Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Quá trình đô thị hóa và tốc độ gia tăng dân số nhanh chóng tại Thành phố Hồ Chí Minh tạo ra áp lực lớn đối với quỹ đất đô thị và nhu cầu nhà ở của người dân. Trong bối cảnh giá đất tại các khu vực trung tâm ngày càng tăng cao, việc quy hoạch và phát triển các khu chung cư cao tầng tại các quận nội thành mở rộng và vùng ven trở thành giải pháp thiết thực nhằm giải quyết nhu cầu an sinh xã hội, tối ưu hóa hiệu quả sử dụng đất và nâng cao chất lượng cơ sở hạ tầng đô thị. Bên cạnh đó, việc thiết kế và xây dựng các công trình cao tầng còn đóng vai trò quan trọng trong việc tiếp cận, chuyển giao và ứng dụng các công nghệ, quy trình tính toán kết cấu hiện đại trong ngành xây dựng.

Đồ án tốt nghiệp thực hiện nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật công trình "Chung cư cao tầng Nguyễn Văn Luông" với các mục tiêu và nhiệm vụ cụ thể được giao bao gồm:

  1. Số liệu ban đầu: Tiếp nhận và phân tích hồ sơ thiết kế kiến trúc cùng hồ sơ khảo sát địa chất công trình tại địa điểm xây dựng.
  2. Nội dung tính toán và thiết kế:
    • Kiến trúc: Rà soát, phân tích không gian công năng và thể hiện lại hệ thống bản vẽ kiến trúc công trình.
    • Kết cấu phần thân: Tính toán, thiết kế bản sàn tầng điển hình; tính toán, thiết kế cầu thang bộ và bể nước mái; mô hình hóa, phân tích nội lực và thiết kế khung trục 2, khung trục C cùng hệ vách cứng chịu lực.
    • Kết cấu nền móng: Tổng hợp số liệu địa chất công trình và thiết kế 01 phương án móng cọc khả thi (bao gồm đài móng M1 chân cột C7, đài móng M2 chân cột C10 và móng đài bè lõi thang máy M3).
  3. Hồ sơ sản phẩm bàn giao: Hoàn thành 01 tập thuyết minh tính toán, 01 tập phụ lục dữ liệu và 14 bản vẽ kỹ thuật khổ A1 (trong đó gồm 12 bản vẽ phần kết cấu và 2 bản vẽ phần nền móng).

Đối tượng nghiên cứu và thiết kế của đồ án là khối chung cư cao tầng kết hợp trung tâm thương mại - văn phòng dịch vụ. Phạm vi không gian công trình tọa lạc tại địa chỉ số 241/1/25C Nguyễn Văn Luông, Phường 11, Quận 6, Thành phố Hồ Chí Minh. Công trình thuộc cấp công trình dân dụng cấp II ($9 \le \text{số tầng} \le 19$ theo Phụ lục G - TCXD 375:2006), quy mô gồm 1 tầng hầm, 1 tầng trệt, 13 tầng lầu và 1 tầng mái tum kỹ thuật, đạt tổng chiều cao 45,800 m tính từ cốt $\pm 0.000\text{ m}$ (chưa kể tầng hầm). Phạm vi thời gian thực hiện đề tài thuộc khóa đào tạo 2013 - 2017, hoàn thành nhiệm vụ tính toán vào tháng 01/2017 và bảo vệ chính thức vào tháng 06/2017 tại Khoa Xây dựng & Cơ học Ứng dụng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh.

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

Quy trình tính toán và thiết kế kết cấu của công trình được xây dựng trên hệ thống văn bản quy phạm pháp luật và tiêu chuẩn xây dựng hiện hành của Việt Nam:

  • Khung pháp lý: Nghị định số 12/2009/NĐ-CP ngày 10/02/2009 của Chính phủ về quản lý dự án đầu tư xây dựng công trình; Nghị định số 15/2013/NĐ-CP ngày 06/02/2013 của Chính phủ về quản lý chất lượng công trình xây dựng.
  • Hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật viện dẫn:
    • TCVN 2737:1995: Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế.
    • TCVN 5574:2012: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế.
    • TCVN 198:1997: Nhà cao tầng - Thiết kế bê tông cốt thép toàn khối.
    • TCXD 375:2006: Thiết kế công trình chịu tải trọng động đất.
    • TCXD 9362:2012: Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình.
    • TCVN 9395:2012: Cọc khoan nhồi - Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu; Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu đóng và ép cọc.
    • Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo tiêu chuẩn hiện hành.

Phương pháp nghiên cứu và tính toán thực tế được triển khai bao gồm:

  • Phương pháp giải tích và cơ học kết cấu: Phân tích tĩnh tải và hoạt tải tác dụng lên từng cấu kiện; xác định sơ đồ tính toán cho bản sàn, cầu thang bộ (sơ đồ dầm đơn giản), dầm chiếu nghỉ và cột khung chịu nén uốn lệch tâm.
  • Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM): Ứng dụng phần mềm chuyên dụng SAFE v12 để lập mô hình sàn tầng điển hình, phân tích lưới phần tử, trích xuất biểu đồ chuyển vị, nội lực mômen dải bản theo hai phương x và y, từ đó tính toán diện tích cốt thép và kiểm tra độ võng đàn hồi.
  • Phương pháp thiết kế kháng chấn và tải trọng gió: Tính toán thành phần tĩnh và thành phần động của tải trọng gió; tính toán tải trọng động đất tác dụng lên hệ khung và vách cứng; sử dụng phương pháp vùng biên chịu mômen để bố trí cốt thép cho vách bê tông cốt thép.
  • Phương pháp tính toán nền móng cọc: Xác định sức chịu tải của cọc đơn theo 4 phương pháp: chỉ tiêu cơ lý của đất nền, cường độ vật liệu làm cọc, cường độ đất nền và kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT); kiểm tra ổn định lún của móng theo mô hình khối móng quy ước, kiểm tra xuyên thủng đài cọc và phản lực đầu cọc.

Nguồn dữ liệu phục vụ nghiên cứu bao gồm bản vẽ thiết kế kiến trúc tổng thể công trình, số liệu khảo sát địa chất công trình tại khu đất số 241/1/25C Nguyễn Văn Luông, Quận 6, và các chỉ tiêu khí hậu tự nhiên khu vực Thành phố Hồ Chí Minh (vận tốc gió trung bình 2 m/s, lượng mưa bình quân 1.949 mm/năm, độ ẩm không khí trung bình 80,82%, tổng lượng bức xạ 140 kcal/cm²/năm).

Thiết kế kỹ thuật và giải pháp kết cấu

1. Giải pháp kiến trúc và công năng công trình

Mặt bằng công trình có dạng hình hộp chữ nhật với 1 mặt tiền chính và 3 mặt tiếp giáp công trình lân cận. Không gian chức năng được phân bổ cụ thể:

  • Tầng hầm: Bố trí trạm biến áp, phòng kỹ thuật điện - nước, trạm bơm PCCC, bể xử lý nước thải sinh hoạt dung tích $140\text{ m}^3$ và bãi đỗ xe diện tích khoảng $300\text{ m}^2$. Hệ thống giao thông gồm 1 ram dốc, 2 thang bộ thoát hiểm và 2 lồng thang máy.
  • Tầng trệt: Chiều cao tầng 3,8 m, bố trí sảnh đón tiếp, quầy lễ tân, dịch vụ cà phê, không gian thương mại, 6 cầu thang bộ và 2 thang máy.
  • Tầng 2: Bố trí khu văn phòng làm việc.
  • Tầng 3 đến tầng 15: Tầng căn hộ ở với 3 loại căn hộ điển hình trên một sàn gồm loại A ($70\text{ m}^2$, 2 căn/tầng), loại B ($55\text{ m}^2$, 2 căn/tầng) và loại C ($52\text{ m}^2$, 2 căn/tầng). Giao thông trục đứng gồm 2 thang bộ và 2 thang máy; hành lang giữa rộng liên kết thông thoáng giữa các nút giao thông.
  • Tầng thượng: Bố trí bể nước mái bằng bê tông cốt thép dung tích lớn và phòng kỹ thuật vận hành hệ thống.

Cấu tạo chiều dày và các lớp vật liệu hoàn thiện của hệ thống sàn được quy định chi tiết:

Loại sàn Chiều dày BTCT (mm) Cấu tạo các lớp hoàn thiện Trọng lượng riêng $\gamma$ ($\text{kN/m}^3$) Chiều dày lớp (mm)
Sàn tầng điển hình 160 - Gạch Ceramic
- Vữa lát nền
- Vữa trát trần		 20
18
18		 10
35
15
Sàn tầng trệt 160 - Gạch Ceramic
- Vữa lát nền
- Vữa trát trần		 20
18
18		 15
35
15
Sàn tầng hầm 300 - Vữa lát nền + tạo dốc
- Lớp chống thấm		 18
10		 50
3
Sàn mái 200 - Gạch chống nóng
- Vữa lát nền
- Vữa tạo dốc
- Lớp chống thấm
- Vữa trát trần		 20
18
18
10
18		 10
15
30
3
20
Sàn khu vệ sinh 110 - Gạch Ceramic
- Vữa lát nền + tạo dốc
- Lớp chống thấm
- Vữa trát trần		 20
18
10
18		 10
50
3
15

2. Giải pháp kết cấu tổng thể và vật liệu sử dụng

  • Kết cấu chịu lực phương đứng: Lựa chọn hệ kết cấu hỗn hợp Khung - Lõi bê tông cốt thép toàn khối. Hệ khung cột tiếp nhận toàn bộ tải trọng thẳng đứng từ sàn dầm truyền xuống, trong khi hệ vách cứng và lõi thang máy tiếp nhận tải trọng ngang do gió và động đất, đồng thời tăng cường độ cứng chống xoắn và hạn chế chuyển vị ngang đỉnh công trình.
  • Kết cấu chịu lực phương ngang: Lựa chọn giải pháp sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối (hệ bản dầm) giúp tạo liên kết cứng với cột và vách lõi, phân phối tải trọng ngang đồng đều và đơn giản hóa quy trình thi công.
  • Kết cấu móng: Đề xuất giải pháp móng sâu sử dụng cọc ép hoặc cọc khoan nhồi cắm vào tầng địa chất chịu lực tốt để tiếp nhận toàn bộ tải trọng công trình truyền xuống nền đất yếu khu vực Quận 6.

Thông số vật liệu sử dụng trong tính toán:

Nhóm vật liệu Cấp độ bền / Chủng loại Cường độ tính toán ($R_b, R_{bt}, R_s, R_{sc}, R_{sw}$) Mô đun đàn hồi ($E_b, E_s$) Vị trí áp dụng
Bê tông B30 $R_b = 17 - 22\text{ MPa}$; $R_{bt} = 1{,}2 - 1{,}4\text{ MPa}$ $E_b = 32{,}5 - 36 \times 10^3\text{ MPa}$ Toàn bộ kết cấu chịu lực chính và phụ
Cốt thép Thép AI ($\phi < 10\text{ mm}$) $R_s = R_{sc} = 225\text{ MPa}$; $R_{sw} = 175\text{ MPa}$ $E_s = 2{,}1 \times 10^5\text{ MPa}$ Bản sàn, cốt đai, cốt phân bố
Cốt thép Thép AII ($\phi \ge 10\text{ mm}$) $R_s = R_{sc} = 280\text{ MPa}$; $R_{sw} = 225\text{ MPa}$ $E_s = 2{,}1 \times 10^5\text{ MPa}$ Cốt thép dọc dầm, cột, cầu thang
Cốt thép Thép AIII ($\phi \ge 10\text{ mm}$) $R_s = R_{sc} = 365\text{ MPa}$; $R_{sw} = 280 - 290\text{ MPa}$ $E_s = 2{,}0 \times 10^5\text{ MPa}$ Cốt thép dọc chịu lực khung, vách, đài móng
Vữa Vữa xi măng cát B5 / M75 - - Xây tường bao ($200\text{ mm}$), tường ngăn ($100\text{ mm}$), tô trát

Quy định chiều dày lớp bê tông bảo vệ: Bản sàn và tường dày trên $100\text{ mm}$ lấy $15\text{ mm}$ (trong nhà) và $20\text{ mm}$ (ngoài trời/ẩm ướt); dầm lấy $20 - 25\text{ mm}$; cột lấy $20 - 25\text{ mm}$; dầm móng lấy $30\text{ mm}$; móng có bê tông lót lấy $35\text{ mm}$; móng không có bê tông lót lấy $70\text{ mm}$; cốt thép đai lấy $10 - 15\text{ mm}$.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về kiến trúc công trình

Chương 1 trình bày chi tiết địa điểm xây dựng, các yếu tố khí hậu tự nhiên và giải pháp kiến trúc tổng thể của công trình Chung cư Nguyễn Văn Luông. Tác giả thiết lập dây chuyền công năng phân tầng từ tầng hầm đến tầng mái, đồng thời đưa ra các giải pháp kỹ thuật hạ tầng đi kèm:

  • Hệ thống cấp nước: Nguồn nước từ mạng lưới thành phố chảy vào bể ngầm tầng hầm, sau đó được bơm tự động lên bể chứa nước mái bằng bê tông cốt thép để tự chảy cấp nước sinh hoạt và PCCC cho các tầng.
  • Hệ thống thoát nước và rác thải: Phân tách hệ thống thoát nước mưa trên mái/ban công và hệ thống thu gom nước thải sinh hoạt dẫn về bể xử lý $140\text{ m}^3$ ở tầng hầm trước khi đấu nối ra cống thành phố; hệ thống kho gom rác tại từng tầng nối với ống đổ rác dẫn xuống buồng rác tầng hầm để xe chuyên dụng vận chuyển hàng ngày.
  • Hệ thống thông gió, chiếu sáng và PCCC: Kết hợp điều hòa không khí với thông gió - chiếu sáng tự nhiên thông qua giếng thông tầng và cửa sổ kính; trang bị mạng lưới đầu báo khói/nhiệt ở từng phòng, bố trí bình chữa cháy $\text{CO}_2$ và họng nước vách tường tại các nút giao thông hành lang.

Chương 2: Tổng quan về kết cấu công trình

Chương này phân tích và lựa chọn giải pháp kết cấu phần thân và phần móng. Tác giả so sánh các phương án sàn phổ biến (sàn sườn toàn khối, sàn không dầm, sàn không dầm ứng lực trước và sàn bóng BubbleDeck), qua đó quyết định chọn hệ sàn sườn toàn khối vì tính làm việc rõ ràng, độ cứng lớn và sự thuận tiện trong công nghệ thi công. Sơ bộ kích thước các cấu kiện chịu lực chính được xác định:

  • Chiều dày sàn tầng điển hình: $h_s = 160\text{ mm}$.
  • Kích thước vách lõi thang máy: Chiều dày vách bao ngoài $t = 300\text{ mm}$, vách ngăn bên trong $t = 250\text{ mm}$, thỏa mãn điều kiện $t \ge 200\text{ mm}$ và tỷ lệ diện tích vách $F_{VCL}/F_S \ge 0{,}015$ theo TCVN 198:1997.
  • Chiều dày sàn hầm và tường chắn tầng hầm: $300\text{ mm}$.
  • Tiết diện cột khung: Xác định sơ bộ theo công thức $A_c = k \cdot N / R_b$ với suất tải trọng sàn $q = 12\text{ kN/m}^2$, hệ số tải trọng ngang $k = 1{,}1 - 1{,}5$.

Chương 3: Thiết kế sàn tầng điển hình

Tác giả thực hiện tính toán thiết kế cho ô sàn tầng điển hình có kích thước lớn nhất ($7{,}6\text{ m} \times 9{,}0\text{ m}$).

  • Sơ bộ tiết diện dầm chính: $h_{dc} = 700\text{ mm}$, $b_{dc} = 400\text{ mm}$; dầm phụ: $h_{dp} = 400\text{ mm}$, $b_{dp} = 200\text{ mm}$.
  • Tải trọng tác dụng: Tĩnh tải sàn hoàn thiện không kể trọng lượng bản thân bê tông cốt thép là $g_{tt} = 1{,}708\text{ kN/m}^2$; tĩnh tải phân bố trung bình tính toán $q_{tt} = 2{,}25\text{ kN/m}^2$; hoạt tải sử dụng theo TCVN 2737:1995 đối với phòng ở là $p_{tc} = 1{,}5\text{ kN/m}^2$ ($n = 1{,}2 \rightarrow p_{tt} = 1{,}8\text{ kN/m}^2$), khu hành lang/sảnh là $p_{tt} = 3{,}6\text{ kN/m}^2$.
  • Mô hình hóa SAFE v12: Chia dải strip theo hai phương x, y để xuất biểu đồ mômen uốn, xác định lượng cốt thép yêu cầu ($A_s$) và kiểm tra hàm lượng cốt thép hợp lý ($\mu \ge 0{,}2%$).
  • Kiểm tra độ võng: Đối với ô bản lớn nhất S8 ($7{,}6\text{ m} \times 9{,}0\text{ m}$), độ võng tính toán đạt yêu cầu kỹ thuật: $f \le [f] = 2{,}5\text{ cm}$ theo Bảng 4 của TCVN 5574:2012.

Chương 4: Thiết kế cầu thang bộ

Nội dung chương tập trung thiết kế cầu thang bộ 2 vế nối từ tầng 3 lên tầng 4.

  • Kích thước hình học: Chiều dày bản thang $h_{bt} = 140\text{ mm}$, bậc thang xây gạch thẻ ốp đá hoa cương dày $20\text{ mm}$, vữa lót dày $20\text{ mm}$.
  • Tải trọng tính toán:
    • Bản nghiêng thang: Tĩnh tải các lớp cấu tạo $g_{tt} = 6{,}87\text{ kN/m}^2$; hoạt tải tính toán $p_{tt} = 1{,}2 \times 3{,}0 = 3{,}6\text{ kN/m}^2$; tổng tải trọng tính toán $q_{bt} = 10{,}47\text{ kN/m}^2$.
    • Bản chiếu nghỉ: Tĩnh tải $g_{tt} = 5{,}1\text{ kN/m}^2$; hoạt tải $p_{tt} = 3{,}6\text{ kN/m}^2$; tổng tải trọng $q_{cn} = 8{,}7\text{ kN/m}^2$.
  • Sơ đồ tính và bố trí cốt thép: Tác giả phân tích tính chất liên kết thực tế giữa bản thang và dầm chiếu nghỉ (liên kết bán ngàm đàn hồi), lựa chọn sơ đồ tính toán an toàn là dầm đơn giản một đầu gối cố định, một đầu gối di động. Cốt thép chịu lực chính bản thang bố trí $\Phi 12\text{a}150$, cốt thép cấu tạo tại gối đặt $\Phi 10\text{a}200$, cốt thép phân bố theo phương ngang chọn $\Phi 8\text{a}200$.
  • Thiết kế dầm chiếu nghỉ: Tiết diện $200 \times 300\text{ mm}$, chịu phản lực từ bản thang $R_A = 19{,}4\text{ kN}$ và tĩnh tải tường xây. Mômen lớn nhất tại giữa nhịp $M_{\max} = 45{,}6\text{ kNm}$, bố trí cốt thép dọc $2\Phi 14$ vùng nén cấu tạo. Lực cắt lớn nhất tại gối $Q_{\max} = 23{,}4\text{ kN}$; khả năng chịu cắt tổng hợp của bê tông và cốt đai $\Phi 6\text{a}100$ đạt $Q_{sw} = 192{,}2\text{ kN} > Q_{\max}$, đoạn giữa dầm bố trí đai $\Phi 8\text{a}200$.

Chương 5: Thiết kế khung trục

Chương 5 thực hiện tính toán tải trọng và mô hình hóa không gian cho khung trục 2 và khung trục C.

  • Xác định các trường hợp tải trọng: Tĩnh tải (trọng lượng bản thân, hoàn thiện sàn, tường xây), hoạt tải (chất đầy, lệch tầng, lệch nhịp), tải trọng gió (thành phần tĩnh và thành phần động theo phương X, Y) và tải trọng động đất theo tiêu chuẩn TCXD 375:2006.
  • Tổ hợp tải trọng: Lập các tổ hợp tải trọng cơ bản 1, tổ hợp cơ bản 2 và tổ hợp đặc biệt để tìm đường bao nội lực nguy hiểm nhất ($M_{\max}, M_{\min}, N_{tu}, Q_{\max}$).
  • Thiết kế cấu kiện: Tính toán cốt thép dọc và cốt đai cho dầm, cột khung; thiết kế vách cứng chịu lực bằng phương pháp vùng biên chịu mômen, bố trí cốt thép tập trung tại hai đầu biên vách và cốt thép phân bố dạng lưới ở thân vách.

Chương 6: Thiết kế móng công trình

Chương 6 tổng hợp địa tầng khảo sát địa chất và triển khai thiết kế móng cọc cho 3 vị trí điển hình:

  • Xác định sức chịu tải của cọc: Tính toán sức chịu tải đơn của cọc dựa trên cường độ vật liệu cọc bê tông cốt thép, chỉ tiêu cơ lý đất nền, công thức giải tích cường độ đất nền và số liệu chỉ số SPT của từng lớp đất. Kiểm tra cọc thỏa mãn điều kiện ứng suất khi cẩu lắp và vận chuyển.
  • Thiết kế chi tiết các đài móng:
    • Móng M1: Thiết kế dưới chân cột C7, xác định sơ bộ số lượng cọc, bố trí lưới cọc và đài móng.
    • Móng M2: Thiết kế dưới chân cột C10.
    • Móng M3: Thiết kế móng đài bè cọc cho toàn bộ hệ vách lõi thang máy.
  • Kiểm tra kỹ thuật: Kiểm tra phản lực đầu cọc dưới tác dụng của tải trọng đứng và mômen lật ($P_{\max} \le 1{,}2 R_{ct}$, $P_{tb} \le R_{ct}$); kiểm tra ổn định cường độ và tính toán độ lún theo mô hình khối móng quy ước ($S \le [S] = 8\text{ cm}$); kiểm tra điều kiện chống đâm thủng đáy đài móng do cột và cọc gây ra; tính toán diện tích cốt thép chịu uốn cho đài cọc theo hai phương.

Kết quả và đóng góp

1. Kết quả kỹ thuật đạt được

Đồ án đã đưa ra giải pháp thiết kế toàn diện, đồng bộ từ kiến trúc, kết cấu thân đến nền móng công trình với hệ thống số liệu cụ thể:

  • Giải pháp sàn tầng điển hình: Xác định chiều dày sàn hợp lý $h_s = 160\text{ mm}$, hệ dầm chính $400 \times 700\text{ mm}$, dầm phụ $200 \times 400\text{ mm}$. Kết quả kiểm tra biến dạng ô bản kích thước lớn nhất ($7{,}6\text{ m} \times 9{,}0\text{ m}$) đạt độ võng trong giới hạn cho phép $f \le 2{,}5\text{ cm}$.
  • Giải pháp cầu thang bộ: Bản thang dày $140\text{ mm}$, dầm chiếu nghỉ $200 \times 300\text{ mm}$, bố trí cốt thép chịu uốn $\Phi 12\text{a}150$, cốt đai $\Phi 6\text{a}100$ đảm bảo an toàn chịu lực cắt $Q_{sw} = 192{,}2\text{ kN} > Q_{\max} = 23{,}4\text{ kN}$.
  • Giải pháp vách và khung: Bố trí vách thang máy dày $300\text{ mm}$ (vách biên) và $250\text{ mm}$ (vách trong), phối hợp với hệ cột khung chịu nén lệch tâm tiếp nhận an toàn tổ hợp tải trọng trọng trường, gió động và động đất.
  • Giải pháp nền móng: Thiết kế thành công 3 phương án móng cọc M1, M2 và M3, đảm bảo đầy đủ các điều kiện về sức chịu tải cọc đơn, kiểm tra lún khối quy ước và an toàn chống xuyên thủng đài.

2. Giải pháp hạ tầng kỹ thuật đề xuất

Tác giả đề xuất hệ thống kỹ thuật công trình đồng bộ:

  • Hệ thống PCCC tự động kết hợp mạng lưới báo cháy diện rộng và trạm bơm áp lực cao.
  • Hệ thống bể xử lý nước thải sinh hoạt $140\text{ m}^3$ đặt tại tầng hầm bảo đảm tiêu chuẩn xả thải đô thị.
  • Giải pháp tiết kiệm năng lượng thông qua việc tận dụng chiếu sáng và thông gió tự nhiên từ giếng trời thông tầng xuyên suốt chiều cao tòa nhà.

3. Đóng góp chuyên môn của đồ án

Đồ án đã hệ thống hóa hoàn chỉnh quy trình thiết kế công trình dân dụng nhiều tầng theo tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành. Sản phẩm bàn giao thể hiện khối lượng kỹ thuật gồm 01 thuyết minh tính toán chi tiết, 01 tập phụ lục xuất nội lực và 14 bản vẽ thiết kế A1 thể hiện mặt bằng định vị cột, mặt bằng dầm sàn, chi tiết cốt thép dầm, sàn, cầu thang, vách cứng và đài móng cọc.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế dựa trên phạm vi thực hiện: Do giới hạn khối lượng của một đồ án tốt nghiệp kỹ sư, tác giả chỉ tập trung tính toán và thiết kế chi tiết cho một số cấu kiện đại diện điển hình (sàn tầng điển hình, cầu thang bộ tầng 3 - 4, khung trục 2, khung trục C và 3 đài móng M1, M2, M3) mà chưa thể hiện chi tiết cho toàn bộ các khung trục phụ và các kết cấu phi tiêu chuẩn khác trong công trình.
  • Dữ liệu nền móng: Các chỉ tiêu sức chịu tải cọc được tính toán hoàn toàn dựa trên báo cáo khảo sát địa chất và công thức giải tích lý thuyết; trong thực tế thi công cần bổ sung công tác nén tĩnh thử cọc tại hiện trường để hiệu chỉnh chính xác sức chịu tải thiết kế.
  • Hướng mở rộng: Nghiên cứu ứng dụng các giải pháp kết cấu sàn hiện đại như sàn bê tông ứng lực trước căng sau hoặc sàn bóng nhằm giảm tải trọng bản thân công trình, tăng khẩu độ vượt nhịp và giảm kích thước móng; mô hình hóa không gian 3D toàn diện trên các phần mềm nâng cao (ETABS, SAP2000) để đánh giá chi tiết hơn về đáp ứng phi tuyến và hiệu ứng tương tác động đất - nền đất.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng sử dụng: Tài liệu hữu ích cho sinh viên ngành Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Công nghệ Kỹ thuật Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp đang làm đồ án tốt nghiệp hoặc thực hiện các đồ án môn học Bê tông cốt thép, Nền móng, Nhà cao tầng; đồng thời là tài liệu tham khảo thực tế cho các kỹ sư kết cấu trẻ trong quá trình thiết kế công trình dân dụng cấp II.
  • Nội dung tham khảo giá trị:
    • Quy trình sơ bộ kích thước tiết diện dầm, cột, sàn, vách nhà cao tầng theo quy chuẩn TCVN.
    • Phương pháp phân tích và mô hình hóa bản sàn tầng điển hình trên phần mềm SAFE v12.
    • Cách thiết lập sơ đồ tính toán dầm đơn giản cho cầu thang bộ và kiểm tra cốt đai chịu cắt dầm chiếu nghỉ.
    • Các bước tính toán sức chịu tải của cọc theo 4 phương pháp và quy trình kiểm tra xuyên thủng, tính lún đài móng.

Câu hỏi thường gặp

1. Công trình Chung cư cao tầng Nguyễn Văn Luông có quy mô, chiều cao và phân bổ công năng như thế nào?
Công trình thuộc cấp II gồm 1 tầng hầm, 1 tầng trệt, 13 tầng lầu và 1 tầng tum mái kỹ thuật (tổng 15 tầng nổi + 1 hầm), tổng chiều cao 45,800 m tính từ cốt $\pm 0.000\text{ m}$. Tầng hầm bố trí bãi xe (~$300\text{ m}^2$) và phòng kỹ thuật/bể nước thải ($140\text{ m}^3$); tầng trệt (cao 3,8 m) làm sảnh lễ tân, thương mại, dịch vụ; tầng 2 làm văn phòng; tầng 3 đến 15 là các căn hộ cho thuê (loại A $70\text{ m}^2$, loại B $55\text{ m}^2$, loại C $52\text{ m}^2$); tầng thượng đặt bể nước mái và trạm kỹ thuật.

2. Chiều dày và cấu tạo các lớp của sàn tầng điển hình, sàn hầm và sàn vệ sinh được thiết kế với thông số nào?
Sàn tầng điển hình dày $160\text{ mm}$ BTCT kèm các lớp hoàn thiện (gạch Ceramic $10\text{ mm}$, vữa lót $35\text{ mm}$, vữa trần $15\text{ mm}$); sàn tầng hầm dày $300\text{ mm}$ BTCT (vữa tạo dốc $50\text{ mm}$, chống thấm $3\text{ mm}$); sàn vệ sinh dày $110\text{ mm}$ BTCT (gạch Ceramic $10\text{ mm}$, vữa tạo dốc $50\text{ mm}$, chống thấm $3\text{ mm}$, vữa trần $15\text{ mm}$).

3. Tại sao tác giả lựa chọn sơ đồ tính toán cho bản cầu thang bộ là dầm đơn giản một đầu gối cố định, một đầu gối di động?
Trong kết cấu toàn khối, liên kết giữa bản thang và dầm chiếu nghỉ có tính chất bán ngàm phụ thuộc vào tương quan độ cứng. Nếu quan niệm ngàm tuyệt đối sẽ dẫn đến thiếu cốt thép bụng gây phá hoại nứt gãy bản; nếu quan niệm khớp tuyệt đối sẽ gây nứt tại gối làm bong tróc gạch ốp. Do cầu thang được thi công sau hệ khung vách và để bảo đảm an toàn chịu lực trong trường hợp bất lợi nhất khi có sự cố, tác giả chọn sơ đồ dầm đơn giản một đầu gối cố định và một đầu gối di động nhằm tăng cường độ an toàn cho vùng bụng bản thang.

4. Quy cách vật liệu bê tông và cốt thép sử dụng trong đồ án có cường độ tính toán là bao nhiêu?
Sử dụng bê tông cấp độ bền B30 ($R_b = 17 - 22\text{ MPa}, R_{bt} = 1{,}2 - 1{,}4\text{ MPa}, E_b = 32{,}5 - 36 \times 10^3\text{ MPa}$). Cốt thép gồm nhóm AI ($R_s = R_{sc} = 225\text{ MPa}, R_{sw} = 175\text{ MPa}$) cho cốt sàn/cốt đai; nhóm AII ($R_s = R_{sc} = 280\text{ MPa}, R_{sw} = 225\text{ MPa}$) và nhóm AIII ($R_s = R_{sc} = 365\text{ MPa}, R_{sw} = 280 - 290\text{ MPa}$) cho cốt dọc chịu lực chính.

5. Kích thước sơ bộ của dầm chính, dầm phụ và vách cứng thang máy được xác định như thế nào?
Dầm chính chọn tiết diện $400 \times 700\text{ mm}$ (vượt nhịp $9\text{ m}$); dầm phụ chọn $200 \times 400\text{ mm}$ (vượt nhịp $7{,}6\text{ m}$); vách bao ngoài lõi thang máy dày $300\text{ mm}$, vách ngăn bên trong dày $250\text{ mm}$, bảo đảm tỷ lệ diện tích chịu tải và độ dày tối thiểu theo quy chuẩn TCVN 198:1997.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế chung cư cao tầng Nguyễn Văn Luông" đã giải quyết một cách khoa học, đồng bộ các nội dung từ giải pháp kiến trúc công năng, phân tích kết cấu chịu lực phần thân đến phương án nền móng cọc cho tòa nhà 15 tầng nổi và 1 tầng hầm tại Quận 6, TP. Hồ Chí Minh. Việc ứng dụng hệ tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam kết hợp phần mềm chuyên dụng SAFE v12 bảo đảm tính chuẩn xác và an toàn chịu lực cho các cấu kiện sàn sườn, cầu thang bộ, khung vách và đài móng. Toàn bộ hồ sơ gồm thuyết minh tính toán và 14 bản vẽ A1 thể hiện tính khả thi cao, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu chuyên môn kỹ thuật của chương trình đào tạo Kỹ sư Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng.