Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án tốt nghiệp "Khu nhà ở cán bộ biên phòng" do sinh viên Nguyễn Phúc Hậu thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Văn Chúng tại Khoa Xây dựng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (thực hiện từ ngày 19/01/2024 đến ngày 04/06/2024). Dự án được triển khai nhằm đáp ứng nhu cầu nhà ở cho lực lượng cán bộ biên phòng tại địa bàn tỉnh Bắc Ninh, kết hợp các tiện ích dịch vụ công cộng và hệ thống kỹ thuật hiện đại.

Theo văn bản nhiệm vụ tốt nghiệp, các mục tiêu và nhiệm vụ kỹ thuật được xác định gồm 5 phần việc cụ thể:

  1. Tính toán thiết kế cầu thang bộ tầng điển hình.
  2. Tính toán thiết kế sàn tầng điển hình.
  3. Tính toán thiết kế khung không gian: hệ thống cột, dầm và vách lõi thang máy.
  4. Tính toán thiết kế móng và cọc cho toàn bộ công trình.
  5. Tính toán hệ cốp pha cột và lập biện pháp kỹ thuật thi công cọc khoan nhồi.

Đối tượng nghiên cứu và thiết kế là công trình dân dụng nhà cao tầng dạng khối tháp hỗn hợp (nhà ở kết hợp dịch vụ công cộng). Về phạm vi không gian, công trình được xây dựng tại Số 5 Đinh Công Tráng, thành phố Bắc Ninh, tỉnh Bắc Ninh; khu đất có vị trí địa lý 21°00' - 21°05' vĩ độ Bắc và 105°45' - 106°15' kinh độ Đông, tiếp giáp hướng chính Nam, ba mặt Bắc, Đông, Tây tiếp giáp đường giao thông nhỏ. Về quy mô, công trình thuộc cấp công trình cấp II, gồm 17 tầng với tổng chiều cao đỉnh mái là 52,6 m (hoặc 52,7 m theo cao trình tính toán tải trọng gió), diện tích xây dựng tầng điển hình là 595 m² trên mặt bằng kích thước 25,0 m × 23,8 m. Sản phẩm bàn giao gồm tập thuyết minh tính toán, phần phụ lục và bộ bản vẽ kỹ thuật gồm 23 bản (04 bản vẽ kiến trúc, 15 bản vẽ kết cấu và 04 bản vẽ tổ chức thi công).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án áp dụng hệ thống tiêu chuẩn xây dựng hiện hành của Việt Nam kết hợp các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế tương đương nhằm tính toán thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối:

  • Hệ thống tiêu chuẩn thiết kế: TCVN 2737:2023 (Tải trọng và tác động), TCVN 5574:2018 (Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép), TCVN 9386:2012 (Thiết kế công trình chịu động đất), kết hợp tiêu chuẩn châu Âu EN 1991-4 cho các hệ số điều chỉnh áp lực khí động học.
  • Vật liệu kết cấu quy chuẩn:
    • Bê tông cấp độ bền B30 dùng cho toàn bộ hệ sàn, dầm, cột, vách thang máy, móng và cọc khoan nhồi: khối lượng riêng $\gamma = 25\text{ kN/m}^3$, 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 nhóm CB300-T (đường kính dưới 10 mm): cường độ tính toán $R_s = R_{sc} = 260\text{ MPa}$, $R_{sw} = 210\text{ MPa}$, mô đun đàn hồi $E_s = 20 \times 10^4\text{ MPa}$.
    • Cốt thép nhóm CB400-V (đường kính từ 10 mm trở lên): cường độ tính toán $R_s = R_{sc} = 350\text{ MPa}$, $R_{sw} = 280\text{ MPa}$, mô đun đàn hồi $E_s = 20 \times 10^4\text{ MPa}$, hệ số giới hạn vùng nén $\xi_R = 0,533$.

Phương pháp nghiên cứu và giải quyết bài toán:

  • Phương pháp phân tích - tổng hợp: Đánh giá các phương án kết cấu chịu lực chính (hệ tường chịu lực, hệ khung chịu lực, hệ lõi cứng và hệ kết cấu hỗn hợp khung - vách) và kết cấu sàn (sàn không dầm đối chiếu với sàn dầm toàn khối) để đưa ra lựa chọn tối ưu về mặt kinh tế - kỹ thuật.
  • Mô hình hóa phần tử hữu hạn (FEM):
    • Mô phỏng khung không gian 3D tổng thể trên phần mềm ETABS nhằm phân tích dao động riêng, xác định chu kỳ dao động, tính toán tác động của tải trọng gió động, tải trọng động đất theo phương pháp phổ phản ứng đàn hồi, đồng thời trích xuất nội lực dầm, cột, vách lõi buồng thang.
    • Phân tích và thiết kế sàn dầm tầng điển hình trên phần mềm SAFE bằng phương pháp dải bản (Strip), kiểm tra trạng thái giới hạn thứ hai (độ võng ngắn hạn, võng dài hạn, bề rộng vết nứt).
    • Mô phỏng tính toán cầu thang bộ 2 vế dạng bản trên phần mềm SAP2000.
    • Phân tích đài móng và phản lực cọc trong hệ móng cọc khoan nhồi bằng mô hình SAFE.
  • Nguồn dữ liệu: Dữ liệu quy hoạch kiến trúc công trình nhà ở tại Bắc Ninh; tài liệu khảo sát địa chất công trình gồm các trụ địa tầng và chỉ số thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT); các thông số khí tượng thủy văn vùng áp lực gió II, dạng địa hình B theo TCVN 2737:2023.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan kiến trúc công trình

Chương này mô tả chi tiết công năng và giải pháp kỹ thuật của tòa nhà 17 tầng:

  • Mặt bằng hình chữ nhật kích thước 25,0 m × 23,8 m. Tầng 1 cao 4,2 m với diện tích 595 m², bố trí khu dịch vụ công cộng, sinh hoạt cộng đồng, chỗ để xe máy, phòng bảo vệ và các phòng kỹ thuật điện, nước với lối tiếp cận độc lập.
  • Từ tầng 2 đến tầng 14 (chiều cao mỗi tầng 3,4 m) bố trí 112 căn hộ chung cư (08 căn/tầng, diện tích từ 66 m² đến 76 m² gồm 2 phòng ngủ, phòng khách, bếp, vệ sinh). Lõi thang bố trí tại trung tâm chia mặt bằng thành hai cụm căn hộ đối xứng (4 căn mỗi bên).
  • Tầng áp mái bố trí phòng kỹ thuật thang máy diện tích 20,7 m² và 2 bể nước mái thể tích 26,3 m³/bể.
  • Giao thông đứng gồm 2 buồng thang máy tải trọng 1050 kg (chiều dài buồng 2,4 m) và 2 buồng thang bộ rộng 1,2 m (gồm 1 thang bộ thông gió tự nhiên và 1 thang thoát nạn có hệ thống tăng áp tạo hút gió chống khói).
  • Hệ thống cơ điện và an toàn: Cung cấp điện hạ thế đi dây đồng luồn ống nhựa chôn ngầm; hệ thống chống sét gồm các kim thu sét thép $\phi 16$ dài 600 mm, liên kết thép tiếp địa $\phi 10$, cọc tiếp địa thép góc L65×65×6 dài 2,0 m với điện trở nối đất $R \le 10\ \Omega$; cấp nước mạng vòng bơm lên mái; hệ thống thoát nước mưa dùng ống sênô D110.

Chương 2: Tổng quan về kết cấu

Tác giả phân tích so sánh các giải pháp chịu lực, lựa chọn hệ khung - giằng (khung kết hợp vách cứng / lõi buồng thang BTCT) là giải pháp tối ưu cho công trình cao trên 50 m:

  • Hệ sàn dầm toàn khối được lựa chọn thay thế cho sàn không dầm nhờ khả năng tăng cường độ cứng ngang, giảm biến dạng đỉnh và phù hợp với nhịp biên kết cấu lớn nhất là 6,0 m.
  • Xác định sơ bộ kích thước tiết diện kết cấu chịu lực:
    • Chiều dày bản sàn sinh hoạt $h_s = 150\text{ mm}$ (dựa trên ô bản lớn nhất 3,0 m × 5,4 m theo tỷ lệ bản kê bốn cạnh), sàn khu vệ sinh dày $h_s = 120\text{ mm}$.
    • Dầm chính khung: $b_d \times h_d = 300\text{ mm} \times 600\text{ mm}$ (nhịp 7,5 m); dầm phụ: $b_d \times h_d = 200\text{ mm} \times 400\text{ mm}$.
    • Vách lõi thang máy: Chiều dày vách bê tông cốt thép đổ toàn khối $h_v = 300\text{ mm}$.
    • Cột khung bê tông: Xác định diện tích tiết diện sơ bộ dựa trên diện truyền tải thẳng đứng $F_c = k \cdot N / R_b$, chọn giảm dần tiết diện theo chiều cao công trình (các kích thước điển hình $700 \times 700\text{ mm}$, $600 \times 600\text{ mm}$).

Chương 3: Thiết kế cầu thang tầng điển hình

Thiết kế cầu thang bộ 2 vế dạng bản chịu lực, chiều cao tầng 3400 mm:

  • Kích thước hình học: 18 bậc (9 bậc mỗi vế), chiều cao bậc $h_b = 188,8\text{ mm}$, bề rộng mặt bậc $b_b = 253,75\text{ mm}$, góc nghiêng bản thang $\alpha = 36,65^\circ$. Nhịp tính toán bản thang $L_0 = 3080\text{ mm}$, chiều dày bản chọn $h_{bt} = 140\text{ mm}$. Dầm chiếu nghỉ có tiết diện $b_{dt} \times h_{dt} = 200\text{ mm} \times 300\text{ mm}$ với nhịp $L = 3,0\text{ m}$.
  • Tải trọng tính toán: Tĩnh tải hoàn thiện bản chiếu nghỉ $g^{tt} = 1,35\text{ kN/m}^2$, bản nghiêng $g^{tt} = 2,21\text{ kN/m}^2$; hoạt tải sử dụng $p^{tt} = 3,9\text{ kN/m}^2$.
  • Kết quả cốt thép: Bản thang chịu mô men nhịp $M_{max} = 35,83\text{ kNm}$, bố trí cốt thép chịu uốn đạt yêu cầu; thép cấu tạo nhịp $\phi 8a200$, cốt thép gối $\phi 10a200$. Khả năng chịu cắt của bê tông bản thang đạt $Q_1 = 80,48\text{ kN} > Q_{max}$ nên không cần đặt cốt đai. Dầm chiếu nghỉ bố trí cốt dọc $2\phi 16$, cốt đai $\phi 6a150$ tại vùng đầu dầm và $\phi 6a200$ ở giữa nhịp.
  • Kiểm tra trạng thái giới hạn II: Độ võng đàn hồi dầm chiếu nghỉ $f = 2,09\text{ mm} < [f] = L/200 = 15\text{ mm}$; độ võng bản thang $f = 10,4\text{ mm} < [f] = 15,4\text{ mm}$.

Chương 4: Tổ hợp tải trọng và kiểm tra các trạng thái giới hạn

Nội dung chương tập trung xác định tải trọng và đánh giá tổng thể độ an toàn của hệ khung không gian:

  • Thống kê tĩnh tải các lớp sàn hoàn thiện (sàn sinh hoạt $0,94\text{ kN/m}^2$; sàn hành lang $1,64\text{ kN/m}^2$; vệ sinh và ban công $2,85\text{ kN/m}^2$; sàn mái $2,85\text{ kN/m}^2$; ram dốc và siêu thị). Hoạt tải sử dụng tra theo TCVN 2737:2023 (phòng ngủ/sinh hoạt $1,5\text{ kN/m}^2$; hành lang, cầu thang $3,0\text{ kN/m}^2$; khu dịch vụ $5,0\text{ kN/m}^2$; sàn xe $3,5\text{ kN/m}^2$). Tải tường xây 100 mm và 200 mm trên dầm và sàn lấy dung trọng gạch $\gamma = 18\text{ kN/m}^3$ với hệ số vượt tải $n = 1,15$.
  • Tải trọng gió (TCVN 2737:2023): Vùng gió II ($W_0 = 0,95\text{ kN/m}^2$, vận tốc gió 3s chu kỳ 50 năm $V_{3s,50} = 44,0\text{ m/s}$), dạng địa hình B. Chu kỳ dao động cơ bản của công trình $T_x = 1,761\text{ s}$ (tần số $0,567\text{ Hz}$), $T_y = 1,729\text{ s}$ (tần số $0,578\text{ Hz}$). Hệ số khí động tổng cộng $C_{e,x} = 1,35$ (gió đẩy $C_e^+ = +0,8$, gió hút $C_e^- = -0,55$).
  • Tải trọng động đất: Khai báo khối lượng tham gia dao động (Mass Source), xác định phổ phản ứng theo TCVN 9386:2012 với hệ số ứng xử cơ bản $q_0$.
  • Thiết lập các tổ hợp tải trọng cho TTGH I (cường độ) và TTGH II (biến dạng) cùng các tổ hợp bao (COMBO ENVELOPE).
  • Kiểm tra các chỉ tiêu ổn định công trình:
    • Kiểm tra điều kiện ổn định chống lật.
    • Gia tốc đỉnh sàn mái do gió thỏa mãn ngưỡng tiện nghi sinh hoạt.
    • Chuyển vị ngang đỉnh công trình do tải trọng gió và động đất thỏa điều kiện $u_{max} \le H/500$.
    • Chuyển vị lệch tầng ($\Delta/h$) thỏa mãn điều kiện quy chuẩn theo cả phương X và Y.
    • Kiểm tra hiệu ứng độ lệch hình học bậc hai P-Delta theo hai phương chứng minh kết cấu làm việc trong giới hạn ổn định.
Thông số động lực học & Tải gió Phương X Phương Y Ghi chú quy chuẩn
Chiều cao tính toán $h$ $52,70\text{ m}$ $52,60\text{ m}$ Từ cốt mặt đất tự nhiên
Bề rộng mặt đón gió $b$ $25,80\text{ m}$ $23,80\text{ m}$ Mặt đón gió trực diện
Độ mảnh công trình $e$ $4,12$ $3,93$ $e \le 20$
Chu kỳ dao động riêng thứ nhất $T_1$ $1,761\text{ s}$ $1,729\text{ s}$ Xuất từ mô hình ETABS
Tần số dao động riêng $n_1$ $0,567\text{ Hz}$ $0,578\text{ Hz}$ Kiểm tra thành phần xung
Áp lực gió cơ bản $W_0$ $0,95\text{ kN/m}^2$ $0,95\text{ kN/m}^2$ Vùng áp lực gió II
Hệ số khí động tổng $C_e$ $1,35$ $1,35$ $C_e = C_e^+ - C_e^-$

Chương 5: Thiết kế sàn tầng điển hình

Quy trình thiết kế bản sàn dầm tầng điển hình bằng phần mềm SAFE:

  • Mô hình hóa bản sàn bê tông cốt thép dày 150 mm liên kết hệ dầm đỡ.
  • Gán tải trọng tĩnh tải hoàn thiện, hoạt tải phân bố đều theo từng phòng chức năng và tải trọng tường xây ngăn phòng trực tiếp lên mặt sàn.
  • Phân chia dải bản thiết kế (Design Strips) theo phương X và phương Y bám theo trục cột và nhịp sàn.
  • Trích xuất biểu đồ mô men uốn tại các tiết diện gối tựa và nhịp, xác định diện tích cốt thép yêu cầu.
  • Kiểm tra trạng thái giới hạn sử dụng (TTGH II): Tính toán độ võng ngắn hạn, độ võng dài hạn có xét đến hiện tượng từ biến và co ngót của bê tông; kiểm tra bề rộng khe nứt ngắn hạn ($a_{crc1}$) và khe nứt dài hạn ($a_{crc2}$) theo TCVN 5574:2018, bảo đảm vết nứt không vượt quá bề rộng giới hạn cho phép.

Chương 6: Tính toán và thiết kế dầm điển hình

Thiết kế hệ dầm khung chính và dầm phụ tầng điển hình (tập trung phân tích dầm B22, B54):

  • Sử dụng biểu đồ bao mô men và lực cắt xuất từ mô hình kết cấu tổng thể.
  • Tính toán diện tích cốt thép dọc chịu uốn tại các tiết diện mô men âm lớn nhất ở mép cột (gối) và mô men dương lớn nhất tại giữa nhịp; kiểm tra hàm lượng cốt thép $\mu$ nằm trong giới hạn $\mu_{min} = 0,1% \le \mu \le \mu_{max} = \xi_R \frac{R_b}{R_s} \approx 2,59%$.
  • Tính toán cốt đai chịu lực cắt theo dải gối tựa và dải giữa nhịp, bổ sung cấu tạo đai dày ở vùng đầu dầm để bảo đảm khả năng kháng chấn.
  • Tính toán hệ cốt treo (cốt đai gia cường hoặc cốt xiên) tại vị trí giao nhau giữa dầm phụ kê lên dầm chính để chống ứng suất kéo giật đứt bê tông đáy dầm.
  • Xác định chiều dài đoạn neo và chiều dài đoạn nối cốt thép dầm; kiểm tra trạng thái giới hạn thứ hai về võng và nứt dầm.

Chương 7: Thiết kế khung điển hình (Cột và vách - lõi thang máy)

  • Thiết kế cốt thép cột khung: Tính toán cột chịu nén uốn lệch tâm xiên theo phương pháp quy đổi hoặc phân tích góc nghiêng trục trung hòa cho các tổ hợp nội lực nguy hiểm nhất từ ETABS (lực dọc $N$, mô men $M_x$, $M_y$). Trình bày bảng tính thép cột chi tiết cho khung trục D và khung trục 6 (điển hình cột C31). Thiết kế cốt đai cột tuân thủ khoảng cách cấu tạo chống nở ngang bê tông và yêu cầu kháng chấn tại chân và đỉnh cột.
  • Thiết kế vách - lõi thang máy: Sử dụng phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi, chia mặt cắt lõi thang thành các phân đoạn phần tử vách (Pier P1). Trích xuất tổ hợp nội lực chân vách tầng trệt ($P, M_2, M_3, V_2, V_3$). Tính toán bố trí hệ lưới thép dọc chịu uốn - nén, thép giằng ngang chịu cắt và thép đai chống phình cục bộ tại các đầu vách; tính toán chiều dài đoạn neo và nối cốt thép vách theo quy chuẩn.

Chương 8: Thiết kế móng công trình

Giải pháp móng sâu cọc khoan nhồi được lựa chọn dựa trên điều kiện địa chất công trình và tải trọng lớn truyền từ 17 tầng:

  • Đánh giá địa chất: Khảo sát địa tầng gồm các lớp đất sét, cát pha, kiểm tra mực nước ngầm và chỉ tiêu sức kháng xuyên tiêu chuẩn SPT.
  • Xác định sức chịu tải cọc khoan nhồi đơn: Tính toán sức chịu tải theo vật liệu bê tông B30 - cốt thép; sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý đất nền (sức kháng mũi $Q_p$ và ma sát thành bên $Q_f$ qua công thức $Q_p = q_b A_b$, $Q_f = u \sum f_i l_i$); tính toán sức chịu tải theo kết quả thí nghiệm hiện trường SPT. Từ đó xác định sức chịu tải cực hạn ($R_u$) và sức chịu tải thiết kế cho phép ($R_{tk}$).
  • Thiết kế các kết cấu móng cụ thể:
    • Móng đơn cọc/nhóm cọc dưới cột biên M1: Xác định sơ bộ số lượng cọc, kiểm tra phản lực tác dụng lên từng đầu cọc trong nhóm ($P_{max} \le 1,2 R_{tk}$, $P_{tb} \le R_{tk}$), kiểm tra sức chịu tải và độ lún của nền dưới đáy khối móng quy ước, kiểm tra đài móng về khả năng chống đâm thủng và chống cắt theo TCVN 5574:2018, tính toán cốt thép lưới đáy đài móng M1.
    • Móng hợp khối M2 (đài móng chung cho các cột liền kề): Xác định trọng tâm và hợp lực tải trọng chân cột, kiểm tra phản lực cọc, tính lún khối móng quy ước, kiểm tra nén thủng tháp xuyên và tính thép đài M2.
    • Móng lõi thang (MLT): Đài móng dày tiếp nhận tải trọng lớn kết hợp mô men lệch tâm hai phương từ hệ vách lõi thang máy. Kiểm tra phản lực cọc qua mô hình SAFE, kiểm tra độ ổn định và lún móng quy ước, kiểm tra xuyên thủng tự do lệch tâm của tháp xuyên, tính toán cốt thép đài móng MLT theo hai phương chính.

Chương 9: Tổ chức và kỹ thuật thi công

Nội dung chương trình bày hai hạng mục kỹ thuật thi công chủ đạo:

  • Thiết kế hệ cốp pha cột cho hai kích thước tiết diện: cột $600 \times 600\text{ mm}$ và cột $700 \times 700\text{ mm}$. Tính toán kiểm tra khả năng chịu lực và độ võng của từng bộ phận: ván khuôn (áp lực vữa bê tông tươi khi đổ và đầm dùi), sườn đứng, sườn ngang, hệ ty giằng kim loại chịu kéo hai đầu và thanh chống xiên định vị tim cột.
  • Biện pháp kỹ thuật thi công cọc khoan nhồi: Quy trình tuần tự gồm công tác chuẩn bị mặt bằng, định vị tim cọc; khoan tạo lỗ bằng máy khoan chuyên dụng kết hợp dung dịch bentonite giữ thành hố khoan; kiểm tra độ sâu và nạo vét vệ sinh mùn lắng hố khoan; gia công và hạ lồng cốt thép cọc; thổi rửa đáy hố khoan bằng khí nén trước khi đổ bê tông; đổ bê tông bằng phương pháp rút ống tremie liên tục; rút ống vách bảo vệ và lấp cát bảo vệ đầu cọc. Thống kê tổng hợp khối lượng thi công cọc khoan nhồi: thể tích đào đất, khối lượng bê tông cọc và trọng lượng cốt thép gia công.

Kết quả và đóng góp

Đồ án hoàn thành trọn vẹn việc giải quyết bài toán thiết kế kỹ thuật từ quy hoạch công năng kiến trúc, mô phỏng kết cấu chịu lực đến tổ chức thi công công trình nhà cao tầng:

Các kết quả tính toán kỹ thuật chính

  • Khẳng định tính khả thi của hệ kết cấu chịu lực hỗn hợp khung - vách lõi BTCT cấp độ bền B30 cho công trình 17 tầng cao 52,6 m. Vách thang máy dày 300 mm đóng vai trò chịu phần lớn tải trọng ngang do gió động và động đất, giữ chuyển vị ngang đỉnh công trình và độ võng tầng nằm trong giới hạn cho phép ($u_{max} \le H/500$).
  • Thiết kế hệ sàn dầm toàn khối với chiều dày bản sàn $h_s = 150\text{ mm}$, sàn vệ sinh $h_s = 120\text{ mm}$, hệ dầm chính $300 \times 600\text{ mm}$ bảo đảm đầy đủ các yêu cầu về khả năng chịu uốn trên dải Strip và thỏa mãn điều kiện nứt, võng dài hạn theo TCVN 5574:2018.
  • Xử lý chi tiết liên kết nút dầm phụ - dầm chính bằng giải pháp bố trí cốt treo chịu ứng suất kéo tập trung, hạn chế nứt toác tại vùng giao nhau.
  • Tính toán sức chịu tải cọc khoan nhồi đồng thời theo 3 phương pháp (vật liệu, cơ lý đất nền và SPT), bố trí thành công hệ thống móng cọc cho cột đơn (M1), móng hợp khối (M2) và móng lõi thang (MLT) bảo đảm an toàn về lún lệch, lún tuyệt đối và chống chọc thủng đài.
  • Thiết lập quy trình thi công cốp pha cột và biện pháp công nghệ cọc khoan nhồi rõ ràng, kèm bảng thống kê định ngạch khối lượng vật tư phục vụ thi công.

Đóng góp thực tiễn của đồ án

Tác giả đã cập nhật và áp dụng quy chuẩn tải trọng mới TCVN 2737:2023 vào việc xác định thành phần động của tải trọng gió (chu kỳ dao động, tần số dao động, hiệu ứng giật gió $G_f$ và hệ số khí động theo EN 1991-4). Đồ án cung cấp một bộ hồ sơ thiết kế kỹ thuật đồng bộ từ kiến trúc (04 bản vẽ), kết cấu (15 bản vẽ) đến thi công (04 bản vẽ) cho loại hình nhà ở công vụ đặc thù kết hợp dịch vụ công cộng tại địa bàn Bắc Ninh.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Do giới hạn khối lượng và thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp, phần tính toán kết cấu mới chỉ tập trung phân tích chuyên sâu cho các khung điển hình (khung trục D, khung trục 6), các dầm đại diện (B22, B54) và các móng điển hình (M1, M2, MLT), chưa kiểm toán toàn bộ tất cả các nút khung đặc biệt trên mặt bằng. Phần thi công mới chỉ dừng lại ở tính toán cốp pha cột và quy trình công nghệ cọc khoan nhồi, chưa xây dựng tiến độ tổng thể bằng sơ đồ mạng hoặc dự toán chi phí xây dựng công trình.
  • Hướng phát triển: Mở rộng kiểm toán toàn diện hệ nút khung chịu tác động động đất cấp cao; ứng dụng mô hình thông tin công trình (BIM) để quản lý xung đột không gian hệ thống cơ điện (MEP) với kết cấu bê tông cốt thép; tích hợp lập tiến độ thi công 4D và quản lý chi phí 5D cho toàn bộ dự án.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo kỹ thuật hữu ích đối với:

  • Sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Xây dựng, Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng trong quá trình thực hiện đồ án môn học Bê tông cốt thép, Nền móng, Thi công và Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng.
  • Kỹ sư thiết kế kết cấu mới vào nghề cần tài liệu mẫu về quy trình tính toán tải trọng gió động theo tiêu chuẩn mới TCVN 2737:2023 và tính toán vách lõi thang máy bằng phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi trên phần mềm ETABS.
  • Cán bộ kỹ thuật thi công hiện trường tham khảo quy trình kiểm tra cốp pha cột chịu áp lực vữa tươi và các bước kiểm soát chất lượng thi công cọc khoan nhồi bằng dung dịch giữ thành bentonite.

Câu hỏi thường gặp

1. Tòa nhà có quy mô tầng cao và cơ cấu công năng căn hộ được bố trí cụ thể như thế nào?
Công trình gồm 17 tầng với chiều cao đỉnh mái 52,6 m. Tầng 1 cao 4,2 m dành cho dịch vụ công cộng, sinh hoạt chung, khu kỹ thuật và nhà xe. Từ tầng 2 đến tầng 14 (mỗi tầng cao 3,4 m) bố trí 112 căn hộ chung cư (08 căn/tầng, diện tích mỗi căn từ 66 m² đến 76 m² có 2 phòng ngủ). Tầng áp mái bố trí phòng kỹ thuật thang máy 20,7 m² và 2 bể nước mái có thể tích 26,3 m³/bể.

2. Cấp độ bền của bê tông và các chủng loại cốt thép sử dụng cho hệ kết cấu chịu lực là gì?
Toàn bộ kết cấu dầm, sàn, cột, vách thang máy, móng và cọc khoan nhồi sử dụng bê tông cấp độ bền B30 ($R_b = 17\text{ MPa}$, $R_{bt} = 1,15\text{ MPa}$, $E_b = 32,5 \times 10^3\text{ MPa}$). Cốt thép đường kính dưới 10 mm dùng loại CB300-T ($R_s = 260\text{ MPa}$), cốt thép đường kính từ 10 mm trở lên dùng loại CB400-V ($R_s = 350\text{ MPa}$, $\xi_R = 0,533$).

3. Các thông số động lực học và chỉ tiêu khí động học cơ bản khi tính gió theo TCVN 2737:2023 của công trình là bao nhiêu?
Công trình thuộc vùng gió II ($W_0 = 0,95\text{ kN/m}^2$, $V_{3s,50} = 44,0\text{ m/s}$), địa hình B. Chu kỳ dao động riêng cơ bản thứ nhất theo phương X là $T_x = 1,761\text{ s}$ (tần số $0,567\text{ Hz}$), theo phương Y là $T_y = 1,729\text{ s}$ (tần số $0,578\text{ Hz}$). Hệ số khí động tổng cộng tính toán là $C_{e,x} = 1,35$ (áp lực đẩy $C_e^+ = +0,8$, áp lực hút $C_e^- = -0,55$).

4. Giải pháp kết cấu móng và sức chịu tải của cọc được xác định theo những căn cứ nào?
Công trình áp dụng giải pháp móng sâu cọc khoan nhồi kết hợp đài bê tông cốt thép B30. Sức chịu tải của cọc đơn được tính toán và kiểm chứng đồng thời theo 3 cơ sở: sức chịu tải của vật liệu cọc, sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất nền (sức kháng mũi $Q_p$ và ma sát thành bên $Q_f$), và sức chịu tải tính theo chỉ số thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT).

5. Trong chương thi công, hệ cốp pha cột được tính toán cho những loại tiết diện nào và gồm những bộ phận cấu tạo gì?
Hệ cốp pha cột được tính toán chi tiết cho 2 loại tiết diện cột: $600 \times 600\text{ mm}$ và $700 \times 700\text{ mm}$. Các bộ phận được kiểm tra bền và biến dạng bao gồm ván khuôn chịu áp lực bê tông tươi, sườn đứng, sườn ngang, hệ ty giằng kim loại chịu kéo hai đầu và thanh chống xiên định vị.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Khu nhà ở cán bộ biên phòng" của sinh viên Nguyễn Phúc Hậu là một công trình thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh và bài bản thuộc ngành Công nghệ kỹ thuật công trình xây dựng. Bản thuyết minh đã giải quyết trọn vẹn từ khâu phân tích giải pháp kiến trúc, mô hình hóa kết cấu khung - vách 17 tầng trên phần mềm chuyên dụng (ETABS, SAFE, SAP2000) tuân thủ tiêu chuẩn mới TCVN 2737:2023 và TCVN 5574:2018, đến thiết kế móng cọc khoan nhồi và biện pháp kỹ thuật thi công. Hồ sơ đồ án có độ tin cậy chuyên môn cao, cung cấp tư liệu tham khảo rõ ràng cho sinh viên và kỹ sư xây dựng công trình dân dụng cao tầng.