Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Quá trình đô thị hóa tại các thành phố lớn tại Việt Nam kéo theo nhu cầu cấp thiết về nhà ở và không gian làm việc trong bối cảnh quỹ đất trung tâm ngày càng hạn chế và giá đất gia tăng. Việc phát triển các công trình chung cư cao tầng không chỉ giải quyết bài toán nhu cầu chỗ ở tiện nghi, an toàn cho cư dân đô thị mà còn phản ánh năng lực tiếp thu kỹ thuật hiện đại, vật liệu mới và biện pháp thi công tiên tiến của ngành xây dựng. Đồ án tốt nghiệp "Công trình chung cư cao tầng DOUBLE CITY" của sinh viên Trần Mạnh Huy (ngành Công nghệ kỹ thuật công trình Xây dựng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Thanh Hưng) được thực hiện nhằm giải quyết trọn vẹn nhiệm vụ thiết kế kiến trúc, tính toán kết cấu chịu lực và lập biện pháp thi công cho một công trình cao tầng cụ thể.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án được phân định cụ thể theo hồ sơ nhiệm vụ tốt nghiệp bao gồm 3 phần chính:

  1. Nhiệm vụ kiến trúc: Thể hiện hồ sơ các bản vẽ kiến trúc tổng thể, mặt bằng các tầng và mặt đứng công trình.
  2. Nhiệm vụ kết cấu: Mô hình hóa, phân tích nội lực, tính toán và thiết kế chi tiết các bộ phận kết cấu bê tông cốt thép gồm: cầu thang bộ điển hình; dầm và sàn tầng điển hình; hệ khung không gian chịu tải trọng đứng và tải trọng ngang; hệ móng cọc khoan nhồi.
  3. Nhiệm vụ thi công: Lập biện pháp kỹ thuật và tổ chức thi công cọc khoan nhồi cho công trình. Sản phẩm hoàn thành bàn giao gồm 01 tập thuyết minh tính toán và 18 bản vẽ kỹ thuật khổ A1 (gồm 7 bản vẽ kiến trúc, 10 bản vẽ kết cấu và 01 bản vẽ thi công).

Đối tượng nghiên cứu là công trình chung cư cao tầng Double City, thuộc loại công trình dân dụng cấp II theo phân cấp tại Phụ lục II - Thông tư số 06/2021/TT-BXD (quy mô diện tích sàn từ 10.000 m² đến 30.000 m² hoặc số tầng từ 8 đến 24 tầng). Công trình có quy mô gồm 1 tầng bán hầm (chiều cao 3,5 m), 2 tầng chức năng thương mại - dịch vụ, 14 tầng căn hộ điển hình (tầng 3 đến tầng 18, chiều cao mỗi tầng 3,5 m), cùng 1 tầng thượng và mái. Tổng diện tích khu đất xây dựng đạt hơn 870 m², diện tích sàn xây dựng căn hộ hơn 750 m².

Phạm vi không gian nghiên cứu đặt tại khu đất số 38 đường Nguyễn Chí Thanh, Quận Hải Châu, Thành phố Đà Nẵng. Khu đất có địa hình bằng phẳng, hiện trạng không có công trình cũ và không có chướng ngại vật ngầm. Về điều kiện tự nhiên, khu vực mang đặc trưng khí hậu nhiệt đới gió mùa miền Trung, nhiệt độ trung bình hàng năm 25,9 °C, độ ẩm trung bình 83,4%, lượng mưa trung bình 2504,57 mm/năm. Phạm vi thời gian thực hiện đồ án bắt đầu từ ngày nhận đề tài 16/02/2023 và hoàn thành nộp đồ án ngày 12/07/2023.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết tính toán kết cấu công trình dựa trên nguyên lý thiết kế kết cấu bê tông cốt thép thỏa mãn hai nhóm trạng thái giới hạn:

  • Trạng thái giới hạn thứ nhất (TTGH I): Đảm bảo khả năng chịu lực của kết cấu; không bị phá hoại dẻo hoặc giòn dưới tác dụng của tổ hợp tải trọng và tác động bất lợi nhất; không mất ổn định về hình dáng hoặc vị trí; không bị phá hoại do mỏi.
  • Trạng thái giới hạn thứ hai (TTGH II): Đảm bảo điều kiện làm việc bình thường của công trình; kiểm soát chuyển vị ngang, độ võng, góc xoay, dao động và bề rộng khe nứt nằm trong phạm vi cho phép của tiêu chuẩn kỹ thuật.

Hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn xây dựng được tác giả áp dụng đồng bộ bao gồm:

  • TCVN 2737:1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế.
  • TCVN 5574:2018: Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép.
  • TCXD 198:1997 / TCVN 198:1995: Nhà cao tầng – Thiết kế bê tông cốt thép toàn khối.
  • TCVN 10304:2014 (tham chiếu TCXD 10304:2012): Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế.
  • TCVN 9362:2012: Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình.
  • TCVN 9386:2012: Thiết kế công trình chịu động đất.
  • TCVN 229:1999: Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió.
  • BS 8110:1997: Tiêu chuẩn Anh hỗ trợ khai báo mô hình sàn phẳng trong phần mềm SAFE.
  • TCXDVN 356:2005: Tiêu chuẩn áp dụng công thức xác định độ võng toàn phần có xét đến co ngót và từ biến dài hạn của bê tông.

Phương pháp nghiên cứu thực tế kết hợp giữa phương pháp giải tích truyền thống và phương pháp số thông qua mô hình hóa phần tử hữu hạn (FEM):

  • Phân tích khung không gian 3D trên phần mềm ETABS 9 để xác định chu kỳ dao động riêng, phân tích thành phần tĩnh và động của gió, phổ phản ứng động đất, chuyển vị đỉnh, chuyển vị lệch tầng, hiệu ứng P-Delta và nội lực dầm, vách.
  • Phân tích hệ sàn phẳng trên phần mềm SAFE 12 nhằm tính toán nội lực theo dải Strip phương X, Y và kiểm tra võng phi tuyến (Nonlinear Cracked, Longterm Crack) có kể đến co ngót và từ biến.
  • Ứng dụng phần mềm Excel kết hợp lập trình VBA để xử lý số liệu địa chất, tự động hóa tính toán tiết diện cốt thép dầm, vách, đài móng và sức chịu tải của cọc.
  • Sử dụng phương pháp giải tích tĩnh học để giải bản thang và dầm chiếu tới.

Nguồn dữ liệu tính toán bao gồm: hồ sơ kiến trúc công trình Double City; hồ sơ khảo sát địa chất hiện trường với bảng thống kê các lớp đất và mực nước ngầm tại cao độ 2,0 m; số liệu khí tượng thủy văn khu vực quận Hải Châu, thành phố Đà Nẵng; cùng các bảng tra hệ số độ tin cậy tải trọng từ tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Khái quát về kiến trúc công trình

Chương này trình bày tổng quan về dự án chung cư Double City tại số 38 Nguyễn Chí Thanh, Quận Hải Châu, TP. Đà Nẵng. Tác giả phân tích các yếu tố khí hậu địa phương (nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa) ảnh hưởng đến giải pháp bao che công trình. Về quy mô, công trình thuộc cấp 2 gồm 1 tầng bán hầm và 17 tầng nổi (trong đó có 2 tầng dịch vụ chức năng, 14 tầng căn hộ điển hình, 1 tầng thượng và mái).

Mặt bằng kiến trúc thể hiện hệ thống giao thông đứng bố trí tập trung gồm 2 thang máy và hệ thống thang bộ thoát hiểm có van thoát khói tự động. Hệ thống hạ tầng kỹ thuật (MEP) được quy hoạch đồng bộ: cấp điện qua trạm biến áp kết nối lưới điện thành phố; cấp nước từ mạng đô thị bơm lên bể chứa mái để phân phối; hệ thống thoát nước thải sinh hoạt được xử lý sơ bộ trước khi đấu nối cống chung; hệ thống báo cháy tự động và dập lửa vách tường tại các khu vực hành lang, căn hộ; hệ thống phòng thu gom và phân loại rác thải sơ bộ theo tầng.

Chương 2: Giải pháp kết cấu

Tác giả đề xuất giải pháp vật liệu bê tông cốt thép toàn khối, đánh giá ưu khuyết điểm của các phương án kết cấu chịu lực:

  • Vật liệu sử dụng: Bê tông cấp độ bền B30 ($R_b = 17\text{ MPa}$, $R_{bt} = 1,15\text{ MPa}$, $E_b = 32500\text{ MPa}$). Cốt thép gồm hai nhóm: CB300-T đối với thanh $\phi \le 10\text{ mm}$ ($R_s = R_{sc} = 260\text{ MPa}$, $R_{sw} = 210\text{ MPa}$) và CB400-V đối với thanh $\phi > 10\text{ mm}$ ($R_s = R_{sc} = 350\text{ MPa}$, $R_{sw} = 280\text{ MPa}$, $E_s = 200000\text{ MPa}$).
  • Quy định chiều dày lớp bê tông bảo vệ theo TCVN 5574:2018: bản và tường dày trên 100 mm lấy 20 mm; dầm và dầm sườn cao từ 250 mm trở lên lấy 25 mm; cột, vách và dầm móng lấy 25 mm; móng toàn khối có bê tông lót lấy 50 mm.
  • Lựa chọn phương án kết cấu: Do mặt bằng hẹp và chiều cao 18 tầng, hệ chịu lực chính là hệ tường chịu lực kết hợp vách cứng lõi thang máy (bề dày $h_w = 300\text{ mm}$). Phương án sàn phẳng ($h_s = 300\text{ mm}$) được chọn để tối ưu chiều cao thông thủy cho nhịp 12 m. Dầm khung sơ bộ kích thước tiết diện $b \times h = 300 \times 700\text{ mm}$. Phương án móng lựa chọn móng cọc khoan nhồi để tiếp nhận tải trọng lớn truyền xuống nền đất.
Cấu kiện / Thông số Quy cách / Kích thước Tiêu chuẩn / Cơ sở tính
Bê tông chịu lực Cấp độ bền B30 ($R_b = 17\text{ MPa}$) TCVN 5574:2018
Cốt thép dọc ($\phi > 10$) Cấp CB400-V ($R_s = 350\text{ MPa}$) TCVN 5574:2018
Cốt đai, phân bố ($\phi \le 10$) Cấp CB300-T ($R_s = 260\text{ MPa}$) TCVN 5574:2018
Chiều dày sàn phẳng $h_s = 300\text{ mm}$ (nhịp 12 m) $h_s = (D/m) \cdot l_1$ ($m = 40 \div 45$)
Tiết diện dầm khung $b \times h = 300 \times 700\text{ mm}$ Võ Bá Tầm, Tập 1
Chiều dày vách lõi thang $h_w = 300\text{ mm}$ TCXD 198:1997

Chương 3: Thiết kế cầu thang điển hình

Thiết kế cầu thang bộ 2 vế dạng bản nằm trong lõi vách cứng, chiều cao tầng 3,5 m. Mỗi vế thang gồm 10 bậc với kích thước bậc $h_b = 175\text{ mm}$, $l_b = 270\text{ mm}$, góc dốc nghiêng $\alpha \approx 32^\circ$ ($\cos\alpha \approx 0,84$). Bản thang chọn dày $h_b = 150\text{ mm}$; dầm chiếu tới kích thước $b \times h = 200 \times 400\text{ mm}$.

Tác giả lập bảng tính tĩnh tải cấu tạo: tổng tĩnh tải hoàn thiện bản nghiêng là 2,67 kN/m²; bản chiếu nghỉ là 1,59 kN/m². Hoạt tải sử dụng tiêu chuẩn lấy $p^{tc} = 3,0\text{ kN/m²}$, hoạt tải tính toán $p = 3,6\text{ kN/m²}$ (với hệ số vượt tải $n=1,2$). Mô hình tính toán cắt một dải rộng $b = 1\text{ m}$ dạng dầm đơn giản gối tựa cố định và di động. Kiểm tra chuyển vị cho thấy độ võng lớn nhất từ phần mềm là 0,5 mm, nhỏ hơn giới hạn cho phép $[f] = L/200 = 4900/200 = 24,5\text{ mm}$. Cốt thép bản thang được tính toán chịu uốn; dầm chiếu tới chịu uốn và cắt, bố trí thép đai $\phi 6a100$ tại đoạn $1/4$ nhịp đầu dầm và $\phi 6a200$ ở đoạn giữa dầm.

Chương 4: Thiết kế sàn tầng điển hình

Chương này xác định chi tiết tải trọng tác dụng lên sàn phẳng tầng 3-18. Tĩnh tải các lớp cấu tạo hoàn thiện gồm gạch ceramic, vữa lót, lớp chống thấm, trần và thiết bị kỹ thuật treo. Tải trọng tường xây gạch ống 100 mm và 200 mm được phân thành tải truyền trực tiếp lên dầm $300 \times 700\text{ mm}$ hoặc quy đổi thành tải phân bố đều trên diện tích ô sàn ($g_t = [B_t \cdot H_t \cdot l_t \cdot \gamma_t \cdot N] / S$). Hoạt tải sử dụng khai báo theo từng chức năng: phòng ở ($p^{tc} = 1,5\text{ kN/m²}$, tính toán $1,95\text{ kN/m²}$), phòng kỹ thuật/kho ($p^{tc} = 2,0\text{ kN/m²}$, tính toán $2,4\text{ kN/m²}$), hành lang, sảnh, ban công ($p^{tc} = 3,0\text{ kN/m²}$, tính toán $3,6\text{ kN/m²}$).

Mô hình sàn trên phần mềm SAFE 12 thiết lập theo tiêu chuẩn BS 8110:1997. Kiểm tra trạng thái giới hạn thứ hai theo công thức võng tổng quát $f = f_1 - f_2 + f_3$ (TCXDVN 356:2005) có xét hệ số từ biến $CR = 1,0$ và hệ số co ngót $SH = 0,0003$ của bê tông B30:

  • Độ võng ngắn hạn lớn nhất: $f_{\max} = 11,05\text{ mm} \le [f] = L/250 = 12000/250 = 48\text{ mm}$.
  • Độ võng dài hạn lớn nhất: $f_{\max} = 43,85\text{ mm} \le [f] = 48\text{ mm}$. Nội lực được trích xuất qua các dải Strip phương X và Y để tính toán diện tích cốt thép. Kiểm tra nứt đối với ô sàn S2 có mô men $M_1 = 70\text{ kNm}$, mô men hình thành vết nứt $M_{crc} = 29,84\text{ kNm}$ (kết cấu xuất hiện vết nứt, tiến hành xác định chiều cao vùng nén $x_m$ và bề rộng khe nứt). Đồng thời, tác giả thực hiện kiểm tra điều kiện chống đâm thủng (xuyên thủng) tại các vị trí liên kết giữa cột biên, cột giữa với bản sàn phẳng.

Chương 5: Tính toán khung không gian

Mô hình không gian 3 chiều của công trình được xây dựng trên ETABS 9. Tác giả tính toán tải trọng đứng gồm tĩnh tải bản thân, tĩnh tải hoàn thiện, tải tường và hoạt tải sàn gán vào các tầng. Tải trọng ngang bao gồm:

  • Tải trọng gió: Thành phần gió tĩnh tính toán theo TCVN 2737:1995 gán vào tâm hình học công trình theo phương X và phương Y; thành phần gió động tính toán theo TCVN 229:1999 xét dao động Mode 1 theo phương X và Mode 2 theo phương Y, tra các hệ số tương quan không gian, hệ số động lực và xác định ma trận tâm cứng, tâm khối lượng.
  • Tải trọng động đất: Tính toán theo TCVN 9386:2012 bằng phương pháp phổ phản ứng dao động dạng đàn hồi, thiết lập nguồn khối lượng dao động (Mass Source) từ tĩnh tải kết hợp phần hoạt tải dài hạn ($\psi_{2,i}$).

Các tổ hợp tải trọng được thiết lập đầy đủ gồm tổ hợp kiểm tra chuyển vị (tiêu chuẩn), tổ hợp nội lực tính toán và tổ hợp trung gian. Chương này kiểm tra các điều kiện ổn định tổng thể:

  • Chuyển vị đỉnh công trình và gia tốc đỉnh dưới tác động của gió và động đất.
  • Kiểm tra chuyển vị lệch tầng đảm bảo nằm trong ngưỡng giới hạn cho phép của tiêu chuẩn.
  • Kiểm tra điều kiện ổn định chống lật tổng thể công trình.
  • Kiểm tra điều kiện hiệu ứng P-Delta (P-$\Delta$) xác định tính ổn định bậc hai của kết cấu dưới tác dụng đồng thời của lực nén dọc trục và chuyển vị ngang.

Chương 6: Tính toán thiết kế dầm tầng điển hình

Chương này quy đổi ký hiệu dầm từ mô hình ETABS sang mặt bằng kết cấu trên bản vẽ thi công (ví dụ dầm B-X1, B-Y4). Trích xuất các cặp nội lực nguy hiểm nhất ($M_{\max}$, $M_{\min}$, $Q_{\max}$). Tiến hành tính toán cốt thép dọc chịu mô men uốn trên tiết diện chữ nhật theo TCVN 5574:2018, kiểm tra hệ số chiều cao vùng nén $\xi \le \xi_R = 0,595$ và hàm lượng cốt thép hợp lý $\mu_{\min} \le \mu \le \mu_{\max}$.

Tính toán cốt đai chịu lực cắt theo tiết diện nghiêng, kiểm tra điều kiện ứng suất nén chính của dải bê tông giữa các vết nứt nghiêng ($Q \le 0,3 \varphi_{w1} \varphi_{b1} R_b b h_0$) và khả năng chịu cắt của bê tông $Q_b$. Thiết kế cốt đai thỏa mãn yêu cầu cấu tạo kháng chấn đối với dầm nhà cao tầng (khoảng cách đai dày hơn ở vùng đầu dầm). Tổng hợp quy cách chiều dài đoạn neo cơ sở và chiều dài đoạn nối chồng cốt thép dầm.

Chương 7: Tính toán thiết kế vách

Trình bày cơ sở lý thuyết và phương pháp tính toán hệ vách cứng bê tông cốt thép chịu nén uốn đồng thời theo TCVN 5574:2018 và tiêu chuẩn chuyên ngành nhà cao tầng. Trích xuất lực dọc $N$, mô men uốn $M$ và lực cắt $Q$ từ ETABS đối với các vách phẳng đơn và vách lõi thang máy.

Thiết kế cốt thép dọc chịu lực và cốt thép ngang phân bố. Triển khai các yêu cầu cấu tạo kháng chấn cho vách: bố trí cấu tạo vùng biên chịu nén (vùng biên hạn chế), tăng cường cốt đai giam giữ bê tông ở vùng chân vách và liên kết góc vách. Kiểm tra khả năng chịu cắt của dải vách dưới tác động của lực cắt ngang do động đất và gió bão.

Chương 8: Thiết kế móng cho công trình

Chương này đánh giá các chỉ tiêu địa chất công trình dựa trên tài liệu khảo sát (gồm mô tả các lớp đất, các chỉ tiêu cơ lý, độ ẩm, góc ma sát trong, lực dính, kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT, mực nước ngầm MNN = 2,0 m). Tác giả lựa chọn giải pháp móng cọc khoan nhồi cho cột khung và hệ vách lõi thang máy. Sức chịu tải của cọc khoan nhồi đơn được tính toán chi tiết theo TCVN 10304:2014 thông qua 4 phương pháp:

  1. Sức chịu tải theo độ bền vật liệu bê tông và cốt thép của cọc.
  2. Sức kháng ma sát và sức kháng mũi theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền.
  3. Sức kháng theo chỉ tiêu cường độ đất nền (lực dính và góc ma sát trong).
  4. Sức chịu tải theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT ($N_{SPT}$).

Tổng hợp sức chịu tải thiết kế của cọc và xác định sơ bộ số lượng cọc cho từng đài móng. Thiết kế chi tiết móng M1: bố trí mặt bằng cọc, tính toán phản lực đầu cọc bằng phương pháp giải tích và kiểm tra đối chứng với phần mềm; kiểm tra điều kiện áp lực tiêu chuẩn dưới đáy khối móng quy ước; tính toán độ lún móng M1 theo phương pháp cộng lún từng lớp; kiểm tra điều kiện chống chọc thủng (xuyên thủng) đài cọc theo tiết diện nghiêng và tháp đâm thủng; tính toán bố trí cốt thép chịu uốn hai phương cho đài móng M1.

Chương 9: Biện pháp thi công cọc khoan nhồi

Đề xuất giải pháp và quy trình thi công cọc khoan nhồi bê tông cốt thép toàn khối. Xác định các thông số kỹ thuật của cọc, lập tiến độ thời gian thi công, tính toán khối lượng vật tư cốt thép và bê tông thương phẩm cần cung ứng. Xác định nhu cầu nhân lực trực tiếp phục vụ thi công cho một chu kỳ cọc.

Lựa chọn thiết bị thi công chuyên dụng gồm: máy khoan tạo lỗ NIPPON SHARYO ED-5500, xe bồn vận chuyển bê tông SB-92B cùng hệ thống cần cẩu, máy bơm vữa bentonite giữ thành vách hố khoan. Thuyết minh mô tả chi tiết trình tự các bước thi công cọc khoan nhồi: định vị tim cọc, hạ ống vách vách dẫn (casing), khoan tạo lỗ kết hợp bơm dung dịch giữ thành, kiểm tra độ sâu và xử lý mùn khoan lắng đáy hố, hạ lồng cốt thép, lắp ống đổ tremie, đổ bê tông dưới đáy hố khoan theo phương pháp rút ống dẫn và kiểm tra chất lượng cọc sau khi đúc.

Kết quả và đóng góp

Đồ án hoàn thành trọn vẹn các nội dung tính toán kỹ thuật với các số liệu cụ thể được ghi nhận trong văn bản:

  • Xác định quy mô kết cấu công trình gồm 1 tầng bán hầm và 17 tầng nổi, chiều cao tầng điển hình 3,5 m. Tiết diện các cấu kiện chịu lực chính được định lượng hợp lý: sàn phẳng dày $h_s = 300\text{ mm}$, vách lõi thang máy dày $h_w = 300\text{ mm}$, dầm khung $b \times h = 300 \times 700\text{ mm}$, bản thang dày $150\text{ mm}$ và dầm chiếu tới $200 \times 400\text{ mm}$.
  • Kiểm tra trạng thái giới hạn thứ hai của sàn phẳng nhịp 12 m cho kết quả chuyển vị an toàn: độ võng ngắn hạn $f_{\max} = 11,05\text{ mm} \le 48\text{ mm}$, độ võng dài hạn có xét co ngót và từ biến $f_{\max} = 43,85\text{ mm} \le 48\text{ mm}$. Xác định mô men nứt ô sàn S2 đạt $M_{crc} = 29,84\text{ kNm}$, kiểm soát điều kiện xuyên thủng cột sàn.
  • Kiểm tra chuyển vị bản thang đạt $f_{\max} = 0,5\text{ mm} \le [f] = 24,5\text{ mm}$, bố trí cốt đai chịu cắt dầm chiếu tới $\phi 6a100$ và $\phi 6a200$.
  • Thiết lập mô hình động học không gian 3D trên ETABS, phân tích đầy đủ thành phần gió tĩnh, gió động (Mode 1 phương X, Mode 2 phương Y) và phổ phản ứng động đất theo TCVN 9386:2012; kiểm tra ổn định tổng thể gồm chuyển vị lệch tầng, chuyển vị đỉnh và thỏa mãn điều kiện ổn định bậc hai P-Delta.
  • Xác định sức chịu tải thiết kế của cọc khoan nhồi dựa trên 4 chỉ tiêu tiêu chuẩn, tính toán kiểm tra lún, phản lực đầu cọc và chống xuyên thủng cho đài móng M1.

Giải pháp kỹ thuật tác giả đề xuất:

  • Ứng dụng giải pháp sàn phẳng không dầm cho nhịp lớn 12 m nhằm giảm chiều cao tổng thể công trình, gia tăng chiều cao thông thủy và đẩy nhanh tiến độ thi công ván khuôn.
  • Bố trí hệ vách cứng lõi thang máy tại trung tâm mặt bằng để tiếp nhận tải trọng ngang chủ đạo, hạn chế xoắn và giảm chuyển vị ngang cho nhà cao tầng ven biển.
  • Lựa chọn biện pháp thi công cọc khoan nhồi sử dụng máy NIPPON SHARYO ED-5500 và xe vận chuyển SB-92B, kiểm soát giữ thành vách bằng dung dịch chuyên dụng phù hợp với mặt bằng đô thị chật hẹp tại Đà Nẵng.

Đóng góp của đồ án:

  • Tác giả tự xây dựng quy trình tính toán chuyển tiếp hoàn chỉnh giữa mô hình số hiện đại (ETABS, SAFE) và công cụ lập trình bảng tính tự động (Excel VBA), bám sát hệ thống quy chuẩn - tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam hiện hành (TCVN 5574:2018, TCVN 2737:1995, TCVN 9386:2012, TCVN 10304:2014).
  • Cung cấp mô hình kiểm tra biến dạng nứt và võng phi tuyến dài hạn chi tiết cho kết cấu sàn phẳng nhịp lớn theo tiêu chuẩn TCVN 5574:2018 kết hợp TCXDVN 356:2005.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án:

  • Phạm vi thiết kế chi tiết chỉ tập trung vào các cấu kiện đại diện điển hình: 1 cụm thang bộ, 1 tầng sàn phẳng điển hình, một số trục dầm và 1 đài móng M1 cụ thể; chưa bao quát chi tiết hóa toàn bộ các cấu kiện còn lại trong toàn công trình.
  • Việc tính toán vách cứng trong nước vào thời điểm thực hiện còn thiếu chỉ dẫn chuyên sâu trong một số tiêu chuẩn hiện hành, tác giả phải kết hợp tham khảo các tiêu chuẩn và tài liệu nước ngoài.
  • Mô hình móng cọc tính toán chưa xét đến bài toán tương tác phi tuyến phức tạp giữa đất nền, đài cọc và kết cấu thượng tầng (Soil - Structure Interaction).

Hướng nghiên cứu tiếp được xác định từ phạm vi đồ án:

  • Nghiên cứu mở rộng việc mô hình hóa tương tác động lực học giữa nền đất và móng cọc chịu tải trọng động đất phức tạp.
  • Phát triển các thuật toán tối ưu hóa tự động tiết diện và hàm lượng cốt thép dầm, vách nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật.
  • Lập biện pháp chi tiết cho công tác thi công phần ngầm (hệ tường vây, giải pháp đào đất tầng bán hầm) trong điều kiện khu dân cư hiện hữu tiếp giáp trực tiếp ranh đất.

Giá trị tham khảo

Tài liệu đồ án này hữu ích cho:

  • Sinh viên chuyên ngành Công nghệ kỹ thuật công trình Xây dựng, Kỹ thuật công trình dân dụng và công nghiệp đang thực hiện đồ án tốt nghiệp kỹ sư hoặc các đồ án môn học chuyên ngành như Bê tông cốt thép 2, Kết cấu nhà cao tầng, Nền và móng.
  • Kỹ sư thiết kế kết cấu tham khảo quy trình phân tích động học công trình chịu gió động (TCVN 229:1999) và động đất (TCVN 9386:2012) trên ETABS.
  • Cán bộ kỹ thuật thi công tham khảo biện pháp kỹ thuật, lựa chọn máy móc và quy trình thi công cọc khoan nhồi trong đô thị.

Các phần có giá trị tham khảo chuyên sâu trong văn bản gồm:

  • Quy trình mô hình hóa và khai báo tổ hợp kiểm tra võng ngắn hạn, dài hạn (kể đến co ngót và từ biến) của sàn phẳng trên phần mềm SAFE 12 (Chương 4).
  • Phương pháp tổng hợp và đối chiếu sức chịu tải của cọc khoan nhồi qua 4 chỉ tiêu tính toán theo TCVN 10304:2014 (Chương 8).

Câu hỏi thường gặp

1. Công trình Chung cư Double City được xếp vào cấp công trình nào và quy mô tầng cao ra sao?
Công trình thuộc loại công trình dân dụng cấp II theo Phụ lục II - Thông tư số 06/2021/TT-BXD. Quy mô công trình gồm 1 tầng bán hầm (cao 3,5 m), 2 tầng chức năng dịch vụ, 14 tầng căn hộ điển hình (từ tầng 3 đến tầng 18, cao 3,5 m/tầng), cùng 1 tầng thượng và mái. Tổng diện tích khu đất hơn 870 m² và diện tích sàn căn hộ hơn 750 m².

2. Tác giả sử dụng các chủng loại vật liệu bê tông và cốt thép nào trong tính toán kết cấu?
Kết cấu công trình sử dụng bê tông cấp độ bền B30 ($R_b = 17\text{ MPa}$, $R_{bt} = 1,15\text{ MPa}$, $E_b = 32500\text{ MPa}$). Cốt thép gồm loại CB300-T dùng cho đường kính $\phi \le 10\text{ mm}$ ($R_s = R_{sc} = 260\text{ MPa}$, $R_{sw} = 210\text{ MPa}$) và loại CB400-V dùng cho đường kính $\phi > 10\text{ mm}$ ($R_s = R_{sc} = 350\text{ MPa}$, $R_{sw} = 280\text{ MPa}$, $E_s = 200000\text{ MPa}$).

3. Kết quả kiểm tra độ võng dài hạn của sàn tầng điển hình trên phần mềm SAFE có đạt yêu cầu tiêu chuẩn không?
Đạt yêu cầu. Kết quả phân tích biến dạng phi tuyến trên phần mềm SAFE 12 (có kể đến hệ số từ biến $CR = 1,0$ và co ngót $SH = 0,0003$) cho thấy độ võng dài hạn lớn nhất của sàn là $f_{\max} = 43,85\text{ mm}$, nằm trong giới hạn cho phép theo TCVN 5574:2018 ($[f] = L/250 = 12000/250 = 48\text{ mm}$).

4. Tải trọng ngang tác dụng lên hệ khung không gian công trình gồm những thành phần nào và được tính theo tiêu chuẩn nào?
Tải trọng ngang gồm: tải trọng gió tĩnh tính theo TCVN 2737:1995; thành phần gió động tính theo TCVN 229:1999 xét dao động Mode 1 theo phương X và Mode 2 theo phương Y; và tải trọng động đất tính theo TCVN 9386:2012 bằng phương pháp phổ phản ứng dao động đàn hồi kết hợp hệ số nguồn khối lượng Mass Source.

5. Sức chịu tải của cọc khoan nhồi được xác định dựa trên những phương pháp nào và thiết bị khoan nào được lựa chọn thi công?
Sức chịu tải cọc khoan nhồi được xác định theo TCVN 10304:2014 qua 4 phương pháp: độ bền vật liệu cọc, chỉ tiêu cơ lý của đất nền, chỉ tiêu cường độ đất nền và kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT. Thiết bị thi công cọc khoan nhồi chính được lựa chọn là máy khoan NIPPON SHARYO ED-5500 kết hợp xe vận chuyển bê tông SB-92B.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Công trình chung cư cao tầng DOUBLE CITY" của sinh viên Trần Mạnh Huy là một công trình học thuật kỹ thuật hoàn chỉnh, đáp ứng đầy đủ khối lượng từ thiết kế kiến trúc, phân tích kết cấu đến lập biện pháp tổ chức thi công. Việc kết hợp chặt chẽ giữa các tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam hiện hành với các công cụ phân tích số (ETABS, SAFE, Excel VBA) đã giải quyết thành công bài toán chịu lực phức tạp của hệ kết cấu khung - vách kết hợp sàn phẳng nhịp lớn và móng cọc khoan nhồi. Toàn bộ hồ sơ tính toán cùng 18 bản vẽ A1 cung cấp cơ sở dữ liệu kỹ thuật minh bạch, có giá trị ứng dụng và tham khảo thực tiễn cao cho sinh viên và kỹ sư ngành kỹ thuật công trình xây dựng.