Mục đích nghiên cứu của đề tài Nghiên cứu phương pháp tối ưu bù co ngắn cột bê tông cốt thép nhà siêu cao tầng ở Việt Nam là xây dựng một phương pháp xác định phương án hiệu quả cho công tác bù co ngắn cột, tức là tìm số nhóm và giá trị bù co tối ưu; Trên cơ sở phương pháp lý thuyết, đề xuất quy trình thi công bù co trong xây dựng công trình nhà siêu cao tầng ở Việt Nam.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TỐI ƯU BÙ CO NGẮN CỘT BÊ TÔNG CỐT THÉP NHÀ SIÊU CAO TẦNG Ở VIỆT NAM Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Mã số: 9580201 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ Hà Nội - 2022 Cơng trình hồn thành Trường Đại học Xây dựng hà Nội Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS Hồ Ngọc Khoa Người hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS Phạm Hoàng Anh Phản biện 1: PGS.TS Trần Chủng Phản biện 2: TS Nguyễn Đại Minh Phản biện 3: PGS.TS Nguyễn Ngọc Phương Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp trường họp Trường Đại học Xây dựng Hà Nội Vào hồi: ngày tháng năm 20 Có thể tìm hiểu luận án thư viện Quốc Gia thư viện Trường Đại học Xây dựng Hà Nội MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Co ngắn cột (column shortening) tượng cấu kiện bê tông cốt thép chịu lực theo phương thẳng đứng (cột, vách, lõi) bị biến dạng co lại theo phương dọc trục tác dụng tải trọng, co ngót từ biến bê tông Với gia tăng chiều cao công trình giá trị co ngắn tích lũy đáng kể Đặc biệt, chênh lệch co ngắn cột, vách với lõi cứng gọi tượng vênh co ngắn (sau gọi vênh co), làm vị trí dầm sàn bị nghiêng mức, gây nội lực phát sinh chuyển vị cưỡng bức; gây hư hỏng đến phận phi kết cấu tường ngăn, vách kính làm lệch hệ thống đường ống kỹ thuật, thang máy Việc tìm giải pháp nhằm hạn chế vênh co cấu kiện tất yếu Trong đó, giải pháp bù co cột giai đoạn thi công áp dụng phổ biến Ngồi ra, thực tế thi cơng bù co cột (vách) xây dựng nhà siêu cao tầng Việt Nam đặt vấn đề cần giải sau: 1) Xác định số nhóm bù nhỏ giá trị bù tương ứng nhằm tối ưu công tác hiệu chỉnh chiều dài ván khuôn cột tổ chức thi cơng; 2) Thiết lập quy trình thi cơng bù co cụ thể nhằm xử lý linh hoạt tình phát sinh giá trị co ngắn thực tế thời điểm q trình xây dựng có biến động Hai vấn đề nêu vấn đề đặt từ lý thuyết tính tốn giá trị bù co thực tế thi cơng, mang tính khơng Việt Nam, mà cịn Thế giới Hiện chưa có tiêu chuẩn, hướng dẫn cụ thể vấn đề Do đó, địi hỏi nghiên cứu chuyên sâu sở lý luận thực tiễn, từ đề quy trình thiết lập phương án thi công bù co ngắn cột hiệu xây dựng nhà SCT Việt Nam Trên sở phân tích trên, đề tài “Nghiên cứu phương pháp tối ưu bù co ngắn cột bê tông cốt thép nhà siêu cao tầng Việt Nam”, mang tính cấp thiết, lý thuyết khoa học thực tiễn Mục đích nghiên cứu đề tài Mục đích nghiên cứu đề tài là: 1) Xây dựng phương pháp xác định phương án hiệu cho công tác bù co ngắn cột, tức tìm số nhóm giá trị bù co tối ưu; 2) Trên sở phương pháp lý thuyết, đề xuất quy trình thi cơng bù co xây dựng cơng trình nhà siêu cao tầng Việt Nam Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan co ngắn cột bù co cột xây dựng nhà siêu cao tầng - Nghiên cứu sở khoa học thực tiễn bù co cột - Xây dựng toán trình tự thực để xác định phương án bù tối ưu - Đề xuất quy trình thi cơng bù co điều kiện Việt Nam Đối tượng phạm vi nghiên cứu 4.1 Đối tượng nghiên cứu - Sự bù co ngắn cấu kiện đứng BTCT chịu lực nhà siêu cao tầng - Công tác quy trình thi cơng bù co ngắn cột xây dựng nhà siêu cao tầng 4.2 Phạm vi nghiên cứu: - Áp dụng phạm vi mặc định giá trị co ngắn đơn vị tư vấn thiết kế cung cấp - Không nghiên cứu phương pháp tính tốn yếu tố ảnh hưởng đến co ngắn Không nghiên cứu phương pháp đo quan trắc co ngắn - Biến dạng vênh co giới hạn áp dụng chung giá trị cho khung (Line) Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp lý thuyết toán toán học (sử dụng lý thuyết toán tối ưu) - Phương pháp định lượng thống kê (sử dụng thuật giải tiến hóa vi phân) - Phương pháp phân tích tổng hợp lý thuyết, số liệu thực tiễn Giá trị khoa học ý nghĩa thực tiễn 6.1 Giá trị khoa học - Đề xuất phương pháp để xác định phương án bù co có tên: Phương pháp bù co di chuyển tối ưu Phương pháp đề xuất có tính linh hoạt cao cho kết tốt phương pháp công bố - Phương pháp thi công bù co ngắn cột xây dựng nhà siêu cao tầng làm rõ quy trình cụ thể, xử lý linh hoạt kết hợp với giá trị quan trắc co ngắn 6.2 Ý nghĩa thực tiễn - Phương pháp bù co di chuyển tối ưu ứng dụng để thiết lập phương án thi công bù co xây dựng nhà siêu cao tầng Việt Nam - Quy trình thi cơng bù co áp dụng vào việc tổ chức thi công bù co cột trình xây dựng nhà siêu cao tầng Việt Nam - Có thể áp dụng để kiểm chứng phương pháp bù co khác điều kiện Việt Nam Những đóng góp luận án - Đề xuất phương pháp bù co gộp nhóm nhằm tiết kiệm chi phí thời gian cơng tác hiệu chỉnh chiều cao ván khuôn việc tổ chức thi công bù co cột - Lần phương pháp đề xuất thiết lập có kể đến yếu tố ngẫu nhiên thực tế để giải trường hợp bù co theo độ tin cậy - Đề xuất quy trình dẫn cho cơng tác thi công bù co ngắn cột xây dựng nhà siêu cao tầng Việt Nam, thể trình tự, logic cơng việc q trình thi cơng bù co, đặc biệt xử lý vấn đề phát sinh có kết co ngắn thực tế thời điểm khác trình thi công xây dựng CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CO NGẮN CỘT VÀ BÙ CO TRONG XÂY DỰNG NHÀ SIÊU CAO TẦNG 1.1 Giới thiệu chung 1.1.1 Nhà siêu cao tầng bê tông cốt thép (BTCT) đổ chỗ Xét nhiều khía cạnh quan điểm phù hợp với quy định nhiều nước giới, nhà siêu cao tầng (SCT) có số tầng 60 tầng quan điểm chấp nhận việc xác định phạm vi đối tượng nghiên cứu luận án 1.1.2 Khái niệm co ngắn cột bù co xây dựng nhà siêu cao tầng Hiện tượng co ngắn cột cấu kiện bê tông cốt thép chịu lực theo phương thẳng đứng (lõi, cột, vách) bị biến dạng dọc trục tác dụng tải trọng, co ngót từ biến bê tông Giá trị co ngắn tích lũy dần theo chiều cao cơng trình Một số khái niệm thuật ngữ sử dụng: - Co ngắn cấu kiện cột giá trị co ngắn xác định riêng cho cột đơn lẻ - Co ngắn cột (vách, lõi) để tính tốn bù co giá trị co ngắn tích lũy sau thời điểm đổ bê tông sàn xác định theo cao độ sàn thiết kế - Vênh co ngắn cột hay gọi vênh co: Là chênh lệch co ngắn cột lõi cứng liền kề - Bù co ngắn cột hay gọi tắt bù co: Là việc sử dụng giải pháp cung cấp trước cho cột lượng chiều cao thiếu hụt q trình thi cơng cột nhằm cân với giá trị co ngắn cột tương ứng, diễn giai đoạn sử dụng cơng trình sau - Sai số bù co cấp sàn hiệu số giá trị vênh co thiết kế giá trị bù co cấp sàn tương ứng 1.1.3 Các nguyên nhân dự báo co ngắn cột Nguyên nhân gây co ngắn cột biến dạng đàn hồi, co ngót bê tơng từ biến bê tơng cốt thép Việc dự báo xác giá trị vênh co phức tạp, đặc biệt cơng trình siêu cao tầng kiến trúc đại Biến dạng đàn hồi cột chịu tải trọng nén phụ thuộc vào: Cường độ bê tông; thời gian chất tải; giá trị tải trọng Co ngót bê tơng tượng thay đổi thể tích phụ thuộc vào: Độ ẩm mơi trường xung quanh; kích thước cấu kiện; thành phần bê tơng hàm lượng cốt thép Từ biến bê tông tượng biến dạng theo thời gian phụ thuộc vào: Độ ẩm mơi trường xung quanh; kích thước cấu kiện; thành phần bê tông hàm lượng cốt thép; cường độ bê tông; giá trị tải trọng; thời gian chất tải 1.2 Ảnh hưởng co ngắn cột đến cơng trình 1.2.1 Ảnh hưởng đến kết cấu chịu lực Giá trị vênh co đủ lớn gây phát sinh nội lực phụ cho kết cấu nằm ngang dầm, sàn chuyển vị gối đỡ cưỡng bức, sinh nội lực thứ cấp kết cấu Có thể làm ảnh hưởng đến khả chịu lực kết cấu nằm ngang an toàn hệ kết cấu 1.2.2 Ảnh hưởng đến phận phi kết cấu Sự vênh co mức cột tầng ảnh hưởng đến phận phi kết cấu cơng trình nứt kết cấu bao che, vách ngăn, sai lệch hệ thống đường ống kỹ thuật 1.2.3 Giải pháp giảm thiểu vênh co giai đoạn thiết kế Tối ưu hóa thiết kế để phân phối ứng suất nén đồng cấu kiện thẳng đứng như: sử dụng hệ tầng cứng (outrigger), dầm biên (belts), đồng thời đưa giải pháp tăng độ cứng dọc trục cho cấu kiện dự báo có co ngắn lớn cách bổ sung thêm cốt thép 1.3 Tổng quan nghiên cứu co ngắn cột 1.3.1 Nghiên cứu tượng co ngắn cột giới Trước năm 1960 nghiên cứu co ngắn cột thứ yếu phần lớn nhà 20 tầng sử dụng cột tiết diện lớn Trong năm từ 1960 – 1990, xu xây dựng cơng trình nhà cao tầng (từ 20 đến 100 tầng) phát triển mạnh nhận thức tốt tượng co ngắn Từ năm 1990 đến nay, với phát triển dự án nhà siêu cao tầng hệ có hình dáng kiến trúc đại sáng tạo Co ngắn cột quan tâm mức kết nghiên cứu đề xuất áp dụng Tiêu chuẩn Châu Âu, Mỹ Úc: Biến dạng co ngắn cấu kiện đứng tầng thường lớn tầng dưới; khuyến cáo sử dụng liệu kết thí nghiệm đặc tính vật liệu bê tơng mơ đun đàn hồi, co ngót, từ biến hệ số giãn nở nhiệt để phân tích tính toán dự báo co ngắn cột; co ngắn thiết kế đo trường gần xấp xỉ khoảng thời gian 200 ngày đầu theo tiến độ xây dựng, bắt đầu có sai lệch lớn thời gian dài hạn Phát thơng số đặc tính vật liệu bê tơng giả thiết phân tích thiết kế sở liệu kết thí nghiệm mẫu bê tơng giai đoạn phân tích thiết kế BVTC chưa phản ánh đầy đủ xác kết co ngắn, mà cần phải thực phép đo co ngắn q trình xây dựng để có kết phân tích co ngắn xác hơn; vênh co cột tịa nhà 40 tầng (khoảng 120 mét) khơng đáng kể; hiệu ứng biến dạng co ngắn nhạy với yếu tố tác động từ môi trường, điều kiện xây dựng tiến độ thi công qua phân tích liệu quan trắc co ngắn trường 1.3.2 Nghiên cứu co ngắn cột Việt Nam Ở Việt Nam, khái niệm co ngắn cột mẻ, nhận quan tâm từ năm 2008 tòa nhà siêu cao tầng bắt đầu xây dựng Kết nghiên cứu Cao Duy Khôi (2013) cho dạng nhà cao tầng phổ biến Việt Nam (khối cao tầng kết hợp với khối đế lớn dưới) có vấn đề liên quan đến co ngắn cột cần quan tâm, kể cơng trình khơng phải thuộc loại siêu cao tầng Trong số nghiên cứu khác, cho thấy tượng co ngắn cột ảnh hưởng đến phận cơng trình, đề xuất quy trình chung áp dụng xử lý bù co ngắn cột từ giai đoạn thiết q trình thi cơng xây dựng, nghiên cứu nhóm tác giả kiến nghị tìm phương án bù co tối ưu hiệu để quản lý chất lượng công tác bù co tốt 1.4 Tổng quan phương pháp bù co ngắn cột 1.4.1 Các phương pháp lý thuyết xác định giá trị cách thức bù co Theo nghiên cứu Park H.S cộng năm 2003, có phương pháp xác định giá trị cách thức bù co ngắn cột đây: Phương pháp bù co tuyệt đối (Absolute Compensation): Bù co vênh co dự báo dẫn đến số lần điều chỉnh chiều dài ván khn cột nhiều gây tốn chi phí thời gian Hơn phải quản lý nhiều giá trị bù khác trình thi cơng dễ bị nhầm lẫn làm ảnh hưởng chất lượng công tác thi công bù co Tuy nhiên, phương pháp khơng phải tính tốn cột bù cách xác Phương pháp bù co đồng (Uniform Compensation): Tất tầng bù giá trị trung bình tổng giá trị vênh co chia cho tổng số tầng Cách tính tốn đơn giản thực bù lần nên đơn giản cho công tác hiệu chỉnh chiều dài ván khuôn cột thuận lợi cho thi công Tuy nhiên, sai số tích lũy (hiệu số giá trị vênh co thiết kế giá trị bù co thực tế) số mức sàn lớn giới hạn cho Phương pháp bù co gộp nhóm (trung bình): Chia cơng trình thành số nhóm nhỏ có số tầng nhóm để thực bù co theo nhóm trung bình Như vậy, số đợt điều chỉnh chiều dài ván khuôn cột số nhóm bù Phương pháp tính tốn đơn giản dễ thực Tuy nhiên, phương pháp khó kiểm sốt sai số bù co tích lũy số cấp sàn lớn thiết kế quy định số nhóm bù nhiều gây tốn chi phí thời gian cơng tác thi công ván khuôn cột Phương pháp gộp nhóm tối ưu (Optimal Compensation - OC): Phương pháp xác định số nhóm bù co giá trị bù cho nhóm theo tốn tối ưu hóa, số lượng nhóm gộp số tầng nhóm biến tính tốn tối ưu cách sử dụng thuật tốn mơ luyện kim SA (Simulated Annealing Algorithm) Bằng việc đưa vào ràng buộc độ lớn sai số bù co tầng Đồng thời phương pháp tối ưu hóa số nhóm bù nhỏ đồng nghĩa số tầng nhóm lớn nhất, thuận tiện cơng tác hiệu chỉnh chiều dài ván khuôn cột Tuy nhiên, phương pháp phải sử dụng thuật toán tối ưu đặc biệt, tính tốn phức tạp, tốn tối ưu với số biến thiết kế khơng cố định, khó áp dụng thực tế có biến động co ngắn xảy thời điểm Tất phương pháp khó áp dụng với điều kiện thực tế phát sinh thi công kiểm soát sai số bù co 1.4.2 Nghiên cứu thi công bù co thực tế xây dựng Thế giới chưa có tài liệu hay nghiên cứu cơng bố trình bày phương pháp thi công bù co thực tế xây dựng, tài liệu quy trình chi tiết thực thi cơng bù co bí mật cơng nghệ khơng phổ biến rộng rãi Một số nghiên cứu đơn lẻ điển hình sau Alberto Cargnino cộng (2012) đề xuất bù co gộp số mức sàn theo tiến độ thi công bê tông sàn áp dụng cho tòa nhà The New Piedmont Goverment Office Tower (Ý) Kết nghiên cứu cho thấy: Bù co tuyệt đối phức tạp, khó quản lý, dẫn đến dễ nhầm lẫn giá trị bù co, gây chuyển vị ngược làm sai khác sơ đồ tính tốn kết cấu Tuy nhiên, bù co tuyệt đối cho vênh co sau bù nhỏ nên phải áp dụng cho số cơng trình phận cơng trình có u cầu đặc biệt hồn thiện ốp kiến trúc mặt Đồng thời, tác giả kiến nghị nên cần thiết lập phương pháp bù tối ưu Nghiên cứu chưa nêu quy trình dẫn kỹ thuật ứng xử biến cố thực tế xảy co co ngắn có thay đổi Cơng ty MIDAS Hàn Quốc lập phương án thi công bù co Cơng trình Keangnam Landmark Hà Nội Theo báo cáo phân tích đề xuất cần phải xử lý bù co, báo cáo đề xuất bù co thực tế gộp nhóm mức sàn tầng 5; 9; 16; 26 với giá trị bù tương ứng 10; 20; 30 40 mm Tuy nhiên, báo cáo khơng nêu ngun lý phương pháp tính tốn xác định nhóm bù kiểm sốt sai số bù co Khơng dẫn quy trình xử lý bù co thực tế Một số nghiên cứu khác đề xuất bù co gộp nhóm để giảm thiểu cơng tác hiệu chỉnh chiều cao ván cột Tuy nhiên, nghiên cứu khơng cơng bố thuyết minh tính tốn dẫn quy trình bù co 1.4.3 Trình tự kỹ thuật thi công bù co Theo nghiên cứu thực tế cho thấy công tác bù co theo bước: 1) Đánh giá dự liệu đầu vào TVTK cung cấp; 2) Xác định giá trị cách thức bù; 3) Quan trắc co ngắn trường để dự báo lại hiệu chỉnh giá trị co ngắn; 4) Thi cơng bù co; 5) Tiếp tục quy trình thi cơng bù Kỹ thuật thi công bù co bao gồm bù co đỉnh cột, bù co chân cột bù co sàn 1.5 Vấn đề đặt định hướng nghiên cứu luận án 1.5.1 Những vấn đề đặt Từ kết nghiên cứu tổng quan co ngắn cột phương pháp thi công bù co xây dựng nhà SCT giới Việt Nam tóm lược: Co ngắn cột cần quan tâm đáng kể xây dựng nhà SCT Bù co ngắn cột giải pháp giảm thiểu vênh co mức xảy Gải pháp bù hiệu cần xem xét để thuận tiện công tác tổ chức thi công bù co quy trình bù co thi cơng để xử lý điều kiện biên thực tế cần thiết hoàn cảnh Thế giới Việt Nam chưa có cơng bố đầy đủ hướng dẫn thi cơng bù co ngắn cột nhà SCT 1.5.2 Định hướng nghiên cứu luận án Trên sở kết phân tích, định hướng nghiên cứu luận án đề xuất với nội dung sau: Mục đích nghiên cứu xây dựng phương pháp tối ưu quy trình thi cơng bù co thực tế Nhiệm vụ nghiên cứu luận án gồm nhiệm vụ bản: (1) Nghiên cứu tổng quan; (2) Nghiên cứu sở khoa học thực tiễn bù co cột xây dựng nhà siêu cao tầng; (3) Xây dựng phương pháp để xác định giá trị cách thức bù co ngắn cột tối ưu; (4) Đề xuất quy trình thi cơng bù co xây dựng nhà siêu cao tầng Việt Nam Đối tượng nghiên cứu luận án công tác thi công bù co ngắn cột nhà siêu cao tầng Phạm vi nghiên cứu luận án giới hạn: khơng nghiên cứu phương pháp tính tốn co ngắn; mặc định giá trị co ngắn thực tế đơn vị tư vấn thiết kế cung cấp; số số liệu giá trị co ngắn sử dụng nghiên cứu tham khảo số cơng trình thực tế cơng trình Keangnam Hanoi; khơng nghiên cứu phương pháp quan trắc co ngắn Phương pháp nghiên cứu áp dụng phương pháp phân tích tổng hợp lý thuyết, phương pháp toán học (sử dụng lý thuyết tối ưu) phương pháp định lượng thống kê CHƯƠNG CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN VỀ THI CÔNG BÙ CO TRONG XÂY DỰNG NHÀ SIÊU CAO TẦNG 2.1 Cơ sở toán học toán tối ưu bù co 2.1.1 Biến thiết kế Đối với toán tối ưu bù co, biến thiết kế giá trị bù co cần thiết tầng số lượng tầng nhóm bù co 2.1.2 Hàm mục tiêu Bài tốn tối ưu thể thơng qua hàm mục tiêu có dạng (1): y=F(x)=F (x1, x2, …, xn) (1) Mục tiêu tìm số nhóm bù co nhỏ (min), hay gọi cực tiểu hóa số nhóm bù co Để đạt mục tiêu cần cực đại hóa số tầng nhóm bù co viết dạng (2): Max (F(X))=min{-F(X))} (2) 2.1.3 Hệ ràng buộc Ràng buộc điều kiện đặt cần thỏa mãn Trong toán thi cơng bù co, điều kiện khống chế sai số sau bù co (giới hạn biến dạng vênh sàn), số tầng tối đa nhóm bù co, giá trị bù đáp ứng điều kiện thi công v.v 2.1.4 Các phương pháp giải tốn tối ưu hóa 2.1.4.1 Quy hoạch tốn học (sử dụng gradient) Bài toán tối ưu tổng quát phát biểu sau: Cực tiểu hóa (hoặc cực đại hóa) hàm dạng (3): 𝐹(𝒙) → 𝑀𝑖𝑛 (𝑀𝑎𝑥) (3) với điều kiện ràng buộc: 𝑔𝑗 (𝑋)(≤ = ≥)𝑏𝑖 ; 𝑋 ∈ 𝐷 ⊂ 𝑅 𝑛 ; 𝑗 = ÷ 𝑚 2.1.4.2 Các phương pháp tìm kiếm ngẫu nhiên Bài tốn tối ưu tốn tìm kiếm lời giải tốt không gian lời giải Để khắc phục nhược điểm phương pháp dựa gradient, phương pháp tìm kiếm ngẫu nhiên áp dụng Kỹ thuật tìm kiếm ngẫu nhiên thuộc lớp trí tuệ nhân tạo thường sử dụng tốn tối ưu hóa, kể đến như: thuật giải di truyền (Genetic Algorithms - GA), trí tuệ bầy đàn (PSO), tiến hóa vi phân (Differential Evolution - DE) Năm 1995, hai tác giả Storn Price giới thiệu thuật toán tối ưu với tên gọi tiến hóa vi phân DE Q trình tiến hóa thực giải lặp theo bước: đột biến, lai ghép chọn lọc Hiện có nhiều biến thể cải tiến DE nhằm tăng hiệu thuật toán cho toán khác 2.2 Dự báo quan trắc co ngắn cột 2.2.1 Các giai đoạn dự báo giá trị co ngắn cột Thông thường, để xác lập phương án kế hoạch bù co, tư vấn thiết kế cần thực phân tích co ngắn cột theo giai đoạn: Thiết kế sơ bộ, thiết kế vẽ thi công giai đoạn thi cơng xây dựng Trong đó, giai đoạn sơ sử dụng liệu đầu vào tham số giả thiết để xác định sơ giá trị co ngắn; giai đoạn thiết kế BVTC sử dụng liệu đầu vào tham số kết thí nghiệm vật liệu để xác định dự báo cấu kiện cần kiểm sốt co ngắn; giai đoạn thi cơng co ngắn tính tốn hiệu chỉnh phù hợp với thực tế dựa vào liệu đo co ngắn trường kết mẫu bê tông đúc chỗ để phục vụ cho cơng tác tính tốn bù co thi công 2.2.2 Quan trắc co ngắn cột Phổ biến đo biến dạng hệ thống thiết bị cảm biến gắn vào chân cột kết hợp quan trắc máy toàn đạc 2.3 Kỹ thuật thi công bù co 2.3.1 Lựa chọn cấu kiện thi công bù co Các kết cấu dự báo có vênh co lớn giới hạn cho phép lựa chọn để thi công bù co Vênh co giới hạn số tiêu chuẩn đề xuất: BS 8110-2:1985, Eurocode chọn L/250 L/500 20mm (lấy giá trị nhỏ hơn); Tiêu chuẩn ACI 318-08 chọn L/240 L/480 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574-2018 chọn L/250 L/500, L nhịp dầm (khoảng cách hai cấu kiện đứng liền kề) Tuy nhiên, thiết kế yêu cầu nghiêm ngặt biến dạng giới hạn nhằm nâng cao yêu cầu an toàn thẩm mỹ cơng trình 2.3.2 Lựa chọn giá trị co ngắn dự báo theo thời điểm để tính tốn bù co Phương án bù co theo “ngày mục tiêu” giá trị bù co xác định theo giá trị co ngắn dự báo thời điểm co ngắn đạt giá trị cực đại (khoảng 3-5 năm sau xây dựng) gọi “ngày mục tiêu” Mục đích phương án chọn giá trị vênh co ngày mục tiêu để tính tốn bù co nhằm kỳ vọng kết cấu sàn có vị trí mong muốn thời gian sử dụng lâu dài Phương án bù co theo “ngày hoàn thiện sàn” giá trị bù co xác định theo giá trị co ngắn dự báo thời điểm thi cơng hồn thiện sàn theo tiến độ thi cơng Mục đích chọn giá trị vênh co ngày hồn thiện sàn để tính tốn bù co nhằm kỳ vọng vị trí kết cấu sàn nằm ngang thời điểm hồn thiện sàn để cơng tác hồn thiện sàn thuận lợi 2.3.3 Hình thức thi cơng bù co Thơng thường kỹ thuật thi công phần bù cột thực đỉnh cột chân cột trình thi công bê tông cột việc hiệu chỉnh thêm lượng bù vào đầu chân cột trình chế tạo ván khn cột chế tạo ván khn cột có chiều cao chiều cao thiết kế cộng thêm lượng bù co CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP BÙ CO DI CHUYỂN TỐI ƯU (MCO) 3.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP BÙ CO 3.1.1 Bù co gộp nhóm Đơn giản bù co theo nhóm bù co gộm nhóm (các nhóm có số tầng nhóm nhau) Phương pháp có ưu điểm tính tốn đơn giản Tuy nhiên, số lượng nhóm gộp nhiều dẫn đến phức tạp thi cơng 3.1.2 Phương pháp gộp nhóm tối ưu OC (Optimal Compensation) Bài toán bù co thiết lập dạng tốn tối ưu có ràng buộc với biến thiết kế số lượng nhóm gộp, số tầng nhóm, giá trị bù co trung bình cho nhóm Tuy nhiên, có số vấn đề tồn là: 1) tốn tối ưu hóa phức tạp với số biến thiết kế không cố định; 2) hàm mục tiêu thường đa cực trị, tức kết cho nhiều phương án bù co 3.1.3 Phương pháp gộp nhóm trung bình di chuyển MAC (Moving Averaging Correction) Phương pháp MAC xác định số tầng tối đa nhóm cách thử tăng dần số tầng nhóm điều kiện khống chế sai số bù co tích lũy nhóm so với vênh co giới hạn khơng cịn thỏa mãn Như phương pháp gộp nhóm di chuyển MAC cho kết số nhóm phương pháp gộp nhóm đều, đồng thời việc tính tốn đơn giản Tuy nhiên, phương pháp chưa tối ưu khơng thiết lập hàm mục tiêu hệ ràng buộc theo lý thuyết toán học tối ưu hóa 3.2 Thiết lập tốn bù co di chuyển tối ưu (MCO) 3.2.1 Biến thiết kế cho MCO Biến thiết kế gồm: 1) số tầng nhóm; 2) giá trị bù co cho tầng nhóm bù co Các biến số lượng tầng biến số nguyên, biến rời rạc, biến giá trị bù co biến liên tục rời rạc Để thuận tiện thi cơng, giá trị bù co thường lấy trịn số, biến giá trị bù co biến rời rạc 3.2.2 Hàm mục tiêu cho MCO Phương pháp MCO đề xuất nhằm tìm phương án bù co với số nhóm tầng bù co tối thiểu giá trị bù co tối ưu cho nhóm đảm bảo sai số bù co giảm thiểu Hàm mục tiêu phương pháp MCO thiết lập phần Xét toán bù co cho tòa nhà siêu cao tầng với quy ước ký hiệu sau: 10 từ lên Tại nhóm bù co, hàm mục tiêu với hai biến thiết kế N i δi thiết lập giá trị có trọng số sai số tích lũy (giá trị tuyệt đối) nhóm tầng thứ i trừ tổng số tầng nhóm thứ i, biểu thức (8): 𝑁𝑖 𝑖 𝑖 𝑖 𝑖 𝑓(𝑁 𝑖 , 𝛿 𝑖 ) = 𝑤𝑖 × |𝐸̅𝑖 | − 𝑁 𝑖 = 𝑤𝑖 × |∑𝑖−1 𝑘=1 𝑒𝑘 + ∑𝑗=1 𝑥𝑗 − 𝑁 𝛿 | − 𝑁 , (8) đó, wi (wi > 0) trọng số Bằng cách cực tiểu hóa hàm mục tiêu thiết lập theo biểu thức trên, số tầng nhóm thứ i tối đa hóa, tổng sai số bù co cực tiểu hóa 3.2.3 Xác định điều kiện kiểm soát vênh co (điều kiện ràng buộc) 3.2.3.1 Ràng buộc theo sai số bù co tích lũy có dạng (9) 𝑗 𝑖 𝑖 𝑖 𝑑𝑗𝑖 = ∑𝑖−1 𝑘=1 𝑒𝑘 + ∑𝑙=1(𝑥𝑙 − 𝛿 ) , 𝑗 = 1, … , 𝑁 (9) đó, 𝑑𝑗𝑖 sai số bù co tích lũy cao độ sàn thứ j nhóm thứ i (10) |𝑑𝑗𝑖 | ≤ 𝜃𝑖 , 𝑗 = 1, … , 𝑁 𝑖 (10) đó, 𝜃𝑖 giới hạn sai số bù xác định cho trước 3.2.3.2 Ràng buộc theo sai số bù co độc lập cấp sàn, có dạng (11) xij i , for i 1, , N F (11) đó, 𝜃 giới hạn sai số bù cho trước 3.3 Thuật toán bù co di chuyển tối ưu 3.3.1 Bài toán bù co tất định (DOC) Giả thiết số liệu vênh co dự báo giá trị bù co đại lượng tất định (bài tốn bù co tất định), trình tự bước thực MCO sơ đồ hình 11 Bắt đầu Vênh co dự báo; ;Tổng số tầng NF i = 1, T=0 SAI T