Nghiên cứu bố trí khung – vách hợp lý để hạn chế chuyển vị ngang nhà cao tầng bê tông cốt thép
Trong bối cảnh hiện nay, cùng với sự bùng nổ dân số, trong khi diện tích xây dựng lại có hạn, việc lựa chọn giải pháp nhà cao tầng là xu thế tất yếu. Ngày càng nhiều nhà cao tầng mọc lên ở các thành phố lớn trên thế giới và trong nước. Mặt khác cùng với sự tiến bộ không ngừng của khoa học công nghệ, các công trình xây dựng trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng đang phát triển với cấp tiến về chiều cao cũng như độ phức tạp.
Tại Việt Nam do sự phát triển mạnh mẽ về kinh tế và xã hội dẫn đến tại một số thành phố lớn dân số tập trung ngày càng đông đúc, nhu cầu về nhà ở, văn phòng làm việc, trung tâm thương mại, khách sạn, … tăng lên đánh kể, trong khi đó quỹ đất xây dựng lại thiếu trầm trọng. Ngoài ra, để thuận lợi cho quan hệ công tác, việc bố trí nhiều văn phòng công ty gần nhau cũng là yếu tố thúc đấy phát triển kinh tế, giảm chi phí vận hành … Điều này đã thúc đẩy sự hình thành và phát triển nhà cao tầng.
Đặc trưng chủ yếu của nhà cao tầng là số tầng nhiều, độ cao lớn, trọng lượng nặng, chịu tác động của tải trọng ngang. Khi chiều cao của công trình càng tăng thì mức độ phức tạp khi tính toán thiết kế cũng gia tăng theo. Đặc biệt là việc xác định phản ứng của công trình trước các yếu tố tác động của điều kiện bên ngoài như tải trọng do gió, động đất, ….
Đối với nhà cao tàng, ngoài việc chọn phương án kết cấu đủ đảm bảo khả năng chịu lực cho công trình, một vấn đề thường phải đối diện khi thiết kế nhà cao tầng là giải pháp để hạn chế chuyển vị ngang. Chuyển vị ngang của công trình nếu lớn không chỉ gây cảm giác khó chịu cho người sử dụng mà còn làm hư hỏng các hạng mục phụ như của kính, lan can…
1.2 Thực trạng nghiên cứu về việc hạn chế chuyển vị ngang nhà cao tầng
Hạn chế chuyển vị ngang công trình nhà cao tầng hiện nay đã được nhiều tác giả nghiên cứu với nhiều phương pháp khác nhau như tác giả Hồ Việt Hùng đã nghiên cứu đề tài: “Hạn chế chuyển vị ngang cho nhà cao tầng bằng cách sử dụng Outtrigger (dầm gánh)”. Tác giải Nguyễn Hồng Hải nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu sự làm việc của nhà cao tầng bê tông cốt thép có tầng cứng chịu tải trọng động đất ở Việt Nam”… Nhìn chung các đề tài này đều đưa ra giải pháp tăng độ cứng của công trình mà cụ thể là khung và vách chịu tác dụng của tải trọng ngang và tải trọng thẳng đứng.
Hệ kết cấu chịu lực ngang và lực đứng trong các công trình cao tầng này chủ yếu là hệ khung và vách/lõi. Tuy nhiên, các nhà cao tầng hiện nay tại Việt Nam thường có bước cột tương đối lớn trong khi chiều cao của dầm tương đối nhỏ nhằm đảm bảo chiều cao thông thủy với một chiều cao tầng thấp nhất. Tuy nhiên, không thể tùy tiện tăng kích thước vách lõi do ảnh hưởng bởi sơ đồ công năng và kiến trúc công trình. Vậy nên, cần phải có một sự tính toán, phân phối khối lượng khung – vách/lõi hợp lý để vừa đảm bảo độ cứng ngang cho kết cấu, vừa đảm bảo tiết kiệm diện tích sử dụng cũng như chi phí cho công trình. Đó chính là mục tiêu của đề tài luận văn:
“Nghiên cứu bố trí khung – vách hợp lý để hạn chế chuyển vị ngang nhà cao tầng bê tông, cốt thép”
Mục tiêu đặt ra là sử dụng cùng một tổng thể tích Khung và Vách được xác định dựa theo các công thức tính toán sơ bộ, cần phải phân phối hợp lý cho Khung và vách một cách hợp lý để chuyển vị ngang ở đỉnh công trình là bé nhất.
Một cách chi tiết, cần phải chọn kích thước tiết diện hệ khung và chiều dày vách cứng, cũng như vị trí có thể cắt giảm vách cứng để bố trí cột nhằm mục đích tăng độ cứng ngang cho công trình và từ đó có thể giảm chuyển vị đỉnh cho công trình.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu của đề tài được giới hạn trong các công trình cao tầng bê tông cốt thép sử dụng hệ chịu lực Khung – Vách/lõi. Trong hệ Khung – Vách chịu lực này, hoàn toàn có thể xác định được tổng thể tích của hệ Khung (cột+dầm) và Vách được sử dụng để làm kết cấu chịu lực cho công trình.
- Lý thuyết:
- Nghiên cứu lý thuyết tính toán độ cứng của hệ khung và vách trong công trình bê tông cốt thép.
- Nghiên cứu ảnh hưởng hệ khung và hệ vách đến chuyển vị tổng thể của công trình.
- Đưa ra nhận định sơ bộ về việc bố trí hệ khung-vách nhằm hạn chế chuyển vị đỉnh của công trình.
- Tính toán:
- Nghiên cứu bố trí tỷ lệ khung – vách nhằm hạn chế chuyển vị đỉnh công trình bằng phần mềm Etabs.
- Nhận xét, đánh giá kết quả.
Chương 1: Tổng quan về nhà cao tầng bê tông cốt thép.
Chương 2: Chuyển vị ngang của công trình có sơ đồ khung giằng dưới tác dụng của tải trọng ngang.
Chương 3: Nghiên cứu hạn chế chuyển vị ngang công trình bằng phương pháp phân phối độ cứng khung – vách.
Kết luận và kiến nghị.
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ NHÀ CAO TẦNG BÊ TÔNG CỐT THÉP
Trong chương này, tác giả đề cập đến sự làm việc của hệ chịu lực trong nhà cao tầng, cụ thể là sự tương tác giữa khung và vách trong kết cấu khung giằng chịu lực của toàn công trình. Sự phát triển của kết cấu nhà cao tầng là một xu thế tất yếu và do đó việc nghiên cứu sự làm việc của kết cấu này là một vấn đề hiển nhiên cần được thực hiện. Đối với nhà cao tầng, chuyển vị ngang của nhà gây ra nhiều tác động có hại đến kết cấu và đến sự làm việc của công trình, do đó một số phương pháp hạn chế chuyển vị ngang cũng được nghiên cứu trong chương này.
. Kết cấu nhà cao tầng và xu hướng phát triển
Hệ kết cấu của nhà cao tầng
Sự làm việc của hệ kết cấu
Xu hướng phát triển của nhà cao tầng
Ảnh hưởng của chuyền vị ngang đến sự làm việc của công trình
Các phương pháp hạn chế chuyển vị ngang công trình
Bố trí Outrigger
Phân phối và bố trí độ cứng khung – vách hợp lý (tăng độ cứng cho bản thân công trình)
Kết luận chương 1
Những nghiên cứu ở chương 1 cho thấy, nhà nhiều tầng phải chịu ảnh hưởng rất lớn bởi tác động của tải trọng ngang, công trình càng cao thì ảnh hưởng của tải trọng ngang càng lớn và do đó chuyển vị ngnag công trình càng đáng kể. Yêu cầu tăng độ cứng ngang, giảm chuyển vị là một vấn đề luôn được đặt ra cho việc thiết kế. Và hệ kết cấu luôn biến đổi không ngừng để thỏa mãn vấn đề này. Ngày nay việc sử dụng hệ khung – vách kết hợp là giải pháp kết cấu hiệu quả để tăng độ cứng ngang cho công trình. Đồng thời để tăng tải trọng ngang hiệu quả nhằm đảm bảo cho kiến trúc, công năng sử dụng và hiệu quả kinh tế khi thiết kế cần phải phân phối, bố trí độ cứng ngang hợp lý. Sự làm việc của hệ kết cấu này sẽ được trình bày cụ thể trong chương 2.
CHƯƠNG 2
CHUYỂN VỊ NGANG CỦA CÔNG TRÌNH CÓ SƠ ĐỒ KHUNG – GIẰNG DƯỚI TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG NGANG
Trong chương này, tác giả đi sâu nghiên cứu sự làm việc của kết cấu khung – giằng chịu lực trong nhà cao tầng. Công trình được xét sẽ chịu tác dụng của tải trọng ngang, dưới tác dụng của tải trọng này khung và vách cứng trong kết cấu chịu lực sẽ có chuyển vị khác nhau và do đó sẽ có sự tương tác. Chính điều này ảnh hưởng đến ứng xử của toàn công trình. Chuyển vị ngang của công trình có kết cấu đơn giản, cấu tạo đồng đều từ trên xuống cũng sẽ được trình bày và qua đó nêu lên các phương pháp bố trí khung – vách cứng để có thể hạn chế chuyển vị ngang công trình.
2.1. Sự làm việc của công trình cao tầng có sơ đồ khung – giằng
2.1.1. Kết cấu khung – giằng
2.2. Tải trọng ngang tác dụng lên nhà nhiều tầng
2.2.1. Tải trọng gió
2.2.2. Tải trọng động đất
F:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\DAI HOC DA NANG\LY LUAN VA PHUONG PHAP DẠY HOC VAT LY\XAY DUNG CONG TRINH DD&DN\NGUYEN VAN QUANG\TOM TAT
