Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Quá trình đô thị hóa nhanh chóng tại khu vực đô thị lớn như Thành phố Hồ Chí Minh đặt ra áp lực gia tăng về mật độ dân cư và nhu cầu nhà ở cao tầng. Khu đô thị Nam Sài Gòn, đặc biệt là trục đường thương mại Nguyễn Lương Bằng (Phường Phú Mỹ, Quận 7), là địa bàn có tốc độ phát triển các dự án căn hộ quy mô lớn nhằm đáp ứng nhu cầu an cư lâu dài của cư dân. Để giải quyết bài toán không gian và công năng trên một diện tích đất xác định, việc thiết kế kết cấu công trình cao tầng đòi hỏi quy trình tính toán kỹ thuật chính xác, tuân thủ các quy chuẩn xây dựng hiện hành nhằm đảm bảo an toàn chịu lực dưới tác động của tải trọng đứng và tải trọng ngang.

Về phương diện học thuật và thực tiễn kỹ thuật, đồ án tốt nghiệp của tác giả Lưu Đặng Minh Quân (Khoa Đào tạo Chất lượng cao, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh; hướng dẫn bởi TS. Nguyễn Thanh Tú) tập trung thực hiện quy trình tính toán thiết kế kết cấu bê tông cốt thép cho công trình Chung cư Q7 Boulevard (Boulevard Apartment). Nhiệm vụ nghiên cứu được phân định thành 4 nội dung kỹ thuật chính:

  1. Thiết kế dầm và sàn tầng điển hình.
  2. Thiết kế cầu thang bộ điển hình.
  3. Thiết kế hệ khung chịu lực không gian (bao gồm hệ cột, vách và lõi cứng).
  4. Thiết kế hệ thống nền móng công trình.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đồ án được xác lập cụ thể:

  • Đối tượng nghiên cứu: Kết cấu chịu lực của công trình Chung cư Q7 Boulevard do Hưng Thịnh Corporation làm chủ đầu tư.
  • Phạm vi không gian: Công trình xây dựng trên khu đất có diện tích 1,64 ha (với giả định mặt bằng xây dựng khối tháp 3.024 m² - 3.500 m², kích thước mặt bằng chữ nhật 63 m × 36 m), mật độ xây dựng 40%. Về quy mô không gian chịu lực, văn bản ghi nhận công trình thuộc công trình dân dụng cấp I (theo Thông tư 06/2021/TT-BXD, niên hạn sử dụng 50 năm theo QCVN 03-2012) với quy chuẩn 18 tầng nổi và 2 tầng hầm (chiều cao 60,3 m, tổng diện tích sàn khoảng 56.700 m²), đồng thời phương án kết cấu chi tiết được thiết lập cho mô hình 25 tầng nổi, 1 tầng mái và 2 tầng hầm để xe với tổng chiều cao 85,8 m (tính từ cốt 0.00; cốt đáy tầng hầm đặt tại -6,40 m).
  • Phạm vi thời gian: Đề tài được giao thực hiện từ ngày 27/01/2025 và hoàn thành nghiệm thu vào ngày 12/06/2025.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án được xây dựng dựa trên hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia (TCVN) và quy chuẩn xây dựng Việt Nam (QCVN), kết hợp với các giả thuyết cơ học kết cấu công trình cao tầng:

Hệ thống quy chuẩn và tiêu chuẩn áp dụng

  • Tải trọng và tác động: TCVN 2737:2023 (Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế), TCXD 229:1999 (Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió), TCVN 9386:2012 (Thiết kế công trình chịu động đất).
  • Kết cấu bê tông cốt thép và kết cấu thép: TCVN 5574:2018 (Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế), TCVN 5575:2012 (Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế), TCVN 1651-1:2008 và TCVN 1651-2:2018 (Thép cốt bê tông).
  • Nền móng và địa kỹ thuật: TCVN 10304:2014 (Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế), TCVN 9362:2012 (Thiết kế nền nhà và công trình), TCVN 9395:2012 (Cọc khoan nhồi – Thi công và nghiệm thu), TCVN 9153:2012 và TCVN 4200:2012 (Xác định tính nén lún và chỉnh lý số liệu thí nghiệm đất).
  • An toàn phòng cháy và phân cấp: QCVN 06:2010/BXD và QCVN 06:2020/BXD (An toàn cháy cho nhà và công trình), QCXDVN 02:2009/BXD (Số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng), Thông tư 06/2021/TT-BXD, Thông tư 10/2013/TT-BXD, Nghị định 12/2009/NĐ-CP và Nghị định 15/2013/NĐ-CP.

Giả thuyết và nguyên tắc tính toán kết cấu

  • Sàn tầng được xem là màng cứng tuyệt đối trong mặt phẳng của nó; liên kết giữa bản sàn với hệ cột, dầm, vách/lõi là liên kết ngàm trên cùng cao trình.
  • Bỏ qua ảnh hưởng biến dạng uốn ngoài mặt phẳng của bản sàn lên các cấu kiện thanh và tấm.
  • Mọi thành phần của hệ chịu lực trên từng tầng chịu chuyển vị ngang đồng thời như nhau; tải trọng ngang tác dụng thông qua tâm cứng của từng sàn rồi truyền vào cột, vách.
  • Cột, vách và lõi cứng thang máy được giả thiết ngàm cứng tại vị trí đỉnh đài móng.

Phương pháp nghiên cứu và công cụ kỹ thuật

Đồ án ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Element Method - FEM) thông qua các phần mềm chuyên ngành:

  • CSI ETABS: Phân tích mô hình không gian 3D của toàn bộ hệ kết cấu, phân tích dao động riêng, tải trọng gió tĩnh, gió động (theo TCXD 229:1999) và tải trọng động đất (theo phổ phản ứng TCVN 9386:2012).
  • CSI SAFE: Phân tích dải strip, tính toán nội lực, kiểm tra độ võng dài hạn có xét nứt và từ biến, kiểm tra vết nứt sàn tầng điển hình và móng đài cọc.
  • CSI SAP2000: Mô hình hóa 2D phân tích bản thang bộ dạng gãy khúc và dầm chiếu tới, chiếu nghỉ.
  • Prokon: Phân tích biểu đồ tương tác 3D và kiểm tra khả năng chịu lực của cột chịu nén lệch tâm xiên và vách/lõi bê tông cốt thép.
  • AutoCAD và Microsoft Office: Thể hiện hồ sơ bản vẽ kỹ thuật và xử lý bảng tính số liệu.

Thông số vật liệu sử dụng trong thiết kế

Nhóm vật liệu Cấp bền / Nhóm thép Cường độ chịu nén tính toán ($R_b$, $R_{sc}$) Cường độ chịu kéo tính toán ($R_{bt}$, $R_s$) Cường độ chịu cắt ($R_{sw}$) Mô đun đàn hồi ($E_b$, $E_s$)
Bê tông B30 (Cột, vách, dầm) 17,0 MPa 1,15 MPa - $32,5 \times 10^3$ MPa
B25 (Sàn) 14,5 MPa 1,05 MPa - $30,0 \times 10^3$ MPa
B15 (Lót) 8,5 MPa 0,75 MPa - $24,0 \times 10^3$ MPa
Cốt thép CB240-T ($\phi < 10$ mm) 210 MPa 210 MPa 170 MPa $200 \times 10^3$ MPa
CB300-V ($\phi = 10 \div 14$ mm) 260 MPa 260 MPa 210 MPa $200 \times 10^3$ MPa
CB400-V ($\phi = 16 \div 18$ mm) 350 MPa 350 MPa 280 MPa $200 \times 10^3$ MPa
CB500-V ($\phi \ge 20$ mm) 435 MPa 435 MPa 300 MPa $200 \times 10^3$ MPa

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Tổng quan về kiến trúc công trình

Chương 1 trình bày đặc điểm tổng thể của dự án Chung cư Q7 Boulevard. Công trình nằm tại mặt tiền đại lộ Nguyễn Lương Bằng, Phường Phú Mỹ, Quận 7, TP.HCM, ba mặt giáp sông. Mặt bằng kiến trúc có dạng hình chữ nhật kích thước 63 m × 36 m. Công năng bao gồm 2 tầng hầm phục vụ đỗ xe máy và ô tô; tầng 1 và tầng 2 bố trí sảnh đón, khu sinh hoạt cộng đồng và siêu thị thương mại; tầng 3 đến tầng 25 là các căn hộ ở (mỗi tầng điển hình gồm 7 căn hộ với quy mô từ 1 đến 3 phòng ngủ); tầng mái dành cho khu vực kỹ thuật, bể nước mái và không gian giải trí. Công trình bố trí 2 cụm thang bộ thoát hiểm và 4 thang máy ở khu vực trung tâm, đảm bảo khoảng cách di chuyển từ cửa căn hộ đến lối thoát nạn không vượt quá 25 m. Về điều kiện tự nhiên, công trình chịu chế độ nhiệt đới gió mùa tại TP.HCM với nhiệt độ trung bình 27°C, độ ẩm bình quân 79,5% và hướng gió chủ đạo là Tây - Tây Nam và Bắc - Đông Bắc.

Chương 2. Tổng quan về kết cấu công trình

Nội dung chương 2 xác lập các phương án kết cấu chịu tải trọng đứng và ngang. Tác giả lựa chọn hệ kết cấu sàn sườn (sàn dầm) bằng bê tông cốt thép cho phương ngang, và hệ khung kết hợp vách - lõi cứng (khung - vách) bằng bê tông cốt thép cho phương đứng. Về giải pháp móng, dựa trên khảo sát địa chất gồm các lớp cát và sét dẻo cứng chịu tải trọng lớn từ công trình cao 25 tầng và 2 tầng hầm, phương án móng cọc khoan nhồi được lựa chọn. Kích thước hình học sơ bộ được tính toán:

  • Chiều dày bản sàn tầng điển hình chọn $h_s = 160$ mm dựa trên ô bản lớn nhất $8,3\text{ m} \times 9,0\text{ m}$ ($m = 45$, $D = 0,8$); sàn tầng hầm chọn dày 200 mm.
  • Dầm chính có nhịp lớn nhất 8,3 m được sơ bộ chiều cao $h = (1/12 \div 1/8)L$ và bề rộng $b = (1/4 \div 1/2)h$.
  • Tiết diện cột được xác định sơ bộ dựa trên diện truyền tải ($F_s$), số sàn bên trên ($m_s$) và tải trọng tương đương $q = 11\text{ kN/m}^2$, hệ số an toàn $k = 1,1 \div 1,4$.
  • Chiều dày vách và lõi thang máy được ấn định $t = 300$ mm, thỏa mãn điều kiện ổn định $t \ge 200$ mm và tỷ lệ độ mảnh $h_t / 20 = 3300 / 20 = 165$ mm.

Chương 3. Thiết kế cầu thang bộ điển hình

Cầu thang bộ được thiết kế dạng 2 vế gãy khúc, nằm gọn bên trong hệ vách bê tông cốt thép. Tầng điển hình có chiều cao 3,4 m (hoặc 3,13 m theo kích thước hình học chi tiết), gồm 22 bậc (11 bậc mỗi vế), kích thước bậc cao $h_{bac} = 154$ mm, rộng $L_{bac} = 300$ mm, góc nghiêng dốc thang $\alpha = 27^\circ 17'$ ($\cos\alpha = 0,89$). Chiều dày bản thang $h_b = 150$ mm, bề rộng vế thang 1.100 mm. Dầm chiếu tới và chiếu nghỉ có tiết diện $200 \times 400$ mm.

  • Tải trọng: Tĩnh tải bản nghiêng $g_{ct}^{tc} = 2,89\text{ kN/m}^2$, hoạt tải tiêu chuẩn $p^{tc} = 3,0\text{ kN/m}^2$ (hệ số vượt tải $n = 1,3$). Tĩnh tải tác dụng lên dầm chiếu nghỉ (bao gồm tải bản thang và tường ngăn) đạt tổng $33,53\text{ kN/m}$.
  • Mô hình tính toán: Sử dụng phần mềm SAP2000 mô hình hóa 2D dải bản thang rộng $b = 1$ m. Do tỷ số độ cứng $h_d / h_s = 400 / 150 = 2,67 < 3$, liên kết giữa bản thang và dầm chiếu nghỉ được mô hình là liên kết khớp.
  • Tính cốt thép: Mô men uốn nhịp bản thang $M = 38,x\text{ kNm}$, tính toán theo cấu kiện chịu uốn với bê tông B30, thép CB300-V, bố trí cốt thép $\phi 10a200$ ($A_{sc} = 393\text{ mm}^2$). Dầm chiếu tới chịu mô men $M = 6,x\text{ kNm}$, bố trí 2$\phi 12$ ($A_{sc} = 226\text{ mm}^2$), kiểm tra khoảng hở $t = 126\text{ mm} \ge \max(25, 10)$ mm và hàm lượng cốt thép $\mu = 0,93%$.
  • Kiểm tra trạng thái giới hạn II (TTGH II): Kiểm tra chống nứt bản thang ghi nhận mô men gây nứt $M_{crc} = 9,78\text{ kNm} < M = 30,55\text{ kNm}$ (cấu kiện nứt). Bề rộng vết nứt dài hạn tính toán đạt $a_{crc} = 0,3$ mm $\le [a_{crc}] = 0,3$ mm, ngắn hạn đạt 0,4 mm $\le [a_{crc}] = 0,4$ mm (theo TCVN 5574:2018). Độ võng tính toán $f = 9,58$ mm nằm trong giới hạn cho phép $[f] = l/150 = 28$ mm. Khả năng chịu cắt của dầm chiếu nghỉ có lực cắt lớn nhất $Q_{max} = 38,7$ kN, đòi hỏi tính toán và bố trí cốt đai do vượt quá khả năng chịu cắt đơn thuần của bê tông ($Q_{max} > Q_b$).

Chương 4. Tải trọng và tác động

Chương này xác định toàn bộ các loại tải trọng tác dụng lên công trình:

  • Tĩnh tải sàn: Sàn tầng điển hình dày 160 mm có trọng lượng bản thân $4,0\text{ kN/m}^2$; các lớp hoàn thiện gồm gạch Ceramic 10 mm ($0,20\text{ kN/m}^2$), vữa trát 15 mm ($0,32\text{ kN/m}^2$), tải trọng trần và hệ thống kỹ thuật ME ($0,60\text{ kN/m}^2$). Tổng tĩnh tải không kể bản sàn là $1,23\text{ kN/m}^2$, tổng tĩnh tải hoàn thiện sàn đạt $5,23\text{ kN/m}^2$.
  • Hoạt tải: Lấy theo TCVN 2737:2023 cho căn hộ ở, hành lang, sảnh, phòng kỹ thuật và ban công.
  • Tải trọng gió: Áp dụng TCVN 2737:2023 kết hợp TCXD 229:1999 để tính toán thành phần gió tĩnh và gió động, xác định hệ số gió giật GF và khai báo phổ dao động trong phần mềm ETABS theo hai phương X và Y.
  • Tải trọng động đất: Tính toán theo TCVN 9386:2012 bằng phương pháp phổ phản ứng đàn hồi, gán hệ số khối lượng tham gia dao động (Mass Source).
  • Tổ hợp tải trọng: Thiết lập các tổ hợp cơ bản và tổ hợp đặc biệt phục vụ kiểm tra theo TTGH I (độ bền chịu lực) và TTGH II (chuyển vị, vết nứt).

Chương 5. Kiểm tra trạng thái giới hạn 2

Tác giả thực hiện chuỗi kiểm tra tổng thể hệ kết cấu không gian trên mô hình ETABS nhằm đảm bảo điều kiện vận hành an toàn của công trình:

  • Kiểm tra chuyển vị đỉnh: Chuyển vị đỉnh lớn nhất theo hai phương X và Y dưới tác dụng của tải trọng gió và động đất được so sánh với ngưỡng cho phép $f_u = H/500$.
  • Kiểm tra dao động: Thống kê chu kỳ dao động riêng ($T_1, T_2, T_3$), kiểm tra tỷ lệ tham gia khối lượng dao động (Modal Participating Mass Ratios) để đảm bảo không xảy ra hiện tượng xoắn nguy hiểm ở các dạng dao động cơ bản đầu tiên.
  • Kiểm tra chuyển vị lệch tầng (drift): Xác định độ lệch tương đối giữa các tầng kế cận theo phương ngang, đối chiếu với giới hạn quy phạm.
  • Kiểm tra hiệu ứng P-Delta và ổn định chống lật: Phân tích độ nhạy của biến dạng cấp 2 (P-Delta) và tính toán mô men chống lật của toàn bộ khối công trình so với mô men lật do gió và động đất gây ra.

Chương 6. Thiết kế sàn tầng điển hình

Thiết kế sàn tầng điển hình được triển khai trên phần mềm CSI SAFE 2020:

  • Vật liệu sử dụng gồm bê tông B25 và cốt thép CB240-T, CB300-V.
  • Mô hình hóa bản sàn kết hợp phân chia các dải strip theo phương X và phương Y tại nhịp và trên gối tựa dầm/vách.
  • Xuất biểu đồ mô men uốn, tính toán diện tích cốt thép chịu mô men âm (tại gối) và mô men dương (tại nhịp).
  • Kiểm tra trạng thái giới hạn II: Mô hình hóa tính toán độ cong ngắn hạn, độ cong dài hạn, từ đó xác định độ võng thực tế của ô sàn có xét đến hiện tượng hình thành vết nứt và từ biến của bê tông theo thời gian. Tính toán bề rộng vết nứt dài hạn (ARC1) và ngắn hạn (ARC2, ARC3), đối chiếu với điều kiện cho phép của TCVN 5574:2018.

Chương 7. Thiết kế dầm tầng điển hình

Phần tính toán dầm sử dụng nội lực trích xuất từ mô hình khung không gian ETABS:

  • Phân tích biểu đồ bao mô men ($M_3$) và biểu đồ bao lực cắt ($V_2$) cho hệ dầm chính và dầm phụ của tầng điển hình (điển hình như dầm B70 nhịp 8,3 m).
  • Tính toán cốt thép dọc theo cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ T (tính đến sự tham gia của cánh sàn bê tông nằm trong vùng nén) tuân thủ TCVN 5574:2018.
  • Tính toán cốt đai chịu lực cắt theo hai điều kiện: chống nén vỡ dải bê tông nghiêng giữa các vết nứt xiên ($Q \le \phi_{b1} R_b b h_0$) và điều kiện cân bằng tiết diện nghiêng chịu lực cắt ($Q_{max} \le Q_b + Q_{sw}$).

Chương 8. Thiết kế khung

Chương 8 tập trung thiết kế các cấu kiện chịu lực đứng chủ chốt:

  • Thiết kế cột: Xuất nội lực tổ hợp nguy hiểm nhất ($N, M_x, M_y$) từ ETABS cho cột giữa và cột biên (như cột C19, cột dọc trục 2). Áp dụng quy trình tính toán cấu kiện nén uốn lệch tâm xiên theo TCVN 5574:2018. Tính toán cốt thép dọc và bố trí cốt đai dày tại các vùng chân cột, đỉnh cột nhằm đảm bảo khả năng kháng chấn.
  • Thiết kế vách và lõi cứng: Áp dụng phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi - dẻo (PBUSDH) và phân tích tương tác 3D. Tác giả lập bảng tính toán chi tiết cho vách phẳng W1, vách góc chữ L (tại tầng 18) và hệ vách lõi buồng thang máy tại các cao trình chân công trình (tầng 1), tầng trung gian (tầng 10) và tầng trên (tầng 18). Kiểm tra lực dọc $N$, lực cắt $V$ và mô men uốn $M$ theo từng phần tử pier/spandrel.

Chương 9. Thiết kế móng

Chương 9 giải quyết bài toán tiếp nhận toàn bộ tải trọng công trình xuống nền đất:

  • Khảo sát địa chất: Địa tầng khu vực gồm các lớp bùn sét yếu bên trên, xen kẽ cát pha sét và lớp sét dẻo cứng, cát chặt vừa ở độ sâu lớn; số liệu thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) và chỉ tiêu cơ lý được tổng hợp cụ thể.
  • Tính toán sức chịu tải cọc đơn: Cọc khoan nhồi được lựa chọn và tính toán sức chịu tải theo 4 phương pháp:
    1. Sức chịu tải theo độ bền vật liệu bê tông cốt thép ($R_{vl}$).
    2. Sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền (Mục 3, TCVN 10304:2014).
    3. Sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ đất nền (Phụ lục G2, TCVN 10304:2014).
    4. Sức chịu tải theo kết quả thí nghiệm SPT dựa trên công thức của Viện Kiến trúc Nhật Bản (AIJ).
  • Mô hình và bố trí móng: Dùng SAFE gán lò xo độ cứng $k$ tại đầu cọc để xác định phản lực đầu cọc. Thiết kế hai dạng đài móng đại diện: móng thường dưới cột (móng 6 cọc M2) và đài móng lớn dưới lõi thang máy (MLT).
  • Kiểm tra móng:
    • Kiểm tra hiệu ứng nhóm cọc và kiểm tra phản lực đầu cọc: $P_{max} \le 1,2 R_{cọc}$ và $P_{tb} \le R_{cọc}$.
    • Kiểm tra áp lực tiêu chuẩn dưới đáy khối móng quy ước ($p_{tb}^{tc} \le R_{II}$).
    • Tính toán độ lún móng cọc đơn và độ lún của khối móng quy ước qua lớp đất nén lún số 5 bằng phương pháp cộng lún từng lớp phân tố.
    • Kiểm tra điều kiện chống đâm thủng (xuyên thủng đài móng) của cột và tháp đâm thủng góc cọc theo TCVN 5574:2018.
    • Tính toán diện tích cốt thép chịu uốn hai phương trong đài móng.

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật chính

Đồ án đã đưa ra các kết quả tính toán chi tiết, có số liệu đối chiếu cụ thể:

  • Kích thước cấu kiện: Bản sàn tầng điển hình $h_s = 160$ mm; sàn tầng hầm $h_s = 200$ mm; dầm chính nhịp lớn kích thước tiết diện $h_{dc} = (1/12 \div 1/8)L$; chiều dày vách và lõi thang máy $t = 300$ mm; bậc thang $154 \times 300$ mm, bản thang dày 150 mm.
  • Tải trọng sàn: Tổng tĩnh tải hoàn thiện chưa kể sàn là $1,23\text{ kN/m}^2$; tổng tĩnh tải gồm sàn 160 mm là $5,23\text{ kN/m}^2$.
  • Nội lực và cốt thép cấu kiện phụ (cầu thang bộ): Mô men uốn nhịp bản thang $M = 38,x\text{ kNm}$, thép dải bản thang chọn $\phi 10a200$ ($A_{sc} = 393\text{ mm}^2$). Dầm chiếu tới chịu mô men $6,x\text{ kNm}$, bố trí 2$\phi 12$ ($A_{sc} = 226\text{ mm}^2$), lực cắt $Q_{max} = 38,7\text{ kN}$ đòi hỏi bố trí cốt đai chịu cắt do vượt ngưỡng bê tông chịu cắt độc lập.
  • Trạng thái giới hạn II: Bản thang đạt độ võng $f = 9,58$ mm (nhỏ hơn giới hạn $[f] = 28$ mm); bề rộng vết nứt dài hạn $0,3$ mm và ngắn hạn $0,4$ mm thỏa mãn Bảng 17 TCVN 5574:2018.
  • Nền móng: Xác lập sức chịu tải thiết kế của cọc khoan nhồi qua 4 phương pháp tính toán độc lập, thiết kế hoàn chỉnh đài móng cột 6 cọc (móng M2) và đài móng khối lõi thang máy (MLT), thỏa mãn toàn bộ các điều kiện về lún khối móng quy ước, ổn định đất nền và chống xuyên thủng.

Đóng góp kỹ thuật của đồ án

Tác giả đã hệ thống hóa quy trình thiết kế công trình cao tầng bằng việc áp dụng đồng bộ các tiêu chuẩn xây dựng cập nhật tại thời điểm thực hiện, nổi bật là việc tích hợp tiêu chuẩn tải trọng mới TCVN 2737:2023 (thay thế TCVN 2737:1995) cùng với tiêu chuẩn thiết kế bê tông cốt thép TCVN 5574:2018 và tiêu chuẩn cọc TCVN 10304:2014. Đồ án kết hợp chặt chẽ các công cụ mô phỏng phần tử hữu hạn hiện đại (ETABS, SAFE, SAP2000, Prokon) để giải quyết xuyên suốt từ kết cấu phụ trợ (cầu thang), sàn tầng, khung chịu lực không gian đến hệ móng cọc phức tạp.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế được ghi nhận trong văn bản:
    • Tác giả tự nhận định do giới hạn về kinh nghiệm thực tế và thời gian thực hiện, đồ án không tránh khỏi những khiếm khuyết trong việc bao quát hết các yếu tố phức tạp của thi công thực địa.
    • Về mặt số liệu hình học, văn bản tồn tại sự không đồng nhất giữa phần trích dẫn văn bản quản lý nhà nước (phân cấp công trình ghi 18 tầng nổi, cao 60,3 m theo Thông tư 06/2021/TT-BXD) và mô hình tính toán kết cấu thực tế (được thiết lập cho công trình 25 tầng nổi, cao 85,8 m).
    • Các giả thuyết tính toán kết cấu đã lý tưởng hóa độ cứng sàn (xem như tấm cứng tuyệt đối trong mặt phẳng, bỏ qua biến dạng uốn ngoài mặt phẳng) và liên kết ngàm tuyệt đối tại đỉnh đài cọc, chưa phản ánh đầy đủ hiệu ứng tương tác mềm giữa đất nền và kết cấu phần thân.
  • Hướng mở rộng nghiên cứu:
    • Áp dụng bài toán tương tác động lực học giữa đất và kết cấu (Soil - Structure Interaction - SSI) thay cho liên kết ngàm cứng lý tưởng tại đài móng.
    • Phân tích hiệu ứng co ngót, từ biến và giai đoạn thi công (Construction Stage Analysis) đối với nhà cao trên 25 tầng nhằm kiểm soát chuyển vị cột và dầm theo thời gian thực.
    • Nghiên cứu so sánh hiệu quả kinh tế - kỹ thuật giữa phương án sàn sườn truyền thống và phương án sàn bê tông cốt thép ứng lực trước (dự ứng lực) cho nhịp lớn trên 8 m.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu thực hành hữu ích cho sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Kỹ thuật Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp đang trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp hoặc các học phần thiết kế nhà cao tầng, cũng như các kỹ sư thiết kế kết cấu mới bắt đầu làm việc. Các nội dung có giá trị tham khảo cụ thể gồm:

  • Phương pháp khai báo tải trọng gió: Quy trình tính toán hệ số gió giật GF và thành phần gió động trên mô hình ETABS kết hợp TCVN 2737:2023 và TCXD 229:1999.
  • Quy trình kiểm tra sàn bằng CSI SAFE: Các bước tạo dải strip, tính toán diện tích thép và kiểm tra độ võng dài hạn có xét nứt, từ biến theo TCVN 5574:2018.
  • Quy trình thiết kế móng cọc khoan nhồi: Bảng tính so sánh sức chịu tải cọc theo 4 phương pháp và quy trình kiểm tra khối móng quy ước, kiểm tra xuyên thủng đài cọc theo TCVN 10304:2014 và TCVN 5574:2018.

Câu hỏi thường gặp

1. Công trình Chung cư Q7 Boulevard được lựa chọn phương án kết cấu chịu lực theo phương ngang và phương đứng như thế nào?
Tác giả lựa chọn phương án kết cấu theo phương ngang là hệ sàn sườn (sàn dầm) bằng bê tông cốt thép toàn khối. Phương án kết cấu theo phương đứng là hệ khung - vách - lõi chịu lực kết hợp, trong đó cột, vách và lõi thang máy cùng tham gia tiếp nhận tải trọng đứng và tải trọng ngang (gió, động đất) truyền xuống hệ móng cọc khoan nhồi.

2. Chiều dày bản sàn tầng điển hình được xác định dựa trên cơ sở nào và có giá trị bằng bao nhiêu?
Chiều dày sàn tầng điển hình được chọn là $h_s = 160$ mm. Giá trị này được xác định sơ bộ dựa trên kích thước ô sàn lớn nhất trong khối căn hộ ($L_1 \times L_2 = 8.300 \times 9.000$ mm) theo công thức $h_b = (D / m) L_1$ với hệ số liên kết bản kê bốn cạnh làm việc hai phương $m = 45$, hệ số tải trọng $D = 0,8$. Đối với sàn tầng hầm, chiều dày được chọn lớn hơn là 200 mm.

3. Vì sao sơ đồ tính toán cầu thang bộ trên phần mềm SAP2000 lại lựa chọn liên kết khớp giữa bản thang và dầm chiếu nghỉ?
Tác giả xét tỷ số chiều cao tiết diện giữa dầm chiếu nghỉ ($h_d = 400$ mm) và chiều dày bản thang ($h_s = 150$ mm). Tỷ số này đạt $h_d / h_s = 400 / 150 = 2,67$. Do $2,67 < 3$, độ cứng chống xoay của dầm không đủ lớn để xem như ngàm hoàn toàn, do đó mô hình liên kết giữa bản thang và dầm được chọn là liên kết khớp để tính toán thiên về an toàn.

4. Sức chịu tải của cọc đơn móng cọc khoan nhồi được tính toán theo những phương pháp nào?
Sức chịu tải cọc đơn được xác định thông qua 4 phương pháp độc lập theo quy chuẩn:

  • Tính theo độ bền vật liệu bê tông cốt thép của thân cọc ($R_{vl}$).
  • Tính theo chỉ tiêu cơ lý đất nền (Mục 3, TCVN 10304:2014).
  • Tính theo chỉ tiêu cường độ đất nền (Phụ lục G2, TCVN 10304:2014).
  • Tính theo chỉ tiêu thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT dựa trên công thức của Viện Kiến trúc Nhật Bản (AIJ).

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Chung cư Q7 Boulevard" của tác giả Lưu Đặng Minh Quân là một công trình thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh, thể hiện đầy đủ quy trình tính toán kết cấu cho tòa nhà cao tầng bê tông cốt thép. Bằng việc vận dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành (đặc biệt là TCVN 2737:2023, TCVN 5574:2018 và TCVN 10304:2014) kết hợp các phần mềm mô phỏng chuyên ngành (ETABS, SAFE, SAP2000), đồ án đã giải quyết mạch lạc các nhiệm vụ từ phân tích tải trọng, kiểm tra ổn định công trình, tính toán cấu kiện sàn, dầm, khung vách đến thiết kế móng cọc khoan nhồi. Đây là tài liệu học thuật có cấu trúc rõ ràng, cung cấp nguồn dữ liệu kỹ thuật và phương pháp luận thiết thực cho công tác học tập, nghiên cứu và thiết kế kết cấu công trình xây dựng dân dụng.