Kết cấu Diagrid đã được sử dụng rộng rãi cho nhiều thể loại công trình với nhịp vượt, hình dáng khác nhau. Kết cấu Diagrid có thể hỗ trợ chịu lực tốt cho cả những công trình có đường nét cong hoặc xiên xéo, không cần một kết cấu lõi truyền thống. Hệ Diagrid cũng có thể được dùng cho kết cấu mái để tạo ra những khoảng vượt lớn không dùng cột.
BỘ MÔN KẾT CẤU MỚI HỆ KẾT CẤU DIAGRID Nguyễn Anh Duy Hồ Hoàng Duy Trần Bạch Ngọc Nguyễn Thanh Nhã Lê Tấn Khoa Nguyễn Tấn Thông Trương Lê Trung Tín Nguyễn Xuân Huy PHÂN I DIAGRID- GIỚI THIỆU GIỚI THIỆU ƯU ĐIỂM VÀ KHUYẾT ĐIỂM QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN VẤN ĐỀ KỶ THUẬT – KHẢ THI PHẦN II KẾT CẤU VÀ YÊU CẦU KỸ THUẬT a b c NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ TRUYỂN LỰC MODULE CHI TIẾT LIÊN KẾT NÚT GIÀN SÀN LỔI CỨNG PHẦN III ỨNG DỤNG THIẾT KẾ MẶT ĐỨNG VÕ BAO CHE, THẨM MỸ MỘT SỐ CÔNG TRÌNH TIÊU BIỂU PHẦN IV KẾT LUẬN PHẦN 1: DIAGRID - GIỚI THIỆU GIỚI THIỆU DIAGRID ƯU ĐIỂM - KHUYẾT ĐIỂM QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN VẤN ĐỀ KỶ THUẬT PHẦN 1: DIAGRID – GIỚI THIỆU GIỚI THIỆU Kết cấu Diagrid sử dụng rộng rãi cho nhiều thể loại công trình với nhịp vượt, hình dáng khác Kết cấu Diagrid hỗ trợ chịu lực tốt cho công trình có đường nét cong xiên xéo, không cần kết cấu lõi truyền thống Hệ Diagrid dùng cho kết cấu mái để tạo khoảng vượt lớn không dùng cột PHẦN : DIAGRID – GIỚI THIỆU ĐỊNH NGHĨA DIAGRID DIAgonal Đường chéo GRID Hệ lưới DIAGRID = DIAgonal + GRID kết hợp mạng lưới cấu trúc có sẵn tự nhiên với nguyên tắc tổ chức hệ đan chéo không gian Quá trình phát triển tự nhiên cấu trúc đan chéo cho đời Hệ thống lưới không gian DIAGRID, mạng lưới đan chéo theo tỷ lệ định đồng dạng, liên kết mắt nối đặc biệt hỗ trợ lẫn đón nhận tất đối tượng tải trọng lên công trình Hệ thống lưới Diagrid (gọi tắt Hệ Diagrid) tạo hệ thống kết cấu không gian dạng vỏ công trình, tiếp nhận tải trọng tầng nhà tải trọng gió Với hệ khung - vỏ này, giảm nhẹ hệ thống kết cấu khung nhà, tạo linh hoạt bố trí không gian sử dụng bố trí hệ thống trang thiết bị nhà. Đường nét mảng nút đơn giản (mô đun ban đầu dạng tam giác, sau mở rộng thành tứ giác, hình tròn ) Nhưng khả phát triển hình thái học mảng nút Diagrid lại gần vô tận. Biểu tượng Hệ Diagrid , dựa hình ảnh tinh thể kim cương PHẦN 1: DIAGRID – GIỚI THIỆU ƯU ĐIỂM – NHƯỢC ĐIỂM ƯU ĐIỂM Khả giải phóng cột cao, dễ bố trí không gian, khả xử lý hình khối tốt • Tính chịu lực vượt trội so với dạng kết cấu thông thường • Khả tính toán, thiết kế dựa công nghệ máy tính cho phép tối ưu hoá kiểm soát tham số mà năm trước chưa có; Cấu trúc diagrid trội thẩm mỹ biểu cảm Tiếp nhận có hiệu ánh sáng tự nhiên vỏ công trình, qua giảm tiêu thụ lượng; Tạo hình thức kiến trúc mà dạng kết cấu khó đáp ứng • Giảm 1/5 lượng thép so với cấu trúc khung • Khai thác tối đa vật liệu kết cấu PHẦN 1: DIAGRID – GIỚI THIỆU ƯU ĐIỂM – NHƯỢC ĐIỂM NHƯỢC ĐIỂM • Thiết kế thi công gặp nhiều khó khăn • Hệ Diagrid chưa phải hệ kết cấu áp dụng cho công trình có tham vọng vươn cao Vẫn nhiều vấn đề kỹ thuật cần phải giải • Quá trình xây dựng cần có đội ngũ kinh nghiệm, không, sai sót nhỏ lắp ghép làm cho kết cấu bị yếu • Khi số lượng công trình sử dụng hệ diagrid tăng lên nay, công chúng quen với hình thức chéo đan nhau, người KS, KTS cần phải tiếp tục cải tiến để tạo công trình có mặt đẹp hiệu mặt chịu lực PHẦN 1: DIAGRID – GIỚI THIỆU QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN BẢN THIẾT KẾ ĐẦU TIÊN Tác phẩm kiến trúc Vladimir Shukhov tháp nước Nga Cấu trúc tháp tạo nên từ thép đan chéo liên tục từ chân đỉnh, liên kết với nút giao điểm Đây xem công trình kinh điển tiền đề cho khái niệm mà sau người ta gọi Diagrid 1896–1919 Shukhov Towers (Various) Russia Cao 350m Designer: Vladimir Shukhov PHẦN 1: DIAGRID – GIỚI THIỆU QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN TÒA NHÀ VĂN PHÒNG ĐẦU TIÊN ỨNG DỤNG DIAGRID TÒA NHÀ VĂN PHÒNG ĐẦU TIÊN ỨNG DỤNG DIAGRID ( BIỂU HIỆN CỦA HÌNH THỨC THIẾT KẾ KIẾN TRÚC MỚI DẠNG LƯỚI “GRID”) 1963 IBM Building (United Ironworkers) Pittsburgh, PA, USA 13 tầng PHẦN 1: DIAGRID – GIỚI THIỆU QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN SỰ XUẤT HIỆN CỦA HỆ THỐNG CÁC THANH DẰNG CHÉO TRÊN BỀ MẶT CÔNG TRÌNH, CÓ VAI TRÒ LÀ KHUNG CHỊU LỰC KẾT CẤU GIÚP GIẢI PHÓNG CỘT BÊN TRONG CÔNG TRÌNH ĐƯỢC GỌI LÀ : “DIAGONALIZED CORE SYSTEM” - KẾT CẤU NÀY TẠO HIỆU QUẢ THẨM MỸ ĐẶC TRƯNG TRÊN MẶT ĐỨNG CỦA CÁC NHÀ CAO TẦNG 1969 1990 John Hancock Center Bank Of China Tower Chicago, IL, USA Hong Kong, China 100 tầng, cao 344m 72 tầng , cao 367m 1996 Puerta De Europa Madrid, Spain 114m/26 floors THIẾT KẾ MẶT ĐỨNG TƯỜNG KÍNH Việc sử dụng hệ Diagrid lúc gắn liền với hình dạng kỳ lạ khối phức tạp, nhiều tòa nhà diagrid sử dụng hệ thống với mong muốn tạo tòa nhà hình học đại, hình thức thẩm mỹ, thường đòi hỏi việc sử dụng hệ thống vách kính phi tiêu chuẩn, đặc biệt trường hợp hình khối dạng bề mặt cong Mặc dù cấu trúc Diagrid dựa liên kết đơn vị hình học tam giác bản, tòa nhà Diagrid thể điều hình thức bên Trung tâm Tài Quốc tế Quảng Châu, Trung Quốc, thiết kế kiến trúc sư Wilkinson Eyre, sử dụng hệ kính khung phẳng phô bày kết cấu diagrid tòa nhà THIẾT KẾ MẶT ĐỨNG KÍNH TAM GIÁC - Nhiều tòa nhà diagrid, đặc biệt người hình vòng cung, thường chia nhỏ Diagrid thành kính tam giác Sự liên kết mảng kính hình tam giác tạo mạng lưới tạo độ cong thông qua yếu tố thẳng, tiến tiết kiệm so với sử dụng mảng kính cong - Việc sử dụng hình thức cong tận dụng lợi khả tương tác thiết kế phần mềm sử dụng kiến trúc sư, kỹ sư kết cấu, sản xuất thép kỹ sư vỏ bao che Mặt kính tam giác nhà hát Opera Quảng châu (Zaha Hadid) THIẾT KẾ MẶT ĐỨNG KÍNH TAM GIÁC Tỉ lệ kính phải phù hợp để tạo bề mặt cong mà không cần tới kết cấu cong Kích thước riêng chia nhỏ tam giác phụ thuộc vào việc tất modun kính cố định hay hoạt động tích hợp vào mặt tiền Đây chức việc sử dụng tòa nhà Thông gió tự nhiên thường yêu cầu cho khu dân cư, khách sạn Các cửa sổ hoạt động tích hợp vào số tòa nhà cung cấp thông thoáng tự nhiên phải có biện pháp chống thấm mưa The façade design for the Swiss Re Tower (30 St Mary Axe) in London, England, The diagrid on Aldar Head- quarters in Abu Dhabi, UAE, designed by MZ designed by Foster + Partners with Arup Architects THIẾT KẾ MẶT ĐỨNG KÍNH PHẲNG Hệ Kính Phẳng thường chọn cho dự án có hình khối tương đối phẳng Nó thường tốn so với hệ tam giác tùy chỉnh.Các mặt tiền tòa nhà, IFC Quảng Châu Bow Encana Tower, sử dụng cửa sổ chiều cao khoảng cách từ sàn đến sàn Một kính lớn tiết kiệm tổ hợp nhiều kính nhỏ Quy mô thị giác tòa nhà điều chỉnh cách lựa chọn tỷ lệ cửa sổ The Hearst Magazine Tower thành phố New York, NY, USA, thiết kế Foster + Partners thiết kế WSP Cantor Seinuk, với module diagrid lớn sử dụng hệ thống kính phẳng bên tam giác Bow Encana Tower Calgary, AB, Canada, thiết kế Foster THIẾT KẾ MẶT ĐỨNG VỆ SINH VÀ BẢO DƯỠNG Các tòa nhà Diagrid hình dạng bất thường phải xem xét cách làm bảo trì phần vấn đề thiết kế Các phương pháp vệ sinh tiêu chuẩn áp dụng tòa nhà có hình dáng đặc biệt Ngoài ra, cần xem xét tác động thời tiết đến trình vệ sinh bảo dưỡng tòa nhà Cách vệ sinh mặt tiền ngân hàng Bank of China Tower Hồng Kông Để bảo dưỡng Swiss Re Tower London, cần cẩu quay mở rộng thiết kế đỉnh tháp Cần trục chạy đường ray gắn trở lại cấu trúc xây dựng Việc mở rộng cánh tay cho phép làm việc đường kính khác tháp Các đường ray cần cẩu thiết kế để trở thành thành phần thiết kế đỉnh tháp Hệ thống làm tùy chỉnh chạy đường ray chế tạo để làm việc với 15 ° nghiêng Puerta de Europa Towers Madrid THIẾT KẾ MẶT ĐỨNG VỆ SINH VÀ BẢO DƯỠNG Những tòa nhà có hình dạng kì lạ yêu cầu thiết kế sản xuất thiết bị làm chuyên dụng.Trường hợp cho trụ sở Aldar Abu Dhabi Hình dạng đĩa tòa nhà cho phép hệ thống làm leo dốc mặt bề cong, mặt hẹp sử dụng phương tiện Một thang máy vệ sinh cửa sổ đặc biệt chế tạo chạy tuyến đường trèo lên Máy điều chỉnh di chuyển xung quanh tòa nhà Một lựa chọn khác để làm mặt đứng dốc, hình thức quấn xuống mặt tiền Capital Gate Abu Dhabi, Móc tích hợp vào hệ thống mặt tiền để công nhân tự di chuyển đủ gần để làm vệ sinh, đặc biệt phần mặt tiền Phương pháp phổ biến môi trường ẩm ướt bụi bặm UAE cho hình học tòa nhà Các phần mặt tiền Capital Gate mà nằm bóng mặt trời tường rèm truy cập Leo dốc để làm PHẦN III: ỨNG DỤNG VỎ BAO CHE MẶT ĐỨNG DIAGRID VỎ LỚP 2 VỎ BAO CHE MẶT ĐỨNG DIAGRID Việc sử dụng giằng bên có lịch sử từ kiến trúc High Tech Kết cấu thép không ngạc nhiên thấy kết hợp Diagrid Trường hợp giằng bên sử dụng High hệ thống bổ sung cốt thép bên, diagrids bên mặt đứng có nhiệm vụ kháng tải bên Phần lớn Diagrids kết cấu thép đặt vào vỏ bao che Điều đặc biệt quan trọng khí hậu lạnh nơi giãn nở nhiệt đáng kể cầu nhiệt phải tránh hoàn cảnh Trong môi trường ăn mòn cao, Diagrids tiếp xúc với bên yêu cầu bảo trì liên tục trình oxy hóa phong hoá Tuy nhiên, diagrids nghiên cứu sử dụng thường xuyên khí hậu nóng hay ôn đới, để đáp ứng xu hướng thiết kế Các dự án nhà Neo Bankside London, Anh, thiết kế Rogers Stirk Harbour + Partners, cho thấy việc sử dụng AESS giằng kết hợp với hệ thống kết cấu phi diagrid hệ giằng dùng ống hình elip Các thiết kế giằng phải đấu tranh với vấn đề bảo vệ chống ăn mòn giãn nở nhiệt VỎ BAO CHE MẶT ĐỨNG DIAGRID O-14, Dubai, UAE Tòa nhà tháp thương mại 22 tầng Mặc dù xương bê tông mạng lưới diagrid điển hình việc sử dụng nút thành phần hệ thống thép, xương cụ thể cấu trúc thẳng đứng ngang Lớp vỏ giúp giảm tải lên phần lõi, tạo không gian mở nhờ giải phòng cột VỎ BAO CHE VỎ LỚP Hệ thống vỏ lớp ngày sử dụng nhiều trào lưu thiết kế thân thiện với môi trường Gồm lợi : → Giảm mức lượng tiêu thụ vào nhờ lớp bảo vệ bên → Bảo vệ thiết bị che → Tạo khoảng đệm giảm tiếng ồn đô thị → Bảo vệ khả kết hợp thông gió tự nhiên Nhiệm vụ vỏ lớp dựa khái niệm lớp vỏ bên phản ứng tự động để thay đổi điều kiện môi trường xung quanh, kết hợp với loại che nắng, thông gió tự nhiên,… Capital Gate, Abu Dhabi, UAE tòa nhà mang tính biểu tượng nằm UAE, sử dụng mặt tiền để làm giảm xâm nhập lượng mặt trời để giảm tải làm mát Mặt tiền mở rộng để trở thành mái vòm lớn tạo bóng mát cho sảnh đón Hệ thống linh hoạt thiết kế theo đường cong tháp Các lưới loại bỏ khoảng 30% nhiệt độ mặt tiền VỎ BAO CHE VỎ LỚP Al Bahar Towers, Abu Dhabi, UAE Tòa nhà sử dụng lớp vỏ thứ điểu chỉnh để che nắng sa mạc cho không gian sử dụng bên Qua làm giảm lượng tiêu thụ để làm mát cho công trình PHẦN III: ỨNG DỤNG MỘT SỐ CÔNG TRÌNH TIÊU BIỂU DIAGRID THẤP TẦNG DIAGRID CAO TẦNG MỘT SỐ CÔNG TRÌNH TIÊU BIỂU DIAGRID THẤP TẦNG Bảo tàng Louvre Abu Dhabi - KTS Jean Nouvel Thông tin chung: Dự án: Bảo tàng Louvre Abu Dhabi (Louvre Abu Dhabi museum) Địa điểm: Saadiyat, Ả Rập Tư vấn thiết kế kiến trúc: KTS Jean Nouvel cộng sự Quy mô: Diệntích 24.200m2 Năm hoàn thành: 2013 MỘT SỐ CÔNG TRÌNH TIÊU BIỂU DIAGRID CAO TẦNG CAPITAL GATE Địa điểm: Thủ đô Abu Dhabi, UAE ( Các Tiểu Vương Quốc Ả Rập Thống Nhất) Độ cao tính đến mái: 160m Số tầng: 35 Diện tích sàn: 53.100m2 Công ty thiết kế công trình: RMJM - Dubai Nhà thầu: Al Habtoor Engineering Enterprises Chủ đầu tư: Công ty Abu Dhabi National Exhibitions PHẦN IV: KẾT LUẬN Hệ kết cấu Diagrid Yếu tố thúc đẩy đời hệ thống kết cấu Diagrid, tính khả chịu lực vượt trội so với dạng kết cấu thông thường: - Trước hết khả tính toán, thiết kế dựa công nghệ máy tính cho phép tối ưu hoá kiểm soát tham số mà trước chưa có; - Tạo hình thức kiến trúc mà dạng kết cấu khó đáp ứng, tạo không gian lớn mà không nhiều diện tích cột chống đỡ bên công trình; - Sự xuất dạng vật liệu xây dựng mới; - Diagrid dạng liên kết mở, dường chạm vào suy nghĩ người hình ảnh bền vững, đối lập với dạng kết cũ, thường bị kết cấu bao che công trình che lấp, không rõ nội dung bên trong; - Diagrid cho phép tạo thành giếng thông gió tiếp nhận có hiệu ánh sáng tự nhiên vỏ công trình, qua giảm tiêu thụ lượng; - Diagrid xuất phù hợp với xu phải thay đổi, đổi xã hội đại; - Thỏa sức sáng tạo, biến hóa với nhiều hình dạng cho công trình… ... NGHĨA HỆ DIAGRID - Diagrid mô tả mạng lưới cấu trúc đường chéo Hệ thống bao gồm xiên, bình thường chế tạo từ kết cấu thép, liên kết điểm nút Hệ thống hình kim cương đòi hỏi mặt tam giác phân chia... không cần kết cấu lõi truyền thống Hệ Diagrid dùng cho kết cấu mái để tạo khoảng vượt lớn không dùng cột PHẦN : DIAGRID – GIỚI THIỆU ĐỊNH NGHĨA DIAGRID DIAgonal Đường chéo GRID Hệ lưới DIAGRID. .. so với khả chịu lực nó, kết cấu thường đặt vỏ công trình liên kết với dầm sàn NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ TRUYỀN LỰC ĐỊNH NGHĨA HỆ DIAGRID Kết cấu Diagrid thích hợp cho cấu trúc hữu thiết kế phức