Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Ngô Xuân Chiến (ngành Kỹ thuật công trình, Trường Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam, dưới sự hướng dẫn của thầy giáo Phạm Văn Thuyết, hoàn thành ngày 18 tháng 12 năm 2018) tập trung giải quyết bài toán thiết kế và lập biện pháp thi công cho một công trình xây dựng dân dụng nhiều tầng tại đô thị miền núi phía Bắc.

  • Lý do chọn đề tài và bối cảnh thực tiễn: Quá trình đô thị hóa và gia tăng dân số tại các đô thị tạo ra áp lực lớn về nhu cầu nhà ở và không gian làm việc cho các cá nhân, tập thể, doanh nghiệp vừa và nhỏ trên địa bàn thành phố Lào Cai. Dự án “Chung cư cao tầng Lào Cai” được hình thành nhằm đáp ứng nhu cầu này, đồng thời góp phần hoàn thiện hạ tầng kỹ thuật và không gian kiến trúc đô thị tại địa phương.
  • Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu: Khóa luận hướng đến việc hệ thống hóa toàn bộ kiến thức kỹ thuật công trình sau 4,5 năm đào tạo, ứng dụng vật liệu và giải pháp kết cấu phù hợp vào thực tế công trình. Nhiệm vụ của đồ án được chia thành 4 phần chính:
    1. Phần 1 - Kiến trúc: Thiết kế quy hoạch mặt bằng công năng, giải pháp mặt đứng, thông gió, chiếu sáng và hạ tầng kỹ thuật (cấp thoát nước, cấp điện, chống sét, phòng cháy chữa cháy).
    2. Phần 2 - Kết cấu: Xác định giải pháp kết cấu chịu lực, sơ bộ tiết diện cấu kiện, tính toán tải trọng tác động và phân tích nội lực bằng mô hình không gian 3D.
    3. Phần 3 - Thi công: Lập biện pháp kỹ thuật thi công phần ngầm, thi công phần thân và thiết kế tổng mặt bằng xây dựng.
    4. Phần 4 - Lập tổng dự toán: Tính toán chi phí xây dựng cho một sàn tầng điển hình.
  • Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
    • Đối tượng nghiên cứu: Kết cấu chịu lực, kiến trúc và biện pháp thi công công trình “Chung cư cao tầng Lào Cai”.
    • Phạm vi không gian: Khu đất xây dựng có diện tích $1338\text{ m}^2$, tọa lạc tại Đại lộ Trần Hưng Đạo, Phường Bắc Cường, Thị xã Lào Cai (nay là Thành phố Lào Cai), tỉnh Lào Cai.
    • Quy mô công trình: 11 tầng nổi và 1 tầng hầm, tổng chiều cao công trình là $39,5\text{ m}$. Tầng trệt (tầng 1) cao $4,5\text{ m}$ phục vụ khu dịch vụ và sảnh đón tiếp; 10 tầng trên cao $3,3\text{ m}$ bố trí các căn hộ ở.
    • Phạm vi thời gian: Đồ án thực hiện và bảo vệ vào tháng 12 năm 2018.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận là dạng đồ án thiết kế kỹ thuật - công nghệ xây dựng, sử dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng Việt Nam hiện hành kết hợp với các mô hình tính toán cơ học kết cấu:

  • Hệ thống tiêu chuẩn và văn bản quy phạm kỹ thuật:
    • Tiêu chuẩn tải trọng: TCVN 2737:1995 (Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế).
    • Tiêu chuẩn nhà cao tầng: TCVN 198:1997 (Nhà cao tầng - Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối).
    • Tiêu chuẩn bê tông cốt thép: TCVN 5574:2012 (Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế).
    • Tiêu chuẩn nền móng: TCVN 10304:2014 (Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế); TCVN 9362:2012 (Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình).
  • Khung lý thuyết tính toán chuyên ngành:
    • Lý thuyết tính cột nén lệch tâm xiên: Áp dụng phương pháp tính toán gần đúng của GS. Nguyễn Đình Cống (chuyển đổi bài toán nén lệch tâm xiên về nén lệch tâm phẳng tương đương dựa trên nguyên lý của tiêu chuẩn BS 8110 của Anh và ACI 318 của Mỹ, tích hợp phù hợp tiêu chuẩn TCVN 5574:2012).
    • Lý thuyết sức chịu tải của cọc: Phương pháp bán thực nghiệm xác định sức chịu tải của cọc đơn theo độ bền vật liệu và theo đất nền (sử dụng công thức Meyerhof và công thức tiêu chuẩn Nhật Bản dựa trên số liệu chỉ số thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT).
    • Lý thuyết tính toán móng cọc đài thấp: Mô hình khối móng quy ước tính toán ứng suất tiếp xúc đáy móng và độ lún đàn hồi theo phương pháp cộng lún từng lớp.
  • Phương pháp và công cụ mô hình hóa:
    • Mô hình hóa kết cấu: Sử dụng phần mềm ETABS phiên bản 9.4 để phân tích tĩnh lực học và dao động cho hệ kết cấu không gian 3D. Các cấu kiện cột, dầm được khai báo dưới dạng phần tử thanh (frame), sàn khai báo phần tử tấm vỏ (shell), vách và lõi cứng khai báo phần tử vách (wall).
    • Mô hình hóa móng và sàn: Sử dụng phần mềm SAFE phiên bản 12.2 kết hợp bảng tính tự động Excel để phân tích nội lực đài móng, dầm móng và tính toán diện tích cốt thép.
  • Nguồn dữ liệu đầu vào:
    • Báo cáo khảo sát địa chất công trình gồm trụ hố khoan khảo sát và bảng chỉ tiêu cơ lý 6 lớp đất nền tại vị trí xây dựng.
    • Số liệu điều kiện tự nhiên khí hậu thủy văn tại thành phố Lào Cai: nhiệt độ trung bình $28^\circ\text{C}$, độ ẩm trung bình $80% - 85%$, tốc độ gió lớn nhất ghi nhận $26\text{ m/s}$.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Kiến trúc công trình

Chương 1 trình bày tổng quan về vị trí, dây chuyền công năng và các giải pháp kiến trúc - kỹ thuật của tòa nhà chung cư:

  • Giải pháp mặt bằng và hình khối: Mặt bằng công trình được thiết kế vuông vắn, phân chia các khối căn hộ bằng tường xây ngăn cách nhằm tạo sự riêng tư, thông thoáng. Hệ thống lưới cột chịu lực đối xứng có khoảng cách lưới là $6\text{ m}$ và $8\text{ m}$. Lối tiếp cận chính bố trí sảnh lớn tại trung tâm tầng 1.
  • Giải pháp mặt đứng và giao thông: Tầng trệt cao $4,5\text{ m}$, các tầng căn hộ điển hình cao $3,3\text{ m}$, cửa đi cao $2,2\text{ m}$, lan can ban công cao $1,5\text{ m}$, cửa thang máy cao $2,5\text{ m}$, dầm bo mái cao $0,7\text{ m}$ tạo độ cứng theo phương ngang truyền tải trọng gió vào hệ kết cấu. Hệ giao thông đứng bố trí tại nút trung tâm gồm 2 thang máy, 2 buồng thang bộ 2 vế có chiếu nghỉ, và 1 hệ thang thoát hiểm ngoài nhà cho mỗi đơn nguyên.
  • Hệ thống kỹ thuật công trình:
    • Cấp thoát nước: Nguồn nước lấy từ mạng lưới đô thị, dẫn vào bể chứa ngầm đặt ngoài công trình, sử dụng máy bơm trung chuyển lên bể mái trước khi phân phối xuống các tầng; trạm xử lý nước thải trước khi xả vào hệ thống chung; trạm bơm chữa cháy và đường ống PCCC độc lập.
    • Cấp điện: Thiết kế mạng phân phối dạng cây đi ngầm trong tường từ trạm điều khiển trung tâm tầng 1; trang bị máy phát điện dự phòng.
    • Chống sét và tiếp địa: Hệ kim thu sét thép $\phi 16$ dài $600\text{ mm}$ liên kết bằng dây thép $\phi 10$, cọc tiếp địa thép góc L$65\times65\times6\text{ mm}$ dài $2,5\text{ m}$, dây nối đất thép dẹt $40\times4\text{ mm}$ với điện trở nối đất $R < 10,\Omega$; hệ tiếp địa an toàn thiết bị điện độc lập có điện trở $R < 4,\Omega$.

Chương 2: Giải pháp kết cấu và tải trọng tính toán

Chương này phân tích các dạng kết cấu chịu lực nhà cao tầng và lựa chọn giải pháp phù hợp với công trình:

  • Lựa chọn giải pháp kết cấu: Sau khi phân tích ưu nhược điểm của các hệ chịu lực cơ bản (khung, tường, lõi, hộp và hệ hỗn hợp), tác giả lựa chọn giải pháp hệ hỗn hợp khung cột bê tông cốt thép kết hợp vách - lõi cứng chịu tải trọng ngang làm việc theo sơ đồ khung - giằng.
  • Vật liệu sử dụng:
    • Bê tông cấp độ bền B25: cường độ tính toán chịu nén $R_b = 14,5\text{ MPa}$ ($1450\text{ T/m}^2$), chịu kéo $R_{bt} = 1,05\text{ MPa}$ ($105\text{ T/m}^2$).
    • Cốt thép nhóm CII: cường độ tính toán chịu kéo/nén $R_s = R_{sc} = 280\text{ MPa}$, chịu cắt $R_{sw} = 225\text{ MPa}$.
  • Sơ bộ kích thước tiết diện cấu kiện:
    • Vách lõi: Chiều dày thành vách chọn $300\text{ mm}$ (thỏa mãn quy định $\ge 150\text{ mm}$ và $\ge 1/20$ chiều cao tầng theo TCVN 198:1997).
    • Dầm: Dầm chính (DC-1, DC-2, DC-3) tiết diện $300\times700\text{ mm}$; dầm chính DC-4 tiết diện $200\times500\text{ mm}$; dầm phụ (DP-1, DP-2, DP-3) tiết diện $200\times400\text{ mm}$; dầm phụ DP-4 tiết diện $100\times200\text{ mm}$.
    • Sàn: Chiều dày sàn căn hộ và sàn khu vệ sinh, ban công chọn đồng nhất $h_s = 12\text{ cm}$ nhằm đảm bảo giả thiết sàn là vách cứng tuyệt đối trong mặt phẳng ngang.
  • Tải trọng và tổ hợp tải trọng:
    • Tĩnh tải: Tính toán theo lớp cấu tạo sàn và tải trọng tường xây ngăn (tường bao $220\text{ mm}$, tường ngăn $110\text{ mm}$, nhân hệ số 0,7 để giảm trừ diện tích cửa); tải trọng bản thân tự động tính toán trong ETABS với hệ số 1,1.
    • Hoạt tải sử dụng lấy theo TCVN 2737:1995.
    • Tải trọng gió tĩnh: Tính toán theo dạng lực tập trung tác dụng tại tâm hình học của sàn các tầng với hệ số khí động $c = 1,4$, hệ số độ tin cậy $\gamma = 1,2$. Tại tầng 3 ($z = 7,8\text{ m}$, hệ số độ cao $k = 1,13$), lực gió tĩnh tính toán theo trục X là $17,214\text{ T}$, theo trục Y là $29,168\text{ T}$.
    • Tải trọng gió động: Tác giả không tính toán gió động do công trình có chiều cao $39,5\text{ m}$ ($< 40\text{ m}$ theo quy định mục 6.3 TCVN 2737:1995).
    • Tổ hợp tải trọng: Thiết lập 10 trường hợp tổ hợp bao gồm 1 tổ hợp cơ bản 1 (tĩnh tải + hoạt tải), 4 tổ hợp cơ bản 1 với gió (tĩnh tải + gió), 4 tổ hợp cơ bản 2 (tĩnh tải + 0,9 hoạt tải + 0,9 gió) và 1 tổ hợp bao (Envelope).

Chương 3: Thiết kế kết cấu phần móng

Chương 3 giải quyết bài toán xử lý nền móng trên cơ sở điều kiện địa chất và tải trọng chân cột:

  • Điều kiện địa chất và lựa chọn giải pháp móng: Địa chất khu vực gồm 6 lớp đất, trong đó các lớp 1, 2, 3 là đất yếu; lớp 4 có khả năng chịu lực trung bình; lớp 5 và 6 là lớp cuội sỏi có khả năng chịu tải tốt. Lực dọc lớn nhất tại chân cột biên đạt $N_{\max} = 500,86\text{ T}$, chân cột giữa đạt $N_{\max} = 755,36\text{ T}$. Tác giả đề xuất và so sánh hai phương án: móng cọc ép và móng cọc khoan nhồi, từ đó chọn phương án móng cọc ép bê tông cốt thép tiết diện $300\times300\text{ mm}$, cắm sâu vào lớp thứ 5 một đoạn $2\text{ m}$ (cao độ mũi cọc đạt $-21\text{ m}$).
  • Xác định sức chịu tải của cọc đơn:
    • Sức chịu tải theo vật liệu: $P_v = 147\text{ T}$ (cọc $300\times300\text{ mm}$, bê tông B25, cốt thép 4 thanh $\phi 18$ CB300V, hàm lượng cốt thép $\mu = 1,13%$).
    • Sức chịu tải theo đất nền theo Meyerhof: $R_{\text{Meyerhof}} = 125\text{ T}$.
    • Sức chịu tải theo công thức tiêu chuẩn Nhật Bản: $R_{\text{NB}} = 129,9\text{ T}$.
    • Sức chịu tải thiết kế cho phép của cọc chọn: $R = \min(147; 125; 129,9) = 125\text{ T}$.
  • Kích thước đài và kiểm tra điều kiện làm việc:
    • Đài móng chọn chiều dày $h_đ = 0,9\text{ m}$; khoảng cách giữa các tim cọc là $3D = 900\text{ mm}$, khoảng cách từ tim cọc biên đến mép đài là $D = 300\text{ mm}$. Giằng móng có kích thước tiết diện $300\times700\text{ mm}$.
    • Kiểm tra điều kiện đâm thủng đài ĐM4 (vị trí cột C62): Lực đâm thủng tính toán $P = 428,52\text{ T} <$ khả năng chống đâm thủng của đài $642,6\text{ T}$.
    • Đài cọc thỏa mãn điều kiện chống cắt trên tiết diện nghiêng ($Q = 104,08\text{ T}$).
  • Kiểm tra lún và ổn định khối móng quy ước:
    • Chiều sâu chôn đài chọn $h = 1,3\text{ m} > h_{\min} = 0,86\text{ m}$.
    • Chiều cao khối móng quy ước $H_c = 18,7\text{ m}$, diện tích đáy móng quy ước $F_{qu} = 16,1\text{ m}^2$.
    • Áp lực tiêu chuẩn tại đáy móng quy ước: $P_{tb} = 60,1\text{ T/m}^2 < R_M = 97,95\text{ T/m}^2$; $P_{\max} = 71,0\text{ T/m}^2 < 1,2 R_M = 117,54\text{ T/m}^2$.
    • Tổng độ lún của móng cọc tính toán theo phương pháp cộng lún từng lớp là $S_i = 42\text{ mm}$ (nằm trong giới hạn lún cho phép).
    • Nội lực uốn đài móng được trích xuất từ SAFE v12.2 để tính toán bố trí cốt thép chịu lực nhóm CIII ($R_a = 36000\text{ T/m}^2$).
Thông số kiểm tra móng ĐM4 Giá trị tính toán Giá trị giới hạn cho phép Đánh giá
Khả năng chống đâm thủng đài $P = 428,52\text{ T}$ $P_{ct} = 642,60\text{ T}$ Đạt an toàn
Áp lực tiếp xúc trung bình đáy móng quy ước ($P_{tb}$) $60,10\text{ T/m}^2$ $R_M = 97,95\text{ T/m}^2$ Đạt an toàn
Áp lực tiếp xúc lớn nhất đáy móng quy ước ($P_{\max}$) $71,00\text{ T/m}^2$ $1,2 R_M = 117,54\text{ T/m}^2$ Đạt an toàn
Chiều sâu chôn đài móng ($h$) $1,30\text{ m}$ $h_{\min} = 0,86\text{ m}$ Đạt ổn định ngang
Độ lún tổng cộng ($S_i$) $42,00\text{ mm}$ Thỏa mãn giới hạn lún Đạt yêu cầu

Chương 4: Thiết kế kết cấu phần thân

Chương 4 trình bày cơ sở lý thuyết và các bước tính toán cốt thép cấu kiện cột và dầm:

  • Tính toán cột chịu nén lệch tâm xiên: Cột chịu đồng thời lực nén dọc trục $N_z$, mômen uốn trong mặt phẳng khung $M_y$ và ngoài mặt phẳng khung $M_x$. Khóa luận áp dụng phương pháp quy đổi về nén lệch tâm phẳng tương đương theo tài liệu của GS. Nguyễn Đình Cống:
    • Xác định mômen tương đương: $M = M_1 + m_0 \cdot \frac{h}{b} \cdot M_2$ (với $m_0$ là hệ số chuyển đổi phụ thuộc vào chiều cao vùng nén $x_1$).
    • Phân loại 3 trường hợp tính toán cốt thép dựa trên độ lệch tâm $e_0$ và $x_1$:
      • Trường hợp 1: Nén lệch tâm rất bé ($e_0 / h_0 \le 0,30$), tính toán gần đúng như nén đúng tâm, xét hệ số uốn dọc phụ thêm $\varphi_e$.
      • Trường hợp 2: Nén lệch tâm bé ($e_0 / h_0 > 0,30$ và $x_1 \le \xi_R h_0$).
      • Trường hợp 3: Nén lệch tâm lớn ($e_0 / h_0 > 0,30$ và $x_1 > \xi_R h_0$).
    • Đối với tiết diện cột vuông có từ 12 thanh thép bố trí chu vi trở lên, quy đổi tương đương về tiết diện tròn đường kính $D = 1,05 C_x$ chịu mômen tổng hợp $M = \sqrt{M_x^2 + M_y^2}$.
  • Cấu tạo cốt thép cột: Cốt dọc chịu lực sử dụng đường kính $\phi 12 - \phi 40$ (đối với tiết diện cạnh $> 200\text{ mm}$ chọn $\phi \ge 16$), bố trí đối xứng hoặc tập trung theo cạnh chịu uốn.
  • Tính toán và cấu tạo dầm bê tông cốt thép: Trình bày công thức tính toán diện tích cốt thép dọc chịu uốn tại các tiết diện gối và nhịp, tính toán cốt thép đai và cốt treo chịu lực cắt, đảm bảo các điều kiện hạn chế về hàm lượng cốt thép $\mu_{\min} \le \mu \le \mu_{\max}$.

Chương 5: Thiết kế kết cấu sàn

Trình bày phương pháp tính toán bản sàn bê tông cốt thép làm việc một phương và hai phương dựa trên tỷ số cạnh ô sàn $L_2 / L_1$. Xác định nội lực mômen uốn tại nhịp và gối tựa của các ô sàn căn hộ, sàn vệ sinh, ban công để bố trí lưới thép chịu lực.

Chương 6: Thi công phần ngầm

Chương 6 lập biện pháp tổ chức và kỹ thuật thi công móng và tầng hầm trong điều kiện đô thị:

  • Đặc điểm mặt bằng thi công: Vị trí công trình nằm trong nội thị, mặt bằng chật hẹp, xe vận chuyển bùn đất và xe bê tông thương phẩm chỉ được phép hoạt động vào ban đêm (hoặc phải xin giấy phép giao thông khi thi công ban ngày).
  • Quy trình thi công cọc ép: Sử dụng máy ép cọc thủy lực, định vị tim cọc, tiến hành ép từng đoạn cọc $300\times300\text{ mm}$, hàn nối các đoạn và ép đến cao độ thiết kế tại độ sâu $-21\text{ m}$.
  • Công tác đất và thi công đài, giằng: Chọn phương án đào đất mở hố móng bằng máy đào kết hợp sửa thủ công; tính toán khối lượng đào, bố trí ô tô vận chuyển phế thải ra bãi thải. Biện pháp lấp đất đầm chặt hố móng sau khi hoàn thành kết cấu ngầm.
  • Thi công đài móng và giằng: Tiến hành giác đài, phá bê tông đầu cọc đến cao độ ngàm thép, lắp dựng ván khuôn móng, gia công lắp dựng khung cốt thép và đổ bê tông đài, giằng móng toàn khối.

Chương 7: Thi công phần thân

Chương 7 thiết kế quy trình thi công xây lắp kết cấu bê tông cốt thép phần thân công trình:

  • Biện pháp ván khuôn và cột chống: Lựa chọn hệ ván khuôn định hình và cột chống kim loại cho tầng điển hình. Thiết kế tổ hợp cốp pha cột, vách, dầm, sàn đảm bảo khả năng chịu tải trọng và độ võng trong quá trình thi công.
  • Biện pháp cốt thép và bê tông:
    • Gia công, nối và lắp dựng cốt thép cột, vách trước; sau đó lắp dựng cốp pha và cốt thép dầm sàn.
    • Phân chia đợt đổ bê tông: đổ cột, vách trước đến đáy dầm; sau đó tiến hành đổ bê tông dầm và sàn toàn khối; thực hiện quy trình bảo dưỡng ẩm bê tông theo tiêu chuẩn.
    • Lắp đặt đồng thời hệ thống đường ống điện nước ngầm (MEP) và công tác hoàn thiện xây trát, lắp cửa.
  • Tổ chức máy móc và công tác trắc địa: Lựa chọn cần trục tháp phục vụ vận chuyển vật liệu lên cao, máy bơm bê tông; sử dụng máy kinh vĩ và máy thủy bình để chuyển trục định vị và cao độ thiết kế lên từng tầng nhà.

Chương 8: Tính toán tổng mặt bằng công trình

Chương 8 xác định nhu cầu hậu cần và tổ chức không gian công trường:

  • Tính toán lượng vật tư dự trữ (xi măng, cốt thép, gạch xây, cát đá, ván khuôn) và thiết kế diện tích kho kín, kho hở, bãi chứa lộ thiên.
  • Xác định dân số công trường, tính toán quy mô và bố trí các công trình nhà tạm (nhà điều hành, lán trại công nhân, nhà bảo vệ, khu vệ sinh).
  • Thiết kế mạng lưới đường giao thông nội bộ công trường đảm bảo bán kính quay xe và bố trí cổng ra vào hợp lý.

Chương 9: Lập dự toán thi công một sàn điển hình

Chương 9 trình bày cơ sở và phương pháp xác định chi phí xây dựng:

  • Áp dụng các văn bản quy phạm pháp luật, hệ thống định mức dự toán xây dựng công trình và đơn giá địa phương tỉnh Lào Cai.
  • Bóc tách khối lượng chi tiết cho các công tác ván khuôn, cốt thép, bê tông của sàn tầng điển hình và tổng hợp thành bảng dự toán chi phí xây dựng trực tiếp.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã hoàn thành toàn bộ hồ sơ tính toán thiết kế và biện pháp thi công cho một công trình cao tầng cụ thể:

  • Kết quả tính toán kỹ thuật chính:
    • Xác lập giải pháp kiến trúc 11 tầng nổi ($39,5\text{ m}$) với lưới cột đối xứng $6\text{ m}$ và $8\text{ m}$, sàn dày $12\text{ cm}$, vách lõi $300\text{ mm}$.
    • Hệ kết cấu khung - giằng kết hợp vách lõi làm việc ổn định dưới tác động của tĩnh tải, hoạt tải và tải trọng gió tĩnh phân tích qua ETABS 9.4.
    • Giải pháp nền móng cọc ép $300\times300\text{ mm}$ ngàm vào tầng cuội sỏi sâu $21\text{ m}$ đạt sức chịu tải thiết kế $125\text{ T}$, kiểm tra đài 4 cọc ĐM4 đạt khả năng chống chọc thủng ($428,52\text{ T} < 642,6\text{ T}$) và độ lún tổng cộng $42\text{ mm}$ nằm trong giới hạn cho phép.
  • Giải pháp và đề xuất của tác giả:
    • Đề xuất sử dụng cọc ép $300\times300\text{ mm}$ thay vì cọc khoan nhồi, giúp giảm đáng kể giá thành xây dựng phần ngầm nhưng vẫn đáp ứng đầy đủ khả năng chịu lực cho công trình 11 tầng.
    • Đề xuất biện pháp thi công phần ngầm và vận chuyển bê tông ban đêm nhằm thích ứng với điều kiện thi công trong nội đô thành phố Lào Cai.
  • Đóng góp của đồ án: Đồ án tổng hợp hoàn chỉnh quy trình thiết kế kỹ thuật công trình từ kiến trúc, mô hình hóa kết cấu 3D, tính toán móng sâu, lập biện pháp thi công ván khuôn - trắc địa đến bóc tách dự toán chi phí cho một công trình thực tế.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế được ghi nhận từ nội dung đồ án:
    • Tác giả quyết định không tính toán thành phần gió động và tải trọng động đất do công trình có chiều cao $39,5\text{ m}$ (chưa vượt ngưỡng $40\text{ m}$ theo quy chuẩn bắt buộc của TCVN 2737:1995 tại thời điểm tính toán).
    • Phạm vi dự toán mới chỉ dừng lại ở việc bóc tách và lập dự toán cho một sàn tầng điển hình, chưa hoàn thiện tổng mức đầu tư cho toàn bộ công trình.
    • Các thông số địa chất dựa trên báo cáo khảo sát hạn chế tại hiện trường.
  • Hướng phát triển: Mở rộng tính toán dao động công trình có xét đến thành phần tải trọng động đất theo TCVN 9386:2012, bổ sung phân tích phi tuyến cho vách cứng và lập dự toán hoàn chỉnh cho toàn bộ các gói thầu hoàn thiện, cơ điện (MEP).

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên ngành Kỹ thuật công trình, Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp khi thực hiện đồ án tốt nghiệp hoặc đồ án môn học:

  • Các nội dung có giá trị tham khảo cao:
    • Quy trình tính toán móng cọc đài thấp: Phương pháp so sánh sức chịu tải của cọc theo Meyerhof và tiêu chuẩn Nhật Bản, cách xác định kích thước đài và kiểm tra đâm thủng, kiểm tra lún khối móng quy ước.
    • Phương pháp tính cột lệch tâm xiên: Trình bày rõ ràng các bước chuyển đổi về bài toán lệch tâm phẳng tương đương theo phương pháp GS. Nguyễn Đình Cống.
    • Mô hình hóa ETABS và SAFE: Cách khai báo tải trọng gió quy đổi tại tâm hình học và gán liên kết đàn hồi cho cọc.
    • Biện pháp thi công đô thị: Bản vẽ và thuyết minh tổ hợp ván khuôn, biện pháp đào đất và bố trí tổng mặt bằng công trường thi công chật hẹp.

Câu hỏi thường gặp

1. Quy mô kiến trúc và công năng chính của công trình Chung cư cao tầng Lào Cai được thiết kế như thế nào?
Công trình gồm 11 tầng nổi và 1 tầng hầm với tổng chiều cao $39,5\text{ m}$, xây dựng trên khu đất $1338\text{ m}^2$ tại Đại lộ Trần Hưng Đạo, P. Bắc Cường, TX. Lào Cai. Tầng trệt cao $4,5\text{ m}$ bố trí không gian dịch vụ và sảnh đón tiếp; 10 tầng còn lại cao $3,3\text{ m}$ dùng làm căn hộ ở. Hệ thống giao thông đứng gồm 2 thang máy, 2 buồng thang bộ và 1 thang thoát hiểm ngoài nhà.

2. Tại sao tác giả không tính toán thành phần tải trọng gió động cho công trình này?
Theo quy định tại mục 6.3 của tiêu chuẩn TCVN 2737:1995, thành phần động của tải trọng gió chỉ bắt buộc phải tính toán đối với các công trình nhà nhiều tầng có chiều cao lớn hơn $40\text{ m}$. Do tòa nhà Chung cư cao tầng Lào Cai có tổng chiều cao là $39,5\text{ m}$ ($< 40\text{ m}$), tác giả quyết định chỉ tính toán thành phần gió tĩnh tác dụng lên công trình.

3. Phương án móng nào được lựa chọn và các thông số sức chịu tải của cọc ra sao?
Tác giả lựa chọn phương án móng cọc ép bê tông cốt thép tiết diện $300\times300\text{ mm}$, mũi cọc cắm vào lớp cuội sỏi (lớp 5) sâu $2\text{ m}$ ở cao độ $-21\text{ m}$. Sức chịu tải của cọc đơn được xác định là $R = 125\text{ T}$, là giá trị nhỏ nhất giữa sức chịu tải vật liệu ($147\text{ T}$), theo công thức Meyerhof ($125\text{ T}$) và theo tiêu chuẩn Nhật Bản ($129,9\text{ T}$).

4. Cơ sở lý thuyết nào được sử dụng để tính toán cốt thép cột chịu nén lệch tâm xiên?
Khóa luận áp dụng phương pháp tính toán gần đúng của GS. Nguyễn Đình Cống (phù hợp TCVN 5574:2012, dựa trên nguyên tắc của BS 8110 và ACI 318), biến đổi trường hợp nén lệch tâm xiên về nén lệch tâm phẳng tương đương thông qua mômen quy đổi $M = M_1 + m_0 \cdot \frac{h}{b} \cdot M_2$, sau đó phân chia tính toán theo 3 trường hợp độ lệch tâm ($e_0 / h_0$).

5. Biện pháp thi công phần ngầm có những yêu cầu kỹ thuật đặc biệt nào do vị trí nội đô?
Do mặt bằng nằm trong nội thành và không gian chật hẹp, các công tác vận chuyển đất đào và xe bồn đổ bê tông thương phẩm chỉ được thực hiện vào ban đêm (hoặc phải xin giấy phép điều tiết giao thông nếu thi công ban ngày). Ngoài ra, công trường phải tuân thủ nghiêm ngặt các biện pháp bảo vệ môi trường, che chắn bụi bẩn và kiểm soát tiếng ồn.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Ngô Xuân Chiến là một đồ án thiết kế kỹ thuật công trình xây dựng dân dụng hoàn chỉnh, bao quát từ giai đoạn thiết kế kiến trúc, mô hình hóa kết cấu chịu lực, tính toán móng cọc ép sâu đến lập biện pháp tổ chức thi công và bóc tách dự toán. Đồ án áp dụng đúng đắn các tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam (TCVN 2737:1995, TCVN 5574:2012, TCVN 10304:2014) cùng các công cụ tính toán ETABS và SAFE để đưa ra giải pháp kết cấu khung - giằng và nền móng an toàn, tiết kiệm. Đây là tài liệu mẫu mực, có giá trị tham khảo thiết thực cho sinh viên và kỹ sư xây dựng trong công tác thiết kế các công trình nhà nhiều tầng tương tự.