CHUYÊN ĐỀ CẤU TẠO KHÁNG CHẤN NHÀ CAO TẦNG ĐH KIẾN TRÚC TP HCM

Cấu tạo kháng chấn nhà cao tầng có thể được chia làm hai phần : Cấu tạo kháng chấn nội tại bản thân của công trình : thiết kế các cấu kiện như dầm,cột , móng có kết cấu chịu được những

Trang 1

CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG

SVTH : Nhóm 5 Lớp XD07A NGUYỄN MINH VŨ – NGUYỄN QUỐC ÂN

ĐỀ TÀI : CẤU TẠO KHÁNG CHẤN NHÀ CAO TẦNG

Trang 3

Trong thời gian gần đây, xu hướng phát triển các công trình xây dựng có kết cấu thanh mảnh bằng việc áp dụng các loại vật liệu cường độ cao đã tạo ra những cuộc chạy đua về chiều cao công trình, chiều dài nhịp cầu treo…Tuy nhiên, độ cản kết cấu của các công trình hiện đại này khá nhỏ do đó nó chịu tác dụng động khá mạnh của các yếu tố môi trường như gió bão, sóng biển và động đất Chúng tạo ra những dao động không mong muốn và có thể gây mất ổn định công trình (sự cố sụp cầu Tacoma năm 1940) cũng như ảnh hưởng đến các hoạt động của con người và phương tiện trên công trình trong quá trình thi công cũng như khai thác sử dụng

1.GIỚI THIỆU:

Trang 4

Trang 5

Hiện nay việc xây dựng các tòa nhà cao tầng đang phát triển rất nhanh như một số

công trình đã xây dựng như:

Trang 6

Trang 7

Trang 8

Do đó việc nghiên cứu các biện pháp làm tính cản, giảm dao động công trình đã và đang được phát triển trong vài thập kỷ qua và đã đạt được những thành công không nhỏ Sản phẩm của những nghiên cứu trong lĩnh vực này là các loại vật liệu cộng nghệ cao và các liên kết thông minh nhằm tăng tính cản của bản thân kết cấu Bên cạnh đó

là việc phát triển các thiết bị giảm chấn lắp đặt trên công trình

Cấu tạo kháng chấn nhà cao tầng có thể được chia làm hai phần :

Cấu tạo kháng chấn nội tại bản thân của công trình : thiết kế các cấu kiện như

dầm,cột , móng có kết cấu chịu được những dao động bất lợi gây nguy hiểm cho công trình

Cấu tạo kháng chấn bên ngoài kết cấu công trình : các thiết bị được lắp thêm vào

công trình để chống lại những dao động , có thể kể đến như

Trang 9

2 PHÂN TÍCH CẤU TẠO KHÁNG CHẤN NHÀ CAO TẦNG

A.Tính cản của công trình

Khả năng tiêu tán năng lượng của kết cấu thông qua các ngoại lực là một trong những kiến thức nền tảng nhất trong phân tích dao động của công

trình như tháp, nhà cao tầng, cầu hay các công trình dân dụng khác

Năng lượng tiêu tán có thể do nhiều nguyên nhân như:

- Sự đàn hồi không đồng nhất của vật liệu công trình

- Sự suất hiện vùng dẻo và ma sát do chuyển vị nhỏ của các nút

- Nội ma sát của vật liệu

- Ma sát do sự co giãn của kết cấu sàn hoặc bệ móng

- Ma sát tại các gối di động của cầu

- Sự cản khí động lực

- Tính chất phi tuyến của kết cấu, ví dụ như các dây cáp

- Năng lượng tiêu tán thông qua nền, móng và các kết cấu chống đỡ khác

- Các thiết bị giảm chấn nhân tạo được lắp đặt trên kết cấu

Trang 10

B.Tính cản của Khung BTCT và Khung Thép:

Khung bê tông cốt thép có tính cản lớn nên thích hợp với tải gió động hơn Khung Thép có tính cản thấp nên thích hợp với tải trọng động đất hơn

Người ta làm thí nghiệm mô phỏng dưới tác động của động đất

+ khung BTCT do có tính cản lớn nên đã bị phá hủy tại nútkhi có chuyển vị ngang

+ khung Thép do có tính cản thấp nên trước tác động của tải động đất khung Thép không bị phá hoại khi có chuyển vị ngang

Trang 11

Trang 12

C.Cấu tạo kháng chấn nội tại bản thân công trình:

Chính kết cấu cấu tạo nên công trình được thiết kế để có khả năng kháng chấn trước dao động của công trình dưới tác động của ngoại lực Nói cách khác là thiết kế các

bộ phận như dầm,, cột , móng và các liên kết được cấu tạo đặc biệt có khả năng kháng chấn

a.Cấu tạo móng:

Độ cứng của hệ móng phải đủ để truyền những tác động nhận được từ kết cấu bên trên xuống nền đất càng đều đặn càng tốt

Chỉ nên sử dụng một dạng móng cho một công trình

Ví dụ : Tòa tháp Taipei 101 tầng ở Đài Bắc với hệ móng gồm 360 cọc khoan nhồi

sâu 80 m với đường kính 1.5 m chịu được tải trọng 1000 đến 1320 tấn

Trang 13

Trang 14

Tòa nhà Buji Dubai cũng sử dụng cọc khoan nhồi đường kính 1.5 m

Trang 15

b.Cấu tạo cột:

Kết cấu BTCT :

Hàm lượng cốt thép cột tối đa :

+ Kết cấu thường : µmax = 5%

+ Kết cấu chống động đất : µmax = 4%

Trang 16

Gia cường cốt đai :

+ Hai đầu cột trong đoạn >= ( h;1.6l thông thủy; 500 mm )+ Toàn bộ chiều cao cột ở các góc nhà

+ Toàn bộ chiều cao cột khi l thông thủy <= 4h

Neo cốt thép

Nút khung phải có cốt đai cột đặt dày:

Trang 17

Trang 18

2 PHÂN TÍCH CẤU TẠO KHÁNG CHẤN NHÀ CAO TẦNG b.Cấu tạo dầm:

Trang 19

Trang 20

Kết cấu Thép :

Các chi tiết liên kết giữa cột và dầm tạo thành liên kết cứng

Trang 21

Ngoài ra trong kết cấu thép nhà cao tầng còn bố trí hệ giằng

Hệ giằng trong kết cấu thép

Trang 22

Trang 23

C.Cấu tạo kháng chấn ngoài kết cấu công trình:

Khi tính cản tự có của kết cấu công trình không đủ tiêu tán năng lượng do dao động gây ra , để tăng tính cản của công trình mà không phải thay đổi trạng thái ban đầu của nó là lắp đặt các thiết bị giảm dao động lên công trình nhằm kiểm soát dao động của công trình

Một số thiết bị đã được nghiên cứu và đưa vào sử dụng rất hiệu quả trong các công trình nhà cao tầng như:

Thiết bị cản bị động : không cần năng lượng để kích hoạt

+ Gối đệm cao su + Piston thủy lực + Bể nước

Thiết bị cản khối lượng

+ Con lắc Thiết bị cản chủ động : cần năng lượng để kích hoạt

Trang 24

a.Gối đệm cao su : Cách ly công trình với nền đất khi co dao động xảy ra, điển

hình là thiết bị HDR ( High Damping Rubber bearing )

Ưu điểm :

+ Hạn chế ảnh hưởng bất lợi do dao động

+ Làm tăng tính linh hoạt theo phương ngang

+ Tăng độ bền ổn định cho công trình

Trang 25

Trang 26

b.Piston thủy lực : với 2 loại giảm chấn đàn nhớt và giảm chấn cắt trễ áp dụng cho

công trình dân dụng nhằm giảm ảnh hưởng của động đất

Đặc trưng cho loại này là thiết bị giảm chấn viscos-plastic

Trang 27

Trang 28

c.Bể nước : Thiết bị giảm chấn bằng chất lỏng

Trang 29

d.Con lắc : Thiết bị cản khối lượng ( Tuned Mass Dampers )

Ý tưởng của giảm chấn khối lượng điều chỉnh (TMDs) là tạo ra một hệ thứ cấp nhỏ có tính chất cản đàn hồi khối lượng mà tần số dao động riêng của nó được điều chỉnh đến tần số riêng ban đầu của công trình, qua đó năng lượng dao động của công trình sẽ được hấp thụ và tiêu tán thông qua hệ thứ cấp

TMDs đặc biệt phát huy tác dụng khi công trình ở trạng thái dao động bình ổn trước khi cần một khoảng thời gian nào đấy để chuyển năng lượng dao động trước khi tiêu tán nó Hiệu quả giảm chấn của TMDs sẽ giảm khi công trình dao động với lực kích động thay đổi liên tục như tải trọng xung và tải trọng động đất

Ví dụ như thiết bị được lắp đặt trên tòa tháp Taipei 101 Đai Bắc

Trang 30

Trang 31

Trang 32

e.Thiết bị cản chủ động : active control of structure vibrations

Trang 33

Trang 34

3 KẾT LUẬN

Cấu tạo kháng chấn cho nhà cao tầng là một vấn đề rất quan trọng nhằm đảm bảo tính ổn định lâu dài cho công trình trước những tác động gây nguy hiểm như tải gió động , tải trọng động đất gây ra những dao động bất lợi cho công trình Hiện nay với khoa học công nghệ ngày càng phát triển , các nhà nghiên cứu khoa học đã tìm cách đưa ra những biện pháp rất hữu hiệu nhằm tăng khả năng kháng chấn cho công trình nhà cao tầng từ trong thiết kế kết cấu công trình cũng như nghiên cứu chế tạo ra các thiết bị giảm chấn hỗ trợ thêm cho công trình rất hiệu quả Báo cáo trên đây của nhóm chúng em phần nào ghi nhận lại những kết quả đó , tuy nhiên nếu đi sâu vào vấn đề trên sẽ còn rất nhiều vấn đề liên quan đến cấu tạo kháng chấn mà chúng ta quan tâm

Định dạng
Số trang	34
Dung lượng	6,5 MB