Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án tốt nghiệp "Department of Labors, Invalids and Social Affairs" (Sở Lao động - Thương binh và Xã hội TP. Hồ Chí Minh) do sinh viên Vũ Minh Long (MSSV: 18149021, Lớp 18149CLA1) thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Văn Chung tại Khoa Đào tạo Chất lượng cao / Khoa Xây dựng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh (khóa học 2018 – 2023, hoàn thành ngày 22/06/2023).

Bối cảnh thực tiễn của công trình xuất phát từ nhu cầu phát triển đồng bộ cơ sở hạ tầng đô thị nhằm đáp ứng công tác an sinh xã hội, giải quyết các chế độ chính sách và tiếp công dân tại TP. Hồ Chí Minh. Công trình thuộc nhóm công trình dân dụng cấp II (quy mô từ 9 đến 19 tầng theo Phụ lục G – TCXD 375:2006), đòi hỏi giải pháp thiết kế kết cấu không gian chịu tải trọng trọng trường và tải trọng ngang (gió động, động đất) an toàn, tối ưu kinh tế và đáp ứng đầy đủ công năng kiến trúc hiện đại.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu - thiết kế của đồ án được xác định cụ thể gồm 5 phần chính:

  1. Thể hiện hồ sơ bản vẽ kiến trúc công trình (Architectural drawings).
  2. Mô hình hóa, phân tích nội lực và tính toán thiết kế hệ sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối điển hình (Typical beam-slab floor).
  3. Mô hình hóa không gian 3D, phân tích nội lực và tính toán thiết kế hệ khung chịu lực (dầm, cột, vách - lõi cứng thang máy).
  4. Phân tích nội lực và tính toán cốt thép cầu thang bộ điển hình (Typical staircase).
  5. Đánh giá điều kiện địa chất công trình và thiết kế móng cọc khoan nhồi (Bored pile foundation).

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Kết cấu bê tông cốt thép toàn khối và nền móng cọc khoan nhồi cho công trình nhà cao tầng.
  • Phạm vi không gian: Công trình xây dựng tại địa chỉ số 159 Pasteur, Phường 6, Quận 3, TP. Hồ Chí Minh; quy mô gồm 02 tầng hầm, 11 tầng nổi và 01 tầng tum/mái; tổng chiều cao hình học 50,8 m; kích thước mặt bằng điển hình $32{,}0\text{ m} \times 26{,}4\text{ m}$.
  • Phạm vi thời gian: Đồ án được triển khai thực hiện từ ngày 06/02/2023 đến ngày 22/06/2023.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án áp dụng hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn xây dựng hiện hành của Việt Nam để tính toán tải trọng, nội lực và cốt thép:

  • Tiêu chuẩn tải trọng và tác động: TCVN 2737:1995 (Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế), TCXDVN 229:1999 (Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió), TCXDVN 375:2006 (Thiết kế công trình chịu động đất).
  • Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép: TCVN 5574:2018 (Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép), TCXD 198:1997 (Nhà cao tầng – Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối), TCVN 6203:2012 (Cơ sở thiết kế kết cấu – Ký hiệu quy ước chung).
  • Tiêu chuẩn nền móng và địa kỹ thuật: TCVN 10304:2014 (Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế), TCVN 9362:2012 (Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình), TCXD 195:1997 (Nhà cao tầng – Tiêu chuẩn thiết kế cọc khoan nhồi), TCXDVN 326:2004 (Cọc khoan nhồi – Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu).

Phương pháp nghiên cứu và tính toán thực tế bao gồm:

  • Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM): Mô hình hóa kết cấu không gian 3 chiều để phân tích ứng xử tĩnh và động của hệ khung - vách lõi.
  • Phương pháp động lực học kết cấu: Xác định chu kỳ, tần số dao động riêng và các dạng dao động (modes) để tính toán thành phần động của tải trọng gió theo TCXDVN 229:1999; sử dụng phương pháp phổ phản ứng đàn hồi (Response Spectrum Analysis) để xác định tác động động đất theo TCXDVN 375:2006.
  • Phương pháp dải bản (Strip Method): Phân chia sàn thành các dải bản 1 m theo hai phương để tính toán nội lực mô-men uốn và bố trí cốt thép theo trạng thái giới hạn thứ nhất và kiểm tra trạng thái giới hạn thứ hai theo TCVN 5574:2018.
  • Phương pháp tính toán nền móng theo sức chịu tải: Xác định sức chịu tải đơn cọc dựa trên cường độ vật liệu ($R_c^{vl}$), chỉ tiêu cơ lý đất nền ($R_c^{cl}$) và kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn ($R_c^{SPT}$); kiểm tra lún móng khối quy ước và kiểm tra xuyên thủng đài cọc.

Công cụ và phần mềm ứng dụng:

  • ETABS: Mô hình hóa kết cấu không gian tổng thể, xác định chu kỳ dao động riêng, phân tích nội lực khung dầm, cột, vách lõi chịu các tổ hợp tải trọng tĩnh, gió và động đất.
  • SAP2000: Mô hình hóa và phân tích nội lực các cấu kiện cục bộ, cầu thang bộ.
  • SAFE (Safe V12): Mô hình hóa đài móng cọc làm việc theo mô hình bản đàn hồi trên nền cọc biến dạng để xác định chính xác phản lực đầu cọc và nội lực trong đài móng.
  • Microsoft Excel: Lập bảng tính tự động xử lý tải trọng, biểu đồ phổ động đất và tính toán cốt thép cấu kiện.

Nguồn dữ liệu đầu vào: Hồ sơ thiết kế kiến trúc và hồ sơ khảo sát địa chất công trình tại 159 Pasteur, Phường 6, Quận 3, TP. Hồ Chí Minh.

Thiết kế và tính toán kỹ thuật công trình

1. Vật liệu xây dựng sử dụng

  • Bê tông: Sử dụng cấp độ bền B30 cho toàn bộ kết cấu phần thân và nền móng, có cường độ chịu nén tính toán $R_b = 17\text{ MPa}$, cường độ chịu kéo tính toán $R_{bt} = 1{,}15\text{ MPa}$, mô-đun đàn hồi $E_b = 32{,}5 \times 10^3\text{ MPa}$.
  • Cốt thép chịu lực dọc ($\varnothing \ge 10\text{ mm}$): Sử dụng thép thanh vằn CB400-V, có cường độ tính toán chịu kéo $R_s = 350\text{ MPa}$, chịu nén $R_{sc} = 350\text{ MPa}$, chịu cắt $R_{sw} = 280\text{ MPa}$, mô-đun đàn hồi $E_s = 2{,}0 \times 10^5\text{ MPa}$.
  • Cốt thép đai và cốt thép cấu tạo ($\varnothing < 10\text{ mm}$): Sử dụng thép tròn trơn CB240-T, có $R_s = R_{sc} = 210\text{ MPa}$, $R_{sw} = 170\text{ MPa}$, mô-đun đàn hồi $E_s = 2{,}0 \times 10^5\text{ MPa}$.

2. Sơ bộ tiết diện và giải pháp kết cấu

  • Hệ kết cấu chịu lực: Hệ kết cấu hỗn hợp khung - vách lõi bê tông cốt thép đổ toàn khối (Reinforced concrete core wall-frame system).
  • Hệ sàn: Sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối, chiều dày sàn chọn sơ bộ $h_s = 150\text{ mm}$.
  • Hệ dầm: Dầm khung trục chính nhịp 12 m qua cột có tiết diện $600 \times 800\text{ mm}$; dầm khung nhịp 8 m có tiết diện $400 \times 700\text{ mm}$; dầm phụ nhịp 8 m có tiết diện $400 \times 600\text{ mm}$.
  • Hệ vách - lõi thang máy: Vách bê tông cốt thép dày $t_p = 300\text{ mm}$ (thỏa mãn điều kiện $t_p \ge 200\text{ mm}$ và $t_p \ge h_p/20 = 4500/20 = 225\text{ mm}$).

3. Tải trọng tác động và tổ hợp tải trọng

  • Tĩnh tải (Dead Load): Trọng lượng bản thân kết cấu ($\gamma = 25\text{ kN/m}^3$), tĩnh tải hoàn thiện sàn văn phòng ($1{,}64\text{ kN/m}^2$), sàn vệ sinh/ban công ($1{,}38\text{ kN/m}^2$), tải trọng tường gạch 100 mm ($\gamma = 2{,}0\text{ kN/m}^2$) và tường gạch 200 mm ($\gamma = 4{,}0\text{ kN/m}^2$).
  • Hoạt tải (Live Load): Gara đỗ xe tầng hầm ($5{,}0\text{ kN/m}^2$), sảnh/hành lang/cầu thang ($3{,}0\text{ kN/m}^2$), ban công ($2{,}4\text{ kN/m}^2$), mái bằng không sử dụng ($0{,}75\text{ kN/m}^2$).
  • Tải trọng gió: Vùng gió II-A tại Quận 3, TP.HCM, áp lực gió tiêu chuẩn $W_0 = 0{,}83\text{ kN/m}^2$. Do công trình có chiều cao $H = 45{,}0\text{ m} > 40\text{ m}$, tác giả tính toán cả thành phần tĩnh và thành phần động của gió theo TCXDVN 229:1999 (xét dao động Mode 1 và Mode 2).
  • Tải trọng động đất: Tính toán theo TCXDVN 375:2006, địa chất loại C, hệ số tầm quan trọng $\gamma_1 = 1{,}25$, gia tốc nền tham chiếu $a_{gR,0} = 0{,}0843$, gia tốc nền tính toán $a_g = 0{,}827 \times 1{,}25 = 1{,}034\text{ m/s}^2$, cấp dẻo kết cấu DCL, hệ số ứng xử $q = 1{,}5$.
Ký hiệu tổ hợp Loại tổ hợp Công thức thành phần tải trọng
COMB1 Cơ bản 1 $1{,}0\text{ TT} + 1{,}0\text{ HT}$
COMB2 Cơ bản 1 $1{,}0\text{ TT} + 1{,}0\text{ GX}$
COMB3 Cơ bản 1 $1{,}0\text{ TT} - 1{,}0\text{ GX}$
COMB4 Cơ bản 1 $1{,}0\text{ TT} + 1{,}0\text{ GY}$
COMB5 Cơ bản 1 $1{,}0\text{ TT} - 1{,}0\text{ GY}$
COMB6 Cơ bản 2 $1{,}0\text{ TT} + 0{,}9\text{ HT} + 0{,}9\text{ GX}$
COMB7 Cơ bản 2 $1{,}0\text{ TT} + 0{,}9\text{ HT} - 0{,}9\text{ GX}$
COMB8 Cơ bản 2 $1{,}0\text{ TT} + 0{,}9\text{ HT} + 0{,}9\text{ GY}$
COMB9 Cơ bản 2 $1{,}0\text{ TT} + 0{,}9\text{ HT} - 0{,}9\text{ GY}$
COMB10 Đặc biệt $1{,}0\text{ TT} + 0{,}3\text{ HT} + 1{,}0\text{ DDX} + 0{,}3\text{ DDY}$
COMB11 Đặc biệt $1{,}0\text{ TT} + 0{,}3\text{ HT} + 0{,}3\text{ DDX} + 1{,}0\text{ DDY}$
COMB BAO Bao nội lực $\text{Envelope (COMB1 đến COMB11)}$

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Architectural Overview of the Project (Tổng quan kiến trúc công trình)

Chương này mô tả quy hoạch tổng thể và các giải pháp phân chia không gian chức năng của tòa nhà:

  • Tầng hầm 2 và hầm 1: Bố trí bãi đỗ xe, phòng máy kỹ thuật, phòng quạt thông gió, trạm xử lý nước thải, bể tự hoại và bể chứa nước sinh hoạt dung tích $280\text{ m}^3$; hệ thống ram dốc đạt độ dốc $i = 15%$.
  • Tầng 1: Sảnh chính, không gian đón tiếp, phòng chính sách và khu vực hành chính một cửa.
  • Tầng 2 đến tầng 10: Không gian văn phòng làm việc tiêu chuẩn kết hợp phòng làm việc lãnh đạo.
  • Tầng 11: Phòng họp lớn, ban công thoáng và sân vườn cảnh quan trên cao.
  • Tầng tum và mái: Phòng kỹ thuật thang máy và mái bằng thoát nước tự nhiên.
  • Hệ thống kỹ thuật: Mạng lưới điện 3 pha $380\text{V}/220\text{V}$, hệ thống cấp nước ống thép tráng kẽm đặt trong hộp kỹ thuật, hệ thống thoát nước mưa và xử lý nước thải sinh hoạt; hệ thống phòng cháy chữa cháy gồm họng nước chữa cháy vách tường và bình chữa cháy $CO_2$ MFZ4 ($4\text{ kg}$) bố trí tại từng tầng; khoảng cách thoát nạn từ vị trí xa nhất đến cầu thang bộ $< 25\text{ m}$.

Chương 2: Structure System for the Project (Hệ thống kết cấu công trình)

Tác giả phân tích và so sánh các phương án kết cấu chịu lực:

  • So sánh các hệ kết cấu thẳng đứng (khung thuần túy, khung - vách, lõi cứng, ống lõi) và lựa chọn hệ khung kết hợp vách - lõi cứng bê tông cốt thép toàn khối làm hệ chịu tải trọng chính.
  • So sánh các giải pháp kết cấu sàn (sàn sườn, sàn không dầm, sàn ứng lực trước, sàn panen lắp ghép) và quyết định chọn hệ sàn sườn đổ toàn khối vì độ cứng lớn, tính toàn khối cao và thuận tiện thi công.
  • Lựa chọn giải pháp móng cọc khoan nhồi nhằm truyền tải trọng lớn của công trình cao tầng xuống tầng đất chịu lực tốt.
  • Thiết lập các kích thước hình học sơ bộ cho dầm, cột, vách ($t_p = 300\text{ mm}$) và sàn ($h_s = 150\text{ mm}$).

Chương 3: Load and Impact Analysis (Xác định tải trọng, tác động và kiểm tra ổn định)

  • Phân tích chi tiết tĩnh tải hoàn thiện, tải trọng tường xây trên sàn/dầm và hoạt tải các phòng chức năng theo TCVN 2737:1995.
  • Xác định tải trọng gió tĩnh và gió động: Tính toán giá trị áp lực gió phân bố theo chiều cao và lực tập trung tại các tầng sàn; phân tích tần số dao động riêng Mode 1 ($f_1 = 0{,}639\text{ Hz}$) và Mode 2 ($f_2 = 0{,}728\text{ Hz}$).
  • Thiết lập phổ phản ứng thiết kế động đất theo TCXDVN 375:2006.
  • Kiểm tra tính ổn định tổng thể:
    • Tỷ số chiều cao trên chiều rộng: $H/B = 50{,}8 / 26{,}4 = 1{,}92 < 5$, công trình thỏa mãn điều kiện ổn định chống lật theo Điều 3.2 TCXD 198:1997 mà không cần tính toán chống lật bổ sung.
    • Kiểm tra chuyển vị ngang đỉnh công trình: Chuyển vị đỉnh từ mô hình ETABS trong tổ hợp bao đạt $f = 0{,}002\text{ m} = 2\text{ mm} \le [f] = H/500 = 50{,}8 / 500 = 0{,}1016\text{ m} = 101{,}6\text{ mm}$, đảm bảo điều kiện độ cứng công trình.

Chương 4: Typical Floor Design (Thiết kế sàn điển hình)

  • Mặt bằng sàn được chia thành các ô bản làm việc hai phương tựa lên hệ dầm sàn.
  • Khai báo tải trọng tĩnh (SDL, WL) và hoạt tải (LL1) phân bố đều lên mặt sàn.
  • Mô hình dải bản (Strip) bề rộng 1 m theo hai phương $X$ và $Y$ để trích xuất biểu đồ mô-men uốn tại gối và nhịp.
  • Tính toán cốt thép sàn chịu uốn theo TCVN 5574:2018 với chiều cao làm việc $h_0 = 150 - 30 = 120\text{ mm}$:
    • Tại gối (ô sàn điển hình MSA8 phương X): Mô-men gối $M_g = -34{,}81\text{ kNm}$, diện tích thép yêu cầu $A_s = 9{,}41\text{ cm}^2$, chọn bố trí thép lớp trên $\phi 12a100$ ($A_s = 11{,}31\text{ cm}^2$, hàm lượng $\mu = 0{,}94% \ge \mu_{min} = 0{,}33%$).
    • Tại nhịp: Mô-men nhịp $M_n = 20{,}20\text{ kNm}$, diện tích thép yêu cầu $A_s = 5{,}23\text{ cm}^2$, chọn bố trí thép lớp dưới $\phi 10a100$ ($A_s = 7{,}85\text{ cm}^2$, hàm lượng $\mu = 0{,}65% \ge \mu_{min} = 0{,}33%$).

Chương 5: Design of the Staircase (Thiết kế cầu thang bộ)

  • Xác định sơ đồ tính toán cầu thang hai vế dạng bản dầm, xác định tĩnh tải bản thang, bậc xây gạch và hoạt tải sử dụng ($3{,}0\text{ kN/m}^2$).
  • Tính toán nội lực bản thang, dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới bằng phần mềm SAP2000 kết hợp giải tích.
  • Xác định diện tích cốt thép dọc cho bản thang và cốt thép chịu cắt/uốn cho dầm đỡ cầu thang.

Chương 6: Frame and Corewall Design (Tính toán khung trục D và vách cứng)

  • Trích xuất nội lực từ mô hình không gian ETABS cho khung phẳng trục D.
  • Tính toán cốt thép chịu uốn và cốt đai chịu cắt cho hệ dầm khung trục D tại các vị trí mô-men uốn âm ở mép cột và mô-men dương ở giữa nhịp.
  • Tính toán cốt thép cột khung chịu nén lệch tâm xiên theo TCVN 5574:2018, xét đến ảnh hưởng của độ mảnh và độ lệch tâm ngẫu nhiên $e_a$.
  • Tính toán cốt thép vách hầm (Basement P1 Siding) và vách lõi thang máy chịu đồng thời lực nén, mô-men uốn và lực cắt trong mặt phẳng vách.

Chương 7: Geological Assessment and Bored Pile Foundation Design (Đánh giá địa chất và thiết kế móng cọc khoan nhồi)

  • Đánh giá địa chất công trình qua 4 lớp đất:
    • Lớp đắp: Cát mịn xám đen.
    • Lớp 1: Bùn sét màu xám đen, xám nâu.
    • Lớp 2: Sét màu vàng nhạt, xám tro.
    • Lớp 3: Cát mịn đến thô, màu xám trắng, xám vàng, trạng thái chặt vừa (tầng chịu lực chính của cọc).
  • Lựa chọn giải pháp móng: Móng cọc khoan nhồi BTCT cắm sâu vào lớp cát chặt vừa (Lớp 3).
  • Xác định sức chịu tải cọc đơn:
    • Tính toán theo cường độ vật liệu ($R_c^{vl}$).
    • Tính toán theo chỉ tiêu cơ lý đất nền ($R_c^{cl}$) gồm sức kháng mũi cọc và ma sát thành bên.
    • Tính toán theo kết quả thí nghiệm SPT ($R_c^{SPT}$).
    • Lựa chọn sức chịu tải thiết kế $P_{tk}$ an toàn cho cọc.
  • Thiết kế đài cọc: Xác định số lượng cọc, bố trí cọc trong đài móng, kiểm tra tải trọng tác dụng lên đầu cọc ($P_{max} \le 1{,}2 P_{tk}$, $P_{min} > 0$), kiểm tra chọc thủng đài móng, kiểm tra ứng suất đáy đài và độ lún móng khối quy ước.
  • Sử dụng phần mềm SAFE V12 để mô hình đài móng bản mềm, so sánh phản lực đầu cọc giữa phương pháp tính tay (giả thiết đài tuyệt đối cứng) và mô hình phần mềm (xét độ cứng thực tế của đài).

Kết quả và đóng góp

1. Kết quả kỹ thuật chính

  • Xác lập đầy đủ hệ thống thông số tải trọng và tác động cho công trình dân dụng cấp II tại TP.HCM, bao gồm tải trọng gió động (TCXDVN 229:1999) và phổ phản ứng động đất (TCXDVN 375:2006).
  • Kiểm chứng thành công độ ổn định tổng thể của công trình: Tỷ số $H/B = 1{,}92 < 5$ đảm bảo an toàn chống lật; chuyển vị ngang đỉnh $f = 2\text{ mm} \le 101{,}6\text{ mm}$ nằm trong giới hạn an toàn nghiêm ngặt của tiêu chuẩn.
  • Hoàn thành thiết kế cốt thép chi tiết cho hệ sàn sườn điển hình ($h_s = 150\text{ mm}$, thép gối $\phi 12a100$, thép nhịp $\phi 10a100$), dầm khung, cột, vách cứng và móng cọc khoan nhồi.
  • So sánh phân tích làm việc của đài móng: Làm rõ sự khác biệt giữa phương pháp tính toán truyền thống (coi đài tuyệt đối cứng) và phương pháp phần tử hữu hạn trên SAFE V12 (có xét biến dạng uốn đàn hồi của đài móng), giúp phân bổ lực lên đầu cọc phản ánh đúng sự làm việc thực tế của công trình.
Cấu kiện / Hạng mục Kích thước / Quy cách thiết kế Vật liệu sử dụng Cốt thép bố trí chủ đạo
Sàn điển hình Chiều dày $h_s = 150\text{ mm}$ Bê tông B30 Lớp trên $\phi 12a100$, lớp dưới $\phi 10a100$
Dầm khung chính Tiết diện $600 \times 800\text{ mm}$, $400 \times 700\text{ mm}$ B30, CB400-V, CB240-T Thép dọc CB400-V, cốt đai CB240-T
Dầm phụ Tiết diện $400 \times 600\text{ mm}$ B30, CB400-V, CB240-T Thép dọc CB400-V, cốt đai CB240-T
Vách lõi cứng Chiều dày $t_p = 300\text{ mm}$ Bê tông B30, thép CB400-V Thép lưới chịu lực kết hợp thép đai vách
Móng cọc Cọc khoan nhồi cắm vào lớp 3 B30, thép CB400-V Thép dọc bố trí theo chu vi thân cọc

2. Đóng góp của đồ án

  • Xây dựng một quy trình thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh, nhất quán từ khâu kiến trúc, lựa chọn giải pháp kết cấu, phân tích tải trọng động lực học đến thiết kế chi tiết cấu kiện và nền móng cọc khoan nhồi theo hệ tiêu chuẩn Việt Nam.
  • Cung cấp bộ hồ sơ kỹ thuật đồng bộ gồm 01 thuyết minh tính toán chi tiết và 20 bản vẽ kỹ thuật khổ A1 (05 bản vẽ kiến trúc, 13 bản vẽ kết cấu, 02 bản vẽ thi công).

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:
    • Do giới hạn khối lượng của một đồ án tốt nghiệp kỹ sư, tác giả chỉ tập trung tính toán chi tiết cho các cấu kiện điển hình (sàn tầng điển hình, khung phẳng trục D, cầu thang bộ điển hình và đài cọc điển hình) mà chưa thể hiện tính toán chi tiết cho toàn bộ các khung trục còn lại.
    • Phân tích động đất dừng lại ở phương pháp phổ phản ứng đàn hồi (Response Spectrum) cho cấp dẻo thấp (DCL) với hệ số ứng xử $q = 1{,}5$, chưa áp dụng phương pháp phân tích phi tuyến tĩnh (Pushover Analysis) hoặc phân tích lịch sử thời gian phi tuyến (Nonlinear Time-History Analysis).
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Mở rộng phân tích ứng xử phi tuyến của kết cấu vách lõi khi chịu tải trọng động đất mạnh vượt cấp thiết kế.
    • Nghiên cứu chi tiết biện pháp thi công hố đào sâu cho 2 tầng hầm (phương pháp tường vây kết hợp hệ giằng chống Strut hoặc neo trong đất Ground Anchor) trong điều kiện đô thị đông đúc tại Quận 3, TP.HCM.

Giá trị tham khảo

Tài liệu là nguồn tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Xây dựng, Kỹ thuật Công trình Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp đang thực hiện đồ án tốt nghiệp hoặc các đồ án môn học Bê tông cốt thép, Nhà cao tầng, Nền móng.
  • Kỹ sư thiết kế kết cấu mới vào nghề cần tài liệu tham khảo về quy trình tính toán thành phần động của tải trọng gió theo TCXDVN 229:1999 và tải trọng động đất theo TCXDVN 375:2006.
  • Các phần đáng tham khảo nhất: Bảng lập tính toán gió động, phổ động đất trên Excel, phương pháp phân tích dải bản tính thép sàn theo TCVN 5574:2018 và quy trình kiểm tra đài móng cọc khoan nhồi trên phần mềm SAFE V12.

Câu hỏi thường gặp

1. Công trình có quy mô thiết kế và vị trí xây dựng cụ thể ở đâu?

Công trình là trụ sở Sở Lao động - Thương binh và Xã hội, tọa lạc tại số 159 Pasteur, Phường 6, Quận 3, TP. Hồ Chí Minh. Công trình thuộc công trình dân dụng cấp II, có quy mô gồm 02 tầng hầm, 11 tầng nổi, 01 tầng tum/mái với tổng chiều cao hình học $50{,}8\text{ m}$ và diện tích mặt bằng $32{,}0\text{ m} \times 26{,}4\text{ m}$.

2. Tác giả đã sử dụng các phần mềm chuyên ngành nào để phân tích và thiết kế kết cấu?

Tác giả đã kết hợp đồng bộ 3 phần mềm kết cấu chuyên dụng:

  • ETABS: Mô hình hóa không gian 3D, phân tích động lực học kết cấu (dao động riêng, tải trọng gió động, động đất) và nội lực hệ khung - vách lõi toàn nhà.
  • SAP2000: Phân tích nội lực các kết cấu phụ trợ và cầu thang bộ điển hình.
  • SAFE (Safe V12): Mô hình hóa và phân tích đài móng cọc có xét đến độ cứng uốn đàn hồi của đài móng.

3. Những tiêu chuẩn kỹ thuật cốt lõi nào được áp dụng trong tính toán tải trọng gió và động đất?

  • Tải trọng gió được tính toán theo TCVN 2737:1995 kết hợp với TCXDVN 229:1999 để tính toán thành phần động của gió (xét dao động Mode 1 và Mode 2 cho công trình cao $45\text{ m}$).
  • Tải trọng động đất được xác định theo tiêu chuẩn TCXDVN 375:2006 bằng phương pháp phổ phản ứng đàn hồi với các thông số: Nền đất loại C, hệ số tầm quan trọng $\gamma_1 = 1{,}25$, gia tốc nền tham chiếu $a_{gR,0} = 0{,}0843$, cấp dẻo DCL và hệ số ứng xử $q = 1{,}5$.

4. Kết quả kiểm tra ổn định chống lật và chuyển vị ngang đỉnh công trình như thế nào?

  • Ổn định chống lật: Tỷ số chiều cao trên chiều rộng $H/B = 50{,}8 / 26{,}4 = 1{,}92 < 5$, theo Điều 3.2 TCXD 198:1997 công trình hoàn toàn đảm bảo ổn định chống lật dưới tác dụng của tải trọng ngang mà không cần kiểm tra bổ sung.
  • Chuyển vị đỉnh: Giá trị chuyển vị lớn nhất tại đỉnh công trình dưới tổ hợp bao tải trọng là $f = 2\text{ mm}$, nhỏ hơn nhiều so với độ võng/chuyển vị giới hạn cho phép $[f] = H/500 = 101{,}6\text{ mm}$.

5. Sự khác biệt giữa phương pháp tính toán móng cọc bằng tay và phần mềm SAFE V12 trong đồ án là gì?

Phương pháp tính tay giả định đài móng có độ cứng tuyệt đối (đài tuyệt đối cứng), dẫn đến phản lực đầu cọc phân bố theo hàm bậc nhất tuyến tính dựa trên khoảng cách hình học tới trọng tâm đài. Trong khi đó, phần mềm SAFE V12 xem xét đài móng là tấm bản đàn hồi có độ cứng hữu hạn, phản ánh đúng hơn sự biến dạng thực tế của đài và sự phân bổ phản lực đàn hồi lên các đầu cọc.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Vũ Minh Long đã hoàn thành đầy đủ các nội dung thiết kế kiến trúc, phân tích kết cấu và nền móng cho công trình Sở Lao động - Thương binh và Xã hội TP. Hồ Chí Minh với quy mô 2 tầng hầm và 11 tầng nổi. Nghiên cứu đã ứng dụng chặt chẽ hệ thống tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam (TCVN 5574:2018, TCXDVN 375:2006, TCXDVN 229:1999, TCVN 10304:2014) kết hợp hiệu quả các công cụ mô hình hóa hiện đại (ETABS, SAFE V12, SAP2000) để đưa ra giải pháp kết cấu khung - vách lõi và móng cọc khoan nhồi an toàn, hợp lý. Sản phẩm đồ án cung cấp tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo học thuật và thực tiễn cao cho sinh viên và kỹ sư ngành Kỹ thuật Công trình Xây dựng.