước chống gỉ và 2 nước sơn màu vàng kem. Tường tầng 1 và tầng 2 ốp đá granit màu đỏ; các tầng trên sơn màu vàng nhạt; mặt đứng đối xứng, ốp kính panel hộp dày 10 ly màu xanh. Hệ thống rãnh thoát nước xung quanh công trình có kích thước rộng 300 mm, sâu 250 mm, láng vữa xi măng mác 75 dày 20 mm đánh dốc về ga thu. Trần các tầng đóng khung xương thép trần giả và tấm trần nhựa Lambris Đài Loan.
- Hệ thống kỹ thuật công trình:
- Cấp nước: Nguồn nước lấy từ mạng lưới bên ngoài vào bể ngầm dung tích $88,56\text{ m}^3$ (trong đó dung tích dự trữ chữa cháy trong 3 giờ là $54\text{ m}^3$). Bố trí 2 máy bơm sinh hoạt (1 làm việc, 1 dự phòng) tại tầng hầm bơm lên bể nước mái. Nước nóng cung cấp cục bộ bằng bình đun riêng tại từng khu vệ sinh. Mạng lưới đường ống dùng ống thép tráng kẽm đường kính từ D15 đến D65 đi ngầm sàn, tường và trong hộp kỹ thuật.
- Thoát nước và thông hơi: Phân tách riêng hệ thống thoát nước bẩn sinh hoạt và hệ thống thoát phân. Nước phân tiểu từ xí bệt được xử lý cục bộ qua bể tự hoại trước khi dẫn ra cống ngoài. Hệ thống ống đứng thông hơi đường kính D60 vươn cao qua mái 700 mm. Ống dẫn dùng nhựa PVC, riêng ống đứng thoát phân bằng gang.
- Cấp điện: Nguồn điện 3 pha 4 dây 380V/220V cấp từ trạm biến áp đặt cạnh tòa nhà. Hệ thống dây dẫn luồn trong ống nhựa chôn ngầm tường, trần hoặc đi trên trần giả. Tại tủ điện tổng lắp công tơ tổng; mỗi căn hộ có công tơ đo đếm điện năng riêng đặt tại tủ kỹ thuật tầng.
- Hệ thống thông tin - tín hiệu: Dây điện thoại 4 lõi và cáp truyền hình đồng trục luồn ống PVC đi ngầm. Mỗi căn hộ được trang bị ban đầu 2 ổ cắm máy tính và 2 ổ cắm điện thoại.
- Phòng cháy chữa cháy: Mỗi sảnh tầng bố trí tủ cứu hỏa trang bị 1 cuộn vòi chữa cháy đường kính D50 dài 30 m, lăng phun đường kính D13 có van góc. Bố trí trạm bơm chữa cháy kết hợp 1 máy bơm động cơ diesel dự phòng sự cố mất điện. Phía ngoài nhà đặt 2 họng chờ kết nối với xe chữa cháy đô thị.
Phần Kết cấu công trình (chiếm 45% khối lượng đồ án)
Phần kết cấu thực hiện thiết kế chi tiết khung ngang trục 3, sàn tầng 4, cầu thang bộ và móng:
- Lựa chọn phương án kết cấu:
- Kết cấu sàn: Tác giả so sánh ba phương án: sàn sườn toàn khối, sàn ô cờ và sàn không dầm (sàn nấm). Phương án sàn sườn toàn khối bằng bê tông cốt thép B25 đổ tại chỗ dày 10 cm được lựa chọn nhờ tính toán đơn giản, phù hợp công nghệ thi công hiện có và đáp ứng tốt khẩu độ công trình.
- Kết cấu móng: So sánh giữa móng cọc đóng, cọc ép và cọc khoan nhồi. Tác giả chọn phương án móng cọc ép bê tông cốt thép vì đảm bảo độ ổn định sâu, thi công êm, kiểm soát tốt chất lượng cọc và không gây rung chấn ảnh hưởng tới các công trình lân cận.
- Hệ kết cấu chịu lực: So sánh hệ tường chịu lực, khung chịu lực, lõi chịu lực và khung - giằng. Đồ án lựa chọn sơ đồ khung phẳng liên kết cứng dầm - cột để tiếp nhận toàn bộ tải trọng đứng và tải trọng ngang.
- Kích thước hình học và tiết diện sơ bộ của khung trục 3:
- Khung ngang trục 3 gồm 4 trục cột A, B, C, D với các kích thước nhịp: conson trục A dài 1,54 m; nhịp A–B dài 4,87 m; nhịp B–C dài 5,68 m; nhịp C–D dài 4,87 m; conson trục D dài 1,54 m. Chiều cao tầng 1 tính từ ngàm móng đến tim dầm là $h_1 = 4,85\text{ m}$; chiều cao tầng 2 đến tầng 8 là $h_2 = 3,60\text{ m}$; chiều cao tầng tum là $h_3 = 2,875\text{ m}$.
- Kích thước dầm chính chọn chung $22 \times 55\text{ cm}$ (tiết diện dầm qua nhịp 5,0 m và 5,5 m). Dầm phụ qua nhịp 4,8 m chọn tiết diện $22 \times 35\text{ cm}$. Dầm ban công / dầm conson chọn tiết diện $22 \times 30\text{ cm}$.
- Tiết diện cột khung: Cột biên từ tầng 1 đến tầng 4 chọn $30 \times 40\text{ cm}$, từ tầng 5 đến tầng 8 giảm xuống $30 \times 30\text{ cm}$. Cột giữa từ tầng 1 đến tầng 4 chọn $40 \times 55\text{ cm}$, từ tầng 5 đến tầng 8 giảm xuống $40 \times 40\text{ cm}$.
- Xác định các trường hợp tải trọng tác dụng:
- Tĩnh tải sàn và kết cấu: Tĩnh tải sàn điển hình tính toán $g_s = 3,92\text{ kN/m}^2$; sàn khu vệ sinh $g_{wc} = 5,30\text{ kN/m}^2$; sàn mái $g_{SM} = 3,88\text{ kN/m}^2$; sàn cầu thang $5,38\text{ kN/m}^2$. Trọng lượng dầm $22 \times 55\text{ cm}$ kèm lớp vữa trát là $3,64\text{ kN/m}$; dầm $22 \times 35\text{ cm}$ là $2,30\text{ kN/m}$; dầm $22 \times 30\text{ cm}$ là $1,96\text{ kN/m}$. Tường xây 220 mm trên dầm 550 mm có tải trọng $15,42\text{ kN/m}$; tường 110 mm là $8,78\text{ kN/m}$; tường chắn mái cao 0,6 m gây tải trọng $1,72\text{ kN/m}$.
- Hoạt tải sử dụng: Hoạt tải tính toán trên sàn phòng khách, phòng ngủ, phòng ăn và khu vệ sinh là $1,95\text{ kN/m}^2$ (tiêu chuẩn $1,5\text{ kN/m}^2$, $n = 1,3$); sàn sảnh, hành lang và cầu thang là $3,60\text{ kN/m}^2$ (tiêu chuẩn $3,0\text{ kN/m}^2$, $n = 1,2$); sàn mái là $0,95\text{ kN/m}^2 \div 0,97\text{ kN/m}^2$. Hoạt tải được phân thành hai sơ đồ chất tải (Hoạt tải 1 và Hoạt tải 2) dạng bàn cờ trên các tầng để tìm nội lực nguy hiểm nhất.
- Tải trọng gió: Áp lực gió tiêu chuẩn vùng IV-B $W_0 = 1,55\text{ kN/m}^2$. Giá trị phân bố tải trọng gió đẩy ($q_{\text{đón}}$) và gió hút ($q_{\text{hút}}$) tính toán theo từng độ cao tầng được lập thành bảng chi tiết trong thuyết minh.
Phần Thi công và tổ chức xây dựng (chiếm 45% khối lượng đồ án)
Phần thi công lập biện pháp tổ chức xây dựng toàn diện cho cả hai giai đoạn:
- Thi công phần ngầm: Giới thiệu thông số cọc bê tông cốt thép và quy trình công nghệ ép cọc bằng kích ép thủy lực. Thiết kế biện pháp kỹ thuật đào đất hố móng, bố trí máy đào gầu nghịch, biện pháp gia cố vách hố móng, tiêu nước ngầm và quy định an toàn lao động trong công tác đất và đổ bê tông móng cọc.
- Thi công phần thân và công tác hoàn thiện: Thiết kế hệ thống ván khuôn, xà gồ, cột chống chịu lực cho cấu kiện sàn, dầm chính, dầm phụ và cột bê tông cốt thép; lập bảng thống kê khối lượng ván khuôn cốt thép toàn công trình. Tính toán năng suất và lựa chọn thiết bị cơ giới: chọn cần trục tháp có tầm với và sức nâng phù hợp chiều cao 32,1 m của công trình; chọn máy vận thăng chuyển vật liệu và người; chọn máy trộn và máy đầm bê tông. Lập biện pháp thi công trát tường, ốp lát đá granit đỏ tầng 1-2, sơn tường ngoài và ốp kính panel mặt đứng.
- Tổ chức thi công và quản lý tiến độ: Thiết kế tổng mặt bằng thi công bao gồm kho bãi chứa vật liệu (thép, cát, đá, xi măng), tuyến đường vận chuyển nội bộ, khu nhà tạm cho cán bộ công nhân viên, mạng lưới điện thi công 380V/220V và mạng cấp nước phục vụ trộn bê tông, bảo dưỡng và sinh hoạt. Tính toán nhu cầu nhân lực, lập biểu đồ nhân lực và tiến độ thi công ban đầu; lập bảng dự toán chi phí xây dựng công trình dựa trên định mức dự toán xây dựng.
Kết quả tính toán thiết kế và giải pháp kỹ thuật
Toàn bộ các thông số kỹ thuật, số liệu tải trọng và kích thước cấu kiện được tác giả xác định và thể hiện qua các bảng tính cụ thể:
Bảng 1: Thông số tiết diện các cấu kiện kết cấu chính (Khung trục 3)
| Loại cấu kiện |
Vị trí tầng |
Kích thước tiết diện $b \times h$ (cm) |
Chiều dài / Nhịp tính toán (m) |
Vật liệu sử dụng |
| Bản sàn |
Toàn bộ các tầng (1 đến tum) |
Chiều dày $h_b = 10\text{ cm}$ |
Ô bản điển hình $5,50 \times 4,80\text{ m}$ |
Bê tông B25 |
| Dầm chính |
Tầng 1 đến tầng tum |
$22 \times 55\text{ cm}$ |
Nhịp 4,87 m; 5,68 m |
Bê tông B25, cốt thép |
| Dầm phụ |
Tầng 1 đến tầng tum |
$22 \times 35\text{ cm}$ |
Nhịp 4,80 m |
Bê tông B25, cốt thép |
| Dầm conson |
Ban công các tầng |
$22 \times 30\text{ cm}$ |
Nhịp 1,54 m |
Bê tông B25, cốt thép |
| Cột biên |
Tầng 1 đến tầng 4 |
$30 \times 40\text{ cm}$ |
$H = 3,90\text{ m}$ (T1); $3,60\text{ m}$ (T2-T4) |
Bê tông B25 |
| Cột biên |
Tầng 5 đến tầng 8 |
$30 \times 30\text{ cm}$ |
$H = 3,60\text{ m}$ |
Bê tông B25 |
| Cột giữa |
Tầng 1 đến tầng 4 |
$40 \times 55\text{ cm}$ |
$H = 3,90\text{ m}$ (T1); $3,60\text{ m}$ (T2-T4) |
Bê tông B25 |
| Cột giữa |
Tầng 5 đến tầng 8 |
$40 \times 40\text{ cm}$ |
$H = 3,60\text{ m}$ |
Bê tông B25 |
Bảng 2: Tải trọng gió tính toán tác dụng lên khung trục 3 (Hải Phòng - Vùng IV-B)
| Tầng |
Cao trình $H$ (m) |
Bề rộng đón gió $B$ (m) |
Hệ số độ cao $k$ |
Áp lực $W_0$ ($\text{kN/m}^2$) |
Hệ số $n$ |
Tải đón gió $q_{\text{đón}}$ (kN/m) |
Tải hút gió $q_{\text{hút}}$ (kN/m) |
| 1 |
+3,9 |
3,8 |
0,862 |
1,55 |
1,2 |
4,86 |
3,64 |
| 2 |
+7,5 |
3,8 |
0,920 |
1,55 |
1,2 |
5,20 |
3,91 |
| 3 |
+11,1 |
3,8 |
1,024 |
1,55 |
1,2 |
5,77 |
4,33 |
| 4 |
+14,7 |
3,8 |
1,100 |
1,55 |
1,2 |
6,19 |
4,67 |
| 5 |
+18,3 |
3,8 |
1,162 |
1,55 |
1,2 |
6,57 |
4,90 |
| 6 |
+21,9 |
3,8 |
1,214 |
1,55 |
1,2 |
6,84 |
5,13 |
| 7 |
+25,5 |
3,8 |
1,261 |
1,55 |
1,2 |
7,14 |
5,35 |
| 8 |
+29,1 |
3,8 |
1,308 |
1,55 |
1,2 |
7,22 |
5,55 |
| Tum |
+32,1 |
3,8 |
1,520 |
1,55 |
1,2 |
8,58 |
6,42 |
Bảng 3: Tổng hợp tĩnh tải và hoạt tải đơn vị của các kết cấu sàn
| Loại sàn cấu tạo |
Chiều dày sàn |
Trọng lượng tiêu chuẩn $P^{tc}$ |
Hệ số độ tin cậy $n$ |
Tổng tĩnh tải $g^{tt}$ ($\text{kN/m}^2$) |
Hoạt tải tính toán $p^{tt}$ ($\text{kN/m}^2$) |
| Sàn phòng ở điển hình |
10 cm |
$3,44\text{ kN/m}^2$ |
$1,1 \div 1,3$ |
3,92 |
1,95 |
| Sàn khu vệ sinh (WC) |
10 cm |
$4,58\text{ kN/m}^2$ |
$1,1 \div 1,3$ |
5,30 |
1,95 |
| Sàn ban công |
10 cm |
$3,44\text{ kN/m}^2$ |
$1,1 \div 1,3$ |
3,92 |
3,60 |
| Sàn mái tum |
10 cm |
$3,25\text{ kN/m}^2$ |
$1,1 \div 1,3$ |
3,88 |
0,95 |
| Bản thang bộ |
Theo bản vẽ |
$4,72\text{ kN/m}^2$ |
$1,1 \div 1,3$ |
5,38 |
3,60 |
Đóng góp kỹ thuật mà tác giả tự nêu trong đồ án tập trung vào việc thiết lập một quy trình thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh, đồng bộ giữa các khâu kiến trúc, kết cấu và thi công cho một công trình cao tầng bằng bê tông cốt thép cụ thể tại Hải Phòng. Tác giả đã giải quyết được việc mô hình hóa kết cấu khung trục 3 bằng SAP 2000, quy đổi chính xác tải trọng sàn hai phương vào dầm khung phẳng, kết hợp với các giải pháp thi công ván khuôn, cọc ép và bố trí mặt bằng công trường thực tế.
Hạn chế của đồ án và hướng nghiên cứu tiếp
Dựa trên thuyết minh văn bản và phạm vi nghiên cứu, các hạn chế và hướng phát triển được xác định như sau:
- Hạn chế kỹ thuật trong văn bản:
- Văn bản nêu rõ đây là đề tài đồ án tốt nghiệp với tính chất công trình giả định trong thời gian thực hiện 16 tuần, do đó khối lượng tính toán mới dừng lại ở việc tính toán đại diện cho khung phẳng trục 3, sàn tầng 4, cầu thang bộ và móng trục 3, chưa giải quyết toàn bộ các khung ngang, khung dọc khác của công trình.
- Sơ đồ tính toán khung ngang được đơn giản hóa về dạng khung phẳng 2D, chưa xét tới hiệu ứng làm việc không gian tổng thể 3D dưới tác động xoắn của tải trọng gió và tải trọng động đất.
- Một số thành phần tải trọng nhỏ được tác giả chủ động lược bỏ để giảm độ phức tạp trong tính toán, cụ thể như tải trọng của tường ngăn nước cao 0,25 m trên mái tum gây lực tập trung nhỏ lên dầm.
- Phần lập dự toán và tiến độ thi công mới dừng lại ở mức ban đầu theo số liệu giả định và khối lượng bóc tách chính của công trình.
- Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp:
- Nghiên cứu mô hình hóa không gian 3 chiều (3D) tương tác giữa kết cấu bên trên với hệ kết cấu móng cọc và nền đất thực tế để phản ánh chính xác dao động và chuyển vị xoắn của công trình.
- Phân tích và thử nghiệm giải pháp kết cấu sàn không dầm (sàn nấm) hoặc sàn bê tông ứng lực trước cho các công trình chung cư cao tầng tương tự, nhằm tận dụng ưu điểm giảm chiều cao tầng và mở rộng không gian sử dụng như tác giả đã so sánh trong phần lựa chọn giải pháp kết cấu sàn.
Giá trị tham khảo
Đồ án là tài liệu tham khảo kỹ thuật hữu ích đối với:
- Sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp, Quản lý Xây dựng: Cung cấp tài liệu mẫu về cấu trúc và trình tự thực hiện một đồ án tốt nghiệp kỹ sư đạt chuẩn phân bổ khối lượng (10% Kiến trúc, 45% Kết cấu, 45% Thi công).
- Người làm đồ án môn học Bê tông cốt thép và Thi công: Cung cấp chi tiết các bảng tính quy đổi tải trọng sàn tam giác, hình thang thành tải phân bố đều trên dầm; công thức chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm, cột và kiểm tra độ mảnh $\lambda$; quy trình nhập thông số tải trọng và vật liệu trên phần mềm SAP 2000.
- Kỹ sư thiết kế kết cấu tại khu vực ven biển Hải Phòng: Tham khảo các bảng tra và số liệu tính toán tải trọng gió theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 ứng với vùng áp lực gió IV-B ($W_0 = 1,55\text{ kN/m}^2$) cùng phương án thiết kế móng cọc ép và bể nước chữa cháy ngầm dung tích lớn.
Câu hỏi thường gặp
1. Công trình Chung cư thu nhập thấp Hoàng Anh có quy mô tầng cao và kích thước mặt bằng như thế nào?
Công trình gồm 8 tầng nổi và 1 tầng mái tum với tổng chiều cao 32,1 m. Chiều cao tầng 1 là 3,9 m; tầng 2 đến tầng 8 cao 3,6 m mỗi tầng; tầng mái tum cao 3,3 m kết hợp mái tôn chống nóng cao 1,2 m. Chiều dài mặt bằng khung trục 3 có 4 trục cột A, B, C, D với nhịp A-B dài 4,87 m, nhịp B-C dài 5,68 m, nhịp C-D dài 4,87 m và hai đầu conson vươn ra 1,54 m.
2. Tại sao tác giả lựa chọn phương án sàn sườn toàn khối và móng cọc ép cho công trình?
Phương án sàn sườn toàn khối bê tông B25 dày 10 cm được lựa chọn vì công nghệ thi công phong phú, tính toán đơn giản, phù hợp với nhịp phòng từ 4,8 m đến 5,5 m và phổ biến trong xây dựng dân dụng. Phương án móng cọc ép được chọn thay vì cọc đóng hay cọc khoan nhồi vì công trình nằm trong đô thị, móng cọc ép có độ tin cậy cao, thi công êm dịu, không gây rung ồn ảnh hưởng tới các công trình lân cận và phù hợp với điều kiện kinh tế của dự án.
3. Tải trọng gió tác dụng lên công trình được tính toán theo tiêu chuẩn nào và giá trị tại các tầng ra sao?
Tải trọng gió được tính toán theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 cho địa bàn Hải Phòng thuộc vùng gió IV-B, áp lực gió tiêu chuẩn $W_0 = 1,55\text{ kN/m}^2$, hệ số vượt tải $n = 1,2$. Tải trọng phân bố tác dụng lên khung trục 3 tăng dần theo chiều cao: tải đón gió ($c = +0,8$) tăng từ $4,86\text{ kN/m}$ (tầng 1) lên $7,22\text{ kN/m}$ (tầng 8) và đạt $8,58\text{ kN/m}$ tại tầng tum; tải hút gió ($c = -0,6$) tăng từ $3,64\text{ kN/m}$ (tầng 1) lên $5,55\text{ kN/m}$ (tầng 8) và đạt $6,42\text{ kN/m}$ tại tầng tum.
4. Khung trục 3 được mô hình hóa và phân tích nội lực trên phần mềm nào với các thông số vật liệu gì?
Khung ngang trục 3 được mô hình hóa trên phần mềm SAP 2000 Version 12 và tổ hợp nội lực bằng Microsoft Excel 2007. Các thông số đầu vào gồm bê tông cấp độ bền B25 có mô đun đàn hồi $E = 30 \times 10^6\text{ kN/m}^2$, khối lượng thể tích $\gamma = 25\text{ kN/m}^3$, cường độ chịu nén $R_b = 1,45\text{ kN/cm}^2$; hệ số tải trọng bản thân khai báo Selfweight = 0 do trọng lượng dầm, cột, sàn, tường đã được tính toán độc lập và gán trực tiếp.
5. Hệ thống cấp nước sinh hoạt và phòng cháy chữa cháy của tòa nhà được thiết kế ra sao?
Công trình bố trí một bể chứa nước ngầm có tổng dung tích $88,56\text{ m}^3$, trong đó dành riêng $54\text{ m}^3$ dự trữ chữa cháy trong 3 giờ. Trạm bơm gồm 2 máy bơm nước sinh hoạt (1 làm việc, 1 dự phòng) bơm lên bể mái và trạm bơm chữa cháy chuyên dụng kết hợp máy bơm động cơ diesel dự phòng khi mất điện. Tại mỗi sảnh tầng đều có hộp vòi chữa cháy cuộn vòi D50 dài 30 m và lăng phun D13, đồng thời bên ngoài công trình bố trí 2 họng chờ phục vụ tiếp nước từ xe chữa cháy.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp "Chung cư thu nhập thấp Hoàng Anh" của sinh viên Phạm Thế Quyền là một hồ sơ thiết kế kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng hoàn chỉnh, bao quát đầy đủ ba khối lượng công việc chính gồm kiến trúc (10%), kết cấu (45%) và tổ chức thi công (45%). Tác giả đã tuân thủ chặt chẽ tiêu chuẩn TCVN 2737-1995, khai thác hiệu quả phần mềm SAP 2000 Version 12 và Excel 2007 để tính toán chi tiết khung phẳng chịu lực trục 3, đồng thời đưa ra các phương án móng cọc ép và hoàn thiện kỹ thuật phù hợp với đặc thù đô thị Hải Phòng. Thuyết minh đồ án cung cấp hệ thống số liệu tính toán dồn tải, kích thước cấu kiện và biện pháp thi công rõ ràng, có giá trị học thuật và thực tiễn cao cho việc nghiên cứu, tham khảo trong lĩnh vực kỹ thuật xây dựng công trình nhà cao tầng.
