Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Quá trình đô thị hóa nhanh chóng tại các thành phố vừa và lớn đặt ra thách thức lớn về quỹ đất xây dựng nhà ở, đòi hỏi các giải pháp phát triển không gian theo chiều đứng nhằm tối ưu hóa diện tích sử dụng. Dự án Chung cư cao cấp Hoàng Văn Thụ được triển khai nhằm giải quyết nhu cầu nhà ở chất lượng cao cho cư dân tại khu vực trung tâm thành phố Bắc Giang. Đồ án tốt nghiệp ngành Kỹ thuật Xây dựng Công trình (Trường Đại học Lâm Nghiệp) của tác giả Nguyễn Công Chỉnh tập trung giải quyết trọn vẹn các bài toán kỹ thuật từ lập giải pháp kiến trúc, tính toán kết cấu chịu lực đến tổ chức biện pháp thi công cho công trình này.

Theo đề cương nhiệm vụ, mục tiêu nghiên cứu của đồ án được xác định cụ thể gồm:

  1. Xác định các bước cụ thể trong quy trình thiết kế công trình: bố trí không gian kiến trúc, tính toán các cấu kiện kết cấu chính, lập biện pháp kỹ thuật và tổ chức thi công toàn diện.
  2. Ứng dụng các công cụ phần mềm chuyên ngành trong thiết kế kiến trúc và phân tích kết cấu công trình (AutoCAD 2008, SAP2000 v13, Etabs 9.0).
  3. Tính toán sơ bộ suất vốn đầu tư xây dựng công trình làm cơ sở đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật.

Khối lượng thực hiện của đồ án được phân chia theo ba phần chính:

  • Phần I: Kiến trúc công trình (chiếm 10% khối lượng).
  • Phần II: Kết cấu công trình (chiếm 45% khối lượng).
  • Phần III: Thi công công trình (chiếm 45% khối lượng).

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Tòa nhà Chung cư cao cấp Hoàng Văn Thụ quy mô 8 tầng nổi, 1 tầng hầm và 1 tầng mái tum.
  • Phạm vi không gian: Khu đất xây dựng tại Ngõ 151, đường Hoàng Văn Thụ, thành phố Bắc Giang, tỉnh Bắc Giang. Khu đất có diện tích $3043\text{ m}^2$, tiếp giáp Trung tâm thương mại Từ Sơn ở phía Bắc, khu dân cư hiện hữu ở phía Nam, Trường THCS Nguyễn Đăng Đạo ở phía Tây và mở ra ngõ 151 Hoàng Văn Thụ ở phía Đông.
  • Phạm vi thời gian: Số liệu địa chất, khí tượng thủy văn và các quy chuẩn xây dựng được cập nhật tại thời điểm thực hiện đồ án (giai đoạn 2008–2013).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án vận dụng hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn xây dựng Việt Nam và lý thuyết cơ học công trình để tính toán kết cấu và lập kế hoạch thi công:

  • Hệ thống tiêu chuẩn và văn bản quy phạm: TCVN 233:2004 (Tiêu chuẩn thiết kế nhà cao tầng); TCVN 2737-1995 (Tải trọng và tác động); TCXDVN 198-1997 (Thiết kế nhà cao tầng bê tông cốt thép); các bảng Định mức dự toán Xây dựng cơ bản hiện hành.
  • Mô hình kết cấu và vật liệu sử dụng:
    • Hệ kết cấu chịu lực: Khung - vách (lõi) bê tông cốt thép toàn khối, sơ đồ làm việc khung - giằng, trong đó khung chịu tải trọng đứng và chia sẻ tải trọng ngang với hệ vách cứng. Phân tích chi tiết theo sơ đồ khung phẳng cho khung ngang trục 3.
    • Hệ sàn: Sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối liên kết với hệ dầm chính và dầm phụ.
    • Bê tông cấp độ bền B25: Cường độ chịu nén tính toán dọc trục $R_b = 14,5\text{ MPa}$, cường độ chịu kéo dọc trục $R_{bt} = 1,05\text{ MPa}$, mô đun đàn hồi $E_b = 3,0 \times 10^4\text{ MPa}$ ($300.000\text{ kG/cm}^2$).
    • Cốt thép: Thép dọc chịu lực nhóm CII có cường độ tính toán $R_s = R_{sc} = 280\text{ MPa}$; thép đai nhóm CI có cường độ tính toán $R_{sw} = 175\text{ MPa}$ ($1750\text{ daN/cm}^2$).
  • Phương pháp nghiên cứu:
    • Phương pháp phân tích - tổng hợp: Xử lý số liệu địa chất, khí hậu và công năng sử dụng để đề xuất giải pháp kiến trúc và kết cấu.
    • Phương pháp phần tử hữu hạn: Mô hình hóa hệ thống dầm, cột, vách trên phần mềm SAP2000 v13 và Etabs 9.0 nhằm xác định nội lực (mô men uốn, lực cắt, lực dọc) dưới tác động của các tổ hợp tĩnh tải, hoạt tải và tải trọng gió.
    • Phương pháp tính toán cấu kiện bê tông cốt thép theo trạng thái giới hạn thứ nhất (về cường độ) và trạng thái giới hạn thứ hai (về độ võng, khe nứt).
    • Phương pháp lập biện pháp kỹ thuật và tổ chức thi công: Tính toán năng suất máy, phân chia phân khu - phân đợt, thiết kế hệ ván khuôn chịu áp lực bê tông tươi, thiết kế mạng lưới cấp điện, cấp nước công trường.
  • Nguồn dữ liệu: Báo cáo khảo sát địa chất công trình do Công ty Tư vấn Triển khai Công nghệ và Xây dựng Mỏ Địa chất lập; chuỗi số liệu khí hậu thủy văn tại trạm Bắc Giang (vùng gió II-B, áp lực gió tiêu chuẩn $W_0 = 95\text{ daN/m}^2$).

Nội dung chính theo từng chương

Phần I: Kiến trúc — Chương 1: Tổng quan về công trình

Chương 1 trình bày quy hoạch tổng mặt bằng, công năng sử dụng và các hệ thống kỹ thuật hạ tầng của công trình:

  • Các chỉ tiêu quy hoạch và sử dụng đất:
    • Tổng diện tích khu đất: $3043\text{ m}^2$.
    • Đất xây dựng công trình: $2362,3\text{ m}^2$ (trong đó đất chung cư: $2208,3\text{ m}^2$; đất công trình phụ: $154\text{ m}^2$).
    • Đất mở đường sử dụng chung: $680,7\text{ m}^2$.
    • Diện tích xây dựng công trình: $1075\text{ m}^2$.
    • Mật độ xây dựng: $34,8%$.
    • Tổng diện tích sàn: $9675\text{ m}^2$ (công trình cấp II).
    • Hệ số sử dụng đất: 4,4 lần.
    • Số tầng: 8 tầng nổi, 1 tầng hầm và 1 tầng mái tum. Chiều cao tầng hầm: $3,0\text{ m}$; tầng 1: $5,1\text{ m}$; các tầng 2 đến 8: $3,6\text{ m/tầng}$; tổng chiều cao công trình: $32,4\text{ m}$.
  • Phân bố chức năng mặt bằng:
    • Tầng hầm (cốt $-2,4\text{ m}$): Khu để xe, trạm biến áp, phòng máy phát điện dự phòng, bể nước ngầm, phòng kỹ thuật nước và phòng trực bảo vệ.
    • Tầng 1: Không gian thương mại, dịch vụ, sảnh đón tiếp và lối tiếp cận nút giao thông đứng.
    • Tầng 2 đến tầng 8: Bố trí các căn hộ ở, mỗi tầng gồm 8 căn hộ thuộc 5 loại hình:
Loại căn hộ Diện tích ($\text{m}^2$) Số lượng (căn/tầng) Cơ cấu không gian chính
Căn hộ loại A 84 2 Tiền phòng, PK ($20\text{ m}^2$), P.Ăn, Bếp, 2 PN ($17,6\text{ m}^2$ và $17\text{ m}^2$), Lôgia, 2 WC
Căn hộ loại B 100 2 Tiền phòng, PK ($23\text{ m}^2$), Bếp + P.Ăn ($15,5\text{ m}^2$), 2 PN ($20\text{ m}^2$ và $12\text{ m}^2$), 2 Lôgia, 2 WC
Căn hộ loại C 130 1 Tiền phòng, PK ($22\text{ m}^2$), P.Ăn, Bếp, 3 PN ($17\text{ m}^2$, $16\text{ m}^2$, $20\text{ m}^2$), Lôgia, 2 WC
Căn hộ loại D 90 2 Tiền phòng, PK ($22\text{ m}^2$), Bếp + P.Ăn, 2 PN ($13,5\text{ m}^2$ và $15,7\text{ m}^2$), 2 Lôgia, 2 WC
Căn hộ loại E 140 1 Tiền phòng, PK ($22\text{ m}^2$), P.Ăn, Bếp, 3 PN ($31,5\text{ m}^2$, $16\text{ m}^2$, $20\text{ m}^2$), 2 Lôgia, 3 WC

Tổng số căn hộ toàn tòa nhà là 56 căn.

  • Hệ thống hạ tầng kỹ thuật:
    • Giao thông đứng: Hành lang giữa liên hệ với cụm 2 thang máy (gồm 1 thang tải trọng lớn kết hợp chở hàng) và 2 buồng thang bộ thoát hiểm có cửa chống cháy tự động.
    • Cấp nước: Bể ngầm tổng dung tích $W = 194\text{ m}^3$ (gồm $140\text{ m}^3$ sinh hoạt và $54\text{ m}^3$ dự trữ chữa cháy trong 3 giờ). Bể nước mái $70\text{ m}^3$ (gồm $67\text{ m}^3$ sinh hoạt và $3\text{ m}^3$ cứu hỏa 10 phút đầu). Bơm cấp nước lên mái lưu lượng $Q = 40\text{ m}^3/\text{h}$, cột áp $H = 50\text{ m}$, công suất $N = 18\text{ kW}$.
    • Cấp điện và PCCC: Trạm biến áp 22/0,4 kV kết hợp máy phát điện dự phòng tự động chuyển nguồn (ATS); hệ thống chữa cháy họng nước vách tường áp lực cao ($q_c = 2,5\text{ l/s}$).

Phần II: Kết cấu — Chương 2: Giải pháp kết cấu & Tải trọng công trình

Nội dung chương này xác định kích thước hình học sơ bộ của các cấu kiện và thống kê tải trọng tác dụng:

  • Kích thước sơ bộ cấu kiện:
    • Bản sàn: Chiều dày sàn tầng điển hình chọn $h_s = 18\text{ cm}$ (đối với ô bản lớn nhất $7,5\text{ m} \times 8,78\text{ m}$); sàn mái khu vực đặt bể nước chọn dày $30\text{ cm}$.
    • Hệ dầm: Dầm chính nhịp lớn $L = 8780\text{ mm}$ chọn tiết diện $300 \times 800\text{ mm}$; dầm nhịp $L = 7500\text{ mm}$ chọn $220 \times 600\text{ mm}$; dầm hành lang $L = 2620\text{ mm}$ chọn $300 \times 400\text{ mm}$.
    • Cột khung: Thay đổi theo chiều cao công trình: Tầng hầm đến tầng 2 chọn cột $400 \times 800\text{ mm}$; Tầng 3 đến tầng 5 chọn cột $400 \times 750\text{ mm}$; Tầng 6 đến tầng mái chọn cột $400 \times 700\text{ mm}$.
    • Vách thang máy: Bê tông cốt thép chiều dày $b = 300\text{ mm}$.
  • Tải trọng tác dụng:
    • Tĩnh tải sàn hoàn thiện: Sàn tầng 1 ($598,9\text{ daN/m}^2$), sàn tầng điển hình ($604,5\text{ daN/m}^2$), sàn khu vệ sinh ($675,1\text{ daN/m}^2$), sê nô mái ($582,1\text{ daN/m}^2$), sàn mái M1 ($650,2\text{ daN/m}^2$), sàn mái M2 ($1120,4\text{ daN/m}^2$), sàn cầu thang ($805\text{ daN/m}^2$).
    • Tĩnh tải tường ngăn phân bố đều trên sàn: Quy đổi tường xây $110\text{ mm}$ và $220\text{ mm}$ ra tải phân bố đều được $66,66\text{ daN/m}^2$ (tầng 1) và $110,95\text{ daN/m}^2$ (tầng điển hình).
    • Hoạt tải tiêu chuẩn và tính toán: Phòng ngủ, phòng khách, bếp, WC ($150 / 195\text{ daN/m}^2$); Lôgia ($400 / 480\text{ daN/m}^2$); Hành lang ($300 / 360\text{ daN/m}^2$); Phòng kỹ thuật, phòng dịch vụ ($500 / 600\text{ daN/m}^2$).
    • Tải trọng gió: Vùng II-B ($W_0 = 95\text{ daN/m}^2$), hệ số độ tin cậy $n = 1,2$, địa hình dạng C. Giá trị áp lực gió tĩnh đẩy ($C = +0,8$) và gió hút ($C = -0,6$) tăng dần theo các cao trình từ tầng 1 ($Z = 5,1\text{ m}$, $k = 0,542$) đến đỉnh mái ($Z = 30,3\text{ m}$, $k = 0,892$).

Phần II: Kết cấu — Chương 3: Thiết kế khung ngang trục 3

Chương 3 trình bày chi tiết việc mô hình hóa kết cấu, phân tích nội lực và tính toán bố trí cốt thép cho khung ngang trục 3:

  • Sơ đồ tính: Nhịp dầm $L_{AB} = L_{CD} = 8,78\text{ m} + 2 \times 0,4\text{ m} = 9,58\text{ m}$; nhịp hành lang $L_{BC} = 2,62\text{ m} - 2 \times 0,4\text{ m} = 1,82\text{ m}$. Chiều cao cột: tầng hầm $3,0\text{ m}$, tầng 1 là $5,1\text{ m}$, các tầng trên $3,6\text{ m}$.
  • Tổ hợp nội lực: Thực hiện tổ hợp cơ bản 1 (tĩnh tải + 1 hoạt tải/gió) và tổ hợp cơ bản 2 (tĩnh tải + 0,9 $\times$ tổng các hoạt tải/gió) bằng phần mềm SAP2000 v13.
  • Tính toán cốt thép dầm:
    • Dầm tầng 1 nhịp AB ($300 \times 800\text{ mm}$): Mô men gối âm lớn nhất $M_{gối} = -55132,6\text{ daNm}$ ($A_s = 29,62\text{ cm}^2$, bố trí $4\phi 28 + 3\phi 20$); mô men nhịp dương lớn nhất $M_{nhịp} = 30800,2\text{ daNm}$ ($A_s = 14,60\text{ cm}^2$, bố trí $3\phi 25$). Cốt đai chịu cắt lớn nhất $Q_{max} = 30820,18\text{ daN}$, chọn đai $\phi 8\text{a}150$ tại vùng đầu dầm và $\phi 8\text{a}200$ ở giữa nhịp.
    • Dầm tầng 1 nhịp BC ($300 \times 400\text{ mm}$): Mô men gối $M_{gối} = -7438,7\text{ daNm}$ ($A_s = 7,94\text{ cm}^2$, bố trí $2\phi 18 + 2\phi 16$); cốt đai $\phi 8\text{a}150$.
  • Tính toán cốt thép cột chịu nén lệch tâm phẳng:
    • Cột C1 tầng hầm ($400 \times 800\text{ mm}$): Cặp nội lực bất lợi $N = 5690,54\text{ kN}$, $M = 264,30\text{ kNm}$, tính toán theo trường hợp lệch tâm bé, diện tích thép đối xứng yêu cầu $A_s = A_s' = 31,73\text{ cm}^2$. Tác giả bố trí $4\phi 28 + 2\phi 22$ ($A_s = 32,23\text{ cm}^2$, hàm lượng $\mu = 1,06%$).
    • Cột các tầng 3-5 ($400 \times 750\text{ mm}$) và tầng 6-8 ($400 \times 700\text{ mm}$) được tính toán tương tự với lượng cốt thép giảm dần theo cao trình.

Phần II: Kết cấu — Chương 4, 5, 6: Sàn, Cầu thang bộ và Móng khung trục 3

  • Chương 4 — Thiết kế bản sàn: Tính toán ô bản loại 1 kích thước $7,5 \times 8,78\text{ m}$ (bản kê 4 cạnh làm việc hai phương), ô bản loại 2 kích thước $2,62 \times 7,5\text{ m}$ và bản công xôn ban công kích thước $1,0 \times 7,5\text{ m}$. Xác định mô men uốn tại nhịp và gối để bố trí cốt thép chịu mô men âm và mô men dương.
  • Chương 5 — Thiết kế cầu thang bộ: Cầu thang dạng bản BTCT hai vế truyền lực vào dầm chiếu nghỉ (D2) và dầm chiếu tới, tính toán bản thang chịu uốn, kiểm tra độ võng và bố trí cốt đai cho dầm thang.
  • Chương 6 — Thiết kế móng khung trục 3:
    • Căn cứ điều kiện địa chất và tải trọng chân cột lớn ($N > 500\text{ tấn}$), lựa chọn giải pháp móng cọc khoan nhồi đường kính $D = 1000\text{ mm}$. Sức chịu tải tính toán theo đất nền và vật liệu của 1 cọc là $P_a = 360\text{ tấn}$.
    • Tính toán và kiểm tra móng dưới cột biên C1 (trục 3-A) và cột giữa (trục 3-B, 3-C): Kiểm tra chiều sâu chôn đài, kiểm tra sức chịu tải của nhóm cọc, kiểm tra chọc thủng đài móng và tính cốt thép đài móng theo hai phương chịu uốn.

Phần III: Thi công — Chương 7: Biện pháp thi công cọc khoan nhồi

Chương 7 lập quy trình công nghệ và lựa chọn thiết bị thi công 78 cọc khoan nhồi $D1000$:

  • Công nghệ thi công: Khoan tạo lỗ bằng phương pháp gầu xoắn trong dung dịch giữ thành Bentonite kết hợp ống vách thép dẫn hướng ($\phi 1100\text{ mm}$, hạ sâu $5,6\text{ m}$).
  • Quy trình công nghệ: Định vị tim cọc $\rightarrow$ Hạ ống vách $\rightarrow$ Khoan tạo lỗ $\rightarrow$ Nạo vét bùn lắng đáy hố khoan $\rightarrow$ Hạ lồng cốt thép (4 đoạn lồng nối buộc/hàn) $\rightarrow$ Hạ ống đổ Tremie $\rightarrow$ Thổi rửa hố khoan lần 2 $\rightarrow$ Đổ bê tông dâng dưới nước (độ sụt $18 \pm 2\text{ cm}$, ngập đầu ống tối thiểu $2,0\text{ m}$) $\rightarrow$ Rút ống vách $\rightarrow$ Lấp cát bảo vệ đầu cọc.
  • Tính toán khối lượng và thiết bị:
    • Thời gian chu kỳ thi công 1 cọc hoàn chỉnh: $T = 850\text{ phút}$ (bố trí thi công 1 cọc/máy/ngày). Sử dụng 2 máy khoan HITACHI KH-100 thi công song song để hoàn thành 78 cọc.
    • Vật tư cho 1 cọc $D1000$ (chiều dài $38,05\text{ m}$): Thể tích bê tông thực tế tính cả hệ số phình $15%$ là $V = 34,8\text{ m}^3$; tổng trọng lượng thép là $2,507\text{ tấn}$ (gồm thép dọc $16\phi 25$, đai $\phi 10\text{a}150$ và đai tăng cường $\phi 16\text{a}2000$); lượng bentonite khô là $1188,68\text{ kg}$.
    • Thiết bị phục vụ: 6 xe bồn vận chuyển bê tông SB-92B dung tích $6\text{ m}^3$; máy xúc EO-3322B1 ($0,5\text{ m}^3$); 2 xe ben IFA ($6\text{ m}^3$) chở đất thải; cần trục bánh xích MKG-10 phục vụ cẩu lắp.

Phần III: Thi công — Chương 8: Thi công phần ngầm và phần thân

  • Thi công đào đất:
    • Hố móng sâu $-4,8\text{ m}$ (so với cốt tự nhiên). Lớp đất 1 dày $1,3\text{ m}$ đào vát mái dốc $1/0,6$; lớp đất 2 dày $2,5\text{ m}$ đào vát mái dốc $1/0,5$.
    • Đào máy bằng máy xúc EO-3322B1 đến cao độ $-3,8\text{ m}$ (khối lượng đào máy $V_m = 6514,5\text{ m}^3$, năng suất $72,2\text{ m}^3/\text{ca}$, thực hiện trong 12 ca với 7 vệt đào).
    • Đào thủ công $1,0\text{ m}$ đáy đài và giằng móng ($V_{tc} = 783,6\text{ m}^3$, định mức $0,4288\text{ công/m}^3$, tổng 336 công, bố trí 34 công nhân trong 10 ngày). Đất giữ lại lấp hố móng là $2931,48\text{ m}^3$, phần còn lại ($4366,62\text{ m}^3$) vận chuyển ra bãi thải bằng 17 xe ben IFA.
  • Thi công đài - giằng móng:
    • Đập đầu cọc $1,5\text{ m}$ bằng máy nén khí Mitsubishi PDS-390S (7 atm, 3 đầu búa), bố trí 8 công nhân làm việc trong 4 ngày.
    • Bê tông lót mác M100 dày $10\text{ cm}$ ($V = 62,07\text{ m}^3$, thi công trong 1 ngày). Cốt thép móng gia công tại hiện trường ($79,76\text{ tấn}$).
    • Ván khuôn đài móng: Sử dụng ván khuôn định hình kim loại bản rộng $200\text{ mm}$ và $300\text{ mm}$, nẹp sườn ngang gỗ $100 \times 120\text{ mm}$ (khoảng cách $70\text{ cm}$), thanh chống xiên gỗ $100 \times 100\text{ mm}$. Tác giả tính toán kiểm tra bền và độ võng của ván khuôn dưới áp lực vữa tươi ($q_{tc} = 5600\text{ kg/m}^2$, $q_{tt} = 6280\text{ kg/m}^2$).
  • Thi công phần thân:
    • Chia mặt bằng tầng thành 4 phân khu thi công theo chu kỳ khép kín: Cốt thép cột/vách $\rightarrow$ Ván khuôn cột $\rightarrow$ Đổ bê tông cột $\rightarrow$ Ván khuôn dầm sàn $\rightarrow$ Cốt thép dầm sàn $\rightarrow$ Đổ bê tông dầm sàn $\rightarrow$ Bảo dưỡng và tháo dỡ ván khuôn.
    • Chọn cần trục tháp vận chuyển vật liệu lên cao, máy bơm bê tông tĩnh kết hợp đầm dùi, đầm bàn; quy định chi tiết về an toàn lao động trên cao, chống sét và an toàn điện.

Phần III: Thi công — Chương 9: Tổng mặt bằng thi công & Tính toán suất vốn đầu tư

  • Thiết kế tổng mặt bằng thi công: Vạch tuyến đường giao thông công trường rộng $3,5\text{ m}$ chạy dọc trục A; bố trí 2 cổng ra vào có barie và bốt bảo vệ; quy hoạch bãi tập kết vật liệu, kho xi măng, bãi gia công cốt thép, trạm xử lý dung dịch bentonite, trạm biến áp tạm thời và hệ thống rãnh thoát nước mặt.
  • Tính toán suất vốn đầu tư: Sử dụng phương pháp xác định theo suất vốn đầu tư xây dựng công trình và giá xây dựng tổng hợp bộ phận kết cấu do Bộ Xây dựng công bố, tính toán tổng mức đầu tư sơ bộ cho toàn bộ công trình làm căn cứ quản lý tài chính dự án.

Kết quả và đóng góp

Đồ án hoàn thành đầy đủ khối lượng tính toán thiết kế kỹ thuật công trình với các kết quả cụ thể:

Bảng tổng hợp các chỉ tiêu thiết kế chính

Hạng mục thông số Giá trị thiết kế Đơn vị tính
Diện tích xây dựng tầng 1 1075 $\text{m}^2$
Tổng diện tích sàn toàn nhà 9675 $\text{m}^2$
Tổng số căn hộ ở 56 Căn
Cấp công trình Cấp II (khối tích 8 tầng nổi + 1 hầm) —
Số lượng cọc khoan nhồi $D1000$ 78 Cọc
Chiều dài cọc khoan nhồi 38,05 m
Sức chịu tải tính toán 1 cọc ($P_a$) 360 Tấn
Tiết diện dầm khung chính lớn nhất $300 \times 800$ mm
Tiết diện cột tầng hầm lớn nhất $400 \times 800$ mm
Lượng thép dầm $300 \times 800$ tầng 1 (nhịp AB) Gối: $4\phi 28 + 3\phi 20$; Nhịp: $3\phi 25$ —
Lượng thép cột tầng hầm C1 $4\phi 28 + 2\phi 22$ ($\mu = 1,06%$) —
Tổng khối lượng đất đào hố móng 7298,1 $\text{m}^3$
Tổng khối lượng cốt thép đài móng 79,76 Tấn

Đóng góp kỹ thuật của đồ án

  • Thiết lập một chuỗi giải pháp kỹ thuật đồng bộ từ phương án kiến trúc phân khu chức năng hợp lý, lựa chọn hệ kết cấu chịu lực tối ưu (khung - giằng BTCT toàn khối) đến lập biện pháp thi công chi tiết cho điều kiện mặt bằng đô thị chật hẹp tại thành phố Bắc Giang.
  • Ứng dụng thành công phần mềm tính toán kết cấu (SAP2000 v13) vào việc giải bài toán khung ngang nhiều tầng chịu tải trọng phức tạp, kiểm soát được sự làm việc của các nút khung và phân phối nội lực giữa các cấu kiện dầm - cột.
  • Đề xuất biện pháp thi công cọc khoan nhồi đường kính lớn ($D1000$) bằng công nghệ khoan gầu xoắn trong dung dịch Bentonite và biện pháp đào hố móng sâu mở mái dốc không cần tường cừ chắn giữ, giúp tiết kiệm chi phí xây dựng trong điều kiện mặt bằng khu đất cho phép.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Về tính toán kết cấu: Đồ án tập trung tính toán chi tiết cho khung ngang phẳng trục 3 (2D) để xác định nội lực và bố trí thép. Trong thực tế nhà cao tầng, hệ kết cấu chịu tác động không gian phức tạp (hiệu ứng xoắn tổng thể, tương tác không gian giữa hệ khung và hệ vách lõi thang máy), đòi hỏi việc phân tích mô hình không gian 3D tổng thể trên Etabs cần được khai thác sâu hơn ở các bài toán phân tích động lực học.
  • Về tải trọng tác động: Tác giả chỉ tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió theo TCVN 2737-1995 (do công trình cao dưới $40\text{ m}$). Các tác động về gió động và kiểm tra kháng chấn chưa được đề cập chi tiết trong phạm vi đồ án.
  • Về phân tích địa kỹ thuật: Mô hình tương tác giữa cọc - đất nền và đài móng mới dừng lại ở phương pháp tính toán sức chịu tải quy ước theo tiêu chuẩn; chưa áp dụng các mô hình phần tử hữu hạn địa kỹ thuật chuyên sâu (như Plaxis) để mô phỏng chính xác ứng xử lún lệch và áp lực nước lỗ rỗng trong hố đào sâu.
  • Về chi phí đầu tư: Phần kinh tế chỉ dừng lại ở bước tính toán sơ bộ theo suất vốn đầu tư mà chưa lập bảng dự toán chi tiết (BOQ) bóc tách khối lượng từng đầu việc.

Giá trị tham khảo

Tài liệu là nguồn tham khảo hữu ích cho các nhóm đối tượng:

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp: Cung cấp tài liệu mẫu về cấu trúc và phương pháp thực hiện một đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng hoàn chỉnh, cân đối giữa 3 phần Kiến trúc (10%), Kết cấu (45%) và Thi công (45%).
  • Kỹ sư thiết kế kết cấu: Tham khảo quy trình dồn tải trọng tĩnh/hoạt tải sàn, xác định tải trọng gió tĩnh theo tiêu chuẩn Việt Nam, quy trình tổ hợp nội lực và phương pháp tính toán cốt thép cấu kiện dầm, cột chịu nén lệch tâm phẳng đối xứng.
  • Kỹ sư và cán bộ quản lý thi công hiện trường: Tham khảo quy trình tổ chức thi công cọc khoan nhồi gầu xoắn bằng dung dịch Bentonite, quy trình kiểm soát chất lượng hố khoan/bê tông dưới nước, và các bảng tính toán kiểm tra độ bền, độ võng của hệ thống ván khuôn kim loại kết hợp sườn gỗ cho kết cấu móng.

Câu hỏi thường gặp

1. Công trình Chung cư Hoàng Văn Thụ có quy mô và các chỉ tiêu quy hoạch kiến trúc như thế nào?
Công trình gồm 8 tầng nổi, 1 tầng hầm và 1 tầng mái tum, xây dựng trên khu đất $3043\text{ m}^2$ tại Ngõ 151 Hoàng Văn Thụ, TP. Bắc Giang. Diện tích xây dựng là $1075\text{ m}^2$, mật độ xây dựng $34,8%$, tổng diện tích sàn $9675\text{ m}^2$ (công trình cấp II), hệ số sử dụng đất 4,4 lần. Toàn nhà có 56 căn hộ ở thuộc 5 loại hình diện tích từ $84\text{ m}^2$ đến $140\text{ m}^2$.

2. Giải pháp kết cấu chịu lực và quy cách vật liệu chính được lựa chọn trong đồ án là gì?
Công trình sử dụng hệ kết cấu khung - vách (lõi) bê tông cốt thép toàn khối (sơ đồ khung - giằng). Bê tông sử dụng cấp độ bền B25 ($R_b = 14,5\text{ MPa}, R_{bt} = 1,05\text{ MPa}$). Thép dọc chịu lực sử dụng nhóm CII ($R_s = 280\text{ MPa}$), thép đai chịu cắt sử dụng nhóm CI ($R_{sw} = 175\text{ MPa}$). Sàn dày $18\text{ cm}$, dầm chính $300 \times 800\text{ mm}$, cột tầng hầm $400 \times 800\text{ mm}$ và vách cứng dày $300\text{ mm}$.

3. Khung ngang trục 3 được tính toán cốt thép dầm và cột tầng hầm ra kết quả cụ thể ra sao?

  • Dầm chính tầng 1 ($300 \times 800\text{ mm}$, nhịp AB): Mô men âm gối $M = -55132,6\text{ daNm}$ bố trí $4\phi 28 + 3\phi 20$ ($A_s = 29,62\text{ cm}^2$); mô men dương nhịp $M = 30800,2\text{ daNm}$ bố trí $3\phi 25$ ($A_s = 14,60\text{ cm}^2$); cốt đai $\phi 8\text{a}150/\text{a}200$.
  • Cột biên C1 tầng hầm ($400 \times 800\text{ mm}$): Cặp nội lực nguy hiểm $N = 5690,54\text{ kN}, M = 264,30\text{ kNm}$ (lệch tâm bé), tính ra cốt thép đối xứng $A_s = A_s' = 31,73\text{ cm}^2$, bố trí $4\phi 28 + 2\phi 22$ (hàm lượng $\mu = 1,06%$).

4. Biện pháp thi công móng cọc khoan nhồi được tổ chức với các thông số kỹ thuật nào?
Công trình sử dụng 78 cọc khoan nhồi $D1000$, dài $38,05\text{ m}$, sức chịu tải tính toán $P_a = 360\text{ tấn}$. Thi công bằng phương pháp khoan gầu xoắn trong dung dịch Bentonite giữ thành kết hợp ống vách $\phi 1100\text{ mm}$ hạ sâu $5,6\text{ m}$. Sử dụng 2 máy khoan HITACHI KH-100 thi công song song (năng suất 1 cọc/máy/ngày, chu kỳ 850 phút/cọc). Bê tông đổ qua ống Tremie đạt độ sụt $18 \pm 2\text{ cm}$ với lượng bê tông $34,8\text{ m}^3/\text{cọc}$.

5. Phương án đào đất hố móng sâu $-4,8\text{ m}$ và ván khuôn đài móng được thiết kế như thế nào?
Hố móng sâu $-4,8\text{ m}$ được đào mở mái dốc tự nhiên ($H/B = 1/0,6$ cho $1,3\text{ m}$ lớp đất 1 và $1/0,5$ cho $2,5\text{ m}$ lớp đất 2). Đào máy sâu đến $-3,8\text{ m}$ bằng máy xúc gầu nghịch EO-3322B1 ($V = 6514,5\text{ m}^3$ trong 12 ca), đào thủ công $1,0\text{ m}$ đáy móng ($V = 783,6\text{ m}^3$ với 34 công nhân trong 10 ngày). Ván khuôn đài móng sử dụng ván thép định hình kết hợp nẹp ngang gỗ $100 \times 120\text{ mm}$ và thanh chống xiên gỗ $100 \times 100\text{ mm}$ kiểm tra an toàn dưới áp lực tải trọng vữa tươi $6280\text{ kg/m}^2$.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Công Chỉnh đã giải quyết một cách có hệ thống và đầy đủ các nội dung chuyên môn của một đồ án kỹ sư xây dựng công trình dân dụng nhiều tầng. Các giải pháp kiến trúc, tính toán kết cấu khung bê tông cốt thép và quy trình tổ chức thi công móng cọc nhồi, đào đất và ván khuôn đều tuân thủ chặt chẽ các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành. Đây là tài liệu học thuật có cấu trúc mẫu mực, số liệu tính toán chi tiết và mang giá trị ứng dụng cao cho công tác đào tạo cũng như thực hành kỹ thuật xây dựng.