Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Thủ đô Hà Nội là trung tâm kinh tế, văn hóa và khoa học kỹ thuật với tốc độ đô thị hóa nhanh chóng. Sự phát triển mạnh mẽ của các hoạt động sản xuất kinh doanh cùng sự hình thành của nhiều nhà máy, xí nghiệp, khu công nghiệp và khu chế xuất đã thu hút lực lượng lao động và người học tập rất lớn chuyển dịch về trung tâm. Thực trạng này tạo ra áp lực nặng nề lên hạ tầng đô thị, đặc biệt là nhu cầu giải quyết chỗ ở ổn định cho người dân có mức thu nhập trung bình và thấp. Trong bối cảnh đó, dự án Chung cư CT2A được nghiên cứu và thiết kế nhằm đáp ứng nhu cầu nhà ở thực tế, góp phần ổn định an sinh xã hội và hoàn thiện cảnh quan kiến trúc đô thị tại địa bàn xây dựng.

Mục tiêu tổng quát của đồ án tốt nghiệp là thực hiện hoàn chỉnh giải pháp thiết kế kỹ thuật kết cấu cho công trình Chung cư CT2A, bảo đảm các yêu cầu về an toàn chịu lực, độ cứng tổng thể, khả năng sử dụng bình thường theo các trạng thái giới hạn và tính khả thi trong thi công. Các nhiệm vụ nghiên cứu và thiết kế cụ thể được đánh số theo văn bản giao đề tài bao gồm:

  1. Thể hiện và kiểm tra lại hồ sơ bản vẽ kiến trúc công trình dựa trên tài liệu được giáo viên hướng dẫn cung cấp.
  2. Mô hình hóa, phân tích nội lực và tính toán cốt thép sàn tầng điển hình.
  3. Mô hình hóa, phân tích nội lực và thiết kế cấu kiện cầu thang bộ cùng hệ thống bể nước.
  4. Mô hình hóa không gian, phân tích nội lực và thiết kế khung trục 7 và khung trục H cùng hệ dầm sàn liên quan.
  5. Mô hình hóa, phân tích và thiết kế kết cấu phần ngầm sử dụng phương án móng cọc khoan nhồi dựa trên tài liệu địa chất công trình.
  6. Hoàn thiện hệ thống hồ sơ kỹ thuật gồm 01 tập thuyết minh tính toán, 01 tập phụ lục số liệu và 22 bản vẽ kỹ thuật khổ A1 (gồm 02 bản vẽ kiến trúc, 16 bản vẽ kết cấu phần thân và 04 bản vẽ kết cấu móng).

Đối tượng nghiên cứu là kết cấu công trình Chung cư CT2A, quy mô gồm 19 tầng điển hình, 01 tầng hầm, 01 tầng tum và 01 tầng mái với chiều cao tổng thể $66,90\text{ m}$ tính từ mặt đất tự nhiên (chiều cao hình học tính toán kết cấu đến đỉnh là $67,80\text{ m}$). Phạm vi không gian của đồ án đặt tại Quận Tây Hồ, Thành phố Hà Nội (khu vực chịu tải trọng gió vùng II-A). Phạm vi thời gian thực hiện hoàn thành vào tháng 01 năm 2019 thuộc khóa đào tạo 2014–2018.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án vận dụng hệ thống quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng hiện hành của Việt Nam để tính toán tải trọng, tác động và khả năng chịu lực của cấu kiện bê tông cốt thép toàn khối:

  • TCVN 2737:1995: Tiêu chuẩn thiết kế tải trọng và tác động.
  • TCXD 229:1999: Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo TCVN 2737:1995.
  • TCXD 198:1997: Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối cho nhà cao tầng.
  • TCVN 5574:2012: Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép.
  • TCVN 9386-1:2012 và TCVN 9386-2:2012: Tiêu chuẩn thiết kế công trình chịu động đất (phần quy định chung cho nhà và phần nền móng, địa kỹ thuật).
  • TCVN 10304:2014: Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc.
  • TCVN 9362:2012: Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình.
  • TCVN 9393:2012: Tiêu chuẩn phương pháp thử nghiệm cọc tại hiện trường bằng tải trọng ép tĩnh dọc trục.

Về phương pháp nghiên cứu và tính toán, tác giả kết hợp giữa phương pháp giải tích truyền thống theo cơ học kết cấu và phương pháp số dựa trên phần tử hữu hạn:

  • Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM): Sử dụng phần mềm ETABS (phiên bản 9.3) để thiết lập mô hình không gian 3D, phân tích các dao động riêng, xác định chu kỳ dao động, tính toán thành phần động của tải trọng gió và trích xuất nội lực các cấu kiện khung - vách. Sử dụng phần mềm SAFE để mô hình hóa hệ sàn dầm, phân chia các dải Strip theo phương X và Y nhằm phân tích sự phân phối lại mô men uốn và kiểm tra biến dạng võng dài hạn.
  • Phương pháp giải tích cổ điển: Áp dụng phương pháp phân tích ô bản đơn theo sơ đồ đàn hồi và sơ đồ dẻo, tra bảng hệ số mô men để đối chiếu trực tiếp với kết quả phần tử hữu hạn.

Nguồn dữ liệu đầu vào phục vụ đồ án bao gồm hồ sơ bản vẽ kiến trúc công trình Chung cư CT2A do giáo viên hướng dẫn cung cấp và số liệu khảo sát địa chất công trình tại khu vực xây dựng. Vật liệu sử dụng được quy định rõ ràng về các chỉ tiêu cường độ:

Cấu kiện kết cấu Cấp độ bền bê tông Mác bê tông tương đương $R_b$ (MPa) $R_{bt}$ (MPa) $E_b$ (MPa)
Bê tông lót B10 M150 6,00 0,57 $18 \times 10^3$
Cọc khoan nhồi, tường vây B25 M350 14,05 1,05 $30 \times 10^3$
Móng và đài móng B30 M450 17,00 1,50 $32,5 \times 10^3$
Dầm sàn, cầu thang, cột, vách B25 M350 14,05 1,05 $30 \times 10^3$
Bể nước, bể tự hoại B25 M350 14,05 1,05 $30 \times 10^3$

Cốt thép sử dụng gồm hai nhóm:

  • Cốt thép tròn trơn nhóm AI ($\varnothing \le 10\text{ mm}$): cường độ tính toán chịu kéo $R_s = 225\text{ MPa}$, cường độ chịu nén $R_{sc} = 225\text{ MPa}$, mô đun đàn hồi $E_s = 210.000\text{ MPa}$.
  • Cốt thép thanh vằn cường độ cao nhóm AIII ($\varnothing > 10\text{ mm}$): cường độ tính toán chịu kéo $R_s = 365\text{ MPa}$, cường độ chịu nén $R_{sc} = 365\text{ MPa}$, mô đun đàn hồi $E_s = 200.000\text{ MPa}$.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Tổng quan

Chương 1 trình bày tổng quan về giải pháp kiến trúc và định hình phương án kết cấu cho tòa nhà Chung cư CT2A. Công trình có mặt bằng tổ hợp từ các khối hình học với chiều rộng cạnh chính là $38\text{ m}$. Công năng mặt đứng được phân bố: tầng hầm dùng làm khu vực để xe, bố trí trạm bơm, máy phát điện dự phòng, trạm xử lý nước thải và bể nước sinh hoạt, kết nối giao thông đối ngoại qua 2 ram dốc đối xứng; tầng 1 và tầng 2 có chiều cao thông thủy $3,9\text{ m}$ dành cho trung tâm thương mại, dịch vụ, sảnh đón và khu sinh hoạt cộng đồng; từ tầng 3 đến tầng 19 là các tầng căn hộ điển hình (mỗi tầng gồm 8 căn hộ diện tích từ $96\text{ m}^2$ đến $174\text{ m}^2$); trên cùng là tầng tum và tầng mái kỹ thuật.

Về phương án kết cấu, tác giả lựa chọn hệ thống chịu lực thẳng đứng là hệ hỗn hợp khung - vách bê tông cốt thép toàn khối. Hệ vách lõi tập trung tại khu vực thang máy và cầu thang bộ ở trung tâm mặt bằng, kết hợp với các cột chịu tải trọng đứng và tải trọng ngang truyền từ dầm, sàn xuống móng. Hệ kết cấu chịu lực phương ngang là phương án sàn sườn có dầm đổ toàn khối, đóng vai trò như sàn cứng liên kết các cấu kiện thẳng đứng. Phần ngầm sử dụng giải pháp móng cọc khoan nhồi kết hợp đài cọc và hệ tường vây giữ thành vách tầng hầm.

Chương 2. Thiết kế thang bộ

Chương này giải quyết bài toán thiết kế cầu thang bộ dạng bản chịu lực hai vế. Kích thước tiết diện bản thang được lựa chọn sơ bộ với chiều dày $h_s = 170\text{ mm}$, dựa trên công thức $h_s \approx l_0 / (25 \div 30)$ ứng với nhịp tính toán $l_0 = 5120\text{ mm}$. Bậc thang xây gạch có kích thước rộng $300\text{ mm}$, cao $165\text{ mm}$, góc nghiêng bản thang đạt $29^\circ$ ($\text{tg}\alpha = 160/270 \approx 0,59$, ứng với $\alpha \approx 30^\circ$).

Tải trọng tác dụng lên cầu thang bao gồm tĩnh tải và hoạt tải. Tĩnh tải bản chiếu nghỉ có giá trị tiêu chuẩn tổng cộng là $1,28\text{ kN/m}^2$. Tĩnh tải bản nghiêng gồm lớp ốp đá hoa cương ($0,71\text{ kN/m}^2$), bậc gạch xây ($0,40\text{ kN/m}^2$) và tải trọng lan can quy đổi ($0,25\text{ kN/m}^2$). Hoạt tải thang bộ được xác định theo TCVN 2737:1995. Sơ đồ tính toán được quan niệm là dải bản có bề rộng $b = 1\text{ m}$, liên kết giữa bản thang và vách bê tông cốt thép là liên kết ngàm. Tác giả sử dụng phần mềm ETABS 9.3 để phân tích nội lực, xuất biểu đồ mô men uốn, biểu đồ chuyển vị và phản lực gối tựa, từ đó tính toán diện tích cốt thép $A_s$, hàm lượng cốt thép $\mu%$ và thể hiện chi tiết trên bản vẽ kỹ thuật STR-01.

Chương 3. Thiết kế sàn tầng điển hình

Chương 3 trình bày chi tiết phương pháp tính toán hệ sàn dầm từ tầng 3 đến tầng 19. Chiều dày bản sàn được chọn $h_b = 160\text{ mm}$ (thỏa mãn điều kiện $h_b > h_{min} = 50\text{ mm}$ theo TCVN 5574:2012) dựa trên kích thước ô sàn lớn nhất là $4,2\text{ m} \times 9,7\text{ m}$ (hoặc nhịp biên $7,2\text{ m}$). Hệ dầm chính có tiết diện $b \times h = 300 \times 600\text{ mm}$, dầm phụ có tiết diện $b \times h = 300 \times 400\text{ mm}$. Kích thước vách lõi thang máy được cố định là $300\text{ mm}$ và $400\text{ mm}$ suốt chiều cao nhà. Tiết diện cột được sơ bộ thông qua diện truyền tải và tính lặp để kiểm soát chu kỳ dao động, gồm 9 loại tiết diện:

Ký hiệu cột Kích thước $B \times H$ (mm) Số lượng Ký hiệu cột Kích thước $B \times H$ (mm) Số lượng
C-1 $450 \times 800$ 8 C-5 $450 \times 850$ 2
C-2 $450 \times 1000$ 6 C-6 $450 \times 900$ 4
C-3A $450 \times 950$ 6 C-7 $450 \times 950$ 2
C-3B $450 \times 950$ 6 C-8 $800 \times 450$ 6
C-4 $450 \times 800$ 4

Tải trọng tĩnh hoàn thiện sàn sinh hoạt đạt $1,3\text{ kN/m}^2$, sàn vệ sinh có thêm lớp chống thấm; tải trọng tường gạch xây trên dầm được gán thành tải phân bố đường; hoạt tải sử dụng phân bố đều: phòng ngủ và phòng khách là $1,95\text{ kN/m}^2$, hành lang $3,0\text{ kN/m}^2$, khu kỹ thuật $6,0\text{ kN/m}^2$.

Tác giả tiến hành tính toán và so sánh chi tiết giữa hai phương pháp:

  1. Phương pháp cổ điển (bảng tra ô bản đơn): Giả thiết các cạnh liên kết ngàm hoặc khớp lý tưởng theo độ cứng tương đối giữa dầm và sàn ($h_d / h_s \ge 3$ xem là ngàm). Đối với ô bản bốn cạnh ngàm (sơ đồ 9), mô men dương cạnh ngắn luôn lớn hơn cạnh dài. Tác giả chỉ ra nhược điểm của phương pháp này là bỏ qua độ võng của hệ dầm chính và dầm phụ, không xét đến chuyển vị nút và tương tác không gian.
  2. Phương pháp phần tử hữu hạn (mô hình SAFE 12): Sàn được mô hình hóa làm việc không gian, dầm và sàn liên kết qua nút cứng. Biểu đồ mô men được tích phân qua các dải Strip theo phương X và phương Y. Kết quả từ SAFE cho thấy tại vị trí dầm phụ hầu như không xuất hiện mô men âm căng thớ trên và mô men dương cạnh ngắn lại nhỏ hơn cạnh dài do ảnh hưởng của biến dạng võng dầm đỡ và sự phân phối lại mô men.

Về kiểm tra trạng thái giới hạn thứ hai, kết cấu sàn được kiểm tra khả năng chống nứt cấp 3 theo TCVN 5574:2012. Độ võng sàn dưới tác dụng của tải trọng dài hạn được tính toán trong SAFE cho giá trị võng lớn nhất tại vị trí tự do là $f = -26,3\text{ mm}$. So với giới hạn độ võng cho phép $[f] = L / 250 = 7800 / 250 = 31,2\text{ mm}$ (với nhịp tính toán $L = 7,8\text{ m}$), kết cấu sàn bảo đảm yêu cầu về độ võng. Cốt thép sàn được chọn bố trí: lớp dưới bố trí theo dải Strip, lớp trên cắt thép tại vị trí $L/4$ để tránh lãng phí vật liệu.

Chương 4. Thiết kế hệ khung vách

Chương 4 tập trung phân tích hệ chịu lực không gian dưới tác dụng của tải trọng thẳng đứng và tải trọng ngang. Công trình nằm tại Quận Tây Hồ, Thành phố Hà Nội, thuộc vùng áp lực gió II-A. Áp lực gió tiêu chuẩn được xác định theo TCVN 2737:1995: $$W_0 = 95 - 12 = 83\text{ daN/m}^2 = 0,83\text{ kN/m}^2$$ Do chiều cao công trình đạt $67,8\text{ m} > 40\text{ m}$, tác giả bắt buộc phải tính toán thành phần động của tải trọng gió theo TCXD 229:1999 thông qua quy trình 3 bước:

  • Bước 1: Xác định điều kiện áp dụng tính toán gió động dựa trên độ cao hình học.
  • Bước 2: Xác định thành phần tĩnh của tải trọng gió quy về lực tập trung tại cao trình từng sàn: $$W_j^{tc} = W_j \cdot S_j$$ trong đó $W_j = W_0 \cdot k(z_j) \cdot c$, với hệ số khí động mặt đón gió $c_đ = 0,8$, mặt khuất gió $c_h = -0,6$ và hệ số gió ngang qua khe hở khối $c = 0,6$.
  • Bước 3: Xác định thành phần động của tải trọng gió dựa trên việc so sánh tần số dao động riêng cơ bản $f_1$ với tần số giới hạn $f_L = 1,3\text{ Hz}$. Sử dụng phần mềm ETABS để xuất khối lượng tập trung các tầng $M_j$, các dạng dao động riêng $y_{ji}$, hệ số động lực $\xi_i$ và tra hệ số tương quan không gian $\nu_1$ để tính toán tải trọng gió động.

Nội lực tổng thể được tổ hợp từ các trường hợp tải trọng tĩnh, hoạt tải lệch tầng và các hướng gió ($+X, -X, +Y, -Y$). Tác giả thực hiện tính toán cốt thép chi tiết cho khung trục 7 và khung trục H, thiết kế dầm giằng nối S1, tính cốt thép cột chịu nén lệch tâm xiên, cốt thép vách lõi thang máy và chiều dài đoạn neo cốt thép theo TCVN 5574:2012.

Chương 5. Thiết kế móng

Chương 5 trình bày giải pháp kỹ thuật phần ngầm công trình. Dựa trên điều kiện địa chất và tải trọng chân cột từ mô hình ETABS truyền xuống, tác giả lựa chọn phương án móng cọc khoan nhồi đường kính lớn ngàm vào tầng đất tốt. Sức chịu tải tính toán của cọc đơn được xác định dựa trên hai điều kiện: sức chịu tải theo vật liệu bê tông cốt thép (sử dụng bê tông B25) và sức chịu tải theo các chỉ tiêu cơ lý của đất nền xung quanh và mũi cọc.

Nội dung thiết kế đi sâu vào tính toán cấu tạo và kiểm tra khả năng chịu lực cho các đài móng điển hình:

  • Thiết kế đài móng cột đơn M2-B.
  • Thiết kế đài móng cột M5.
  • Thiết kế đài móng cụm vách lõi thang máy M4.

Các bước kiểm tra kỹ thuật đối với từng móng bao gồm: kiểm tra điều kiện tải trọng tác dụng lên đầu cọc lớn nhất và nhỏ nhất ($P_{max} \le 1,2 R_{ct}$ và $P_{min} \ge 0$), kiểm tra cọc chịu tải trọng ngang, kiểm tra áp lực đất nền tại cao trình đáy mũi cọc quy ước, tính toán độ lún nhóm cọc theo phương pháp cộng lún từng lớp, kiểm tra chọc thủng đài móng và tính toán bố trí cốt thép chịu uốn cho đài móng.

Kết quả và đóng góp

Đồ án mang lại các kết quả kỹ thuật định lượng và giải pháp kết cấu cụ thể:

  • Thiết lập hệ thống kích thước cấu kiện chịu lực phù hợp với công trình chung cư cao 19 tầng nổi và 1 tầng hầm: bản thang dày $170\text{ mm}$; bản sàn dày $160\text{ mm}$; hệ dầm chính $300 \times 600\text{ mm}$, dầm phụ $300 \times 400\text{ mm}$; vách thang máy dày $300\text{ mm}$ và $400\text{ mm}$; hệ thống 9 nhóm cột từ $450 \times 800\text{ mm}$ đến $450 \times 1000\text{ mm}$ bảo đảm điều kiện chịu nén và độ cứng ngang.
  • Kiểm tra trạng thái giới hạn thứ hai của sàn tầng điển hình: độ võng lớn nhất dưới tải trọng dài hạn đạt $f = -26,3\text{ mm}$, nằm trong giới hạn cho phép $[f] = 31,2\text{ mm}$ theo TCVN 5574:2012, bảo đảm điều kiện sử dụng bình thường.
  • Xác lập tải trọng gió động cho công trình có chiều cao $67,8\text{ m}$ tại vùng gió II-A Hà Nội với áp lực gió tiêu chuẩn $W_0 = 0,83\text{ kN/m}^2$, tính toán đầy đủ các thông số động lực học gồm chu kỳ, tần số dao động và hệ số tương quan không gian.
  • Đề xuất giải pháp bố trí cốt thép sàn hợp lý: kết hợp ưu điểm của phương pháp dải Strip trong SAFE cho lớp thép dưới, đồng thời áp dụng nguyên tắc cắt thép gối tại vị trí $L/4$ theo phương pháp truyền thống cho lớp thép trên nhằm tránh lãng phí vật liệu và hạn chế xung đột cốt thép dầm khi thi công.
  • Đóng góp chuyên môn tự nêu của tác giả: làm rõ sự khác biệt bản chất cơ học giữa việc tính sàn bằng phương pháp bảng tra rời rạc hóa và phương pháp phần tử hữu hạn; chứng minh rằng đối với nhà cao tầng, giả thiết liên kết ngàm/khớp lý tưởng và việc bỏ qua độ võng dầm của phương pháp bảng tra không còn phản ánh chính xác sự phân phối mô men thực tế.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án được xác định trực tiếp dựa trên phạm vi nghiên cứu được giao:

  • Về phạm vi tính toán kết cấu phần thân: tác giả chỉ tập trung mô hình hóa và thiết kế cốt thép chi tiết cho 2 khung phẳng đại diện là khung trục 7 và khung trục H; các khung trục còn lại chưa được triển khai thiết kế chi tiết trong thuyết minh.
  • Về phạm vi phần ngầm: đồ án chỉ tính toán chi tiết cho 3 loại đài móng đại diện gồm móng M2-B, móng M5 và móng lõi thang M4, chưa thể hiện tính toán cho toàn bộ hệ thống móng dưới các chân cột khác của công trình.
  • Về nguồn tài liệu: phần kiến trúc là hồ sơ được cung cấp định sẵn (nhiệm vụ ghi nhận khối lượng thiết kế kiến trúc là 0%), tác giả không can thiệp thay đổi mặt bằng công năng kiến trúc; các chỉ tiêu địa chất được sử dụng nguyên bản từ số liệu khảo sát giả định mà không có số liệu quan trắc nén tĩnh hiện trường thực tế.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp này là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Kỹ thuật Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp đang thực hiện đồ án tốt nghiệp kỹ sư hoặc các đồ án môn học Bê tông cốt thép, Nhà cao tầng và Nền móng.

Các nội dung có giá trị tham khảo chuyên môn cao bao gồm:

  • Quy trình phân tích và đối chiếu kết quả tính toán mô men bản sàn giữa bảng tra cổ điển và mô hình SAFE 12 bằng dải Strip.
  • Trình tự chi tiết các bước thu thập thông số động lực học từ ETABS để tính toán thành phần động của tải trọng gió cho nhà cao trên $40\text{ m}$ theo TCXD 229:1999 và TCVN 2737:1995.
  • Phương pháp kiểm tra chuyển vị võng dài hạn của hệ sàn dầm và kiểm tra cấp chống nứt cấu kiện uốn theo TCVN 5574:2012.
  • Phương pháp kiểm tra áp lực mũi cọc quy ước và tính lún nhóm cọc khoan nhồi dưới đài móng vách lõi thang máy.

Câu hỏi thường gặp

1. Quy mô hình học và công năng của công trình Chung cư CT2A được thiết kế như thế nào? Công trình có quy mô gồm 19 tầng căn hộ điển hình, 01 tầng hầm, 01 tầng tum và 01 tầng mái với chiều cao tổng thể đạt $66,90\text{ m}$ tính từ cốt mặt đất tự nhiên (chiều cao tính toán kết cấu là $67,80\text{ m}$). Tầng hầm bố trí khu vực đỗ xe, trạm bơm, trạm xử lý nước thải và máy phát điện dự phòng. Tầng 1 và 2 cao $3,9\text{ m}$ dành cho trung tâm thương mại, dịch vụ và sinh hoạt cộng đồng. Mỗi tầng điển hình bố trí 8 căn hộ diện tích từ $96\text{ m}^2$ đến $174\text{ m}^2$.

2. Vì sao đồ án bắt buộc phải tính toán thành phần động của tải trọng gió và giá trị áp lực gió cơ bản là bao nhiêu? Theo quy định tại mục 3.1 của TCXD 229:1999 và TCVN 2737:1995, các công trình có chiều cao trên $40\text{ m}$ bắt buộc phải tính toán thành phần động của tải trọng gió. Chung cư CT2A có chiều cao hình học $67,8\text{ m} > 40\text{ m}$ nên thỏa mãn điều kiện phải tính toán gió động. Địa điểm xây dựng tại Quận Tây Hồ, Thành phố Hà Nội thuộc vùng áp lực gió II-A, có giá trị áp lực gió tiêu chuẩn là $W_0 = 95 - 12 = 83\text{ daN/m}^2$ (tương đương $0,83\text{ kN/m}^2$).

3. Sự khác nhau cơ bản giữa phương pháp bảng tra ô bản đơn và phương pháp mô hình SAFE khi tính toán sàn tầng điển hình là gì? Phương pháp bảng tra coi các ô bản làm việc độc lập với liên kết ngàm hoặc khớp lý tưởng và bỏ qua độ võng của dầm đỡ, dẫn đến việc tính toán ô bản bốn cạnh ngàm luôn cho mô men dương cạnh ngắn lớn hơn cạnh dài và phải đặt thép mô men âm tại dầm phụ. Ngược lại, phần mềm SAFE mô hình hóa kết cấu làm việc không gian theo phương pháp phần tử hữu hạn, liên kết nút cứng và xét đến độ võng của dầm đỡ; kết quả SAFE cho thấy tại vị trí dầm phụ hầu như không xuất hiện mô men căng thớ trên và mô men dương phương cạnh ngắn nhỏ hơn cạnh dài do có sự phân phối lại nội lực.

4. Kích thước tiết diện và cấp độ bền vật liệu của các cấu kiện kết cấu chính được lựa chọn như thế nào? Bản sàn điển hình dày $160\text{ mm}$; bản thang bộ dày $170\text{ mm}$; dầm chính có tiết diện $300 \times 600\text{ mm}$, dầm phụ $300 \times 400\text{ mm}$; vách thang máy dày $300\text{ mm}$ và $400\text{ mm}$; cột có các tiết diện từ $450 \times 800\text{ mm}$ đến $450 \times 1000\text{ mm}$ (và $800 \times 450\text{ mm}$). Bê tông sử dụng cấp độ bền B25 ($R_b = 14,05\text{ MPa}$) cho dầm, sàn, cột, vách, cầu thang, cọc khoan nhồi; cấp B30 ($R_b = 17,00\text{ MPa}$) cho đài móng; cấp B10 cho bê tông lót. Cốt thép gồm nhóm AI ($R_s = 225\text{ MPa}$) cho thép đường kính $\le 10\text{ mm}$ và nhóm AIII ($R_s = 365\text{ MPa}$) cho thép đường kính $> 10\text{ mm}$.

5. Kết quả kiểm tra độ võng dài hạn của hệ sàn tầng điển hình trong mô hình SAFE đạt bao nhiêu và có thỏa mãn tiêu chuẩn không? Độ võng dài hạn lớn nhất của sàn tầng điển hình xuất hiện tại vị trí tự do trong mô hình SAFE có giá trị là $f = -26,3\text{ mm}$. Với nhịp tính toán lớn nhất tại vị trí này là $L = 7,8\text{ m}$, giới hạn độ võng cho phép tra theo Bảng 4 của TCVN 5574:2012 là $[f] = L / 250 = 7800 / 250 = 31,2\text{ mm}$. Do $|f| = 26,3\text{ mm} < [f] = 31,2\text{ mm}$, kết cấu sàn bảo đảm điều kiện biến dạng theo tiêu chuẩn.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Lê Trường Giang đã hoàn thành toàn diện các nội dung thiết kế kỹ thuật kết cấu cho công trình Chung cư CT2A tại Hà Nội theo hệ thống tiêu chuẩn xây dựng hiện hành của Việt Nam. Tác giả đã kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết cơ học công trình và việc ứng dụng các phần mềm số ETABS, SAFE để giải quyết bài toán làm việc không gian của hệ khung - vách, sàn tầng điển hình và móng cọc khoan nhồi. Các phân tích so sánh giữa phương pháp giải tích truyền thống và phương pháp số mang lại góc nhìn kỹ thuật rõ ràng, góp phần tạo nên một bộ hồ sơ thiết kế hoàn chỉnh và có giá trị tham khảo học thuật thực tế.