Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đề tài tốt nghiệp "THE ILAVITA" được thực hiện bởi sinh viên Nguyễn Cao Nguyên (MSSV: 19149062), dưới sự hướng dẫn của PGS. TS. Lê Anh Thắng, thuộc Khoa Đào tạo Chất lượng cao, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (bảo vệ ngày 30/12/2024).

Bối cảnh thực tiễn của đề tài xuất phát từ tốc độ gia tăng dân số đô thị nhanh chóng, dẫn đến nhu cầu về quỹ đất xây dựng nhà ở ngày càng cấp thiết trong khi khả năng tiếp cận đất nền riêng lẻ của phần lớn người dân bị giới hạn về mặt tài chính. Để giải quyết mâu thuẫn này, định hướng phát triển các tổ hợp chung cư cao tầng kết hợp thương mại dịch vụ nhằm thay thế các khu nhà thấp tầng hoặc khu dân cư xuống cấp là giải pháp quy hoạch phù hợp, vừa hiện đại hóa bộ mặt cảnh quan đô thị, vừa giải quyết chỗ ở và việc làm. Dự án Khu phức hợp căn hộ dịch vụ thương mại The ILAVITA được xây dựng tại Thành phố Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh, đáp ứng tiêu chuẩn công trình dân dụng Cấp I theo mục 2.2 Phụ lục II - Thông tư số 07/2019/TT-BXD (công trình có số tầng lớn hơn 24 tầng).

Nhiệm vụ và mục tiêu nghiên cứu của đồ án bao gồm:

  1. Nghiên cứu tổng quan kiến trúc, dây chuyền công năng và các hệ thống kỹ thuật phụ trợ (MEP, PCCC, chống sét, thoát rác) của công trình.
  2. Lựa chọn giải pháp kết cấu chịu lực không gian tổng thể phù hợp với quy mô công trình cao tầng.
  3. Xác định và tổ hợp các tải trọng tác động thẳng đứng (tĩnh tải, hoạt tải) và tải trọng ngang (gió tĩnh, gió động, động đất) theo các tiêu chuẩn hiện hành.
  4. Tính toán, thiết kế và bố trí cốt thép cho các cấu kiện điển hình: bản thang bộ, sàn sườn bê tông cốt thép tầng điển hình.
  5. Xây dựng không gian mô hình phần tử hữu hạn phân tích ứng xử của hệ khung - vách chịu lực, kiểm tra các điều kiện ổn định tổng thể (chuyển vị đỉnh, chuyển vị lệch tầng, hiệu ứng bậc hai P-Delta, chống lật) và tính toán cốt thép dầm, vách cứng.
  6. Xử lý số liệu địa chất, tính toán sức chịu tải cọc khoan nhồi và thiết kế hệ thống móng (các đài móng cọc M1, M2, M3 và móng cụm lõi vách thang máy M4).
  7. Thể hiện hồ sơ thiết kế gồm 01 tập thuyết minh tính toán, phụ lục và 26 bản vẽ kỹ thuật khổ A1 (gồm 6 bản vẽ kiến trúc, 13 bản vẽ kết cấu, 5 bản vẽ móng và 2 bản vẽ thi công).

Phạm vi nghiên cứu:

  • Không gian: Tòa nhà The ILAVITA tại Thành phố Thủ Đức, TP. Hồ Chí Minh; quy mô gồm 02 tầng hầm (cốt sàn -5.80m, kích thước sàn hầm 91,15 m) và 26 tầng nổi (chiều cao công trình 90 m, kích thước mặt bằng tầng điển hình 32,5 m × 39 m).
  • Thời gian thực hiện: Từ ngày 01/09/2024 đến ngày 30/12/2024.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án vận dụng các nguyên lý tính toán kết cấu bê tông cốt thép hiện đại dựa trên hai nhóm trạng thái giới hạn:

  • Trạng thái giới hạn thứ nhất (TTGH I): Đảm bảo khả năng chịu lực, độ bền và tính ổn định hình học dưới tác động của các tổ hợp tải trọng bất lợi nhất, chống phá hoại do mỏi hoặc mất vị trí.
  • Trạng thái giới hạn thứ hai (TTGH II): Đảm bảo điều kiện sử dụng bình thường của công trình, khống chế biến dạng (độ võng, chuyển vị ngang, góc xoay) và bề rộng khe nứt trong giới hạn cho phép.

Hệ thống quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật Việt Nam và công thức tính toán được áp dụng:

  • 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.
  • TCVN 9386:2012: Thiết kế công trình chịu động đất.
  • TCVN 10304:2014: Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế (Phụ lục G xác định sức chịu tải cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền).
  • TCVN 198:1997: Nhà cao tầng - Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối.
  • QCVN 06:2010/BXD: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn cháy cho nhà và công trình.
  • Phương pháp Meyerhof (1976) dựa trên chỉ số thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) để tính toán sức kháng mũi và ma sát thành cọc khoan nhồi.

Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa tính toán giải tích lý thuyết và mô hình hóa số bằng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM):

  • Phần mềm ETABS (ETABS 2019 / ETABS 18): Mô hình hóa không gian 3D toàn bộ công trình để phân tích dao động riêng, chu kỳ, tần số; xác định nội lực khung - vách dưới tải trọng thẳng đứng và tải trọng ngang (gió động các mode, phổ phản ứng động đất); kiểm tra ổn định tổng thể.
  • Phần mềm SAFE V12: Mô hình hóa các ô sàn tầng điển hình và đài móng dưới dạng bản chịu uốn trên nền đàn hồi hoặc gối tựa lò xo, phục vụ tính toán phân phối nội lực dải (strip), tính thép, kiểm tra độ võng ngắn hạn, độ võng dài hạn, vết nứt và khả năng chống chọc thủng đài móng.
  • Phần mềm PLAXIS: Phân tích và tính toán hệ tường chắn tầng hầm.
  • Phương pháp lò xo nền (Soil Springs): Xác định độ cứng lò xo theo phương đứng và phương ngang quanh thân cọc dựa trên chỉ tiêu địa chất phục vụ phân tích tương tác móng - đất.

Vật liệu sử dụng trong thiết kế được quy định theo các thông số kỹ thuật:

Loại vật liệu Ký hiệu / Cấp độ bền Đặc trưng cơ lý Phạm vi sử dụng trong công trình
Bê tông B30 $R_b = 17\text{ MPa}$, $R_{bt} = 1,2\text{ MPa}$ Sàn, dầm, vách cứng, cầu thang, bể nước, đài móng, cọc khoan nhồi
Vữa xây trát Mác B5C Xi măng cát mác B5C Xây và trát hệ tường bao che, tường ngăn
Cốt thép nhóm 1 CB240-T ($\varnothing < 10\text{ mm}$) $R_s = R_{sc} = 240\text{ MPa}$, $R_{sw} = 170\text{ MPa}$, $E_s = 2,1 \times 10^5\text{ MPa}$ Thép đai, thép phân bố, cốt thép cấu tạo bản sàn, cầu thang
Cốt thép nhóm 2 CB400-V ($\varnothing \ge 10\text{ mm}$) $R_s = R_{sc} = 350\text{ MPa}$, $R_{sw} = 210\text{ MPa}$, $E_s = 2,0 \times 10^5\text{ MPa}$ Cốt thép dọc chịu lực trong dầm, vách, đài móng, cọc khoan nhồi

Chiều dày lớp bê tông bảo vệ cấu kiện:

  • Cọc và đài móng: 50 mm.
  • Cấu kiện tiếp xúc trực tiếp với đất có lớp bê tông lót: 35 mm.
  • Bản sàn và bản thang: 20 mm.
  • Dầm khung: 50 mm.
  • Vách cứng và lõi thang máy: 50 mm.

Nội dung chính theo từng chương

CHAPTER 1: PROJECT INTRODUCTION

Chương 1 trình bày tổng quan về quy hoạch kiến trúc, quy mô và các hệ thống kỹ thuật của tòa nhà The ILAVITA:

  • Mặt bằng và công năng: Tòa nhà gồm 2 tầng hầm và 26 tầng nổi. Cốt sàn hầm tại cao độ -5,80m dùng làm bãi đỗ xe ô tô, xe máy, bố trí bể nước ngầm và phòng kỹ thuật. Tầng 1 đến tầng 3 là khu trung tâm thương mại, không gian sinh hoạt cộng đồng, ẩm thực và sân khấu. Tầng 4 đến tầng 7 là khu dịch vụ, văn phòng cho thuê. Tầng 8 đến tầng 25 bố trí các căn hộ chung cư cao cấp hoàn thiện đạt tiêu chuẩn 3 sao. Tầng 26 là tầng mái kỹ thuật.
  • Giải pháp giao thông: Giao thông ngang là hệ thống hành lang thông thoáng kết nối các khối căn hộ. Giao thông đứng gồm 2 lõi thang máy (mỗi bên bố trí 5 thang máy chạy suốt chiều cao tòa nhà) kết hợp 4 buồng thang bộ và lối thoát hiểm đặt tại các đầu sảnh chính.
  • Hệ thống cơ điện và kỹ thuật phụ trợ:
    • Cấp điện: Trạm biến áp độc lập cấp cho khối văn phòng, máy phát điện dự phòng đáp ứng 100% công suất tải ưu tiên khi có sự cố, tủ điện và công tơ đo đếm phân bố riêng từng tầng.
    • Cấp thoát nước: Nguồn cấp từ mạng lưới đô thị qua đồng hồ vào bể ngầm hầm, dùng bơm áp lực đẩy lên các tầng và bể trữ nước mái. Hệ thống thoát nước sinh hoạt dẫn qua bể xử lý chất thải trước khi xả ra cống thành phố; thoát nước mưa mái và ban công sử dụng ống thu $\varnothing 200 \div \varnothing 400$ thu gom về hố ga tầng hầm.
    • PCCC: Bố trí bình chữa cháy xách tay CO2 và bột ABC tại tất cả các tầng (mỗi tầng có 1 vị trí cố định); hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler phủ kín các khu văn phòng, hành lang, tầng hầm và sảnh lớn; các họng tiếp nước ngoài nhà kết nối trực tiếp cho xe chữa cháy.
    • Chống sét: Hệ thống kim thu sét phát tia tiên đạo chủ động CIPROTEC ESE (mã CPT-1) có bán kính bảo vệ $R_p = 65\text{ m}$, lắp đặt trên cột đỡ cao 5 m tại sàn mái bê tông cốt thép. Dây dẫn sét là cáp đồng trần tiết diện 70 mm² đi trong 2 tuyến ống $\varnothing 42$ dọc buồng thang bộ và lõi thang máy xuống đất. Hệ thống tiếp địa dùng cọc thép bọc đồng $\varnothing 16$ dài 2,4 m (tối thiểu 3 cọc/điểm đóng), chôn sâu đỉnh cọc $\ge 0,8\text{ m}$, liên kết bằng mối hàn hóa nhiệt, đảm bảo điện trở nối đất $R_{rtx} < 1\ \Omega$. Thiết bị kiểm tra gồm hộp thử điện trở inox cao 1 m (hoặc 2 m) và bộ đếm sét cao 2 m so với mặt sàn hoàn thiện.
    • Môi trường: Áp dụng tấm lợp thép mạ màu công nghệ Thermatech phản xạ nhiệt, giảm bức xạ cho công trình; hệ thống thu gom và xử lý rác cục bộ khép kín từng tầng.

CHAPTER 2: STRUCTURAL SOLUTIONS FOR PROJECTS

Chương 2 phân tích, đánh giá và lựa chọn sơ đồ kết cấu chịu lực:

  • Lựa chọn hệ kết cấu chịu lực chính: Đồ án so sánh các dạng kết cấu nhà cao tầng (khung, vách chịu lực, lõi cứng, hệ ống). Phân tích dữ liệu thực tế từ các trận động đất trong lịch sử (California 1971, Nicaragua 1972, Romania 1977) cho thấy kết cấu có tường vách chịu lực hạn chế đáng kể mức độ sụp đổ so với hệ khung thuần túy. Do đó, hệ kết cấu vách - lõi cứng bê tông cốt thép toàn khối kết hợp khung được lựa chọn nhằm tối ưu hóa khả năng kháng tải trọng ngang (gió, động đất) và tăng độ cứng không gian.
  • Lựa chọn hệ kết cấu sàn: Tác giả so sánh sàn sườn toàn khối (dầm bản), sàn ô cờ và sàn phẳng không dầm. Giải pháp sàn sườn toàn khối được lựa chọn do tính toán đơn giản, chiều dày bản mỏng, tiết kiệm vật liệu bê tông và cốt thép, giảm trọng lượng bản thân truyền xuống móng; hệ dầm được bố trí giấu chìm trong các vách ngăn kiến trúc.
  • Sơ bộ kích thước tiết diện cấu kiện:
    • Dầm chính: Nhịp tính toán $L = 11000\text{ mm}$, chiều cao dầm $h = (1/12 \div 1/16)L = 916 \div 687,5\text{ mm}$, chọn $h = 700\text{ mm}$; bề rộng dầm $b = (1/4 \div 1/2)h = 175 \div 350\text{ mm}$, chọn $b = 300\text{ mm} \rightarrow$ Tiết diện $700 \times 300\text{ mm}$.
    • Dầm phụ: Nhịp tính toán $L = 9500\text{ mm}$, chiều cao dầm $h = (1/16 \div 1/20)L = 593 \div 475\text{ mm}$, chọn $h = 500\text{ mm}$; bề rộng chọn $b = 250\text{ mm} \rightarrow$ Tiết diện $500 \times 250\text{ mm}$.
    • Bản sàn: Ô bản lớn nhất kích thước $11\text{ m} \times 9,5\text{ m}$ có tỷ số cạnh $L_2 / L_1 = 11 / 9,5 = 1,158 < 2$ (bản làm việc 2 phương). Chiều dày sàn sơ bộ theo công thức $h_s = (D/m)L_1$ với $m = 50 \rightarrow h_s = (1/50) \times 9500 = 190\text{ mm}$, chọn $h_s = 180\text{ mm}$ (thỏa mãn điều kiện $h_s > h_{min} = 50\text{ mm}$ cho sàn nhà dân dụng).
    • Vách cứng và lõi thang: Theo TCVN 198:1997, chiều dày vách $b_w \ge 150\text{ mm}$ và $b_w \ge h_t / 20 = 3200 / 20 = 160\text{ mm}$, chọn sơ bộ $b_w = 300\text{ mm}$.

CHAPTER 3: STAIR DESIGN

Chương 3 trình bày chi tiết thiết kế cầu thang bộ dạng bản hai vế chịu lực:

  • Kích thước hình học: Chiều cao tầng điển hình $3,2\text{ m}$ ($3200\text{ mm}$); chọn chiều cao bậc $h_b = 152\text{ mm}$ (số bậc là 21 bậc); chiều rộng bậc $l_b = 250\text{ mm}$. Góc nghiêng bản thang $\tan \alpha = 152/250 \rightarrow \cos \alpha = 0,857$. Chiều dày bản thang chọn $h_s = 120\text{ mm}$.
  • Dầm chiếu tới và dầm chiếu nghỉ: Nhịp tính toán $L_o = 3700\text{ mm}$; chiều cao dầm $h_{ct,cn} = (1/10 \div 1/13)L_o = 284 \div 370\text{ mm}$, chọn $h = 300\text{ mm}$; bề rộng chọn $b = 150\text{ mm} \rightarrow$ Tiết diện dầm $150 \times 300\text{ mm}$.
  • Tải trọng tính toán:
    • Tĩnh tải: Bản chiếu nghỉ gồm đá granite, vữa lót, trần trát có tổng tĩnh tải tính toán chưa kể bê tông cốt thép là $1,68\text{ kN/m}^2$. Bản nghiêng quy đổi theo phương dốc có tĩnh tải tiêu chuẩn $g^{tc} = 5,579\text{ kN/m}^2$, tĩnh tải tính toán $g^{tt} = 6,587\text{ kN/m}^2$.
    • Hoạt tải: Tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 lấy $p^{tc} = 3,0\text{ kN/m}^2$, hệ số vượt tải $n = 1,2$; hoạt tải tính toán bản nghiêng $p^{tt} = 1,085\text{ kN/m}^2$ (sau khi nhân $\cos \alpha$), bản chiếu nghỉ $p^{tt} = 3,6\text{ kN/m}^2$.
  • Sơ đồ tính và kết quả nội lực: Cắt dải bản rộng $b = 1\text{ m}$. Tác giả phân tích tỷ số $h_d / h_s$ và độ cứng liên kết; để thiên về an toàn chịu lực tại nhịp, sơ đồ 2 đầu khớp được chọn để tính toán nội lực chính, đồng thời bố trí cốt thép cấu tạo gối $\varnothing 10a200$ để chống nứt vỡ gạch hoàn thiện. Phân tích trên mô hình ETABS 2D cho moment cực đại tại giữa nhịp bản nghiêng $M_{max} = 18,48\text{ kNm}$.
  • Tính toán dầm chiếu tới: Moment nhịp dầm $M = 21,538\text{ kNm}$. Lực cắt lớn nhất $Q_{max} = 35,11\text{ kN}$. Khả năng chịu cắt của bê tông $Q_{b,min}$ nhỏ hơn tải tác dụng nên bố trí cốt đai nhánh đôi $\varnothing 8$ ($a_w = 50,3\text{ mm}^2$); bố trí đai $\varnothing 8a100$ trong đoạn $L/4$ đầu dầm và $\varnothing 8a200$ trong đoạn $L/2$ giữa dầm.
  • Kiểm tra võng: Độ võng cực đại theo TCVN 5574:2018 thỏa mãn điều kiện $f_{max} \le [f] = L/200 = 2500/200 = 12,5\text{ mm}$.

CHAPTER 4: TYPICAL FLOOR DESIGN CALCULATION

Chương 4 thực hiện tính toán thiết kế bản sàn sườn tầng điển hình:

  • Tải trọng tác dụng: Tĩnh tải các lớp hoàn thiện sàn phòng ngủ/phòng khách ($1,74\text{ kN/m}^2$), khu vệ sinh, ban công, hành lang; tĩnh tải tường xây gạch dày 100 mm và 200 mm phân bố trên sàn; hoạt tải sử dụng theo TCVN 2737:1995 đối với từng loại phòng chức năng và khu thương mại.
  • Mô hình phần tử hữu hạn: Xây dựng mặt bằng sàn 3D bằng phần mềm SAFE V12, chia lưới phần tử hữu hạn để xác định trường ứng suất, moment uốn theo hai phương trực giao $X$ và $Y$.
  • Tính cốt thép và kiểm tra TTGH II: Thiết lập các dải thiết kế (design strips) theo phương $X$ và $Y$, tính toán diện tích cốt thép chịu moment dương (nhịp) và moment âm (gối). Thực hiện kiểm tra độ võng ngắn hạn, độ võng dài hạn (xét đến nứt và từ biến của bê tông) và kiểm tra bề rộng vết nứt ngắn hạn/dài hạn theo TCVN 5574:2018 đảm bảo nằm trong ngưỡng cho phép.

CHAPTER 5: FRAME STRUCTURE DESIGN

Chương 5 phân tích kết cấu khung - vách không gian chịu tải trọng tổng hợp:

  • Khai báo tải trọng: Tĩnh tải bản thân kết cấu, tĩnh tải hoàn thiện sàn mái, tường xây tầng hầm 1, hầm 2, tầng 1, các tầng 2-4, 5-7, 8-23, tầng 24 và tầng 25; hoạt tải các tầng theo công năng.
  • Tải trọng gió (gió tĩnh và gió động): Tính toán thành phần tĩnh áp lực gió theo hai phương $X$ và $Y$. Thực hiện phân tích động học tìm tần số và dạng dao động riêng của công trình; xác định hệ số tương quan không gian $\nu$, các thông số $\rho$ và $\chi$; tính toán tải trọng gió động phương $X$ (xét mode 1, mode 7) và phương $Y$ (xét mode 4, mode 5).
  • Tải trọng động đất: Áp dụng TCVN 9386:2012; khai báo phổ phản ứng thiết kế đàn hồi trên ETABS 18 dựa trên đỉnh gia tốc nền theo địa danh hành chính Thành phố Thủ Đức; xác định hệ số ứng xử $q$, hệ số tầm quan trọng của công trình và các chu kỳ đặc trưng $T_B, T_C, T_D$.
  • Tổ hợp tải trọng và kiểm tra ổn định tổng thể: Thiết lập các tổ hợp tải trọng theo TTGH I (kiểm tra độ bền cấu kiện) và TTGH II (kiểm tra biến dạng).
    • Kiểm tra chuyển vị đỉnh lớn nhất theo phương $X$ và phương $Y$ do tải trọng gió và động đất.
    • Kiểm tra chuyển vị lệch tầng (floor drift) giữa các tầng kế cận.
    • Kiểm tra điều kiện gia tốc đỉnh và khả năng chống lật của toàn khối công trình.
    • Kiểm tra hiệu ứng bậc hai P-Delta: Trích xuất các giá trị tổng lực thẳng đứng $P_{tot}$, lực cắt tầng $V_{tot}$ và độ lệch tầng để đánh giá hệ số độ nhạy.
  • Thiết kế cốt thép dầm và vách: Trích xuất biểu đồ bao moment COMBBAO (như tầng 20), tính toán cốt thép dọc, cốt đai, chiều dài neo và nối cốt thép cho hệ dầm chính, dầm phụ. Phân chia dải chịu lực trên tiết diện và chiều cao vách phẳng/vách lõi thang (như vách trục 5-C) để bố trí cốt thép chịu nén uốn đồng thời.

CHAPTER 6: CONSTRUCTION FOUNDATION CALCULATION

Chương 6 thực hiện thiết kế nền móng công trình:

  • Điều kiện địa chất và thông số cọc: Thống kê số liệu địa chất, chỉ tiêu cơ lý các lớp đất nền, biểu đồ sức kháng cắt không thoát nước; tính toán cọc khoan nhồi làm việc chịu tải trọng thẳng đứng.
  • Sức chịu tải của cọc khoan nhồi:
    • Tính toán sức chịu tải theo độ bền vật liệu bê tông B30 và cốt thép CB400-V.
    • Tính toán sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý đất nền theo Phụ lục G - TCVN 10304:2014.
    • Tính toán sức chịu tải theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT dựa trên công thức Meyerhof (1976), xác định sức kháng mũi và lực ma sát thành cọc qua các lớp cát và đất sét để rút ra sức chịu tải thiết kế an toàn.
    • Xác định độ cứng lò xo đất theo phương đứng và phương ngang bao quanh thân cọc.
  • Thiết kế các khối móng cọc:
Ký hiệu đài móng Quy mô số lượng cọc Nội dung kiểm tra cơ học và trạng thái giới hạn
Móng M1 03 cọc khoan nhồi Kiểm tra phản lực đầu cọc ($P_{max}, P_{min}$); tính lún theo khối móng quy ước (dùng hệ số nén $e-p$ lớp đất 3); kiểm tra cường độ chịu cắt; tính thép đài lớp trên và lớp dưới.
Móng M2 04 cọc khoan nhồi Xác định phản lực đầu cọc lớn nhất/nhỏ nhất; kiểm tra áp lực dưới đáy khối móng quy ước; tính toán độ lún; kiểm tra khả năng chịu cắt; tính cốt thép đài móng.
Móng M3 08 cọc khoan nhồi Kiểm tra phản lực cọc; kiểm tra độ lún móng quy ước; kiểm tra điều kiện chống đâm thủng đài móng ($P_{cx} > P_{xt}$); kiểm tra lực cắt và tính thép đài.
Móng M4 (M-LTM) 80 cọc khoan nhồi (móng lõi thang máy) Kiểm tra phản lực phân bố trên 80 đầu cọc; kiểm tra lún khối móng quy ước cụm lõi; kiểm tra điều kiện chọc thủng đài trên phần mềm SAFE 12; kiểm tra cắt và moment 2 phương; bố trí lưới thép đài.

Kết quả và đóng góp

Kết quả tính toán của đồ án:

  • Lựa chọn giải pháp kết cấu không gian vách - khung bê tông cốt thép B30 toàn khối kết hợp hệ sàn sườn dày 180 mm, dầm chính $700 \times 300\text{ mm}$, dầm phụ $500 \times 250\text{ mm}$, vách dày 300 mm, đáp ứng đầy đủ yêu cầu chịu lực thẳng đứng và tải trọng ngang cho công trình 26 tầng cao 90 m.
  • Xác định đầy đủ các giá trị nội lực bất lợi của dầm sàn, thang bộ ($M_{max} = 18,48\text{ kNm}$, dầm chiếu tới $M = 21,538\text{ kNm}$, $Q_{max} = 35,11\text{ kN}$ bố trí đai $\varnothing 8a100/\varnothing 8a200$), kiểm soát độ võng cầu thang đạt $12,5\text{ mm} \le L/200$.
  • Phân tích động lực học kết cấu nhà cao tầng dưới tác động của gió động (mode 1, 7 phương $X$; mode 4, 5 phương $Y$) và động đất theo TCVN 9386:2012; kết quả kiểm tra chuyển vị đỉnh, độ lệch tầng, gia tốc đỉnh, chống lật và hiệu ứng P-Delta đều nằm trong ngưỡng an toàn cho phép theo tiêu chuẩn.
  • Hoàn thành tính toán sức chịu tải cọc khoan nhồi bằng phương pháp SPT (Meyerhof 1976) và cơ lý đất nền (TCVN 10304:2014); thiết kế chi tiết 4 dạng đài móng từ đài độc lập (M1 - 3 cọc, M2 - 4 cọc, M3 - 8 cọc) đến móng bè cọc lớn cụm lõi thang máy M4 (80 cọc), kiểm tra đạt yêu cầu về lún, cắt và đâm thủng đáy đài.
  • Đóng góp thực tiễn: Cung cấp bộ hồ sơ thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh gồm thuyết minh tính toán chi tiết và 26 bản vẽ kỹ thuật khổ A1 đồng bộ từ kiến trúc, kết cấu thân, nền móng đến biện pháp thi công.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án:

  • Phạm vi đồ án giới hạn ở việc thiết kế điển hình một số cấu kiện đại diện (cầu thang bộ điển hình, sàn tầng điển hình, khung trục vách 5-C, 4 loại đài móng đặc trưng M1, M2, M3, M4) mà chưa xuất toàn bộ chi tiết cho tất cả các tầng phi điển hình.
  • Mô hình tính toán tương tác cọc - đất sử dụng hệ số nền/lò xo đàn hồi tương đương, chưa mô phỏng phi tuyến sâu về tương tác nhóm cọc không gian phức tạp khi chịu tải trọng động đất chu kỳ lớn.

Hướng mở rộng:

  • Mở rộng phân tích ứng xử phi tuyến hình học và phi tuyến vật liệu (Nonlinear time-history analysis) cho hệ kết cấu vách chịu động đất mạnh.
  • Tối ưu hóa giải pháp kết cấu sàn chuyển (transfer slab) hoặc dầm chuyển nếu mặt bằng khối đế thương mại yêu cầu thông tầng khẩu độ lớn hơn ở các tầng dưới.

Giá trị tham khảo

Đề tài là tài liệu tham khảo cho:

  • Sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Xây dựng, Kỹ thuật Công trình Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp thực hiện đồ án tốt nghiệp hoặc các đồ án môn học Bê tông cốt thép 2, Kết cấu nhà cao tầng, Nền móng.
  • Kỹ sư thiết kế kết cấu tham khảo quy trình phân tích tải trọng gió động, phổ động đất theo TCVN 9386:2012 trên ETABS, phương pháp khai báo dải strip sàn và kiểm tra chọc thủng đài móng bè cọc lõi thang trên SAFE V12.
  • Phần đáng tham khảo nhất: Quy trình tính toán gió động chi tiết theo các mode dao động; phương pháp giải quyết liên kết bán cứng cầu thang chống nứt gạch; quy trình kiểm tra khối móng quy ước và chống chọc thủng đài 80 cọc lõi thang máy.

Câu hỏi thường gặp

  1. Quy mô và cấp công trình The ILAVITA được xác định dựa trên cơ sở pháp lý nào?
    Công trình gồm 02 tầng hầm và 26 tầng nổi với chiều cao 90 m, được xếp vào công trình dân dụng Cấp I dựa theo quy định tại mục 2.2 Phụ lục II của Thông tư số 07/2019/TT-BXD (áp dụng cho công trình có số tầng lớn hơn 24 tầng).

  2. Giải pháp kết cấu chịu lực chính của công trình là gì và vì sao được lựa chọn?
    Công trình sử dụng hệ kết cấu vách - lõi cứng bê tông cốt thép toàn khối kết hợp khung. Giải pháp này được chọn dựa trên các bài học thực tế từ các trận động đất (California 1971, Nicaragua 1972, Romania 1977), chứng minh kết cấu vách cứng có độ cứng không gian lớn, khả năng kháng chấn và chịu tải trọng ngang tốt hơn nhiều so với hệ khung thuần túy.

  3. Tại sao tác giả lại chọn sơ đồ 2 đầu khớp khi tính bản thang nhưng vẫn bố trí thép $\varnothing 10a200$ ở gối?
    Do liên kết giữa bản thang và dầm chiếu là liên kết nửa cứng phụ thuộc tỷ số độ cứng $h_d/h_s$. Tính theo sơ đồ khớp giúp tính toán an toàn cho vùng giữa nhịp (tránh thiếu thép nhịp). Việc đặt thêm cốt thép cấu tạo $\varnothing 10a200$ ở gối nhằm ngăn ngừa hiện tượng nứt bê tông tại gối tựa, tránh làm bong tróc lớp đá granite hoàn thiện trong quá trình khai thác.

  4. Hệ thống chống sét của tòa nhà được thiết kế với thông số kỹ thuật nào?
    Hệ thống sử dụng kim thu sét phát tia tiên đạo chủ động CIPROTEC ESE mã CPT-1 có bán kính bảo vệ $R_p = 65\text{ m}$ lắp trên cột cao 5 m tại sàn mái; 2 dây thoát sét bằng đồng trần tiết diện 70 mm² luồn ống $\varnothing 42$; cọc tiếp địa thép mạ đồng $\varnothing 16$ dài 2,4 m (tối thiểu 3 cọc/điểm), chôn sâu $\ge 0,8\text{ m}$ và đạt điện trở nối đất $R_{rtx} < 1\ \Omega$.

  5. Quy mô móng lõi thang máy (M4/M-LTM) được bố trí ra sao và kiểm tra những điều kiện gì?
    Móng lõi thang máy M4 sử dụng đài móng cọc khoan nhồi gồm cụm 80 cọc. Móng được kiểm tra phản lực phân bố đầu cọc lớn nhất/nhỏ nhất, kiểm tra lún theo khối móng quy ước lõi thang, kiểm tra khả năng chống chọc thủng trên phần mềm SAFE 12, kiểm tra lực cắt và tính toán lưới cốt thép chịu moment hai phương.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "THE ILAVITA" của sinh viên Nguyễn Cao Nguyên đã hoàn thành việc thiết kế kỹ thuật cho công trình tổ hợp chung cư thương mại dịch vụ 26 tầng tại Thành phố Thủ Đức. Nghiên cứu đã giải quyết đồng bộ từ việc lập mô hình không gian 3D phân tích dao động, gió động, động đất đến thiết kế chi tiết các cấu kiện dầm sàn, vách cứng và hệ móng cọc khoan nhồi phức tạp. Các kết quả tính toán đều tuân thủ chặt chẽ các quy chuẩn, tiêu chuẩn xây dựng hiện hành của Việt Nam, cung cấp hồ sơ bản vẽ và thuyết minh có độ tin cậy kỹ thuật cao.