.

Hạn chế ảnh hưởng của hiện tượng co ngắn cột bê tông cốt thép trong thiết kế nhà cao tầng

1. 1. Tính cấp thiết của đề tài

Những năm gần đây với xu thế hội nhập toàn cầu, cùng với nhịp điệu tăng trưởng của nền kinh tế và sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật trên thế giới và trong nước, nhu cầu sử dụng lao động nhiều nên dẫn đến mật độ dân số tăng nhanh tại các thành phố lớn. Do diện tích đất xây dựng ngày một khan hiếm, nhu cầu xây dựng các nhà cao tầng như trung tâm thương mại, nhà ở, văn phòng… là xu thế và là mục tiêu của các nhà đầu tư bất động sản hiện nay. Song song với sự phát triển của nhà cao tầng thì việc nghiên cứu, thiết kế tính toán nhà cao tầng đang được các đơn vị tư vấn thiết kế đặc biệt quan tâm. Mặc dù, hiện tượng co ngắn cột và độ vênh co ngắn gây ra nhiều tác hại đến công trình làm nứt vỡ các bộ phận không chịu lực như vách kính, vách bao che làm ảnh hưởng không nhỏ đến công năng sử dụng của công trình, mất mỹ quan kiến trúc và ảnh hưởng đến tâm lý của người sử dụng, nhiều đơn vị tư vấn thiết kế chưa quan tâm đến hiện tượng này. Vì thế, đề tài nghiên cứu “Hạn chế ảnh hưởng của hiện tượng co ngắn cột bê tông cốt thép trong thiết kế nhà cao tầng” là rất cần thiết. Hiện có nhiều phương pháp hạn chế ảnh hưởng co ngắn không điều được đua ra, nhưng phương pháp kết hợp tầng cứng và phân tích ứng xử công trình theo giai đoạn thi công có kể đến từ biến và co ngót là khá mới mẻ và góp phần làm phong phú nghiên cứu về ứng xử phi tuyến của công trình nhà cao tầng bê tông cốt thép.

1. 2. Mục tiêu nghiên cứu

– Nghiên cứu tìm hiểu các nguyên nhân của hiện tượng co ngắn cột bê tông cốt thép trong thiết kế nhà cao tầng.

– Nghiên cứu các phương pháp để hạn chế tác hại của hiện tượng co ngắn cột.

– Mô phỏng và phân tích nội lực cho một nhà cao tầng theo giai đoạn thi công.

1. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

– Đối tượng nghiên cứu: Hiện tượng co ngắn trong cột và vách bê tông cốt thép của nhà cao tầng.

– Phạm vi nghiên cứu: Ảnh hưởng của hiện tượng co ngắn trong cột do các nguyên nhân biến dạng đàn hồi, từ biến và co ngót gây ra.

1. 4. Phương pháp nghiên cứu

• Phương pháp lý thuyết: Nghiên cứu lý thuyết tính toán các biến dạng đàn hồi, từ biến và co ngót trong cột và vách bê tông cốt thép.
• Phương pháp mô phỏng: Sử dụng các phần mềm phân tích kết cấu dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn để thực hiện mô hình hóa và phân tích kết cấu theo giai đoạn thi công.

1. 5. Nội dung chương mục trình bày trong luận văn

Nội dung cơ bản các chương của đề tài như sau:

Phần mở đầu

1. Lý do chọn đề tài

2. Mục tiêu nghiên cứu

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

4. Phương pháp nghiên cứu

ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆU ỨNG CO NGẮN CỘT ĐẾN NỘI LỰC NHÀ CAO TẦNG

• 1. Khái niệm về nhà cao tầng

1.2. Lịch sử phát triển nhà cao tầng

1.2.1. Nhà cao tầng ở Hoa Kỳ

1.2.2. Nhà cao tầng ở Châu Âu

1.2.3. Nhà cao tầng ở Mỹ La tinh, Trung Đông và Châu Á

1.2.4. Nhà cao tầng ở Việt Nam

1.3. Các hệ kết cấu chịu lực của nhà cao tầng

1.3.1 Đặc điểm chịu lực nhà cao tầng

1.3.2 Đặc điểm sử dụng vật liệu

1.3.3. Các hệ kết cấu chịu lực nhà cao tầng

1.3.3.1. Hệ khung chịu lực

1.3.3.2. Hệ tường chịu lực

1.3.3.3. Hệ lõi chịu lực

1.3.3.4. Hệ hộp chịu lực

1.3.3.5. Hệ hỗn hợp: khung – tường (Vách) chịu lực

1.3.3.6. Hệ khung – lõi chịu lực

1.3.3.7. Hệ khung – hộp chịu lực

1.3.3.8. Hệ hộp – tường chịu lực

1.3.3.9. Hệ hộp – lõi chịu lực (ống trong ống)

1.3.3.10. Hệ tường – lõi chịu lực

1.3.3.11. Hệ khung – vách – lõi

1.3.3.12. Hệ kết cấu nhà cao tầng dạng tầng cứng

1.4. Tải trọng tác động trong nhà cao tầng

1.4.1. Tải trọng thẳng đứng

1.4.2. Tải trọng ngang

1.4.3. Các loại tải trọng khác

1.5. Một số vấn đề trong thiết kế nhà cao tầng

1.5.1.Thỏa mãn yêu cầu về kiến trúc, thẩm mỹ, sử dụng

1.5.2. Đảm bảo độ bền và ổn định

1.5.3. Chống cháy

1.6. Hiện tượng co ngắn cột bê tông cốt thép

Co ngắn cột là hiện tượng bê tông cốt thép chịu lực theo phương thẳng đứng (cột, lõi, vách) bị biến dạng co ngắn dưới tác dụng của tải trọng, co ngót và từ biến của bê tông. Ở đây sử dụng thuật ngữ “co ngắn cột” đồng nhất với thuật ngữ quốc tế “column shortening” với ý nghĩa bao hàm tất cả các cấu kiện chịu lực theo phương thẳng đứng. Giá trị co ngắn cột phụ thuộc vào tải trọng và thời gian chất tải.

Biến dạng co ngắn không đồng đều giữa các cấu kiện cột, lõi, vách BTCT trong kết cấu nhà nhiều tầng do tác dụng của tải trọng, từ biến và co ngót của bê tông sẽ tạo ra sự phân bố lại nội lực giữa cột, vách, dầm và gây ra nứt vỡ cho các cấu kiện không chịu lực (vách ngăn, tường kính …). Do vậy, hiện tượng co ngắn cột cần được xem xét trong quá trình thiết kế, thi công của các công trình nhà cao tầng và siêu cao tầng

Các cấu kiện thẳng đứng như cột và vách bê tông cốt thép, từ khi bắt đầu thi công đến khi sử dụng sẽ có các biến dạng dọc trục gồm:

• Biến dạng đàn hồi.
• Biến dạng do co ngót.
• Biến dạng do từ biến.

Các biến dạng này phụ thuộc vào tải trọng, độ ẩm môi trường, kích thước cấu kiện, thời gian chất tải trong quá trình thi công công trình… Các cấu kiện chịu lực ở các vị trí khác nhau trong công trình dẫn đến sẽ có các biến dạng khác nhau. Kết quả là tổng lượng co ngắn có sự chênh lệch. Các cấu kiện ngang liên kết cột, vách sẽ bị ảnh hưởng do chênh lệch co ngắn, tương tự như dầm có các gối tựa bị chuyển vị cưỡng bức. Trong nhà cao tầng bê tông cốt thép, hiện tượng co ngắn còn phụ thuộc vào hàm lượng cốt thép trong cột, vách. Hàm lượng thép càng lớn thì các biến dạng kể trên càng bé, tuy nhiên biến dạng chênh lệch dọc trục của hai cấu kiện cạnh nhau chưa chắc giảm. Sự biến dạng co ngắn khác nhau của những cột cạnh nhau sẽ sinh ra lực cắt và momen trong cấu kiện kết nối là dầm và sàn, do sự chuyển vị tương đối thẳng đứng của các gối tựa. Sự phân bố lại của nội lực sẽ có xu hướng truyền tải trọng đến cột có co ngắn ít. Tương tự, những vấn đề sẽ nảy sinh ra nếu cột lớn có vị trí gần tường chống cắt.

Ảnh hưởng của co ngắn không đều thường xảy ra lớn nhất đối với cột đặt cạnh vách. Cột với biến dạng cao hơn do nhận tải đứng nhiều, tỷ số khối lượng trên diện tích bề mặt nhỏ hơn. Sự chuyển vị khác nhau được cộng dồn trên chiều cao của khối nhà, bắt đầu mặt đất đến giá trị cao nhất tại cos mái. Do đó, sự ảnh hưởng tăng khi chiều cao nhà tăng lên và tích lũy sự vặn có thể gây ra hư hại những kết cấu không chịu lực như tường ngăn và vách kính, làm chúng bị kéo căng quá mức trên những cốt cao hơn.

Ảnh hưởng của giai đoạn thi công và thời gian xây dựng công trình đến co ngắn cột là rất quan trọng. Nếu dầm kết nối vào lõi chịu cắt đến các cột biên, khi có chuyển vị thẳng đứng giữa lõi và cột sẽ bị ngàm bởi sự truyền của dầm và đặc trưng của ứng suất đã bao gồm trong đó.

Nứt

Nứt

Vách ngăn

Kính

Lõi

Lõi

Cột

Cột

Hình 1.20. Độ vênh co ngắn ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của dầm sàn và gây nứt vỡ tường kính, vách ngăn, nứt dầm, sàn

1.7. Các nhân tố ảnh hưởng của co ngắn cột

1.7.1. Biến dạng đàn hồi do cột và vách chịu tải trọng nén, phụ thuộc vào

1.7.2. Co ngót bê tông, phụ thuộc vào

1.7.3. Từ biến, phụ thuộc vào

Hình 1.21. Biến dạng của bê tông theo thời gian do từ biến, co ngót

Hình 1.22. Hàm số co ngót theo thời gian dựa trên tiêu chuẩn ACI

Hình 1.23. Hàm số cường độ nén theo thời gian dựa trên tiêu chuẩn ACI

MỘT SỐ MÔ HÌNH TÍNH TOÁN BIẾN DẠNG CỦA CỘT VÀ VÁCH BÊ TÔNG CỐT THÉP TRONG NHÀ CAO TẦNG

2.1. Một số mô hình tính toán biến dạng trong cột bê tông cốt thép

2.1.1. Mô hình ACI 209R-92

– Biến dạng do ứng suất σ(t₀) tác dụng lên kết cấu:

ε(t, t₀) = σ(t₀). J(t, t₀)

– Hàm số biểu diễn biến dạng do từ biến và đàn hồi:

+ J(t, t₀): là tổng biến dạng tại thời điểm t do ứng suất một đơn vị đặt vào tại thời điểm t₀

+ E_cmt0: mô đun đàn hồi của bê tông tại thời điểm t₀ (MPa)

+

+ γ_c : trọng lượng riêng của bê tông (kg/m³)

+ f_cmt0: cường độ nén trung bình của bê tông tại thời điểm đặt tải (MPa)

– Cường độ nén trung bình tại thời điểm t:

+ f_cm28: cường độ nén trung bình của bê tông 28 ngày tuổi (MPa)

+ a, b: hằng số ( ta chọn a = 4 và b =0,85)

– Hệ số từ biến:

+ d: ngày tuổi

+ Ψ: hệ số (Ψ =1 và d=f)

+ Ø_u: hệ số từ biến giới hạn (Ø_u =2,35)

Hình 2.1. Hàm số từ biến theo thời gian dựa trên tiêu chuẩn ACI

• V/S: thể tích cấu kiện bê tông/ diện tích bề mặt cấu kiện

Luận văn này sẽ sử dụng mô hình ACI 209R-92 để tính toán co ngắn của cột và vách.

2.1.2. Mô hình Bazant-Baweja B3

– Biến dạng do ứng suất σ(t₀) tác dụng lên kết cấu:

ε(t, t₀) = σ(t₀). J(t, t₀)

Hàm số từ biến J(t, t₀) được biểu diễn:

• q₁ : biểu diễn biến dạng đàn hồi tức thời
• C₀(t, t₀): biểu diễn từ biến cơ bản ( từ biến gốc)
• C_d(t, t₀, tc): biểu diễn từ biến phụ thuộc vào sự mất nước của bê tông
• t, t₀, t_c: là tuổi của bê tông, tuổi bê tông bắt đầu khô hoặc cuối của xử lý ẩm, và tuổi của bê tông tác dụng tải trong ngày.

Trong đó: q₁ = 1/E₀

E₀ là tiệm cận mô đun đàn hồi. Dùng E₀­ thay vì dùng mô đun đàn hồi tĩnh quy ước E_cm được thuận lợi bởi vì bê tông biểu diễn từ biến rõ rệt, chỉ cho tải trọng trong thời gian ngắn.

q₁ = 0,6/E_cm28

trong đó:

q₂ = 185,4.10-6.c_0,5.f_cm28 – 0,9

Hệ số m và n là thông số kinh nghiệm (m=0,5 và n=0,1)

q₃ = 0,29.(w/c)4.q₂

q₄ = 20,3.10 – 6(a/c) – 0,7

q₅ = 0,757.f_cm28 – 1.|ε_sh∞.10⁶| – 0,6

H(t) và H(t₀) là trung bình không gian của mối độ rỗng độ ẩm tương đối. H(t) và H(t₀) được tính toán:

H(t) = 1-(1-h).S(t-t_c)

H(t₀) = 1-(1-h).S(t₀-t_c)

Trong đó S(t-t_c) và S(t₀-t_c) tương ứng là hàm số thời gian đối với tính toán co ngót của bê tông tại tuổi t và tuổi bê tông tại thời điểm đặt tải t₀, và τ_sh là co ngót một nửa thời gian.

2.1.3. Mô hình CEB MC90-99

2.1.4. Mô hình GL2000

2.2. Tính biến dạng và co ngắn cột theo giai đoạn thi công

2.2.1. Nguyên tắc chung về trình tự giai đoạn thi công

Theo truyền thống thì nhà cao tầng được thi công tuần tự từng tầng một, từ tầng dưới lên tầng trên. Tải trọng tác dụng lên một cấu kiện thẳng đứng nào đó biến đổi theo thời gian trong suốt quá trình thi công. Do biến dạng đàn hồi phụ thuộc vào giá trị tải trọng, từ biến phụ thuộc vào tải trọng và thời gian chất tải nên ta phải tính toán biến dạng của hệ kết cấu theo từng giai đoạn thi công. Xét nhà cao 30 tầng, giả thiết thi công xong mỗi tầng với thời gian như nhau là T, tải trọng tác dụng lên cột thứ i mỗi tầng là Pi, (i=1÷30).

2.2.1.1. Xét biến dạng của cột tầng 1

Thời gian 1T:

– Có tải trọng P1 tác dụng lên cột gây biến dạng.

– Thời gian tính toán biến dạng đối với P1 là: thời điểm chất tải t0 = T, thời điểm tính biến dạng t = T.

Thời gian 2T:

– Có thêm tải trọng P2 tác dụng lên cột gây biến dạng.

– Thời gian tính toán biến dạng đối với P1 là: t0 = T, t = 2T.

– Thời gian tính toán biến dạng đối với P2 là: t0 = 2T, t = 2T.

Thời gian 3T:

– Có thêm tải trọng P3 tác dụng lên cột gây biến dạng.

– Thời gian tính toán biến dạng đối với P1 là: t0 = T, t = 3T.

– Thời gian tính toán biến dạng đối với P2 là: t0 = 2T, t = 3T.

– Thời gian tính toán biến dạng đối với P3 là: t0 = 3T, t = 3T.

Tính toán tương tự đối với các mốc thời gian còn lại từ 4T → 30T, ta sẽ có tổng biến dạng của cột tầng 1 gây bởi tải trọng các tầng trong từng giai đoạn thi công.

Thi công xong tầng 1 Thi công xong tầng 2 Thi công xong tầng 3

Hình 2.2. Biến dạng của cột tầng 1 theo từng giai đoạn thi công

2.2.1.2. Xét biến dạng của cột tầng 2

Thời gian 1T:

– Có tải trọng P2 tác dụng lên cột gây biến dạng.

– Thời gian tính toán biến dạng đối với P2 là: t0 = T, t = T.

Thời gian 2T:

– Có thêm tải trọng P3 tác dụng lên cột gây biến dạng.

– Thời gian tính toán biến dạng đối với P2 là: t0 = T, t = 2T.

– Thời gian tính toán biến dạng đối với P3 là: t0 = 2T, t = 2T.

Thời gian 3T:

– Có thêm tải trọng P4 tác dụng lên cột gây biến dạng.

– Thời gian tính toán biến dạng đối với P2 là: t0 = T, t = 3T.

– Thời gian tính toán biến dạng đối với P3 là: t0 = 2T, t = 3T.

– Thời gian tính toán biến dạng đối với P4 là: t0 = 3T, t = 3T.

Tính toán tương tự đối với các mốc thời gian còn lại từ 4T → 29T, ta sẽ có tổng biến dạng của cột tầng 2 gây bởi tải trọng các tầng trong từng giai đoạn thi công.

Thi công xong tầng 2 Thi công xong tầng 3 Thi công xong tầng 4

Hình 2.3. Biến dạng của cột tầng 2 theo từng giai đoạn thi công

2.2.2. Phương pháp phân tích nội lực và chuyển vị của các cấu kiện trong mô hình tính toán nội lực sử dụng phần mềm Etabs

1. MÔ HÌNH HÓA VÀ PHÂN TÍCH KẾT CẤU THEO GIAI ĐOẠN THI CÔNG

3.1. Giới thiệu chung về mô hình hóa kết cấu, thuyết minh tính toán

3.1.1. Thiết lập mô hình tính toán

Mô hình tính toán, nghiên cứu được sử dụng mô hình của một công trình. Mặt bằng kết cấu điển hình như hình vẽ (HÌNH 3.1) gồm 30 tầng, chiều cao của tầng là 3,6m, kết cấu hệ hỗn hợp khung – vách, bê tông cốt thép chịu lực. Giả thiết tường gạch xây trên tất cả các dầm, tường dày 200mm, tĩnh tải tác dụng lên dầm 10kN/m. Dầm khung có tiết diện 800x600mm. Các cột bê tông cốt thép có cấp độ bền B30, cột có tiết diện 80×80. Sàn BTCT có cấp độ bền B30, dày 200. Bê tông cấp độ bền B30 với R_b = 17 MPa, E_b = 32,5.10³ MPa.

Hình 3.1. Mặt bằng điển hình của nhà cao tầng

.

Hình 3.2. Mô hình khung tính toán

3.1.2. Cơ sở lập thuyết minh tính toán

3.1.3. Áp dụng công thức ACI 209R-92 vào tính toán biến dạng

3.2. Xây dựng mô hình phân tích

3.2.1. Khảo sát đối với mô hình không sử dụng tầng cứng

3.2.2. Khảo sát đối với mô hình có sử dụng một tầng cứng tại tầng 15

3.2.3. Khảo sát đối với mô hình có sử dụng hai tầng cứng tại tầng 10 và tầng 20 trong

Đối với mỗi mô hình ta tiến hành phân tích theo theo 3 trường hợp cụ thể sau :

Trường hợp 1: Là tiến hành phân tích theo cách thông thường (chúng ta chất toàn bộ tải trọng của các tầng để tính toán nội lực và chuyển vị).

Trường hợp 2: Là tiến hành phân tích theo giai đoạn thi công (chúng ta chất tải trọng của từng giai đoạn một, theo trình tự thi công để tính toán nội lực và chuyển vị cho đến tầng cuối cùng).

Trường hợp 3: Là tiến hành phân tích theo giai đoạn thi công có xét đến từ biến và co ngót (chúng ta chất tải trọng của từng giai đoạn một theo trình tự thi công để tính toán nội lực và chuyển vị cho đến tầng cuối cùng có kể đến các yếu tố từ biến và co ngót của vật liệu).

3.3. Kết quả tính toán nội lực, biến dạng và co ngắn cột cho từng mô hình ứng với ba trường hợp

3.3.1. Tính toán, phân tích mô hình không sử dụng tầng cứng

Hình 3.3. Sơ đồ không gian chuyển vị

3.3.1.1. Kết quả nội lực trong dầm liên kết lõi vách và cột biên

Bảng 3.1. Tổng hợp giá trị momen trong dầm liên kết lõi vách (2C) và cột (2D) của một số tầng điển hình:

Nhận xét về nội lực trong dầm liên kết cột và vách:

– Đối với trường hợp 1 thì giá trị momen tại vị trí liên kết dầm với vách (2C) có giá trị lớn nhất tại tầng 30 là -448,68KN-m, lớn hơn nhiều so với trường hợp 2 khoảng 54% và trường hợp 3 khoảng 50%. Trong khi đó đầu kia đối với trường hợp 1có giá trị momen dương. Trong trường hợp này, khi tính toán cốt thép thì diện tích cốt thép tại đầu lõi vách có nhiều khả năng vượt giới hạn hàm lượng cốt thép cho phép.

Như vậy, đối với trường hợp phân tích theo giai đoạn thi công có xét đến từ biến và co ngót sẽ khắc phục được hiện tượng phát sinh nội lực thứ cấp trong dầm. Nên việc thiết kế phân tích theo giai đoạn thi công có xét đến từ biến và co ngót là một nhiệm vụ hết sức cần thiết phải đề cập đến trong thiết kế nhà cao tầng là hoàn toàn hợp lý.

3.3.1.2. Phân tích xét chuyển vị cho khung trục 2 giữa lõi vách (nút 14) và cột (nút 5):

Hình 3.5. Biểu diễn co ngắn cột cho 3 trường hợp

Nhận xét về co ngắn cột:

– Đối với trường hợp 1 độ chênh co ngắn được cộng dồn từ tầng dưới lên tầng trên cùng và có giá trị lớn nhất tại tầng 30 là 10,59mm, lớn hơn so với trường hợp 2 khoảng 92,69% và so với trường hợp 3 là 90,14% .

3.3.2. Khảo sát đối với mô hình sử dụng một tầng cứng tại tầng 15

Hình 3.6. Sơ đồ không gian chuyển vị

3.3.2.1. Xét nội lực trong dầm liên kết lõi vách và cột biên ứng với 3 trường hợp

Bảng 3.2 Tổng hợp giá trị nội lực trong dầm liên kết cột (2D) và lõi vách (2C) của một số tầng điển hình một tầng cứng:

Nhận xét về nội lực trong dầm liên kết cột và vách:

– Đối với trường hợp 1 thì momen tại vị trí liên kết dầm với vách (2C) có giá trị lớn nhất tại tầng 30 là -359,04KN-m, lớn hơn so với trường hợp 2 khoảng 44,13% và trường hợp 3 khoảng 39,04%. Trong khi đó đầu kia đối với trường hợp 1 có giá trị momen dương.

– Đối với mô hình này thì momen tại đầu dầm với vách (2C) có giá trị tại tầng 30 là -359,04KN-m, nhỏ hơn so với mô hình không sử dụng tầng cứng khoảng 20%.

Như vậy, đối với trường hợp khi sử mô hình tầng cứng thì hạn chế hiện tượng phát sinh nội lực do co ngắn cột gây ra.

3.3.2.2. Phân tích xét chuyển vị cho khung trục 2 giữa lõi vách (nút 14) và cột (nút 5)

Hình 3.9. Biểu diễn co ngắn cột cho 3 trường hợp

Nhận xét về co ngắn cột:

– Đối với trường hợp 1 độ chênh co ngắn được cộng dồn từ tầng dưới lên tầng trên cùng và có giá trị lớn nhất tại tầng 30 là 7,00mm, lớn hơn so với trường hợp 2 khoảng 90,93%, so với trường hợp 3 khoảng 88,71% và có giá trị nhỏ hơn so với mô hình không sử dụng tầng cứng khoảng 33,90%.

Như vậy, khi sử dụng mô hình một tầng cứng đã hạn chế được ảnh hưởng của co ngắn cột bê tông cốt thép trong thiết kế nhà cao tầng. Cụ thể tại tầng 30 thì sai số vênh co ngắn giữa mô hình sử dụng một tầng cứng và mô hình không sử dụng tầng cứng là 33,90% .3.3.3. Khảo sát mô hình có sử dụng hai tầng cứng tại tầng 10 và tại tầng 20

Hình 3.10. Sơ đồ không gian chuyển vị

3.3.3.1. Xét nội lực trong dầm liên kết lõi vách và cột biên ứng với 3 trường hợp

Bảng 3.3. Tổng hợp giá trị nội lực trong dầm liên kết cột (2D) và lõi vách (2C) của một số tầng điển hình một tầng cứng:

Nhận xét về nội lực trong dầm liên kết cột và vách:

– Đối với trường hợp 1 thì momen tại vị trí liên kết dầm với vách (2C) có giá trị lớn nhất tại tầng 30 là -305,27KN-m lớn hơn so với trường hợp 2 khoảng 35,24% và trường hợp 3 khoảng 29,46%.

– Đối với mô hình này thì momen tại đầu dầm với vách (2C) có giá trị tại tầng 30 là -305,27KN-m, nhỏ hơn so với mô hình một tầng cứng khoảng 14,98% và với mô hình không sử dụng tầng cứng khoảng 31,96%

Như vậy, đối với trường hợp khi sử mô hình hai tầng cứng thì hạn chế hiện tượng phát sinh nội lực trong dầm.

3.3.1.2 Phân tích xét chuyển vị cho khung trục 2 giữa lõi vách (nút 14) và cột (nút 5)

Hình3.13. Biểu diễn co ngắn cột cho 3 trường hợp

Nhận xét về co ngắn cột:

– Đối với trường hợp 1 độ chênh co ngắn được cộng dồn từ tầng dưới lên tầng trên cùng và có giá trị lớn nhất tại tầng 30 là 4,84mm, lớn hơn so với trường hợp 2 khoảng 89,25% và so với trường hợp 3 khoảng 87,99%. Nhưng giá trị này nhỏ hơn so với mô hình một tầng cứng khoảng 30% và so với mô hình không sử dụng tầng cứng với khoản 54%.

Như vậy, Khi phân tích theo giai đoạn thi công có xét đến từ biến và co ngót đối với tầng trên cùng độ vênh co ngắn có giá trị nhỏ hơn nhiều so với cách phân tích thông thường khoảng 87,99% và khi sử dụng mô hình hai tầng cứng đối với tầng trên cùng, độ vênh co ngắn có trá trị nhỏ hơn so với mô hình một tầng cứng khoảng 30% và so với mô hình không sử dụng tầng cứng khoảng 54% .

Bảng 3.1. So Sánh co ngắn cột 3 mô hình trong trường

Hình 3.14. Biểu diễn co ngắn cột cho trường hợp 1

Hình 3.15. Biểu diễn co ngắn cột cho trường hợp 2.

Hình 3.16. Biểu diễn co ngắn cột cho trường hợp 3.

2. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

– So sánh độ vênh co ngắn giữa các trường hợp với nhau: Kết quả phân tích cho thấy;

+ Phân tích theo trường hợp 1: Độ chênh co ngắn được cộng dồn từ tầng dưới lên tầng trên cùng và có giá trị lớn nhất tại tầng 30 với mô hình không sử dụng tầng cứng có giá trị là 10,59mm, lớn hơn so với mô hình sử dụng một tầng cứng là khoảng 33% và so với mô hình sử dụng hai tầng cứng khoảng 54%.

+ Phân tích theo trường hợp 2: Độ chênh co ngắn có giá trị lớn nhất tại tầng 15 với mô hình không sử dụng tầng cứng có giá trị là 6,55mm, lớn hơn so với mô hình sử dụng một tầng cứng là khoảng 60% và so với mô hình sử dụng hai tầng cứng khoảng 56%.

+ Phân tích theo trường hợp 3: Độ chênh co ngắn có giá trị lớn nhất tại tầng 15 với mô hình không sử dụng tầng cứng có giá trị là 10,0mm, lớn hơn so với mô hình sử dụng một tầng cứng là khoảng 75% và so với mô hình sử dụng hai tầng cứng khoảng 71%.

– So sánh độ vênh co ngắn giữa mô hình với nhau: Kết quả phân tích cho thấy

+ Mô hình không sử dụng tầng cứng: Khi phân tích theo trường hợp 1 độ chênh co ngắn được cộng dồn từ tầng dưới lên tầng trên cùng và có giá trị lớn nhất tại tầng 30 có giá trị là 10,59mm, lớn hơn so với trường hợp 2 khoảng 92% và so với trường hợp 3 khoảng 90%.

+ Mô hình sử dụng một tầng cứng: Khi phân tích theo trường hợp 1 độ chênh co ngắn được cộng dồn từ tầng dưới lên tầng trên cùng và có giá trị lớn nhất tại tầng 30 có giá trị là 7,0mm, lớn hơn so với trường hợp 2 khoảng 90% và so với trường hợp 3 khoảng 88%.

+ Mô hình sử dụng hai tầng cứng: Khi phân tích theo trường hợp 1 độ chênh co ngắn được cộng dồn từ tầng dưới lên tầng trên cùng và có giá trị lớn nhất tại tầng 30 có giá trị là 4,84mm, lớn hơn so với trường hợp 2 khoảng 90% và so với trường hợp 3 khoảng 80%.

Như vậy, qua phân tích, so sánh kết quả 3 mô hình với 3 trường hợp cho thấy:

– Độ vênh co ngắn ở tầng đỉnh, theo phân tích thông thường có thể lớn hơn gấp 10 lần so với trường hợp phân tích theo giai đoạn thi công và phân tích theo giai đoạn thi công có kể đến từ biến và co ngót.

– Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng sử dụng hệ tầng cứng làm giảm đáng kể độ vênh co ngắn giữa cột và vách cụ thể : Khi sử dụng mô hình hai tầng cứng, độ vênh co ngắn giảm khoảng 50% so với mô hình không sử dụng tầng cứng. Khi sử dụng mô hình một tầng cứng độ vênh co ngắn giảm khoảng 30% so với mô hình không sử dụng tầng cứng.

– Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng giá trị momen uốn tại liên kết dầm-lõi, khi phân tích theo 3 trường hợp là khác nhau, cụ thể: Đối với tầng đỉnh theo phân tích thông thường có thể lớn hơn gấp đôi giá trị phân tích theo giai đoạn thi công có kể đến từ biến và co ngót.

Từ kết quả phân tích như trên, bản thân đề xuất trong tính toán thiết kế nhà cao tầng cần phân tích theo giai đoạn thi công có xét đến từ biến và co ngót để cho ra kết quả tính toán co ngắn tương đối chính xác với thực tế. Đồng thời, sử dụng hệ tầng cứng cho nhà cao tầng, nhằm hạn chế hiện tượng co ngắn cột bê tông cốt thép trong thiết kế nhà cao tầng.

LIỆN HỆ:

SĐT+ZALO: 0935568275

E:\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\DANG BA LIEN\SAU BAO VE\TOM TAT