Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế Khu Căn hộ Cao cấp Quốc Cường 2 của Phan Văn Hiển

Khám phá thiết kế độc đáo và sang trọng của khu căn hộ cao cấp Quốc Cường 2. Tìm hiểu về tiện ích, không gian sống đẳng cấp và vị trí đắc địa.

• Tác giả: Phan Văn Hiển
• Người hướng dẫn: TS. Hà Duy Khánh
• Trường học: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng
• Đề tài: Thiết kế khu căn hộ cao cấp Quốc Cường 2
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về thiết kế Khu Căn hộ Cao cấp Quốc Cường 2

Khu Căn hộ Cao cấp Quốc Cường 2 là dự án trọng điểm trong lĩnh vực bất động sản tại thành phố Hồ Chí Minh. Dự án được thiết kế theo tiêu chuẩn cao cấp, đáp ứng nhu cầu sống hiện đại của cư dân đô thị. Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Phan Văn Hiển thuộc ngành Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Hà Duy Khánh. Dự án tập trung vào thiết kế kết cấu chịu lực, bao gồm hệ thống sàn, dầm, cột và móng. Các tính toán được thực hiện dựa trên tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 về tải trọng và tác động. Thiết kế đảm bảo an toàn kết cấu, tối ưu chi phí vật liệu và đáp ứng công năng sử dụng. Công trình áp dụng công nghệ phần mềm ETABS để mô phỏng và tính toán nội lực, giúp kiểm tra chính xác các thông số kỹ thuật trong quá trình thi công thực tế.

1.1. Giới thiệu dự án Khu Căn hộ Quốc Cường 2

Dự án Khu Căn hộ Cao cấp Quốc Cường 2 nằm trong quy hoạch phát triển đô thị tại TP.HCM. Công trình được thiết kế với quy mô nhiều tầng, phục vụ nhu cầu nhà ở cao cấp cho người dân. Dự án bao gồm các khu vực chức năng đa dạng: phòng ngủ, phòng khách, phòng bếp, khu vệ sinh và hành lang. Mỗi khu vực có cấu tạo sàn riêng biệt phù hợp với mục đích sử dụng. Thiết kế tuân thủ các quy chuẩn xây dựng Việt Nam, đảm bảo độ bền và tính thẩm mỹ cho công trình.

1.2. Mục tiêu và phạm vi thiết kế kết cấu

Mục tiêu chính của đồ án là thiết kế kết cấu chịu lực an toàn, kinh tế cho khu căn hộ cao cấp. Phạm vi thiết kế bao gồm xác định tiết diện sàn hợp lý, tính toán tải trọng tĩnh và động, phân tích nội lực bằng phần mềm ETABS. Thiết kế đảm bảo kết cấu chịu được các loại tải trọng trọng bản thân, tải trọng sử dụng, tải trọng gió theo phương X và Y. Các thông số kỹ thuật được kiểm tra theo tiêu chuẩn TCVN, đảm bảo công trình đạt độ an toàn và tuổi thọ sử dụng lâu dài.

II. Phân tích tải trọng và điều kiện thiết kế công trình

Tải trọng là yếu tố quan trọng trong thiết kế kết cấu công trình xây dựng. Đối với Khu Căn hộ Quốc Cường 2, tải trọng được phân thành hai loại chính: tĩnh tải và hoạt tải. Tĩnh tải bao gồm trọng lượng bản thân kết cấu, lớp hoàn thiện sàn như gạch Ceramic, lớp vữa, lớp chống thấm. Hoạt tải bao gồm tải trọng sử dụng của người, đồ đạc và các thiết bị trong căn hộ. Tải trọng gió cũng được tính toán kỹ lưỡng theo hai phương X và Y. Các hệ số độ tin cậy được lấy theo bảng 1, trang 10 của TCVN 2737-1995. Trọng lượng riêng của vật liệu được tham khảo từ sổ tay thực hành kết cấu công trình của TS. Vũ Mạnh Hùng. Việc xác định chính xác tải trọng giúp đảm bảo kết cấu hoạt động an toàn trong suốt thời gian sử dụng, tránh các hiện tượng nứt, võng hoặc sụp đổ.

2.1. Xác định tĩnh tải và cấu tạo sàn các khu vực

Tĩnh tải được xác định dựa trên cấu tạo thực tế của từng khu vực trong căn hộ. Sàn khu vực phòng ngủ, phòng khách, phòng bếp và văn phòng gồm: lớp gạch Ceramic dày 1cm, lớp vữa dày 2cm, lớp vữa trát dày 1.35cm và hệ thống đường ống, thiết bị. Sàn khu vệ sinh có thêm lớp chống thấm để bảo vệ kết cấu. Tổng tĩnh tải tính toán được cộng dồn từ tất cả các lớp vật liệu, áp dụng hệ số an toàn theo quy chuẩn. Việc phân loại tĩnh tải theo khu vực giúp tính toán chính xác và tối ưu vật liệu.

2.2. Tải trọng gió và tác động theo phương X Y

Tải trọng gió tác động lên công trình được tính toán theo thành phần tĩnh và động. Thành phần tĩnh là áp lực gió trung bình lên bề mặt công trình. Thành phần động tính đến hiện tượng dao động cộng hưởng do gió gây ra, sử dụng các mode dao động riêng của kết cấu. Giá trị tải trọng gió được xác định riêng theo phương X và phương Y, sau đó tổ hợp lại theo công thức quy định trong TCXD 229:1999. Phần mềm ETABS hỗ trợ tính toán chính xác các thông số này, đảm bảo công trình chịu được tải trọng gió thiết kế.

III. Phương pháp tính toán và thiết kế tiết diện kết cấu

Phương pháp tính toán kết cấu Khu Căn hộ Quốc Cường 2 sử dụng kết hợp lý thuyết và phần mềm hiện đại. Tiết diện sàn được xác định dựo trên công thức kinh nghiệm, xét đến chiều dài cạnh ngắn bản 2 phương lớn nhất. Chiều dày sàn hs được chọn đảm bảo độ võng cho phép và khả năng chịu lực. Phần mềm ETABS được sử dụng để mô phỏng toàn bộ kết cấu, tính toán nội lực bao gồm moment uốn, lực cắt, lực dọc và chuyển vị. Quá trình tính toán tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn TCVN và TCXD. Các tổ hợp tải trọng được thực hiện tự động trong phần mềm, bao gồm tổ hợp tải trọng tĩnh, hoạt tải và tải trọng gió. Kết quả tính toán được kiểm tra đối chiếu với giải pháp lý thuyết để đảm bảo độ tin cậy. Thiết kế tiết diện dầm, cột cũng được tối ưu hóa về mặt vật liệu và chi phí thi công.

3.1. Xác định tiết diện sàn và chiều dày hợp lý

Tiết diện sàn được xác định dựa trên khẩu độ dầm và điều kiện biên. Công thức tính chiều dày sàn sử dụng hệ số k nhân với chiều dài cạnh ngắn bản 2 phương lớn nhất. Sau khi tính toán sơ bộ, chiều dày sàn hs được chọn là 120mm cho tất cả các tầng sàn. Giá trị này đảm bảo sàn có đủ độ cứng, không võng quá giới hạn cho phép. Chiều dày 120mm cũng thuận lợi cho việc bố trí thép chịu lực và tiết kiệm vật liệu xây dựng trong thi công thực tế.

3.2. Sử dụng phần mềm ETABS trong tính toán nội lực

Phần mềm ETABS là công cụ chuyên dụng được sử dụng để phân tích kết cấu công trình cao tầng. Chương trình cho phép xây dựng mô hình 3D của toàn bộ công trình, gán tải trọng và tính toán nội lực tại mọi vị trí. Các mode dao động riêng được xác định để tính thành phần động của tải trọng gió. ETABS tự động thực hiện tổ hợp tải trọng theo quy chuẩn, xuất kết quả dạng bảng và đồ thị trực quan. Việc sử dụng phần mềm giúp giảm sai sót tính toán thủ công, tăng độ chính xác và hiệu quả trong thiết kế kết cấu công trình.

IV. Kết quả thiết kế và ứng dụng trong thi công xây dựng

Kết quả thiết kế Khu Căn hộ Quốc Cường 2 đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật và an toàn kết cấu. Tiết diện sàn 120mm được áp dụng thống nhất cho tất cả các tầng, đảm bảo tính đồng bộ trong thi công. Các thông số nội lực tính toán từ ETABS được sử dụng để bố trí thép chịu lực cho sàn, dầm và cột. Tổ hợp tải trọng gió bao gồm cả thành phần tĩnh và động, áp dụng cho toàn bộ kết cấu công trình. Thiết kế đã được kiểm tra bởi giáo viên hướng dẫn TS. Hà Duy Khánh và giáo viên phản biện TS. Lê Anh Thắng. Hồ sơ thiết kế bao gồm đầy đủ bản vẽ kết cấu, bảng tính tải trọng và bảng tổng hợp nội lực. Dự án là minh chứng cho việc áp dụng thành công kiến thức đại học vào thực tiễn thiết kế công trình xây dựng. Kết quả có thể tham khảo cho các dự án căn hộ cao tầng tương tự tại Việt Nam.

4.1. Tổ hợp tải trọng và kiểm tra an toàn kết cấu

Tổ hợp tải trọng được thực hiện theo mục 4.12 TCXD 229:1999, bao gồm tải trọng trọng bản thân, hoạt tải sử dụng và tải trọng gió. Công thức tổ hợp xét đến cả thành phần tĩnh và động của gió, sử dụng hệ số kết hợp phù hợp. Nội lực tính toán bao gồm moment uốn, lực cắt, lực dọc tại các vị trí nguy hiểm nhất. Kết quả kiểm tra cho thấy kết cấu đáp ứng đủ điều kiện an toàn theo tiêu chuẩn. Các hệ số an toàn đều đạt yêu cầu, đảm bảo công trình hoạt động ổn định trong điều kiện tải trọng thiết kế.

4.2. Ứng dụng thực tế và khả năng nhân rộng dự án

Thiết kế Khu Căn hộ Quốc Cường 2 có tính ứng dụng cao trong thực tiễn xây dựng. Hồ sơ thiết kế cung cấp đầy đủ thông số để nhà thầu triển khai thi công. Phương pháp tính toán bằng ETABS có thể áp dụng cho các dự án căn hộ cao tầng tương tự. Kinh nghiệm từ đồ án giúp sinh viên hiểu rõ quy trình thiết kế từ khảo sát đến hoàn thiện hồ sơ. Dự án cũng là tài liệu tham khảo hữu ích cho các kỹ sư mới vào nghề trong lĩnh vực thiết kế kết cấu công trình xây dựng tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG Tên công trình: KHU CĂN HỘ CAO CẤP QUỐC CƯỜNG 2 Địa chỉ: QUẬN 7 - TPHCM Quy mô công trình gồm, 1 tầng hầm, 3 tầng dịch vụ, 16 tầng điển hình, 1 tầng thượng. Chiều cao công trình: 75.8 m tính từ sàn tầng hầm Diện tích 1 sàn tầng điển hình: 1800 m2. PHÂN KHU CHỨC NĂNG Tầng hầm với chức năng chính là nơi để xe, đặt máy bơm nước, máy phát điện.Ngoài ra còn bố trí phòng kỹ thuật điện, nước, chữa cháy, phòng bảo vệ … Hệ thống hồ chứa nước được đặt ở góc của tầng hầm.

Tầng 1,2 được sử dụng làm khu thương mại phục vụ nhu cầu trong tòa nhà, nơi làm việc của ban quản lý siêu thị,kho hàng … Tầng 3 được sử dụng làm khu sinh hoạt công cộng, hồ bơi, giải trí,phòng tập Gymnastic,phòng thư giãn. Các tầng trên được sử dụng làm phòng ở, căn hộ cho thuê. Chiều cao tầng là 3,3m. Có 5 loại căn hộ với diện tích từ 99 – 300 m2 và mỗi tầng có 12 căn hộ.

Trên đỉnh công trình có bể chứa nước 100m3 và phòng bơm. Công trình có 2 hệ thống thang máy và 4 thang bộ đáp ứng đủ nhu cầu di chuyển của toàn bộ khu chung cư. Ngoài ra công trình còn có ramp dốc vận chuyển hàng và dành cho người đi xe lăn… 1. CÁC HỆ THỐNG KỸ THUẬT KHÁC Hệ thống điện: hệ thống đường dây điện được bố trí ngầm trong tường và sàn, có thể lắp đặt hệ thống phát điện riêng phục vụ cho công trình khi cần thiết.

Hệ thống cấp nước: nguồn nước được lấy từ hệ thống cấp nước của thành phố kết hợp với nguồn nước ngầm do khoan giếng dẫn vào hồ chứa ở tầng hầm và được bơm lên hồ nước mái. Từ đó nước được dẫn đến mọi nơi trong công trình. Hệ thống thoát nước : nước thải sinh hoạt được thu từ các ống nhánh, sau đó tập trung tại các ống thu nước chính bố trí thông tầng. Nước được tập trung ở tầng hầm, được xử lý và đưa vào hệ thống thoát nước chung của thành phố.

Hệ thống thoát rác : ống thu rác sẽ thông suốt các tầng, rác được tập trung tại ngăn chứa ở tầng hầm, sau đó có xe đến vận chuyển đi.1:Mặt bằng kiến trúc tầng điển hình 1. GIẢI PHÁP THIẾT KẾ KẾT CẤU Giải pháp kết cấu phần thân - Hệ kết cấu chịu lực chính của công trình là hệ bao gồm các dầm BTCT kết hợp với vách để chịu toàn bộ tải trong đứng và tải trọng ngang. Vách bằng BTCT có bề dày 300 mm. Hệ kết cấu dầm - sàn là dầm – sàn bê tông cốt thép có bề dày là 120 mm kết hợp với các dầm.

- Dầm - Sàn tầng hầm: chọn chiều dày 300mm kết hợp với đà kiềng, bê tông cấp độ bền B30 có phụ gia chống thấm. - Giải pháp kết cấu phần móng: Phương án móng cọc khoan nhồi BTCT. Đường kính cọc D = 1m 1. PHẦN MỀM ỨNG DỤNG TRONG PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN Mô hình hệ kết cấu công trình: ETABS, SAFE 2 Tính toán cốt thép và tính móng cho công trình: Sử dụng phần mềm EXCEL kết hợp với lập trình VBA.

TIÊU CHUẨN ÁP DỤNG - Công việc thiết kế được tuân theo các quy phạm, các tiêu chuẩn thiết kế do nhà nước Việt Nam quy định đối với nghành xây dựng. Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế; TCVN 5574- 2012. Tiêu chuẩn thiết kế bê tông cốt thép; TCXD 198- 1997. Nhà cao tầng –Thiết kế bê tông cốt thép toàn khối; TCXD 10304-2012: Móng cọc- tiêu chuẩn thiết kế; TCVN 9362:2012.

Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình; TCVN 9386-2012. Thiết kế công trình chịu động đất; - Bên cạnh các tài liệu trong nước, để giúp cho quá trình tính toán được thuận lợi, đa dạng về nội dung tính toán, đặc biệt những cấu kiện (phạm vi tính toán) chưa được tiêu chuẩn thiết kế trong nước qui định rõ như: Thiết kế các vách cứng, lõi cứng. Nên trong quá trình tính toán có tham khảo các tiêu chuẩn nước ngoài như: ACI 318-2005 - Ngoài các tiêu chuẩn quy phạm trên còn sử dụng một số sách, tài liệu chuyên ngành của nhiều tác giả khác nhau. VẬT LIỆU SỬ DỤNG - Bê tông: Bê tông sử dụng trong công trình là loại bê tông có cấp độ bền B30 với các thông số tính toán như sau: Cường độ tính toán chịu nén: Rb = 17 MPa + Cường độ tính toán chịu kéo: Rbt = 1.4 MPa + Mô đun đàn hồi: Eb = 36000 MPa - Cốt thép: Cốt thép loại AI (đối với cốt thép có Ø ≤ 10) + Cường độ tính toán chịu nén: Rsc = 225 MPa + Cường độ tính toán chịu kéo: Rs = 225 MPa + Cường độ tính toán cốt ngang: Rsw = 175 MPa + Mô đun đàn hồi: Es = 210000 MPa - Cốt thép loại AIII (đối với cốt thép có Ø > 10) + Cường độ tính toán chịu nén: Rsc = 365 MPa + Cường độ tính toán chịu kéo: Rs = 365 MPa + Mô đun đàn hồi: Es = 200000 MPa 3 CHƯƠNG 2.

THIẾT KẾ SÀN 2. SƠ BỘ CHIỀU DÀY BẢN SÀN, KÍCH THƯỚC DẦM CHÍNH - Chọn kích thước dầm chính Dầm chính tựa lên vách. Nhịp vách lớn nhất theo hai phương là 6800 mm Chọn: L = 6800 mm để xác định kích thước dầm  1 1  hd =    L  12 16   1 1  hd =    x6800 = (566÷425) mm  12 16  Vì các nhịp khác có kích thước bé hơn, nên chọn hd = 500 mm để phù hợp với toàn bộ hệ kết cấu 1 1 bd =    hd = (250÷170) mm  2 3 Chọn bd = 300 mm Vậy kích thước tiết diện dầm theo 2 phương là 300x500. - Chọn chiều dày bản sàn Quan niệm tính: xem sàn là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng ngang.

Sàn không bị rung động, không bị dịch chuyển khi chịu tải trọng ngang. Chuyển vị tại mọi điểm trên sàn là như nhau khi chịu tác động của tải trọng ngang. Chọn chiều dày của sàn phụ thuộc vào nhịp và tải trọng tác dụng, có thể xác định sơ bộ chiều dày hs theo biểu thức : D hs = L1 m Trong đó: + m = 40÷45, chọn m = 45 + D = 0.4 hệ số phụ thuộc vào tải trọng, chọn D = 0.8 + L1: chiều dài cạnh ngắn bản 2 phương lớn nhất (S11).8  hs =   x5850 = 120 mm  45  Sau khi tính toán và kiểm tra lại chọn tiết diện sàn hợp lý như sau: Chọn hs = 120 mm Vậy chọn chiều dày bàn sàn hs = 120 mm cho tất cả các tầng sàn 4 Hình 2.1: mặt bằng sàn tầng điển hình 2. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG - Các số liệu về tải trọng lấy theo TCVN 2737 – 1995 : Tải trọng và tác động tiêu chuẩn thiết kế.

Hệ số độ tin cậy đối với các tải trọng lấy theo bảng 1, trang 10 – TCVN 2737 - 1995. Trọng lượng riêng của các thành phần cấu tạo sàn lấy theo “ sổ tay thực hành kết cấu công trình” ( TS. Vũ Mạnh Hùng ) 5 - Tĩnh tải Theo yêu cầu sử dụng, các khu vực có chức năng khác nhau sẽ có cấu tạo sàn khác nhau, do đó tĩnh tải sàn tương ứng cũng có giá trị khác nhau. Các kiểu cấu tạo sàn tiêu biểu là sàn khu ở (Văn Phòng, phòng khách, phòng ăn + bếp, phòng ngủ), sàn hành lang và sàn vệ sinh.

Các loại sàn này có cấu tạo như sau : -Sàn khu sảnh, phòng ngủ, phòng khách, phòng bếp, văn phòng: Hình 2.2: Sàn khu sảnh, phòng ngủ, phòng khách, phòng bếp, văn phòng Hình 2.3: Sàn khu vệ sinh Bảng 2.1: Tĩnh tải khu ở,hành lang TĨNH TẢI KHU Ở, HÀNH LANG Các lớp vật liệu d (cm)  (kN/m3) gtc (kN/m2) n gtt (kN/m2) g Gạch Ceramic 1 20 0.24 Lớp vữa dày 2 18 0.468 Lớp vữa trát dày 1.35 Đường ống, thiết bị 0.60 Tổng tải tính toán 1.2: Tĩnh tải khu vệ sinh TĨNH TẢI KHU VỆ SINH g Các lớp vật liệu d (cm) gtc (kN/m2) n gtt (kN/m2) (kN/m3) Gạch Ceramic 1 20 0.24 Lớp vữa dày 2 18 0.468 Lớp chống thấm 3 22 0.79 Lớp vữa trát dày 1.35 Đường ống, thiết bị 0.70 Tổng tải tính toán 2.55 Thông thường dưới các tường thường có kết cấu dầm đỡ, nhưng để tăng tính linh hoạt trong việc bố trí tường ngăn , vì vậy một số tường này không có dầm đỡ bên dưới (Tại các vị trí có tường ngăn, người ta sẽ đặt theo cấu tạo 2  12 ). Do đó khi xác định tải trọng tác dụng lên ô sàn ta phải kể thêm trọng lượng tường ngăn, tải này được quy về phân bố đều trên từng ô sàn. Được xác định theo công thức : Bt  H t  l t  g t g ttt  S   n kN / m 2  Trong đó : Bt : bề rộng tường (m) Ht : Chiều cao tường (m) lt : chiều dài tường(m) t : trọng lượng riêng của tường xây (kN/m3) S : diện tích ô sàn có tường (m2) n : hệ số vượt tải Chú ý : Trong trường hợp có ô sàn vừa chứa ( phòng ăn, ngủ, khách và phòng vệ sinh) thì tải trọng tĩnh phân bố đều trên được tính theo công thức sau: g vs S 1 g vp  S 2 tt tt g  tt S1  S 2 Trong đó: gttvs : Tải trọng tĩnh tính toán phần sàn phòng vệ sinh gttvp : Tải trọng tĩnh tính toán phần sàn phòng (khách, ngủ, ăn) S1 : Diện tích phần sàn phòng vệ sinh S2 : Diện tích phần sàn phòng (khách, ngủ,ăn) 7 Bảng 2.3: Tải tường trên các ô sàn Chiều dài Chiều Chiều cao gtt L1 L2 Ô Sàn tường dài tường tường (kN/m2) 100 (m) 200 (m) (n=1.4: Tổng hợp tải trọng tác dụng lên từng ô sàn Tải trọng Tổng tĩnh Tải trọng bản thân tải tường STT Ô Sàn L1 (mm) L2 (mm) Sàn hoàn tính toán các tính toán thiện ô sàn (kN/m2) (kN/m2) (kN/m2) 1 S1 4000 4650 1.5: Hoạt tải Theo TCXD 2737-1995 Loại sàn ptc (kN/m2) ptt (kN/m2) Phòng khách, ngủ, bếp, vệ sinh .95 Sảnh, hành lang, phòng họp… 3.60 Ban công, lô gia… 4.80 Kho, phòng kỹ thuật… 5.6: Hoạt tải cho từng ô sàn Ô sàn ptt (kN/m2) 9,10 3. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC Nội lực các ô bản được tính toán bằng phần mềm SAFE V12 Hình 2.4: Mô hình sàn 10 Hình 2.5: Chuyển vị sàn Hình 2.6: Nội lực dải theo phương x,y 11 2.

CÁC BƯỚC TÍNH TOÁN CHUNG Các công thức tính toán : M m  (2.