Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đề tài đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng thực hiện nhiệm vụ thiết kế công trình Chung cư Thiên An Building tại đường Dương Văn An, phường An Phú, Quận 2, Thành phố Hồ Chí Minh. Dự án nằm trong Khu đô thị mới An Phú, đóng vai trò tạo điểm nhấn không gian kiến trúc, góp phần hoàn thiện quy hoạch tổng thể khu dân cư hiện đại. Khu đất xây dựng tiếp giáp đường giao thông đối ngoại, hệ thống hạ tầng kỹ thuật cấp điện và cấp nước khu vực đã hoàn thiện, bề mặt địa hình bằng phẳng, không có công trình ngầm hoặc công trình cũ hiện hữu, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tổ chức tổng bình đồ và thi công xây lắp. Về điều kiện tự nhiên, công trình chịu tác động của khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo với mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 11 (trung bình 159 ngày mưa/năm, độ ẩm không khí bình quân 79,5%) và mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau; chịu hai hướng gió chính gồm Tây - Tây Nam và Bắc - Đông Bắc, đồng thời chịu ảnh hưởng của chế độ triều cường khu vực hạ lưu sông Sài Gòn.

Mục tiêu nghiên cứu và thiết kế của đồ án được xác định thông qua các nhiệm vụ kỹ thuật cụ thể:

  1. Phân tích giải pháp kiến trúc tổng thể, quy hoạch công năng mặt bằng, giải pháp mặt đứng, mặt cắt và thiết kế mạng lưới hạ tầng kỹ thuật công trình (cấp điện, cấp thoát nước, thông gió, chiếu sáng, phòng cháy chữa cháy, chống sét, quản lý rác thải).
  2. Phân tích và lựa chọn giải pháp kết cấu chịu lực tối ưu cho phần thân, kết cấu sàn và hệ thống móng công trình dựa trên điều kiện địa chất, quy mô tải trọng và tính khả thi thi công.
  3. Tính toán thiết kế chi tiết kết cấu sàn tầng điển hình: lập sơ đồ tính toán, xác định tĩnh tải - hoạt tải, phân tích nội lực bản sàn, tính toán cốt thép dọc, kiểm tra điều kiện nứt, độ võng và khả năng chống nén thủng của sàn dưới chân tường theo trạng thái giới hạn.
  4. Tính toán thiết kế chi tiết cấu kiện cầu thang bộ: xác định kích thước hình học, tải trọng tác dụng lên bản nghiêng và bản chiếu nghỉ, mô hình hóa phân tích nội lực, tính toán cốt thép bản thang và cốt thép dầm chiếu nghỉ.
  5. Tính toán thiết kế hệ thống hồ nước mái: xác định nhu cầu dùng nước sinh hoạt kết hợp chữa cháy, tính toán dung tích bể, sơ bộ kích thước hình học cấu kiện (bản nắp, bản thành, bản đáy, dầm, cột) và xác định tải trọng tác dụng lên bản nắp bể.

Đối tượng nghiên cứu là kết cấu công trình dân dụng cấp 2 - Chung cư Thiên An Building. Phạm vi không gian nghiên cứu bao gồm toàn bộ khu đất xây dựng có diện tích $2.425,25\text{ m}^2$, diện tích sàn xây dựng $1.423,75\text{ m}^2$, quy mô 1 tầng hầm, 13 tầng nổi và 1 sân thượng, tổng chiều cao công trình tính từ cốt $\pm0.000$ đến đỉnh mái là $+51,0\text{ m}$. Phạm vi thời gian thực hiện trong khuôn khổ khóa học 2011 – 2016 tại Khoa Kiến trúc - Xây dựng, Trường Đại học Văn Lang, hoàn thành thuyết minh vào tháng 12 năm 2015.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung tiêu chuẩn và tài liệu kỹ thuật

Quá trình tính toán, thiết kế kết cấu của đồ án tuân thủ hệ thống tiêu chuẩn xây dựng hiện hành của Việt Nam:

  • TCVN 2737:1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế.
  • TCVN 5574:2012 (và các bảng tra quy chuẩn TCXDVN 5574:2012): Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế.
  • Tài liệu chuyên ngành: Giáo trình "Kết cấu bê tông cốt thép Tập 2 – Cấu kiện nhà cửa" của tác giả Võ Bá Tầm, sử dụng trong việc tra bảng hệ số nội lực bản đàn hồi và xác định trọng lượng riêng của các lớp vật liệu cấu tạo.

Chỉ tiêu cơ lý của vật liệu

Vật liệu sử dụng trong thiết kế công trình được quy định đồng bộ theo các chỉ tiêu kỹ thuật tiêu chuẩn:

Loại vật liệu Cấp độ bền / Nhóm thép Cường độ tính toán ($R_b$, $R_s$, $R_{sc}$) Cường độ chịu kéo ($R_{bt}$, $R_{sw}$, $R_{bt,ser}$) Môđun đàn hồi ($E_b$, $E_s$) Phạm vi ứng dụng
Bê tông B30 $R_b = 17\text{ MPa}$ $R_{bt} = 1,2\text{ MPa}$; $R_{bt,ser} = 1,8\text{ MPa}$ $E_b = 32.500\text{ MPa}$ Nền trệt, cầu thang, lanh tô, tường, móng, cột, dầm, sàn, bể nước ($\gamma = 25\text{ kN/m}^3$)
Vữa xây trát B5C - - - Vữa xi măng cát xây, tô trát tường
Cốt thép AI Nhóm AI ($d \le 10\text{ mm}$) $R_s = R_{sc} = 225\text{ MPa}$ $R_{sw} = 175\text{ MPa}$ $E_s = 210.000\text{ MPa}$ Cốt thép bản sàn, cốt thép đai dầm
Cốt thép AIII Nhóm AIII ($d > 10\text{ mm}$) $R_s = R_{sc} = 365\text{ MPa}$ $R_{sw} = 290\text{ MPa}$ $E_s = 200.000\text{ MPa}$ Cốt thép dọc chịu lực của dầm, cột, vách

Phương pháp tính toán và công cụ phân tích

  • Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM): Ứng dụng phần mềm ETABS 9.4 để phân tích tĩnh học và động lực học cho tổng thể hệ kết cấu không gian nhà nhiều tầng; sử dụng phần mềm SAP2000 V14 để mô hình hóa và giải bài toán nội lực cục bộ cho các cấu kiện phụ trợ gồm cầu thang bộ 2 vế và kết cấu hồ nước mái.
  • Phương pháp giải tích đàn hồi: Tính toán nội lực bản sàn dựa trên sơ đồ đàn hồi cắt dải bản rộng $b = 1\text{ m}$, áp dụng sơ đồ 9 (bản kê 4 cạnh liên kết ngàm) cho các ô sàn làm việc 2 phương và sơ đồ dầm 2 đầu ngàm cho các ô sàn làm việc 1 phương.
  • Phương pháp tính toán theo trạng thái giới hạn (TTGH):
    • TTGH 1 (Cường độ, độ bền): Tính toán diện tích cốt thép chịu uốn và kiểm tra khả năng chịu lực cắt, nén thủng của bê tông.
    • TTGH 2 (Khả năng sử dụng bình thường): Kiểm tra điều kiện hình thành và mở rộng vết nứt ($M_r \le M_{crc}$), tính toán độ võng dài hạn có xét đến biến dạng uốn và hệ số từ biến của bê tông ($\beta_1 = 0,85$, $\beta_2 = 2$).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Kiến trúc

Chương 1 trình bày tổng quan các thông số quy hoạch, kiến trúc và mạng lưới hạ tầng kỹ thuật của công trình Chung cư Thiên An Building.

Thông số / Hạng mục Phương án thiết kế chi tiết
Vị trí tiếp giáp Phía Đông giáp đường Dương Văn An; Phía Bắc giáp đường Thái Thuận; Phía Tây và Phía Nam giáp khu công trình dân dụng
Diện tích khu đất & sàn Diện tích xây dựng: $2.425,25\text{ m}^2$; Diện tích sàn: $1.423,75\text{ m}^2$
Quy mô tầng & Chiều cao 1 tầng hầm (cao $3,4\text{ m}$, cốt nền $-3,400\text{ m}$, 2 ram dốc $i=20%$), tầng trệt (cao $4,0\text{ m}$), tầng 2, 11 tầng căn hộ điển hình (tầng 3 đến tầng 13, cao $3,6\text{ m}$), 1 sân thượng; Tổng chiều cao $+51,0\text{ m}$
Phân bổ công năng Tầng hầm bố trí bãi giữ xe và phòng kỹ thuật; Tầng trệt và tầng 2 phục vụ dịch vụ thương mại, sinh hoạt chung; Tầng 3 đến 13 bố trí các căn hộ chung cư cho thuê
Giao thông công trình Giao thông đứng gồm 2 buồng thang bộ thoát hiểm 2 vế và 4 thang máy đặt tại trung tâm mặt bằng (khoảng cách di chuyển lớn nhất từ căn hộ đến cửa thang $< 25\text{ m}$)
Giải pháp kỹ thuật Cấp điện 2 nguồn (lưới điện và máy phát điện dự phòng, máy biến áp đặt ngầm tầng hầm, ngắt tự động 1A - 80A); Cấp nước tự động từ bể ngầm bơm lên bể mái; Thoát nước mưa qua ống đứng đường kính $d = 140\text{ mm}$; Hệ thống PCCC, quạt hút thông gió vệ sinh và kho gom rác đặt tại tầng hầm

Chương 2: Lựa chọn giải pháp kết cấu

Chương 2 tiến hành phân tích, so sánh các phương án kết cấu chịu lực nhằm thiết lập hệ thống khung xương chịu tải trọng đứng và tải trọng ngang cho tòa nhà.

Hạng mục kết cấu Các phương án đưa ra so sánh Phân tích ưu / nhược điểm Phương án được lựa chọn
Kết cấu chịu lực phương đứng Khung thuần túy, Vách cứng, Khung - Vách hỗn hợp, Lõi cứng Khung thuần túy kém cứng khi chịu tải ngang; vách cứng hạn chế không gian. Khung - vách hỗn hợp tối ưu hóa độ cứng, hạn chế chuyển vị đỉnh và dao động công trình cao tầng Hệ kết cấu Khung – Vách hỗn hợp bê tông cốt thép toàn khối
Kết cấu sàn phần thân 1. Sàn sườn toàn khối
2. Sàn không dầm
3. Sàn không dầm ứng lực trước
4. Tấm panel lắp ghép
5. Sàn Bubbledeck		 Sàn không dầm dày và kém chịu cắt; sàn ứng lực trước và Bubbledeck đòi hỏi thiết bị và công nghệ thi công phức tạp; sàn sườn toàn khối có tính toán đơn giản, công nghệ thi công phổ biến, độ cứng toàn khối cao Sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối, bố trí hệ dầm trực giao
Kết cấu móng Móng nông (móng băng, móng bè), Móng sâu (cọc ép, cọc khoan nhồi) Tải trọng công trình 14 tầng lớn, nền đất chịu nén và lực xô ngang do gió/động đất cao, móng nông không đáp ứng Móng sâu (định hướng phương án cọc ép hoặc cọc khoan nhồi)

Chương này cũng xác định các nguyên tắc thiết lập kết cấu: ưu tiên kết cấu đơn giản, sơ đồ truyền lực ngắn nhất, chuyển đổi lực uốn thành lực nén dọc trục và đảm bảo an toàn đồng thời ở cả hai trạng thái giới hạn.

Chương 3: Thiết kế sàn tầng điển hình

Chương 3 tập trung giải bài toán tính toán chi tiết sàn nhóm 2 (mặt bằng tầng 3 đến tầng 13).

  1. Kích thước sơ bộ và sơ đồ tính:

    • Chiều dày sàn lựa chọn: $h_s = 120\text{ mm}$ (dựa trên công thức sơ bộ ô sàn $S_3$ có nhịp lớn nhất $4,26\text{ m}$).
    • Kích thước dầm chính: $300 \times 700\text{ mm}$, $300 \times 600\text{ mm}$, $300 \times 500\text{ mm}$.
    • Kích thước dầm phụ: $200 \times 500\text{ mm}$, $200 \times 400\text{ mm}$.
    • Tỷ lệ độ cứng dầm/sàn: $h_{dc}/h_s = 500/120 = 4,17 > 3$ và $h_{dp}/h_s = 400/120 = 3,3 > 3$, do đó các ô sàn liên kết ngàm vào hệ dầm.

  2. Phân loại ô sàn và xác định tải trọng:

    • Phân loại: Các ô sàn $S_1, S_2, S_3, S_4, S_5, S_6, S_7, S_9$ có tỷ số cạnh dài/cạnh ngắn $l_2/l_1 \le 2$ được tính theo bản làm việc 2 phương (Sơ đồ 9). Ô sàn $S_8$ có $l_2/l_1 = 2,48 > 2$ được tính theo bản dầm 1 phương ngàm 2 đầu.
    • Tĩnh tải hoàn thiện: Phòng ngủ, phòng khách $g_{tt} = 1,959\text{ kN/m}^2$; Phòng vệ sinh $g_{tt} = 1,474\text{ kN/m}^2$.
    • Tải trọng tường xây: Quy đổi phân bố đều $g_t^{tt}$ trên từng ô sàn tương ứng.
    • Hoạt tải tính toán: Phòng khách, phòng ngủ $p_{tt} = 1,95\text{ kN/m}^2$; Hành lang, sảnh, cầu thang $p_{tt} = 3,95\text{ kN/m}^2$.

  3. Tính toán nội lực, cốt thép và kiểm tra trạng thái giới hạn:

    • Nội lực tính toán theo bảng tra hệ số $m_{91}, m_{92}, k_{91}, k_{92}$ nhân với tổng tải trọng $P = q \times l_1 \times l_2$. Thép được tính toán cho dải bản rộng $1\text{ m}$ chịu uốn.
    • Kiểm tra nứt trên ô sàn lớn nhất $S_3$: Moment kháng nứt tính đổi $M_{crc} = R_{bt,ser} \times W_{pl} = 1.800 \times 4,77 \times 10^{-3} = 8,586\text{ kNm} > M_r = 5,254\text{ kNm}$. Kết luận: Sàn không xuất hiện vết nứt.
    • Kiểm tra võng ô sàn $S_3$: Độ võng uốn tính toán $f = 1,012\text{ cm} \le f_{max} = L_1/375 = 426/375 = 1,136\text{ cm}$. Kết luận: Thỏa mãn điều kiện độ võng cho phép.
    • Kiểm tra nén thủng sàn do tường: Khả năng chịu nén thủng của bê tông sàn $R_{bt} u_m h_0 = 1,2 \times 10^3 \times 2,04 \times 0,1 = 244,8\text{ kN} > F = 33,3\text{ kN}$. Kết luận: Sàn tuyệt đối an toàn chống nén thủng.

Chương 4: Thiết kế cầu thang bộ

Chương 4 tính toán thiết kế hệ thống cầu thang bộ 2 vế dạng bản chịu lực từ tầng 2 đến tầng 13.

Thông số & Cấu kiện Giá trị thiết kế và Tải trọng tính toán
Kích thước hình học Mỗi vế 12 bậc ($h_b = 150\text{ mm}$, $l_b = 300\text{ mm}$), góc nghiêng $\text{tg}\alpha = 0,5$; Chiều dày bản thang $h_b = 130\text{ mm}$; Dầm chiếu nghỉ $b \times h = 200 \times 300\text{ mm}$
Tải trọng bản nghiêng Tĩnh tải cấu tạo $g_i = 6,98\text{ kN/m}^2$; Tải lan can tay vịn $g_{lc} = 0,3\text{ kN/m}^2$; Hoạt tải tính toán $p_{tt} = 3,6\text{ kN/m}^2$ (hệ số $n=1,2$); Tổng tải trọng phân bố $q_i = 10,88\text{ kN/m}^2$
Tải trọng bản chiếu nghỉ Tĩnh tải cấu tạo $g_i = 5,48\text{ kN/m}^2$; Hoạt tải $p_{tt} = 3,6\text{ kN/m}^2$; Tổng tải trọng phân bố $q_i = 9,38\text{ kN/m}^2$
Tính cốt thép bản thang Mô hình SAP2000 sơ đồ 2 đầu khớp; Moment lớn nhất giữa nhịp $M_{max} = 31,66\text{ kNm}$; Chiều cao có ích $h_0 = 110\text{ mm}$; Bố trí thép dọc chịu lực và thép chống nứt gối $\phi 10\text{a}200$
Tính toán dầm chiếu nghỉ Tải trọng tổng cộng phân bố đều gồm trọng lượng dầm ($0,935\text{ kN/m}$), tải tường ($0,94\text{ kN/m}$) và phản lực bản thang ($10,3\text{ kN/m}$); Moment nhịp $M_{max} = 26,78\text{ kNm}$; Lực cắt gối $Q_{max} = 40,78\text{ kN}$
Cốt thép đai dầm Bê tông chịu cắt $Q_0 = 20,78\text{ kN} < Q_{max}$, cần bố trí cốt đai tính toán $\phi 6$ hai nhánh: đoạn gần gối bố trí $\phi 6\text{a}100$, đoạn giữa nhịp bố trí $\phi 6\text{a}200$; Kiểm tra thỏa mãn điều kiện ứng suất nén chính

Chương 5: Tính toán hồ nước mái

Chương 5 trình bày việc tính toán dung tích và xác lập các thông số kích thước cấu tạo cho hệ thống hồ nước mái đặt trên đỉnh tòa nhà.

  1. Xác định nhu cầu tiêu thụ và dung tích bể:

    • Dân số tính toán: Khu thương mại tầng trệt và lầu 1 có $N_1 = 2 \times 1200 / 5 = 480\text{ người}$; Khu căn hộ 11 tầng (8 căn/tầng, 4 người/căn) có $N_2 = 11 \times 8 \times 4 = 352\text{ người}$. Tổng dân số: $N = 832\text{ người}$.
    • Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt: $q_{sh} = 150\text{ l/người.ngày-đêm}$.
    • Dung tích nước chữa cháy: Tính cho 1 đám cháy hoạt động trong 10 phút với lưu lượng vòi phun $q_{cc} = 10\text{ l/s}$, $Q_{cc} = (10 \times 60) \times 10 \times 13 / 1000 = 78\text{ m}^3$.
    • Quy cách bể lựa chọn: Thiết kế 2 bể nước đặt tại các vị trí trục 1-E, 1-F, 2-E, 2-F và 5-A, 5-B, 6-A, 6-B. Kích thước hình học mỗi bể $(9,5 \times 6 \times 2)\text{ m}$, dung tích chứa đạt $114\text{ m}^3$, nắp bể có cửa thăm kích thước $600 \times 600\text{ mm}$.

  2. Kích thước sơ bộ cấu kiện hồ nước:

    • Bản nắp: Chiều dày $h_b = 80\text{ mm}$; Dầm chính nắp $200 \times 500\text{ mm}$, dầm phụ nắp $200 \times 400\text{ mm}$.
    • Bản thành: Chiều dày $h_b = 120\text{ mm}$.
    • Bản đáy: Chiều dày $h_b = 150\text{ mm}$ (dày hơn bản thành để tăng khả năng chống thấm và chống nứt); Dầm chính đáy $300 \times 700\text{ mm}$ và $350 \times 700\text{ mm}$, dầm phụ đáy $300 \times 500\text{ mm}$.
    • Cột đỡ bể nước: Tiết diện $350 \times 350\text{ mm}$.

  3. Xác định tải trọng bản nắp bể:

    • Tĩnh tải cấu tạo gồm lớp vữa xi măng dày $15\text{ mm}$ ($g_{tt} = 0,351\text{ kN/m}^2$), bản bê tông cốt thép dày $80\text{ mm}$ ($g_{tt} = 2,20\text{ kN/m}^2$), lớp vữa trát chống thấm dày $20\text{ mm}$ ($g_{tt} = 0,995\text{ kN/m}^2$).
    • Hoạt tải sửa chữa lấy theo TCVN 2737:1995: $p^{tc} = 75\text{ daN/m}^2$.

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật chính

Đồ án đã hoàn thành quy trình tính toán thiết kế kỹ thuật công trình chung cư cao tầng với các kết quả định lượng cụ thể:

  • Xác lập toàn bộ chỉ tiêu kiến trúc công trình cấp 2: chiều cao $+51,0\text{ m}$, 1 hầm và 13 tầng nổi, diện tích sàn $1.423,75\text{ m}^2$, đáp ứng các yêu cầu về khoảng cách thoát nạn ($< 25\text{ m}$) và tỷ lệ phân chia chức năng.
  • Hoàn thiện tính toán hệ sàn sườn toàn khối tầng điển hình: lựa chọn chiều dày $h_s = 120\text{ mm}$, giải quyết bố trí cốt thép cho 9 ô sàn điển hình ($S_1$ đến $S_9$); chứng minh bằng số liệu ô sàn lớn nhất $S_3$ hoàn toàn thỏa mãn khả năng chống nứt ($M_r = 5,254\text{ kNm} < M_{crc} = 8,586\text{ kNm}$), độ võng uốn ($f = 1,012\text{ cm} < f_{max} = 1,136\text{ cm}$) và khả năng chịu nén thủng chân tường ($F = 33,3\text{ kN} < 244,8\text{ kN}$).
  • Thiết kế kết cấu cầu thang bộ dạng bản 2 vế dày $130\text{ mm}$, kiểm soát nội lực lớn nhất tại nhịp $M_{max} = 31,66\text{ kNm}$, bố trí dầm chiếu nghỉ tiết diện $200 \times 300\text{ mm}$ kết hợp cốt đai $\phi 6\text{a}100$ và $\phi 6\text{a}200$ thỏa mãn điều kiện ứng suất nén chính chịu cắt ($Q_{max} = 40,78\text{ kN}$).
  • Thiết kế hệ thống hồ nước mái dung tích $114\text{ m}^3$, tính toán đầy đủ nhu cầu cấp nước cho 832 cư dân và lưu lượng cấp cho hệ thống chữa cháy $78\text{ m}^3$ trong 10 phút.

Giải pháp kỹ thuật do tác giả đề xuất

  • Ứng dụng giải pháp kết cấu chịu lực hệ khung – vách hỗn hợp kết hợp hệ sàn sườn toàn khối dầm trực giao nhằm tối ưu hóa độ cứng không gian và giảm tải trọng bản thân tác dụng lên hệ móng.
  • Quy đổi tải trọng tường ngăn không có dầm đỡ thành tải phân bố đều trên diện tích ô sàn, đơn giản hóa quy trình tính toán nhưng vẫn đảm bảo an toàn chịu lực.
  • Lựa chọn giải pháp móng sâu (cọc ép/cọc khoan nhồi) nhằm đảm bảo ổn định dưới tác động của tải trọng đứng tích lũy từ 14 tầng và áp lực đẩy ngang của gió và động đất.

Đóng góp thực tiễn của đồ án

Đồ án thể hiện việc vận dụng phương pháp giải tích kết hợp công cụ mô hình hóa phần tử hữu hạn (SAP2000, ETABS) vào việc giải quyết bài toán thiết kế công trình dân dụng nhiều tầng, tuân thủ hệ thống tiêu chuẩn thiết kế bê tông cốt thép TCVN 5574:2012 và tải trọng TCVN 2737:1995.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế được ghi nhận từ văn bản

  • Thuyết minh tập trung giải quyết chi tiết các cấu kiện thứ cấp và cấu kiện cục bộ (bản sàn, cầu thang, hồ nước mái); các phân tích động lực học chuyên sâu của tổng thể khung không gian bằng ETABS mới chỉ được giới thiệu về mặt nguyên lý và phần mềm sử dụng.
  • Phương pháp tính toán nội lực bản sàn dựa trên mô hình các ô bản đơn lẻ liên kết ngàm đàn hồi theo sơ đồ tra bảng, chưa phản ánh toàn diện sự làm việc đồng thời liên tục của toàn bộ mặt bằng sàn nhiều nhịp phức tạp.
  • Chưa đi sâu so sánh chi tiết bài toán kinh tế - kỹ thuật giữa phương án móng cọc ép và móng cọc khoan nhồi trong phạm vi thuyết minh cung cấp.

Hướng phát triển tiếp theo

  • Khảo sát mô hình hóa chi tiết sự làm việc không gian tổng thể của công trình dưới tác động của tải trọng động đất theo tiêu chuẩn chuyên biệt TCVN 9386:2012.
  • Ứng dụng mô hình phần tử hữu hạn dạng tấm vỏ (Shell Element) để mô phỏng chính xác ứng suất cục bộ tại các vị trí lỗ mở sàn, ram dốc và bản thành bể nước mái.

Giá trị tham khảo

Tài liệu đồ án tốt nghiệp là nguồn tài liệu tham khảo cho các đối tượng học thuật và kỹ thuật:

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Xây dựng Dân dụng & Công nghiệp: Tham khảo cấu trúc thuyết minh tốt nghiệp kỹ sư xây dựng, phương pháp lập bảng tra tải trọng, quy trình sơ bộ kích thước dầm, cột, sàn, cầu thang và bể nước mái.
  • Kỹ sư thiết kế kết cấu công trình: Tham khảo quy trình kiểm tra các trạng thái giới hạn theo TCVN 5574:2012, bao gồm các bước giải tích cụ thể để tính mômen kháng nứt $W_{pl}$, mômen chống nứt $M_{crc}$, độ võng dài hạn có xét hệ số từ biến $\beta_1, \beta_2$ và kiểm tra nén thủng bản sàn dưới chân tường xây.

Câu hỏi thường gặp

1. Quy mô và chỉ tiêu kiến trúc chính của công trình Chung cư Thiên An Building được thiết kế như thế nào?

Công trình thuộc loại công trình dân dụng cấp 2, được xây dựng trên khu đất $2.425,25\text{ m}^2$ với diện tích sàn $1.423,75\text{ m}^2$, tổng chiều cao $+51,0\text{ m}$. Quy mô bao gồm 1 tầng hầm (cao $3,4\text{ m}$, cốt $-3,400\text{ m}$, bố trí bãi xe), tầng trệt (cao $4,0\text{ m}$) kết hợp tầng 2 làm khu thương mại - dịch vụ, 11 tầng căn hộ điển hình (tầng 3 đến tầng 13, chiều cao mỗi tầng $3,6\text{ m}$) và 1 sân thượng.

2. Vì sao tác giả lựa chọn giải pháp kết cấu phần thân là hệ Khung - Vách hỗn hợp và sàn sườn toàn khối?

Hệ khung - vách hỗn hợp bê tông cốt thép toàn khối được lựa chọn vì đáp ứng yêu cầu chịu tải trọng thẳng đứng kết hợp chịu tải trọng ngang của gió và động đất, giúp tăng độ cứng tổng thể, hạn chế chuyển vị đỉnh và kiểm soát dao động công trình $51\text{ m}$. Kết cấu sàn sườn toàn khối dầm trực giao được chọn vì có độ cứng cao, tính toán đơn giản, công nghệ thi công phổ biến tại Việt Nam và tối ưu chi phí hơn so với sàn không dầm hay sàn Bubbledeck.

3. Kết quả kiểm tra võng, nứt và nén thủng của ô sàn điển hình $S_3$ đạt được các số liệu nào?

Tại ô sàn lớn nhất $S_3$ (kích thước $3 \times 4,26\text{ m}$, dày $h_s = 120\text{ mm}$):

  • Điều kiện nứt: Mômen kháng nứt $M_{crc} = 8,586\text{ kNm} > M_r = 5,254\text{ kNm}$, kết luận bản sàn không xuất hiện vết nứt.
  • Điều kiện võng: Độ võng dài hạn $f = 1,012\text{ cm} \le f_{max} = 1,136\text{ cm}$ (giới hạn $L_1/375$), kết luận thỏa mãn điều kiện biến dạng.
  • Điều kiện nén thủng: Khả năng chịu nén thủng của bê tông $244,8\text{ kN} > F_{nén\ thủng} = 33,3\text{ kN}$, kết luận sàn an toàn chống nén thủng dưới chân tường xây.

4. Kết cấu cầu thang bộ từ tầng 2 đến tầng 13 được thiết kế với các thông số chịu lực nào?

Cầu thang 2 vế dạng bản có mỗi vế 12 bậc ($150 \times 300\text{ mm}$), nhịp tính toán $L_0 = 4.850\text{ mm}$, chiều dày bản $h_b = 130\text{ mm}$, tổng tải trọng bản nghiêng $q_i = 10,88\text{ kN/m}^2$. Mô hình SAP2000 cho ra mômen lớn nhất tại nhịp $M_{max} = 31,66\text{ kNm}$. Dầm chiếu nghỉ kích thước $200 \times 300\text{ mm}$ chịu mômen nhịp $M_{max} = 26,78\text{ kNm}$, lực cắt gối $Q_{max} = 40,78\text{ kN}$, được bố trí đai $\phi 6\text{a}100$ tại vùng gần gối và $\phi 6\text{a}200$ tại giữa nhịp.

5. Cơ sở tính toán dung tích $114\text{ m}^3$ của hệ thống hồ nước mái dựa trên những dữ liệu nào?

Dung tích bể được tính toán dựa trên tổng dân số sử dụng nước tối đa $N = 832\text{ người}$ (khu thương mại 480 người, khu căn hộ 352 người) với tiêu chuẩn dùng nước $150\text{ l/người.ngày-đêm}$, kết hợp với dung tích dự trữ chữa cháy cho 1 đám cháy hoạt động 10 phút $Q_{cc} = 78\text{ m}^3$ ($q_{cc} = 10\text{ l/s}$). Từ đó, công trình bố trí 2 bể bê tông cốt thép kích thước $(9,5 \times 6 \times 2)\text{ m}$, dung tích chứa $114\text{ m}^3$ với bản đáy dày $150\text{ mm}$, bản thành dày $120\text{ mm}$ và bản nắp dày $80\text{ mm}$.

Kết luận

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp của sinh viên Nguyễn Trường An đã hoàn thành việc thiết kế kỹ thuật công trình Chung cư Thiên An Building quy mô 14 tầng tại Quận 2, TP.HCM. Tác giả đã tổng hợp và ứng dụng các tiêu chuẩn thiết kế TCVN 2737:1995 và TCVN 5574:2012 để giải quyết bài toán kết cấu chịu lực từ khâu lựa chọn hệ kết cấu khung - vách đến việc tính toán, kiểm tra chi tiết bản sàn, cầu thang bộ và hồ nước mái. Toàn bộ các cấu kiện được thiết kế đảm bảo khả năng chịu lực theo trạng thái giới hạn 1 và trạng thái giới hạn 2, mang lại tài liệu tham khảo hoàn chỉnh về mặt phương pháp tính toán kết cấu công trình dân dụng nhiều tầng.