Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Quá trình đô thị hóa nhanh chóng tại các đô thị lớn như Thành phố Hồ Chí Minh dẫn đến tình trạng quỹ đất xây dựng ngày càng khan hiếm, trong khi mật độ dân cư và nhu cầu về không gian sinh sống, làm việc, nghỉ ngơi tiện nghi không ngừng gia tăng. Trước thực tiễn đó, việc đầu tư xây dựng các công trình nhà ở cao tầng là giải pháp kỹ thuật và quy hoạch tất yếu nhằm tối ưu hóa diện tích sử dụng đất, thay thế các khu dân cư cũ hoặc công trình thấp tầng đã xuống cấp, đồng thời đồng bộ hóa cảnh quan kiến trúc đô thị.
Đề tài đồ án tốt nghiệp "Thiết kế chung cư Vinhome Grandpark" được thực hiện nhằm giải quyết trọn vẹn quy trình thiết kế kỹ thuật cho một công trình cao tầng dân dụng từ khâu kiến trúc, phân tích kết cấu phần thân, tính toán nền móng cho đến lập biện pháp kỹ thuật thi công tầng hầm. Các nhiệm vụ nghiên cứu và tính toán cụ thể được giao bao gồm 4 nội dung chính:
- Phần Kiến trúc: Thể hiện và triển khai lại hồ sơ bản vẽ kiến trúc công trình bằng phần mềm AutoCAD.
- Phần Kết cấu:
- Lựa chọn giải pháp kết cấu chịu lực đứng và ngang phù hợp với quy mô công trình.
- Tính toán thiết kế hệ sàn tầng điển hình và kiểm tra theo các trạng thái giới hạn.
- Tính toán thiết kế cấu kiện cầu thang bộ và dầm biên.
- Xây dựng mô hình không gian, phân tích nội lực và thiết kế khung trục chịu lực bao gồm dầm, vách phẳng và hệ vách lõi thang máy.
- Phần Nền móng:
- Thống kê, xử lý số liệu khảo sát địa chất công trình.
- Thiết kế phương án móng khả thi: móng cọc khoan nhồi cho hệ đài cọc và móng lõi thang.
- Phần Thi công:
- Thiết kế và kiểm tra biện pháp thi công đào đất hố móng tầng hầm.
- Mô phỏng và kiểm tra ổn định tường vây cừ thép Larsen và hệ thanh chống Shoring – Kingpost bằng phần mềm chuyên dụng Plaxis 2D.
Khối lượng sản phẩm hoàn thành gồm 01 thuyết minh tính toán chi tiết, 01 tập phụ lục số liệu và 16 bản vẽ kỹ thuật khổ A1 (bao gồm: 05 bản vẽ kiến trúc, 05 bản vẽ kết cấu, 04 bản vẽ móng và 02 bản vẽ biện pháp thi công).
Đối tượng nghiên cứu là khối nhà chung cư thuộc dự án Vinhomes Grand Park, tọa lạc tại đường Nguyễn Xiển – Phước Thiện, phường Long Thạnh Mỹ, Thành phố Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh. Phạm vi công trình được xếp vào loại công trình dân dụng cấp II (theo Thông tư số 06/2021/TT-BXD của Bộ Xây dựng), có quy mô gồm 01 tầng hầm, tầng trệt (tầng 1), 17 tầng căn hộ điển hình (tầng 2 đến tầng 18), tầng thượng và tầng mái. Tổng chiều cao công trình tính từ cốt sân đến đỉnh mái là +67,000 m.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Đồ án vận dụng hệ thống quy chuẩn, tiêu chuẩn xây dựng hiện hành của Việt Nam để xác định tải trọng, tính toán nội lực và bố trí cốt thép:
- TCVN 5574:2018: Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép.
- TCVN 2737:2023: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế.
- TCVN 9386:2012: Thiết kế công trình chịu động đất.
- TCVN 10304:2014: Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế.
- TCVN 9362:2012: Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình.
- TCVN 9394:2012: Đóng và ép cọc – Thi công và nghiệm thu.
- QCVN 02/BXD: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng.
Mô hình tính toán kết cấu dựa trên các giả thuyết cơ học công trình cao tầng:
- Sàn được xem như một tấm cứng tuyệt đối trong mặt phẳng nằm ngang (Diaphragm rigid), có tác dụng liên kết và phân phối tải trọng ngang vào các cấu kiện chịu lực thẳng đứng.
- Liên kết giữa sàn và hệ vách lõi là liên kết cứng cùng cao trình; bỏ qua biến dạng uốn ngoài mặt phẳng sàn tác động lên các phần tử liên kết.
- Chân các vách cứng và lõi thang máy được xem là ngàm cứng hoàn toàn tại mặt trên của hệ đài móng.
- Tải trọng ngang do gió và động đất được quy đổi thành tải trọng tập trung đặt tại tâm hình học của từng tầng.
Phương pháp nghiên cứu chính là phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) thông qua việc ứng dụng các phần mềm kỹ thuật số chuyên ngành, đồng thời kết hợp phương pháp giải tích truyền thống dựa trên cơ học kết cấu để đối chiếu và kiểm tra độ tin cậy của kết quả:
| Phần mềm |
Phạm vi và vai trò ứng dụng trong đồ án |
| ETABS |
Mô hình hóa không gian 3D, phân tích nội lực hệ khung - vách - lõi chịu tải trọng đứng và tải trọng ngang (gió, động đất), kiểm tra các chỉ tiêu ổn định tổng thể. |
| SAFE |
Mô hình hóa và phân tích nội lực bản sàn phẳng tầng điển hình, móng đài cọc và móng lõi; kiểm tra biến dạng võng, nứt và khả năng chống chọc thủng. |
| PLAXIS 2D |
Mô phỏng số tương tác giữa đất và kết cấu, phân tích ứng suất, biến dạng đất nền và nội lực tường cừ Larsen qua các giai đoạn đào đất tầng hầm. |
| AUTOCAD & REVIT |
Triển khai chi tiết bản vẽ kỹ thuật 2D và mô hình hóa hình học kiến trúc - kết cấu 3D. |
| EXCEL |
Lập bảng tính toán tự động kiểm tra tiết diện cốt thép, tính sức chịu tải của cọc và xử lý số liệu địa chất. |
Vật liệu sử dụng trong thiết kế được quy định thống nhất:
- Bê tông cấp độ bền B40 cho các cấu kiện chịu lực chính: khối lượng riêng $\gamma = 25\text{ kN/m}^3$, cường độ chịu nén tính toán $R_b = 22\text{ MPa}$, cường độ chịu kéo tính toán $R_{bt} = 1{,}4\text{ MPa}$, mô đun đàn hồi $E_b = 36 \times 10^3\text{ MPa}$.
- Cốt thép nhóm CB240-T cho cốt đai và cốt thép cấu tạo: cường độ tiêu chuẩn và tính toán $R_{sw} = R_s = R_{sc} = 210\text{ MPa}$, mô đun đàn hồi $E_s = 2 \times 10^5\text{ MPa}$.
- Cốt thép nhóm CB400-V cho cốt dọc chịu lực: cường độ tính toán chịu kéo và chịu nén $R_s = R_{sc} = 435\text{ MPa}$, cường độ chịu cắt của cốt đai $R_{sw} = 300\text{ MPa}$, mô đun đàn hồi $E_s = 2 \times 10^5\text{ MPa}$.
Nguồn dữ liệu đầu vào phục vụ tính toán gồm có hồ sơ bản vẽ thiết kế kiến trúc công trình, hồ sơ khảo sát địa chất hiện trường và chỉ tiêu cơ lý đất nền tại vị trí xây dựng dự án Vinhomes Grand Park.
Nội dung chính theo từng chương
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH
Chương này giới thiệu tổng thể về dự án và các chỉ tiêu quy hoạch kiến trúc. Công trình có mặt bằng công năng phân định rõ rệt theo chiều cao:
- Cao độ -3,000 m (Tầng hầm): Bố trí khu vực đỗ xe, các phòng kỹ thuật điện nước, máy phát điện dự phòng và trạm bơm nước.
- Cao độ $\pm 0,000$ m (Tầng 1): Khu vực trung tâm thương mại và dịch vụ công cộng.
- Cao độ +4,000 m đến +64,500 m (Tầng 2 đến tầng 18, tầng thượng): Bố trí các căn hộ chung cư phục vụ cư dân. Chiều cao tầng điển hình đạt 3,5 m.
- Cao độ +67,000 m (Tầng mái): Bố trí bể nước sinh hoạt, bể nước phòng cháy chữa cháy và hệ thống kỹ thuật che chắn công trình.
Giao thông trục đứng gồm 3 buồng thang máy chở người kết hợp 1 buồng thang bộ thoát hiểm chính (hệ thống hành lang kết nối với các cửa thoát nạn). Các giải pháp kỹ thuật hạ tầng đi kèm gồm mạng lưới cấp điện có máy phát dự phòng, hệ thống cấp thoát nước tự động qua bể ngầm và bể mái, giải pháp phòng cháy chữa cháy với hộp chứa bình CO2 dọc hành lang, cùng hệ thống gen thu gom rác thải kín dẫn xuống gian rác tại tầng hầm.
CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU
Chương 2 trình bày các phương án so sánh để lựa chọn giải pháp kết cấu chịu lực tối ưu:
- Phương án kết cấu chịu tải đứng và ngang: Tác giả phân tích ưu - nhược điểm của các hệ kết cấu khung thuần túy, khung - vách/lõi và kết cấu ống tổ hợp. Do công trình có chiều cao 67 m, chịu tác động tải trọng ngang lớn, hệ chịu lực vách - lõi được lựa chọn vì đảm bảo độ cứng tổng thể, hạn chế chuyển vị ngang và tối ưu hóa không gian kiến trúc căn hộ so với hệ khung đơn thuần.
- Phương án kết cấu sàn: So sánh giữa sàn sườn, sàn ô cờ, sàn phẳng không dầm, sàn dự ứng lực và sàn rỗng bóng/hộp. Phương án sàn phẳng bê tông cốt thép không dầm (kết hợp dầm biên) được lựa chọn nhờ ưu điểm giảm chiều cao tầng, thi công nhanh, không gian thông thoáng và phù hợp với sơ đồ nhịp lớn nhất đạt 10 m.
- Sơ bộ kích thước tiết diện:
- Sàn phẳng: Chọn chiều dày sàn $h_s = 300\text{ mm}$ (dựa trên tính toán sơ bộ $h_s = (D/m) \cdot L = (1/40 \div 1/45) \cdot 10000 = 222{,}2 \div 250\text{ mm}$, chọn tăng lên 300 mm để kiểm soát độ võng và chọc thủng).
- Dầm biên: Kích thước tiết diện chọn $b \times h = 400 \times 600\text{ mm}$.
- Hệ vách và lõi thang: Thỏa mãn điều kiện tỷ lệ diện tích $F_{vach}/F_{san} \ge 0{,}015$ và tỷ lệ độ mảnh; chọn chiều dày vách lõi buồng thang máy bằng 300 mm, vách góc dày 400 mm.
CHƯƠNG 3 : TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG
Chương 3 tổng hợp và xác định các giá trị tải trọng tác động lên công trình tuân thủ TCVN 2737:2023 và TCVN 9386:2012:
- Tĩnh tải hoàn thiện: Sàn căn hộ điển hình chịu tải hoàn thiện $1{,}39\text{ kN/m}^2$; sàn khu vệ sinh chịu tải $0{,}97\text{ kN/m}^2$; sàn mái chịu tải $1{,}29\text{ kN/m}^2$.
- Tĩnh tải tường: Tường ngăn dày 100 mm quy đổi phân bố đều trên mặt sàn căn hộ ($g_{ttt} = 3{,}42 \div 3{,}90\text{ kN/m}^2$); tường bao che dày 200 mm phân bố dạng tải đường lên dầm biên với giá trị $2{,}46\text{ kN/m}$.
- Hoạt tải sử dụng: Căn hộ ở đạt $q_k = 1{,}5\text{ kN/m}^2$ (tính toán $1{,}95\text{ kN/m}^2$); hành lang đạt $q_k = 2{,}0\text{ kN/m}^2$ (tính toán $3{,}0\text{ kN/m}^2$); sảnh và khu thương mại đạt $q_k = 5{,}0\text{ kN/m}^2$; khu vực bãi đỗ xe tầng hầm đạt $3{,}2\text{ kN/m}^2$.
- Tải trọng gió: Áp lực gió cơ sở $W_0 = 0{,}95\text{ kN/m}^2$ (Thành phố Thủ Đức, vùng áp lực gió II, dạng địa hình C). Áp lực gió tiêu chuẩn có xét đến chu kỳ lặp và hệ số hiệu ứng giật: $G_{fX} = 0{,}92$ (phương X) và $G_{fY} = 0{,}87$ (phương Y); hệ số khí động $c_{x\infty} = 1{,}52$ và $c_{y\infty} = 2{,}317$.
- Tải trọng động đất: Tính toán theo phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động (Response Spectrum) trong ETABS. Các thông số gồm gia tốc nền tham chiếu $a_{gR} = 0{,}0727g$, hệ số tầm quan trọng $\gamma_I = 1{,}0$ (công trình cấp II, thuộc vùng động đất nhẹ $a_g < 0{,}08g$), đất nền loại C ($SPT > 15$), hệ số ứng xử $q = 3{,}9$ ($q_0 = 3{,}9$, $k_w = 1{,}0$).
- Tổ hợp tải trọng: Thiết lập các tổ hợp tải trọng theo Trạng thái giới hạn I (Comb1 đến Comb29) để tính toán cường độ và Trạng thái giới hạn II (Combcv1 đến Combcv18) để kiểm tra biến dạng.
CHƯƠNG 4 : KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ CÔNG TRÌNH
Chương này đánh giá độ an toàn tổng thể của hệ thống chịu lực dưới tác động của tải trọng ngang và thẳng đứng:
- Kiểm tra hiệu ứng bậc 2 ($P-\Delta$): Đánh giá thông qua hệ số độ nhạy $\theta = (P_{tot} \cdot d_r)/(V_{tot} \cdot h)$. Kết quả phân tích cho thấy giá trị lớn nhất theo phương X đạt $\theta_{x,\max} = 0{,}146$ và theo phương Y đạt $\theta_{y,\max} = 0{,}114$. Do các giá trị này nằm trong khoảng $0{,}1 < \theta \le 0{,}2$, công trình phải xét đến hiệu ứng $P-\Delta$ bằng cách nhân nội lực do động đất với hệ số khuếch đại $1/(1-\theta)$, tương ứng là $1{,}171$ cho phương X và $1{,}129$ cho phương Y.
- Kiểm tra chuyển vị lệch tầng do động đất: Theo TCVN 9386:2012, điều kiện khống chế là $d_r \cdot \nu / h \le 0{,}005$, tương đương chuyển vị tương đối $Drift \le 0{,}005 / (q \cdot \nu) = 0{,}005 / (3{,}9 \times 0{,}4) \approx 0{,}0032$. Giá trị Drift lớn nhất xuất hiện tại tầng 9 - 10 là $0{,}000596\text{ m}$ (phương X) và $0{,}000499\text{ m}$ (phương Y), hoàn toàn thỏa mãn giới hạn cho phép.
- Kiểm tra chuyển vị lệch tầng do gió: Theo TCVN 5574:2018, giới hạn chuyển vị ngang lệch tầng cho phép là $[f_u] = 1/500 = 0{,}002$. Kết quả tính toán từ ETABS cho thấy giá trị lớn nhất theo phương X là $0{,}000567\text{ m}$ (tại tầng 9) và theo phương Y là $0{,}000501\text{ m}$ (tại tầng 8), đều nhỏ hơn giới hạn $0{,}002$.
- Kiểm tra chuyển vị đỉnh công trình: Giới hạn chuyển vị đàn hồi tại đỉnh công trình là $[f_u] = H/500 = 67000/500 = 134\text{ mm}$. Kết quả kiểm tra với các tổ hợp gió tiêu chuẩn cho thấy chuyển vị đỉnh theo phương X lớn nhất đạt $8{,}867\text{ mm}$ (tổ hợp Combcv6) và theo phương Y đạt $16{,}646\text{ mm}$ (tổ hợp Combcv8), đáp ứng tốt yêu cầu về độ cứng tổng thể.
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH
Sử dụng phần mềm SAFE để giải nội lực bản sàn phẳng dày 300 mm:
- Thiết lập hệ dải dầm ảo (Strip) theo hai phương X và Y để trích xuất biểu đồ mô men uốn.
- Tính toán cốt thép sàn theo thuyết cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật tuân thủ mục 8.3 TCVN 5574:2018.
- Kiểm tra trạng thái giới hạn II: kiểm tra biến dạng võng ngắn hạn, độ võng dài hạn có xét đến từ biến và co ngót của bê tông, kiểm tra bề rộng khe nứt ngắn hạn và dài hạn.
- Kiểm tra điều kiện chọc thủng (xuyên thủng) của bản sàn phẳng tại vị trí xung quanh liên kết với hệ vách cứng và cột chịu lực.
CHƯƠNG 6 : THIẾT KẾ KẾT CẤU TẢI TRỌNG NGANG
Chương 6 tập trung trích xuất nội lực từ mô hình khung không gian ETABS để tính toán cốt thép cho các cấu kiện chịu lực chính:
- Cấu kiện dầm biên (Dầm B3): Xác định mô men uốn tính toán cốt thép dọc chịu kéo và chịu nén; tính toán cốt đai chịu lực cắt và kiểm tra khả năng chịu xoắn đồng thời theo mô hình không gian.
- Cấu kiện vách phẳng (Vách P10 tại hầm): Bố trí cốt thép chịu nén uốn đồng thời trong mặt phẳng vách.
- Hệ vách lõi buồng thang máy (Lõi thang P34): Phân chia vách thành các phần tử pier/spandrel để tính toán cốt thép thẳng đứng và cốt đai giằng liên kết, bảo đảm khả năng chống cắt và kháng xoắn dưới tác động của tải trọng động đất và gió.
CHƯƠNG 7 : THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ
Thiết kế cầu thang bộ dạng bản chịu uốn hai vế:
- Xác định sơ đồ tính và tải trọng tác dụng: tĩnh tải bản thân bản nghiêng, bậc xây gạch, lớp vữa trát và hoạt tải người sử dụng ($3{,}0\text{ kN/m}^2$).
- Tổ hợp nội lực mô men uốn trong nhịp và tại gối tựa của bản thang.
- Tính toán diện tích cốt thép dọc cho bản thang và thiết kế tiết diện, cốt thép chịu uốn - cắt cho hệ dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới.
CHƯƠNG 8 : THIẾT KẾ MÓNG
Chương 8 giải quyết giải pháp nền móng sâu cho công trình dựa trên tài liệu địa chất:
- Xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi: Sức chịu tải thiết kế của cọc được tính toán và so sánh theo 4 phương pháp: theo độ bền vật liệu cọc bê tông cốt thép, theo chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất nền, theo chỉ tiêu cường độ chống cắt của đất ($c, \varphi$) và theo chỉ số thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT). Sức chịu tải thiết kế đơn cọc được tổng hợp tương ứng với từng nhóm cọc trong móng.
- Tính toán móng cọc đài M2 (móng cột): Kiểm tra sức chịu tải và phản lực đầu cọc lớn nhất/nhỏ nhất ($R_{\max} \le 1{,}2 R_{tk}$, $R_{\min} > 0$); kiểm tra ổn định nền đất dưới đáy khối móng quy ước; kiểm tra điều kiện đài móng chống xuyên thủng cọc; tính toán độ lún móng cọc theo phương pháp cộng lún từng lớp; tính toán cốt thép lưới đài móng theo hai phương.
- Tính toán móng lõi buồng thang máy: Tính toán độ cứng và mô men quán tính $I_x, I_y$; kiểm tra phản lực cọc dưới móng lõi, ổn định nền móng quy ước, tính lún tổng thể và bố trí thép đài móng lõi thang.
CHƯƠNG 9 : BIỆN PHÁP THI CÔNG TẦNG HẦM
Chương 9 lập phương án kỹ thuật thi công hố đào sâu 01 tầng hầm:
- Giải pháp kết cấu chắn giữ: Sử dụng tường vây cừ thép Larsen tiêu chuẩn C250x80x8x12 (và cừ C280x80x8x12) kết hợp hệ văng chống thép hình (Shoring) và cột chống đứng (Kingpost).
- Mô hình hóa và tính toán bằng PLAXIS 2D: Khai báo thông số địa chất theo mô hình đàn dẻo Mohr-Coulomb. Quá trình thi công hố móng được phân tích qua 6 giai đoạn nối tiếp:
- Giai đoạn 1: Đặt tải trọng bề mặt hiện trạng xung quanh hố đào.
- Giai đoạn 2: Thi công ép cừ thép Larsen đến cao độ thiết kế.
- Giai đoạn 3: Đào đất giai đoạn 1 xuống cao độ -1,0 m.
- Giai đoạn 4: Lắp dựng hệ giằng Shoring và cột Kingpost tại độ sâu thiết kế.
- Giai đoạn 5: Đào đất giai đoạn 2 đến cao độ đáy hầm (-3,0 m).
- Giai đoạn 6: Đào mương và hố móng sâu đến đáy đài cọc (-5,0 m).
- Kết quả kiểm tra: Xuất biểu đồ mô men uốn và chuyển vị ngang của tường cừ; biểu đồ nội lực cây chống; xác định vùng biến dạng của đất nền; kiểm tra khả năng chịu lực của vật liệu cừ thép và độ ổn định chống trượt đáy móng.
- Quy trình thi công tại công trường: Thuyết minh chi tiết thiết bị cơ giới, quy trình ép cừ, trình tự đào đất vận chuyển ra ngoài, lắp dựng shoring, đổ bê tông móng - sàn - vách hầm và công tác nhổ rút thu hồi cừ thép.
Kết quả và đóng góp
Đồ án hoàn thành toàn bộ khối lượng thiết kế cho công trình chung cư cao 18 tầng nổi và 1 tầng hầm với các số liệu kỹ thuật cụ thể đã được kiểm chứng qua mô hình:
| Hạng mục kiểm tra / Thiết kế |
Giá trị tính toán thực tế |
Giá trị cho phép theo tiêu chuẩn |
Kết luận |
| Chuyển vị đỉnh do gió (phương X) |
$8{,}867\text{ mm}$ (Combcv6) |
$\le 134\text{ mm}$ ($H/500$) |
Thỏa mãn điều kiện đàn hồi |
| Chuyển vị đỉnh do gió (phương Y) |
$16{,}646\text{ mm}$ (Combcv8) |
$\le 134\text{ mm}$ ($H/500$) |
Thỏa mãn điều kiện đàn hồi |
| Drift lệch tầng do gió |
$0{,}000567\text{ m}$ (Tầng 9) |
$\le 0{,}002$ ($1/500$) |
Thỏa mãn yêu cầu cấu tạo |
| Drift lệch tầng do động đất |
$0{,}000596\text{ m}$ (Tầng 9 - 10) |
$\le 0{,}0032$ (TCVN 9386:2012) |
Đảm bảo an toàn kháng chấn |
| Hệ số nhạy $P-\Delta$ ($\theta_x, \theta_y$) |
$\theta_x = 0{,}146$; $\theta_y = 0{,}114$ |
$0{,}1 < \theta \le 0{,}2$ |
Kể đến hiệu ứng bậc 2 qua hệ số $1{,}171$ và $1{,}129$ |
| Sàn tầng điển hình |
Dày $h_s = 300\text{ mm}$ |
Nhịp lớn nhất $10\text{ m}$ |
Đạt yêu cầu chịu lực, nứt, võng và chọc thủng |
| Kết cấu chắn hố đào |
Cừ Larsen C250 + Shoring |
Đào sâu từ $-3{,}0\text{ m}$ đến $-5{,}0\text{ m}$ |
Ổn định thành hố đào qua 6 pha tính toán PLAXIS |
Về mặt đóng góp chuyên môn, đồ án đã cập nhật và áp dụng tiêu chuẩn tải trọng mới TCVN 2737:2023 vào việc xác định thành phần áp lực gió cơ sở và hệ số giật cho công trình cao 67 m. Việc phối hợp linh hoạt chuỗi công cụ phần mềm kỹ thuật (ETABS - SAFE - PLAXIS - AutoCAD) giúp xây dựng quy trình thiết kế khép kín, xử lý đồng bộ mối quan hệ cơ học giữa kiến trúc, kết cấu phần thân, kết cấu phần ngầm và biện pháp tổ chức thi công thực tế tại hiện trường.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Căn cứ vào phạm vi và khối lượng thực hiện trong văn bản đồ án, các giới hạn kỹ thuật được ghi nhận bao gồm:
- Mô hình tính toán hố móng trong PLAXIS dừng lại ở bài toán biến dạng phẳng 2D, chưa xét đến hiệu ứng không gian 3D tại các vị trí góc hố đào phức tạp.
- Đồ án chỉ tập trung thiết kế chi tiết cho một số cấu kiện đại diện (sàn điển hình, dầm biên B3, vách P10, lõi thang P34, móng M2 và móng lõi thang) chứ chưa thể hiện toàn bộ các cấu kiện khác trên mặt bằng công trình.
- Phân tích động đất mới áp dụng phương pháp phân tích phổ phản ứng đàn hồi tuyến tính tự động trên ETABS; chưa thực hiện phân tích phi tuyến tĩnh (Pushover) hoặc phân tích lịch sử thời gian phi tuyến (Time-history) để đánh giá cơ chế hình thành khớp dẻo và tiêu tán năng lượng của công trình khi chịu động đất mạnh.
- Hướng mở rộng tiếp theo là nghiên cứu ứng dụng phương pháp thi công Top-down hoặc semi Top-down kết hợp tường vây Barrette đối với các công trình có quy mô hầm sâu hơn (từ 2 đến 4 tầng hầm).
Giá trị tham khảo
Đồ án là tài liệu tham khảo trực tiếp cho sinh viên thực hiện đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp, cũng như các kỹ sư thiết kế kết cấu công trình cao tầng:
- Cung cấp quy trình bài bản về việc áp dụng tiêu chuẩn TCVN 2737:2023 và TCVN 9386:2012 trong việc lập tổ hợp tải trọng và kiểm tra các chỉ tiêu ổn định công trình chịu tải ngang (hiệu ứng $P-\Delta$, chuyển vị đỉnh, Drift lệch tầng).
- Cung cấp mô hình tính toán sàn phẳng không dầm nhịp lớn bằng phần mềm SAFE có đầy đủ các bước kiểm tra biến dạng võng nứt dài hạn và chọc thủng.
- Minh họa phương pháp phân tích bài toán hố đào sâu sử dụng cừ Larsen và hệ Shoring qua 6 giai đoạn thi công bằng phần mềm Plaxis 2D.
Câu hỏi thường gặp
1. Công trình chung cư Vinhome Grandpark trong đồ án có quy mô và giải pháp kết cấu chịu lực chính là gì?
Công trình là công trình dân dụng cấp II gồm 18 tầng nổi và 1 tầng hầm, chiều cao đỉnh mái là +67,000 m. Hệ kết cấu chịu lực thẳng đứng và tải trọng ngang chính được lựa chọn là hệ vách - lõi bê tông cốt thép kết hợp sàn phẳng không dầm dày 300 mm và dầm biên kích thước 400 x 600 mm.
2. Vì sao công trình phải xét đến hiệu ứng bậc 2 ($P-\Delta$) và giải pháp xử lý trong tính toán như thế nào?
Theo kết quả phân tích ổn định tổng thể, hệ số độ nhạy chuyển vị tầng lớn nhất theo phương X đạt $\theta_{x,\max} = 0{,}146$ và theo phương Y đạt $\theta_{y,\max} = 0{,}114$. Do giá trị $\theta$ vượt quá ngưỡng 0,1 (nằm trong đoạn $0{,}1 < \theta \le 0{,}2$), theo tiêu chuẩn bắt buộc phải xét đến hiệu ứng $P-\Delta$ bằng cách nhân các hệ quả tác động của động đất với hệ số khuếch đại $1/(1-\theta)$, tương ứng là 1,171 cho phương X và 1,129 cho phương Y.
3. Kết quả kiểm tra chuyển vị đỉnh công trình do tải trọng gió có thỏa mãn tiêu chuẩn không?
Chuyển vị đỉnh tính toán lớn nhất theo phương X là 8,867 mm (tổ hợp Combcv6) và theo phương Y là 16,646 mm (tổ hợp Combcv8). Cả hai giá trị này đều nhỏ hơn nhiều so với giới hạn chuyển vị đàn hồi cho phép $[f_u] = H/500 = 67000/500 = 134\text{ mm}$, do đó công trình hoàn toàn thỏa mãn điều kiện độ cứng.
4. Biện pháp thi công hố móng tầng hầm được thiết kế bằng giải pháp gì và kiểm tra qua mấy giai đoạn?
Biện pháp thi công đào đất hố móng sâu từ -3,0 m đến -5,0 m sử dụng tường vây cừ thép Larsen C250x80x8x12 kết hợp hệ giằng chống Shoring và cột Kingpost. Biện pháp được mô phỏng và kiểm tra ổn định qua 6 giai đoạn đào - chống nối tiếp bằng phần mềm PLAXIS 2D.
5. Các loại vật liệu bê tông và cốt thép chính được sử dụng trong đồ án là gì?
Đồ án sử dụng bê tông cấp độ bền B40 ($R_b = 22\text{ MPa}$, $R_{bt} = 1{,}4\text{ MPa}$, $E_b = 36 \times 10^3\text{ MPa}$) cho các cấu kiện chịu lực chính; cốt thép gồm hai nhóm: CB240-T ($R_s = R_{sc} = R_{sw} = 210\text{ MPa}$) dùng cho cốt đai/cốt cấu tạo và CB400-V ($R_s = R_{sc} = 435\text{ MPa}$, $R_{sw} = 300\text{ MPa}$) dùng cho cốt thép dọc chịu lực.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế chung cư Vinhome Grandpark" của tác giả Cao Phúc Vĩnh là một công trình thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh cho nhà ở cao tầng 18 tầng nổi và 1 tầng hầm tại Thành phố Hồ Chí Minh. Tác giả đã thực hiện đầy đủ các khâu từ triển khai bản vẽ kiến trúc, thiết kế kết cấu vách lõi - sàn phẳng, tính toán móng cọc khoan nhồi cho đến lập mô hình kiểm tra biện pháp thi công hố đào sâu bằng cừ Larsen. Các kết quả tính toán đều bám sát hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng hiện hành như TCVN 5574:2018, TCVN 2737:2023, TCVN 9386:2012 và TCVN 10304:2014, bảo đảm đầy đủ các điều kiện an toàn chịu lực và ổn định tổng thể của công trình.
