Bối cảnh và nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật

Đồ án tốt nghiệp "Tính toán thiết kế chung cư Diamond" do sinh viên Lê Quang Thịnh (MSSV: 18149168, khóa 2018–2022, ngành Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Khoa Chất lượng cao, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh) thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS. Nguyễn Thanh Hưng.

Bối cảnh thực tiễn được tác giả nêu rõ xuất phát từ tốc độ gia tăng dân số đô thị kéo theo nhu cầu cấp thiết về nhà ở hiện đại và tiện nghi. Sự phát triển vững chắc của hạ tầng kỹ thuật và các khu nhà ở cao tầng là tiền đề nâng cao chất lượng an sinh xã hội, đồng thời góp phần khẳng định diện mạo đô thị. Dự án Chung cư Diamond được đầu tư xây dựng nhằm đáp ứng nhu cầu cư trú tiện nghi, tích hợp các chức năng thương mại và dịch vụ công cộng.

Mục tiêu và các nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật của đồ án bao gồm:

  1. Nghiên cứu tổng mặt bằng, công năng sử dụng và các giải pháp kiến trúc, hạ tầng kỹ thuật của công trình.
  2. Đề xuất và lựa chọn giải pháp kết cấu chịu lực tối ưu cho phần thân (kết cấu chịu lực phương đứng và phương ngang) và phần móng.
  3. Xác định, tính toán các loại tải trọng và tác động lên công trình (tĩnh tải hoàn thiện, hoạt tải sử dụng, tải trọng gió động và tác động động đất) theo hệ thống quy chuẩn, tiêu chuẩn hiện hành.
  4. Lập mô hình phần tử hữu hạn, phân tích nội lực, tính toán cốt thép và kiểm tra võng, nứt, chọc thủng cho sàn phẳng tầng điển hình.
  5. Thiết kế chi tiết cấu kiện cầu thang bộ (bản nghiêng, bản nghỉ và hệ dầm đỡ).
  6. Tính toán, bố trí cốt thép cho hệ khung phẳng/không gian trục 2 và hệ thống vách cứng chịu lực.
  7. Đánh giá điều kiện địa chất công trình, tính toán sức chịu tải cọc đơn, thiết kế đài móng cọc khoan nhồi và kiểm tra các điều kiện ổn định, độ lún nền móng.
  8. Lập biện pháp kỹ thuật thi công cọc khoan nhồi, quy trình kiểm tra chất lượng bằng phương pháp siêu âm và đề xuất giải pháp xử lý sự cố thi công.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Tòa tháp chung cư thuộc tổ hợp công trình Chung cư Diamond. Theo Phụ lục 2 – Thông tư số 06/2021/TT-BXD ngày 30/06/2021 của Bộ Xây dựng, công trình thuộc loại công trình dân dụng cấp 2 (quy mô từ 8 đến 24 tầng).
  • Phạm vi không gian: Công trình có quy mô gồm 1 tầng hầm, 22 tầng nổi, 1 tầng sân thượng và 1 tầng tum/mái; tổng chiều cao công trình là 82,8 m (tính từ cốt ±0.000 m, chưa kể tầng hầm); diện tích xây dựng 1.215 m² (kích thước mặt bằng 45 m × 27 m). Địa điểm xây dựng tại số 6 Láng Hạ, Phường Thành Công, Quận Ba Đình, TP. Hà Nội (trong hồ sơ tính toán tải trọng gió có tham chiếu số liệu vùng gió II, dạng địa hình C và B).
  • Phạm vi thời gian: Đồ án hoàn thành vào tháng 12 năm 2025.

Cơ sở lý thuyết, tiêu chuẩn và phương pháp tính toán

Đồ án được triển khai dựa trên hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng của Việt Nam cùng các tài liệu chỉ dẫn chuyên ngành:

  • TCVN 2737:2023: Tiêu chuẩn thiết kế về Tải trọng và tác động.
  • TCVN 5574:2018: Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép.
  • TCVN 9386:2012: Thiết kế công trình chịu động đất.
  • QCVN 02:2022/BXD: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng.
  • Thông tư số 06/2021/TT-BXD: Quy định về phân cấp công trình xây dựng.
  • Tiêu chuẩn ACI: Ứng dụng trong công thức xác định sơ bộ chiều dày sàn bê tông cốt thép.
  • Tiêu chuẩn và công thức Nhật Bản: Ứng dụng trong việc xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT).

Vật liệu sử dụng trong thiết kế được tác giả quy định cụ thể:

Hạng mục vật liệu Thông số kỹ thuật Giá trị tính toán
Bê tông B30 (Cột, dầm, sàn, vách) Khối lượng riêng $\gamma$
Cường độ chịu nén tính toán $R_b$
Cường độ chịu kéo tính toán $R_{bt}$
Mô đun đàn hồi $E_b$		 $25\text{ kN/m}^3$
$17,0\text{ MPa}$ (hoặc $22,0\text{ MPa}$)
$1,15\text{ MPa}$
$32,5 \times 10^3\text{ MPa}$
Bê tông B40 (Cọc, đài móng) Khối lượng riêng $\gamma$
Cường độ chịu nén tính toán $R_b$
Cường độ chịu kéo tính toán $R_{bt}$
Mô đun đàn hồi $E_b$		 $25\text{ kN/m}^3$
$22,0\text{ MPa}$
$1,40\text{ MPa}$
$36,0 \times 10^3\text{ MPa}$
Thép nhóm CB400V ($d \ge 10\text{ mm}$) Giới hạn chảy tính toán $R_s = R_{sc}$
Cường độ chịu cắt của cốt đai $R_{sw}$
Mô đun đàn hồi $E_s$		 $350\text{ MPa}$
$280\text{ MPa}$
$2,1 \times 10^5\text{ MPa}$
Thép nhóm CB240T ($d < 10\text{ mm}$) Giới hạn chảy tính toán $R_s = R_{sc}$
Cường độ chịu cắt của cốt đai $R_{sw}$
Mô đun đàn hồi $E_s$		 $210\text{ MPa}$
$170\text{ MPa}$
$2,0 \times 10^5\text{ MPa}$
Vữa trát / vữa lót Khối lượng riêng $\gamma$ $18\text{ kN/m}^3$

Phương pháp tính toán và công cụ hỗ trợ:

  • Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM): Mô hình hóa không gian tổng thể kết cấu công trình chịu tải trọng đứng và tải trọng ngang bằng phần mềm ETABS; mô hình hóa dầm ảo, phân chia dải sàn (Strips method) và gán phần tử vách (Pier).
  • Phần mềm SAP2000: Sử dụng để mô hình hóa và phân tích nội lực cầu thang bộ hai vế; mô hình hóa cọc đơn làm việc trong nền đất chịu tải trọng ngang với hệ số nền quy đổi thành hệ thống lò xo đàn hồi.
  • Phương pháp giải tích và nửa thực nghiệm: Tính toán sức chịu tải cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất nền và chỉ tiêu SPT; kiểm tra lún móng sâu theo mô hình móng khối quy ước; kiểm tra võng và bề rộng vết nứt sàn theo Trạng thái giới hạn thứ hai (TTGH II) của TCVN 5574:2018.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Khái quát về kiến trúc công trình

Chương này giới thiệu dự án Chung cư Diamond tại số 6 Láng Hạ, Phường Thành Công, Quận Ba Đình, TP. Hà Nội, do Công ty TNHH Đầu tư và Phát triển Phương Đông (thuộc BRG Group) làm chủ đầu tư. Quy mô tổng thể là tổ hợp gồm 3 khối tháp (tháp văn phòng/trung tâm thương mại cao 22 tầng, tháp căn hộ hạng sang cao 19 tầng, tháp ngân hàng cao 9 tầng) và 3 căn biệt thự ven hồ. Khối công trình được sinh viên lựa chọn tính toán là khối tháp cao 22 tầng nổi và 1 tầng hầm, chiều cao 82,8 m, diện tích mặt bằng 1.215 m² (45 m × 27 m).

Mặt bằng công năng được phân bố như sau:

  • Tầng hầm: Bố trí bãi đỗ xe, bể nước phục vụ phòng cháy chữa cháy, phòng máy biến áp và trạm phát điện dự phòng.
  • Tầng trệt: Bố trí không gian thương mại (siêu thị), phòng sinh hoạt cộng đồng và phòng tập.
  • Tầng 2 đến tầng 22: Bố trí các căn hộ chung cư phục vụ cư dân.
  • Hệ thống giao thông đứng gồm 2 buồng thang máy và 2 cầu thang bộ thoát hiểm bố trí tập trung, đảm bảo khoảng cách di chuyển từ vị trí xa nhất đến lối thoát nạn dưới 25 m. Hệ thống kỹ thuật đi kèm bao gồm cấp nước sinh hoạt tự động từ bể ngầm lên bể mái, thoát nước mưa riêng biệt với nước thải sinh hoạt (qua bể tự hoại), và hệ thống phòng cháy chữa cháy trang bị hộp họng nước vách tường cùng 6 bình cứu hỏa tại mỗi tầng.

Chương 2: Lựa chọn giải pháp kết cấu

Tác giả tiến hành so sánh các phương án kết cấu chịu lực nhằm đưa ra giải pháp phù hợp với quy mô công trình 22 tầng nổi và 1 tầng hầm:

  • Kết cấu chịu lực thẳng đứng: Phân tích ưu nhược điểm của các hệ kết cấu khung, tường chịu lực, lõi cứng và hệ kết cấu hỗn hợp. Tác giả lựa chọn hệ kết cấu Khung – Vách lõi bê tông cốt thép toàn khối. Hệ vách và lõi thang máy chịu phần lớn tải trọng ngang (gió, động đất) và tăng độ cứng chống xoắn cho tòa nhà.
  • Kết cấu chịu lực nằm ngang: So sánh phương án sàn dầm truyền thống, sàn phẳng có mũ cột, sàn phẳng dự ứng lực và sàn bê tông nhẹ U-Boot Beton. Với nhịp lưới cột điển hình từ 4 m đến 9 m, tác giả quyết định sử dụng phương án Sàn phẳng bê tông cốt thép toàn khối kết hợp hệ dầm biên.
  • Sơ bộ kích thước cấu kiện:
    • Sàn căn hộ, hành lang, khu vệ sinh: dày $h_s = 250\text{ mm}$ (áp dụng theo công thức ACI: $h_s = (1/36 \div 1/40)L_2$ với $L_2 = 9.000\text{ mm}$).
    • Sàn sân thượng và tầng tum: dày $h_s = 200\text{ mm}$; sàn tầng hầm: dày $h_s = 300\text{ mm}$.
    • Dầm biên chính: kích thước $b \times h = 300 \times 700\text{ mm}$; dầm phụ và dầm môi: $200 \times 400\text{ mm}$.
    • Vách góc biên chống xoắn và vách lõi thang máy: dày $300\text{ mm}$ (thỏa mãn điều kiện cấu tạo $t \ge 150\text{ mm}$ và $t \ge h_{tầng}/20 = 3.300/20 = 165\text{ mm}$).
  • Giải pháp nền móng: Lựa chọn phương án móng cọc khoan nhồi sâu vào tầng đất tốt để tiếp nhận tải trọng lớn từ phần thân.

Chương 3: Tải trọng và tác động

Chương 3 trình bày chi tiết cơ sở thu thập và tính toán các thành phần tải trọng tác dụng lên công trình theo TCVN 2737:2023 và TCVN 9386:2012:

  • Tĩnh tải (Dead Load - DL & Superimposed Dead Load - SDL): Xác định khối lượng bản thân của các kết cấu bê tông cốt thép ($\gamma = 25\text{ kN/m}^3$) và các lớp cấu tạo hoàn thiện sàn (gạch ceramic dày 15–20 mm, vữa lót tạo dốc dày 30–50 mm với $\gamma = 18\text{ kN/m}^3$, lớp chống thấm $\gamma = 10\text{ kN/m}^3$, tải trọng hệ thống kỹ thuật treo trần lấy $0,385 \div 0,55\text{ kN/m}^2$). Tải trọng tường xây bao che 200 mm và tường ngăn 100 mm được nhân hệ số độ tin cậy $n = 1,2$ và gán dưới dạng tải phân bố đều lên dầm ảo trong mô hình ETABS.
  • Hoạt tải sử dụng (Live Load - LL): Tra cứu theo công năng từng khu vực: sàn để xe ($5,0\text{ kN/m}^2$), khu thương mại ($5,0\text{ kN/m}^2$), sảnh và hành lang ($3,0\text{ kN/m}^2$), phòng ngủ, phòng khách, phòng ăn ($1,95\text{ kN/m}^2$), phòng kỹ thuật ($3,0\text{ kN/m}^2$), mái bằng không sử dụng ($0,39\text{ kN/m}^2$).
  • Tải trọng gió (Wind Load): Xác định theo vùng áp lực gió II với giá trị áp lực gió cơ sở $W_0 = 95\text{ daN/m}^2$, áp lực gió 3 giây ứng với chu kỳ lặp 10 năm $W_{3s,10} = 0,809\text{ kN/m}^2$. Công trình được phân loại là kết cấu "mềm" do có chu kỳ dao động riêng cơ bản thứ nhất lớn hơn 1 giây ($T_{1x} = 1,629\text{ s}$; $T_{1y} = 2,416\text{ s}$). Tác giả tính toán chi tiết hệ số độ cao $k(z_e)$, hệ số khí động $c$, và hệ số hiệu ứng giật $G_f$ (phụ thuộc vào độ rối $I(z_s)$, hệ số phản ứng nền $Q$, hệ số cộng hưởng $R$ và các hệ số đỉnh $g_v, g_R$).
  • Tổ hợp tải trọng: Thiết lập các tổ hợp cơ bản theo Trạng thái giới hạn I (TTGH I) phục vụ tính toán cường độ; tổ hợp kiểm tra chuyển vị đỉnh công trình ($f \le H/500$) và chuyển vị lệch tầng tương đối ($f \le h_s/300$) theo TTGH II; tổ hợp đặc biệt có xét thành phần động đất theo TCVN 9386:2012 ($E_{Edx} + 0,3E_{Edy}$).

Chương 4: Thiết kế sàn điển hình - Sàn phẳng

Tác giả thực hiện thiết kế chi tiết sàn phẳng tầng điển hình:

  • Vật liệu và kích thước: Bản sàn dày $h_s = 250\text{ mm}$, bê tông cấp độ bền B30, cốt thép CB400V và CB240T. Dầm biên bao quanh có tiết diện $300 \times 700\text{ mm}$.
  • Tải trọng tính toán: Tĩnh tải hoàn thiện tầng điển hình không kể trọng lượng bản thân bê tông cốt thép là $1,885\text{ kN/m}^2$, tổng tải hoàn thiện xét đến trọng lượng bản thân sàn là $7,2\text{ kN/m}^2$ (hoặc $8,76\text{ kN/m}^2$ khi nhân hệ số vượt tải); hoạt tải tính toán sàn căn hộ $1,95\text{ kN/m}^2$.
  • Mô hình hóa và phân tích nội lực: Sàn được chia thành các dải cột (Column Strip) và dải giữa (Middle Strip) theo cả hai phương X và Y. Trích xuất đường bao mô men uốn cực đại (BAO MAX) và cực tiểu (BAO MIN) trên các dải sàn.
  • Kiểm tra trạng thái giới hạn thứ hai (TTGH II) theo TCVN 5574:2018: Tính toán độ võng dài hạn của các dải sàn theo phương X và phương Y, so sánh với độ võng giới hạn cho phép; kiểm tra bề rộng vết nứt của bản bê tông.
  • Tính toán cốt thép và kiểm tra chọc thủng: Xác định diện tích cốt thép lớp trên (chịu mô men âm tại nút liên kết với cột, vách) và cốt thép lớp dưới (chịu mô men dương tại giữa nhịp dải strip). Kiểm tra khả năng chống chọc thủng của sàn tại vị trí góc vách, cột biên và cột giữa.

Chương 5: Thiết kế cầu thang bộ

Nội dung chương tập trung thiết kế cầu thang bộ dạng bản hai vế:

  • Xác định kích thước hình học: Chiều cao tầng $3,3\text{ m}$, chia thành 2 vế thang đối xứng qua chiếu nghỉ; sơ bộ chiều dày bản nghiêng, bản nghỉ và kích thước bậc thang.
  • Phân tích tải trọng: Tĩnh tải bản thang (trọng lượng bản thân bê tông, bậc gạch xây, lớp vữa trát, lớp ốp đá granit, tay vịn) và hoạt tải người sử dụng ($3,0\text{ kN/m}^2$).
  • Mô hình kết cấu: Lập mô hình phần tử thanh và bản trong phần mềm SAP2000, gán các trường hợp tải trọng và tổ hợp tải trọng tác dụng lên bản nghiêng và bản nghỉ.
  • Tính toán cốt thép: Tính toán diện tích cốt thép chịu lực dọc cho bản nghiêng và bản nghỉ từ giá trị mô men lớn nhất; sơ bộ tiết diện dầm chiếu tới, dầm chiếu đi ($200 \times 350\text{ mm}$ hoặc $200 \times 400\text{ mm}$); tính toán cốt thép dọc chịu uốn, cốt thép đai chịu cắt và kiểm tra khả năng chống giật đứt tại vị trí gãy góc của bản thang.

Chương 6: Thiết kế khung trục 2

Chương 6 triển khai thiết kế khung phẳng không gian trục 2:

  • Trích xuất dữ liệu: Xuất giá trị nội lực (mô men uốn, lực cắt, lực dọc) của các phần tử dầm và vách thuộc trục 2 từ mô hình tổng thể ETABS dưới tác động của các tổ hợp tải trọng tính toán.
  • Thiết kế dầm khung: Tiết diện dầm $300 \times 700\text{ mm}$. Căn cứ vào biểu đồ bao nội lực, tác giả tính toán cốt thép dọc chịu uốn tại các tiết diện gối tựa và giữa nhịp; bố trí cốt thép đai chịu lực cắt và kiểm tra điều kiện hạn chế giật đứt bê tông tại vùng nối liên kết dầm - vách.
  • Thiết kế vách cứng chịu lực: Gán nhãn phần tử Pier cho các đoạn vách P1 và P2. Dựa trên cặp nội lực nguy hiểm $(N, M, V)$, tác giả áp dụng lý thuyết cấu kiện chịu nén lệch tâm để tính toán diện tích cốt thép phân bố theo phương đứng và cốt thép đai giằng ngang cho vách, đảm bảo khả năng chịu lực nén - uốn đồng thời và kháng cắt.

Chương 7: Thiết kế móng công trình

Chương 7 giải quyết bài toán nền móng cho công trình:

  • Đánh giá điều kiện địa chất: Phân tích mặt cắt địa chất công trình dựa trên số liệu khoan khảo sát, tổng hợp bảng chỉ tiêu cơ lý, hệ số nén lún và số búa thí nghiệm SPT của từng lớp đất.
  • Lựa chọn giải pháp móng: Sử dụng móng cọc khoan nhồi đường kính lớn hạ vào tầng đất chịu lực tốt.
  • Xác định sức chịu tải cọc đơn: Tính toán sức chịu tải thiết kế theo 4 phương pháp:
    1. Theo cường độ vật liệu bê tông cốt thép thân cọc.
    2. Theo chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất nền.
    3. Theo chỉ tiêu cường độ đất nền.
    4. Theo chỉ tiêu SPT (áp dụng công thức của Viện Kiến trúc Nhật Bản). Từ các kết quả trên, tác giả chọn giá trị sức chịu tải thiết kế cho phép của cọc đơn ($P_{tk}$).
  • Thiết kế đài cọc: Lựa chọn tính toán điển hình cho đài móng M1 (vị trí trục B-2) và đài móng M2 (vị trí trục C-2). Sơ bộ chiều sâu đáy đài, xác định số lượng cọc và khoảng cách bố trí cọc trong đài.
  • Các bước kiểm tra kỹ thuật móng:
    • Kiểm tra phản lực tác dụng lên đầu cọc trong nhóm ($P_{max} \le 1,2P_{tk}$, $P_{tc} \le P_{tk}$, $P_{min} > 0$).
    • Kiểm tra điều kiện đài móng chống chọc thủng thân cọc và chống đâm thủng theo tháp xuyên.
    • Kiểm tra hiệu ứng làm việc nhóm của cọc.
    • Kiểm tra điều kiện ổn định và tính lún của nền đất dưới đáy móng khối quy ước ($S \le S_{gh}$).
    • Lập mô hình cọc chịu tải trọng ngang trong SAP2000 để xác định mô men uốn dọc thân cọc và chuyển vị ngang tại đỉnh cọc.
    • Tính toán và bố trí cốt thép đài móng theo hai phương X và Y.

Chương 8: Thi công cọc khoan nhồi

Nội dung chương trình bày biện pháp kỹ thuật và tổ chức thi công cọc khoan nhồi:

  • Thiết bị và vật tư: Sử dụng máy khoan cọc nhồi bánh xích cần tháp Hitachi KH125-3, gầu khoan chuyên dụng, trạm trộn và xử lý dung dịch giữ thành vách, hệ thống ống đổ bê tông tremie và lồng cốt thép gia công sẵn gắn ống siêu âm kiểm tra.
  • Quy trình công nghệ thi công:
    1. Định vị tim cọc và hạ ống vách dẫn hướng (casing).
    2. Khoan tạo lỗ kết hợp bơm luân chuyển dung dịch giữ thành (bentonite/dung dịch polymer) nhằm ngăn ngừa sạt lở.
    3. Kiểm tra độ sâu, độ thẳng đứng và làm sạch mùn lắng đáy hố khoan.
    4. Lắp dựng và hạ lồng cốt thép, cố định hệ thống ống siêu âm kiểm tra thân cọc.
    5. Lắp đặt ống tremie và tiến hành đổ bê tông liên tục theo nguyên tắc rút ống dần nhưng luôn đảm bảo mũi ống ngập sâu trong bê tông lỏng.
  • Kiểm tra chất lượng: Áp dụng phương pháp thí nghiệm siêu âm truyền qua ống (Crosshole Sonic Logging) để đánh giá độ đồng nhất, phát hiện các khuyết tật (rỗ tổ ong, ngậm bùn, nứt ngầm) dọc thân cọc.
  • Xử lý sự cố thi công: Đề xuất quy trình nhận diện và biện pháp xử lý đối với 3 sự cố công trường phổ biến:
    • Hiện tượng sạt lở thành vách hố khoan: Điều chỉnh tỷ trọng dung dịch khoan, nâng cao áp lực cột dung dịch hoặc hạ ống vách sâu hơn.
    • Sự cố tắc ống đổ bê tông khi mới bắt đầu đổ: Kéo nhẹ ống tremie hoặc sử dụng đầm rung phụ trợ.
    • Sự cố tắc ống đổ bê tông trong quá trình đang đổ: Xác định nguyên nhân do độ sụt bê tông suy giảm hay ống bị kẹt để có biện pháp xục rửa hoặc xử lý nối cọc theo quy trình kỹ thuật.

Kết quả và giải pháp kỹ thuật

Đồ án đã tính toán và thiết lập các thông số kỹ thuật cho công trình:

Hạng mục kết cấu Giải pháp thiết kế được lựa chọn Thông số kỹ thuật cụ thể
Hệ chịu lực phần thân Khung – Vách lõi bê tông cốt thép toàn khối - Bê tông cấp B30, cốt thép CB400V, CB240T.
- Vách góc và vách lõi thang máy dày $300\text{ mm}$.
Hệ dầm biên & dầm phụ Dầm bê tông cốt thép toàn khối liên kết biên sàn - Dầm biên chính: $300 \times 700\text{ mm}$.
- Dầm phụ, dầm môi: $200 \times 400\text{ mm}$.
Hệ sàn công trình Sàn phẳng bê tông cốt thép toàn khối (Flat Plate) - Chiều dày sàn căn hộ, hành lang, WC: $h_s = 250\text{ mm}$.
- Sàn sân thượng, tum: $h_s = 200\text{ mm}$.
- Sàn tầng hầm: $h_s = 300\text{ mm}$.
Tải trọng gió & động học Tính toán theo TCVN 2737:2023 (vùng gió II) - Áp lực gió cơ sở $W_0 = 95\text{ daN/m}^2$.
- Áp lực gió 3s chu kỳ 10 năm $W_{3s,10} = 0,809\text{ kN/m}^2$.
- Chu kỳ dao động riêng: $T_{1x} = 1,629\text{ s}$, $T_{1y} = 2,416\text{ s}$.
Kiểm tra TTGH II Kiểm tra chuyển vị đỉnh và chuyển vị lệch tầng - Chuyển vị ngang đỉnh thỏa mãn $f \le H/500$.
- Chuyển vị lệch tầng thỏa mãn $f \le h_s/300$.
Hệ kết cấu móng Móng cọc khoan nhồi sâu vào tầng đất tốt - Đài móng M1 (trục B-2), đài móng M2 (trục C-2).
- Bê tông cấp B40, kiểm tra xuyên thủng, phản lực cọc và độ lún khối quy ước ($S \le S_{gh}$).
Biện pháp thi công móng Thi công cọc khoan nhồi bằng máy cần tháp - Thiết bị khoan: Hitachi KH125-3.
- Giữ thành bằng dung dịch khoan, kiểm tra chất lượng bằng siêu âm.

Các giải pháp kỹ thuật do tác giả đề xuất:

  • Khai thác hiệu quả sự làm việc đồng thời của hệ khung và vách lõi BTCT: Việc bố trí hệ vách thang máy và vách góc dày 300 mm giúp hấp thụ phần lớn tải trọng ngang do gió và chấn động, đồng thời giảm hiện tượng xoắn tổng thể cho mặt bằng công trình có tỷ lệ kích thước 45 m × 27 m.
  • Lựa chọn giải pháp sàn phẳng kết hợp dầm biên: Giúp giảm chiều cao kết cấu tầng, tạo điều kiện thuận lợi cho việc lắp đặt các hệ thống cơ điện (MEP) chạy dưới đáy trần, đồng thời hệ dầm biên $300 \times 700\text{ mm}$ đóng vai trò giằng khóa mép biên, hạn chế hiện tượng chuyển vị dạt của sàn.
  • Quy trình giám sát và kiểm soát rủi ro thi công cọc khoan nhồi: Tác giả xây dựng các bước xử lý kỹ thuật cụ thể đối với hiện tượng sạt vách và tắc ống tremie, kết hợp thí nghiệm siêu âm cọc toàn diện để đảm bảo tính an toàn cho hệ kết cấu phần ngầm.

Hạn chế và phạm vi áp dụng

  • Thống nhất tham số đầu vào: Trong phần tính toán tải trọng gió, thuyết minh có sự đan xen giữa vị trí công trình tại Hà Nội (vùng áp lực gió II, $W_0 = 95\text{ daN/m}^2$) với một số công thức tra bảng có đề cập đến dạng địa hình C và tham chiếu địa bàn TP. Hồ Chí Minh trong ví dụ minh họa. Khi đưa vào triển khai xây dựng thực tế, toàn bộ hệ số khí động và tham số địa hình cần được chuẩn hóa đồng nhất theo đúng tọa độ xây dựng tại Hà Nội.
  • Kiểm soát biến dạng của sàn phẳng: Với ô bản nhịp lớn lên tới 9 m nhưng không sử dụng mũ cột hay cáp ứng lực trước, ứng suất cắt và mô men âm tập trung tại vị trí liên kết giữa bản sàn và cột/vách là rất lớn. Do đó, việc thi công đòi hỏi tuân thủ nghiêm ngặt cấp phối bê tông B30 và kiểm soát chặt chẽ độ võng dài hạn do hiện tượng từ biến.
  • Phạm vi áp dụng: Toàn bộ hồ sơ tính toán, sơ đồ kết cấu và quy trình kiểm tra của đồ án có giá trị ứng dụng đối với các dự án chung cư cao tầng, công trình dân dụng cấp 2 có quy mô chiều cao dưới 100 m và điều kiện địa chất phù hợp với phương án móng cọc khoan nhồi.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo cho sinh viên, học viên ngành Kỹ thuật Xây dựng, Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp hoặc đồ án môn học kết cấu nhà cao tầng:

  • Tham khảo quy trình tính toán tải trọng gió động theo tiêu chuẩn TCVN 2737:2023: Đồ án trình bày chi tiết các bước xác định hệ số hiệu ứng giật $G_f$, hệ số đỉnh $g_v, g_R$, và thang nguyên kích thước xoáy cho công trình có chu kỳ dao động riêng cơ bản lớn hơn 1 giây.
  • Tham khảo phương pháp mô hình hóa và thiết kế sàn phẳng theo Strips: Trình tự phân chia dải cột, dải giữa, tổ hợp tải trọng và kiểm tra trạng thái giới hạn thứ hai (võng, nứt, chọc thủng) theo TCVN 5574:2018 là ví dụ thực hành hữu ích.
  • Tham khảo bài toán thiết kế vách cứng Pier và móng cọc khoan nhồi: Cách khai báo phần tử Pier trên phần mềm ETABS, mô phỏng cọc chịu tải ngang trên SAP2000 và tính toán lún móng khối quy ước cung cấp tài liệu tham khảo cụ thể cho các kỹ sư thiết kế kết cấu phần ngầm.

Câu hỏi thường gặp

1. Công trình Chung cư Diamond có quy mô hình học và diện tích xây dựng cụ thể như thế nào?
Công trình gồm 1 tầng hầm, 22 tầng nổi, 1 sân thượng và 1 tầng tum/mái; chiều cao tổng thể là 82,8 m (tính từ cao độ ±0.000 m, chưa kể tầng hầm); diện tích xây dựng mặt bằng là $1.215\text{ m}^2$ với kích thước các cạnh là $45\text{ m} \times 27\text{ m}$.

2. Giải pháp kết cấu chịu lực phương đứng và phương ngang của tòa nhà được lựa chọn là gì?
Kết cấu chịu lực phương đứng là hệ Khung – Vách lõi bê tông cốt thép toàn khối (vách góc và vách lõi thang máy dày 300 mm). Kết cấu chịu lực phương ngang là Sàn phẳng bê tông cốt thép toàn khối dày 250 mm kết hợp với hệ dầm biên chịu lực kích thước $300 \times 700\text{ mm}$.

3. Tác giả áp dụng các tiêu chuẩn xây dựng cốt lõi nào trong quá trình tính toán tải trọng và thiết kế kết cấu?
Đồ án áp dụng TCVN 2737:2023 (tính toán tải trọng và tác động), TCVN 5574:2018 (thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép), TCVN 9386:2012 (tính toán tác động động đất), QCVN 02:2022/BXD và Thông tư số 06/2021/TT-BXD (phân cấp công trình xây dựng).

4. Phương án nền móng của công trình được thiết kế ra sao và kiểm tra theo những điều kiện nào?
Công trình sử dụng móng cọc khoan nhồi bằng bê tông cấp B40. Sức chịu tải của cọc đơn được xác định dựa trên vật liệu, chỉ tiêu cơ lý đất nền, cường độ đất nền và chỉ tiêu SPT (công thức Nhật Bản). Các đài móng (điển hình là M1 và M2) được kiểm tra phản lực đầu cọc, khả năng chống chọc thủng, hiệu ứng nhóm cọc, kiểm tra tải ngang cọc trên SAP2000, cũng như kiểm tra ổn định và độ lún dưới đáy móng khối quy ước.

5. Những thiết bị chính và sự cố thi công nào được tác giả đề cập trong chương thi công cọc khoan nhồi?
Tác giả đề cập đến máy khoan cọc nhồi cần tháp Hitachi KH125-3, hệ thống bơm dung dịch khoan và ống tremie đổ bê tông. Ba sự cố thi công chính được phân tích kèm biện pháp khắc phục gồm: sạt lở thành hố khoan, tắc ống đổ bê tông khi bắt đầu đổ và tắc ống đổ bê tông trong quá trình đang tiến hành đổ.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Tính toán thiết kế chung cư Diamond" của sinh viên Lê Quang Thịnh là một hồ sơ thiết kế kỹ thuật công trình dân dụng cao tầng hoàn chỉnh, bao quát từ giải pháp kiến trúc, kết cấu phần thân, kết cấu phần ngầm đến biện pháp tổ chức thi công. Việc kết hợp hệ khung - vách lõi bê tông cốt thép với sàn phẳng và dầm biên đã giải quyết tốt bài toán không gian kiến trúc và khả năng chịu lực cho tòa tháp 22 tầng. Các số liệu tính toán nội lực, kiểm tra trạng thái giới hạn theo TCVN 2737:2023, TCVN 5574:2018 bằng phần mềm ETABS, SAP2000 và quy trình thi công cọc khoan nhồi cung cấp cơ sở kỹ thuật rõ ràng, có giá trị ứng dụng và tham khảo học thuật thực tế.