Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong quá trình đô thị hóa và phát triển kinh tế tại Thành phố Hồ Chí Minh, nhu cầu về công trình dân dụng cao tầng kết hợp đa chức năng (thương mại, dịch vụ công cộng và căn hộ để ở) ngày càng gia tăng. Việc thiết kế các công trình này đòi hỏi giải pháp kết cấu vừa bảo đảm khả năng chịu lực dưới các tác động phức tạp của tải trọng đứng và tải trọng ngang (gió động, động đất), vừa đáp ứng yêu cầu công năng kiến trúc và tối ưu hóa chi phí đầu tư xây dựng.

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế khu phức hợp – Căn hộ Hoàng Kim Thế Gia (The Golden Dynasty)" của tác giả Ngô Duy Khang (chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Khoa Xây dựng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh, hoàn thành tháng 02/2020) được thực hiện nhằm giải quyết các nhiệm vụ kỹ thuật cụ thể sau:

  1. Nhiệm vụ Kiến trúc: Thể hiện lại hồ sơ bản vẽ kiến trúc công trình có sự điều chỉnh về kích thước nhịp, chiều cao tầng và số tầng phù hợp với quy chuẩn xây dựng hiện hành.
  2. Nhiệm vụ Kết cấu:
    • Tính toán và thiết kế sàn tầng điển hình (tầng 6) theo phương án sàn sườn toàn khối bê tông cốt thép.
    • Tính toán và thiết kế kết cấu cầu thang bộ hai vế dạng bản.
    • Thiết lập mô hình không gian 3D, phân tích nội lực, tính toán tải trọng động lực học (gió động, động đất) và thiết kế cốt thép cho khung trục C và khung trục 5.
  3. Nhiệm vụ Nền móng:
    • Tổng hợp và xử lý số liệu khảo sát địa chất công trình.
    • Thiết kế 01 phương án móng cọc khả thi cho hệ khung trục 5 và trục C, bao gồm kiểm tra lún, kiểm tra chọc thủng và lún lệch.
  • Đối tượng nghiên cứu: Khu phức hợp – Căn hộ Hoàng Kim Thế Gia (The Golden Dynasty).
  • Phạm vi không gian: Công trình tọa lạc tại đường Trương Phước Phan, Phường Bình Trị Đông, Quận Bình Tân, TP. Hồ Chí Minh. Quy mô gồm 3 block với 2 tầng hầm, 1 tầng trệt, 1 tầng lửng, 17 tầng căn hộ, 1 sân thượng và 1 tầng mái (tổng cộng 18 tầng nổi). Chiều cao tổng thể công trình là 67,9 m tính từ cốt mặt đất tự nhiên.
  • Phạm vi thời gian: Đồ án hoàn thành và bảo vệ vào tháng 02 năm 2020.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án áp dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng Việt Nam và các phương pháp cơ học kết cấu hiện đại:

  • Hệ thống văn bản quy chuẩn, tiêu chuẩn sử dụng:

    • TCVN 5574:2012: Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép.
    • TCVN 2737:1995: Tải trọng và tác động.
    • TCXD 229:1999: Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió dưới tác động của xung vận tốc gió.
    • TCVN 9386:2012 (TCXD 9386-2012): Thiết kế công trình chịu động đất.
    • TCVN 198:1997: Nhà cao tầng – Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối.
    • TCVN 10304: Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc (áp dụng các hệ số giảm chiết kháng chấn).

  • Khung lý thuyết và mô hình tính toán:

    • Mô hình kết cấu phần thân: Hệ kết cấu hỗn hợp khung – vách bê tông cốt thép toàn khối chịu lực, hệ số ứng xử kháng chấn chọn $q = 3,9$.
    • Mô hình sàn và cầu thang: Bản sàn liên kết 4 cạnh chịu uốn 2 phương (khi tỷ số hai cạnh $L_2 / L_1 < 2$), liên kết dầm – sàn xem như ngàm; bản thang dạng bản chịu lực liên kết khớp với dầm chiếu nghỉ.
    • Mô hình tải trọng gió động: Sơ đồ hệ thanh công xôn ngàm tại mặt đất, có các điểm tập trung khối lượng tại cao trình sàn từng tầng.
    • Mô hình tải trọng động đất: Phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động (Response Spectrum Analysis), do chu kỳ dao động cơ bản của công trình vượt quá giới hạn áp dụng của phương pháp tĩnh lực ngang tương đương.
    • Mô hình nền móng: Móng cọc khoan nhồi cắm vào lớp đất chịu lực, tính toán độ cứng lò xo nền đàn hồi và tính toán khối móng quy ước theo TCVN 10304.

  • Phương pháp nghiên cứu:

    • Phương pháp giải tích kết hợp phương pháp số (phương pháp phần tử hữu hạn - FEM).
    • Sử dụng phần mềm ETABS để lập mô hình 3D toàn khối công trình, phân tích dao động, phổ phản ứng động đất, gió động và nội lực khung trục C, trục 5.
    • Sử dụng phần mềm SAFE để mô hình sàn sườn tầng 6, phân tích dải strip, kiểm tra võng phi tuyến và mô hình đài móng trên nền lò xo.
    • Sử dụng phần mềm SAP2000 để xác định nội lực bản thang và dầm chiếu nghỉ.

  • Nguồn dữ liệu: Hồ sơ thiết kế kiến trúc công trình The Golden Dynasty và báo cáo kết quả khảo sát địa chất công trình gồm 6 lớp đất tại địa bàn xây dựng.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 trình bày thông tin quy hoạch, vị trí địa lý, quy mô chức năng và các giải pháp kiến trúc của dự án The Golden Dynasty:

  • Công trình gồm 18 tầng nổi, 1 tầng lửng, 2 tầng hầm, sân thượng và tầng mái; tổng chiều cao đạt 67,9 m.
  • Cơ cấu công năng: 2 tầng hầm phục vụ bãi đỗ xe và phòng quản lý kỹ thuật; tầng trệt bố trí Shop House, trường mẫu giáo, khu vui chơi trẻ em; tầng lửng bố trí phòng tập thể thao, khu thư giãn, rạp phim mini, nhà hát; từ tầng 2 đến tầng 18 là 17 tầng căn hộ ở.
  • Giải pháp cao độ và chiều cao các tầng: Tầng hầm 2 và hầm 1 có chiều cao $H = 3,0\text{ m}$; tầng 1 cao $H = 3,65\text{ m}$ (cốt nền $+0,200\text{ m}$); tầng lửng cao $H = 2,30\text{ m}$ (cốt nền $+3,000\text{ m}$); các tầng căn hộ điển hình cao $H = 3,30\text{ m}$.

Chương 2: Tính toán sàn tầng 6

Tác giả chọn sàn sườn toàn khối tầng điển hình (tầng 6) để phân tích chi tiết:

  • Sơ bộ tiết diện: Sàn có nhịp lớn nhất $L_1 = 7,0\text{ m}$, $L_2 = 8,7\text{ m}$ ($L_2/L_1 = 1,24 < 2$, làm việc hai phương). Chiều dày sàn tầng hầm chọn $h_s = 180\text{ mm}$; sàn tầng 1 đến tầng mái chọn $h_s = 160\text{ mm}$. Dầm chính chọn kích thước $b \times h = 400 \times 600\text{ mm}$; dầm phụ chọn $b \times h = 300 \times 500\text{ mm}$. Chiều dày vách lõi thang chọn $t_w = 0,3\text{ m}$, vách còn lại $t_w = 0,4\text{ m}$. Tiết diện cột thay đổi theo chiều cao (tầng hầm: $700 \times 800\text{ mm}$, $700 \times 900\text{ mm}$; tầng 1–5: $800 \times 600\text{ mm}$, $700 \times 800\text{ mm}$; tầng 6–thượng: $600 \times 700\text{ mm}$, $600 \times 500\text{ mm}$, $600 \times 400\text{ mm}$).
  • Xác định tải trọng:
    • Tĩnh tải: Sàn phòng ở có tổng tĩnh tải tiêu chuẩn $3,35\text{ kN/m}^2$, tính toán $3,74\text{ kN/m}^2$; sàn vệ sinh tính toán $4,38\text{ kN/m}^2$. Tải trọng tường xây gạch ống $100\text{ mm}$ tác dụng lên sàn là $3,96\text{ kN/m}^2$; tường $200\text{ mm}$ tác dụng lên dầm là $6,72\text{ kN/m}$.
    • Hoạt tải tiêu chuẩn theo TCVN 2737:1995: Phòng ngủ, WC ($1,5\text{ kN/m}^2$, hệ số vượt tải $n=1,2$, hoạt tải tính toán $1,8\text{ kN/m}^2$); phòng sinh hoạt ($1,5\text{ kN/m}^2$, $n=1,3$, tính toán $1,95\text{ kN/m}^2$); sảnh, hành lang, ban công ($2,0$–$3,0\text{ kN/m}^2$, $n=1,2$–$1,6$, tính toán $2,4$–$4,8\text{ kN/m}^2$).
  • Mô hình và kiểm tra võng bằng SAFE: Độ võng lớn nhất của bản sàn ghi nhận $f_{\max} = 11\text{ mm}$, nhỏ hơn độ võng giới hạn cho phép $f_{gh} = L/250 = 3500/250 = 14\text{ mm}$, thỏa mãn điều kiện sử dụng bình thường. Thép sàn được tính toán và bố trí theo dải Strip với bê tông B25 ($R_b = 14,5\text{ MPa}$), thép nhóm AII ($R_s = 280\text{ MPa}$), đường kính chủ yếu là $\varnothing 10\text{a}170$ đến $\varnothing 10\text{a}200$.

Chương 3: Thiết kế cầu thang

Nội dung thiết kế cầu thang bộ trục (6-7)-C tầng điển hình:

  • Cấu tạo hình học: Cầu thang 2 vế dạng bản chịu lực, mỗi vế 10 bậc, kích thước bậc $250 \times 150\text{ mm}$; góc nghiêng $\tan\alpha = 150/250 = 0,6$ ($\alpha \approx 31^\circ$). Chiều dày bản thang $h_b = 150\text{ mm}$. Kích thước dầm chiếu nghỉ D1 chọn $200 \times 350\text{ mm}$, dầm phụ thang DS chọn $200 \times 300\text{ mm}$.
  • Tải trọng: Tổng tải trọng tính toán tác dụng lên bản thang nghiêng là $q_{tt} = 12,56\text{ kN/m}$; bản chiếu nghỉ là $q_{tt} = 10,32\text{ kN/m}$.
  • Tính toán nội lực và bố trí thép:
    • Mô hình SAP2000 cho thấy moment nhịp bản thang $M_{\max} = 22,25\text{ kN}\cdot\text{m}$, chọn thép $\varnothing 12\text{a}130$ ($A_s = 870\text{ mm}^2$); moment gối bản chiếu nghỉ $M = -16,42\text{ kN}\cdot\text{m}$, chọn $\varnothing 10\text{a}140$ ($A_s = 561\text{ mm}^2$).
    • Kiểm tra võng cầu thang: Độ võng tính toán $f = 1,05\text{ cm}$, nhỏ hơn độ võng cho phép $f_{gh} = L/150 = 250/150 = 1,67\text{ cm}$.
    • Dầm chiếu nghỉ D1 ($200 \times 350\text{ mm}$): Moment lớn nhất $M = 53,74\text{ kN}\cdot\text{m}$, bố trí $3\varnothing 18$; lực cắt lớn nhất $Q_A = 75,11\text{ kN} < 0,7 Q_{bt} = 183,4\text{ kN}$, thỏa điều kiện chống cắt của bê tông; cốt đai 2 nhánh $\varnothing 6$ bố trí bước $130\text{ mm}$ tại vùng gần gối và bước $200\text{ mm}$ tại giữa nhịp.

Chương 4: Tính toán tải trọng động đất – Gió động

Chương này tập trung xác định tải trọng ngang tác dụng lên công trình có chiều cao $67,9\text{ m}$:

  • Vật liệu: Bê tông B25 ($R_b = 14,5\text{ MPa}$, $R_{bt} = 1,05\text{ MPa}$, $E_b = 30.000\text{ MPa}$); cốt thép AI cho $\varnothing \le 10$ ($R_s = R_{sc} = 225\text{ MPa}$, $E_s = 210.000\text{ MPa}$); thép AIII cho $\varnothing > 10$ ($R_s = R_{sc} = 365\text{ MPa}$, $E_s = 200.000\text{ MPa}$).
  • Tải trọng gió tĩnh và gió động:
    • Địa điểm thuộc vùng áp lực gió II-A, giá trị áp lực gió tiêu chuẩn $W_0 = 83\text{ daN/m}^2$ ($0,83\text{ kN/m}^2$).
    • Công trình cao $67,9\text{ m} > 40\text{ m}$ và tần số dao động riêng mode 1 ($f_1 = 0,42\text{ Hz}$) nhỏ hơn tần số giới hạn $f_L = 1,3\text{ Hz}$, do đó bắt buộc phải tính thành phần động của gió theo TCXD 229:1999 có xét đến xung vận tốc gió và lực quán tính ứng với các mode dao động.
    • Tổ hợp khối lượng tính gió động trong ETABS: $\text{Mass Source} = \text{TT} + 0,5\text{HT}$. Lực gió tổng hợp theo phương X và Y được quy về tâm hình học các tầng.
  • Tải trọng động đất:
    • Tính theo TCVN 9386:2012 với đỉnh gia tốc nền tham chiếu $a_{gR} = 0,0702g$. Công trình cấp II, hệ số tầm quan trọng $\gamma_1 = 1,0$, suy ra gia tốc nền thiết kế $a_g = 0,0702g$ (thuộc vùng động đất yếu).
    • Đất nền thuộc loại C với các thông số phổ: $S = 1,15$; $T_B = 0,2\text{ s}$; $T_C = 0,6\text{ s}$; $T_D = 2,0\text{ s}$.
    • Hệ kết cấu khung – vách có hệ số ứng xử $q = 3,9$.
    • Chu kỳ dao động riêng theo phương X là $T_1 = 2,377\text{ s} > 4T_C = 2,4\text{ s}$ và $T_1 > 2,0\text{ s}$, không thỏa mãn điều kiện áp dụng phương pháp lực ngang tương đương; do đó tác giả áp dụng phương pháp phân tích phổ phản ứng.
    • Khối lượng tham gia dao động: Phương X xét mode 1 và mode 5 đạt tổng tỷ lệ khối lượng tham gia dao động trên $90%$ ($66,57% + 24,19% = 90,76%$); phương Y xét 6 mode (3, 6, 9, 12, 15, 19).
Thông số động đất Giá trị trích xuất từ văn bản
Gia tốc nền tham chiếu $a_{gR}$ $0,0702g$
Hệ số tầm quan trọng $\gamma_1$ $1,0$ (Công trình cấp II)
Gia tốc nền thiết kế $a_g$ $0,0702g$
Loại đất nền C ($S = 1,15; T_B = 0,2\text{ s}; T_C = 0,6\text{ s}; T_D = 2,0\text{ s}$)
Hệ số ứng xử kết cấu $q$ $3,9$ (Hệ hỗn hợp khung – vách)
Tổ hợp nguồn khối lượng (Mass Source) $\text{Tĩnh tải} + 0,24 \times \text{Hoạt tải}$
Chu kỳ mode dao động thứ nhất ($T_1$) $2,377\text{ s}$

Chương 5: Thiết kế khung

Chương 5 trình bày việc tính toán cốt thép cho hệ chịu lực chính tại khung trục C và khung trục 5:

  • Nội lực khung từ ETABS: Xuất biểu đồ moment uốn, lực cắt và lực dọc cho tất cả các phần tử cột, dầm, vách qua các tổ hợp tải trọng cơ bản và tổ hợp tải trọng có xét động đất/gió động.
  • Thiết kế cột:
    • Tính toán cấu kiện chịu nén lệch tâm xiên theo phương pháp quy đổi hoặc tính toán theo hai phương uốn độc lập kết hợp lực dọc $N$.
    • Bố trí thép cột cho các trục điển hình (cột C14 trục 5-C, C31 trục 5-A, C12 trục 5-B, C121 trục 5-D, C56 trục 1-C, C13 trục 2-C), tuân thủ yêu cầu cấu tạo kháng chấn về hàm lượng cốt thép dọc ($\mu = 1%$ đến $2%$) và gia cố đai dày tại vùng chân và đầu cột.
  • Thiết kế dầm tầng điển hình:
    • Tính thép dầm dọc theo phương X và phương Y, bố trí thép chịu moment âm tại gối và moment dương tại nhịp.
    • Kiểm tra điều kiện chịu uốn, neo cắt cốt thép dầm và cấu tạo cốt đai chống cắt trong điều kiện có tác động động đất.
  • Thiết kế vách cứng khung trục C:
    • Tính toán cho các vách lõi thang máy (Pier 1, Pier 2) chịu tổ hợp lực nén uốn và lực cắt chân vách, bố trí cốt thép chịu lực tập trung tại hai đầu vách và cốt thép phân bố thân vách.

Chương 6: Tính toán - Thiết kế móng

Thiết kế kết cấu móng cọc khoan nhồi tiếp nhận tải trọng truyền xuống từ khung trục 5 và trục C:

  • Điều kiện địa chất: Khảo sát ghi nhận 6 lớp địa tầng:
    • Lớp cát san lấp (dày $2,8\text{ m}$).
    • Lớp 1: Sét pha nặng màu nâu vàng, dẻo mềm, bề dày $2,4\text{ m}$, chỉ số $N_{\text{SPT}} = 4$, $E = 3010\text{ kN/m}^2$.
    • Lớp 2: Sét lẫn sạn sỏi Laterit màu nâu đỏ - xám, nửa cứng, dày $3,1\text{ m}$, $N_{\text{SPT}} = 12$, $E = 3690\text{ kN/m}^2$.
    • Lớp 3: Sét màu nâu đỏ - xám xanh, nửa cứng, dày $8,6\text{ m}$, $N_{\text{SPT}} = 15$, $E = 3770\text{ kN/m}^2$.
    • Lớp 4: Sét pha nặng màu xám xanh đốm nâu vàng, dẻo cứng, dày $10,9\text{ m}$, $N_{\text{SPT}} = 16$, $E = 3720\text{ kN/m}^2$.
    • Lớp 5: Cát pha màu nâu vàng - xám vàng - hồng đỏ, dày $12,3\text{ m}$, chỉ số $N_{\text{SPT}} = 33$, $E = 9090\text{ kN/m}^2$.
  • Lựa chọn giải pháp móng: Móng cọc khoan nhồi đặt mũi cọc cắm sâu vào lớp đất số 5 (cát pha dẻo cứng/chặt có $N_{\text{SPT}} = 33$).
  • Sức chịu tải cọc: Tính toán sức chịu tải đơn cọc theo độ bền vật liệu, theo chỉ tiêu cơ lý đất nền và theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT, có áp dụng hệ số điều kiện làm việc kháng chấn $\gamma_{eq1}$, $\gamma_{eq2}$ theo TCVN 10304.
  • Thiết kế các đài móng:
    • Đài móng M1: Móng 3 cọc cho cột khung.
    • Đài móng M2: Móng 4 cọc cho vị trí cột có tải trọng lớn.
    • Đài móng M3: Móng đài vách lõi thang máy.
    • Tiến hành mô hình móng toàn bộ công trình trong SAFE, xác định phản áp lực đầu cọc, kiểm tra ứng suất tiếp xúc đáy khối móng quy ước, kiểm tra điều kiện lún tuyệt đối, kiểm tra khả năng chống chọc thủng đài cọc, tính thép đài và kiểm tra lún lệch giữa các móng.

Kết quả và đóng góp

  • Hệ thống dữ liệu và kết quả tính toán định lượng:

    • Xác định quy mô và chiều cao công trình $67,9\text{ m}$, chu kỳ dao động cơ bản $T_1 = 2,377\text{ s}$, chuyển vị đỉnh công trình nằm trong phạm vi cho phép theo quy chuẩn nhà cao tầng.
    • Khẳng định tính hợp lý của phương án sàn sườn bê tông dày $160\text{ mm}$ (võng tối đa $11\text{ mm} < 14\text{ mm}$ cho phép) và bản thang bộ dày $150\text{ mm}$ (võng $1,05\text{ cm} < 1,67\text{ cm}$).
    • Xác lập được bộ thông số động lực học chi tiết cho công trình tại TP. Hồ Chí Minh: Áp lực gió tĩnh $W_0 = 83\text{ daN/m}^2$, tính toán gió động theo 5 mode dao động; gia tốc nền thiết kế kháng chấn $a_g = 0,0702g$ với phổ phản ứng bậc cao bao quát trên $90%$ khối lượng hữu hiệu.
    • Thiết kế thành công giải pháp móng cọc khoan nhồi tựa vào lớp đất số 5 ($N_{\text{SPT}} = 33$), bảo đảm an toàn về khả năng chịu tải, lún tuyệt đối và chống chọc thủng đài móng M1 (3 cọc), M2 (4 cọc) và M3 (vách thang).

  • Giải pháp kỹ thuật đề xuất:

    • Lựa chọn hệ kết cấu hỗn hợp khung – vách để phân tán và tiếp nhận tải trọng ngang do gió động và động đất.
    • Sử dụng hệ dầm trực giao chia nhỏ ô sàn kích thước lớn ($7,0 \times 8,7\text{ m}$) nhằm giảm độ võng và chống rung trong quá trình khai thác.
    • Áp dụng các chi tiết cấu tạo cốt thép kháng chấn cho dầm, cột và chân vách theo tiêu chuẩn TCVN 9386:2012.

  • Đóng góp học thuật và chuyên môn:

    • Hoàn thiện một quy trình thiết kế kỹ thuật khép kín cho công trình dân dụng cao tầng bê tông cốt thép, tích hợp từ kiến trúc, kết cấu phần thân chịu tải trọng động lực học phức tạp đến kết cấu phần ngầm cọc khoan nhồi.
    • Làm sáng tỏ phương pháp tính toán kết cấu kháng chấn bằng phương pháp phổ phản ứng dao động cho công trình có chu kỳ dao động riêng lớn ($T > 2,0\text{ s}$), khắc phục hạn chế của phương pháp tĩnh lực ngang tương đương.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế của đồ án:

    • Đồ án mới tập trung tính toán chi tiết cho hệ khung trục C và khung trục 5, sàn tầng 6 điển hình và cầu thang trục (6-7)-C; chưa triển khai thiết kế chi tiết toàn bộ các khung và các tầng chức năng đặc thù (như tầng chuyển, tầng lửng, sàn tầng hầm chịu áp lực đất).
    • Phân tích động đất dừng lại ở mô hình đàn hồi tuyến tính có xét hệ số ứng xử $q$, chưa thực hiện phân tích phi tuyến tĩnh (Pushover) hay phân tích động theo lịch sử thời gian (Time-history analysis).
    • Mô hình nền móng trên SAFE và khối móng quy ước chưa mô phỏng chi tiết hiệu ứng tương tác động lực học đất – kết cấu (Soil-Structure Interaction - SSI) dưới tác động của sóng động đất.

  • Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp theo:

    • Mở rộng phân tích kết cấu công trình chịu tải trọng động đất cấp mạnh bằng phương pháp phân tích phi tuyến nhằm đánh giá sự hình thành khớp dẻo tại các vị trí nút khung và chân vách.
    • Khảo sát tối ưu hóa tiết diện dầm, cột và bề dày vách nhằm giảm khối lượng bản thân công trình, qua đó giảm lực quán tính động đất và tiết kiệm chi phí vật liệu.
    • Nghiên cứu mô hình tương tác đầy đủ giữa cọc khoan nhồi, đài móng và các lớp đất nền chịu tải trọng ngang lặp.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo trực tiếp cho sinh viên ngành Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp, cũng như các kỹ sư thiết kế kết cấu:

  • Phần tính toán tải trọng động đất và gió động: Cung cấp quy trình từng bước xác định các mode dao động trong ETABS, tra bảng hệ số tương quan không gian gió động theo TCXD 229:1999 và xây dựng phổ thiết kế đàn hồi theo TCVN 9386:2012.
  • Phần thiết kế sàn sườn bằng SAFE và cầu thang bằng SAP2000: Minh họa rõ ràng việc mô hình hóa dải strip, khai báo tải trọng nhiều lớp và kiểm tra điều kiện võng nứt theo tiêu chuẩn hiện hành.
  • Phần thiết kế móng cọc khoan nhồi: Cung cấp các công thức tính toán sức chịu tải cọc từ số liệu SPT, tính độ cứng lò xo móng và kiểm tra đài cọc chịu tải lệch tâm có xét tác động của động đất theo TCVN 10304.

Câu hỏi thường gặp

1. Công trình The Golden Dynasty có quy mô chiều cao và giải pháp kết cấu chịu lực chính là gì?
Công trình gồm 18 tầng nổi, 1 tầng lửng, 2 tầng hầm với tổng chiều cao $67,9\text{ m}$. Kết cấu chịu lực chính là hệ hỗn hợp khung – vách bê tông cốt thép toàn khối, sử dụng bê tông cấp độ bền B25 và cốt thép dọc loại AIII.

2. Tại sao đồ án phải tính toán thành phần gió động và phương pháp tính tải trọng động đất nào được sử dụng?
Do công trình có chiều cao $67,9\text{ m} > 40\text{ m}$ và tần số dao động riêng thứ nhất $f_1 = 0,42\text{ Hz} < f_L = 1,3\text{ Hz}$, nên bắt buộc phải tính thành phần động của tải trọng gió theo TCXD 229:1999. Đối với động đất, do chu kỳ dao động riêng $T_1 = 2,377\text{ s}$ vượt quá ngưỡng $4T_C$ ($2,4\text{ s}$) và lớn hơn $2,0\text{ s}$, công trình không thỏa điều kiện áp dụng phương pháp tĩnh lực ngang tương đương mà phải dùng phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động theo TCVN 9386:2012.

3. Chiều dày sàn tầng điển hình và kết quả kiểm tra độ võng sàn đạt bao nhiêu?
Sàn tầng điển hình (tầng 6) được chọn dày $h_s = 160\text{ mm}$. Kết quả phân tích mô hình SAFE ghi nhận độ võng lớn nhất là $f_{\max} = 11\text{ mm}$, thỏa mãn giới hạn cho phép $f_{gh} = L/250 = 14\text{ mm}$.

4. Giải pháp móng của công trình được thiết kế như thế nào dựa trên số liệu địa chất?
Công trình sử dụng móng cọc khoan nhồi cắm mũi cọc vào lớp đất số 5 (cát pha màu nâu vàng - xám vàng - hồng đỏ có chỉ số $N_{\text{SPT}} = 33$). Đồ án thiết kế 3 dạng đài móng: đài M1 (3 cọc), đài M2 (4 cọc) và đài M3 (vách thang máy), đồng thời kiểm tra đầy đủ các điều kiện chịu tải của đất nền, lún khối móng quy ước, chống chọc thủng và lún lệch.

5. Kết cấu cầu thang bộ được tính toán theo sơ đồ nào và kết quả bố trí cốt thép ra sao?
Cầu thang bộ trục (6-7)-C là cầu thang 2 vế dạng bản chịu lực dày $150\text{ mm}$, liên kết khớp với dầm chiếu nghỉ D1 ($200 \times 350\text{ mm}$). Bản thang bố trí thép chịu uốn $\varnothing 12\text{a}130$, bản chiếu nghỉ bố trí $\varnothing 10\text{a}140$, độ võng đạt $1,05\text{ cm} < 1,67\text{ cm}$ cho phép. Dầm chiếu nghỉ D1 bố trí thép dọc $3\varnothing 18$ và cốt đai $\varnothing 6\text{a}130/\text{a}200$.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của tác giả Ngô Duy Khang đã hoàn thành trọn vẹn các yêu cầu thiết kế kỹ thuật cho công trình Khu phức hợp – Căn hộ Hoàng Kim Thế Gia quy mô 18 tầng nổi và 2 tầng hầm tại TP. Hồ Chí Minh. Toàn bộ các cấu kiện sàn, cầu thang, khung trục C, khung trục 5 và móng cọc khoan nhồi đều được tính toán nhất quán, tuân thủ chặt chẽ hệ thống tiêu chuẩn xây dựng TCVN 5574:2012, TCVN 2737:1995, TCXD 229:1999 và TCVN 9386:2012. Kết quả phân tích khẳng định tính ổn định, độ bền và độ an toàn của hệ kết cấu khung – vách dưới tác động đồng thời của tải trọng sử dụng, gió động và động đất. Đây là một tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo học thuật và thực tiễn cao cho công tác thiết kế nhà cao tầng bê tông cốt thép hiện nay.