Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế chung cư cao cấp Liberty" được thực hiện bởi sinh viên Trần Duy Phương dưới sự hướng dẫn của TS. Trần Tuấn Kiệt tại Khoa Xây dựng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (khóa 2015 – 2019). Đề tài tập trung giải quyết bài toán thiết kế kiến trúc và tính toán kỹ thuật kết cấu cho một công trình dân dụng cao tầng xây dựng tại đô thị.

1. Bối cảnh thực tiễn và lý do chọn đề tài

Sự phát triển kinh tế và gia tăng dân số tại các đô thị lớn như Thành phố Hồ Chí Minh dẫn đến nhu cầu cấp thiết về nhà ở cao tầng kết hợp không gian thương mại dịch vụ. Đồ án được xây dựng nhằm mô phỏng quy trình thiết kế toàn diện một công trình thực tế, giúp người học tổng hợp kiến thức chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng, giải quyết các yêu cầu kỹ thuật từ phân tích kiến trúc, tính toán kết cấu phần thân, cấu kiện phụ trợ cho đến kết cấu móng.

2. Mục tiêu và nhiệm vụ thiết kế

Nhiệm vụ của đồ án bao gồm hai khối lượng công việc chính:

  1. Phần Kiến trúc: Triển khai thể hiện hệ thống bản vẽ kiến trúc theo yêu cầu thiết kế gồm mặt bằng các tầng, mặt đứng và các mặt cắt công trình (gồm 6 bản vẽ A1).
  2. Phần Kết cấu:
    • Tính toán và thiết kế sàn tầng điển hình (phương án sàn dầm bê tông cốt thép).
    • Tính toán và thiết kế cầu thang bộ từ tầng 2 đến tầng 18.
    • Mô hình hóa, phân tích nội lực và thiết kế hệ khung - vách không gian chịu tải trọng thẳng đứng và tải trọng ngang (gió tĩnh, gió động, động đất).
    • Tính toán và thiết kế móng cọc khoan nhồi (gồm các đài móng đơn và đài móng lõi thang).
  3. Sản phẩm bàn giao: Thuyết minh tính toán, 01 tập phụ lục và 19 bản vẽ khổ A1 (6 bản vẽ kiến trúc, 11 bản vẽ kết cấu, 2 bản vẽ móng).

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng công trình: Chung cư cao cấp Liberty kết hợp trung tâm thương mại.
  • Địa điểm xây dựng: Số 74 Nguyễn Thị Thập, phường Tân Thuận, Quận 7, Thành phố Hồ Chí Minh.
  • Quy mô công trình: Gồm 1 tầng hầm (cao 3,0 m), 1 tầng bán hầm (cao 3,0 m), 1 tầng trệt làm dịch vụ thương mại (cao 4,2 m), 16 tầng điển hình làm căn hộ (mỗi tầng cao 3,3 m) và 1 tầng thượng/mái (cao 3,3 m).
  • Thông số hình học: Diện tích sàn tầng điển hình là 1.236,4 m²; tổng diện tích sàn là 24.728 m²; kích thước mặt bằng lưới cột là 44,0 m × 28,1 m; chiều cao công trình tính từ mặt đất tự nhiên đạt 61,3 m (chiều cao tính toán phần thân kết cấu là 60,3 m).
  • Phạm vi kỹ thuật: Tính toán kết cấu bê tông cốt thép toàn khối dựa trên số liệu khảo sát địa chất và hồ sơ kiến trúc được giao.

Cơ sở lý thuyết, tiêu chuẩn và phương pháp thiết kế

1. Hệ thống tiêu chuẩn quy phạm áp dụng

Quá trình tính toán và kiểm tra các cấu kiện trong đồ án tuân thủ hệ thống tiêu chuẩn xây dựng hiện hành của Việt Nam cùng các tiêu chuẩn quốc tế tương đương:

  • TCVN 2737:1995: Tiêu chuẩn thiết kế Tải trọng và tác động.
  • TCVN 5574:2012: Tiêu chuẩn thiết kế Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép.
  • TCXD 198:1997: Tiêu chuẩn thiết kế Nhà cao tầng – Kết cấu bê tông cốt thép toàn khối.
  • TCXD 229:1999: Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió.
  • TCVN 9386:2012: Thiết kế công trình chịu động đất.
  • TCXD 10304:2012: Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc.
  • TCVN 9362:2012: Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình.
  • TCVN 9395:2012: Cọc khoan nhồi – Thi công và nghiệm thu.
  • Tiêu chuẩn tham khảo nước ngoài: ACI 318-2005 (Viện Bê tông Hoa Kỳ) và Eurocode 2 (trong tính toán từ biến và co ngót của bê tông).

2. Vật liệu xây dựng sử dụng

Các thông số cơ lý của vật liệu đưa vào mô hình tính toán bao gồm:

Loại vật liệu Cấp/Nhóm Cường độ chịu nén Cường độ chịu kéo Mô đun đàn hồi
Bê tông B30 $R_b = 17\text{ MPa}$ $R_{bt} = 1,15\text{ MPa} - 1,20\text{ MPa}$ $E_b = 32.500\text{ MPa}$
Cốt thép dọc ($\ge \varnothing 10$) Nhóm AIII $R_{sc} = 365\text{ MPa}$ $R_s = 365\text{ MPa}$ $E_s = 200.000\text{ MPa}$
Cốt thép đai/cấu tạo ($< \varnothing 10$) Nhóm AI $R_{sc} = 225\text{ MPa}$ $R_s = 225\text{ MPa}$ ($R_{sw} = 175\text{ MPa}$) $E_s = 210.000\text{ MPa}$

Khối lượng thể tích các vật liệu hoàn thiện: gạch đặc $\gamma = 18\text{ kN/m}^3$, gạch rỗng $\gamma = 15\text{ kN/m}^3$, gạch ceramic $\gamma = 20\text{ kN/m}^3$, vữa xi măng $\gamma = 18\text{ kN/m}^3$, bê tông cốt thép $\gamma = 25\text{ kN/m}^3$.

3. Công cụ và phương pháp phân tích kết cấu

  • Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM): Mô hình hóa không gian ba chiều toàn bộ công trình để phân tích ứng xử động học, lực cắt đáy, chuyển vị đỉnh và nội lực từng phần tử.
  • Phần mềm SAP2000 v14.2: Dùng để phân tích nội lực các cấu kiện phụ trợ và hệ cầu thang bộ.
  • Phần mềm ETABS v9.4: Phân tích mô hình tổng thể khung - vách không gian chịu tải trọng đứng, gió tĩnh, gió động (khảo sát 12 mode dao động) và động đất.
  • Phần mềm SAFE v12.0: Phân tích nội lực bản sàn tầng điển hình theo dải strip, kiểm tra độ võng phi tuyến nứt dài hạn và mô hình hóa đài móng cọc.
  • Lập trình tính toán tự động: Ứng dụng Microsoft Excel kết hợp ngôn ngữ Visual Basic for Applications (VBA) để lập bảng tra, tổ hợp nội lực và tính diện tích cốt thép cho dầm, cột, vách và móng.

Thiết kế và triển khai giải pháp kỹ thuật

1. Giải pháp kiến trúc và hệ thống kỹ thuật công trình (MEP)

  • Hình khối và mặt đứng: Công trình dạng khối hộp chữ nhật cân đối ($44,0\text{ m} \times 28,1\text{ m}$), 3 mặt giáp công trình lân cận, 1 mặt tiền hướng đường Nguyễn Thị Thập. Mặt đứng sử dụng đá Granite kết hợp các mảng kính dày màu xanh nhằm tăng độ bền và tính thẩm mỹ.
  • Tổ chức giao thông: Giao thông ngang bố trí hành lang giữa thông thoáng. Giao thông đứng gồm 2 buồng thang bộ thoát hiểm và 4 giếng thang máy tập trung tại lõi.
  • Hệ thống cấp thoát nước: Nguồn nước cấp từ mạng lưới đô thị dẫn vào bể chứa ngầm kết hợp dự trữ chữa cháy, bơm lên mái và phân phối qua ống thép tráng kẽm; thoát nước mưa qua hệ thống ống nhựa gom từ mái; nước thải sinh hoạt dẫn qua hệ thống bể tự hoại trước khi xả vào cống thành phố.
  • Hệ thống điện và chiếu sáng: Sử dụng nguồn điện 3 pha $380\text{V}/220\text{V}$ tần số $50\text{Hz}$; kết hợp chiếu sáng tự nhiên qua ô cửa sổ các phòng với hệ thống đèn chiếu sáng nhân tạo.
  • Phòng cháy chữa cháy (PCCC): Bố trí họng nước cứu hỏa tại nút giao hành lang và thang bộ; mỗi tầng trang bị 4 bình chữa cháy bột khí $\text{CO}_2\text{ MFZ4}$ ($4\text{ kg}$) chia đều ở 2 tủ kỹ thuật.
  • Hệ thống thông gió và rác thải: Thông gió tự nhiên qua giếng thông tầng kết hợp điều hòa không khí và quạt hút cưỡng bức tại khu vệ sinh; rác thải thu gom qua hệ thống ống thu rác các tầng xuống phòng chứa rác tại tầng hầm.

2. Giải pháp kết cấu phần thân và phần móng

  • Phần thân: Hệ khung – vách cứng bê tông cốt thép toàn khối. Cột, dầm được khai báo phần tử thanh (Frame); sàn, vách cứng và lõi thang máy khai báo phần tử tấm vỏ (Shell). Quan điểm tính toán sàn được giả thiết là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng ngang.
  • Phần móng: Sử dụng móng cọc khoan nhồi bê tông cốt thép đường kính cọc $D = 0,8\text{ m}$ ($800\text{ mm}$), tựa vào lớp đất tốt xác định qua kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) từ hồ sơ địa chất.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 trình bày tổng quan về địa điểm xây dựng tại số 74 Nguyễn Thị Thập, Quận 7, TP.HCM; quy mô công trình gồm 1 tầng hầm, 1 tầng bán hầm, tầng trệt dịch vụ, 16 tầng căn hộ và tầng thượng với tổng diện tích sàn $24.728\text{ m}^2$. Tác giả phân tích chi tiết các hệ thống kỹ thuật hạ tầng (chiếu sáng, cấp thoát nước, PCCC, chống sét, thông gió, thu gom rác); đề xuất giải pháp kiến trúc hiện đại kết hợp cổ điển; đồng thời thiết lập cơ sở dữ liệu về vật liệu (bê tông B30, thép AI, AIII), danh mục các tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam và nước ngoài cùng bộ phần mềm chuyên dụng (SAP2000, ETABS, SAFE).

Chương 2: Tải trọng tác động

Chương này thực hiện thu thập và xác định toàn bộ các loại tải trọng tác dụng lên công trình theo TCVN 2737:1995:

  • Tĩnh tải sàn: Được tính toán chi tiết theo từng lớp cấu tạo cho sàn tầng điển hình ($1,059\text{ kN/m}^2$), sàn tầng trệt, sàn tầng hầm ($0,741\text{ kN/m}^2$), sàn mái ($1,293\text{ kN/m}^2$) và sàn khu vệ sinh ($1,092\text{ kN/m}^2$) (chưa bao gồm trọng lượng bản thân bê tông).
  • Tĩnh tải tường: Xác định tải trọng phân bố trên mét dài dầm đối với tường xây gạch dày $200\text{ mm}$ và tường ngăn dày $100\text{ mm}$.
  • Hoạt tải tiêu chuẩn và tính toán: Hoạt tải bãi đỗ xe tầng hầm ($5,0\text{ kN/m}^2$), thang, sảnh và hành lang ($3,6\text{ kN/m}^2$), mái bằng có sử dụng ($1,95\text{ kN/m}^2$) và mái không sử dụng ($0,75\text{ kN/m}^2$).

Chương 3: Thiết kế sàn tầng điển hình

Tác giả lựa chọn giải pháp hệ sàn sườn toàn khối loại bản dầm để đảm bảo độ cứng và tính kinh tế.

  • Kích thước sơ bộ: Chiều dày bản sàn tầng điển hình $h_s = 180\text{ mm}$; dầm chính kích thước $300 \times 600\text{ mm}$; dầm phụ kích thước $250 \times 450\text{ mm}$; dầm vách kích thước $400 \times 700\text{ mm}$. Tiết diện cột thay đổi từ $700 \times 700\text{ mm}$ / $700 \times 800\text{ mm}$ ở các tầng dưới xuống $400 \times 400\text{ mm}$ / $500 \times 500\text{ mm}$ ở các tầng trên. Bề dày vách lõi thang chọn $200 - 300\text{ mm}$; vách biên dày $300\text{ mm}$.
  • Mô hình hóa và phân tích nội lực: Xuất dữ liệu hình học và tải trọng từ ETABS sang SAFE v12.0 để chia dải thiết kế strip và tính toán mô men uốn theo phương X và phương Y.
  • Kiểm tra võng: Phân tích độ võng phi tuyến nứt có xét đến hiện tượng từ biến (hệ số $CR = 1,7$) và co ngót ($SH = 0,0003$) theo Eurocode 2 qua các tổ hợp trạng thái $f = f_1 - f_2 + f_3$ ($f_1 = Sh3\text{-}1, f_2 = Sh3\text{-}2, f_3 = Lt3$).
    • Độ võng ngắn hạn lớn nhất: $10,674\text{ mm} \le [f] = L/250 = 8000/250 = 32\text{ mm}$.
    • Độ võng dài hạn lớn nhất: $24,658\text{ mm} \le [f] = 32\text{ mm}$. Cả hai điều kiện đều thỏa mãn.
  • Bố trí cốt thép: Tính toán thép cho từng ô sàn, bố trí thép gối và thép nhịp theo hai phương X, Y đảm bảo hàm lượng cốt thép $\mu_{\min} = 0,1% \le \mu \le \mu_{\max} = 2,4%$.

Chương 4: Thiết kế cầu thang bộ

Nội dung chương giải quyết bài toán thiết kế cầu thang bộ 2 vế dạng bản chịu lực từ tầng 2 đến tầng 18 bố trí trong trục B-C.

  • Thông số cấu tạo: Chiều cao tầng $3,3\text{ m}$ gồm 22 bậc ($h_b = 150\text{ mm}, l_b = 270\text{ mm}$, góc nghiêng $\cos\alpha = 0,874$), chiều cao mỗi đợt thang $h_d = 1650\text{ mm}$, chiều dày bản thang $h_s = 120\text{ mm}$.
  • Tải trọng tính toán: Tải trọng bản nghiêng ($q_1 = 6,64 + 3,15 = 9,79\text{ kN/m}^2$), bản chiếu nghỉ và bản chiếu tới.
  • Sơ đồ tính toán và nội lực: Bản chiếu tới tính theo sơ đồ bản kê 4 cạnh (3 cạnh ngàm vào vách, 1 cạnh tựa khớp lên dầm chiếu tới, áp dụng sơ đồ số 7); bản thang và chiếu nghỉ tính theo sơ đồ dầm liên tục có xét liên kết ngàm/khớp.
  • Thiết kế dầm chiếu tới và kiểm tra võng: Dầm chiếu tới kích thước $200 \times 300\text{ mm}$ chịu tải trọng tổng cộng $\Sigma q = 35,75\text{ kN/m}$ và lực cắt tính toán cực đại $Q_{\max} = 78,21\text{ kN}$. Bố trí thép đai $\varnothing 6a150$ tại vùng gối và $a200$ tại giữa nhịp. Kiểm tra độ võng đàn hồi của bản thang đạt $f = 0,642\text{ mm} \le [f] = L/200 = 3016/200 = 15,08\text{ mm}$, thỏa mãn điều kiện làm việc bình thường.

Chương 5: Thiết kế khung

Chương 5 là phần trọng tâm với việc thiết lập mô hình không gian tổng thể bằng phần mềm ETABS v9.4.

  • Xác định tải trọng ngang:
    • Gió tĩnh: Tính theo TCVN 2737:1995 với địa hình dạng II-A tại TP.HCM, áp lực gió tiêu chuẩn $W_0$, hệ số khí động $c = +0,8$ (đón) và $-0,6$ (hút), hệ số tin cậy $\gamma = 1,2$, quy về lực tập trung đặt tại tâm cứng của từng tầng.
    • Gió động: Do chiều cao $60,3\text{ m} > 40\text{ m}$, công trình bắt buộc phải tính thành phần động theo TCXD 229:1999. Khảo sát 12 mode dao động từ ETABS để xác định tần số giới hạn $f_L = 1,3\text{ Hz}$ và tính toán lực gió động ứng với các dạng dao động riêng cơ bản (Mode 1 cho phương Y, Mode 2 cho phương X).
    • Tải trọng động đất: Phân tích theo tiêu chuẩn TCVN 9386:2012.
  • Tổ hợp tải trọng và kiểm tra chuyển vị: Thiết lập các tổ hợp cơ bản và tổ hợp đặc biệt; kiểm tra chuyển vị ngang đỉnh công trình dưới tác dụng của tải trọng gió và động đất để đảm bảo độ cứng tổng thể.
  • Tính toán cốt thép khung trục 2-A: Tính toán cốt thép dọc chịu mômen, cốt thép đai chịu lực cắt, cốt treo gia cường tại vị trí dầm phụ gác lên dầm chính, cấu tạo nối cốt thép, cốt thép chịu nén uốn lệch tâm phẳng/không gian cho cột và kiểm tra vùng biên chịu mômen cho vách cứng.

Chương 6: Tính toán – Thiết kế móng

Chương cuối cùng lựa chọn giải pháp móng cọc khoan nhồi chịu tải trọng lớn từ phần thân truyền xuống:

  • Xử lý số liệu địa chất: Phân tích các chỉ tiêu cơ lý và hệ số tỷ lệ của từng lớp đất nền, xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi đơn đường kính $D = 0,8\text{ m}$ theo chỉ số SPT và theo cường độ vật liệu thân cọc.
  • Thiết kế móng cọc M1 và M2: Xác định số lượng cọc trong đài, khoảng cách bố trí cọc, kiểm tra tải trọng tác dụng lên đầu cọc ($P_{\max}, P_{\min} \le P_{vl}, P_{đất}$), kiểm tra điều kiện lún và ổn định nền đất dưới đáy khối móng quy ước.
  • Thiết kế móng lõi thang máy (MLT/M4): Xác định số lượng cọc cho cụm đài lớn dưới lõi cứng, bố trí lưới cọc và kiểm tra điều kiện xuyên thủng (đâm thủng) đài móng.
  • Tính toán cốt thép đài móng: Mô hình hóa các đài móng trên nền đàn hồi bằng phần mềm SAFE v12.0, trích xuất biểu đồ mômen uốn theo các dải Layer A và Layer B để bố trí cốt thép chịu lực hai phương.

Kết quả và đóng góp kỹ thuật

1. Kết quả tính toán chủ yếu

Đồ án đã hoàn thiện chu trình thiết kế kỹ thuật từ trên xuống dưới với các số liệu cụ thể:

  • Xác định đầy đủ tải trọng tĩnh tải, hoạt tải cho 18 tầng nổi và 2 tầng ngầm, tính toán tải trọng gió động cho công trình có chiều cao vượt giới hạn 40 m ($60,3\text{ m}$).
  • Kiểm soát chuyển vị và độ võng bản sàn: độ võng ngắn hạn $10,674\text{ mm}$ và dài hạn $24,658\text{ mm}$, đều nhỏ hơn giới hạn cho phép $[f] = 32\text{ mm}$.
  • Bản thang bộ đáp ứng khả năng chịu lực với độ võng đàn hồi thực tế $0,642\text{ mm}$ so với giới hạn $15,08\text{ mm}$; dầm chiếu tới chịu lực cắt cực đại $Q_{\max} = 78,21\text{ kN}$ được gia cường cốt đai $\varnothing 6a150$.
  • Phân tích động lực học kết cấu khung không gian khảo sát 12 mode dao động trong ETABS, thiết kế chi tiết cấu kiện khung trục 2-A bao gồm dầm, cột, vách và cốt treo gia cường.
  • Thiết kế hệ móng cọc khoan nhồi $D = 0,8\text{ m}$ cho các đài móng M1, M2 và móng lõi thang (MLT), kiểm tra an toàn điều kiện đâm thủng và biến dạng lún khối móng quy ước.

2. Đóng góp về mặt phương pháp của đồ án

  • Ứng dụng quy trình thiết kế hiện đại kết hợp chuỗi công cụ chuyên ngành: phân tích tổng thể 3D bằng ETABS, xuất dữ liệu sang SAFE để kiểm tra chi tiết sàn và móng, sử dụng SAP2000 cho cấu kiện phụ và tự động hóa tính thép qua bảng tính Excel - VBA.
  • Triển khai phương pháp kiểm tra độ võng sàn bê tông cốt thép có xét nứt phi tuyến kết hợp từ biến và co ngót theo tiêu chuẩn Eurocode 2, phản ánh sát thực tế ứng xử dài hạn của kết cấu hơn phương pháp đàn hồi thuần túy.
  • Thiết lập hệ thống 19 bản vẽ kỹ thuật A1 đồng bộ, thể hiện chi tiết kiến trúc, bố trí thép sàn, dầm, cột, vách, cầu thang và đài móng.

Hạn chế và phạm vi nghiên cứu

  • Phạm vi thiết kế kết cấu chi tiết: Trong phần thân, đồ án tập trung tính toán cốt thép chi tiết cho hệ khung trục 2-A và sàn tầng điển hình (tầng 17); các khung trục và sàn tầng khác được giả định tương đương hoặc chưa triển khai chi tiết từng cấu kiện trong thuyết minh chính.
  • Giả thiết tính toán: Mô hình phân tích khung coi sàn là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng ngang, liên kết giữa cột/vách với móng là ngàm tuyệt đối ở cao trình đáy đài, chưa xét đến bài toán tương tác đồng thời đất - móng - kết cấu phần thân (Soil-Structure Interaction) ở giai đoạn phân tích tổng thể.
  • Tiêu chuẩn sử dụng: Các tiêu chuẩn tính toán được áp dụng theo các phiên bản quy chuẩn tại thời điểm thực hiện đồ án (năm 2019) như TCVN 2737:1995 và TCVN 5574:2012.

Giá trị tham khảo

Tài liệu là nguồn tư liệu thực hành kỹ thuật phù hợp cho:

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Xây dựng / Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng: Tham khảo quy trình làm đồ án tốt nghiệp công trình nhà cao tầng từ bước lập nhiệm vụ, sơ bộ kích thước, gán tải trọng, mô hình hóa phân tích đến bóc tách nội lực và triển khai bản vẽ.
  • Kỹ sư thiết kế kết cấu mới vào nghề: Tham khảo các bước phân tích gió động theo TCXD 229:1999, phương pháp tính võng phi tuyến dài hạn trong SAFE theo Eurocode 2 và phương pháp thiết kế móng cọc khoan nhồi kết hợp phần mềm SAFE.
  • Nội dung đáng chú ý để tra cứu: Bảng tổ hợp tải trọng và cách xác định thông số gió động; phương pháp tính toán cốt đai gia cường tại nút giao dầm phụ - dầm chính; quy trình tính móng bè/móng cọc lõi thang máy.

Câu hỏi thường gặp

1. Quy mô hình học và kết cấu chịu lực chính của chung cư Liberty là gì?

Công trình gồm 1 tầng hầm (cao 3,0 m), 1 tầng bán hầm (cao 3,0 m), tầng trệt thương mại (cao 4,2 m), 16 tầng căn hộ điển hình (cao 3,3 m) và 1 tầng thượng (cao 3,3 m); tổng chiều cao $61,3\text{ m}$, diện tích sàn điển hình $1.236,4\text{ m}^2$. Hệ kết cấu chịu lực chính là hệ khung - vách bê tông cốt thép toàn khối (bê tông cấp độ bền B30) kết hợp móng cọc khoan nhồi đường kính $D = 0,8\text{ m}$.

2. Vì sao công trình phải tính toán thành phần động của tải trọng gió?

Theo quy định tại TCVN 2737:1995 và hướng dẫn tính toán TCXD 229:1999, các công trình có chiều cao lớn hơn 40 m bắt buộc phải tính toán thành phần động của tải trọng gió. Chung cư Liberty có chiều cao phần thân là $60,3\text{ m}$ ($> 40\text{ m}$) nên tác giả đã sử dụng phần mềm ETABS khảo sát 12 mode dao động, xác định tần số dao động riêng cơ bản so với tần số giới hạn $f_L = 1,3\text{ Hz}$ để gán lực gió động theo phương X (Mode 2) và phương Y (Mode 1).

3. Sàn tầng điển hình được chọn kích thước bao nhiêu và kiểm tra độ võng như thế nào?

Bản sàn tầng điển hình được chọn dày $h_s = 180\text{ mm}$, dầm chính $300 \times 600\text{ mm}$, dầm phụ $250 \times 450\text{ mm}$. Tác giả kiểm tra độ võng phi tuyến có xét nứt, từ biến ($CR = 1,7$) và co ngót ($SH = 0,0003$) trong phần mềm SAFE v12.0:

  • Độ võng ngắn hạn: $f_{ngắn} = 10,674\text{ mm} \le [f] = 32\text{ mm}$ ($L/250$).
  • Độ võng dài hạn: $f_{dài} = 24,658\text{ mm} \le [f] = 32\text{ mm}$. Kết quả kiểm tra khẳng định hệ sàn bảo đảm điều kiện sử dụng bình thường.

4. Cầu thang bộ từ tầng 2 đến tầng 18 được tính toán theo sơ đồ và kích thước nào?

Cầu thang bộ có 22 bậc, chiều cao đợt thang $h_d = 1650\text{ mm}$, kích thước bậc $150 \times 270\text{ mm}$ ($\cos\alpha = 0,874$), chiều dày bản thang $h_s = 120\text{ mm}$. Bản chiếu tới được tính theo sơ đồ bản kê 4 cạnh (3 cạnh ngàm vào vách, 1 cạnh tựa khớp lên dầm chiếu tới); bản thang và chiếu nghỉ tính theo sơ đồ dầm liên tục. Dầm chiếu tới có tiết diện $200 \times 300\text{ mm}$, chịu lực cắt cực đại $Q_{\max} = 78,21\text{ kN}$ và được bố trí thép đai $\varnothing 6a150$.

5. Những phần mềm nào đã được ứng dụng trong quá trình phân tích và tính thép?

Đồ án sử dụng bộ 4 phần mềm chuyên dụng gồm:

  • SAP2000 v14.2: Phân tích nội lực cấu kiện phụ và cầu thang bộ.
  • ETABS v9.4: Mô hình không gian 3D toàn bộ công trình, phân tích động học và trích xuất nội lực hệ khung - vách.
  • SAFE v12.0: Mô hình hóa, chia dải strip tính thép sàn tầng điển hình, kiểm tra võng nứt dài hạn và tính toán đài móng cọc (M1, M2, MLT).
  • Microsoft Excel & VBA: Lập trình bảng tính tự động hóa khâu xử lý tổ hợp tải trọng và tính diện tích cốt thép cho dầm, cột, vách.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế chung cư cao cấp Liberty" là công trình học thuật thực hành hoàn chỉnh trong lĩnh vực Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng, giải quyết tuần tự các yêu cầu từ thiết kế kiến trúc, tổ chức hệ thống kỹ thuật đến tính toán kết cấu bê tông cốt thép toàn khối cho công trình cao 20 tầng. Tác giả đã kết hợp các phần mềm phân tích phần tử hữu hạn hiện đại (ETABS, SAFE, SAP2000) cùng hệ thống tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam và quốc tế để giải quyết các bài toán kỹ thuật phức tạp như gió động, kiểm tra võng sàn phi tuyến dài hạn và thiết kế móng cọc khoan nhồi. Toàn bộ hồ sơ gồm thuyết minh chi tiết và 19 bản vẽ A1 đáp ứng đầy đủ khối lượng và yêu cầu chuyên môn của một đồ án kỹ sư xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp.