Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án tốt nghiệp "Trung tâm thương mại, dịch vụ và căn hộ cao cấp Phương Anh Green Park" được thực hiện trong bối cảnh tốc độ đô thị hóa và gia tăng dân số diễn ra nhanh chóng, dẫn đến nhu cầu về nhà ở, không gian làm việc và dịch vụ thương mại chất lượng cao ngày càng cấp thiết. Tại các đô thị đang phát triển, quỹ đất xây dựng ngày một thu hẹp, đòi hỏi giải pháp quy hoạch và xây dựng các tổ hợp cao ốc đa chức năng nhằm tối ưu hóa hiệu quả sử dụng đất, hiện đại hóa hạ tầng đô thị và đáp ứng đầy đủ tiện ích sinh hoạt cho cư dân.

Công trình được nghiên cứu xây dựng tại khu vực đường An Dương Vương và đường Nguyễn Văn Cừ, thành phố Quy Nhơn, tỉnh Bình Định. Đây là khu vực duyên hải Nam Trung Bộ có khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa, tiếp giáp nhiều khu nghỉ dưỡng ven biển và các trục hạ tầng kỹ thuật đô thị trọng điểm.

Mục tiêu chính của đề tài là hoàn thành hồ sơ thiết kế kỹ thuật và tính toán kết cấu toàn diện cho một công trình cao tầng đa chức năng, bảo đảm tính an toàn chịu lực, độ bền vững, tính kinh tế và tuân thủ các tiêu chuẩn xây dựng hiện hành tại Việt Nam.

Nhiệm vụ nghiên cứu được phân định thành các nội dung cụ thể sau:

  1. Thiết kế và thể hiện các bản vẽ kiến trúc tổng thể, mặt bằng các tầng, mặt đứng và các giải pháp kỹ thuật công trình.
  2. Mô hình hóa, phân tích nội lực, tính toán và thiết kế cốt thép sàn tầng điển hình theo phương án sàn dầm.
  3. Mô hình hóa, phân tích nội lực và thiết kế kết cấu cầu thang bộ điển hình.
  4. Mô hình hóa, phân tích, tính toán và thiết kế hệ khung chịu lực tổng thể, bao gồm dầm sàn, hệ vách phẳng và lõi thang máy.
  5. Mô hình hóa, phân tích, xác định sức chịu tải và thiết kế hệ kết cấu móng cọc khoan nhồi.
  6. Mô hình hóa, phân tích biến dạng, tính toán và thiết kế tường vây chắn giữ hố đào cùng hệ thanh chống (Shoring và Kingpost).

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ kết cấu bê tông cốt thép toàn khối kết hợp các cấu kiện thép định hình phục vụ thi công cho công trình nhà cao tầng.
  • Phạm vi quy mô: Công trình dân dụng cấp I (số tầng lớn hơn 20 theo Phụ lục 2 - Thông tư số 03/2016/TT-BXD), gồm 21 tầng nổi, 2 tầng hầm (cao độ đáy hầm B2 tại -8,1 m), tầng áp mái có bể bơi vô cực và tầng tum kỹ thuật; chiều cao tổng thể 90,6 m; tổng diện tích sàn xây dựng 50.631 m².
  • Phạm vi thời gian: Đồ án được triển khai và hoàn thành trong giai đoạn từ ngày 15/03/2020 đến ngày 14/08/2020.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Hệ thống tiêu chuẩn và quy chuẩn áp dụng

Đồ án xây dựng các mô hình tính toán dựa trên hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng Việt Nam và châu Âu:

  • TCVN 2737:1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế.
  • TCVN 9386:2012: Thiết kế công trình chịu tải trọng động đất.
  • TCVN 5574:2018: Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép.
  • TCVN 5575:2012: Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế.
  • TCVN 9362:2012: Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình.
  • TCVN 10304:2014: Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế.
  • TCVN 9395:2012: Cọc khoan nhồi – Thi công và nghiệm thu.
  • TCXD 198:1997: Nhà cao tầng – Thiết kế bê tông cốt thép toàn khối.
  • TCXD 229:1999: Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió.
  • EUROCODE 4: Thiết kế kết cấu liên hợp thép và bê tông.
  • QCVN 06:2010/BXD và TCVN 323:2014 về an toàn cháy và không gian ngầm nhà cao tầng.

Quan điểm và giả thuyết tính toán

  • Xem sàn các tầng là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng ngang, liên kết giữa sàn vào cột và vách là liên kết ngàm tại cùng cao trình.
  • Bỏ qua biến dạng cong ngoài mặt phẳng của sàn tác động lên các phần tử liên kết; giả định các cấu kiện chịu lực trên cùng một tầng có chuyển vị ngang như nhau.
  • Các cột, vách cứng và lõi thang máy được xem là ngàm cố định tại vị trí đỉnh đài móng.
  • Tải trọng ngang được phân phối về tâm cứng của từng tầng, sau đó truyền vào hệ thống cột, vách, lõi và dẫn truyền xuống đất nền.
  • Kết cấu được tính toán và kiểm tra thỏa mãn cả hai trạng thái giới hạn:
    • Trạng thái giới hạn thứ nhất (TTGH I): Đảm bảo khả năng chịu lực, độ bền và độ ổn định tổng thể dưới tổ hợp tải trọng bất lợi nhất.
    • Trạng thái giới hạn thứ hai (TTGH II): Hạn chế chuyển vị đỉnh, chuyển vị lệch tầng, kiểm soát nứt và độ võng dài hạn của cấu kiện chịu uốn.

Phương pháp nghiên cứu và công cụ xử lý

  • Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM): Rời rạc hóa không gian kết cấu phức tạp thành các phần tử thanh, phần tử tấm/vỏ có bậc tự do xác định để tính toán nội lực chính xác thông qua các phần mềm chuyên dụng:
    • CSI ETABS v16.1: Phân tích kết cấu khung không gian 3D, phân tích dao động riêng, tải trọng gió động, phổ phản ứng động đất và hệ thanh chống hố đào.
    • CSI SAFE v12: Mô hình hóa và phân tích nội lực, dải strip, kiểm tra nứt và biến dạng dài hạn của bản sàn và hệ móng.
    • Plaxis v8 / 2D: Mô phỏng bài toán địa kỹ thuật, tương tác giữa đất nền - tường vây - hệ thanh chống qua từng giai đoạn thi công đào đất hố móng.
  • Phương pháp giải tích kết hợp: Tính toán bổ trợ các cấu kiện cục bộ, kiểm tra sức chịu tải của cọc đơn và kiểm tra đâm thủng đài móng.
  • Nguồn dữ liệu sử dụng: Bộ hồ sơ bản vẽ thiết kế kiến trúc và báo cáo kết quả khảo sát địa chất công trình do cán bộ hướng dẫn cung cấp.
Hạng mục vật liệu Cấp bền / Mác thép Thông số kỹ thuật Vị trí áp dụng
Bê tông cấu kiện sàn, dầm, vách, tường vây Cấp độ bền B25 PCB40, hàm lượng xi măng $\ge 400\text{ kg/m}^3$, cấp chống thấm W12 Sàn mái, sàn tầng, sàn hầm, cầu thang, dầm, vách, tường vây
Bê tông cọc khoan nhồi Cấp độ bền B30 PCB40, hàm lượng xi măng $\ge 450\text{ kg/m}^3$, cấp chống thấm W12 Cọc khoan nhồi D1000 mm
Bê tông lót móng Cấp độ bền B15 PCB40, hàm lượng xi măng $\ge 275\text{ kg/m}^3$ Lót đáy móng và đài cọc
Cốt thép nhóm 1 Thép CB400-V $R_s = R_{sc} = 350\text{ MPa}$, $E_s = 2 \times 10^5\text{ MPa}$ Sàn, dầm, vách, móng, cầu thang
Cốt thép nhóm 2 Thép CB300-V $R_s = R_{sc} = 260\text{ MPa}$, $R_{sw} = 210\text{ MPa}$, $E_s = 2 \times 10^5\text{ MPa}$ Cọc khoan nhồi
Lớp bê tông bảo vệ Chiều dày danh định 20 mm (cầu thang); 25 mm (sàn); 40 mm (dầm, vách, lõi); 50 mm (móng) Toàn bộ kết cấu công trình

Thiết kế và triển khai

Hệ thống kết cấu của tòa nhà Phương Anh Green Park được thiết kế trên cơ sở phối hợp các giải pháp chịu lực không gian:

  1. Kết cấu chịu tải trọng đứng:

    • Sử dụng giải pháp sàn dầm bê tông cốt thép toàn khối. Kích thước dầm chính điển hình được sơ bộ ở mức $(b \times h) = (300 \times 600)\text{ mm}$, chiều dày bản sàn $h_s = 180\text{ mm}$, sàn khu vệ sinh dày $180\text{ mm}$ kết hợp các lớp hoàn thiện cách âm, chống thấm.
    • Bản sàn tiếp nhận trực tiếp tĩnh tải hoàn thiện ($g_{tc} = 1{,}586\text{ kN/m}^2$ đối với sàn phòng, $g_{tc} = 1{,}28\text{ kN/m}^2$ đối với sàn vệ sinh), tải tường xây gạch ($18\text{ kN/m}^3$, dày 100 mm và 180 mm) và hoạt tải sử dụng theo quy chuẩn TCVN 2737:1995.

  2. Kết cấu chịu tải trọng ngang:

    • Lựa chọn giải pháp hệ kết cấu vách và lõi cứng bê tông cốt thép (chiều dày $t = 300\text{ mm}$) bố trí tại khu vực thang máy và các trục biên chịu lực chính. Giải pháp này hạn chế tối đa độ xoắn của tòa nhà 21 tầng, giảm chuyển vị ngang do tải trọng gió và động đất gây ra.

  3. Mô hình động lực học và tải trọng ngang:

    • Tải trọng gió tĩnh và gió động: Địa điểm xây dựng thuộc vùng gió IIIB, $W_0 = 1{,}25\text{ kN/m}^2$, dạng địa hình B. Tính toán thành phần động của tải trọng gió dựa trên 5 dạng dao động đầu tiên (Mode 1, Mode 2, Mode 3, Mode 5, Mode 6) trích xuất từ phần mềm ETABS theo quy chuẩn TCXD 229:1999.
    • Tải trọng động đất: Tính toán theo phương pháp phổ phản ứng dao động (Response Spectrum Analysis) quy định tại TCVN 9386:2012. Nền đất thuộc loại C, gia tốc nền thiết kế $a_g = 0{,}9222\text{ m/s}^2$ (với $a_{gR} = 0{,}08g$, hệ số tầm quan trọng công trình cấp I $\gamma_I = 1{,}15$), hệ số ứng xử theo phương ngang $q = 2{,}22$, hệ số Mass Source $1{,}0\text{TT} + 0{,}24\text{HT}$.
Tham số động lực học & Động đất Ký hiệu / Tiêu chuẩn Giá trị thiết kế Đơn vị
Gia tốc đỉnh nền tham chiếu $a_{gR}$ 0,08 (0,785) $g$ ($\text{m/s}^2$)
Hệ số tầm quan trọng $\gamma_I$ (Phụ lục E) 1,15 -
Gia tốc nền thiết kế $a_g = a_{gR} \times \gamma_I$ 0,9222 $\text{m/s}^2$
Cấp động đất công trình Thang MSK-64 Cấp VII -
Loại đất nền Bảng 3.1 TCVN 9386 Loại C -
Hệ số nền $S$ 1,15 -
Giới hạn chu kỳ phổ phản ứng $T_B - T_C - T_D$ 0,20 - 0,60 - 2,00 giây (s)
Hệ số ứng xử ngang $q = q_0 \times k_w$ 2,22 -
Chu kỳ dao động cơ bản Mode 1 $T_1$ (Phương Y) 4,249 (3,936) giây (s)
  1. Kết cấu móng và chắn giữ hố đào:
    • Kết cấu móng: Sử dụng móng cọc khoan nhồi đường kính $D = 1000\text{ mm}$, bê tông B30, chịu tải trọng lớn từ cụm vách lõi và cột truyền xuống các đài móng C3, C4, C5.
    • Kết cấu hố đào: Tường vây cọc khoan nhồi đường kính nhỏ $D = 400\text{ mm}$, liên kết hệ giằng chống Shoring và cột chống Kingpost bằng thép hình $H350 \times 350 \times 12 \times 19$. Trình tự đào đất 2 tầng hầm (sâu -8,1 m) được phân tích qua từng giai đoạn trên Plaxis 2D nhằm kiểm tra ổn định tổng thể, áp lực nước ngầm và biến dạng hông.

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

Chương này trình bày thông tin tổng quát về dự án Phương Anh Green Park tại thành phố Quy Nhơn, tỉnh Bình Định. Thuyết minh chi tiết các chỉ tiêu quy hoạch kiến trúc: công trình cao 90,6 m gồm 21 tầng nổi và 2 tầng hầm; tổng diện tích sàn đạt 50.631 m² (khu để xe 2 hầm 6.891 m², khu thương mại dịch vụ 3 tầng khối đế 8.023 m², 18 tầng căn hộ cao cấp và tầng áp mái có bể bơi vô cực). Chương 1 cũng trình bày giải pháp thiết kế cho các hệ thống kỹ thuật công trình gồm: hệ thống cấp điện 3 pha 380V/220V tần số 50Hz, cấp thoát nước sinh hoạt và nước mưa, thông gió tự nhiên kết hợp nhân tạo, hệ thống PCCC trang bị họng nước chữa cháy và bình CO2 MFZ4 4kg, hệ thống gom rác tập trung từ các tầng về hầm.

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

Nội dung chương thiết lập cơ sở lý thuyết, các giả thuyết tính toán và hệ thống quy chuẩn - tiêu chuẩn xây dựng được viện dẫn. Tác giả tiến hành phân tích ma trận lựa chọn phương án kết cấu: chọn hệ sàn dầm toàn khối cho kết cấu chịu tải đứng (nhịp lớn nhất 9 m, chiều cao tầng 3,6 m); chọn hệ vách lõi bê tông cốt thép dày 300 mm kết hợp khung khối đế cho kết cấu chịu tải ngang; chọn móng cọc khoan nhồi D1000 mm cho kết cấu chịu tải nền móng. Quy định cụ thể các thông số vật liệu bê tông (B15, B25, B30), cốt thép (CB300-V, CB400-V), chiều dày lớp bê tông bảo vệ và sơ bộ kích thước tiết diện dầm, sàn, vách, cột.

CHƯƠNG 3: TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG

Chương 3 tổng hợp và tính toán toàn bộ các loại tải trọng tác dụng lên công trình. Xác định giá trị tĩnh tải hoàn thiện sàn, tải trọng tường xây 100 mm và 180 mm, hoạt tải sử dụng theo TCVN 2737:1995 cho từng không gian chức năng. Tính toán thành phần tĩnh và thành phần động của tải trọng gió vùng IIIB địa hình B theo TCXD 229:1999 ứng với các mode dao động riêng. Phân tích phổ phản ứng động đất theo TCVN 9386:2012, xác định lực cắt đáy $F_b$ cho từng mode dao động (Mode 1, Mode 2 theo phương Y; Mode 3, Mode 6 theo phương X) và thiết lập các trường hợp tổ hợp tải trọng (Load Combinations) cho sàn, cầu thang, hệ khung - vách - móng.

CHƯƠNG 4: KIỂM TRA TRẠNG THÁI GIỚI HẠN II (TTGH II)

Chương 4 tiến hành kiểm tra sự làm việc bình thường của toàn bộ công trình dưới tác động của tải trọng tiêu chuẩn. Nội dung kiểm tra bao gồm: điều kiện chống lật tổng thể công trình, gia tốc đỉnh sàn tầng trên cùng nhằm đảm bảo điều kiện tiện nghi sinh hoạt, kiểm tra chuyển vị ngang đỉnh tháp và chuyển vị lệch tầng giữa các tầng liền kề theo giới hạn cho phép của TCVN, đồng thời đánh giá hệ số độ nhạy cảm biến dạng để kiểm tra ảnh hưởng của hiệu ứng bậc hai P - Delta.

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ ĐIỂN HÌNH

Chương này lựa chọn phương án kết cấu cầu thang bộ dạng bản nghiêng hai vế chịu lực kết hợp bản chiếu nghỉ và bản chiếu tới. Xác lập sơ đồ tính, tải trọng tác dụng (trọng lượng bản thân bản BTCT, các lớp cấu tạo bậc xây gạch, vữa trát, tải lan can và hoạt tải $3{,}6\text{ kN/m}^2$). Trích xuất biểu đồ mô men uốn, lực cắt từ mô hình phân tích và tính toán bố trí cốt thép dọc, cốt thép phân bố đảm bảo điều kiện chịu lực theo TCVN 5574:2018.

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ SÀN ĐIỂN HÌNH

Chương 6 trình bày quy trình mô hình hóa sàn tầng điển hình trên phần mềm CSI SAFE v12. Phân tích biểu đồ mô men uốn $M_{11}$, $M_{22}$ và nội lực theo các dãy dải dầm ảo (Strip Layer A, Strip Layer B). Tính toán diện tích cốt thép yêu cầu theo phương X và phương Y. Đặc biệt, chương này thực hiện đầy đủ quy trình kiểm tra trạng thái giới hạn thứ hai theo TCVN 5574:2018: kiểm tra điều kiện hình thành vết nứt, xác định độ cong toàn phần của cấu kiện chịu uốn có xét đến từ biến của bê tông và kiểm tra độ võng dài hạn của bản sàn so với giới hạn cho phép.

CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ KHUNG

Nội dung chương tập trung thiết kế các cấu kiện khung chịu lực chính theo TCVN 5574:2018 và cấu tạo kháng chấn theo TCVN 9386:2012:

  • Thiết kế dầm tầng điển hình: Phân tích mô men uốn, lực cắt dầm đại diện B53, tính toán diện tích cốt thép dọc, cấu tạo cốt đai trong vùng tới hạn kháng chấn, tính toán chiều dài neo và nối cốt thép.
  • Thiết kế vách đơn (Vách P1 đến P6): Áp dụng phương pháp vùng biên chịu mô men (Boundary Zone Method), kiểm tra khả năng chịu nén - uốn đồng thời và cấu tạo cốt thép biên kháng chấn.
  • Thiết kế vách lõi thang máy (Lõi P35, P36, P37): Áp dụng phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi, tính toán chi tiết phần tử vách chịu lực tại tầng hầm B2.

CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ MÓNG

Dựa trên hồ sơ địa chất gồm các lớp đất cát xen kẽ sét trạng thái cứng đến chặt vừa, tác giả tính toán thiết kế móng cọc khoan nhồi đường kính $D = 1000\text{ mm}$:

  • Xác định sức chịu tải cọc đơn theo các phương pháp: chỉ tiêu cơ lý đất nền, chỉ tiêu cường độ đất nền theo Phụ lục G2 (TCVN 10304:2014), sức kháng xuyên tiêu chuẩn (SPT) và sức chịu tải theo vật liệu cọc bê tông B30.
  • Sơ bộ số lượng cọc, bố trí mặt bằng móng đài cọc C3, C4, C5.
  • Tính toán kiểm tra độ lún cọc đơn và độ lún khối móng quy ước của đài C3.
  • Kiểm tra điều kiện xuyên thủng (đâm thủng) của đài cọc dưới tác dụng của lực dọc và mô men uốn, xác định mô men quán tính tiết diện tháp chống xuyên và tính toán bố trí cốt thép đài móng theo hai phương.

CHƯƠNG 9: THIẾT KẾ TƯỜNG VÂY

Chương cuối cùng giải quyết bài toán thi công hố đào sâu 2 tầng hầm (cao độ đáy móng -8,1 m):

  • Thiết lập mô hình bài toán phẳng trong Plaxis 2D với tường vây cọc khoan nhồi đường kính nhỏ D400 mm, mực nước ngầm và phụ tải mặt đất xung quanh.
  • Mô phỏng quy trình thi công đào đất và lắp đặt thanh chống qua từng giai đoạn (Stage Construction); kiểm tra hệ số an toàn ổn định trượt tổng thể ($FS$), điều kiện thủy động lực học xói ngầm và chuyển vị ngang của tường vây.
  • Tính toán cốt thép cho tường vây D400 mm.
  • Trích xuất nội lực từ Plaxis đưa vào mô hình không gian ETABS để thiết kế hệ thanh chống Shoring và cột chống Kingpost bằng thép hình $H350 \times 350 \times 12 \times 19$: kiểm tra điều kiện bền, điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng và ngoài mặt phẳng, kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh và bản bụng.
  • Thiết kế hệ đinh chống cắt liên kết đoạn Kingpost ngàm vào đầu cọc khoan nhồi D1000 mm theo tiêu chuẩn Eurocode 4.

Kết quả và đóng góp

Kết quả tính toán chính

  • Xác lập đầy đủ các thông số động lực học công trình: Chu kỳ dao động cơ bản $T_1 = 4{,}249\text{ s}$ (theo phương Y), các mode dao động bậc cao phản ánh đúng sự làm việc không gian của kết cấu dạng tháp cao 90,6 m.
  • Xác định giá trị gia tốc nền thiết kế $a_g = 0{,}9222\text{ m/s}^2$ ứng với động đất cấp VII (thang MSK-64), tính toán lực cắt đáy $F_b$ phân bố cho các tầng theo phổ phản ứng TCVN 9386:2012.
  • Kiểm tra chuyển vị đỉnh công trình, chuyển vị lệch tầng và hiệu ứng P-Delta đều thỏa mãn các điều kiện kỹ thuật theo tiêu chuẩn trạng thái giới hạn II.
  • Hoàn thành thiết kế cốt thép dầm tầng điển hình (dầm B53), vách đơn P1 và vách lõi thang máy P35 tầng hầm B2 đáp ứng yêu cầu chịu lực uốn - nén lệch tâm và cấu tạo kháng chấn vùng biên.
  • Tổng hợp sức chịu tải thiết kế của cọc khoan nhồi $D1000\text{ mm}$ qua các chỉ tiêu cơ lý, cường độ, thí nghiệm SPT và vật liệu; hoàn thành kiểm tra lún khối móng quy ước và kiểm tra xuyên thủng đài móng C3.
  • Mô phỏng thành công 6 giai đoạn đào đất hố móng sâu trên Plaxis 2D, chứng minh hệ số an toàn ổn định trượt tổng thể $FS \ge 2{,}0$ trong tất cả các giai đoạn đào; kiểm tra kết cấu thép Shoring và Kingpost $H350 \times 350 \times 12 \times 19$ đạt yêu cầu về độ bền, ổn định tổng thể và ổn định cục bộ.

Giải pháp kỹ thuật đề xuất

  • Đề xuất giải pháp sàn dầm truyền thống kết hợp vách - lõi cứng BTCT giúp tối ưu hóa không gian sử dụng căn hộ và đảm bảo độ cứng chống xoắn cho công trình ven biển chịu áp lực gió lớn.
  • Đề xuất giải pháp tường vây cọc khoan nhồi D400 mm kết hợp hệ thanh chống Shoring phân tầng và cột Kingpost thép hình ngàm vào cọc D1000 mm qua hệ đinh chống cắt, đảm bảo an toàn tuyệt đối cho các công trình hạ tầng lân cận trong quá trình thi công đào đất hố sâu.

Đóng góp học thuật và thực tiễn

  • Ứng dụng đồng bộ, chuẩn xác tiêu chuẩn kết cấu bê tông cốt thép TCVN 5574:2018 và tiêu chuẩn kháng chấn TCVN 9386:2012 vào một đồ án kỹ thuật quy mô lớn.
  • Kết hợp nhuần nhuyễn các phần mềm mô phỏng tiên tiến (ETABS v16.1, SAFE v12, Plaxis 2D) để giải quyết trọn vẹn chuỗi bài toán từ kết cấu phần thân, kết cấu sàn, kết cấu phần ngầm đến biện pháp thi công hố đào sâu.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án

  • Do giới hạn khối lượng thực hiện của đồ án tốt nghiệp, tác giả chỉ tập trung tính toán chi tiết cốt thép cho các cấu kiện điển hình (sàn tầng điển hình, cầu thang điển hình, dầm B53, vách P1, vách lõi P35, đài móng C3-C4-C5) mà chưa thể hiện chi tiết cho toàn bộ cấu kiện trên toàn bộ các tầng của công trình.
  • Bài toán phân tích động đất mới dừng lại ở phương pháp phổ phản ứng tuyến tính đàn hồi dạng dao động, chưa thực hiện phân tích phi tuyến động lực học theo thời gian (Time History Analysis) hoặc phân tích đẩy dần (Pushover Analysis).
  • Mô hình hố móng trên Plaxis thực hiện dưới dạng bài toán phẳng 2D, chưa xét đến hiệu ứng không gian 3D tại các góc hố đào.

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Mở rộng phân tích ứng xử phi tuyến của kết cấu chịu tải trọng động đất mạnh theo lịch sử thời gian để đánh giá chính xác hơn mức độ tiêu tán năng lượng của các khớp dẻo trong dầm và chân vách.
  • Ứng dụng mô hình không gian 3D Plaxis 3D để mô phỏng tương tác đất - kết cấu (Soil - Structure Interaction - SSI) cho toàn bộ cụm móng tháp và tường vây hố đào sâu.
  • Tối ưu hóa kích thước tiết diện dầm sàn và vách lõi nhằm giảm khối lượng bản thân công trình, gia tăng hiệu quả kinh tế.

Giá trị tham khảo

Tài liệu đồ án tốt nghiệp này mang lại giá trị tham khảo chuyên môn cao cho:

  • Sinh viên các ngành Kỹ thuật Xây dựng, Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng thuộc các trường đại học kỹ thuật trong quá trình làm đồ án môn học Bê tông cốt thép, Đồ án Nền móng và Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng công trình dân dụng & công nghiệp.
  • Kỹ sư thiết kế kết cấu mới vào nghề cần tài liệu tham khảo thực tế về quy trình tính toán tải trọng gió động theo TCXD 229:1999 và tải trọng động đất theo TCVN 9386:2012.
  • Người làm chuyên môn cần tham khảo phương pháp kiểm tra độ võng dài hạn, nứt sàn theo TCVN 5574:2018 bằng phần mềm SAFE v12.
  • Kỹ sư địa kỹ thuật tham khảo quy trình mô hình hóa, kiểm tra ổn định hố đào 2 tầng hầm bằng Plaxis 2D và thiết kế hệ thanh chống Shoring/Kingpost bằng thép hình kết hợp đinh chống cắt.

Câu hỏi thường gặp

1. Công trình Phương Anh Green Park có quy mô và công năng tổng thể như thế nào?
Công trình là công trình dân dụng cấp I, cao 90,6 m với 21 tầng nổi và 2 tầng hầm (đáy hầm B2 tại -8,1 m). Tổng diện tích sàn xây dựng là 50.631 m², phân bổ cho 2 hầm để xe (6.891 m²), 3 tầng dịch vụ - thương mại khối đế (8.023 m²), 18 tầng căn hộ cao cấp và tầng áp mái bố trí bể bơi vô cực cùng hệ thống tum kỹ thuật.

2. Tải trọng gió động và động đất tác dụng lên công trình được tính toán theo các thông số nào?
Công trình đặt tại TP. Quy Nhơn, Bình Định thuộc vùng gió IIIB ($W_0 = 1{,}25\text{ kN/m}^2$, địa hình B), tính toán gió động theo TCXD 229:1999 qua các Mode 1, 2, 3, 5, 6. Tải trọng động đất tính theo TCVN 9386:2012 với gia tốc nền tham chiếu $a_{gR} = 0{,}08g$, hệ số tầm quan trọng $\gamma_I = 1{,}15$ (gia tốc nền thiết kế $a_g = 0{,}9222\text{ m/s}^2$, cấp động đất VII thang MSK-64), đất nền loại C ($S = 1{,}15$), hệ số ứng xử $q = 2{,}22$ và hệ số Mass Source là $1{,}0\text{TT} + 0{,}24\text{HT}$.

3. Đồ án lựa chọn giải pháp kết cấu chịu lực chính nào cho công trình?
Kết cấu chịu tải đứng sử dụng hệ sàn dầm bê tông cốt thép toàn khối (dầm 300x600 mm, sàn dày 180 mm). Kết cấu chịu tải ngang sử dụng hệ vách phẳng và vách lõi thang máy bê tông cốt thép dày 300 mm kết hợp khung khối đế. Kết cấu móng sử dụng móng cọc khoan nhồi đường kính D1000 mm.

4. Những cấp độ bền bê tông và nhóm cốt thép nào được chỉ định trong thiết kế?
Bê tông B25 được dùng cho sàn mái, sàn tầng, sàn hầm, dầm, cầu thang, vách và tường vây; bê tông B30 dùng cho cọc khoan nhồi; bê tông B15 dùng cho lớp lót móng. Cốt thép dọc chịu lực chính dùng nhóm thép CB400-V ($R_s = R_{sc} = 350\text{ MPa}$); cốt thép dùng cho cọc khoan nhồi dùng nhóm thép CB300-V ($R_s = R_{sc} = 260\text{ MPa}$).

5. Biện pháp thi công chắn giữ hố đào 2 tầng hầm được thiết kế và kiểm tra bằng công cụ gì?
Hố đào sâu -8,1 m được chắn giữ bằng tường vây cọc khoan nhồi mini D400 mm kết hợp hệ thanh chống Shoring và cột Kingpost thép hình $H350 \times 350 \times 12 \times 19$. Toàn bộ 6 giai đoạn thi công đào đất được mô phỏng trên Plaxis 2D để kiểm tra hệ số ổn định trượt tổng thể ($FS \ge 2{,}0$), chuyển vị tường vây và ứng suất bền của hệ thanh chống thép.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Trung tâm thương mại, dịch vụ và căn hộ cao cấp Phương Anh Green Park" của sinh viên Phạm Phương Anh là một công trình nghiên cứu và tính toán kỹ thuật hoàn chỉnh, chi tiết cho một tổ hợp nhà cao tầng 21 tầng tại Quy Nhơn, Bình Định. Đề tài đã giải quyết trọn vẹn từ khâu phân tích kiến trúc, tính toán tải trọng động lực học (gió động, kháng chấn), thiết kế các cấu kiện khung - sàn - vách bê tông cốt thép theo TCVN 5574:2018 đến xử lý nền móng cọc khoan nhồi và biện pháp tường vây hố đào sâu bằng các công cụ phần mềm chuyên ngành hiện đại. Kết quả đồ án đạt độ tin cậy kỹ thuật cao, đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn quy phạm hiện hành và là tài liệu tham khảo có giá trị học thuật lẫn thực tiễn trong lĩnh vực xây dựng dân dụng và công nghiệp.