Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế Chung cư Bình An" được thực hiện bởi sinh viên Lê Thành Tài (MSSV: 11149121), dưới sự hướng dẫn của TS. Đỗ Đại Thắng tại Khoa Xây dựng & Cơ học Ứng dụng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (bảo vệ tháng 07/2015). Đề tài thuộc chuyên ngành Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp, thực hiện giải pháp thiết kế kỹ thuật và tính toán kết cấu toàn diện cho một công trình cao tầng thực tế.

  • Lý do chọn đề tài và bối cảnh thực tiễn: Công trình Chung cư Bình An được xây dựng tại Quận 9, Thành phố Hồ Chí Minh nhằm đáp ứng nhu cầu nhà ở và dịch vụ thương mại trong quá trình đô thị hóa. Với chiều cao trên 40 m, kết cấu công trình chịu ảnh hưởng lớn từ các tác động tải trọng ngang (tải trọng gió bao gồm thành phần động và tải trọng động đất), đòi hỏi quy trình mô hình hóa, phân tích dao động và tính toán móng phức tạp trên nền địa chất đô thị.
  • Quy mô công trình:
    • Số tầng: 16 tầng (bao gồm 01 tầng bán hầm, tầng trệt, 13 tầng căn hộ điển hình và tầng mái).
    • Chiều cao tầng điển hình: 3,5 m; chiều cao tại vị trí bể nước mái đạt Z = 56,383 m.
    • Kích thước mặt bằng kiến trúc: 46 m × 27 m.
  • Nhiệm vụ nghiên cứu (theo văn bản giao nhiệm vụ ngày 12/03/2015):
    1. Phần Kiến trúc: Thể hiện lại và chuẩn hóa các bản vẽ theo hồ sơ kiến trúc được duyệt (04 bản vẽ A1).
    2. Phần Kết cấu: Tính toán và thiết kế kết cấu sàn tầng 4 điển hình; tính toán và thiết kế cấu kiện phụ trợ gồm cầu thang bộ và bể nước mái; thiết lập mô hình không gian 3D, phân tích nội lực và thiết kế khung trục 3 và khung trục C (16 bản vẽ A1).
    3. Phần Nền móng: Tổng hợp, đánh giá số liệu khảo sát địa chất công trình; tính toán và thiết kế so sánh 02 phương án móng khả thi: móng cọc ép bê tông cốt thép và móng cọc khoan nhồi.
    4. Khối lượng hồ sơ bàn giao: 01 tập Thuyết minh, 01 tập Phụ lục tính toán và 20 bản vẽ kỹ thuật khổ A1.
  • Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
    • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống kết cấu chịu lực bê tông cốt thép toàn khối của khối tháp chung cư 16 tầng.
    • Phạm vi không gian: Địa điểm xây dựng tại Quận 9, Thành phố Hồ Chí Minh (vùng gió II-A, dạng địa hình B).
    • Phạm vi thời gian thực hiện: Từ ngày 12/03/2015 đến ngày 03/07/2015.

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

Hệ thống tính toán trong đồ án tuân thủ nghiêm ngặt các quy chuẩn xây dựng và tiêu chuẩn thiết kế Việt Nam (TCVN) chuyên ngành kỹ thuật công trình:

Nhóm tiêu chuẩn Mã hiệu tiêu chuẩn Tên tiêu chuẩn áp dụng trong thuyết minh
Tải trọng & Tác động TCVN 2737:1995 Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế
Khí động học TCVN 229:1999 Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo TCVN 2737:1995
Bê tông cốt thép TCVN 5574:2012 Kết cấu bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế
Nhà cao tầng TCVN 198:1997 Nhà cao tầng – Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối
Nền công trình TCVN 9362:2012 Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình
Nền móng cọc TCVN 205:1998 Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế
Cọc khoan nhồi TCVN 195:1997 Nhà cao tầng – Thiết kế cọc khoan nhồi
Động đất TCVN 9386:2012 Thiết kế công trình chịu động đất
Nền móng cọc (mới) TCVN 10304:2014 Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế
  • Khung lý thuyết và mô hình tính toán:
    • Lý thuyết trạng thái giới hạn (TTGH): Tính toán cấu kiện bê tông cốt thép chịu uốn, nén, cắt theo TTGH I (khả năng chịu lực) và kiểm tra biến dạng, võng, nứt theo TTGH II.
    • Phương pháp tra bảng ô bản: Cấu kiện sàn và thành bể nước được tính toán theo phương pháp đàn hồi, tra bảng nội lực bản kê 4 cạnh liên kết ngàm (sơ đồ ô bản số 9) dựa trên tài liệu lý thuyết của Võ Bá Tầm.
    • Mô hình phần tử hữu hạn (FEM): Sử dụng phần mềm ETABS V9 để xây dựng mô hình khung không gian 3 chiều, xác định các mode dao động riêng, phân tích tải trọng gió động, phổ phản ứng động đất và tổ hợp nội lực không gian. Phần mềm SAFE được dùng để giải bài toán biến dạng và nội lực tấm đài móng phức tạp (móng lõi thang).
  • Quy cách vật liệu sử dụng:
    • Bê tông cấp độ bền B25: Cường độ tính toán chịu nén $R_b = 14,5\text{ MPa}$, cường độ chịu kéo $R_{bt} = 1,05\text{ MPa}$, mô đun đàn hồi $E_b = 30.000\text{ MPa}$.
    • Cốt thép: Thép AI (đường kính $\Phi \le 10\text{ mm}$) có $R_s = R_{sc} = 225\text{ MPa}$, $R_{sw} = 175\text{ MPa}$, $E_s = 210.000\text{ MPa}$; Thép AII (đường kính $\Phi > 10\text{ mm}$) có $R_s = R_{sc} = 280\text{ MPa}$, $E_s = 270.000\text{ MPa}$; Thép AIII dùng cho dầm cầu thang có $R_s = 365\text{ MPa}$.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 trình bày tổng quan quy mô công trình, giải pháp kết cấu kiến trúc và xác định sơ bộ kích thước các cấu kiện chịu lực chính:

  • Giải pháp kết cấu: Sàn sử dụng hệ sàn sườn toàn khối (dầm và bản sàn). Hệ chịu lực chính là khung bê tông cốt thép kết hợp lõi thang máy ở trung tâm và vách cứng bố trí ở biên. Phương án móng dự kiến là móng cọc (cọc ép hoặc cọc khoan nhồi).
  • Tải trọng tác động: Tĩnh tải bao gồm trọng lượng bản thân kết cấu, các lớp hoàn thiện, tường xây, thiết bị. Hoạt tải tiêu chuẩn xác định theo công năng: phòng khách và phòng ngủ đạt $1,5\text{ kN/m}^2$; phòng vệ sinh đạt $2,0\text{ kN/m}^2$. Áp lực gió tiêu chuẩn $W_0 = 83\text{ daN/m}^2$ (vùng II-A, địa hình B). Chiều cao công trình trên 40 m nên tính toán cả thành phần tĩnh và động của gió, kết hợp tải trọng động đất.
  • Sơ bộ tiết diện: Chiều dày sàn tầng điển hình chọn $h_s = 120\text{ mm}$ dựa trên ô bản lớn nhất S3, S4 ($7400\text{ mm} \times 7000\text{ mm}$). Tiết diện dầm chính chọn $300\text{ mm} \times 600\text{ mm}$; dầm phụ chọn $200\text{ mm} \times 400\text{ mm}$. Hệ vách lõi thang và vách biên có chiều dày 300 mm. Tiết diện cột được sơ bộ theo công thức tải trọng tích lũy diện truyền tải $F_{\text{cột}} = k_t \cdot N / R_b$ (với $k_t = 1,3$, $q = 1000\text{ daN/m}^2$) và thay đổi giảm dần theo chu kỳ 4 tầng một lần.

Chương 2: Thiết kế sàn tầng 4

Chương 2 tính toán chi tiết sàn tầng 4 đại diện cho mặt bằng sàn điển hình của chung cư:

  • Mặt bằng kết cấu sàn: Bản sàn được chia thành 8 ô bản (S1 đến S8). Căn cứ tỷ số cạnh dài trên cạnh ngắn $L_2/L_1$: các ô từ S1 đến S7 có $L_2/L_1 < 2$ nên tính toán theo sơ đồ bản kê 4 cạnh liên kết ngàm (ô số 9); riêng ô S8 có tỷ số $L_2/L_1 \ge 2$ tính theo sơ đồ bản dầm một phương. Tỷ số độ cứng giữa dầm và sàn $h_d/h_s = 400/120 = 3,33 > 3$, đảm bảo liên kết ngàm cứng hoàn toàn.
  • Xác định tải trọng: Tổng tĩnh tải gồm trọng lượng các lớp cấu tạo (gạch ceramic, vữa lót, bản BTCT, vữa trát trần, đường ống thiết bị) và tĩnh tải tường xây phân bố quy đổi trên diện tích ô bản ($g_{t}^{tt}$). Hoạt tải tính toán từng ô bản được quy đổi theo diện tích công năng ($p^{tt}$ dao động từ $208\text{ daN/m}^2$ đến $360\text{ daN/m}^2$).
  • Nội lực và cốt thép: Cắt dải bản rộng 1 m để tính toán cấu kiện chịu uốn. Cốt thép được tính theo bài toán đặt cốt đơn với chiều cao làm việc $h_0 = 100\text{ mm}$, kiểm tra điều kiện hàm lượng cốt thép $\xi \le \xi_R$ và $\mu_{\min} \le \mu \le \mu_{\max}$ (khống chế trong khoảng $0,3% - 0,9%$).
  • Kiểm tra độ võng: Kiểm tra theo TTGH II cho ô bản lớn nhất S4 ($7,0\text{ m} \times 7,4\text{ m}$) dưới tải trọng tiêu chuẩn $q^{tc} = 857,2\text{ daN/m}^2$. Độ võng lớn nhất ở tâm bản tính được là $f_{\max} = 1,67\text{ cm}$, nhỏ hơn độ võng giới hạn cho phép $[f] = L/200 = 740/200 = 3,7\text{ cm}$, kết cấu thỏa mãn điều kiện độ cứng.

Chương 3: Thiết kế cầu thang bộ

Chương 3 giải quyết thiết kế cầu thang bộ 2 vế tầng điển hình:

  • Thông số hình học: Chiều cao tầng $3,5\text{ m}$; chiều rộng một vế thang $1500\text{ mm}$; kích thước bậc thang gồm chiều cao bậc $h_b = 150\text{ mm}$, bề rộng bậc $l_b = 300\text{ mm}$; góc nghiêng thang thỏa mãn $\tan \alpha = 150/300 = 0,5$ ($\alpha = 26,6^\circ$); nhịp tính toán dầm thang $L_0 = 5050\text{ mm}$; chiều dày bản thang chọn $h_s = 120\text{ mm}$; dầm chiếu nghỉ có tiết diện $200\text{ mm} \times 400\text{ mm}$.
  • Tải trọng tác dụng: Tĩnh tải bản chiếu nghỉ đạt $4,7\text{ kN/m}$; tải trọng bản thang nghiêng quy đổi theo phương đứng có kể đến lan can đạt $7,58\text{ kN/m}$. Hoạt tải tính toán trên bản thang $p = 1,6\text{ kN/m}$.
  • Sơ đồ tính toán và phân tích nội lực: Mặc dù tỷ số $h_d/h_s > 3$, tác giả lựa chọn sơ đồ tính là dầm đơn giản một đầu gối cố định và một đầu gối di động có xét phân phối lại mô men ($M_{\text{nhịp}} = 0,4 M_{\max}$) bằng phần mềm ETABS V9. Lý do kỹ thuật được thuyết minh rõ: bản thang thường đổ sau dầm cột nên khó đảm bảo ngàm cứng tuyệt đối ngoài hiện trường, đồng thời cầu thang là lối thoát hiểm duy nhất khi có cháy nổ hay động đất nên cần tăng cường độ an toàn chịu lực tại nhịp.
  • Thiết kế cốt thép: Bản thang bố trí thép dọc chịu uốn, thép phân bố chọn $\Phi 6a200$. Dầm chiếu nghỉ chịu lực cắt lớn nhất $Q_{\max} = 7238\text{ daN}$, lớn hơn khả năng chịu cắt của bê tông ($4662\text{ daN}$), do đó bố trí cốt đai chịu cắt $\Phi 6$ hai nhánh khoảng cách $a = 200\text{ mm}$ ở đoạn gần gối tựa ($L/4$) và $a = 300\text{ mm}$ ở giữa nhịp.

Chương 4: Thiết kế bể nước mái

Chương 4 thiết kế hệ thống bể nước sinh hoạt và cứu hỏa đặt trên tầng mái tại vị trí các trục 3'-C', 3'-B', 5'-C', 5'-B':

  • Quy mô dung tích: Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt lấy $q = 120\text{ lít/người/ngày}$. Từ tầng 2 đến tầng 14 gồm 13 tầng, mỗi tầng 8 căn hộ, bình quân 4 người/căn, tổng số cư dân là 416 người. Nhu cầu nước công cộng và cứu hỏa lấy thêm $10%$; khu thương mại tầng trệt lấy $10%$. Tổng lượng nước tính toán là $Q = 60\text{ m}^3/\text{ngày}$. Tác giả chọn kích thước hình học bể chứa thực tế đạt dung tích $78,72\text{ m}^3$.
  • Bản nắp bể: Đổ bê tông toàn khối dày $h_b = 100\text{ mm}$, bố trí 02 lỗ thăm kích thước $600\text{ mm} \times 600\text{ mm}$. Dầm nắp kích thước $200\text{ mm} \times 350\text{ mm}$, cột đỡ bể $300\text{ mm} \times 300\text{ mm}$. Bản nắp tính theo ô bản số 9 bản kê 4 cạnh.
  • Bản thành bể: Dày $120\text{ mm}$, phân thành 3 loại ô bản khác nhau. Tải trọng gồm áp lực thủy tĩnh của nước bên trong và áp lực gió tại cao trình đỉnh $Z = 56,383\text{ m}$. Trường hợp tính toán nguy hiểm nhất được xác định là tổ hợp "Gió hút + Áp lực nước" do hai lực tác dụng cùng chiều làm tăng mô men uốn chân ngàm và giữa nhịp.
  • Bản đáy và hệ dầm: Bản đáy chịu toàn bộ trọng lượng nước và tĩnh tải bản đáy, liên kết với hệ dầm đáy kích thước $200\text{ mm} \times 500\text{ mm}$. Toàn bộ bản đáy được kiểm tra thỏa mãn điều kiện độ võng và độ mở rộng khe nứt chống thấm theo tiêu chuẩn bê tông cốt thép.

Chương 5: Tính nội lực khung không gian

Chương 5 mô hình hóa kết cấu chịu lực tổng thể công trình trên phần mềm ETABS V9:

  • Tải trọng ngang (Gió và Động đất):
    • Tải trọng gió tính toán theo TCVN 2737:1995 kết hợp TCVN 229:1999: Xác định thành phần tĩnh và thành phần động của tải trọng gió cho 3 dạng dao động đầu tiên: Mode 1 (dao động tịnh tiến theo phương Ox), Mode 2 (dao động tịnh tiến theo phương Oy) và Mode 3 (dao động xoắn).
    • Tải trọng động đất tính toán theo TCVN 9386:2012 bằng phương pháp phổ phản ứng đàn hồi: Khai báo các tham số địa chấn, khối lượng tham gia dao động hữu hiệu với các mode 1, 4, 7, 11 theo phương X và các mode 2, 6, 9, 12 theo phương Y.
  • Tổ hợp tải trọng: Thiết lập các trường hợp tổ hợp tải trọng cơ bản (tĩnh tải, hoạt tải, gió tĩnh, gió động X, Y) và tổ hợp đặc biệt có xét đến tác động địa chấn theo cả hai phương.
  • Kiểm tra ổn định tổng thể: Đánh giá chu kỳ và tần số dao động riêng, kiểm tra độ lệch giữa tâm khối lượng và tâm cứng (Center Mass Rigidity), kiểm tra chuyển vị ngang tỉ đối giữa các tầng và chuyển vị đỉnh công trình dưới tác dụng của tải trọng ngang.
  • Trích xuất nội lực: Xuất biểu đồ mô men, lực cắt, lực dọc cho các cấu kiện dầm, cột, vách của khung trục 3 và khung trục C.

Chương 6: Thiết kế khung trục 3 và trục C

Chương 6 thực hiện tính toán chi tiết cốt thép cho các cấu kiện chịu lực chính của hai khung điển hình:

  • Lý thuyết tính toán: Dầm tính toán theo cấu kiện chịu uốn thuần túy; cột tính toán theo cấu kiện chịu nén lệch tâm xiên; vách thang máy và vách biên tính toán chịu uốn - nén đồng thời kết hợp kiểm tra ổn định theo giả thuyết vùng biên chịu mô men.
  • Kết quả tính toán thép khung trục 3 (khung ngang chịu lực):
    • Xác định diện tích cốt thép dọc cho hệ dầm khung tại gối và nhịp qua các tầng.
    • Tính toán cốt thép dọc và bố trí cốt đai dày trong vùng tới hạn của cột nhằm chống lại lực cắt động đất và hạn chế sự nở hông của bê tông.
  • Kết quả tính toán thép khung trục C (khung dọc kết hợp vách cứng):
    • Tính toán cốt thép hệ dầm và cột liên kết với vách.
    • Tính toán thép chịu lực đứng và thép phân bố ngang trong thân vách, kiểm tra sự bó lõi bê tông tại các vùng biên cấu kiện.

Chương 7: Tính toán – Thiết kế móng

Chương 7 tổng hợp địa chất và thiết kế chi tiết 02 phương án móng:

Tiêu chí kỹ thuật Phương án 1: Móng cọc ép BTCT Phương án 2: Móng cọc khoan nhồi
Vật liệu cấu tạo cọc Bê tông B25, thép dọc AII Bê tông B25, cốt thép AII kết hợp đai
Quy cách cọc Cọc tiết diện vuông đúc sẵn, ép đoạn Cọc tiết diện tròn thi công đổ tại chỗ
Các đài móng thiết kế M1 (Point 1), M2 (Point 12), M3 (Point 13), M4 (Point 18), M5 (Point 24) và móng lõi thang M1 (Point 1), M2 (Point 12), M3 (Point 24) và móng lõi thang
Phương pháp giải đài lõi thang Mô hình dải tính toán kết cấu đài móng trong phần mềm SAFE Mô hình hóa tấm đài móng dày trên nền cọc đàn hồi bằng phần mềm SAFE
Kiểm tra địa kỹ thuật Sức chịu tải theo đất nền (ma sát bên + mũi cọc), kiểm tra cẩu lắp, chọc thủng, đâm thủng cột Sức chịu tải cực hạn và ma sát thành bên, kiểm tra chọc thủng, lún móng lõi thang
So sánh và lựa chọn Phù hợp tải trọng trung bình, kiểm soát chất lượng cọc đúc sẵn tốt, thi công nhanh nhưng khó qua lớp đất quá chặt Chịu tải trọng tập trung rất lớn từ lõi vách, giảm số lượng cọc trong đài, thi công không gây chấn động

Tác giả thực hiện so sánh đối chứng toàn diện 4 yếu tố: kỹ thuật chịu lực, công nghệ thi công, tính khả thi tại hiện trường Quận 9 và chỉ tiêu kinh tế tổng mức đầu tư móng để đưa ra kiến nghị chọn phương án tối ưu cho công trình.

Kết quả và đóng góp kỹ thuật

  • Các kết quả định lượng cụ thể:
    • Thiết kế hoàn chỉnh hệ sàn sườn với chiều dày bản sàn điển hình $h_s = 120\text{ mm}$, độ võng lớn nhất ô S4 đạt $1,67\text{ cm}$ (đáp ứng điều kiện nhỏ hơn giới hạn $3,7\text{ cm}$).
    • Bể nước mái được định cỡ dung tích $78,72\text{ m}^3$, kiểm soát an toàn dưới tổ hợp bất lợi nhất giữa áp lực nước $22\text{ kN/m}^2$ và tải trọng gió hút tại độ cao $56,383\text{ m}$.
    • Giải quyết bài toán dao động không gian 3D: bóc tách 3 mode dao động cơ bản của công trình, xác định giá trị thành phần động của tải gió và lực động đất phân bố theo chiều cao cho từng tầng.
    • Hoàn thiện chi tiết bố trí thép cho dầm, cột, vách của khung trục 3 và khung trục C với các chi tiết cấu tạo chống chấn (vùng tới hạn, thép đai bó lõi).
    • Hoàn thành thiết kế kỹ thuật chi tiết 2 hệ thống móng sâu (cọc ép và cọc khoan nhồi), kiểm tra đầy đủ điều kiện chống chọc thủng đài, đâm thủng chân cột và độ lún cho móng lõi thang máy.
  • Đóng góp so với nghiên cứu/đồ án trước:
    • Thiết lập quy trình phân tích và tổ hợp đồng thời tải trọng gió động (TCVN 229:1999) và tải trọng động đất (TCVN 9386:2012) trên một mô hình không gian đồng nhất.
    • Ứng dụng phần mềm chuyên dụng SAFE để giải bài toán đài móng lõi thang máy nhiều cọc chịu lực phức tạp, thay thế cho các phương pháp tính toán dải dầm đơn giản hóa truyền thống.
    • Cung cấp bảng phân tích so sánh kỹ thuật - kinh tế cụ thể giữa hai giải pháp móng cọc ép và cọc khoan nhồi trên cùng một điều kiện địa chất cụ thể tại Quận 9, TP.HCM.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế được ghi nhận từ nội dung đồ án:
    • Mô hình sàn tầng điển hình được tính toán cục bộ cho tầng 4 và giả định liên kết ngàm vào dầm biên, các ô sàn tính việc độc lập chứ chưa xét đến biến dạng đồng thời của toàn bộ sàn trong mô hình không gian tổng thể.
    • Việc tính toán chi tiết khung phẳng được giới hạn đại diện ở hai trục chính (khung trục 3 và khung trục C), chưa thể hiện chi tiết bố trí thép cho toàn bộ các khung còn lại của khối tháp.
    • Việc phân tích móng dựa trên số liệu khảo sát địa chất và công thức tiêu chuẩn, chưa xét đến bài toán tương tác đồng thời giữa kết cấu phần thân, móng và nền đất (bài toán tương tác đất - kết cấu).
  • Hướng mở rộng nghiên cứu:
    • Ứng dụng mô hình sàn làm việc như màng ngăn cứng (diaphragm) phi tuyến hoặc xét đến tính uốn cục bộ của sàn trong không gian 3D.
    • Phân tích động lực học công trình theo thời gian (time-history analysis) dưới tác động của các trận động đất thực tế ghi nhận tại khu vực phía Nam.
    • Quan trắc lún và ứng suất thực tế của hệ móng sâu sau khi thi công để hiệu chỉnh các hệ số tính toán địa kỹ thuật.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng sử dụng:
    • Sinh viên ngành Kỹ thuật Xây dựng, Xây dựng Dân dụng & Công nghiệp đang thực hiện đồ án tốt nghiệp hoặc đồ án các môn học: Bê tông cốt thép 2, Kết cấu nhà cao tầng, Nền móng.
    • Kỹ sư thiết kế kết cấu công trình dân dụng đang tìm kiếm tài liệu tham khảo về quy trình tính toán cấu kiện đặc biệt (cầu thang bộ, bể nước mái) và xử lý móng lõi vách thang máy.
  • Các phần nội dung có giá trị tham khảo cao:
    • Chương 3 & Chương 4: Phương pháp quy đổi tải trọng bản thang nghiêng, biện luận chuyển sơ đồ tính cầu thang sang dầm đơn giản có phân phối lại mô men để bảo đảm an toàn thoát hiểm; quy trình tính tải trọng và nội lực thành bể nước mái chịu tổ hợp gió hút và áp lực nước.
    • Chương 5 & Chương 7: Quy trình phân tích dao động, tính toán gió động, động đất trong ETABS V9 và kỹ thuật mô hình hóa đài móng lõi thang bằng phần mềm SAFE.

Câu hỏi thường gặp

1. Quy mô công trình và hệ kết cấu chịu lực chính của Chung cư Bình An được lựa chọn như thế nào?

Công trình gồm 16 tầng (01 bán hầm, trệt, 13 tầng căn hộ và tầng mái), kích thước mặt bằng 46 m × 27 m, chiều cao tầng điển hình 3,5 m. Hệ kết cấu chịu lực chính là khung bê tông cốt thép toàn khối kết hợp lõi thang máy ở trung tâm và vách cứng chịu lực ở biên. Sàn sử dụng hệ sàn sườn dầm bản đổ toàn khối dày 120 mm.

2. Cấp độ bền bê tông và chủng loại cốt thép sử dụng trong toàn bộ đồ án có chỉ tiêu cơ lý ra sao?

Toàn bộ kết cấu sử dụng bê tông cấp độ bền B25 ($R_b = 14,5\text{ MPa}$, $R_{bt} = 1,05\text{ MPa}$, $E_b = 30.000\text{ MPa}$). Cốt thép gồm: loại AI ($\Phi \le 10\text{ mm}$, $R_s = R_{sc} = 225\text{ MPa}$), loại AII ($\Phi > 10\text{ mm}$, $R_s = R_{sc} = 280\text{ MPa}$) và loại AIII ($R_s = 365\text{ MPa}$, dùng cho dầm thang bộ).

3. Dung tích và kích thước bể nước mái được xác định dựa trên những căn cứ tính toán nào?

Dung tích bể được tính cho 416 cư dân (13 tầng căn hộ × 8 căn/tầng × 4 người/căn) với tiêu chuẩn dùng nước $120\text{ lít/người/ngày}$, cộng thêm $10%$ nhu cầu cứu hỏa/công cộng và $10%$ dịch vụ thương mại tầng trệt, ra tổng nhu cầu $60\text{ m}^3/\text{ngày}$. Tác giả chọn kích thước bể thực tế đạt dung tích chứa $78,72\text{ m}^3$, đặt tại khu vực khung trục 3'-C', 3'-B', 5'-C', 5'-B'.

4. Tại sao cầu thang bộ lại được chuyển đổi sơ đồ tính sang dầm đơn giản có phân phối lại mô men?

Dù tỷ số độ cứng dầm thang trên bản thang $h_d/h_s > 3$, tác giả chọn sơ đồ dầm đơn giản một gối cố định và một gối di động (sau đó phân phối lại $M_{\text{nhịp}} = 0,4 M_{\max}$) vì trong thực tế thi công cột dầm làm trước, bản thang đổ sau nên khó đảm bảo ngàm cứng tuyệt đối. Hơn nữa, cầu thang là lối thoát hiểm duy nhất khi xảy ra sự cố cháy nổ hoặc động đất, cần dự phòng độ an toàn chịu uốn cao hơn ở nhịp.

5. Hai phương án móng được nghiên cứu trong đồ án khác nhau như thế nào về giải pháp kỹ thuật?

Tác giả thiết kế đối chứng 2 phương án: Phương án 1 dùng móng cọc ép bê tông cốt thép đúc sẵn, thiết kế các đài móng M1, M2, M3, M4, M5 và móng lõi thang; Phương án 2 dùng móng cọc khoan nhồi đường kính lớn đổ tại chỗ, thiết kế đài móng M1, M2, M3 và móng lõi thang. Đài móng lõi thang của cả hai phương án đều được mô hình hóa và giải nội lực trên phần mềm SAFE.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế Chung cư Bình An" của sinh viên Lê Thành Tài là một công trình học thuật hoàn chỉnh, giải quyết trọn vẹn nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật cho công trình nhà ở cao tầng 16 tầng tại Quận 9, TP.HCM. Đề tài đã áp dụng đúng đắn hệ thống tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam và các công cụ mô hình hóa chuyên dụng (ETABS V9, SAFE) để xử lý bài toán chịu tải trọng phức tạp kết hợp giữa tĩnh tải, hoạt tải, gió động và động đất. Các giải pháp tính toán từ cấu kiện sàn, cầu thang, bể nước mái đến khung không gian và việc so sánh chi tiết hai phương án móng cọc cung cấp một tập hồ sơ thuyết minh kỹ thuật chuẩn mực, có độ tin cậy cao và mang giá trị tham khảo thiết thực cho công tác đào tạo kỹ sư xây dựng dân dụng.