Siêu kết cấu CAPITAL GATE

Trường Đại Học Kiến Trúc TP HCM BÀI TIỂU LUẬN MÔN KẾT CẤU MỚI CAPITAL GATE TOWER Abu Dhabi, United Arap Emirates ỳ ố ị ỳ ụ ỹ ậ ộ ấ TP HCM, 20/08/2017 ũ Trường Đại Học Kiến Trúc TP HCM BÀI TIỂU LUẬN MÔN KẾT CẤU MỚI CAPITAL GATE TOWER Abu Dhabi, United Arap Emirates MỤC LỤC I II GIỚI THIỆU NỘI DUNG: KẾT CẤU MÓNG KẾT CẤU LÕI KẾT CẤU DIAGRID KẾT CẤU CANTILEVER GIẢI PHÁP KẾT CẤU MỚI III TỔNG KẾT TP HCM, 20/08/2017 Ngày hoàn thành: 2011 Chiều cao công trình: 165 m I GIỚI THIỆU Số tầng: 35 TỔNG QUAN Tổng diện tích sàn: 53,100 m2 CÔNG TRÌNH Chức sử dụng: khách san & văn phòng Chủ đầu tư: ADNEC Group Kiến trúc sư: RMJM Kết cấu: RMJM M&E: RMJM Thiết kế mặt đứng: Hyder Consulting Thiết kế cảnh quang: Al Khatib Cracknell Nhà thầu chính: Al Habtoor Engineering Nhà thầu sản xuất thép: Eversendai Nhà thầu mặt đứng: Waagner Biro Quản lí dự án: Mace - Được khởi công xây dựng từ tháng năm 2007 đến đầu năm 2011 công trình hoàn thành đưa vào sử dụng.Capital Gate khách sạn Hyatt Capital Gate văn phòng bổ sung - Capital Gate tòa nhà chọc trời cao thành phố - Năm 2006 kỷ lục guinness giới công nhận Capital Gate “tòa tháp nhân tạo nghiêng nhiều giới” với góc nghiêng 18 độ, gấp lần độ nghiêng tháp Pisa (Ý) 01 VỊ TRÍ Công trình tọa lạc vùng vinh Ba Tư, trung tâm Abu Dhabi thuộc tiểu vương quốc Ả Rập Với tọa độ : - 24,418637 * N 54,434692 * E Ý TƯỞNG Ý tưởng tòa nhà với đường cong thoát lấy cảm hứng mạnh mẽ từ biển sa mạc, vốn hai hình ảnh thiên nhiên gắn liền với vương quốc Abu Dhabi 02 ĐẶC ĐIỂM KIẾN TRÚC - Capital Gate kiến trúc đặc biệt chủ động thiết kế nghiêng dần từ tầng thứ 12 trở lên mà đảm bảo an toàn - Cấu trúc kỳ lạ Capital Gate không nằm phần tháp nghiêng mà kết cấu hình ống khói Nhìn từ xa thấy rõ tháp mở rộng theo hình xoắn ốc từ trở lên - Bằng việc tạo dàn mái không gian nối liền từ sân vận động quốc gia, công trình gắn liền với lịch sử quốc gia lên đến tòa nhà Capital Gate nhấn mạnh liên kết truyền thống đương đại, giữ khứ tương lai, chiến lược phát triển quan trọng ADNEC 03 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO - Sơ lược kết cấu : Capital Gate sử dụng hệ lõi trung tâm làm trục cho tòa nhà Từ sàn vươn thông qua hệ thống kỹ thuật tạp - Dự án Capital Gate đạt độ nghiêng thông qua kỹ thuật kỹ thuật, gọi pre-cambering, cho phép sàn xếp chồng lên theo chiều dọc lên đến tầng 12 xen kẽ nhau, khoảng từ 300 mm đến 1400 mm Toà nhà có đường hầm thiết kế đặc biệt để hấp thụ lực gió tải địa chấn gây 04 II KẾT CẤU CÔNG TRÌNH KẾT CẤU MÓNG 18o - Với hình dáng kiến trúc nghiêng đến 18o nên công trình thiết kế lõi cứng thẳng đứng để truyền lực từ mái xuống móng công trình nhà cao tầng thông thường - Do hình dáng tòa nhà có xu hướng to đần lên nghiêng dần phía tây, điều làm cho công trình xuất moment xoay có xu hướng làm công trình lật nhào phía nghiêng - Và lực phân bố đồng lên toàn hệ thống cọc, người ta tạo thêm bê-tông lớn dày khoảng 2m có tác dụng móng bè 05 KẾT CẤU MÓNG Để xử lý vấn đề này, người ta phải sử dụng hệ thống 490 cọc bê tông chằng chịt cắm sâu xuống đất khoảng 30m Nó hoạt động theo cách : - Một nửa số cọc đóng xuống bình thường khoảng 20m giúp truyền tải trọng từ 17 tầng tòa nhà - Một nửa số cọc lại cắm sâu đến tận lớp đá lòng đất khoảng 30m để giữ cho nửa tòa nhà nghiêng đến 30m so với lõi cứng, chống lại sức căng làm bật móng tòa nhà lên 06 KẾT CẤU LÕI CỨNG - Ở nhà cao tầng, yếu tố gió động đất yếu tố quan trọng chi phối toàn hình dáng kiến trúc loại hình kết cấu dùng cho công trình - Để tối ưu vấn đề đó,các kĩ sư thường chọn lõi cứng với hệ khung giúp truyền lực tòa nhà xuống đất chống lại lực xoáy gió - Tòa nhà vươn nhiều (lớn tới 33m), phần nhô kéo lõi bên, điều làm cong gãy sử dụng lõi thường 07 KẾT CẤU LÕI CỨNG - Bình thường nhà xây quanh lõi thẳng mỏng, lõi truyền toàn tải trọng lực tòa nhà xuống móng Tuy nhiên với Capital Gate, công trình có phần nhô nhiều lõi cứng thường không tác dụng Lõi cứng tòa nhà chiếm phần lớn diện tích không gian mặt mặt đứng tòa nhà, để xây lõi cứng Capital Gate, kĩ sư kết cấu áp dụng công nghệ xây dựng tiên tiến với đặc điểm bật : - Thứ nhất, xây lõi cong ngược lại với chiều nghiêng (precambered), nhà xây cao lên, trọng lượng nắn lõi thẳng, bê tông bị kéo phần nhô nén gia cố, lõi cứng xây cong tối đa 350 mm 08 KẾT CẤU VỎ DIAGRID ULS Dead Gk Tamp Qk Qn W+X W-X W+Y W-Y DEAD - - - - - - - - VERT 1 - - - - - - +STATIC PUSHOVER FORCES ULS – Tổ hợp tải trọng gây xoắn: Vật liệu : Thép S275 sử dụng cho tất thành phần hệ kết cấu outriggẻ cho nội thất hệ kết cấu diagrid Thép S460N/NL với tính chất học tốt hơn, sử dụng cho cấu trúc chu vi tòa nhà diagrid S275 (UNI EN 10025-2) Modulus of Elasticity E Poisson’s Ratio n Yield Strength fyk Tensile Strength fyk S460N/NL (UNI EN 10025-3) Modulus of Elasticity E Poisson’s Ratio n Yield Strength fyk Tensile Strength fyk 210000 0,3 275 430 N/mm2 210000 0,3 430 540 N/mm2 430 N/mm2 S460N/NL (UNI EN 10025-3) Modulus of Elasticity E 210000 N/mm2 Poisson’s Ratio Yield Strength n fyk 0,3 430 N/mm2 Tensile Strength fyk 540 N/mm2 Tensile Strength fyk N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2 Z (m) 144 96 48 0 0,1 0,2 0,3 0,4 U1 (m) Diagrid 42° Diagrid 60° 13 KẾT CẤU VỎ DIAGRID Mối liên hệ lưới diagrid hình thức khung - Hệ thống chịu lực theo phương ngang đỡ tầng nút giao chéo khung lưới thép, đồng thời giữ cân cần thiết tránh tình trạng chịu lực không đồng - Sự phối hợp hình thức hình học dẫn tới tình trạng dần nén chặt phần đỉnh công trình, thể rõ qua dốc, gắt hình thức lưới đan chéo, từ tải trọng nhẹ bên dần xuống tải trọng cực lớn phần phần công trình Kích cỡ thép đơn vị tính toán dựa vào tiêu chuẩn chịu lực Hình thức khung xoắn dựa nghiên cứu tính toán động lực học 14 Một công trình sử dụng Diagrid KTS.Norman Foster KẾT CẤU VỎ DIAGRID Chi tiết liên kết Diagrid - Liên kết cho cấu kiện thép liên kết bu lông cường độ cao liên kết hàn Hệ lưới kết nối tầng truyền tải trọng xuống kết nối vào lõi cứng tầng kĩ thuật tòa nhà tầng 17 Liên kết dầm thép với Diagrids : - Sàn công trình sử dụng sàn tổ hợp metal deck kết hợp với hệ dầm thép Liên kết cho cấu kiện thép liên kết bu lông, mã liên kết hàn 15 KẾT CẤU VỎ DIAGRID - Mỗi tầng công trình đc bao quanh bới 18 module hình tam giác DIAGRID Có tác dụng vỏ bao bọc công trình, DIAGRID cung cấp vành đai kết cấu biến dạng theo mang lưới hình học công trình, nhờ mà giải phóng hầu hết cột kiến trúc, ko ảnh hưởng đến phân khu không gian sàn sử dụng mạng lưới kiến trúc thông thường ko thể áp dụng vào công trình 16 Lớp Diagrid - Tòa nhà sử dụng hệ lưới đặc biệt, hệ lưới bên thành phần tạo nên hình khối tòa nhà , hệ lưới bên nằm thông tầng nhằm kết nối sàn tầng trên, truyền tải trọng vào lõi cứng Lớp Diagrid Lớp Diagrid KẾT CẤU VỎ DIAGRID - Có tổng cộng tất 8250 cấu kiện thép với kích thước, chiều dài, độ dày hướng khác hoàn toàn ghép thành hệ lưới khổng lồ Trong có 822 mối nối thép (702 mối nối bên ngoài, 120 mối nối bên trong), mối nối khác kích cỡ đặc điểm tạo góc - Hệ lưới bên tổ hợp thép vuông rỗng bên với chu vi 600 x 600 mm, cấu kiện thép điều có chiều dài góc nghiêng khác nhau, phụ thuộc vào độ nghiêng tầng Mỗi cấu kiện thép vậy, theo chiều từ đế lên đến mái tòa nhà, có độ dày 80 mm mỏng dần đến 40 mm Mặt kính vỏ bao che : Bề mặt công trình bao bọc 12500 kính với kính điều có kích cỡ khác Bằng việc chia nhỏ bề mặt thành modul tam giác ghép chúng lại thành mảng lớn, tạo thành bề mặt công trình 17 KẾT CẤU VỎ DIAGRID Hiệu lượng từ hệ DIAGRID Lớp vỏ kính tòa tháp phân chia thành vô số miếng tam giác lớn nhỏ, điều không giúp thi công đường cong dễ dàng hơn, mà giúp giảm BXMT chiếu trực tiếp vào công trình Đăt biệt có hệ bao che nối dài dạng lưới( khung thép lợp poly carbonard) cho phép tầm nhìn từ bên công trình 90% Được lắp phía lối vào tòa tháp thiết kế bo cong theo hình dạng công trình vừa tạo điểm nhấn, vừa có tác dụng che nắng Lớp vỏ giảm 30% lượng nhiệt mà nhận trực tiếp đến công trình 18 KẾT CẤU VỎ DIAGRID Quá trình nghiên cứu chế tạo MODUN DIAGRID - Khả biến bề mặt phức tạp đc thiết lập mô hình thiết kế thông qua công nghệ mô hình sản xuất, chế tạo thực độ xác cao Những hồ sơ tài liệu đc xuất từ Tekia Structures đơn giản hóa kiểm tra lại độ xác giai đoạn chế tạo - Còn giai đoạn sản xuất thành phần DIAGRID, modun tạm thời tạo từ số liệu tình toán lấy từ mô hình Trọng tâm trọng lượng thành phần sau ghi lại báo lên cho phần mềm thiết kế Nhưng số liệu sau dung để tính toán cho phương pháp nâng đỡ lên kể kỹ thuật xây dựng - Lắp đặt cấu kiện DIAGRID Các thành phần DIAGRID nối với dầm sàn đc chế tạo thành ống hình tròn rỗng đc sản xuất thành hình chữ X lớn, sau đc tiến hành lắp đặt công trường Các sàn kết nối với mạng lưới DIAGRID bên công trình mạng lưới DIAGRID bên công trình thông qua dầm sàn, 19 KẾT CẤU CANTILEVER - Tại vị trí tầng 18_19, treo cách mặt đất 100m, nhà hàng bể bơi, với tổng khối lượng lên đến 200 đưa khỏi công trình, nhịp dầm 12m - Có khối lượng 200 tấn, yêu cầu hệ giá đỡ cần gia cố không thô lộ kết cấu ra, dễ làm thẩm mĩ công trình Các kĩ sư không sử dụng hệ thống dầm dầy lớn, mà phải dùng thêm kết cấu khác: - Thiết kế gồm 22 giằng thép đỡ dưới, chúng truyền lực vào tòa nhà Các dầm chia phân tán lực từ sức nặng bên lên giằng - Các giằng chắn tú Nó mô côn trùng nước, chúng nhẹ sức căng mặt nước chúng nỗi - Hệ cột thép đỡ cho dầm sàn thép với tổng trọng lượng lên đến 140 Mô kết cấu chân Nhện tự nhiên 20 KẾT CẤU CANTILEVER - Hệ giàn lưới không gian nối liền từ sân vân động quốc gia chạy dọc lên đến tầng 19 tòa nhà,đây hệ lưới thép vuông, đứng vững cách nối chung vào điểm mối nối hệ diagrid thép tròn, từ truyền tải trọng xuống móng thông qua hệ lưới diagrid tòa nhà - Nó có nhiệm vụ hệ giằng gió chống lại lực gió làm xoắn tòa nhà - Lớp kính bọc khung lưới thép làm từ kính giảm xạ mặt trời (Low emissivity glass), hoàn toàn suốt, giảm nhiệt giảm độ chói từ ánh nắng trực tiếp bên - Cả hệ lưới thép kính tạo lên bề mặt hình khối với lớp vỏ bao che (Double skin) giúp làm mát công trình giảm xạ nhiệt tối đa t- Hệ lưới hép kính nối từ sân vận động bọc kính có chức pin lượng mặt trời suốt (Transparent Solar cell) , nhằm tái sử dụng lượng cho tòa nhà 21 GIẢI PHÁP KẾT CẤU MỚI: ConFlexPave – Tấm bê tông ConFlexPave: - Bê tông tiêu biểu bao gồm xi măng, nước, sỏi cát Trong hỗn hợp làm cho bê tông cứng mạnh mẽ, không thúc đẩy tính linh hoạt Vì vậy, bê tông giòn dễ bị nứt nhiều trọng lượng áp dụng - ConFlexPave thiết kế đặc biệt để có số loại vật liệu cứng trộn lẫn với chất dẻo polymer Việc bao gồm sợi tổng hợp đặc biệt, việc cho phép bê tông uốn cong uốn cong áp lực, tăng cường khả chống trượt - Theo giáo sư Asst Prof Yang En-Hua thuộc trường Kỹ sư môi trường dân NTU, người dẫn đầu nghiên cứu NTU-JTC I³C, bước đột phá quan trọng tìm hiểu cách thức thành phần vật liệu tương tác với mặt học mức độ vi mô 22 GIẢI PHÁP KẾT CẤU MỚI: Hybrid Concrete Construction – Giải pháp thi công bê tông lai: - Thi công bê tông ghép +Cấu trúc Capital Gate lõi bê tông thẳng đứng bao quanh đường chéo thép mô tả dạng bên tháp Dầm thép trải dài hai, hỗ trợ sàn kim loại sàn bê tông composite sàn Trên sở đó, khoảng thông tầng hình thành với diagrid thép nội gắn liền với lõi Các chắn thép nối trực tiếp lưới bên bên ngoài, tạo không gian không cột với khoảng vượt khoảng 12 mét => Với giải pháp thi công bê tông lai - phương pháp xây dựng kết hợp bê tông đúc sẵn lát bê tông chỗ giúp tận dụng tối đa đặc tính vốn có chúng Độ xác, tốc độ kết thúc chất lượng cao cấu kiện đúc sẵn kết hợp với kinh tế tính linh hoạt bê tông chỗ => Đồng thời kết cấu bê tông xi măng tạo cấu trúc đơn giản, xây dựng cạnh tranh Khách hàng giá trị tốt lợi ích nhà thầu từ việc gia tăng sản xuất linh kiện nhà, xây dựng an toàn nhanh hiệu suất phù hợp 23 GIẢI PHÁP KẾT CẤU MỚI: Hybrid Concrete Construction – Giải pháp thi công bê tông lai: - Lợi ích việc sử dụng Kết cấu bê tông Hybrid: + Giá Mặc dù khung kết cấu tòa nhà chiếm 10% tổng chi phí xây dựng, việc lựa chọn vật liệu cho khung có hậu đáng kể cho trình Kết cấu bê tông xi măng cung cấp tốc độ, chất lượng kinh tế tổng thể nhanh cho dự án .Việc sử dụng bê tông có lợi ích bổ sung việc đánh giá chi phí toàn sống, yếu tố quan trọng người chủ sở hữu nhà khai thác PFI Ví dụ, khối lượng nhiệt bê tông làm giảm nhu cầu lượng làm mát sưởi ấm tòa nhà + Tính xây dựng Khi bê tông đúc sẵn bê tông chỗ sử dụng nơi thích hợp nhất, việc xây dựng trở nên tương đối đơn giản hợp lý Việc sử dụng kết cấu bê tông lai khuyến khích định thiết kế xây dựng phải giải giai đoạn thiết kế Việc sử dụng kết cấu bê tông lai có nghĩa tỷ lệ khung sản xuất lực lượng lao động có tay nghề nhà máy chịu thời tiết, kết xây dựng nhanh chất lượng tốt 24 GIẢI PHÁP KẾT CẤU MỚI: Hybrid Concrete Construction – Giải pháp thi công bê tông lai: - Lợi ích việc sử dụng Kết cấu bê tông Hybrid: + Tính bền vững Kết cấu bê tông xi măng tạo hội để khai thác khối lượng nhiệt cố hữu bê tông cách phơi sàn bê tông đúc sẵn Việc lưu trữ lượng vải cấu trúc giúp kiểm soát nhiệt độ bối cảnh xây dựng lượng thấp thông gió tự nhiên Kết thúc hình dạng đơn vị bê tông lộ sử dụng để giúp phân bố đồng ánh sáng để giảm mức độ ồn Hiện nay, tất tòa nhà tiêu thụ lượng hoạt động lớn nhiều so với sử dụng trình thi công, tòa nhà bê tông sử dụng khối lượng nhiệt làm giảm tác động lên môi trường cách giảm thiểu nhu cầu điều hòa không khí + An toàn Một tỷ lệ cao công việc cho dự án xây dựng bê tông lai thực nhà máy đúc sẵn Tại trường, việc sử dụng kết cấu bê tông lai giúp đảm bảo kế hoạch an toàn soạn thảo dựa thành tích cá nhân dự án Thi công bê tông lai làm giảm khả xảy tai nạn cách cung cấp tảng công việc trang web bị lộn xộn 25 III TỔNG KẾT - Capital Gate nhà chọc trời công hỗn hợp Abu Dhabi gần với Trung tâm triển lãm Abu Dhabi thiết kế với độ nghiêng cao Với độ cao 160 mét, tháp cao thành phố, tháp có độ nghiêm 18 đô phía tây Chủ sở hữu triển khai dự án Capital Gate Abu Dhabi National Exhibitions Company Tháp trung điểm dự án tổng thể phát triển Trung tâm triển lãm quốc gia Capital Centre/ Abu Dhabi Tòa tháp phải dùng đến 15.000 mét khối bê tông, kết hợp với 10.000 thép để xây dựng Bên Capital Gate hàng nghìn mét vuông văn phòng khách sạn Hyatt - The Capital Gate Tower tòa nhà biểu tượng nằm khu triển lãm Nó bật với mặt tiền thép kính ấn tượng, tạo hình ảnh đại bật Thiết kế cantilever thêm vào diện độc đáo đường chân trời Abu Dhabi tạo sắc đáng nhớ cho trung tâm triển lãm Một hệ kết cấu ‘như tác phẩm điêu khắc thép không gỉ' chảy xuống phía trước tầng thấp tạo thành vòm vào khách sạn, chảy qua khỏi sân dụng cụ che bóng mát cho chỗ ngồi khán đài Tầng hầm có hình dạng tự với mái thủy tinh động mang ánh sáng tự nhiên không gian sâu vào tháp Toà nhà có đường hầm thiết kế đặc biệt để hấp thụ lực gió tải địa chấn gây ra, độ dốc Capital Gate Capital Gate cho tòa nhà Trung Đông sử dụng hệ diagrid; Những công trình khác giới bao gồm 30 St Mary Axe (Gherkin) London, Tháp Hearst New York Sân vận động Quốc gia Bắc Kinh - Dự án Capital Gate đạt độ nghiêng nhờ thông qua kỹ thuật tiên tiến, gọi pre-cambering, cho phép sàn xếp chồng lên theo chiều dọc lên đến tầng 12 xen kẽ nhau, khoảng từ 300 mm đến 1400 mm - Capital Gate thiết kế công ty kiến ​trúc RMJM hoàn thành vào năm 2011 Tháng năm 2010, Sách kỷ lục Guinness chứng nhận Capital Gate "Tòa tháp nhân tạo nghiêng nhiều giới" Tòa nhà tạo góc 18 độ so với phương thẳng đứng, gấp lần độ nghiêng tháp Pisa 26 BẢNG ĐÁNH GIÁ ĐIỂM CỦA NHÓM STT Họ Tên Đóng góp tài liệu (%) Biên soạn chuyên đề (%) Vai trò Huỳnh Công Duy 7.5 Giới thiệu + KC Móng Lâm Quốc Vũ 7.5 Giới thiệu + KC Móng Trịnh Thanh Tùng 15 10 KC Lõi cứng + KC Diagrid + Giải pháp KC Huỳnh Mỹ Linh 15 KC Lõi cứng + KC Diagrid Phan Nhật Kha 7.5 10 Giàn + KC cantilever + Tổng kết Ngô Lộc Thùy Nhiên 7.5 KC cantilever + Tổng kết Nguyễn Phạm Tuấn Anh 20 30 Giàn + Tông hợp + Giải pháp KC Lâm Bá Tùng 20 30 Giàn + Tổng hợp + Layout TỔNG 100% 100% ... MÔN KẾT CẤU MỚI CAPITAL GATE TOWER Abu Dhabi, United Arap Emirates MỤC LỤC I II GIỚI THIỆU NỘI DUNG: KẾT CẤU MÓNG KẾT CẤU LÕI KẾT CẤU DIAGRID KẾT CẤU CANTILEVER GIẢI PHÁP KẾT CẤU MỚI III TỔNG KẾT... KTS.Norman Foster KẾT CẤU VỎ DIAGRID Chi tiết liên kết Diagrid - Liên kết cho cấu kiện thép liên kết bu lông cường độ cao liên kết hàn Hệ lưới kết nối tầng truyền tải trọng xuống kết nối vào lõi... lên đến tòa nhà Capital Gate nhấn mạnh liên kết truyền thống đương đại, giữ khứ tương lai, chiến lược phát triển quan trọng ADNEC 03 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO - Sơ lược kết cấu : Capital Gate sử dụng hệ