Nghiên cứu quy trình thi công bù co cột nhà siêu cao tầng theo phương pháp bù co di chuyển tối ưu trong điều kiện Việt Nam

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:17

Thêm vào BST

Báo xấu

42
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong bài viết này tác giả trình bày quy trình bù co cột nhà siêu cao tầng bằng phương pháp bù co di chuyển tối ưu MCO (Moving Compensation Optimization). Phương pháp MCO đã được nghiên cứu, tính toán bằng máy tính và tỏ rõ sự ưu việt khi có lượng nhóm bù co tối thiểu, giá trị bù của mỗi nhóm tối ưu và các giá trị vênh co sau bù được kiểm soát tốt trong giới hạn cho phép của yêu cầu kỹ thuật so với các phương pháp bù co gộp nhóm đều, bù co gộp nhóm di chuyển và bù co gộp nhóm tối ưu.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu quy trình thi công bù co cột nhà siêu cao tầng theo phương pháp bù co di chuyển tối ưu trong điều kiện Việt Nam

Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, NUCE 2021. 15 (3V): 27–43 NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH THI CÔNG BÙ CO CỘT NHÀ SIÊU CAO TẦNG THEO PHƯƠNG PHÁP BÙ CO DI CHUYỂN TỐI ƯU TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM Nguyễn Đức Xuâna,∗, Hồ Ngọc Khoab , Nguyễn Sỹ Hùngc , Nguyễn Thị Thanh Tùnga a Khoa Xây dựng, Trường Đại học Vinh, 182 đường Lê Duẩn, Thành phố Vinh, tỉnh Nghệ An, Việt Nam b Khoa Xây dựng dân dụng và công nghiệp, Trường Đại học Xây dựng, 55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam c Khoa Xây dựng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh, 01 đường Võ Văn Ngân, TP. Thủ Đức, TP. Hồ Chí Minh, Việt Nam Nhận ngày 26/05/2021, Sửa xong 26/06/2021, Chấp nhận đăng 01/07/2021 Tóm tắt Trong bài báo này tác giả trình bày quy trình bù co cột nhà siêu cao tầng bằng phương pháp bù co di chuyển tối ưu MCO (Moving Compensation Optimization). Phương pháp MCO đã được nghiên cứu, tính toán bằng máy tính và tỏ rõ sự ưu việt khi có lượng nhóm bù co tối thiểu, giá trị bù của mỗi nhóm tối ưu và các giá trị vênh co sau bù được kiểm soát tốt trong giới hạn cho phép của yêu cầu kỹ thuật so với các phương pháp bù co gộp nhóm đều, bù co gộp nhóm di chuyển và bù co gộp nhóm tối ưu. Quy trình bù co theo MCO được áp dụng cho tòa nhà Lotte Center Hanoi cao 70 tầng và chứng tỏ được sự linh hoạt hiệu quả khi điều chỉnh phương án bù trong giai đoạn thi công thực tế, xử lý được các tình huống phát sinh cụ thể do biến động co ngắn cột xảy ra trong tiến trình xây dựng. Từ khoá: co ngắn cột; vênh co; bù co di chuyển tối ưu; nhà siêu cao tầng; tiến trình xây dựng. STUDY THE PROCEDURE OF COMPENSATION OF DIFFERENTIAL SHORTENING FOR SUPER-HIGH- RISE BUILDINGS BY THE METHOD OF MOVING OPTIMAL COMPENSATION FOR CONSTRUCTION PROJECTS IN VIETNAM Abstract In this paper, the authors present the procedure of compensation of differential shortening for super-tall build- ings by the method of Moving Compensation Optimization (MCO). The MCO method has been studied as well as calculated by computers, and clearly shows its superiority. This method has the minimum number of groups of compensation, the minimized compensation value of each group, and the compensated differential shorten- ing values well controlled within the permissible limits of technical requirements, in comparison with methods of Uniformal Compensation, Moving Averaging Correction method and Optimal Compensation method. This differential shortening compensation procedure will be applied for Lotte Center Hanoi building with 70 floors. The results of the compensation procedure prove the advantages of the method such as the effective flexibility to adjust the compensation plan in the actual construction phase, handling specific arising situations due to actual column shortening during construction sequences. Keywords: column shortening; differential shortening; moving optimal compensation; super high-rise building; construction sequences. https://doi.org/10.31814/stce.nuce2021-15(3V)-03 © 2021 Trường Đại học Xây dựng (NUCE) ∗ Tác giả đại diện. Địa chỉ e-mail: ducxuandhv@gmail.com (Xuân, N. Đ.) 27
Xuân, N. Đ., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng 1. Giới thiệu Co ngắn cột (column shortening) là hiện tượng cấu kiện bê tông cốt thép theo phương đứng bị biến dạng làm cho cột (vách) ngắn hơn dưới tác dụng của tải trọng, co ngót và từ biến. Trong đó, biến dạng do co ngót và từ biến phụ thuộc vào lịch sử chất tải, tính chất vật liệu, độ ẩm môi trường, tiến độ thi công, tỷ lệ khối tích trên diện tích bề mặt của cấu kiện, hàm lượng cốt thép v.v. . . Vì vậy, co ngắn cột phụ thuộc vào thời gian và rất đáng kể khi công trình có chiều cao lớn như nhà siêu cao tầng (SCT). Sự co ngắn không đồng đều giữa cột, vách so với lõi cứng của tòa nhà trong cùng trong một mặt bằng được gọi là vênh co ngắn (differential column shortening) làm dầm sàn bị nghiêng, phát sinh nội lực trong cấu kiện ngang (dầm, sàn), hư hỏng hệ tường ngăn, vách kính và hệ thống kỹ thuật như ống nước, thang máy [1]. Có thể giảm thiểu vênh co bằng phương pháp tối ưu hóa thiết kế để phân phối ứng suất nén đồng đều trong các cấu kiện thẳng đứng như: sử dụng hệ dầm chìa hoặc dầm congson (outrigger); sử dụng các liên kết khớp tự do cho hệ kết cấu và lựa chọn hình dáng kiến trúc hợp lý [2]; tăng độ cứng dọc trục cho các cấu kiện được dự báo sẽ có co ngắn lớn bằng cách bổ sung thêm cốt thép [3]. Tuy nhiên, các giải pháp này làm phát sinh chi phí xây dựng tương đối lớn và khó đảm bảo được sự kiểm soát và khắc phục một cách đầy đủ vênh co trong quá trình thi công thực tế [4]. Một giải pháp đơn giản nhưng hiệu quả hơn là bù đắp lại giá trị vênh co bằng cách cung cấp trước cho cột một lượng thiếu hụt chiều cao do co ngắn trong quá trình thi công. Chiều cao của cột tại thời điểm thi công lớn hơn chiều cao so với thiết kế một giá trị vênh co tương ứng. Trên thế giới, các công trình siêu cao tầng Burj-Dubai Tower (Tiểu vương quốc Ả Rập thống nhất, 828 m, 164 tầng); Petronas Twin Tower (Malaixia, 432 m, 88 tầng); Jin Mao Building (Thượng Hải - Trung Quốc, 421 m, 88 tầng); Texas Commerce Tower (Mỹ, 305 m, 75 tầng); Federasia Tower – Moscow City (LB Nga, 506 m, 94 tầng) đã áp dụng phương pháp này. Ở Việt Nam các tòa nhà siêu cao tầng như Bitexco Financial Tower (269 m, 68 tầng), Keangnam Landmark 72 Hanoi (350 m, 72 tầng); Lotte Center Hanoi (272 m, 65 tầng); Vincom Landmark 81 (461 m, 81 tầng) cũng đều phải xem xét kiểm soát và xử lý bù co ngắn cột trong quá trình thi công. Tuy nhiên, toàn bộ quy trình thi công đang là bí mật công nghệ và không được phổ biến rộng rãi cho các đơn vị tư vấn thiết kế hay nhà thầu thi công của Việt Nam. Trên cơ sở phân tích các ưu/nhược điểm của một số phương pháp bù co trước đây, như bù co gộp nhóm đều, bù co gộp nhóm di chuyển, bù co gộp nhóm tối ưu, Xuân và cs. [5, 6] đã đề xuất một phương pháp bù co mới có tên gọi Bù co di chuyển tối ưu MCO (Moving optimal compensation). Mục tiêu là lựa chọn được phương án bù co tốt nhất với số nhóm gộp tối thiểu và giá trị bù co tối ưu cho từng nhóm, sai số bù co được khống chế trong giới hạn cho phép. Ngoài ra, phương pháp đề xuất cũng dễ dàng áp dụng linh hoạt khi có giá trị co ngắn thực tế sai khác nhiều với co ngắn thiết kế dự báo, sử dụng được máy tính để tính toán. Trong bài báo này, một quy trình thi công bù co ngắn trong xây dựng nhà siêu cao tầng ở Việt Nam được thiết lập để giải quyết các vấn đề: Thiết lập quy trình thi công bù co cụ thể, xử lý linh hoạt được các tình huống phát sinh khi giá trị bù co quan trắc thực tế và dự báo trong giai đoạn xây dựng sai khác so với giá trị bù co thiết kế; Xác định phương án bù hiệu quả nhất nhằm quản lý được sai số vênh co sau bù tích lũy tại mỗi cấp sàn, đạt tiêu chí kỹ thuật về an toàn sử dụng. Quy trình thi công được áp dụng cho tòa nhà Lotte Center Hanoi. 28
Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2021 2.1. Phương pháp bùXuân, co di chuyển N. Đ., và cs. /tối Tạpưu chí Khoa học Công nghệ Xây dựng Các bù 2. Quy trình tầng co trong tòasiêu cho nhà nhàcao được tầngchia thành các nhóm tầng. Mỗi nhóm áp dụng một 2.1.giá trị hiệu Phương chỉnh pháp như bù co mô tả trong di chuyển tối ưu Hình 2. Gọi xij là giá trị vênh co thiết kế dự báo của cấu kiện thẳng đứng tầng thứ j trong nhóm thứ i. Để đơn giản hóa công tác bù co trong Các tầng trong tòa nhà được chia thành các nhóm tầng. Mỗi nhóm áp dụng một giá trị hiệu chỉnh quá trình thi công xây dựng thực tế, số lượng các nhóm gộp cần giảm thiểu, đồng nghĩa như mô tả trong Hình 2. Gọi xij là giá trị vênh co thiết kế dự báo của cấu kiện thẳng đứng tầng thứ j tăng trong nhómtối thứ đa số lượng i. Để tầng,hóa đơn giản Nicông , trong tácmỗi bù conhóm. trong Mặt khác,thisẽcông quá trình có sai xâysố giữathực dựng giátế, trịsốbùlượng co các thực nhómtếgộp và cần giá giảm trị vênh cođồng thiểu, thiếtnghĩa kế dựtăng báo.tốiGiá trị lượng đa số hiệu chỉnh tầng, Nvênh co mỗi i , trong tại các tầng nhóm. Mặtthuộc khác, nhóm sẽ có sai sối,giữa i , giá cầntrịđược bù cochọn thực sao tế vàcho giá sai số tích trị vênh lũy giữa co thiết kế dựcác báo.giáGiátrịtrịvênh co thiết hiệu chỉnh vênhkếcovàtại các giá tầngtrịthuộc i, δ bù co thực tếi là nhỏ nhất. Trên cơ sở đó, hàm mục tiêu cho bài toán bù co tốikế nhóm , cần được chọn sao cho sai số tích lũy giữa các giá trị vênh co thiết ưuvà giá trị củabùnhómco thực thứtếilàđược nhỏ nhất. thiết Trên cơ sởcông lập theo đó, hàm thứcmục sautiêu : cho bài toán bù co tối ưu của nhóm thứ i được thiết lập theo công thức sau: i 1 Ni Min. f ( Ni , i ) Ni w
i−1 k Ni xij i
(1)
kX1 j 1 X
min f (Ni , δi ) = −Ni + w ×
εk + xij − δi
(1) Nk
k k=1 j=1 k xj k ,k 1, , i 1 (2) X Njk 1 εk = xkj − δk , k = 1, . . . , i − 1 trong đó, w 1 là một trọng số; là tổng sai số giữa giá trị bù co và giá trị dự đoán(2) j=1 k vênh co của nhóm thứ k. Giá trị của trọng số w được chọn nhằm đảm bảo tương quan trong đó, w ≥ 1 là một trọng số; εk là tổng sai số giữa giá trị bù co và giá trị dự đoán vênh co của nhómvề thứ trị số giữatrịhai k. Giá củasốtrọng hạngsốtrong hàmchọn w được mụcnhằm tiêu (ví đảmdụbảo nếutương đơn quan vị vênh co số về trị được giữalấy hailàsốmm, hạng w hàm trong có thểmụcchọn tiêu bằng (ví dụ1; còn nếu đơnnếu đơn co vị vênh vị dùng là m, được lấy khi w là mm, đócósai thểsốchọn tíchbằng lũy sẽ có trị 1; còn nếusốđơn rấtvị dùngnhỏ so khi là m, vớiđóNsai i nên ta cần chọn giá trị w đủ lớn). số tích lũy sẽ có trị số rất nhỏ so với Ni nên ta cần chọn giá trị w đủ lớn). 26 xi 6 25 24 xi 5 23 xi 4 22 x i3 Tần xi 2 g 21 xi 1 20 19 Vênh co dự báo 18 Giá trị bù co theo nhóm ith 17 1.70 1.75 1.80 1.85 Vênh co HìnhHình 1. Minh họa 1. Minh họaphương phápbùbùcoco phương pháp gộpgộp nhóm nhóm di chuyển di chuyển [6] [6] Để hạn Đểchế hạn độ chế độ nghiêng nghiêng của sàn do củasựsàn thaydođổisựkhông thay đổi đều không của độ đều củacấu dài các độkiện dài thẳng các cấu kiệnsai đứng, thẳng số tại mỗi đứng, mức sàn saiphải số tại nằmmỗi mức trong sànhạn giới phải chonằm phép,trong giới θi [6]. hạn ra, Ngoài chosaiphép, [6].tính số tíchi lũy Ngoài đến ra, từng i sàn,sai d j , số i tích được lũy giới hạntính bởiđến từng giá trị ξi . Các d j , kiện sàn,điều đượcràng giới hạnnày buộc bởiđược giá viết trị dưới i . Các dạngđiều như kiện sau ràng [7]: buộc này được viết dưới dạng như sau