Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu phân tích ảnh hưởng của tải trọng nhiệt đến ứng xử của nhà cao tầng có kiến trúc phức tạp kích thước lớn

Chia sẻ: ViJiji ViJiji | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:176

Thêm vào BST

Báo xấu

32
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu đề tài là nhằm đánh giá mức độ ảnh hưởng của tải trọng nhiệt do môi trường đến ứng xử của kết cấu bê tông cốt thép có kích thước lớn. Nhằm đánh giá sự phù hợp của giải pháp xử lý thích hợp cũng như áp dụng tính toán bài toán thực tế đối với kiến trúc được lựa chọn trong điều kiện khí hậu ở Việt Nam

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu phân tích ảnh hưởng của tải trọng nhiệt đến ứng xử của nhà cao tầng có kiến trúc phức tạp kích thước lớn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN ------------------------------------------------------------------------ TRẦN PHÁT ĐẠO PHÂN TÍCH ẢNH HƢỞNG CỦA TẢI TRỌNG NHIỆT ĐẾN ỨNG XỬ CỦA NHÀ CAO TẦNG CÓ KIẾN TRÚC PHỨC TẠP KÍCH THƢỚC LỚN LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Mã số: 8.58.02.01 Long An, tháng 10 năm 2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN --------------------------------------------------------------------- TRẦN PHÁT ĐẠO PHÂN TÍCH ẢNH HƢỞNG CỦA TẢI TRỌNG NHIỆT ĐẾN ỨNG XỬ CỦA NHÀ CAO TẦNG CÓ KIẾN TRÚC PHỨC TẠP KÍCH THƢỚC LỚN LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Mã số: 8.58.02.01 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Hồng Ân Long An, tháng 10 năm 2020
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực; đồng thời chƣa đƣợc công bố trong các tạp chí khoa học và công trình nào khác. Các thông tin số liệu trong luận văn này đều có nguồn gốc và đƣợc ghi chú rõ ràng./. Tác giả (Ký và ghi rõ họ tên) Trần Phát Đạo
ii LỜI CẢM ƠN Với tất cả tình cảm của mình, tác giả là học viên cao học của Khoa Xây dựng dân dụng và công nghiệp khóa 2018 – 2020 xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến TS.Nguyễn Hồng Ân người đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ trong suốt quá trình nghiên cứu để hoàn thành luận văn này. Để có kết quả này, tác giả đã nhận được nhiều sự hỗ trợ, giúp đỡ của quý Thầy, Cô và đồng nghiệp. Tác giả xin bày tỏ sự cảm ơn tới Ban giám hiệu nhà trường, các Thầy, Cô giáo ở Bộ môn Kỹ thuật xây dựng dân dụng, Khoa sau đại học, Phòng Đào tạo ĐH & Sau ĐH – Trường Đại học Kinh Tế – Công Nghiệp Long An đã đào tạo, chỉ bảo, hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tác giả trong thời gian học tập đã qua. Cuối cùng, tác giả xin cảm ơn đơn vị công tác, gia đình và bạn bè cùng khóa học đã chia sẽ khó khăn và giúp đỡ để bản thân hoàn thành Luận văn này. Tác giả (Ký và ghi rõ họ tên) Trần Phát Đạo
iii TÓM TẮT Đất nƣớc ta hiện nay đang trong thời kỳ đổi mới, hội nhập quốc tế ngày càng sâu rộng, sự phát triển kinh tế trong những năm qua đã nâng cao mức sống của đại bộ phận ngƣời dân Việt Nam, các nhu cầu về ở nghỉ dƣỡng, thƣ giản giải trí của ngƣời dân cũng dần phát triển và là một trong những ngành mang lại hiệu quả kinh tế rất to lớn. Vì thế việc tìm kiếm sắp xếp và tổ chức các mô hình ở nghỉ dƣỡng luôn là một nhiệm vụ quan trọng. Bên cạnh đó, bê tông xi măng là vật liệu đƣợc sử dụng phổ biến nhất hiện nay để xây dựng các công trình cao tầng nhƣ nhà chung cƣ, khu thƣơng mại, văn phòng - nơi có nhiều nguy cơ cháy nổ cao, dẫn đến bê tông phải chịu tác động của nhiệt độ cao sinh ra từ các đám cháy hoặc từ nhiệt độ môi trƣờng. Bê tông dƣới tác động của nhiệt độ cao có những trạng thái ứng xử rất phức tạp, dẫn đến sự phá hủy các cấu kiện bê tông khi nhiệt độ tăng cao. Do đó, đề tài phân tích ảnh hƣởng của tải trọng nhiệt môi trƣờng đến ứng xử của nhà cao tầng có kiến trúc phức tạp kích thƣớc lớn nhằm tìm ra quy luật ứng xử chung và giải pháp xử lý kết cấu chịu ảnh hƣởng bởi tải trọng do nhiệt độ gây ra đối với kết cấu có kiến trúc phức tạp kích thƣớc lớn. Kết quả phân tích cho thấy, khi kể đến sự thay đổi nhiệt độ môi trƣờng ở thời điểm bất lợi nhất, ứng suất trong sàn cao hơn trung bình từ 2 đến 5 lần so với trƣờng hợp không xét đến nhiệt độ. Ứng suất do sự thay đổi nhiệt độ này có thể gây ra hiện tƣợng nứt bề mặt cho kết cấu sàn nếu trong quá trình thiết kế không đƣợc kiểm tra và bố trí cốt thép chống nứt theo yêu cầu. Về mặt biến dạng, nhiệt độ làm tăng biến dạng của sàn trong mặt phẳng ngang làm tăng ứng suất trong bê tông sàn. Khi nhiệt độ môi trƣờng tăng giảm, ứng suất kéo trong bê tông sàn ở mặt trên, mặt dƣới gia tăng đáng kể, có vị trí ứng suất kéo lên đến 7 MPa, vƣợt quá khả năng chịu kéo của bê tông. Vì vậy dẫn đến nứt bề mặt sàn. Cần lƣu ý và có giải pháp thiết kế để kháng nứt cho bê tông khi sàn bị biến dạng lớn do nhiệt độ môi trƣờng.
iv MỤC LỤC CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .................................................................................. 1 1.1. SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI .................................................................................... 1 1.2. LỢI ÍCH, Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI ............................................................................... 3 1.3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ......................................................................................... 3 1.3.1. Mục tiêu tổng quát ............................................................................................ 3 1.3.2. Mục tiêu cụ thể .................................................................................................. 3 1.4. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU ...................................................................................... 4 1.5. PHẠM VI NGHIÊN CỨU ........................................................................................... 4 1.6. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................................................. 5 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ....................................................................... 6 2.1. GIỚI THIỆU ............................................................................................................ 6 2.2. ĐẶT VẤN ĐỀ .......................................................................................................... 6 2.3. BIẾN DẠNG ............................................................................................................ 7 2.3.1. Biến dạng do nhiệt độ ....................................................................................... 7 2.3.1.1. Biến dạng của hồ xi măng do nhiệt độ ........................................................... 7 2.3.1.2. Biến dạng của cốt liệu do nhiệt độ ................................................................. 7 2.3.1.3. Biến dạng của bê tông do nhiệt độ ................................................................. 9 2.3.2. Biến dạng nhiệt nhất thời .................................................................................. 9 2.4. CƠ CHẾ PHÁ HỦY CẤU TRÚC BÊ TÔNG ................................................................. 10 2.4.1. Biến đổi hóa học.............................................................................................. 10 2.4.1.1. Phản ứng lý hóa ........................................................................................... 10 2.4.1.2.Ảnh hưởng tới độ dẫn nhiệt........................................................................... 11 2.4.2. Sự không tƣơng đồng giữa biến dạng hồ xi măng và cốt liệu ........................ 11 2.5. BỐ TRÍ KHE CO GIÃN CHO CÔNG TRÌNH ............................................................... 13 2.5.1. Khe nhiệt ......................................................................................................... 13 2.5.2. Khe lún ............................................................................................................ 17 2.5.3. Cấu tạo ............................................................................................................ 17 2.6. TRƢỜNG NHIỆT ĐỘ VÀ ỨNG SUẤT NHIỆT TRONG BÊ TÔNG .................................. 19 2.6.1. Lý thuyết về quá trình truyền nhiệt và ứng suất do hiệu ứng nhiệt ................ 20 2.6.1.1. Phương trình vi phân chủ đạo của quá trình truyền nhiệt ........................... 20
v 2.6.1.2. Các thông số tính toán nhiệt ........................................................................ 20 a. Nguồn nhiệt và tăng nhiệt độ đoạn nhiệt của bê tông ........................................... 21 b. Nhiệt độ bê tông khi đổ (nhiệt độ ban đầu)........................................................... 22 c. Nhiệt độ môi trƣờng .............................................................................................. 22 d. Nhiệt độ tại các biên .............................................................................................. 22 2.6.1.3. Quan hệ giữa trường ứng suất và nhiệt độ .................................................. 23 2.6.2. Quy trình phân tích trƣờng nhiệt độ và ứng suất trong bê tông khối lớn ....... 23 2.7. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, THỦY VĂN KHU VỰC DỰ ÁN.............................................. 24 2.7.1. Đặc điểm tự nhiên ........................................................................................... 25 2.7.2. Khí hậu, thủy văn ............................................................................................ 25 2.7.2.1. Khí hậu ......................................................................................................... 25 2.7.2.2. Thủy văn ....................................................................................................... 27 2.7.3. Cảnh quan thiên nhiên ..................................................................................... 27 CHƢƠNG 3: PHÂN TÍCH ẢNH HƢỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ MÔI TRƢỜNG ĐẾN PHẢN ỨNG CỦA CÔNG TRÌNH ................................................................. 28 3.1. GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH ..................................................................................... 28 3.2. GIẢI PHÁP THIẾT KẾ KIẾN TRÚC .......................................................................... 28 3.3. GIẢI PHÁP THIẾT KẾ KẾT CẤU ............................................................................. 32 3.4. TẢI TRỌNG NHIỆT ĐỘ .......................................................................................... 33 3.5. TỔ HỢP TẢI TRỌNG .............................................................................................. 36 3.6. PHẦN MỀM PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN ...................................................................... 36 3.7. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH ........................................................................................... 37 3.7.1. Ứng suất trong sàn .......................................................................................... 37 NHẬN XÉT .......................................................................................................... 52 3.7.2. Kết quả phân tích nội lực của hệ vách ............................................................ 53 ĐÁNH GIÁ ........................................................................................................... 83 CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ ........................................................... 84 4.1. KẾT LUẬN ........................................................................................................... 84 4.2. KIẾN NGHỊ ........................................................................................................... 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 86 .............................................................................................................. 88
vi DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu Trang Tên hình hình Biến thiên của biến dạng theo nhiệt độ của các loại đá cốt 9 2.1. liệu khác nhau 2.2. Biến dạng nhiệt của bê tông với các loại cốt liệu khác nhau 9 Biến dạng tổng đo đƣợc tại các mẫu bê tông bị nung nóng 10 2.3. (dƣới tải trọng fc=0.45fc20) 2.4. Giãn nở và co ngót nhiệt của hồ xi măng và cốt liệu 12 Cơ chế phá hủy bê tông do sự không tƣơng đồng biến dạng 2.5. tại giao diện tiếp xúc của hồ xi măng/cốt liệu ở nhiệt độ 12 cao 2.6. Cấu tạo khe nhiệt 14 2.7. Cấu tạo mô hình khe nhiệt 15 2.8. Xử lý sự cố khi không có khe nhiệt 16 2.9. Khe nhiệt cho công trình cầu đƣờng 16 Quy trình phân tích trƣờng nhiệt độ, ứng suất trong bê tông 2.10. 24 khối lớn bằng phƣơng pháp PTHH 3.1. Phối cảnh công trình 29 3.2. Phối cảnh công trình 29 3.3. Phối cảnh công trình 30 3.4. Phối cảnh công trình 30 3.5. Mặt bằng công trình 31 3.6. Mặt bằng công trình 31 3.7. Mô hình không gian kết cấu công trình 32 3.8. Gán tải trọng nhiệt độ vào trong mô hình phân tích kết cấu 36 3.9. Biểu đồ ứng suất S11 – Top Face Tầng 8 (TT+HT) 37 3.10. Biểu đồ ứng suất S11 – Top Face Tầng 8 (TT+HT+To) 37 3.11. Biểu đồ ứng suất S11 – Bottom Face Tầng 8 (TT+HT) 38 3.12. Biểu đồ ứng suất S11 – Bottom Face Tầng 8 (TT+HT) 38 3.13. Biểu đồ ứng suất S22 – Top Face Tầng 8 (TT+HT) 39
vii Số hiệu Trang Tên hình hình 3.14. Biểu đồ ứng suất S22 – Top Face Tầng 8 (TT+HT+To) 39 3.15. Biểu đồ ứng suất S22 – Bottom Face Tầng 8 (TT+HT) 40 3.16. Biểu đồ ứng suất S22 – Bottom Face Tầng 8 (TT+HT+To) 40 3.17. Biểu đồ ứng suất Smax – Top Face Tầng 8 (TT+HT) 41 3.18. Biểu đồ ứng suất Smax – Top Face Tầng 8 (TT+HT+To) 41 3.19. Biểu đồ ứng suất Smax – Bottom Face Tầng 8 (TT+HT) 42 Biểu đồ ứng suất Smax – Bottom Face Tầng 8 42 3.20. (TT+HT+To) 3.21. Biểu đồ ứng suất Smin – Top Face Tầng 8 (TT+HT) 43 3.22. Biểu đồ ứng suất Smin – Top Face Tầng 8 (TT+HT+To) 43 3.23. Biểu đồ ứng suất Smin – Bottom Face Tầng 8 (TT+HT) 44 Biểu đồ ứng suất Smin – Bottom Face Tầng 8 44 3.24. (TT+HT+To) 3.25. Lực dọc Vách A4-1500x250-12 Tầng 4-8 53 3.26. Moment Vách A4-1500x250-12 Tầng 4-8 53 3.27. Lực dọc Vách B4-3000x250-2 Tầng 4-8 54 3.28. Moment Vách B4-3000x250-2 Tầng 4-8 54 3.29. Lực dọc Vách B4-3000x300-13 Tầng 4-8 55 3.30. Moment Vách B4-3000x300-13 Tầng 4-8 55 3.31. Lực dọc Vách B4-3000x250-6 Tầng 4-8 56 3.32. Moment Vách B4-3000x250-6 Tầng 4-8 56 3.33. Lực dọc Vách B4-3000x300-9 Tầng 4-8 57 3.34. Moment Vách B4-3000x300-9 Tầng 4-8 57 3.35. Lực dọc Vách C4-3000x250-3 Tầng 4-8 57 3.36. Moment Vách C4-3000x250-3 Tầng 4-8 58 3.37. Lực dọc Vách C4-3000x300-12 Tầng 9-13 59 3.38. Moment Vách C4-3000x300-12 Tầng 9-13 59 3.39. Lực dọc Vách B9-3000x300-2 Tầng 9-13 60
viii Số hiệu Trang Tên hình hình 3.40. Lực dọc Vách B9-3000x300-2 Tầng 9-13 60 3.41. Lực dọc Vách B9-2000x250-5 Tầng 9-13 61 3.42. Moment Vách B9-2000x250-5 Tầng 9-13 61 3.43. Lực dọc Vách B9-2000x300-5 Tầng 9-13 62 3.44. Moment Vách B9-2000x300-5 Tầng 9-13 62 3.45. Lực dọc Vách B9-2000x300-13 Tầng 9-13 63 3.46. Moment Vách B9-2000x300-13 Tầng 9-13 63 3.47. Lực dọc Vách B9-2000x300-18 Tầng 9-13 64 3.48. Moment Vách B9-2000x300-18 Tầng 9-13 64 3.49. Lực dọc Vách B9-2500x250-2 Tầng 9-13 65 3.50. Moment Vách B9-2500x250-2 Tầng 9-13 65 3.51. Lực dọc Vách B9-2500x300-3 Tầng 9-13 66 3.52. Moment Vách B9-2500x300-3 Tầng 9-13 66 3.53. Lực dọc Vách C9-2500x300-4 Tầng 9-13 67 3.54. Moment Vách C9-2500x300-4 Tầng 9-13 67 3.55. Lực dọc Vách C9-2500x300-18 Tầng 9-13 68 3.56. Moment Vách C9-2500x300-18 Tầng 9-13 68 3.57. Lực dọc Vách A14-1500x250-6 Tầng 14-18 69 3.58. Moment Vách A14-1500x250-6 Tầng 14-18 69 3.59. Lực dọc Vách A14-1500x250-7 Tầng 14-18 70 3.60. Moment Vách A14-1500x250-7 Tầng 14-18 70 3.61. Lực dọc Vách A14-2000x250-14 Tầng 14-18 71 3.62. Moment Vách A14-2000x250-14 Tầng 14-18 71 3.63. Lực dọc Vách A14-2000x250-15 Tầng 14-18 72 3.64. Moment Vách A14-2000x250-15 Tầng 14-18 72 3.65. Lực dọc Vách B14-2000x250-11 Tầng 14-18 73 3.66. Moment Vách B14-2000x250-11 Tầng 14-18 73
ix Số hiệu Trang Tên hình hình 3.67. Lực dọc Vách B14-2000x250-9 Tầng 14-18 74 3.68. Moment Vách B14-2000x250-9 Tầng 14-18 74 3.69. Lực dọc Vách B14-2000x300-11 Tầng 14-18 75 3.70. Moment Vách B14-2000x300-11 Tầng 14-18 75 3.71. Lực dọc Vách B14-2500x250-1 Tầng 14-18 76 3.72. Moment Vách B14-2500x250-1 Tầng 14-18 76 3.73. Lực dọc Vách C14-2000x250-15 Tầng 14-18 77 3.74. Lực dọc Vách C14-2000x250-15 Tầng 14-18 77 3.75. Lực dọc Vách C14-2000x300-14 Tầng 14-18 78 3.76. Moment Vách C14-2000x300-14 Tầng 14-18 78 3.77. Lực dọc Vách A19-1500x250-14 Tầng 19-23 79 3.78. Moment Vách A19-1500x250-14 Tầng 19-23 79 3.79. Lực dọc Vách A19-2000x250-6 Tầng 19-23 80 3.80. Moment Vách A19-2000x250-6 Tầng 19-23 80 3.81. Lực dọc Vách A19-2000x250-7 Tầng 19-23 81 3.82. Moment Vách A19-2000x250-7 Tầng 19-23 81 3.83. Lực dọc Vách A19-2500x250-10 Tầng 19-23 82 3.84. Moment Vách A19-2500x250-10 Tầng 19-23 82
x DANH MỤC BẢNG BIỂU Số hiệu Tên bảng Trang bảng Thay đổi của hệ số giãn nở nhiệt của hồ xi măng theo thời 2.1. 8 gian ở nhiệt độ môi trƣờng với độ ẩm tƣơng đối Các phản ứng lý hóa chính trong bê tông dƣới tác động của 2.2. 10 nhiệt độ cao 3.1. Biến trình ngày của nhiệt độ không khí ( o C ) 34 So sánh Ứng suất của Shell F5672 Tầng 8 qua hai trƣờng 3.2. 45 hợp phân tích Tổng hợp độ chênh lệch ứng suất sàn tầng 08 giữa 02 3.3. 51 trƣờng hợp Tổng hợp độ chênh lệch ứng suất sàn tầng 13 giữa 02 3.4. 51 trƣờng hợp Tổng hợp độ chênh lệch ứng suất sàn tầng 18 giữa 02 3.5. 51 trƣờng hợp 3.6. Tổng hợp độ chênh lệch ứng suất sàn tầng 23 giữa 02 52 trƣờng hợp 3.7. So sánh nội lực Vách A4-1500x250-12 qua 02 trƣờng hợp 53 phân tích 3.8. So sánh nội lực Vách B4-3000x250-2 qua 02 trƣờng hợp 54 phân tích 3.9. So sánh nội lực Vách B4-3000x300-13 qua 02 trƣờng hợp 55 phân tích 3.10. So sánh nội lực Vách B4-3000x250-6 qua 02 trƣờng hợp 56 phân tích 3.11. So sánh nội lực Vách B4-3000x300-9 qua 02 trƣờng hợp 57 phân tích 3.12. So sánh nội lực Vách C4-3000x250-3 qua 02 trƣờng hợp 58 phân tích 3.13. So sánh nội lực Vách C4-3000x300-12 qua 02 trƣờng hợp 59 phân tích 3.14. So sánh nội lực Vách B9-3000x300-2 qua 02 trƣờng hợp 60 phân tích 3.15. So sánh nội lực Vách B9-2000x250-5 qua 02 trƣờng hợp 61 phân tích 3.16. So sánh nội lực Vách B9-2000x300-5 qua 02 trƣờng hợp 62 phân tích
xi Số hiệu Tên bảng Trang bảng 3.17. So sánh nội lực Vách B9-2000x300-13 qua 02 trƣờng hợp 63 phân tích 3.18. So sánh nội lực Vách B9-2000x300-18 qua 02 trƣờng hợp 64 phân tích 3.19. So sánh nội lực Vách B9-2500x250-2 qua 02 trƣờng hợp 65 phân tích 3.20. So sánh nội lực Vách B9-2500x300-3 qua 02 trƣờng hợp 66 phân tích 3.21. So sánh nội lực Vách C9-2500x300-4 qua 02 trƣờng hợp 67 phân tích 3.22. So sánh nội lực Vách C9-2500x300-18 qua 02 trƣờng hợp 68 phân tích 3.23. So sánh nội lực Vách A14-1500x250-6 qua 02 trƣờng hợp 69 phân tích 3.24. So sánh nội lực Vách A14-1500x250-7 qua 02 trƣờng hợp 70 phân tích 3.25. So sánh nội lực Vách A14-2000x250-14 qua 02 trƣờng hợp 71 phân tích 3.26. So sánh nội lực Vách A14-2000x250-15 qua 02 trƣờng hợp 72 phân tích 3.27. So sánh nội lực Vách B14-2000x250-11 qua 02 trƣờng hợp 73 phân tích 3.28. So sánh nội lực Vách B14-2000x250-9 qua 02 trƣờng hợp 74 phân tích 3.29. So sánh nội lực Vách A14-2000x250-15 qua 02 trƣờng hợp 75 phân tích 3.30. So sánh nội lực Vách B14-2500x250-1 qua 02 trƣờng hợp 76 phân tích 3.31. So sánh nội lực Vách C14-2000x250-15 qua 02 trƣờng hợp 77 phân tích 3.32. So sánh nội lực Vách C14-2000x300-14 qua 02 trƣờng hợp 78 phân tích 3.33. So sánh nội lực Vách A19-1500x250-14 qua 02 trƣờng hợp 79 phân tích 3.34. So sánh nội lực Vách A19-2000x250-6 qua 02 trƣờng hợp 80 phân tích 3.35. So sánh nội lực Vách A19-2000x250-7 qua 02 trƣờng hợp 81 phân tích 3.36. So sánh nội lực Vách A19-2500x250-10 qua 02 trƣờng hợp 82 phân tích
xii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Số thứ Từ viết tắt Viết đầy đủ tự 1 BXD Bộ Xây dựng 2 BTCT Bê tông cốt thép 3 PTHH Phần tử hữu hạn 4 QCVN Quy chuẩn Việt Nam 5 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 6 TH1 Tổ hợp tải trọng 1 7 TH2 Tổ hợp tải trọng 2
29 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Sự cần thiết của đề tài Đất nƣớc ta hiện nay đang trong thời kỳ đổi mới, hội nhập quốc tế ngày càng sâu rộng, sự phát triển kinh tế trong những năm qua đã nâng cao mức sống của đại bộ phận ngƣời dân Việt Nam, các nhu cầu về ở nghỉ dƣỡng, thƣ giản giải trí của ngƣời dân cũng dần phát triển và là một trong những ngành mang lại hiệu quả kinh tế rất to lớn. Vì thế việc tìm kiếm sắp xếp và tổ chức các mô hình ở nghỉ dƣỡng luôn là một nhiệm vụ quan trọng. Trong đó tỉnh Bình Thuận là một trong những tỉnh ven biển thuộc miền Nam Trung Bộ của nƣớc ta, vì vậy các cơ quan quản lý sẽ nhắm đến các mục tiêu sau : - Phát huy lợi thế đặc thù về ở nghỉ dƣỡng, du lịch biển. - Phát triển ngành du lịch sinh thái tại địa phƣơng. - Bảo vệ môi trƣờng cảnh quan thiên nhiên (hệ sinh thái biển, ..) - Định hƣớng phát triển du lịch bền vững theo hƣớng công nghiệp hóa, hiện đại hóa, góp phần nâng cao chất lƣợng cuộc sống nhân dân nhằm giảm khoảng cách về đời sống, sinh họat của ngƣời dân giữa đô thị và các vùng nông thôn. - Đảm bảo yêu cầu phát triển kinh tế xã hội, bảo vệ môi trƣờng sinh thái, đảm bảo an ninh quốc phòng, quản lý sử dụng đấi đai có hiệu quả… - Xây dựng mới và phát triển hệ thống hạ tầng kỹ thuật nhƣ hệ thống đƣờng giao thông, hệ thống cấp thoát nƣớc, hệ thống xử lý nƣớc thải, hệ thống cấp điện, hệ thống thông tin liên lạc, cải tạo môi trƣờng cảnh quan… gắn kết giữa du lịch và phục vụ du lịch trên địa bàn địa phƣơng. - Cụ thể hóa chủ trƣơng phát triển du lịch, kinh tế - xã hội và đầu tƣ xây dựng cơ sở hạ tầng của Tỉnh. - Xác định khung kết cấu hạ tầng xã hội, hạ tầng kỹ thuật đảm bảo phát triển bền vững trên cơ sở quy hoạch chung, kế thừa chọn lọc quy hoạch huyện Hàm Thuận
30 Nam, quy hoạch chi tiết các khu chức năng đƣợc phê duyệt, các dự án đã điều chỉnh và đang triển khai theo chủ trƣơng của cấp thẩm quyền. - Làm cơ sở tổ chức lập quy hoạch chi tiết; đề xuất danh mục các chƣơng trình đầu tƣ và dự án chiến lƣợc; kiểm soát phát triển và quản lý đô thị; điều chỉnh quy hoạch huyện Hàm Thuận Nam đã đƣợc cấp thẩm quyền phê duyệt để phù hợp với quy hoạch của tỉnh Bình Thuận. - Quy hoạch xây dựng lại gắn với việc cải tạo nâng cấp các khu vực hiện có, khớp nối đồng bộ về hạ tầng kỹ thuật, kiến trúc nâng cao điều kiện môi trƣờng sống, cảnh quan chung. - Bên cạnh phát triển không gian kiến trúc cảnh quan phục vụ cho nhu cầu du lịch sinh thái của lƣợng khách du lịch.Đồ án còn nắm bắt xu hƣớng phát triển chung của đô thị và mong muốn tạo ra khu dân cƣ đúng chuẩn phục vụ cho đời sống của ngƣời dân nơi đây. Từ những mục tiêu trên, khu căn hộ THANH LONG BAY đƣợc thiết kế có hình dáng uốn lƣợn và thay đổi chiều cao nhằm tạo ra điểm nhấn kiến trúc cho quần thể khu du lịch nghỉ dƣỡng trong tƣơng lai. Theo TCVN 5574:2012 kết cấu bê tông và bê tông cốt thép toàn khối – Tiêu chuẩn thiết kế, tại bảng 5 quy định đối với công trình BTCT có kết cấu bản đặc toàn khối hoặc bán lắp ghép thì khoảng cách lớn nhất giữa các khe co giãn nhiệt cho phép không cần tính toán là 25m; đồng thời theo Tiêu chuẩn Eurocode 2, Mục 2.3.3 quy định khoảng cách dƣới 30m thì sẽ đƣợc bỏ qua ảnh hƣởng của nhiệt và co ngót trong phân tích kết cấu, nếu trên 30m phải đƣợc tính toán, kiểm tra. Tuy nhiên công trình THANH LONG BAY đƣợc thiết kế xây dựng bằng BTCT toàn khối có chiều dài kết cấu trên 300m, lớn hơn gấp trên 10 lần quy định của Tiêu chuẩn Việt Nam và Châu Âu nhƣng không thể cắt khe nhiệt. Do đó việc “Nghiên cứu phân tích ảnh hƣởng của tải trọng nhiệt đến ứng xử của nhà cao tầng có kiến trúc phức tạp kích thƣớc lớn” để tìm ra quy luật chung cho giải pháp xử lý kết cấu chịu ảnh hƣởng bởi tải trọng do nhiệt độ gây ra đối với kết
31 cấu nhà cao tầng có kiến trúc phức tạp kích thƣớc lớn là cần thiết và phù hợp với điều kiện thực tế. 1.2. , ý ng ĩa ủa đề Đề tài sẽ giúp ngƣời thiết kế sử dụng phƣơng pháp thích hợp để phân tích, ƣớc lƣợng chính xác các ứng xử của kết cấu chịu lực chính nhà cao tầng có kiến trúc phức tạp kích thƣớc lớn nằm ngoài phạm vi quy định của quy phạm thiết kế. 1.3. Mục tiêu nghiên cứu 1.3.1. Mục tiêu tổng quát Để đạt đƣợc hiệu quả kinh tế cao, hạn chế sự cố nứt kết cấu công trình do thay đổi nhiệt độ môi trƣờng và phù hợp với điều kiện khí hậu của Việt Nam, cần phải nắm rõ những đặc tính của kết cấu bê tông cốt thép, ứng suất tác dụng do nhiệt độ môi trƣờng lên kết cấu có chiều dài lớn và kết cấu phức tạp…hay nói cách khác phải phân tích rõ ràng những ứng xử của kết cấu nhà cao tầng có kiến trúc phức tạp kích thƣớc lớn khi chịu tác động bởi tải trọng nhiệt trong điều kiện môi trƣờng khí hậu ở Việt Nam. Thật vậy, sự phân bố lại ứng suất trong kết cấu theo thời gian do tác động bởi nhiệt độ môi trƣờng làm biến dạng kết cấu …Tất cả đều là những ứng xử phổ biến, cần đƣợc phân tích trong kết cấu bê tông cốt thép. Từ đó đánh giá sự phù hợp của giải pháp xử lý thích hợp cũng nhƣ áp dụng tính toán bài toán thực tế trong điều kiện kiến trúc đƣợc lựa chọn trong điều kiện khí hậu ở miền đông Việt Nam. Nhằm đánh giá mức độ ảnh hƣởng của tải trọng nhiệt do môi trƣờng đến ứng xử của kết cấu bê tông cốt thép có kích thƣớc lớn. Nhằm đánh giá sự phù hợp của giải pháp xử lý thích hợp cũng nhƣ áp dụng tính toán bài toán thực tế đối với kiến trúc đƣợc lựa chọn trong điều kiện khí hậu ở Việt Nam. 1.3.2. Mục tiêu cụ thể - Tìm hiểu các lý thuyết và tiêu chuẩn thiết kế liên quan về tác động của tải trọng nhiệt độ môi trƣờng lên kết cấu chịu lực của công trình.
32 - Phân tích ảnh hƣởng của tải trọng nhiệt độ môi trƣờng lên ứng suất, biến dạng của các kết cấu chịu lực chính của công trình nhƣ cột, vách, dầm chuyển và hệ sàn BTCT của công trình có kích thƣớc lớn và kiến trúc phức tạp. - Đánh giá mức độ ảnh hƣởng của nhiệt độ môi trƣờng đến ứng suất, nội lực và biến dạng của kết cấu công trình khi không thể cắt khe nhiệt trong các tổ hợp tải trọng thiết kế liên quan. - Đánh giá tính khả thi của phƣơng án kiến trúc công trình có kích thƣớc lớn trong giai đoạn thi công và giai đoạn đƣa vào sử dụng của dự án dƣới tác dụng của sự thay đổi nhiệt độ môi trƣờng. 1.4. Đối tƣợng nghiên cứu Nghiên cứu tính toán ứng xử của kết cấu nhà cao tầng có kiến trúc phức tạp kích thƣớc lớn của khu căn hộ Thanh Long Bay thuộc huyện Hàm Thuận Nam, tỉnh Bình Thuận do Công ty Cổ phần Trung Sơn Bắc làm chủ đầu tƣ bằng phƣơng pháp phần tử hữu hạn dƣới tác động của tải trọng nhiệt độ môi trƣờng tại tỉnh Bình Thuận, Việt Nam. Đề tài có phân tích tính toán đối với hệ kết cấu chịu lực chính của tòa nhà có kiến trúc đặc biệt với chiều dài liên tục (không thể cắt khe nhiệt) trên 300m và chiều cao khoảng 100m. Đề tài sẽ mô phỏng, đánh giá tác động của sự thay đổi nhiệt độ môi trƣờng đến ứng suất, biến dạng của các kết cấu chịu lực chính của công trình nhƣ cột, vách, dầm chuyển và hệ sàn BTCT của công trình có kích thƣớc lớn và kiến trúc phức tạp. 1.5 . Phạm vi nghiên cứu Thực hiện nghiên cứu với công trình thực tế đang trong giai đoạn thiết kế ý tƣởng chịu tác động bởi nền nhiệt độ tại tỉnh Bình Thuận, Việt Nam. Sử dụng các phần mềm phần tử hữu hạn ETABS, SAFE…để mô phỏng, đánh giá tác động của sự thay đổi nhiệt độ môi trƣờng đến ứng suất, biến dạng của các kết cấu chịu lực chính của công trình nhƣ cột, vách, dầm chuyển và hệ sàn BTCT của công trình có kích thƣớc lớn và kiến trúc phức tạp.
33 Phân tích tính toán đối với hệ kết cấu chịu lực chính của tòa nhà có kiến trúc đặc biệt với chiều dài liên tục (không thể cắt khe nhiệt) trên 300m và chiều cao khoảng 100m. 1.6 . Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về sự phân bố ứng suất, biến dạng trong kết cấu chịu lực chính của nhà cao tầng có kiến trúc phức tạp kích thƣớc lớn dƣới tác dụng của tải trọng nhiệt. Dựa vào số liệu thủy văn, tải trọng, các cơ sở lý thuyết và các tài liệu tham khảo có liên quan để tiến hành phân tích, đánh giá cụ thể cho trƣờng hợp kết cấu công trình bị tác động bởi tải trọng nhiệt. Sử dụng phần mềm Phần tử hữu hạn ETABS, SAFE… để mô phỏng cho kết cấu chịu lực chính của công trình nhƣ cột, vách, dầm chuyển và hệ sàn BTCT dƣới tác động bởi tải trọng nhiệt. 1.7 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước Tại Việt Nam hiện nay ngày càng nhiều nhà cao tầng đƣợc xây dựng bằng kết cấu bê tông cốt thép. Đã có rất nhiều vụ cháy lớn xảy ra gây thiệt hại lớn về ngƣời và tài sản. Các vụ cháy tƣơng đối lớn nhƣ chung cƣ Carina ở TP. Hồ Chí Minh, nhiệt độ của các đám cháy tạo ra là rất lớn, khoảng 600oC. Nhiệt độ có thể cao hơn phụ thuộc vào vật liệu bị cháy. Nếu có gỗ, nhiệt độ đo trong không khí có thể lên tới 1.027oC. Các kết cấu bê tông nhƣ dầm, cột và sàn chịu tác động của các nhiệt độ cao này trong suốt thời gian đám cháy. Câu hỏi đƣợc đặt ra liệu sau khi đám cháy đƣợc dập tắt, các cấu kiện trên có đảm bảo điều kiện an toàn để sử dụng và nếu không đủ điều kiện sử dụng thì cần phải sửa chữa nhƣ thế nào. Để trả lời đƣợc hai câu hỏi trên, cần hiểu rõ về trạng thái ứng xử cũng nhƣ cơ chế phá hủy của cấu kiện bê tông dƣới tác động của nhiệt độ cao. Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về trạng thái ứng xử, cũng nhƣ quá trình phá hủy của bê tông dƣới tác động của nhiệt độ cao từ các đám cháy. Nghiên cứu tại Việt Nam về trạng thái ứng xử của bê tông dƣới tác động của nhiệt độ khi đổ bê tông khối lớn cho việc xây dựng đập thủy điện hay hồ chứa trong ngành
34 thủy lợi, hay khối lớn phục vụ ngành giao thông vận tải. Tuy nhiên, nhiệt độ lớn nhất có thể sinh ra trong bê tông khối lớn vào khoảng 70oC, nhiệt độ này là rất nhỏ so với nhiệt độ của một đám cháy 1.027oC. Do vậy, đề tài sẽ đƣa ra những tổng quan nghiên cứu của các nghiên cứu trên thế giới về trạng thái ứng suất cũng nhƣ quá trình phá hủy của bê tông dƣới tác động của nhiệt độ cao. Tổng quan này là bƣớc đầu cơ bản cho các nghiên cứu chuyên sâu hơn về kết cấu bê tông chịu lửa cũng nhƣ nhiệt độ cao trong xây dựng công trình tại Việt Nam. Các nghiên cứu về ứng xử của kết cấu công trình chịu tải trọng nhiệt độ môi trƣờng còn chƣa đƣợc thực hiện nhiều trên thế giới và trong nƣớc, và đó là mục tiêu nghiên cứu của đề tài này.