intTypePromotion=3
Array
(
    [0] => Array
        (
            [banner_id] => 140
            [banner_name] => KM1 - nhân đôi thời gian
            [banner_picture] => 964_1568020473.jpg
            [banner_picture2] => 839_1568020473.jpg
            [banner_picture3] => 620_1568020473.jpg
            [banner_picture4] => 994_1568779877.jpg
            [banner_picture5] => 
            [banner_type] => 8
            [banner_link] => https://tailieu.vn/nang-cap-tai-khoan-vip.html
            [banner_status] => 1
            [banner_priority] => 0
            [banner_lastmodify] => 2019-09-18 11:11:47
            [banner_startdate] => 2019-09-11 00:00:00
            [banner_enddate] => 2019-09-11 23:59:59
            [banner_isauto_active] => 0
            [banner_timeautoactive] => 
            [user_username] => sonpham
        )

)

Phương pháp phân tích kết cấu bê tông cốt thép nhà cao tầng theo tuần tự thi công

Chia sẻ: ViHermes2711 ViHermes2711 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

0
2
lượt xem
1
download

Phương pháp phân tích kết cấu bê tông cốt thép nhà cao tầng theo tuần tự thi công

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phương pháp phân tích kết cấu theo giai đoạn thi công hạn chế được các sai sót của việc phân tích cả hệ kết cấu hoàn chỉnh. Bài viết này xem xét các thông số dùng cho phương pháp phân tích và đánh giá tính hiệu quả của phương pháp phân tích kết cấu theo giai đoạn thi công cho nhà cao tầng bê tông cốt thép.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Phương pháp phân tích kết cấu bê tông cốt thép nhà cao tầng theo tuần tự thi công

  1. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP NHÀ CAO TẦNG THEO TUẦN TỰ THI CÔNG TS.Vũ Hoàng Hiệp* Tóm tắt: Phương pháp phân tích kết cấu theo giai đoạn Summary: The method of analyzing structure to the thi công hạn chế được các sai sót của việc phân tích cả hệ construction phases can minimize the shortcomings of kết cấu hoàn chỉnh. Bài báo này xem xét các thông số dùng the method of analyzing the complete structure system. cho phương pháp phân tích và đánh giá tính hiệu quả của This article reviews the parameters used for the analysis phương pháp phân tích kết cấu theo giai đoạn thi công cho and evaluate the effectiveness of the structural analysis nhà cao tầng bê tông cốt thép. method to the construction phases for the reinforced Từ khóa: Phân tích, thi công, dọc trục, kết cấu, bê tông, concrete buildings. cốt thép, nhà cao tầng. Key words: Analyze, construction, vertical axis, structure, concrete, reinforced, high-rise buildings Nhận ngày 02/8/2017, chỉnh sửa ngày 27/8/2017, chấp nhận đăng ngày 30/8/2017. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KẾT CẤU Khác biệt phương pháp trên, phân tích từng tầng theo tuần tự thi công THEO TUẦN TỰ THI CÔNG (Hình 2) thực hiện theo các bước sau: Phân tích kết cấu theo cách truyền thống thực hiện trên hệ kết cấu được mô phỏng hoàn chỉnh (kết cấu trong giai đoạn khai thác sử dụng). Quá trình phân tích được thực hiện khi tải trọng tác dụng lên hệ kết cấu hoàn chỉnh Hình 2: Phân tích tĩnh phi tuyến theo tuần tự thi công ở mỗi tầng Nội lực, biến dạng do co ngót, từ biến, trọng lượng kết cấu và ứng xử phi tuyến đối với tầng 1 được tính toán => Lập sơ đồ tầng 2 phía trên tầng 1 => Tải trọng ấn định trên tầng 2 => Các ứng xử của sơ đồ mới được tính toán => Tiếp tục quá trình cho các tầng trên, kết quả phân tích có xét đến tuần tự thi công. Phương pháp phân tích theo tuần tự thi công đã được tích hợp trong các phần mềm phân tích kết cấu, với tên gọi Stage construction (SAP), Sequential construction analysis (ETABS), được dịch là “phân tích theo giai đoạn thi Hình 1: Sơ đồ tính khi phân tích cả hệ công”. Thuật ngữ “giai đoạn thi công” có thể gây hiểu sai theo nghĩa đây là * Trưởng khoa Xây dựng, Trường ĐH Kiến trúc Hà Nội Số 55.2017 XÂY DỰNG & ĐÔ THỊ 79
  2. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG công tác thiết kế kết cấu ở giai đoạn thi công. Về bản chất, từ lúc xây dựng, các Trong thực tế thi công, tải trọng cấu kiện đã bị tác động và có những ứng xử, đã được điều chỉnh bằng biện bản thân của kết cấu và khối xây đã pháp thi công, gây ảnh hưởng đến sự làm việc của kết cấu khi đã hoàn chỉnh được chất từng bước theo thời gian. ở “giai đoạn sử dụng”. Như thế, kết cấu khi khai thác, sử dụng mới được xem Việc thi công tuần tự các tầng đã triệt xét toàn diện. tiêu một phần chênh lệch chuyển vị Trong Hình 2, quá trình gán thêm các tầng phía trên, biến dạng dọc trục cộng dồn do đổ bê tông đã bù cột, chênh lệch giữa các cột tầng dưới (gọi là hiện tượng shortening) đã được đổ hiệu chỉnh cao độ thống nhất tại mỗi bù bê tông, để đảm bảo dầm sàn tầng trên bằng phẳng cùng cao độ. Điều sàn. Vì vậy, hệ quả của shortening này đã mô phỏng đúng thực tế quá trình thi công kết cấu bê tông cốt thép không lớn như trong tính toán hệ kết toàn khối. cấu hoàn chỉnh. Việc tính toán hệ kết Để minh họa bản chất của phương pháp, kết cấu khung 15 tầng, 2 nhịp cấu không xét đến sự triệt tiêu của điển hình được khảo sát theo 2 cách phân tích. Chiều cao tầng 3,4m. Nhịp dầm hiệu ứng shortening theo giai đoạn 6m. Cột biên có kích thước tiết diện 50x50cm, cột giữa tiết diện 50x120cm, thi công dẫn đến một sự sai lệch về dầm tiết diện 30x60cm. Vật liệu bê tông cấp độ bền B30. Kết quả chênh lệch kết quả [2]. Kết quả so sánh chuyển chuyển vị đứng cột biên và giữa phân bổ rất khác biệt như Hình 3: vị đứng của cột biên và cột giữa trên a) Phân tích trên kết cấu hoàn chỉnh b) Phân tích theo tuần tự thi công Hình 3 cho thấy, việc phân tích kết cấu theo tuần tự thi công đã thay đổi trị số cũng như phân bố độ chênh lệch chuyển vị của cấu kiện đứng, rõ nhất là tại tầng mái. Đã có nhiều nghiên cứu nêu rõ các nguyên nhân gây biến dạng dọc trục cột BTCT là: Biến dạng co ngót, từ biến của bê tông, tác động nhiệt, các tải trọng thi công, tải rung động, biến dạng đàn hồi do lực dọc cột [1] [3][4][6]. Những kết luận biến dạng dọc trục khác biệt giữa các cột và vách trong cùng một công trình dẫn đến Hình 3: So sánh chênh lệch cao độ cột biên và cột giữa theo 2 cách phân tích phân bố nội lực rất không đồng đều HIỆN TƯỢNG BIẾN DẠNG DỌC TRỤC CÁC CẤU KIỆN THẲNG ĐỨNG trong kết cấu toàn nhà, bỏ qua sự co CHÊNH LỆCH TRONG NHÀ CAO TẦNG ngắn khác nhau của cột, vách có thể Trong hệ kết cấu bê tông cốt thép (BTCT), do tác động kết hợp của biến dẫn đến sự cố trong kết cấu và các bộ dạng co ngót, từ biến và ứng suất nén gây nên biến dạng dọc trục trong các phận phi kết cấu của tòa nhà đã được cột, vách, lõi. Ở các nhà cao tầng, các cột bao quanh thường có khuynh hướng đưa ra [3][4][8]. Đặc biệt là đưa ra các co ngắn nhiều hơn so với vách và lõi bên trong (hiện tượng shortening), dẫn đánh giá về sự cần thiết và hiệu quả đến sự chênh lệch đáng kể về biến dạng dọc trục, gây nên sự phân phối lại của phương pháp phân tích kết cấu nội lực rất bất lợi, như Hình 4: theo tuần tự thi công (giai đoạn thi công) trong các công trình cao tầng [2][3][6][9]. Tuy nhiên, ngoại trừ một số công trình siêu cao tầng, công trình cầu nhịp lớn, việc sử dụng phương pháp phân tích kết cấu theo tuần tự thi Hình 4: Mô tả hệ quả của hiệu ứng shortening [2] công không phổ biến trong thực tế Lực dọc trong các cột, vách sẽ được phân phối lại. Mô men trong các dầm thiết kế công trình cao tầng ở Việt tập trung rất lớn tại đầu liên kết với cấu kiện đứng ít bị co ngắn hơn, mô men Nam, dù số lượng các công trình cao đầu dầm còn lại thậm chí còn đổi dấu. Điều này dẫn đến phải bố trí cốt thép 30 đến 45 tầng không hiếm. Lý do có tập trung, không phân đều, thi công khó khăn và quan trọng hơn, liệu kết thể xuất phát từ tâm lý ngại thay đổi quả nội lực đó có phản ánh đúng thực tế hay không. của người thiết kế, do số lượng các 80 HỌC VIỆN CÁN BỘ QUẢN LÝ XÂY DỰNG VÀ ĐÔ THỊ
  3. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG phương án tải khá lớn, một số thông Tiến độ thi công số đầu vào cho phân tích chưa thực Thông số này trong phương pháp phân tích theo tuần tự thi công là số sự dễ dàng nắm bắt để lựa chọn. Các ngày thi công kết cấu chịu lực BTCT của 1 tầng. Với các số liệu tiến độ trung nội dung sau của bài báo sẽ đề cập, bình 7÷10 ngày/tầng, thay đổi thông số trong khoảng này không làm chuyển phân tích và đề xuất về các thông vị chênh lệch giữa các cột - vách nhiều, chỉ 5÷7%. số sử dụng cho phương pháp phân Hệ số co ngót tích này, so sánh các kết quả nội lực Các hệ số co ngót Bsc và hệ số loại xi măng s xét ảnh hưởng biến dạng co giữa phương pháp phân tích theo ngót của bê tông trong phương pháp phân tích theo tuần tự thi công bằng tuần tự thi công và chỉ phân tích trên phần mềm ETABS 2015. cả hệ kết cấu hoàn chỉnh. Đối tượng Theo tiêu chuẩn TCVN 5439-2004 về phân loại xi măng và đối chiếu tiêu nghiên cứu là kết cấu BTCT toàn khối chuẩn CEB-FIP 1990, các loại xi măng sử dụng phổ biến ở Việt Nam hiện nay trong nhà cao tầng. thuộc loại tốc độ đóng rắn trung bình, có thể lấy thông số Bsc=5 và s=0,25. LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ Mô hình từ biến DÙNG CHO PHÂN TÍCH KẾT CẤU ETABS 2015 dùng 2 mô hình từ biến dùng trong phân tích là tích phân đầy Tải trọng đưa vào phân tích đủ (Full integration) và chuỗi Dirichlet ( Dirichlet series). Theo bản chất phương pháp Chuỗi Dirichlet được kiến nghị áp dụng thích hợp khi tính toán các kết cấu phân tích kết cấu trình bày ở mục 2, kích thước lớn, còn mô hình tích phân đầy đủ được khuyên dùng cho các công không phải tất cả các loại tải trọng trình có kết cấu vừa và nhỏ. và tác động vào công trình đều được Thông số mô đun đàn hồi của bê tông đưa vào phương pháp phân tích Phương pháp phân tích kết cấu theo tuần tự thi công thực hiện quá trình theo tuần tự thi công. Các tải trọng phân tích ngay từ thời điểm xây dựng, do vậy trị số mô đun đàn hồi của bê tạm thời như hoạt tải sử dụng, gió, tông cũng được xác định tại thời điểm này, không phải trị số giả định lúc khai động đất gán tác dụng lên hệ kết cấu thác, sử dụng. đã hoàn chỉnh, phân tích theo các Quan hệ mô đun đàn hồi phương pháp truyền thống. Quan hệ mô đun đàn hồi tại tuổi t ngày với mô đun đàn hồi tại 28 ngày Eci Thành phần tĩnh tải có ảnh hưởng theo CEB-FIP 1990: trực tiếp đến biến dạng co ngắn các (1) cấu kiện thẳng đứng trong quá trình xây dựng, mới đưa vào phân tích trong đó: : hệ số phụ thuộc thời gian, theo phương pháp tuần tự thi công. Cụ thể chỉ có phần trọng lượng bản (2) thân kết cấu (dầm, sàn, cột, vách, lõi) s: hệ số phụ thuộc loại xi măng, khai báo theo và những phần hoàn thiện song song mục 3.3 nêu trên. với thi công kết cấu (xây tường chèn), t: đơn vị ngày được phân tích theo tuần tự thi công, MỘT SỐ KẾT QUẢ PHÂN TÍCH KẾT CẤU BTCT NHÀ CAO TẦNG THEO còn các tĩnh tải hoàn thiện khi kết cấu TUẦN TỰ THI CÔNG thi công xong được phân tích trên hệ Mô hình kết cấu 1 đã hoàn chỉnh. Khảo sát kết cấu khung trục 2 của công trình 16 tầng, mặt bằng như Hình 5: Các số liệu phân loại tĩnh tải được thực hiện trên 2 dạng công trình cao tầng điển hình cho thấy: Với công trình văn phòng, tổng trọng lượng bản thân kết cấu chiếm 75÷80% tĩnh tải, phần hoàn thiện chiếm 20÷25% tĩnh tải toàn công trình; Với công trình chung cư, tổng trọng lượng bản thân kết cấu chiếm 55÷60% tĩnh tải, Hình 5: Mặt bằng kết cấu công trình 16 tầng phần hoàn thiện chiếm 40÷45% tĩnh Tiến hành 2 phương pháp phân tích kết cấu chịu tác dụng tĩnh tải: Phân tải toàn công trình. tích trên cả hệ kết cấu hoàn chỉnh (PTHC) và theo tuần tự thi công (PTTTTC). Tiết diện cột được chọn theo 2 cách: Chọn tiết diện sát tính toán sơ bộ nội lực Số 55.2017 XÂY DỰNG & ĐÔ THỊ 81
  4. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG (Acột.tt) và chọn nhóm tiết diện cột như nhau cho dễ thi rõ nét, thậm chí có những vùng kết quả mômen đầu dầm công (Acột.tc). Kết quả thu được mô men tiết diện ở cuối còn đổi cả dấu nếu phân tích kết cấu theo 2 phương dầm tầng mái như Bảng 1: pháp. Tuy nhiên không nên nhìn nhận độc lập chỉ phân Lựa chọn Tầng Dầm Vị trí Mômen dầm theo phương Chênh lệch tích với tải trọng tĩnh, về tổng thể kết quả tổ hợp cuối tiết diện cột tiết diện pháp phân tích (kNm) (%) cùng, nội lực của hệ kết cấu sẽ chênh lệch ít hơn khi áp PTHC PTTTTC dụng phương pháp phân tích theo tuần tự thi công vào thiết kế. Acột.tt 16 B1 cuối -217,39 -200,97 7,55 Ảnh hưởng chênh co ngắn các cấu kiện thẳng đứng Acột.tc 16 B1 cuối -144,12 -192,03 33,24 của kết cấu nhà cao tầng BTCT là đáng kể tới nội lực và Bảng 1: Mô men đầu dầm do tĩnh tải công trình 16 tầng biến dạng của cả hệ. Việc áp dụng phương pháp phân Kết quả trên cho thấy, tuy công trình có số tầng không tích kết cấu theo tuần tự thi công sẽ hạn chế được các sai lớn, nhưng nếu ứng suất nén trong các cột chênh lệch lệch kết quả nội lực so với phân tích cả hệ kết cấu hoàn nhiều (do chọn tiết diện cột không sát nội lực) thì ảnh chỉnh. Các thông số phục vụ phân tích kết cấu theo tuần hưởng của shortening đáng kể và cần thiết phải phân tự thi công đã được chỉ rõ cho áp dụng thực tế. Để giảm tích kết cấu theo phương pháp tuần tự thi công. ảnh hưởng của hiện tượng chênh lệch biến dạng dọc Mô hình kết cấu 2 trục, cần lựa chọn tiết diện các cấu kiện phù hợp nhất Khảo sát kết cấu trục 2 của công trình 25 tầng có mặt với nội lực thu được từ tính toán sơ bộ. bằng như Hình 6: Tài liệu tham khảo [1]. Cao Duy Khôi, Đánh giá hiệu ứng co ngắn cột qua kết quả đo đạc tại một số công trình nhà siêu cao tầng bê tông cốt thép, Hội nghị khoa học Vật liệu, Kết cấu & Công nghệ Xây dựng MSC-2012, Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội, trang 274-282. 2012. [2]. Hồ Việt Hùng, Shortening - Nguyên nhân, mâu thuẫn và phương pháp hạn chế sai sót, Ketcaushoft Group. Hà Nội. 2001. [3]. The Concrete Society, Axial shortening of columns, Concrete Society Technical Report, New York. 2008 [4]. Mallick P.K., Axial deformation of column in tall Hình 6: Mặt bằng kết cấu công trình 25 tầng structures, E-Conference on Design and Construction So sánh kết quả mômen trong dầm do tĩnh tải theo of Tall Buildings, Structural Engineering Forum of India. 2 phương pháp phân tích: Phân tích trên cả hệ kết cấu 2012. hoàn chỉnh (PTHC) và kết hợp 2 phương pháp (PTKH). Khi [5]. Mark Fintel, S.K. Ghosh, Hal Iyengar, Column kết hợp 2 phương pháp phân tích, phần tĩnh tải do trọng Shortening in tall strucutures - Prediction and lượng bản thân kết cấu theo tuần tự thi công, phần tĩnh Compensation , Technical Report, New York. 2012. tải hoàn thiện phân tích trên hệ đã hoàn chỉnh. [6]. Mola F., Pellegrini L.M., Effects of column Cuối cùng là so sánh kết quả tổ hợp mômen trong dầm shortening in tall R.C. buildings, 35th Conference on Our do tĩnh tải và các hoạt tải, gió, động đất: Phân tích trên cả World in Concrete & Structures, Singapore. 2010. hệ kết cấu hoàn chỉnh (PTHC) và kết hợp 2 phương pháp [7]. Nilson A.H., D.Darwin, C.W.Dolan, Design of (PTKH). So sánh trình bày trong Bảng 2: concrete structures, Mc Graw Hill, New York. 2010. Tải trọng Tầng Dầm Vị trí Mômen dầm theo phương Chênh lệch [8]. Praveen HN Moragaspitiya, Interactive axial tiết diện pháp phân tích (kNm) (%) shortening of columns and walls in high rise buildings, PTHC PTKH Doctoral papers presented in April, 2011, Queensland Tĩnh tải 25 B4 cuối -474,11 -338,62 28,57 University of Technology. 2011. -661,46 -521,52 [9]. Vafai A. Ghabdian M, Estekanchi H.E, Desai C.S. Tổ hợp 25 B4 cuối 21,16 (), Calculation of creep and shrinkage in tall Concrete Bảng 2: Mômen đầu dầm do tĩnh tải và tổ hợp nội lực buildings using nonlinear staged Construction analysis, Kết quả cho thấy, kết cấu khung - lõi luôn có chênh lệch Asian Journal of Civil Engineering (Building and Housing), chuyển vị đứng giữa cột và lõi lớn, ảnh hưởng shortening Vol.10, No.4. 2009. 82 HỌC VIỆN CÁN BỘ QUẢN LÝ XÂY DỰNG VÀ ĐÔ THỊ

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

YOMEDIA
Đồng bộ tài khoản