Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án tốt nghiệp "Nhà thép Cobi Logis II" được thực hiện bởi sinh viên Nguyễn Thành An (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 Sỹ Hùng. Công trình thuộc loại hình nhà xưởng công nghiệp kết cấu thép, đáp ứng nhu cầu mở rộng cơ sở hạ tầng kho bãi, logistics và sản xuất công nghiệp tại khu vực kinh tế trọng điểm phía Nam.

Địa điểm xây dựng công trình được xác định tại Lô 3F-1, đường số 12, Khu công nghiệp Long Hậu 3, xã Long Hậu, huyện Cần Giuộc, tỉnh Long An. Khu đất xây dựng mang đặc trưng của vùng đồng bằng ven biển Nam Bộ với điều kiện địa chất nền đất yếu, chịu ảnh hưởng của chế độ gió vùng II và dạng địa hình B theo phân vùng quy chuẩn xây dựng Việt Nam. Về quy mô không gian, công trình có kích thước mặt bằng dài 126 m, rộng 56 m, tổng diện tích xây dựng đạt 7.056 m². Mặt bằng kiến trúc bao gồm 1 tầng với 15 nhịp (trong đó khối nhịp sau bố trí 3 tầng phục vụ công năng phụ trợ). Độ dốc mái tole được thiết kế i = 15%, cao trình đỉnh mái đạt +17,000 m, tích hợp hệ thống nóc gió thông gió tự nhiên với cao trình đỉnh nóc gió tại mốc +12,000 m.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu trong đồ án được xác lập theo 6 nội dung kỹ thuật trọng tâm:

  1. Xác lập phương án quy hoạch kiến trúc mặt bằng, mặt đứng và các hệ thống hạ tầng kỹ thuật phụ trợ (giao thông, cấp thoát nước, thông gió, chiếu sáng, điện lực, phòng cháy chữa cháy).
  2. Thiết lập cơ sở dữ liệu tính toán bao gồm đặc tính vật liệu (thép cường độ cao, bê tông, cốt thép), xác định tải trọng và tổ hợp tác động theo tiêu chuẩn mới TCVN 2737:2023.
  3. Thiết kế và kiểm tra khả năng chịu lực của các hệ khung thép chịu lực chính: khung ngang trục Y8, khung ngang trục Y15, khung trục đầu hồi 1 và hệ khung trục X6.
  4. Mô hình hóa, phân tích võng, nứt và thiết kế cốt thép cho kết cấu dầm sàn bê tông cốt thép điển hình cùng hệ kết cấu cầu thang bộ.
  5. Thiết kế chi tiết các nút liên kết kết cấu thép: liên kết ngàm chân cột với móng bê tông cốt thép, liên kết nối dầm và liên kết dầm - cột chịu uốn, cắt.
  6. Đánh giá điều kiện địa chất công trình, xác định sức chịu tải của cọc ly tâm dự ứng lực D500 và thiết kế các đài móng cọc chịu lực dưới chân cột thép.

Đối tượng nghiên cứu của đồ án là hệ thống kết cấu chịu lực bằng thép tiền chế kết hợp móng cọc bê tông cốt thép. Phạm vi tính toán không gian bao trùm toàn bộ hệ kết cấu khung nhà xưởng Cobi Logis II tại KCN Long Hậu 3, với mốc thời gian thiết kế và bảo vệ tốt nghiệp vào tháng 6 năm 2025. Khối lượng đồ án được phân bổ với 5% nội dung thuộc Phần Kiến trúc và 95% nội dung tập trung vào Phần Kết cấu kỹ thuật.

Cơ sở lý thuyết và tiêu chuẩn thiết kế

Đồ án áp dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng hiện hành của Việt Nam cùng các tài liệu lý thuyết chuyên ngành kết cấu công trình:

  • Tiêu chuẩn tính toán tải trọng và tác động: TCVN 2737:2023 (Tải trọng và tác động). Đồ án cập nhật quy trình tính toán áp lực gió mới theo vận tốc gió 3 giây với các chu kỳ lặp 10 năm, 20 năm, 50 năm, hệ số hiệu ứng giật $G_f$, hệ số khí động nội ngoại vách và mái, cùng nguyên tắc tổ hợp tải trọng dựa trên mức độ tin cậy và cấp hậu quả công trình ($C_2$).
  • Số liệu điều kiện tự nhiên: QCVN 02:2022/BXD (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng) áp dụng cho khu vực Cần Giuộc, Long An.
  • Tiêu chuẩn kết cấu bê tông cốt thép: TCVN 5574:2018 (Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép) sử dụng để kiểm tra trạng thái giới hạn thứ nhất (độ bền chịu uốn, chịu cắt, nén thủng đài móng) và trạng thái giới hạn thứ hai (độ võng, bề rộng vết nứt ngắn hạn và dài hạn do từ biến, co ngót).
  • Lý thuyết thiết kế kết cấu thép: Giáo trình "Kết cấu thép - Cấu kiện cơ bản" của PGS. TS. Phạm Văn Hội làm cơ sở lựa chọn tiết diện sơ bộ, kiểm tra ổn định tổng thể, ổn định cục bộ của bản cánh, bản bụng cấu kiện chữ I chịu nén - uốn, tính toán bu lông neo, sườn đế và đường hàn liên kết.
  • Phương pháp và công cụ tính toán:
    • Phương pháp phân tích phần tử hữu hạn (FEM): Sử dụng phần mềm CSI SAFE để mô hình hóa kết cấu sàn 3D, phân tích nội lực theo dải strip, kiểm tra nứt và chuyển vị dài hạn; sử dụng phần mềm SAP2000 để mô hình hóa hệ khung phẳng 2D, khung không gian 3D và hệ kết cấu cầu thang bộ.
    • Phương pháp cơ học kết cấu giải tích: Xác định tổ hợp nội lực bất lợi nhất ($N_{max}$, $M_{max}$, $V_{max}$) phục vụ kiểm tra tiết diện cột biên, cột đầu hồi, dầm biến tiết diện và liên kết cơ học.
    • Phương pháp địa kỹ thuật: Phân tích chỉ tiêu cơ lý đất nền và số búa thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) để xác định sức chịu tải của cọc đơn và khối móng quy ước.

Thiết kế kỹ thuật và thông số vật liệu

Hệ thống vật liệu và tiết diện cấu kiện sử dụng trong đồ án được quy định với các chỉ tiêu cơ lý chi tiết:

Hạng mục vật liệu / Cấu kiện Mác / Loại vật liệu Các chỉ tiêu cơ lý tính toán chính
Thép kết cấu khung chính Thép hợp kim Q345 Giới hạn chảy $f_y = 345\text{ MPa}$, cường độ tính toán $f = 325\text{ MPa}$, cường độ cắt $f_v = 188,5\text{ MPa}$, giới hạn bền kéo đứt $f_u = 510\text{ MPa}$, môđun đàn hồi $E = 2,1 \times 10^8\text{ kN/m}^2$, hệ số độ tin cậy $\gamma_M = 1,05$
Vật liệu hàn Que hàn N42 Phương pháp hàn tự động tại nhà máy, cường độ tính toán đường hàn góc $\beta_f \cdot f_{wf} = 1,1 \times 18 = 19,8\text{ kN/cm}^2$
Bê tông móng, sàn, dầm Bê tông cấp độ bền B25 Cường độ chịu nén tính toán $R_b = 14,5\text{ MPa}$, cường độ chịu kéo tính toán $R_{bt} = 1,05\text{ MPa}$, môđun đàn hồi $E_b = 3 \times 10^7\text{ kN/m}^2$
Cốt thép dọc chịu lực Thép thanh vằn CB300-V Cường độ chịu kéo tính toán $R_s = 260\text{ MPa}$, cường độ chịu nén tính toán $R_{sc} = 260\text{ MPa}$
Cốt thép cấu tạo, đai Thép tròn trơn CB240-T Cường độ chịu kéo tính toán $R_s = 210\text{ MPa}$, cường độ chịu nén tính toán $R_{sc} = 210\text{ MPa}$
Tiết diện cột biên trục X1, X8 Thép chữ I tổ hợp hàn Tiết diện vát thay đổi $I-(800\text{--}1500) \times 350 \times 14 \times 20\text{ mm}$
Tiết diện cột đầu hồi Thép chữ I định hình $I-400 \times 200 \times 6 \times 8\text{ mm}$
Xà gồ mái Thép dập nguội chữ Z Ký hiệu Z250x72x78x20, bố trí khoảng cách bước xà gồ tối đa $a = 1.500\text{ mm}$
Tôn mái và lớp cách nhiệt Tole mạ màu dày $0,6\text{ mm}$ Lớp cách nhiệt PU dày $3\text{ mm}$, khối lượng riêng $\gamma = 35\text{ kg/m}^3$
Cọc móng sâu Cọc ly tâm ứng suất trước Đường kính ngoài D500, thi công bằng phương pháp đóng/ép

Nội dung chi tiết theo từng chương

Phần A - Chương 1: Giải pháp kiến trúc và giới thiệu công trình

Chương này mô tả vị trí xây dựng công trình tại KCN Long Hậu 3 (Cần Giuộc, Long An) với quy mô mặt bằng 126 m x 56 m, diện tích 7.056 m². Công trình được tổ chức gồm 1 tầng chính với 15 nhịp kết cấu, phần nhịp phía sau phát triển 3 tầng phục vụ công năng văn phòng và phụ trợ kỹ thuật. Mái nhà xưởng lợp tole có độ dốc $i = 15%$, cao trình đỉnh mái đạt +17,000 m. Nhằm giải quyết vấn đề tiện nghi vi khí hậu và chiếu sáng tự nhiên cho mặt bằng rộng lớn, tác giả bố trí hệ thống nóc gió (cửa trời) chạy dọc đỉnh mái với cao trình đỉnh nóc gió tại +12,000 m kết hợp hệ thống dải kính lấy sáng bao quanh các diện tường mặt đứng (từ trục X1-X8 và Y1-Y13).

Phần A - Chương 2: Hệ thống hạ tầng kỹ thuật

Nội dung chương trình bày các giải pháp kỹ thuật phụ trợ phục vụ dây chuyền hoạt động của nhà kho:

  • Giao thông nội bộ: Theo phương ngang bố trí 2 cửa chính một bên và 1 cửa chính phía đối diện; theo phương dọc bố trí nhiều cửa xuất nhập hàng hóa công nghiệp.
  • Cấp điện: Cung cấp từ 2 nguồn gồm lưới điện thành phố và máy phát điện dự phòng; mạng lưới phân phối đi trong hộp kỹ thuật kín, tránh khu vực ẩm ướt.
  • Cấp - thoát nước: Nguồn cấp nước sử dụng kết hợp nước máy thành phố cho sinh hoạt và nước ngầm phục vụ xây dựng; nước thải sinh hoạt được xử lý qua bể tự hoại trước khi thoát ra cống chung; mái dốc thu gom nước mưa qua sê-nô máng xối và ống đứng thoát nước ngoài nhà.
  • Thông gió, chiếu sáng, PCCC và thông tin: Kết hợp thông gió tự nhiên qua cửa trời, cửa sổ và đường ống thông gió công nghệ; trang bị hệ thống mạng, camera, loa truyền thanh và mạng lưới báo cháy, bình chữa cháy tự động.

Phần B - Chương 1: Giới thiệu về công trình kết cấu thép

Tác giả tổng quan về đặc tính kỹ thuật của vật liệu kim loại, phân loại thép xây dựng thành ba nhóm (thép cacbon cường độ thường có hàm lượng cacbon 0,14% - 0,22%, thép cường độ khá cao và thép cường độ cao có xử lý nhiệt luyện giúp tiết kiệm 25% - 30% khối lượng). Chương nêu rõ các hình thức thép dùng trong nhà công nghiệp tiền chế gồm thép tổ hợp (tiết diện chữ I, H, hộp), thép cán nóng và thép cán nguội. Phân tích ưu nhược điểm chỉ ra kết cấu thép có ưu thế vượt nhịp lớn (trên 30 m), thi công nhanh (khoảng 3 tháng), giảm tải trọng móng; tuy nhiên có hạn chế về độ dự trữ cường độ thấp khi thay đổi công năng, dễ suy giảm khả năng chịu lực khi xảy ra hỏa hoạn và yêu cầu nghiêm ngặt về bảo quản chống ăn mòn trong môi trường xâm thực.

Phần B - Chương 2: Giải pháp kết cấu công trình

Xác lập sơ đồ kết cấu chịu lực không gian:

  • Phần móng: Do tải trọng chân cột truyền xuống lớn và địa chất công trường yếu, giải pháp móng cọc trên nền tự nhiên kết hợp đài cọc bê tông cốt thép toàn khối được lựa chọn.
  • Phần khung: Cột sử dụng thép chữ I tổ hợp hàn tiết diện thay đổi, liên kết cứng với dầm mái thép tạo thành khung ngang chịu lực. Hệ giằng cột sử dụng thép hộp vuông cán nóng nhằm bảo đảm ổn định dọc nhà; tường bao che xây gạch 200 kết hợp thưng tole trên hệ xà gồ dập nguội chữ Z.

Phần B - Chương 3: Sơ đồ tính và tải trọng tác động

Chương này thiết lập các thông số tải trọng và sơ đồ tính toán:

  • Kích thước tính toán khung: Khẩu độ khung $L = 96\text{ m}$ (hoặc phân đoạn theo sơ đồ nhịp), bước cột $B = 8\text{ m}$, cao trình đỉnh cột $h_e = 9,1\text{ m}$, cao trình đỉnh mái $h_r = 13,3\text{ m}$ (tính toán cho mô hình khung ngang).
  • Tĩnh tải: Tole mái dày $0,6\text{ mm}$ cùng lớp cách nhiệt PU dày $3\text{ mm}$ ($\gamma = 35\text{ kg/m}^3$), xà gồ Z250x72x78x20 bố trí bước 1,5 m; tải trọng treo hệ thống kỹ thuật (M&E, sprinkler, chiếu sáng, ống HVAC) lấy sơ bộ $0,8\text{ kN/m}$ phân bố theo bước cột. Hệ số độ tin cậy của tĩnh tải kết cấu là $\gamma_f = 1,05$.
  • Hoạt tải sửa chữa mái: Hoạt tải tiêu chuẩn $p^{tc} = 0,3\text{ kN/m}^2$, hệ số độ tin cậy $n = 1,3$, giá trị tính toán phân bố lên khung là $p^{tt} = 1,3 \times 0,3 \times 8 = 3,12\text{ kN/m}$.
  • Tải trọng gió (TCVN 2737:2023): Khu vực Cần Giuộc thuộc vùng gió II, dạng địa hình B; áp lực gió cơ sở $W_0 = 95\text{ daN/m}^2$, vận tốc gió $V_{3s,20} = 39,37\text{ m/s}$, áp lực gió chu kỳ 10 năm $W_{3s,10} = 80,94\text{ daN/m}^2$, vận tốc gió $V_{3s,50} = 44\text{ m/s}$. Hệ số giật xác định $G_f = 0,863$; độ cao tương đương mái $z_e = 13,3\text{ m}$, giá trị $z_{min} = 4,5\text{ m}$. Tác giả tính toán chi tiết hệ số khí động nội ngoại vách và mái cho hai trường hợp áp lực trong $c_{pi} = +0,2$ và $c_{pi} = -0,2$ cho cả hướng gió thổi ngang nhà (phương X) và gió đầu hồi (phương Y).
  • Tổ hợp tải trọng: Thực hiện theo Mục 6.4 TCVN 2737:2023 với hệ số tầm quan trọng công trình $\gamma_n = 1,0$ (cấp hậu quả $C_2$); hệ số tổ hợp hoạt tải ngắn hạn chủ đạo $\psi_{t,1} = 1,0$, tải ngắn hạn thứ hai $\psi_{t,2} = 0,7$. Thiết lập 10 trường hợp tổ hợp tải trọng bao gồm tĩnh tải (DL), hoạt tải mái (LR), các trường hợp gió ngang ($WX1^+, WX1^-, WX2^+, WX2^-$) và gió dọc ($WY1^+, WY1^-, WY2^+, WY2^-$).

Phần B - Chương 4: Thiết kế khung trục Y8

Chương tập trung tính toán cấu kiện cho khung ngang điển hình trục Y8 và kiểm tra khung trục Y15:

  • Thiết kế dầm thép mái: Tính toán các đoạn dầm D1, D2, D3 tiết diện thay đổi chữ I từ $I-(800\text{--}1500) \times 350 \times 14 \times 20\text{ mm}$ đến dầm bụng đặc $I-800 \times 350 \times 14 \times 20\text{ mm}$ và $(800\text{--}1000) \times 350 \times 10 \times 16\text{ mm}$. Kiểm tra ứng suất pháp do mô men uốn, ứng suất tiếp do lực cắt và điều kiện ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn.
  • Thiết kế cột biên (trục C1, X1, X8): Xác định nội lực nguy hiểm nhất theo cặp tổ hợp tải trọng mang giá trị lực dọc cực đại $N_{max}$ đi kèm mô men tương ứng; kiểm tra độ mảnh của cột, điều kiện bền và ổn định trong mặt phẳng khung cũng như ngoài mặt phẳng khung.

Phần B - Chương 5: Thiết kế khung trục đầu hồi 1

Nội dung chương trình bày việc phân tích khung đầu hồi chịu tác động của tải trọng gió dọc nhà phương Y tác dụng trực tiếp lên diện tích đón gió của vách tường đầu hồi:

  • Thiết kế dầm khung trục 1: Tiết diện thép chữ I tổ hợp được kiểm toán dựa trên bảng tổng hợp nội lực tính toán.
  • Thiết kế cột khung đầu hồi (cột trục 15 và các cột giữa): Cột chịu lực nén uốn đồng thời tiếp nhận tải trọng gió từ các dầm tường truyền vào; kiểm tra tiết diện cột thép $I-400 \times 200 \times 6 \times 8\text{ mm}$ thỏa mãn khả năng chịu tải và độ võng ngang đỉnh cột theo quy chuẩn.

Phần B - Chương 6: Tính toán – thiết kế sàn, dầm điển hình

Chương này thực hiện thiết kế khu vực sàn bê tông cốt thép thuộc khối nhà 3 tầng phụ trợ:

  • Lựa chọn giải pháp bản sàn bê tông cốt thép đổ toàn khối cấp độ bền B25, cốt thép CB300-V và CB240-T. Hoạt tải sàn được tra theo Bảng 3 TCVN 2737:2023 tương ứng với công năng sử dụng từng phòng; tải trọng tường gạch nung 100, 200 và vách chống cháy 60 phút được gán trực tiếp lên dầm.
  • Xây dựng mô hình tính toán sàn bằng phần mềm SAFE: Chia dải strip theo hai phương X và Y, trích xuất biểu đồ mô men uốn để tính toán diện tích cốt thép chịu lực.
  • Kiểm tra trạng thái giới hạn thứ hai theo TCVN 5574:2018: Kiểm tra chuyển vị ngắn hạn, chuyển vị dài hạn có kể đến vết nứt do từ biến và co ngót bê tông (COMBOCV-TP), tính toán bề rộng khe nứt ngắn hạn và dài hạn đảm bảo nằm trong giới hạn cho phép.

Phần B - Chương 7: Tính toán thiết kế khung trục X6

Chương này phân tích hệ khung trục dọc X6 tiếp nhận tải trọng đứng và tải trọng gió tác động:

  • Sơ bộ kích thước tiết diện dầm, cột bê tông cốt thép/thép tổ hợp; xác định tải trọng tĩnh tải sàn, gạch nhẹ AAC, tường ngăn và hoạt tải theo phòng.
  • Xây dựng mô hình khung trong phần mềm phân tích kết cấu, xác định các biểu đồ nội lực mô men uốn $M$, lực cắt $V$, lực dọc $N$.
  • Tính toán cốt thép dầm chính B8 và cốt treo dạng đai tại vị trí giao nhau với dầm phụ; tính toán cốt thép cho cột khung chịu nén lệch tâm xiên theo cặp nội lực bất lợi từ tổ hợp C6 và C10.

Phần B - Chương 8: Thiết kế cầu thang bộ

Thiết kế hệ kết cấu cầu thang bộ hai vế dạng bản bê tông cốt thép:

  • Xác định kích thước hình học bản thang, chiều dày bản chiếu nghỉ, chiếu tới và tải trọng hoàn thiện (bậc xây gạch, vữa lót, lan can).
  • Xây dựng mô hình phần tử thanh 2D trong SAP2000 cho vế 1 và vế 2; gán các trường hợp tĩnh tải và hoạt tải tập trung/phân bố.
  • Tính toán diện tích cốt thép dọc bản thang, cốt thép dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới (kiểm tra lực cắt $V_{2-2}$ để bố trí cốt đai).

Phần B - Chương 9: Thiết kế liên kết khung

Nội dung chương tính toán chi tiết cơ học cho các nút liên kết thép:

  • Liên kết chân cột trục Y8 và Y15 với móng bê tông: Cấu tạo liên kết ngàm gồm bản đế thép, sườn đế gia cường A và B, hệ bu lông neo chôn sâu vào đài móng. Kiểm tra điều kiện ép mặt cục bộ của bê tông móng dưới đáy bản đế cho 3 trường hợp tải trọng; kiểm tra ứng suất uốn của các ô bản đế; tính toán kích thước sườn đế; kiểm tra khả năng chịu kéo của bu lông neo và đường hàn góc liên kết giữa bản cánh, bản bụng cột vào bản đế.
  • Liên kết dầm với cột (Chi tiết liên kết 3) và liên kết nối dầm với dầm (Chi tiết liên kết 4, 7, 15): Tính toán số lượng bu lông cường độ cao, kiểm tra khả năng chịu kéo, chịu cắt và ép mặt của bu lông; kiểm tra chiều dày bản ghép thép và đường hàn liên kết bản cánh, bản bụng dầm vào bản ghép.

Phần B - Chương 10: Tính toán thiết kế móng

Chương cuối cùng giải quyết bài toán nền móng cho công trình:

  • Đánh giá địa chất: Khảo sát các lớp đất yếu tại KCN Long Hậu 3 thông qua số liệu thí nghiệm cơ lý và chỉ số SPT.
  • Lựa chọn giải pháp móng: Sử dụng cọc ly tâm ứng suất trước D500. Xác định sức chịu tải thiết kế của cọc dựa trên 4 phương pháp: sức chịu tải theo vật liệu cọc, theo chỉ tiêu cơ lý đất nền, theo cường độ kháng mũi $q_p$ và ma sát bên $f_i$, và theo kết quả thí nghiệm SPT ($N_{SPT}$).
  • Tính toán chi tiết các đài móng cọc: Thiết kế móng góc X1-Y16, móng biên X2-Y13, móng trục X2-Y15 và móng X1-Y2. Nội dung kiểm toán bao gồm: kiểm tra tải trọng truyền lên đầu từng cọc trong nhóm, kiểm tra áp lực tiếp xúc tại đáy khối móng quy ước, tính lún móng cọc theo quan hệ $e-p$, kiểm tra điều kiện chống xuyên thủng đài móng theo tháp đâm thủng bê tông cốt thép và tính toán bố trí cốt thép đài móng theo hai phương X, Y.

Kết quả và đóng góp kỹ thuật

Đồ án hoàn thành trọn vẹn bộ hồ sơ thiết kế kỹ thuật từ quy hoạch mặt bằng kiến trúc đến giải pháp kết cấu chi tiết cho công trình nhà xưởng khẩu độ lớn. Các kết quả tính toán chính đạt được bao gồm:

  • Áp dụng đầy đủ tiêu chuẩn tải trọng mới TCVN 2737:2023: Xác lập hệ thống tải trọng gió chính xác tại khu vực Cần Giuộc (vùng II, địa hình B) với vận tốc gió cơ sở $V_{3s,20} = 39,37\text{ m/s}$, áp lực gió chu kỳ 10 năm $W_{3s,10} = 80,94\text{ daN/m}^2$, hệ số hiệu ứng giật $G_f = 0,863$. Phân tích chi tiết hệ số khí động với hai trạng thái áp lực trong ($c_{pi} = \pm 0,2$) giúp phản ánh sát thực tế trạng thái làm việc của kết cấu bao che tole và khung thép.
  • Tối ưu hóa tiết diện kết cấu thép: Đã lựa chọn và kiểm toán an toàn tiết diện cột biên chữ I thay đổi $I-(800\text{--}1500) \times 350 \times 14 \times 20\text{ mm}$ cùng hệ dầm thép mái $(800\text{--}1000) \times 350 \times 10 \times 16\text{ mm}$, bảo đảm các điều kiện về cường độ chịu lực, ổn định tổng thể và ổn định cục bộ của bản cánh, bản bụng mà không gây lãng phí vật liệu.
  • Kiểm soát biến dạng và nứt kết cấu bê tông cốt thép: Kết quả mô hình hóa sàn tầng trên phần mềm SAFE và cầu thang trên SAP2000 cho thấy toàn bộ độ võng dài hạn (kể đến từ biến, co ngót) và bề rộng khe nứt ngắn hạn/dài hạn đều thỏa mãn giới hạn cho phép của TCVN 5574:2018.
  • Thiết kế chi tiết nút liên kết chịu lực cao: Giải quyết an toàn liên kết chân cột chịu mô men uốn và lực dọc lớn bằng bản đế gia cường sườn đế A, B và bu lông neo; các mối nối dầm và liên kết dầm - cột bằng bu lông cường độ cao kết hợp bản ghép và đường hàn que N42 đều đạt khả năng chịu cắt và ép mặt.
  • Giải pháp nền móng cọc ly tâm D500 tin cậy: Xác định sức chịu tải cọc trên cơ sở thí nghiệm SPT và chỉ tiêu cơ lý, hoàn thành kiểm toán lún móng quy ước và chống xuyên thủng cho các đài móng chịu lực phức tạp (X1-Y16, X2-Y13, X2-Y15, X1-Y2).

Hạn chế và hướng mở rộng đề tài

Dựa trên phạm vi và khối lượng thực hiện trong đồ án tốt nghiệp, đề tài có một số giới hạn kỹ thuật:

  • Đồ án tập trung tính toán chi tiết cho các khung ngang điển hình (trục Y8, Y15, trục đầu hồi 1) và khung dọc X6; chưa mô phỏng động lực học phi tuyến toàn bộ không gian nhà xưởng chịu tác động đồng thời của tải trọng động đất hoặc va chạm bất khả kháng của phương tiện vận chuyển hàng hóa (xe nâng, xe tải container).
  • Các nút liên kết chân cột và nối dầm được tính toán theo mô hình giải tích cấu kiện thanh quy chuẩn; chưa ứng dụng mô hình phần tử hữu hạn tấm vỏ 3D để khảo sát tập trung ứng suất chi tiết tại các vùng khoét lỗ bu lông và đường hàn góc.
  • Hướng mở rộng nghiên cứu: Tích hợp công cụ tối ưu hóa khối lượng thép kết cấu tự động dựa trên thuật toán di truyền; nghiên cứu ứng xử chịu nhiệt của hệ thống bảo vệ chống cháy cho kết cấu thép theo quy chuẩn PCCC mới.

Giá trị tham khảo

Tài liệu đồ án là nguồn tư liệu học thuật và kỹ thuật hữu ích phục vụ:

  • Sinh viên chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp tham khảo làm đồ án môn học Kết cấu thép, đồ án môn học Nền móng và đồ án tốt nghiệp kỹ sư.
  • Kỹ sư thiết kế kết cấu nhà xưởng công nghiệp tiếp cận quy trình ứng dụng thực tế tiêu chuẩn TCVN 2737:2023 trong tính toán áp lực gió (hệ số giật $G_f$, áp lực trong $c_{pi}$, tổ hợp tải trọng).
  • Tham khảo trực tiếp quy trình kiểm tra trạng thái giới hạn võng - nứt sàn bê tông cốt thép trên phần mềm SAFE và các bước thiết kế nút liên kết chân cột ngàm kết cấu thép chịu lực lớn.

Câu hỏi thường gặp

1. Công trình Nhà thép Cobi Logis II có quy mô mặt bằng và địa điểm xây dựng tại đâu?
Công trình được xây dựng tại Lô 3F-1, đường số 12, KCN Long Hậu 3, xã Long Hậu, huyện Cần Giuộc, tỉnh Long An. Mặt bằng nhà xưởng có chiều dài 126 m, rộng 56 m, diện tích xây dựng 7.056 m², cao trình đỉnh mái +17,000 m với độ dốc mái 15% và đỉnh nóc gió tại +12,000 m.

2. Các thông số tải trọng gió theo tiêu chuẩn mới TCVN 2737:2023 được tính toán cho công trình như thế nào?
Công trình thuộc vùng gió II, dạng địa hình B. Áp lực gió cơ sở $W_0 = 95\text{ daN/m}^2$, vận tốc gió 3 giây chu kỳ lặp 20 năm $V_{3s,20} = 39,37\text{ m/s}$, áp lực gió chu kỳ 10 năm $W_{3s,10} = 80,94\text{ daN/m}^2$, vận tốc gió chu kỳ 50 năm $V_{3s,50} = 44\text{ m/s}$. Hệ số hiệu ứng giật tính toán $G_f = 0,863$ với cao độ tương đương đỉnh mái $z_e = 13,3\text{ m}$.

3. Vật liệu thép và bê tông sử dụng trong đồ án có các chỉ tiêu cơ lý gì?
Kết cấu khung chính sử dụng thép hợp kim Q345 có giới hạn chảy $f_y = 345\text{ MPa}$, cường độ tính toán $f = 325\text{ MPa}$, môđun đàn hồi $E = 2,1 \times 10^8\text{ kN/m}^2$. Bê tông móng và sàn đạt cấp độ bền B25 với cường độ chịu nén tính toán $R_b = 14,5\text{ MPa}$, cường độ kéo $R_{bt} = 1,05\text{ MPa}$. Cốt thép sử dụng loại CB300-V ($R_s = 260\text{ MPa}$) và CB240-T ($R_s = 210\text{ MPa}$).

4. Giải pháp liên kết chân cột thép với hệ móng được thiết kế theo dạng nào?
Chân cột trục Y8 và Y15 được thiết kế theo dạng liên kết ngàm cứng, bao gồm bản đế thép dày đặt trên bề mặt bê tông móng, gia cường bằng hệ thống sườn đế A và B, truyền lực neo thông qua cụm bu lông neo chôn sâu vào đài móng và liên kết hàn góc giữa cột với bản đế bằng que hàn N42.

5. Giải pháp kết cấu móng và loại cọc được tác giả lựa chọn là gì?
Do nền đất yếu tại Cần Giuộc, tác giả lựa chọn giải pháp móng cọc đài thấp bằng bê tông cốt thép đổ toàn khối trên nền cọc ly tâm ứng suất trước D500. Sức chịu tải của cọc được tính toán và kiểm chứng qua 4 phương pháp gồm sức bền vật liệu, chỉ tiêu cơ lý đất nền, cường độ đất nền ($q_p, f_i$) và chỉ số thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Nhà thép Cobi Logis II" của sinh viên Nguyễn Thành An đã hoàn thành khối lượng công việc chuyên môn toàn diện và có tính đồng bộ cao trong lĩnh vực kỹ thuật xây dựng công trình công nghiệp. Đề tài thể hiện rõ tính thời sự qua việc áp dụng nghiêm ngặt tiêu chuẩn tải trọng mới TCVN 2737:2023 và TCVN 5574:2018 vào bài toán phân tích khung thép khẩu độ lớn và sàn bê tông cốt thép. Kết quả tính toán từ kiến trúc, khung kết cấu chính, chi tiết liên kết nút đến hệ móng cọc ly tâm D500 bảo đảm đầy đủ độ tin cậy chịu lực và giá trị thực tiễn trong công tác thiết kế xây dựng.