Sử dụng phần mềm SAP2000 ,khảosát sự biến dạng lệch, giữa cột và vách cứng, trong kết cấu nhà cao tầng, theo tiêu chuẩn CEB-FIP90, xét đến ảnh hưởng, co ngót và, từ biến bê tông
MỤC LỤC Chương TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu 1.2 Tình hình nghiên cứu .5 1.2.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nước 1.3 Phương pháp nghiên cứu 1.4 Nội dung nghiên cứu 1.5 Tính thực tiễn nghiên cứu Chương 2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT .8 Các khái niệm .8 2.1.1 Biến dạng đàn hồi 2.1.2 Biến dạng không đàn hồi 2.1.3 Biến dạng cột, vách cho tòa nhà có N tầng 2.2 Tính tốn biến dạng theo CEB-FIP90 10 2.2.1 Ảnh hưởng yếu tố thời gian 10 2.2.2 Biến dạng từ biến co ngót 11 2.2.3 Ảnh hưởng yếu tố nhiệt độ .15 2.2.4 Biến dạng chưa xét ảnh hưởng nhiệt độ 19 2.2.5 Biến dạng xét ảnh hưởng nhiệt độ 21 2.3 Biến dạng đàn hồi 22 2.3.1 Theo công thức sức bền vật liệu 22 2.3.2 Biến dạng đàn hồi cột, vách tầng thứ N thời điểm t .22 Chương 3.1 VÍ DỤ SỐ .23 Cơng trình Asia Square Tower 23 3.1.1 Biến dạng cột,vách theo thời gian 24 3.1.2 Biến dạng cột, vách với thay đổi độ ẩm 26 3.1.3 Biến dạng cột, vách với thay đổi nhiệt độ 28 Trang 3.1.4 Ảnh hưởng tốc độ thi công đến biến dạng cột, vách 30 3.2 Cơng trình VINCOM CENTER .33 3.2.1 Lệch biến dạng cột vách theo thời gian độ cao 33 3.2.2 Biến dạng theo thời gian cột vách thay đổi độ ẩm 36 3.2.3 Ảnh hưởng tốc độ thi công đến biến dạng cột, vách 37 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 39 4.1 Kết luận 39 4.2 Hướng phát triển đề tài 39 Tài liệu tham khảo .41 Trang Chương 1.1 TỔNG QUAN Giới thiệu Ngày nay, thành phố lớn Việt Nam giới, nhiều cơng trình nhà cao tầng, siêu cao tầng hình thành nhằm đáp ứng nhu cầu điều kiện sống ngày cao người hướng phát triển để giải vấn đề thiếu quỹ đất dân sinh trung tâm dân cư Tuy nhiên, vấn đề lớn đặt trình xây dựng nhà cao tầng, siêu cao tầng tác động tải trọng ngang lực nén lớn truyền lên kết cấu chịu lực theo phương đứng Giải pháp đặt để giải vấn đề đồng thời phù hợp cho khơng gian kiến trúc cơng trình sử dụng hệ vách, lõi kết hợp với cột Hình 1.1 trình bày mặt tầng điển hình hai tòa nhà cao tầng: (1) Hanoi Landmark Tower – Hotel Tower (trái) (2) Asia Square Tower (phải) –Singapore Hình 1.1 Mặt tầng điển hình cơng trình cao tầng Khi sử dụng đồng thời hệ cột – lõi cứng kết cấu nhà cao tầng lệch biến dạng phận cần xem xét Các lõi cứng có diện tích tiết diện lớn nhiều lần so với diện tích tiết diện cột tải trọng đứng lõi cứng không lớn so với cột tương ứng gần dẫn đến chênh lệch lớn biến dạng hai phận Sự co ngắn khác cột vách cứng liền kề sát bên nguyên nhân làm xoắn sàn phẳng, biến dạng dầm, tường chi tiết bao che v.v Hình 1.2 trình bày ảnh hưởng biến dạng lệch cột biên lõi làm nứt vách ngăn phát sinh cốt thép chịu kéo căng thớ phía cột Trang Hình 1.2 Ảnh hưởng biến dạng lệch kết cấu Hình 1.3 trình bày moment biến dạng lệch gây tại tầng 70 tòa nhà Hanoi Landmark Tower – Hotel Tower Moment lệch biến dạng gây cho cho dải sàn lớn phía cột 106.5 kN.m/m (căng thớ dưới), phía lõi cứng 104.3 kN.m/m (căng thớ trên) Hình 1.3 Moment lệch chuyển vị cột- vách, lõi tầng 70 tòa nhà Hanoi Landmark Tower – Hotel Tower Biến dạng bao gồm hai loại biến dạng đàn hồi không đàn hồi Biến dạng đàn hồi biến dạng tác dụng tải trọng xác định qua mối liên hệ với diện tích tiết diện mơ đun đàn hồi vật liệu Biến dạng không đàn hồi phát sinh tính chất co ngót từ biến bê tơng Vì tính co ngót từ biến bê tông thay đổi theo thời gian nên biến dạng thu có biến đổi q trình xây dựng sau hồn thành cơng trình Như vậy, khảo sát lệch biến dạng Trang cột-vách có xét đến tính co ngót từ biến bê tông giúp hiểu rõ biến dạng lệch phát triển biến dạng theo thời gian 1.2 Tình hình nghiên cứu 1.2.1 Tình hình nghiên cứu nước Lý thuyết biến dạng co ngót từ biến bê tơng thép nhiều tác giả đề cập từ thập kỷ trước như: Ross (1937), Lorman (1940), Neville cộng (1964) đưa yếu tố ảnh hưởng đến từ biến bê tông phương pháp dự đốn Mơ hình đơn giản dự đốn biến dạng co ngót từ biến bê tơng đưa tác giả Bazant (1972), Fintel-Ghosh Iyengar (1984).Bazant Baweja (2001) đưa mơ hình dự đốn từ biến co ngót cho việc phân tích thiết kế kết cấu bê tơng Tác giả Mark Fintel cộng (2005) “Column Shortening in Tall Structures – Prediction and Compensation” đề cập tượng co ngót từ biến dẫn đến biến dạng lệch cột nhà cao tầng thơng qua ví dụ điển hình để khảo sát, sau đưa cách hiệu chỉnh Jayasinghe Jayasena (2004) đề cập ảnh hưởng co ngắn cột thiết kế thi công nhà cao tầng Các tiêu chuẩn thiết kế CEB-FIP90, ACI-209R, Eurocode có quy định việc tính tốn biến dạng co ngót từ biến cho bê tơng Hiện có nhiều phần mềm cung cấp ứng dụng tính tốn biến dạng co ngót từ biến cho bê tơng như: SAP2000 cho phép tính tốn biến dạng theo tiêu chuẩn CEB-FIP90 MIDAS GEN cho phép tính tốn biến dạng theo tiêu chuẩn CEB-FIP90, ACI-209R, Eurocode 2, PCA Method (Mark Fintel) 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nước Tác giả Phạm Duy Hữu (2005) nghiên cứu thành phần bê tơng có xét đến yếu tố hạn chế co ngót từ biến, trình bày khái qt yếu tố ảnh hưởng đến co ngót từ biến bê tông Tác giả Phan Quang Minh cộng (2005) trình bày số phương pháp tính biến dạng từ biến theo thời gian bê tông như: phương trình lũy thừa, phương trình hypepol, phương trình logarit, phương trình từ Trang biến nhanh ban đầu Tác giả Hà Hoàng Phong (2008) khắc phục biến dạng khác cột vách theo thời gian nhà cao tầng phương pháp tối ưu bù biến dạng Tác giả Lương Văn Hải cộng (2011) đánh giá co ngắn cột vách nhà cao tầng ứng suất đàn hồi, từ biến co ngót, đồng thời đưa hiệu chỉnh biến dạng lệch cột vách cứng Tác giả Lương Văn Hải cộng (2012) đánh giá biến dạng cột vách nhà cao tầng theo tiêu chuẩn CEB-FIB90 Tác giả Lê Xuân Trường cộng (2012) nghiên cứu ảnh hưởng biến dạng cột liên hợp BTCT theo giai đoạn thi công nhà cao tầng sử dụng tiêu chuẩn CEB-FIP90 1.3 Phương pháp nghiên cứu Trong nghiên cứu này, phần mềm SAP2000 sử dụng để khảo sát toán theo tiêu chuẩn CEB-FIB90 Sử dụng phần mềm SAP2000 phù hợp với mục đích nghiên cứu khảo sát biến dạng lệch, đồng thời kết nghiên cứu tham khảo dễ dàng bạn sinh viên kỹ sư Mặt khác nhiều nghiên cứu cơng trình thực tế cho thấy tiêu chuẩn CEB-FIB90 cho kết đáng tin cậy so với ứng xử thực tế cơng trình Hải cộng (2012) nghiên cứu biến dạng lệch theo nhiều tiêu chuẩn CEB-FIB90, ACI-90R, EC2, FintelGhosh (1996) Kết cho thấy tiêu chuẩn có kết khác chênh lệch khơng nhiều Hình 1.4 Chuyển vị tính tốn đo đạt tòa nhà Hanoi Landmark Tower Trang Sai số CEB-FIB90 Fintel-Ghosh (1996) trung bình 10% (Hải cộng sự, 2012) Hình 1.4 trình bày chuyển vị đo đạt tính tốn cơng trình Hanoi Lanmark Tower hồn thành Việt Nam Kết cho thấy chuyển vị tính tốn thực tế gần giống Ở cơng trình phân tích tiến hành theo Fintel-Ghosh (1996) 1.4 Nội dung nghiên cứu Nội dung nghiên cứu bao gồm: khảo sát biến dạng lệch cột vách cứng kết cấu nhà cao tầng theo tiêu chuẩn CEB-FIP90 xét đến ảnh hưởng co ngót từ biến bê tông; khảo sát ảnh hưởng biến dạng cột vách theo giai đoạn thi công lên kết cấu khác 1.5 Tính thực tiễn nghiên cứu Với việc nhà cao tầng ngày trở nên phổ biến, có số cơng trình Việt Nam áp dụng phân tích lệch biến dạng cột vách trình xây dựng Đề tài hồn thành đưa nhìn nhận ngun nhân gây lệch biến dạng ảnh hưởng theo thời gian, giai đoạn thi công Đề tài tiến hành mơ hình ví dụ phần mềm SAP2000, phần mềm sử dụng phổ biến Do kết mà đề tài đưa tham khảo dễ dàng Trang Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Các khái niệm 2.1.1 Biến dạng đàn hồi Biến dạng đàn hồi biến dạng tức thời diễn phần tử tác dụng tải trọng (tĩnh tải, hoạt tải,…) Biến dạng đàn hồi phụ thuộc vào thành phần vật liệu, kích thước cấu kiện, tải trọng tác động, điều kiện môi trường… 2.1.2 Biến dạng không đàn hồi Biến dạng không đàn hồi bê tông tổng biến dạng co ngót từ biến bê tơng - Biến dạng co ngót bê tơng Biến dạng co ngót giảm thể tích bê tơng diễn q trình bay nước từ bề mặt bê tơng phản ứng hóa học q trình bê tơng ninh kết - Biến dạng từ biến Biến dạng từ biến tăng biến dạng theo thời gian ứng suất không thay đổi Biến dạng từ biến tổ hợp hai thành phần: biến dạng từ biến sở biến dạng từ biến khô Biến dạng từ biến chịu ảnh hưởng độ ẩm môi trường xung quanh, kích thước cấu kiện, thành phần bê tông, tuổi bê tông đặt tải độ lớn tải trọng Từ biến phát triển thời gian dài, khơng có giới hạn cụ thể Theo khảo sát nghiên cứu trước sau 30 năm biến dạng từ biến 2.1.3 Biến dạng cột, vách cho tòa nhà có N tầng Cơ sở lý thuyết để thiết lập cơng thức tính biến dạng phần tử phương đứng theo thời gian t ứng với tòa nhà có N tầng Các giả thiết bao gồm: bỏ qua ảnh hưởng yếu tố độ sụt bê tông, phần trăm cốt liệu nhỏ, phần trăm khơng khí có bê tơng, nhiệt độ mơi trường đến biến dạng co ngót từ biến Trang Hình 2.1 Trình tự thi cơng tòa nhà có N tầng Hình 2.1 biểu thị trình tự thi cơng cơng trình theo phương pháp thơng thường (thi công từ lên trên) Biến dạng (đàn hồi, từ biến, co ngót) tầng N khảo sát bao gồm: biến dạng thi công sàn tầng N sau thi công sàn tầng N Khi thi cơng sàn tầng N biến dạng bao gồm: biến dạng tầng thứ N biến dạng cộng dồn tầng bên Sau thi cơng sàn tầng N biến dạng tải trọng tầng bên thi công sau làm ảnh hưởng đến biến dạng tầng N tầng bên - Biến dạng thi công tầng N bao gồm Biến dạng đàn hồi cộng dồn tải trọng từ tầng đến tầng N Biến dạng co ngót cộng dồn xảy đến thời điểm thi công sàn N Biến dạng từ biến cộng dồn xảy đến thời điểm thi công sàn N tải trọng từ tầng đến tầng N - Biến dạng sau thi công tầng N bao gồm Biến dạng đàn hồi cộng dồn tải trọng từ tầng N+1 đến tầng mái Biến dạng co ngót cộng dồn tiếp diễn xảy sau thi công tầng N Trang Biến dạng từ biến cộng dồn tiếp diễn sau thi công sàn N tải trọng từ tầng đến tầng N biến dạng từ biến cộng dồn tải trọng từ tầng N+1 đến tầng mái 2.2 Tính tốn biến dạng theo CEB-FIP90 2.2.1 Ảnh hưởng yếu tố thời gian - Sự phát triển cường độ theo thời gian Cường độ chịu nén trung bình bê tông sau 28 ngày fcm fck f (2.1) đó: f 8MPa f ck cường độ chịu nén tiêu chuẩn bê tông Giá trị modul đàn hồi bê tông nặng tính tốn theo cơng thức sau Eci Eco f ck f / f cmo 1/3 (2.2) đó: Eci mơdul đàn hồi (MPa) bê tông tuổi 28 ngày, f ck cường độ tiêu chuẩn (MPa), f 8MPa , fcmo 10MPa , Eco 2.15x104 MPa - Khi cường độ chịu nén thực bê tông 28 ngày f cm biết, Eci tính từ cơng thức (2.3) Eci Eco fcm / fcmo 1/3 (2.3) Cường độ bê tông thời điểm t phụ thuộc vào loại xi măng, nhiệt độ điều kiện bảo dưỡng Đối với nhiệt độ trung bình 20oC bảo dưỡng theo chuẩn ISO 2736/2 liên quan đến cường độ chịu nén bê tông với độ tuổi khác nhau, f cm (t ) ước tính từ cơng thức (2.4) (2.5) Ảnh hưởng nhiệt độ suốt trình bảo dưỡng tuổi bê tông hiệu chỉnh theo công thức (2.27) f cm (t ) cc (t ) f cm Trang 10 (2.4) Bảng 3.1 Ảnh hưởng độ ẩm đến biến dạng lớn cột Thông số Độ ẩm (%) Biến dạng (mm) Vị trí Ngay 80 50 80 50 -110 -84 -134 -100 -147 -23.6 -103 80 50 80 -108 -187 -134 -78 -25.4 -126 -94 -26.5 -138 -102 -28.3 -178 -127 Sai số so với -32.0 RH=50%, (%) Biến dạng (mm) -115 -70 -33.3 -139 -84 -34.1 -151 -91 -35.4 -191 -115 Sai số so với -39.1 RH=50%, (%) Biến dạng (mm) Vị trí 30 năm Sai số so với Biến dạng (mm) Vị trí năm 50 RH=50%, (%) Vị trí năm hoàn thành -119 -72 -39.6 -143 -86 -39.7 -156 -93 -39.8 -196 -117 Sai số so với -39.5 RH=50%, (%) -39.9 -40.4 -40.3 Bảng 3.2 Ảnh hưởng độ ẩm đến biến dạng lớn vách Thông số Độ ẩm (%) Biến dạng (mm) Vị trí Ngay 80 50 80 50 -85 -63 -107 -77 -119 -25.9 -73 -84 50 -160 80 -109 -53 -28.0 -92 -66 -29.4 -103 -72 -31.9 -142 -95 Sai số so với -27.4 RH=50%, (%) Biến dạng (mm) -73 -54 -28.3 -92 -66 -30.1 -103 -72 -33.1 -142 -95 Sai số so với -26.0 RH=50%, (%) Biến dạng (mm) Vị trí 80 30 năm Sai số so với Biến dạng (mm) Vị trí năm 50 RH=50%, (%) Vị trí năm hồn thành -74 -55 -28.3 -94 -67 -30.1 -105 -74 -33.1 -146 -98 Sai số so với RH=50%, (%) -25.7 Trang 27 -28.7 -29.5 -32.9 Bảng 3.1 cho thấy biến dạng cột giảm khoảng 23.6% taị vị trí độ ẩm tăng từ 50% đến 80% thời điểm cơng trình hồn thành Giá trị tăng nhẹ theo thời gian, sai lệch thời điểm 30 năm sau hoàn thành khoảng 28.4% Tại vị trí 2, 3, nhận xét tương tự, chênh lệch lớn so với vị trí Sai lệch biến dạng hai trường hợp độ ẩm khác thời điểm hoàn thành 32.0%, 39.1%, 39.5% tương ứng với vị trí 2, 3, Giá trị khơng thay đổi nhiều vòng 30 năm sau dao động khoảng 32%-35.4% vị trí 2, khoảng 39.1%-40.3% cho hai vị trí 3, Bảng 3.2 cho thấy thay đổi biến dạng cột lớn so với vách độ ẩm thay đổi vị trí có thay đổi gần nhau, dao động 25.7%-27.4% gian đoạn sau thi cơng sau tăng đến khoảng 33% vào thời điểm 30 năm sau 3.1.3 Biến dạng cột, vách với thay đổi nhiệt độ Nhằm khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến biến dạng lệch cấu kiện cột vách cứng, trường hợp nhiệt độ xét là: t = 00C, t = 400C Hình 3.6 cho thấy nhiệt độ tăng biến dạng cột, vách tăng mạnh Biến dạng tăng trung bình khoảng 60%-70% nhiệt độ tăng từ 0oC đến 40oC Điều phù hợp với tính chất bê tơng, nhiệt độ tăng module đàn hồi, cường độ chịu nén bê tông giảm Đồng thời, hệ số từ biến biến dạng co ngót tăng nên tổng biến dạng chung tăng mạnh Trang 28 45 40 40 t=0 35 30 25 20 30 t=40 STT tầng t=40 35 25 20 15 15 10 10 5 -120.0 -90.0 -60.0 -30.0 STT tầng t=0 45 0.0 -90.0 -60.0 Biến dạng cột (mm) -30.0 0.0 Biến dạng vách (mm) Hình 3.6 Biến dạng cột vách vị trí với nhiệt độ t=0oC t=40oC Bảng 3.3 Ảnh hưởng nhiệt độ đến biến dạng lớn cột Ngay Thông số Nhiệt độ (oC) Biến dạng (mm) Vị trí 40 40 -66 -109 -78 -131 -84 -142 40 -103 -175 Sai số so với t=0 C, 64.1 -62 -101 68.2 -73 -123 69.4 -79 -134 70.9 -97 -166 Sai số so với t=0oC, 64.1 (%) Biến dạng (mm) -71 -114 68.2 -83 -137 69.4 -89 -148 70.8 -107 -181 o Sai số so với t=0 C, 61.3 (%) Biến dạng (mm) Vị trí 40 30 năm o Biến dạng (mm) Vị trí năm (%) Vị trí năm hồn thành -73 -118 65.4 -85 -141 66.7 -91 -152 68.5 -110 -186 Sai số so với t=0oC, (%) 61.2 Trang 29 65.3 66.6 68.5 Bảng 3.4 Ảnh hưởng nhiệt độ đến biến dạng lớn vách Ngay Thông số Nhiệt độ (oC) Biến dạng (mm) Vị trí 40 40 -50 -82 -60 -100 -65 62.8 40 -109 40 -82 -137 -43 -69 66.3 -51 -85 67.3 -56 -93 68.1 -72 -120 Sai số so với t=0oC, 61.9 (%) Biến dạng (mm) -43 -69 65.2 -51 -85 66.0 -56 -94 66.6 -72 -120 Sai số so với t=0oC, 62.2 (%) Biến dạng (mm) Vị trí 30 năm Sai số so với t=0oC, Biến dạng (mm) Vị trí năm (%) Vị trí năm hoàn thành -43 -70 65.6 -52 -86 66.4 -57 -95 67.0 -73 -121 o Sai số so với t=0 C, (%) 62.0 65.3 66.2 66.7 Bảng 3.3, Bảng 3.4 cho thấy ảnh hưởng thay đổi nhiệt độ đến biến dạng cột vách Khi nhiệt độ tăng từ 0oC đến 40oC biến dạng thay đổi khoảng 62% cho vị trí ứng với cột vách thời điểm hồn thành cơng trình Sau thi công năm thay đổi tăng lên thêm khoảng 4%, năm khoảng 2% Tại thời điểm 30 năm, thay đổi nhiệt độ làm cho biến dạng thay đổi khoảng 70% ứng với t=0oC t=40oC Từ khảo sát cho thấy nhiệt độ yếu tố cần phải xét đến trình phân tích 3.1.4 Ảnh hưởng tốc độ thi công đến biến dạng cột, vách Nhằm khảo sát ảnh hưởng tốc độ thi công đến biến dạng lệch cấu kiện cột vách cứng, trường hợp thi công sàn xét bao gồm: ngày/sàn, ngày/sàn, ngày/sàn Trang 30 Tốc độ thi công ảnh hưởng đến phát triển cường độ bê tông theo thời gian,môi trường tác dụng, thời điểm bê tông chịu tác dụng tải đặc biệt thời gian thi cơng kéo dài q trình co ngót, từ biến xảy trước thi công sàn tăng lên Do tốc độ thi cơng yếu tố ảnh hưởng đến biến dạng cột vách nhà cao tầng Theo kết khảo sát, thời gian thi cơng sàn dài biến dạng cột vách giảm, đòi hỏi thực tế phải hợp lý kỹ thuật kinh tế ngày/sàn ngày/sàn ngày/sàn 45 45 40 40 ngày/sàn ngày/sàn ngày/sàn 35 35 30 STT tầng 30 25 20 20 15 15 10 10 5 STT tầng 25 0 -100.0 -80.0 -60.0 -40.0 -20.0 0.0 -80.0 -60.0 -40.0 -20.0 0.0 Biến dạng vách (mm) Biến dạng cột (mm) Hình 3.7 Biến dạng vách cột vị trí với tốc độ thi cơng khác Hình 3.7 cho thấy tốc độ thi cơng có ảnh hưởng đến biến dạng vách cột Biến dạng lớn tốc độ thi công ngày/sàn giảm dần tốc độ thi công giảm Theo chiều cao nhà, khác biệt biến dạng theo tốc độ thi công tăng dần cao tầng mái Trang 31 Bảng 3.5 Ảnh hưởng tốc độ thi công đến biến dạng cột tầng mái Tốc độ thi công (ngày/sàn) -65.2 -59.5 -55.6 Thơng số Vị trí Vị trí Vị trí Vị trí Biến dạng (mm) Sai số % (so với ngày/sàn) Biến dạng (mm) Sai số % (so với ngày/sàn) Biến dạng (mm) Sai số % (so với ngày/sàn) Biến dạng (mm) Sai số % (so với ngày/sàn) - -8.7 -14.8 -60.8 -55.5 -51.8 -8.8 -14.9 -68.0 -62.2 -58.2 - -8.5 -14.4 -70.7 -64.8 -60.7 - -8.4 -14.2 Bảng 3.6 Ảnh hưởng tốc độ thi công đến biến dạng vách tầng mái Tốc độ thi công (ngày/sàn) -49.7 -45.3 -42.1 Thơng số Vị trí Vị trí Vị trí Vị trí Biến dạng (mm) Sai số % (so với ngày/sàn) Biến dạng (mm) Sai số % (so với ngày/sàn) Biến dạng (mm) Sai số % (so với ngày/sàn) Biến dạng (mm) Sai số % (so với ngày/sàn) -40.7 -40.9 -43.6 -9.0 -15.3 -36.9 -34.2 -9.5 -16.1 -37.1 -34.3 -9.5 -16.1 -39.6 -36.8 -9.2 -15.6 Bảng 3.5, Bảng 3.6 khảo sát biến dạng cột vách tầng mái thay đổi tốc độ thi công Ảnh hưởng tốc độ thi công vách cột tương đương Đối với cột, giá trị biến dạng giảm khoảng 8.6% tốc độ thi công giảm từ ngày/sàn đến ngày/sàn Biến dạng giảm khoảng 14.6% tốc độ thi công ngày/sàn sàn Các giá trị có dao động nhỏ so sánh vị trí Tương tự vách, giá trị biến dạng giảm khoảng 9.3% tốc độ ngày/sàn, khoảng 15.8% ứng với ngày/sàn Ứng với giảm tốc độ thi công ngày/sàn, biến dạng cột, vách tương ứng giảm khoảng 6% - 9.3% Trang 32 Như thấy ảnh hưởng tốc độ thi cơng đến biến dạng lớn hay bé tùy thuộc vào mức độ thay đổi tốc độ thi công Trong ví dụ này, tốc độ thi cơng sai khác ngày/sàn nên biến dạng chênh lệch không lớn Tuy nhiên sai khác tăng lên biến dạng thay đổi nhiều Do vậy, cần có tiến độ thi cơng phù hợp q trình thiết kế 3.2 Cơng trình VINCOM CENTER Vincom Center tòa tháp cao 24 tầng tầng hầm Cơng trình có hệ khung – lõi với vật liệu bê tông cốt thép Tiến hành khảo sát vị trí theo phương ứng với cột vách để làm rõ lệch biến dạng Hình 3.8 Các vị trí khảo sát lệch biến dạng 3.2.1 Lệch biến dạng cột vách theo thời gian độ cao Trước tiên vấn đề lệch biến dạng theo độ cao thời gian xét đến để làm rõ ứng xử kết cấu nhà cao tầng có cột – vách chịu lực chung tính chất theo thời gian bê tông Trang 33 Theo độ cao 30 25 15 C1 10 STT tầng 20 V1 Độ lệch -60 -50 -40 -30 -20 Chuyển vị đứng (mm) -10 Hình 3.9 Chuyển vị đứng C1 V1 30 25 15 C2 10 V2 Độ lệch -60 -50 STT tầng 20 -40 -30 -20 Chuyển vị đứng (mm) -10 Hình 3.10 Chuyển vị đứng C2 V2 Từ kết khảo sát chuyển vị đứng theo chiều cao ta thấy chuyển vị lệch biến dạng tăng dần theo độ cao, lớn vị trí tầng 18 -20 (khoảng 2/3 chiều cao nhà) giảm dần khoảng 1/3 số tầng cơng trình Biến dạng lệch C1 – V1 lớn khoảng 30mm, giá trị nhỏ ứng với C2 – V2 Trang 34 (26mm), nhiên giá trị nằm giới hạn cho phép L/240, với L chiều dài nhịp Theo thời gian 30 25 15 Ngay sau hoàn thành tháng tháng năm năm 30 năm -50 -45 -40 -35 10 STT tầng 20 -30 -25 -20 -15 Độ lệch chuyển vị đứng (mm) -10 -5 Hình 3.11 Độ lệch chuyển vị đứng C1 V1 30 25 15 Ngay sau hoàn thành tháng 10 tháng năm năm 30 năm -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 Độ lệch chuyển vị đứng (mm) -10 -5 Hình 3.12 Độ lệch chuyển vị đứng C2 V2 Trang 35 STT tầng 20 Bảng 3.7 Độ lệch chuyển vị đứng lớn (mm) Ngay sau Sau Sau Sau Sau Sau 30 thi công tháng tháng năm năm năm C1-V1 30.7 34.5 36.8 39.6 43.0 46.6 C2-V2 25.6 28.9 31 33.4 36.4 39.6 Từ kết khảo sát theo thời gian ta thấy độ lệch chuyển vị vách – cột tăng dần theo thời gian Sau thi công trình co ngót từ biến có ảnh hưởng đáng kể đến độ lệch biến dạng làm cho giá trị vượt ngưỡng cho phép tháng thứ C1 – V1, sau năm C2 – V2 Độ lệch chuyển vị sau 30 năm tăng thêm khoảng khoảng 50% so với giá trị sau thi cơng Sau tháng hồn thành giá trị lệch chuyển vị chiếm khoảng 75% so với 30 năm Đặc biệt năm sau xây dựng xong cơng trình độ lệch chuyển vị gần (khoảng 90%) với giá trị thời gian 30 năm 3.2.2 Biến dạng theo thời gian cột vách thay đổi độ ẩm Nhằm làm rõ tác động độ ẩm đến biến dạng cột, vách theo tiêu chuẩn CEB-FIP90, kết chuyển vị điểm khảo sát xét độ ẩm RH = 50% RH = 90% Trang 36 25 25 20 20 STT tầng 30 STT tầng 30 15 15 RH=90%_HT RH=90%_HT 10 10 RH=50%_HT RH=50%_HT RH=90%_3 năm RH=50%_3 năm -90 -70 -50 -30 -10 Chuyển vị đứng (mm)_C1 RH=90%_3 năm 5 RH=50%_3 năm 0 -50 -40 -30 -20 -10 Chuyển vị đứng (mm)_V1 Hình 3.13 Chuyển vị theo phương đứng cột C1 V1 thời điểm hoàn thành sau năm, ứng với độ ẩm RH=50% RH=90% Kết cho thấy biến dạng theo phương đứng giảm mạnh độ ẩm tăng từ RH=50% lên RH=90% Tại thời điểm hoàn thành chuyển vị lớn C1 26.4mm (RH=90%) 50.2 mm (RH=50%) (sai số khoảng 50%) Sau năm khoảng cách giá trị giảm khoảng 40% giá trị RH=90% Trong đó, biến dạng vách giảm khoảng 50% độ ẩm tăng từ 50% đến 90% 3.2.3 Ảnh hưởng tốc độ thi công đến biến dạng cột, vách Tốc độ thi công phụ thuộc nhiều yếu tố, thời điểm cụ thể thời gian thi cơng sàn nhanh chậm yêu cầu thực tế điều kiện bên liên quan Luận văn xét ảnh hưởng tốc độ thi công mức khác ngày/sàn, ngày/sàn ngày/sàn Trang 37 25 25 20 20 15 15 STT tầng 30 STT tầng 30 10 10 ngày ngày -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 -25 Chuyển vị đứng (mm)_C1 -20 -15 -10 -5 Chuyển vị đứng (mm)_V1 Hình 3.14 Chuyển vị theo phương đứng cột C1 V1 thời điểm hoàn thành Theo khảo sát ta thấy tốc độ thi cơng tăng biến dạng giảm Giá trị biến dạng lớn cột C1 51.8 mm ứng với tốc độ ngày/sàn, giá trị giảm 50.1 mm tốc độ thi cơng ngày/sàn 49.0 mm ứng với ngày/sàn Sự sai lệch biến dạng tốc độ thi công khác tăng theo độ cao Từ tầng đến tầng 15 giá trị trường hợp giống nhau, tầng 27 độ lệch khoảng 12% tốc độ thi công cách ngày Trang 38 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Tài liệu khảo sát lệch biến dạng cột vách sử dụng tiêu chuẩn CEB-FIP90 có xét đến ảnh hưởng thay đổi nhiệt độ độ ẩm theo thời gian với giai đoạn thi công công trình thơng qua phần mềm SAP2000 Đây yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tổng biến dạng theo phương đứng cột vách nhà cao tầng Điều giúp ích nhiều cho kỹ sư thiết kế kết cấu việc mơ hình tính tốn nhằm đưa nhận định ban đầu cách hợp lý cho việc thiết kế nhà cao tầng Dựa vào kết từ mơ hình số, số kết rút sau: Sự thay đổi độ ẩm ảnh hưởng lớn đến biến dạng cột vách cứng nên cần phải xem xét kỹ trình thiết kế Khi độ ẩm tăng biến dạng giảm Biến dạng cột vách giảm đến 40% -50% độ ẩm tăng từ 50% đến 80% 90% Tương tự độ ẩm, thay đổi nhiệt độ có ảnh hưởng lớn đến biến dạng cột vách Khi nhiệt độ tăng từ 0oC đến 40oC, biến dạng tăng khoảng 60%-70% Biến dạng lớn theo phương đứng vách cột tập trung chủ yếu giai đoạn vừa thi công 2-3 năm sau cơng trình hồn thành Giá trị biến dạng chiếm khoảng 90% tổng giá trị biến dạng tính đến 30 năm sau hồn thành cơng trình Tốc độ thi cơng có ảnh hưởng cơng trình này, tốc độ thi cơng tăng chuyển vị tăng ngược lại Mức độ ảnh hưởng tùy thuộc vào thay đổi tốc độ thi cơng Đối với ví dụ 1, biến dạng giảm khoảng 6%-9% ứng với tốc độ giảm ngày/sàn 4.2 Hướng phát triển đề tài Một số hướng phát triển đề tài nhận thấy: Nghiên cứu biến dạng lệch kết cấu bê tơng liên hợp Phân tích so sánh tính tốn biến dạng lệch theo tiêu chuẩn phương pháp khác Trang 39 Xét đến tác động loại tải trọng gió, động đất đến biến dạng cột, vách Trang 40 Tài liệu tham khảo [1] Comite Euro-International Du Beton (CEB-FIP Mode Code 1990) [2] Jayasinghe M T R and Jayasena W M V P K - Effects of axial shortening of columns on design and construction of tall reinforced concrete buildings, Practice Periodical on Structural Design and Construction, ASCE journal, Volume 9, Issue 2, pp 70-78, 2004 [3] Lương Văn Hải, Trần Minh Thi and Ang Kok Keng - Assessements of columns and walls shortening in highrise buildings due to elastic stresses, drying shrinkage and creep, Journal of science and technology, Vol 49, N0.4A, page 255-264, 2011 [4] Mark Fintel, S.K Ghosh and Hal Iyengar - Column shortening in tall structures- Prediction and compensation, 1996 [5] Ghosh, S.K - Estimation and accommodation of column length changes in tall buildings, Large concrete buildings, B.V Rangan and R F Warner, eds., Longmans, London, 1996 [6] Lê Xuân Trường, Lương Văn Hải, Nguyễn Thời Trung (2012) Nghiên cứu ảnh hưởng biến dạng cột liên hợp BTCT theo giai đoạn thi công nhà cao tầng sử dụng tiêu chuẩn CEB-FIP90 Hội nghị Cơ học toàn quốc lần thứ 9, Trường đại học Bách khoa Hà Nội, 8-9/12/2012, Hà Nội, Việt Nam, 1145-1154 [7] Lê Xuân Trường – Nghiên cứu khắc phục biến dạng lệch cột vách cứng theo thời gian giai đoạn thi công nhà cao tầng, Luận văn thạc sĩ, 2012 [8] Optimized Modeling and Design of Structures using SAP2000, CSI Educational Services Trang 41