Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế công trình Chung cư Orient Apartment" do sinh viên Lê Hữu Phước thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Nguyễn Văn Khoa tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (Khoa Đào tạo Chất lượng cao, ngành Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng, năm 2024).

  • Lý do chọn đề tài và bối cảnh thực tiễn: Dự án Orient Apartment là tổ hợp cao ốc văn phòng và căn hộ cao cấp tọa lạc tại số 331 đường Bến Vân Đồn, Phường 1, Quận 4, TP. Hồ Chí Minh. Khu đất xây dựng tiếp giáp Đại lộ Đông Tây và Rạch Bến Nghé, gần cầu Nguyễn Văn Cừ, kết nối thuận lợi với các Quận 1, 4, 5, 8 và Khu đô thị mới Phú Mỹ Hưng. Do điều kiện địa chất khu vực ven sông thuộc dạng đất yếu và quy mô công trình lớn, việc nghiên cứu lựa chọn giải pháp kết cấu không gian chịu tải trọng động (gió động, động đất) và giải pháp nền móng cọc khoan nhồi là yêu cầu kỹ thuật tất yếu.
  • Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu:
    1. Nghiên cứu kiến trúc: Phân tích công năng, kích thước hình học; đánh giá tác động môi trường để lựa chọn giải pháp kết cấu phù hợp; thể hiện lại bộ bản vẽ kiến trúc (5 bản vẽ).
    2. Thiết kế kết cấu: Mô hình hóa và phân tích kết cấu không gian chịu tác động của tải trọng thẳng đứng (tĩnh tải, hoạt tải) và tải trọng ngang (gió tĩnh, gió động, động đất) theo các trạng thái giới hạn; tính toán và bố trí cốt thép cho sàn tầng điển hình, cầu thang bộ, hệ khung không gian (dầm, cột), hệ vách phẳng và lõi thang máy; thiết kế móng cọc khoan nhồi cho toàn bộ công trình (19 bản vẽ kết cấu).
    3. Thiết kế biện pháp thi công: Lập phương án, quy trình kỹ thuật và biện pháp thi công cọc khoan nhồi đường kính lớn sử dụng dung dịch bentonite giữ thành vách (2 bản vẽ thi công).
  • Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
    • Đối tượng nghiên cứu: Kết cấu bê tông cốt thép toàn khối và nền móng cọc khoan nhồi của công trình Chung cư Orient Apartment.
    • Phạm vi không gian và quy mô: Công trình gồm 20 tầng nổi, 2 tầng hầm, tầng sân thượng, sàn kỹ thuật và đỉnh mái; tổng chiều cao đỉnh công trình đạt 75,2 m; diện tích khuôn viên xây dựng rộng 3.275 m².
    • Phạm vi thời gian thực hiện: Từ ngày 06/01/2024 đến ngày 25/05/2024.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Hệ thống quy chuẩn và tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng

  • Tiêu chuẩn tải trọng và tác động: TCVN 2737:1995 (Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế); TCVN 9386:2012 (Thiết kế công trình chịu động đất).
  • Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép: TCVN 5574:2018 (Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế); TCXD 198:1997 (Nhà cao tầng – Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối).
  • Tiêu chuẩn thiết kế nền móng: TCVN 9362:2012 (Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình); TCVN 10304:2014 (Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế).
  • Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu: TCVN 4055:2012 (Tổ chức thi công); TCVN 4447:2012 (Công tác đất – Thi công và nghiệm thu); TCVN 9395:2012 (Cọc khoan nhồi – Thi công và nghiệm thu); TCVN 5308:1991 (Quy phạm kỹ thuật an toàn trong xây dựng).

Phương pháp nghiên cứu và công cụ phân tích

  • Phương pháp tính toán kết cấu: Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) để phân tích động lực học công trình và nội lực các cấu kiện dưới tác dụng của các tổ hợp tải trọng cơ bản và đặc biệt theo Trạng thái giới hạn I (khả năng chịu lực) và Trạng thái giới hạn II (độ võng, khe nứt, chuyển vị ngang, gia tốc đỉnh).
  • Phần mềm ứng dụng:
    • ETABS 9.7.3: Mô hình hóa không gian 3D, phân tích dao động riêng, tính toán tải trọng gió động, lực động đất dạng phổ phản ứng đàn hồi và phân tích nội lực khung - vách - lõi.
    • SAFE 12.3: Phân tích nội lực và tính toán cốt thép bản sàn tầng điển hình theo dải Strip, kiểm tra biến dạng võng phi tuyến dài hạn và nứt sàn; phân tích phản lực đầu cọc và tính toán đài móng.
    • SAP2000 v16: Phân tích nội lực hệ kết cấu cầu thang bộ 3D (bản nghiêng, bản chiếu nghỉ, dầm cốn, dầm chiếu nghỉ).
    • AutoCAD 2022: Thể hiện toàn bộ 26 bản vẽ kỹ thuật chuyên ngành.
    • Microsoft Office 2016: Lập thuyết minh, xử lý số liệu thống kê và bảng tính toán kết cấu.

Chỉ tiêu cơ lý của vật liệu sử dụng

  • Bê tông: Cấp độ bền B30 cho toàn bộ cấu kiện thân và móng.
    • Cường độ chịu nén tính toán: $R_b = 17\text{ MPa}$; cường độ chịu kéo tính toán: $R_{bt} = 1,15\text{ MPa}$.
    • Cường độ chịu nén tiêu chuẩn: $R_{bn} = 22\text{ MPa}$; cường độ chịu kéo tiêu chuẩn: $R_{bt,n} = 1,75\text{ MPa}$.
    • Mô đun đàn hồi: $E_b = 32.500\text{ MPa}$.
  • Cốt thép:
    • Thép thanh tròn trơn CB240-T / CB300-T (cốt đai chịu cắt): $R_s = R_{sc} = 210\text{ MPa}$, $R_{sw} = 170\text{ MPa}$.
    • Thép có gờ CB300-V (cốt thép dọc dầm, cột, sàn, vách): $R_s = R_{sc} = 260\text{ MPa}$, $R_{sw} = 210\text{ MPa}$.
    • Thép có gờ CB400-V (cốt thép dọc cho đài móng và cọc khoan nhồi): $R_s = R_{sc} = 350\text{ MPa}$, $R_{sw} = 280\text{ MPa}$.
    • Mô đun đàn hồi của cốt thép: $E_s = 200.000\text{ MPa}$.

Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật

Hệ thống / Hạng mục Giải pháp kỹ thuật và thông số thiết kế
Hệ kết cấu chịu tải đứng Hệ sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối (sàn dầm). Bản sàn dày $h_s = 170\text{ mm}$, dầm chính kích thước $300 \times 700\text{ mm}$, dầm phụ $200 \times 500\text{ mm}$ đến $250 \times 500\text{ mm}$.
Hệ kết cấu chịu tải ngang Hệ hỗn hợp khung - vách - lõi cứng. Vách phẳng dày $t = 400\text{ mm}$, vách lõi thang máy dày $t = 300\text{ mm}$, vách tầng hầm dày $t = 500\text{ mm}$. Tiết diện cột chuyển tiếp từ $900 \times 900\text{ mm}$, $800 \times 800\text{ mm}$ (tầng dưới) giảm dần lên $300 \times 500\text{ mm}$ (tầng trên).
Hệ thống móng sâu Móng cọc khoan nhồi đường kính $D = 800\text{ mm}$, chiều dài cọc cắm sâu vào lớp đất chịu lực tốt; bố trí đài móng đơn và đài nhóm (M2: 5 cọc, M6: 6 cọc, M7: đài lõi thang).
Mô hình hóa động lực học Mô hình 3D trên ETABS; phân tích dao động riêng, xác định các dạng mode dao động tịnh tiến theo phương X, Y và xoắn; tính toán thành phần động của gió và phổ phản ứng động đất theo TCVN 9386:2012.
Thiết bị thi công cọc nhồi Máy khoan BAUER BG36, búa rung ICE 416, cẩu bánh xích HITACHI KH100, máy trộn bentonite ly tâm BE-15A, hệ thống ống đổ tremie, trạm bơm dung dịch bentonite thu hồi và lọc cát.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan kiến trúc công trình

Chương này mô tả chi tiết vị trí, quy mô và giải pháp kiến trúc của tòa nhà Orient Apartment. Công trình gồm 2 hầm (Hầm B2 đỗ ô tô, B1 đỗ xe máy và ô tô), Tầng 1 làm khu thương mại và sinh hoạt cộng đồng (chiều cao tầng 3,7 m), Tầng 2 làm văn phòng, Tầng 3 đến 20 bố trí căn hộ cao cấp với mật độ 12 căn/tầng (chiều cao tầng điển hình 3,4 m), trên cùng là tầng sân thượng và sàn kỹ thuật. Giao thông trục đứng gồm 4 thang máy vận hành liên tục từ hầm B2 lên sân thượng, 2 thang bộ trung tâm và 2 thang bộ thoát hiểm hai đầu hồi. Giải pháp kỹ thuật hạ tầng gồm hệ thống cấp điện hai nguồn (lưới điện thành phố kết hợp máy phát dự phòng), hệ thống cấp thoát nước phân vùng, hệ thống thông gió cơ khí và mạng lưới báo cháy tự động, họng nước vách tường đường kính 13 mm, chiều dài cuộn vòi 25 m.

Chương 2: Tổng quan kết cấu công trình

Trình bày cơ sở lựa chọn hệ kết cấu và tiêu chuẩn thiết kế. Hệ kết cấu theo phương đứng sử dụng hệ sàn dầm nhằm tối ưu độ cứng, giảm độ võng và thích ứng với vị trí tường ngăn căn hộ dày 100–200 mm. Hệ chịu tải ngang sử dụng hệ vách phẳng và lõi cứng bê tông cốt thép nhằm khống chế biến dạng ngang. Chiều dày sàn được sơ bộ theo công thức kinh nghiệm $h_s = (D/m) \cdot L_1$, lựa chọn $h_s = 170\text{ mm}$. Tiết diện dầm chính được xác định với $h_d = (1/8 \div 1/12)L = 700\text{ mm}$, $b_d = 300\text{ mm}$. Tiết diện cột được sơ bộ theo diện truyền tải $F_{sb} = k \cdot N / R_b$, phân loại thành các nhóm cột C1, C2, C3 với kích thước thay đổi linh hoạt theo từng cụm 2–3 tầng để tối ưu kinh tế. Chiều dày vách cứng và lõi thang được lựa chọn tuân thủ điều kiện $t \ge h/20$ và diện tích vách $F_v \ge 0,0015 F_{sàn}$.

Chương 3: Tải trọng và tác động

Xác định đầy đủ các thành phần tải trọng tác dụng lên công trình theo TCVN 2737:1995:

  • Tĩnh tải sàn: Tĩnh tải các lớp cấu tạo hoàn thiện sàn tầng điển hình $g_{stc} = 1,318\text{ kN/m}^2$, sàn vệ sinh, sàn kỹ thuật, sàn mái và sàn hầm. Trọng lượng bản thân kết cấu do phần mềm tự động tính toán với dung trọng bê tông $25\text{ kN/m}^3$.
  • Tải trọng tường: Tường 100 mm xây trên dầm tạo tải phân bố $q_{tt} = 5,67\text{ kN/m}$; tường 200 mm tạo tải $q_{tt} = 8,55\text{ kN/m}$; tải tường ngăn phân bố trên ô bản sàn tầng điển hình được quy đổi tương đương từ $1,36\text{ kN/m}^2$ đến $3,55\text{ kN/m}^2$.
  • Hoạt tải sử dụng: Phòng ở ($0,95\text{ kN/m}^2$ tiêu chuẩn, hệ số vượt tải $n = 1,2 \rightarrow 1,14\text{ kN/m}^2$), phòng vệ sinh, phòng ngủ, khu vực sảnh - hành lang - cầu thang ($3,0\text{ kN/m}^2$ tiêu chuẩn, tính toán $3,6\text{ kN/m}^2$), nhà để xe ($4,0\text{ kN/m}^2$ tiêu chuẩn, tính toán $4,8\text{ kN/m}^2$).
  • Tải trọng gió và động đất: Tính toán giá trị tiêu chuẩn tải trọng gió tĩnh theo vùng áp lực gió; xác định các mode dao động riêng trong ETABS để tính toán thành phần gió động (Mode 1 theo phương Y, Mode 2 theo phương X). Tính toán tải trọng động đất theo TCVN 9386:2012 với hệ số ứng xử $q_0$, xác định phổ thiết kế và phân phối lực cắt đáy lên từng tầng theo các mode dao động chính (Mode 1, 2, 4, 6, 9). Thiết lập 37 tổ hợp tải trọng phục vụ kiểm tra TTGH I và TTGH II.

Chương 4: Kiểm tra trạng thái giới hạn II (TTGH II)

Thực hiện các kiểm tra độ cứng tổng thể của tòa nhà trên mô hình ETABS:

  • Kiểm tra chuyển vị đỉnh: Chuyển vị ngang tại đỉnh công trình dưới tác dụng của tải trọng gió và động đất thỏa mãn điều kiện giới hạn $f_{max} \le H/500$.
  • Kiểm tra điều kiện chống lật: Tỷ số giữa mômen giữ ổn định và mômen gây lật đạt yêu cầu quy phạm.
  • Kiểm tra gia tốc đỉnh: Đảm bảo điều kiện tiện nghi sinh hoạt cho người sử dụng dưới tác động của gió bão ($a_{max} \le a_{cp}$).
  • Kiểm tra chuyển vị lệch tầng: Độ lệch tầng tương đối giữa các tầng liền kề theo phương X và phương Y thỏa mãn giới hạn $\Delta / h \le 1/500$.
  • Kiểm tra hiệu ứng P-Delta: Đánh giá hệ số độ nhạy độ lệch tầng $\theta$ để xác định ảnh hưởng của biến dạng bậc hai lên hệ kết cấu.

Chương 5: Tính toán thiết kế sàn tầng điển hình

Sử dụng phần mềm SAFE 12.3 để mô hình hóa toàn bộ sàn tầng điển hình với chiều dày 170 mm. Tác giả phân chia hệ dải Strip theo phương X (Layer A) và phương Y (Layer B) bám sát các trục dầm và nhịp bản. Trích xuất biểu đồ mômen $M_{11}$, $M_{22}$ để tính toán cốt thép lớp trên (gối) và lớp dưới (nhịp) theo TCVN 5574:2018. Kiểm tra độ võng đàn hồi ngắn hạn, độ võng dài hạn có xét nứt và từ biến của bê tông, kiểm tra bề rộng khe nứt ngắn hạn $a_{crc,1}$ và dài hạn $a_{crc,2}$ đảm bảo không vượt quá giới hạn cho phép ($0,3\text{ mm}$ đến $0,4\text{ mm}$).

Chương 6: Tính toán thiết kế cầu thang bộ

Tính toán kết cấu cầu thang bộ dạng bản hai vế. Kích thước hình học bậc thang được lựa chọn với chiều cao $h_b = 165\text{ mm}$, chiều rộng $l_b = 275\text{ mm}$ (góc nghiêng bản thang $\alpha = 30,857^\circ$). Xác định tải trọng bản nghiêng và bản chiếu nghỉ (tĩnh tải hoàn thiện quy đổi theo phương đứng và hoạt tải sử dụng). Lập mô hình phần tử thanh và vỏ 3D trong SAP2000, trích xuất mômen gối, mômen nhịp để tính toán cốt thép dọc bản thang, cốt thép dầm chiếu nghỉ DCN kích thước $200 \times 300\text{ mm}$ (tính toán cốt thép dọc chịu uốn và cốt đai chịu cắt).

Chương 7: Tính toán thiết kế dầm

Trình bày lý thuyết tính toán cấu kiện chịu uốn theo TCVN 5574:2018. Tác giả trích xuất biểu đồ bao nội lực (mômen uốn $M$, lực cắt $Q$) từ tổ hợp COMBOBAO trong ETABS để tính toán cốt thép cho dầm dọc phương Y (điển hình là dầm D13Y - mã B120) và dầm ngang phương X (dầm D11X1 - mã B92). Tính toán cốt thép dọc chịu mômen âm tại gối và mômen dương tại nhịp; tính toán cốt đai chịu ứng suất cắt chính; tính toán bổ sung cốt thép đai gia cường và cốt treo tại các vị trí dầm phụ giao dầm chính.

Chương 8: Tính toán thiết kế cột

Trình bày cơ sở tính toán cấu kiện nén lệch tâm xiên theo TCVN 5574:2018. Lựa chọn phương làm việc chính của cột dựa trên tỷ số độ lệch tâm $e_0/h$. Thực hiện tính toán chi tiết cốt thép dọc và cốt đai chịu cắt cho cột điển hình C-2 từ tầng hầm đến tầng mái. Thuyết minh thể hiện đầy đủ các bước kiểm tra hàm lượng cốt thép $\mu% = A_s / (b \cdot h)$ nằm trong khoảng hợp lý ($1% \le \mu \le 3%$) và tuân thủ các quy định cấu tạo kháng chấn cho vùng khớp dẻo ở hai đầu cột (bước đai dày $100\text{ mm}$).

Chương 9: Tính toán thiết kế vách phẳng và vách lõi thang máy

  • Vách phẳng: Tính toán vách phẳng P1 (tiết diện $400 \times 2400\text{ mm}$) chịu nén uốn đồng thời trong mặt phẳng vách. Tính toán cốt thép phân bố theo phương đứng, phương ngang và kiểm tra điều kiện kháng chấn cho vùng biên chịu nén.
  • Vách lõi thang máy: Tính toán hệ lõi CORE-1 và CORE-2. Tác giả xác định tọa độ trọng tâm, mômen quán tính tương đương của tiết diện hở/kín, phân tách lực dọc $N_i$ tác dụng lên từng phần tử vách thành phần từ hệ lực tổng hợp $(N, M_x, M_y)$ xuất ra từ mô hình Pier trong ETABS, từ đó bố trí lưới thép chịu lực và cốt gia cường góc lõi.

Chương 10: Tính toán thiết kế móng

Thiết kế hệ móng sâu sử dụng cọc khoan nhồi đường kính $D = 800\text{ mm}$ cắm vào tầng địa chất tốt:

  • Sức chịu tải cọc: Tính toán sức chịu tải đơn của cọc $R_c$ theo 3 phương pháp: chỉ tiêu cơ lý đất nền, chỉ tiêu cường độ đất nền, và kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT). Tổng hợp chọn sức chịu tải thiết kế cho cọc.
  • Tính toán đài móng: Thực hiện tính toán chi tiết cho 3 loại đài móng đặc trưng: Đài M2 (dưới chân vách P1, 5 cọc), Đài M6 (dưới cụm vách P4, 6 cọc) và Đài M7 (đài bè móng cụm lõi thang CORE-1 và CORE-2).
  • Các kiểm tra kỹ thuật móng: Kiểm tra phản lực đầu cọc dưới tác dụng của tải trọng tiêu chuẩn $R_{max} \le 1,2 R_{c}$, kiểm tra ổn định nền đất dưới đáy khối móng quy ước ($p_{tb} \le R_{II}$, $p_{max} \le 1,2 R_{II}$), tính toán độ lún của khối móng quy ước theo phương pháp cộng lún từng lớp ($S \le S_{gh} = 8\text{ cm}$), kiểm tra điều kiện chọc thủng đài móng và xuyên thủng theo các đường bao tháp chống xuyên; tính toán cốt thép chịu uốn cho đài móng theo hai phương X, Y.

Chương 11: Thi công cọc khoan nhồi

Lập biện pháp kỹ thuật thi công cọc khoan nhồi đường kính $D = 800\text{ mm}$ tại hiện trường:

  • Công tác chuẩn bị: Tính toán nhu cầu vật tư (bê tông thương phẩm B30, lồng thép CB400-V, dung dịch bentonite), lựa chọn thiết bị cơ giới thi công.
  • Trình tự 10 bước công nghệ: (1) Định vị tim mốc cọc bằng máy toàn đạc điện tử; (2) Hạ ống vách dẫn hướng (casing) bằng búa rung ICE 416; (3) Khoan tạo lỗ lấy đất bằng gầu khoan xoay máy BAUER BG36 kết hợp bơm tuần hoàn dung dịch bentonite; (4) Nạo vét bùn lắng đáy hố khoan; (5) Gia công, cẩu lắp hạ lồng thép bằng cẩu HITACHI KH100; (6) Lắp đặt hệ thống ống đổ bê tông tremie; (7) Thổi rửa đáy hố khoan bằng khí nén; (8) Đổ bê tông bằng phương pháp rút ống thẳng đứng liên tục; (9) Hạ thanh chống Kingpost đối với các cọc chịu lực tạm; (10) Rút ống vách dẫn hướng.
  • Biện pháp quản lý chất lượng và an toàn: Kiểm tra các chỉ tiêu dung dịch bentonite (tỷ trọng $1,05 \div 1,15\text{ g/cm}^3$, độ nhớt $18 \div 45\text{ s}$, hàm lượng cát $< 6%$, pH $7 \div 9$); kiểm tra dung sai lỗ cọc; biện pháp an toàn điện, an toàn xe máy thiết bị và vệ sinh môi trường đô thị.

Kết quả và đóng góp

Kết quả tính toán kỹ thuật chính

Đồ án đã hoàn thành hệ thống tính toán kết cấu và nền móng với các thông số kỹ thuật được tổng hợp trong thuyết minh:

+-----------------------------------------------------------------------------+
|               BẢNG TỔNG HỢP GIẢI PHÁP KẾT CẤU CHUNG CƯ ORIENT               |
+====================+========================================================+
| Bản sàn tầng       | Chiều dày hs = 170 mm; Bê tông B30; Cốt thép CB300-V;  |
| điển hình          | bố trí dạng dải Strip bám theo biểu đồ mômen SAFE.     |
+--------------------+--------------------------------------------------------+
| Hệ dầm khung       | Dầm chính 300x700 mm, dầm phụ 200x500 mm; thép CB300-V;|
|                    | cốt đai CB300-T tăng cường chống cắt tại nút khung.    |
+--------------------+--------------------------------------------------------+
| Hệ cột chịu lực    | Kích thước 900x900 mm (hầm, tầng 1-2) giảm dần về      |
|                    | 800x800, 600x800, 400x600, 300x500 mm (tầng cao).      |
+--------------------+--------------------------------------------------------+
| Hệ vách - lõi cứng | Vách phẳng dày 400 mm, vách lõi thang máy dày 300 mm,  |
|                    | vách tầng hầm 500 mm; kiểm tra chịu nén uốn và chấn động.|
+--------------------+--------------------------------------------------------+
| Móng cọc nhồi      | Cọc D800 mm; Đài M2 (5 cọc), M6 (6 cọc), M7 (đài lõi);|
|                    | độ lún, nứt và chống xuyên thủng đạt TCVN 10304:2014.  |
+--------------------+--------------------------------------------------------+
| Biện pháp thi công | Cọc khoan nhồi vách giữ bentonite; máy BAUER BG36, búa |
|                    | ICE 416, cẩu HITACHI KH100; quy trình đổ bê tông tremie.|
+--------------------+--------------------------------------------------------+
  • Giải pháp và kiến nghị đề xuất:
    • Đề xuất áp dụng giải pháp vách lõi kết hợp khung bê tông cốt thép toàn khối giúp cân bằng độ cứng không gian của công trình hình chữ nhật chạy dài, triệt tiêu biến dạng xoắn dưới tác động của gió động và động đất.
    • Sử dụng giải pháp móng cọc khoan nhồi đường kính trung bình $D = 800\text{ mm}$ thay vì cọc đóng ép nhằm giảm chấn động và không gây lún nứt cho các công trình lân cận tại Quận 4.
    • Kiểm soát nghiêm ngặt các chỉ tiêu dung dịch bentonite và độ lắng cặn đáy hố khoan trước khi đổ bê tông để đảm bảo sức chịu tải mũi cọc.
  • Đóng góp của đồ án:
    • Xây dựng quy trình tính toán hoàn chỉnh từ phân tích tải trọng động (gió động, động đất theo TCVN 9386:2012) đến thiết kế chi tiết cấu kiện theo TCVN 5574:2018.
    • Kết hợp đồng bộ các phần mềm chuyên ngành hiện đại (ETABS, SAFE, SAP2000, AutoCAD) để giải quyết trọn vẹn bài toán thiết kế công trình dân dụng cao tầng phức hợp.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:
    • Đồ án tập trung đi sâu thiết kế chi tiết một số khung trục, dầm, cột, vách và đài móng điển hình (M2, M6, M7) đại diện cho công trình mà chưa triển khai chi tiết toàn bộ các cấu kiện còn lại trong mô hình.
    • Phạm vi thi công mới chỉ giới hạn ở biện pháp kỹ thuật thi công cọc khoan nhồi, chưa lập tổng mặt bằng thi công tổng thể phần thân và biện pháp đào đất tầng hầm sâu (tường vây barrette hoặc top-down).
    • Các số liệu tính toán dựa trên các chỉ tiêu cơ lý địa chất giả định/khảo sát của một vị trí cụ thể tại Quận 4, TP.HCM.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Mở rộng phân tích bài toán tương tác động lực học phi tuyến giữa đất nền - cọc - kết cấu thân công trình khi chịu động đất mạnh.
    • Thiết kế và tính toán biện pháp thi công tầng hầm sâu bằng công nghệ Top-down hoặc Semi Top-down kết hợp hệ vách trong đất (Diaphragm wall).

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng sử dụng:
    • Sinh viên ngành Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Xây dựng Dân dụng & Công nghiệp: Làm tài liệu tham khảo trực tiếp cho đồ án tốt nghiệp, đồ án môn học Bê tông cốt thép 2, Nền móng và Thi công công trình.
    • Kỹ sư thiết kế kết cấu trẻ: Tham khảo quy trình lập bảng tính tải trọng gió động, động đất theo TCVN 9386:2012, phương pháp khai báo mô hình vách lõi trong ETABS và mô hình sàn Strip trong SAFE.
    • Kỹ sư giám sát và thi công: Tham khảo quy trình công nghệ 10 bước thi công cọc khoan nhồi và các thông số kiểm tra chất lượng dung dịch bentonite.
  • Hạng mục giá trị nhất:
    • Phương pháp xác định tải trọng động lực học và thiết lập 37 tổ hợp tải trọng trong ETABS.
    • Quy trình phân chia dải Strip và kiểm tra biến dạng võng, nứt sàn trong SAFE theo TCVN 5574:2018.
    • Phương pháp tính toán kiểm tra chống xuyên thủng và ổn định khối móng quy ước cho đài vách/lõi trong Chương 10.

Câu hỏi thường gặp

1. Công trình Orient Apartment sử dụng các loại cấp bền bê tông và nhóm cốt thép nào?

Toàn bộ kết cấu phần thân và móng của công trình sử dụng bê tông cấp độ bền B30 ($R_b = 17\text{ MPa}$, $R_{bt} = 1,15\text{ MPa}$, $E_b = 32.500\text{ MPa}$). Cốt thép gồm 3 nhóm chính: thép thanh tròn trơn CB300-T (cốt đai chịu cắt), thép có gờ CB300-V (cốt thép dọc cho dầm, cột, sàn, vách) và thép cường độ cao CB400-V ($R_s = 350\text{ MPa}$, chuyên dùng cho cốt thép dọc đài móng và cọc khoan nhồi).

2. Hệ kết cấu chịu lực chính của công trình được lựa chọn theo nguyên tắc nào?

Kết cấu chịu tải đứng sử dụng hệ sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối (sàn dày 170 mm kê lên hệ dầm chính $300 \times 700\text{ mm}$ và dầm phụ $200 \times 500\text{ mm}$) giúp giảm võng và linh hoạt bố trí tường ngăn. Kết cấu chịu tải ngang sử dụng hệ hỗn hợp khung - vách - lõi cứng (vách phẳng dày 400 mm, vách lõi thang dày 300 mm) để tăng độ cứng chống xoắn và hạn chế chuyển vị lệch tầng.

3. Những phần mềm chuyên dụng nào được tác giả sử dụng để tính toán nội lực?

Tác giả sử dụng bộ phần mềm chuyên ngành gồm: ETABS 9.7.3 để phân tích tổng thể khung không gian 3D và tải trọng gió/động đất; SAFE 12.3 để mô hình hóa, tính toán dải Strip và độ võng sàn tầng điển hình cùng đài móng; SAP2000 v16 để phân tích kết cấu không gian 3D cầu thang bộ.

4. Giải pháp nền móng được thiết kế cho công trình là gì và kiểm tra những chỉ tiêu nào?

Công trình sử dụng giải pháp móng cọc khoan nhồi đường kính $D = 800\text{ mm}$ cắm vào tầng đất tốt. Thiết kế chi tiết được thực hiện cho các đài móng M2 (5 cọc), M6 (6 cọc) và M7 (đài lõi thang), được kiểm tra nghiêm ngặt về phản lực đầu cọc ($R_{max} \le 1,2 R_c$), áp lực đáy móng quy ước ($p_{tb} \le R_{II}$), độ lún khối móng quy ước ($S \le 8\text{ cm}$) và khả năng chống chọc thủng/xuyên thủng đài.

5. Quy trình thi công cọc khoan nhồi gồm các thiết bị cơ giới chủ lực nào?

Quá trình thi công cọc khoan nhồi đường kính 800 mm sử dụng dung dịch bentonite giữ thành vách gồm các thiết bị chủ lực: máy khoan xoay BAUER BG36 để tạo lỗ, búa rung ICE 416 để hạ và rút ống vách dẫn hướng, cẩu bánh xích HITACHI KH100 để cẩu lắp lồng cốt thép và ống tremie, cùng máy trộn bentonite ly tâm BE-15A.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế công trình Chung cư Orient Apartment" của sinh viên Lê Hữu Phước là một công trình học thuật hoàn chỉnh, thể hiện đầy đủ quy trình thiết kế kỹ thuật công trình dân dụng cao tầng 20 tầng nổi và 2 hầm. Tác giả đã áp dụng chính xác các tiêu chuẩn xây dựng hiện hành của Việt Nam (TCVN 5574:2018, TCVN 2737:1995, TCVN 9386:2012, TCVN 10304:2014) kết hợp thành thạo các phần mềm mô hình hóa chuyên dụng (ETABS, SAFE, SAP2000, AutoCAD). Toàn bộ khối lượng thuyết minh, bảng tính và 26 bản vẽ kỹ thuật đã giải quyết trọn vẹn bài toán từ kiến trúc, kết cấu thân, nền móng cọc khoan nhồi đến biện pháp thi công chuyên ngành.