Cùng với sự phát triển của công nghệ xây dựng, các tòa nhà hiện đại ngày nay càng trở nên cao hơn, đáp ứng nhiều công năng, vật liệu sử dụng nhẹ và cường độ cao hơn. Kết quả của sự phát triển đó dẫn đến các tòa nhà cao tầng và siêu cao tầng nhạy cảm với các tác động động học của tải trọng gió và động đất.
Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2019 13 (3V): 31–41 NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA NHÀ NHIỀU TẦNG CÓ KẾT CẤU DẦM CHUYỂN CHỊU TẢI TRỌNG GIÓ SỬ DỤNG PHẦN MỀM ETABS Nguyễn Ngọc Linha,∗, Ngô Việt Anha a Khoa Xây dựng Dân dụng & Công nghiệp, Trường Đại học Xây dựng, 55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam b Công ty Cổ phần Kiến trúc Đô thị Hà Nội – UAC, 25 Bùi Ngọc Dương, Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 17/06/2019, Sửa xong 01/07/2019, Chấp nhận đăng 03/07/2019 Tóm tắt Cùng với phát triển cơng nghệ xây dựng, tòa nhà đại ngày trở nên cao hơn, đáp ứng nhiều công năng, vật liệu sử dụng nhẹ cường độ cao Kết phát triển dẫn đến tòa nhà cao tầng siêu cao tầng nhạy cảm với tác động động học tải trọng gió động đất Để đáp ứng yêu cầu phức tạp kết cấu, hệ kết cấu đặc biệt như: hệ kết cấu dầm chuyển, hệ kết cấu tầng cứng (outrigger) ngày sử dụng rộng rãi nhà nhiều tầng Các hệ kết cấu có làm việc ảnh hưởng đến kết cấu lân cận tồn cơng trình, khác biệt so với kết cấu thơng thường Vì báo này, tác giả tiến hành nghiên cứu ứng xử nhà nhiều tầng có kết cấu dầm chuyển chịu tải trọng gió phần mềm ETABS Số liệu sử dụng để nghiên cứu ứng xử kết cấu dựa kết tính tốn hai mơ hình có cách mơ tả phần tử dầm chuyển phần mềm ETABS khác mơ hình – mơ hình hóa phần tử mơ hình – mơ hình hóa phần tử Từ số liệu phân tích cho thấy có khác biệt lớn việc sử dụng hai mô hình nêu để phân tích ứng xử cơng trình nhà nhiều tầng chịu tải trọng gió Từ khố: nhà nhiều tầng; tải trọng gió; dầm chuyển; tầng cứng; outrigger; phân tích kết cấu; phần mềm ETABS A STUDY ON THE BEHAVIOUR OF TALL BUILDINGS WITH THE TRANSFERRING BEAM SYSTEM SUBJECTED TO THE WIND LOAD USING ETABS Abstract Along with the development of construction technology, modern buildings are being higher and higher, having more functions, being used lighter and high strength materials The result of that development led to highrise and super-high-rise buildings sensitive to the kinetic stimulus effects of wind loads and earthquakes In order to meet the complex structural requirements, special structural systems such as the transfer beam and the outrigger structures are increasingly applied in those buildings These structures behave and affect the neighboring structures as well as the whole building more differently than conventional structures Therefore, in this paper, the author conducts a study on the behavior of multi-storey buildings using the transferring beam system under the wind load by ETABS software The results were obtained from two models with the difference in the modelling of transferring beams analysed by ETABS software: model - modeling with bar elements and models - modeling by plate element The data showed that the behaviors of multi-storey buildings under the wind load are significantly different when using two above mentioned models Keywords: multi-story buildings; wind load; transferring beam; transferring floor; outrigger; structural analysis; ETABS software https://doi.org/10.31814/stce.nuce2019-13(3V)-04 c 2019 Trường Đại học Xây dựng (NUCE) ∗ Tác giả Địa e-mail: linhnn@nuce.edu.vn (Linh, N N.) 31 Linh, N N., Anh, N V / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng Mở đầu Trong năm gần đây, với phát triển kinh tế tốc độ thị hóa ngày cao Để đáp ứng việc tăng dân số, người dân đổ dồn đô thị, thành phố lớn để sinh sống, học tập làm việc, nên cơng trình nhiều tầng xây dựng nhiều thành phố lớn Bên cạnh đó, tập đồn kinh tế lớn giới thường muốn khẳng định tiềm lực kinh tế, tài thơng qua việc đầu tư xây dựng tòa nhà có quy mơ lớn, cao tầng, siêu cao tầng như: tháp Buji Khalifa Dubai, tòa nhà Tapei 101 Đài Loan số cơng trình khác Việt Nam với phát triển kinh tế trình độ khoa học kỹ thuật ngày cao, có nhiều cơng trình nhà cao tầng điển tòa nhà: Landmark 81 (81 tầng, cao 461 m), Keangnam Hanoi Landmark Tower (70 tầng, cao 330 m), Bitexco Tower (68 tầng, cao 262 m) Các hệ kết cấu đặc biệt như: hệ kết cấu dầm chuyển, hệ kết cấu tầng cứng (outrigger) ngày sử dụng rộng rãi nhà nhiều tầng Để giải vấn đề đặt bố trí cơng nhà nhiều tầng cần khơng gian sử dụng linh hoạt không gian trung tâm thương mại, phòng họp đòi hỏi khơng gian lớn phía dưới; khơng gian nhà ở, văn phòng lại cần khơng gian hẹp phía Giải pháp sử dụng kết cấu “dầm chuyển” để điều chỉnh tiết diện vị trí vách cứng hay cột nhà nhiều tầng giải pháp hữu hiệu để giải vấn đề nêu Trong trường hợp tầng bên nhà nhiều tầng, cột cần phải bố trí thưa để tạo khơng gian rộng, tầng cột bố trí dày để giảm kích thước dầm sử dụng kết cấu tường chịu lực Các dầm tầng có thay đổi cần có độ cứng lớn để truyền tải trọng thẳng đứng từ cột tường chịu lực bên xuống cột tầng Các dầm gọi dầm chuyển Một số cơng trình có hệ thống dầm chuyển xây dựng giới như: tòa nhà “Trump International Hotel and Tower”- Chicago - Mỹ (92 tầng) hệ thống dầm chuyển thiết kế đặt tầng 16 để tạo không gian cho khu vực công viên tầng Tòa nhà “Diwang International Commerce Center”- Nam Ninh - Trung Quốc (56 tầng), dầm chuyển thiết kế tầng tầng 38 dùng để đỡ hệ tường chịu lực khung tầng phía Tại Việt Nam, có nhiều cơng trình nhà nhiều tầng sử dụng hệ thống dầm chuyển như: tòa nhà “D’Capitale”- Trần Duy Hưng - Hà Nội (42 tầng), hệ thống dầm chuyển nằm tầng tòa C6 dự án với kích thước dầm chuyển lớn ghi nhận cao m, rộng 6,65 m đỡ hệ kết cấu cột vách khối tháp phía Cơng trình tòa nhà “Dolphin Plaza”- Mỹ Đình- Hà Nội (28 tầng), hệ thống dầm chuyển ứng lực trước có chiều cao m vượt nhịp lớn 28,4 m đặt sàn tầng đỡ 25 tầng phía Trong phân tích ứng xử nhà nhiều tầng, việc sử dụng kết cấu dầm chuyển có ảnh hưởng lớn đến làm việc cơng trình cơng trình chịu tải trọng ngang Tại Việt Nam có số nghiên cứu tác giả hệ kết cấu dầm chuyển như: “Nghiên cứu phân tích thiết kế kết cấu dầm chuyển nhà nhiều tầng” Hiếu cs [1]; “Tính tốn thiết kế kết cấu dầm chuyển bê tông cốt thép” Tuân cs [2]; “Phổ phản ứng chuyển vị phân tích nhà cao tầng chịu động đất Việt Nam phương pháp tĩnh phi tuyến” Hải cs [3], “Khảo sát hiệu phân tích dầm chuyển ứng lực trước đồng thời với khung bê tông cốt thép” Hưng cs [4]; “Tính kết cấu theo phương pháp phần tử hữu hạn” Cầu [5] Tuy nhiên hạn chế nghiên cứu làm việc chung dầm chuyển toàn hệ kết cấu cơng trình, vấn đề cần nghiên cứu làm rõ Trong báo này, tác giả tiến hành nghiên cứu ứng xử nhà nhiều tầng có kết cấu dầm chuyển chịu tải trọng gió sử dụng phần mềm ETABS 32 Linh, N N., Anh, N V / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Vai trò đặc điểm hệ kết cấu dầm chuyển nhà nhiều tầng Dầm chuyển bê tông cốt thép (BTCT) loại dầm thường có độ cứng tiết diện hình học tương đối lớn (tỉ lệ nhịp thơng thủy chiều cao dầm ln/h ≤ 4), có tác dụng thay đổi trạng thái làm việc hệ kết cấu từ hệ dầm cột chịu lực sang hệ dầm vách chịu lực hệ dầm cột khung với số lượng cột phía dầm nhiều số lượng cột phía dầm Vì dầm chuyển dạng kết cấu có kích thước lớn nhiều so với dầm thông thường nên làm việc dầm chuyển khác so với dầm thơng thường có ứng xử kết hợp biến dạng uốn cắt Do việc tính tốn thiết kế dầm chuyển khác so với tính tốn thiết kế dầm thường Do bước cột bị thay đổi đột ngột với xuất dầm chuyển với độ cứng lớn làm cho hệ kết cấu trở nên phức tạp Một số phương pháp tính tốn dầm chuyển sử dụng tính tốn dựa tiêu chuẩn ACI – 2012 [6] tính tốn theo phương pháp giàn ảo Do dầm chuyển phải nhận tải trọng lớn từ cột hay vách cứng phía truyền xuống dầm nên dạng phá hoại lực cắt thường hay xảy với dầm chuyển, nên cần phải đặc biệt quan tâm đến tính tốn chịu cắt thiết kế loại dầm Sự truyền lực cắt tải trọng truyền xuống gối tựa diễn phần dầm Nhưng lực cắt theo phương đứng gần với gối tựa nên xem ứng suất trực tiếp khu vực để chịu ứng suất kéo Các ứng suất kéo nằm ngang tải đặt mặt dầm, tải trọng đặt mặt dầm giá trị ứng suất kéo tăng lên đáng kể theo góc 45◦C so với phương ngang Khi phân tích đàn hồi với loại dầm này, trạng thái cần xét tính đến trước dầm hình thành vết nứt Sự hình thành vết nứt xuất tải trọng đạt từ phần ba đến nửa tải trọng tới hạn Các kết phân tích đàn hồi yếu chúng thể phân bố ứng suất mà gây vết nứt cần đưa dẫn hướng cho vết nứt dòng lực sau xuất vết nứt Trong trường hợp dầm đơn nhịp đỡ tải trọng tập trung, ứng suất nén tác dụng gần song song với đường nối tải trọng trụ đỡ; ứng suất kéo lớn tác dụng song song với đáy dầm; ứng suất uốn đáy không đổi phần lớn nhịp [7] Khi dầm đơn nhịp chịu tải trọng phân bố từ xuống, đường ứng suất kéo có hình lượn sóng theo phương song song với đáy dầm, ứng suất nén ln vng góc với đường ứng suất kéo Nếu tải trọng có hướng tác dụng từ mặt dầm, quỹ đạo chịu nén dầm có dạng vòm Việc sử dụng kết cấu dầm chuyển có ảnh hưởng lớn đến làm việc cơng trình cơng trình chịu tải trọng ngang Khi chịu tác động tải trọng ngang, cột vị trí phía dầm chuyển chịu mơ men lớn thường bị phá hủy vị trí Để khắc phục, cần tăng độ cứng cột phía dầm chuyển cấu tạo liên kết cột phía với dầm chuyển theo liên kết khớp nhằm chịu biến dạng xoay lớn Chuyển vị ngang tương đối tầng lân cận với tầng có bố trí dầm chuyển có biến thiên khác với vị trí tầng khác, yếu tố cần lưu ý xem xét thiết kế để tránh ảnh hưởng đến cấu tạo kết cấu chiu lực bao che cơng trình Mơ hình khảo sát ứng xử nhà nhiều tầng có dầm chuyển 3.1 Lựa chọn mơ hình khảo sát Để khảo sát ảnh hưởng dầm chuyển đến làm việc hệ kết cấu nhà nhiều tầng, nghiên cứu đưa cơng trình giả định sau: - Vị trí cơng trình: đường Xn Thủy, quận Cầu Giấy, thành phố Hà Nội 33 Linh, N N., Anh, N V / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng - Quy mơ cơng trình với 30 tầng với tầng thương mại dịch vụ 26 tầng văn phòng cho th Cơng trình cao 110 m tầng từ tầng đến tầng có chiều cao 4,5 m; tầng cao 5,5 m; tầng từ tầng đến mái có chiều cao 3,5 m - Cơng trình sử dụng hệ kết cấu khung – vách chịu lực kết hợp hệ sàn không dầm Khối thương mại dịch vụ từ tầng đến tầng sử dụng hệ kết cấu cột bê tông cốt thép (BTCT) chịu lực tiết diện 100×100 cm, từ tầng đến mái hệ cột biên chuyển thành vách BTCT dày 30 cm chạy ẩn tường Dầm chuyển tiết diện 100×150 cm nằm vị trí tầng với cao độ +19,00 m đỡ hệ vách cứng không liên tục Sàn tầng sử dụng hệ kết cấu sàn phẳng dày 15 cm, mũ nấm đầu cột dày 40 cm Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng 2019 NUCE 2019 chí Khoa Cơng nghệcơng Xây dựng dầm biên tiết diệnTạp 80×60 cm.học Mặt trìnhNUCE mơ hình hệ kết cấu xem Hình đến Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2019 Hình 1 4 2 f 4f 6 f e e e e e 1 6 d d f d d Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2019 f e f f d d f e c c c c c e c d b bd b b b b c c a a a a a a b b Hình Mặt kết1 cấu tầng đến 4tầng14đến tầng 4Hình 2.Hình Mặt kết cấu Hình kết cấu tầng tầng đến Mặt kếtbằng Hình Mặt cấu Hình Mặt Hình 1 Mặt Mặt kết cấu tầng kết đến tầngtầng Hình Mặt kết cấu tầng 6cấu đếnkết máicấu tầng đến mái tầng đến mái tầng đến mái a a 24 kết2 cấu 1tầng 31 đến 4 Hình Mặt tầng tầng đến mái f f 6 Hình Mặt6 kết cấu f f e e e e d d d d c c c c b b b b a aa a tầng Mặt 5bằng cấu tầng bốHình trí dầm Hình Mơphân hìnhtích phân tích Hình Mặt bằngHình kết cấu bố tríkết dầm chuyển Mơchuyển hình phân tích Mơ4 hình Hình Hình 3 Mặt Mặt bằngkết kếtcấu cấutầng tầng55bố bốtrítrídầm dầmchuyển chuyển Hình MơHình hình4.phân tích Hình Mặt kết cấu tầng bố trí dầm chuyển Hình Mơ hình phân tích 3.3 3.Tải trọng tác dụng 3.3 Tải trọng tác dụng 3.3 Tải trọng tác Tải dụng ❖ Tải trọng đứng:❖ trọng đứng: 34 Tảiđứng: trọng tác dụng ❖-3.3 Tải trọng Tĩnh tải: Tĩnh tải bao gồm trọng lượng vật liệu cấu tạo nên cơng trình - Tĩnh tải: Tĩnh tải bao gồm trọng lượng vật liệu cấu tạo nên công trình ❖ Tải trọng đứng: quy định theotải: Tiêu chuẩn Nam TCVN 2737 – 1995vật Error! source not - Tĩnh Tĩnh tảiViệt bao lượng liệu Reference cấu tạo–nên công trình Reference quy định theogồm Tiêutrọng chuẩn Việtcác Nam TCVN 2737 1995 Error! source not - Tĩnh tải: Tĩnh tải bao gồm trọng lượng vật liệu cấu tạo nên cơngnot trình quy định theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2737 – 1995 Error! Reference source quy định theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2737 – 1995 Error! Reference source not Linh, N N., Anh, N V / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng - Vật liệu sử dụng: chi tiết Bảng Bảng Thông số vật liệu bê tông Loại cấu kiện Loại BT Cường độ tính tốn Ghi Cột, vách, lõi thang máy, dầm chuyển Dầm, sàn B45 B35 25 MPa 19,5 MPa TCVN 5574:2018 [8] TCVN 5574:2018 [8] 3.2 Mơ hình hóa cơng trình Nhà nhiều tầng có nhiều loại hệ kết cấu sơ đồ tính tốn khác Dựa theo sơ đồ tính tốn, sử dụng nhiều phương pháp khác để xác định nội lực, chuyển vị cấu kiện kết cấu chịu lực toàn hệ Một số phương pháp tính tốn cho nhà nhiều tầng sử dụng như: Phương pháp học kết cấu, phương pháp biến phân, sai phân hữu hạn, phương pháp phần tử hữu hạn Trong phương pháp này, phương pháp phần tử hữu hạn phương pháp có độ tin cậy cao, dễ dàng thiết lập phần mềm hỗ trợ tính tốn dựa sở ma trận Đối với nhà nhiều tầng, số lượng phần tử lớn Do việc tính tốn thơng qua phần mềm giúp giảm thời gian tính tốn, mức độ xác cao Một phần mềm hỗ trợ tính tốn dựa phương pháp phần tử hữu hạn sử dụng phổ biến phần mềm ETABS hãng CSI Các cấu kiện nhà nhiều tầng có hệ thống dầm chuyển bao gồm: hệ dầm thường, hệ cột, hệ sàn, hệ vách dầm chuyển Đối với phần mềm ETABS cho phép người sử dụng mơ hình hóa cấu kiện thành phần tử dạng: phần tử dạng phần tử dạng Phần tử (beam element) phần tử có kích thước chiều dài lớn nhiều so với hai kích thước lại Loại phần tử có bậc tự đầu liên kết phần tử Tọa độ địa phương có ý nghĩa quan trọng việc xác định tiết diện, tải trọng nội lực phần tử Khi mơ hình hóa sàn vách loại phần tử cần định nghĩa tính chất chịu lực Có loại sau: + Membrane element: Phần tử dạng màng, chịu kéo, nén mặt phẳng, mơmen theo phương pháp tuyến bỏ qua; + Plate element: Phần tử dạng tấm, chịu uốn chịu cắt; + Shell element: Phần tử dạng vỏ, vừa chịu uốn, cắt, vừa chịu kéo, nén mặt phẳng Phần tử kết hợp hai phần tử Membrane element Plate element Ngồi phần mềm cho phép kể đến hiệu ứng biến dạng cắt phần tử Plate Shell Để kể đến hiệu ứng cần lựa chọn loại “Thick – Plate” định nghĩa phần tử - Các cấu kiện dầm cột cấu kiện có dạng phần tử mơ hình hóa thành phần tử Frame phần mềm - Các cấu kiện sàn vách cấu kiện có dạng phần tử mơ hình hóa thành phần tử Slab Wall phần mềm - Cấu kiện dầm chuyển có tiết diện trạng thái làm việc khác với dầm thường nên việc mơ hình hóa cấu kiện phần tử hay phần tử cần xem xét kỹ Trong báo này, tác giả mơ hình hóa kết cấu dầm chuyển theo hai trường hợp để phân tích đánh giá hai phương pháp mơ hình hóa kết cấu dầm chuyển là: + Mơ hình - kết cấu dầm chuyển mơ hình phần tử dạng + Mơ hình - kết cấu dầm chuyển mơ hình phần tử dạng 35 Linh, N N., Anh, N V / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng 3.3 Tải trọng tác dụng a Tải trọng đứng - Tĩnh tải: Tĩnh tải bao gồm trọng lượng vật liệu cấu tạo nên cơng trình quy định theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2737 – 1995 [9] Tĩnh tải quy đổi thành tải trọng phân bố m2 sàn tính tốn khai báo theo phương trọng lực lên phần tử slab mơ hình phần mềm ETABS tương ứng với loại cơng sàn theo bố trí mặt kiến trúc - Hoạt tải: Hoạt tải bao gồm trọng lượng người, đồ vật, vật liệu, thiết bị đặt tạm thời dài hạn lên cấu kiện cơng trình quy định theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2737 – 1995 [9] Hoạt tải sàn phân bố m2 tính tốn khai báo theo phương trọng lực lên phần tử slab mơ hình phần mềm ETABS tương ứng với loại công sàn theo bố trí mặt kiến trúc b Tải trọng ngang - Trong phạm vi báo, tác giả kể đến thành phần tải trọng gió tác dụng lên cơng trình - Tải trọng gió: Tải trọng gió tính theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2737 – 1995 [9], cơng trình xây dựng khu vực: quận Cầu Giấy – thành phố Hà Nội có vùng gió II-B Tải trọng gió tiêu chuẩn: W0 = 95 kG/m2 Thành phần tĩnh tải trọng gió gán vào tâm hình học cơng trình Trong thành phần động tải trọng gió gán vào tâm khối lượng sàn tầng Kết đánh giá 4.1 Chuyển vị ngang chuyển vị ngang tương đối tầng Sau phân tích, kết thành phần chuyển vị ngang tâm cứng chuyển vị ngang tương đối tầng đưa vào Bảng Trong đó: - U x chuyển vị ngang tuyệt đối theo phương X tải trọng gió theo phương X gây - Uy chuyển vị ngang tuyệt đối theo phương X tải trọng gió theo phương Y gây - Từ kết chuyển vị tuyệt đối tâm cứng tầng tính chuyển vị lệch tương đối tầng sau: ∆Uyi − ∆Uyi−1 ∆U xi − ∆U xi−1 ∆U x = ; ∆Uy = Hi−1 Hi−1 ∆U xi , ∆Uyi chuyển vị ngang tuyệt đối theo phương X, Y tải trọng gió gây tầng thứ i; ∆U xi−1 , ∆Uyi−1 chuyển vị ngang tuyệt đối theo phương X, Y tải trọng gió gây tầng phía tầng thứ i; Hi−1 chiều cao tầng tầng thứ i Từ kết Bảng 2, Bảng Hình ta đưa số nhật xét sau: - Chuyển vị ngang tâm cứng cơng trình mơ hình mơ hình có giá trị tương tự Giá trị chuyển vị ngang tâm cứng công trình tầng mơ hình lớn mơ hình khơng đáng kể lớn nhiều 1,65% giá trị chuyển vị theo phương X tầng - Chuyển vị ngang tương đối tầng cơng trình mơ hình mơ hình có giá trị khơng chênh lệch Riêng phạm vi tầng lân cận với tầng có bố trí dầm chuyển (tầng 5, tầng 6) có biến thiên khác biệt so với tầng khác Giá trị chuyển vị ngang tương đối tầng cơng trình mơ hình lớn mơ hình nhiều 3,4% vị trí chuyển vị ngang tương đối theo phương X tầng 36 Linh, N N., Anh, N V / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng - Chuyển vị ngang tương đối tầng có biến thiên đột ngột vị trí tầng có bố trí dầm chuyển tầng phía tầng có bố trí dầm chuyển Giá trị tăng nhanh từ tầng đến tầng sau giảm từ tầng đến tầng sau trở lại chu kì biến thiên ổn định tầng phía - Chuyển vị ngang tương đối tầng theo phương X có biến thiên rõ ràng so với phương Y Do độ cứng công trình theo phương X yếu theo phương Y nên có bố trí dầm chuyển làm thay đổi độ cứng tầng bố trí dầm chuyển nên biến thiên rõ ràng Bảng Bảng chuyển vị ngang tầng tâm cứng cơng trình Mơ hình Mơ hình Mơ hình Tầng Mái 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 Mơ hình Tầng U x (mm) Uy (mm) U x (mm) Uy (mm) 114,950 113,553 112,032 110,355 108,495 106,433 104,158 101,662 98,941 95,996 92,827 89,438 85,836 82,025 78,016 89,489 87,382 85,193 82,930 80,580 78,132 75,576 72,906 70,121 67,217 64,198 61,066 57,827 54,489 51,062 115,644 114,246 112,725 111,048 109,188 107,127 104,852 102,356 99,636 96,691 93,523 90,135 86,532 82,721 78,710 89,868 87,758 85,566 83,301 80,948 78,496 75,936 73,263 70,474 67,566 64,542 61,405 58,161 54,816 51,381 16 15 14 13 12 11 10 U x (mm) Uy (mm) U x (mm) Uy (mm) 73,819 69,445 64,911 60,235 55,439 50,554 45,618 40,682 35,823 31,157 26,920 23,566 15,667 8,642 2,824 47,557 43,988 40,373 36,730 33,082 29,452 25,871 22,370 18,988 15,770 12,811 10,426 6,331 3,339 1,095 74,511 70,134 65,595 60,911 56,105 51,206 46,250 41,288 36,391 31,672 27,354 23,874 15,811 8,709 2,843 47,868 44,291 40,666 37,012 33,351 29,708 26,110 22,591 19,189 15,947 12,956 10,518 6,375 3,360 1,101 Bảng Bảng chuyển vị ngang tương đối tầng Mơ hình Tầng Mái 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 Mơ hình ∆U x ∆Uy ∆U x ∆Uy 0,000332 0,000358 0,000395 0,000437 0,000484 0,000534 0,000585 0,000637 0,000690 0,000742 0,000793 0,000843 0,000891 0,000938 0,000982 0,000497 0,000517 0,000533 0,000553 0,000575 0,000599 0,000625 0,000652 0,000679 0,000705 0,000731 0,000755 0,000778 0,000798 0,000815 0,000332 0,000358 0,000395 0,000437 0,000484 0,000533 0,000585 0,000637 0,000690 0,000742 0,000793 0,000843 0,000891 0,000938 0,000983 0,000498 0,000517 0,000534 0,000554 0,000576 0,000600 0,000626 0,000653 0,000679 0,000706 0,000732 0,000756 0,000779 0,000800 0,000817 Mơ hình Tầng 16 15 14 13 12 11 10 37 Mơ hình ∆U x ∆Uy ∆U x ∆Uy 0,001023 0,001061 0,001094 0,001121 0,001143 0,001155 0,001155 0,001137 0,001093 0,000993 0,000788 0,001163 0,001253 0,001033 0,000501 0,000830 0,000840 0,000846 0,000847 0,000842 0,000831 0,000812 0,000784 0,000747 0,000688 0,000557 0,000586 0,000504 0,000369 0,000180 0,001024 0,001062 0,001095 0,001124 0,001146 0,001159 0,001161 0,001146 0,001105 0,001012 0,000815 0,001189 0,001266 0,001041 0,000504 0,000832 0,000843 0,000849 0,000850 0,000845 0,000834 0,000816 0,000789 0,000752 0,000695 0,000570 0,000592 0,000508 0,000372 0,000181 TANG 19 0.000891 0.000778 0.000891 0.000779 TANG 18 0.000938 0.000798 0.000938 0.000800 TANG 18 0.000938 0.000798 0.000938 0.000800 TANG 17 0.000982 0.000815 0.000983 0.000817 TANG 17 0.000982 0.000815 0.000983 0.000817 TANG 0.001253 0.000504 0.001266 0.000508 TANG 0.001033 0.000369 0.001041 0.0003 TANG 0.001033 0.000369 0.001041 0.000372 TANG 0.000501 0.000180 0.000504 0.0001 TANG 0.000501 0.000180 0.000504 0.000181 Linh, N N., Anh, N V / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Hình Chuyển vị ngang tương đối tầng theo phương Xphương vàphương phươngXYX Hình 5.5.5.Chuyển vịvị ngang tương đối tầng theo vàvà phương YY Hình Chuyển ngang tương đốicác tầng theo phương Từ rara sốsố nhật xétxét sau: Từkết kếtquả quảcủa củabảng bảng2,2,bảng bảng3 3vàvàhình hình5 5tatađưa đưa nhật sau: 4.2 Nội lực cột, vách vị trí liên kết với dầm chuyển vịvịngang tâm cứng cơng hình và mơmơ hình tầng có giágiá -Chuyển Chuyển ngang tâm cứng cơng hình hình có Sau -phân tích, kết thành phần nội lực cộttrình –trình vách vịmơ trímơ nút biên nút trị tương cứng trình tạitại cáccác tầng trịvới tương tựtrí Giátrịtrịchuyển chuyển vịngang ngang cứng cơng trình tầng lân cận tầng tự bố dầmGiá chuyển đưavịvào Bảng của tâm 5.tâm Trong đó:cơng - Cột phía22dưới hình nút biên vànhưng nút kể cộtkểvà vịvà trí trục 1-F, 3-F là: là: mơ hình lớn 1nhưng không đáng lớngiao nhiều mơđỡ hình đềudầm lớnchuyển hơnmơ mơ hình khơng đáng lớn nhiều tầng 1.65% 1.65%tại tạigiá giátrịtrịchuyển chuyểnvịvịtheo theophương phươngXXtầng tầng7.7 - Vách gối lên dầm chuyển nút biên nút vách vị trí giao trục 1-F, 3-F tầng 1010 - N, V2 , V3 , M2 , M3 tương ứng thành phần nội lực: lực dọc, lực cắt, mô men theo hai phương cột – vách xét Từ kết Bảng 5, ta đưa số nhận xét sau: - Trong mơ hình mơ hình phần tử vách gối lên dầm chuyển vị trí nút biên nút có thành phần nội lực chênh lệch không lớn Đối với vách nút biên chênh lệch lớn thành phần lực cắt V3 chân vách, giá trị mơ hình lớn mơ hình 15% Đối với vách nút chênh lệch lớn lại thành phần mô men M2 chân vách, giá trị mơ hình lớn mơ hình 18,9% - Đối với phần tử cột đỡ phía dầm chuyển, thành phần nội lực lực dọc (N), lực cắt (V2 , V3 ) mơ hình mơ hình khơng có chênh lệch q lớn Giá trị thành phần mơ hình lớn mơ hình nút biên nút thành phần V2 với 5% thành phần V3 với 12% - Đối với thành phần mô men (M2 , M3 ) cột nút biên nút có chênh lệch lớn hai mơ hình mơ hình Tại nút biên mơ hình có giá trị mơ men lớn mơ hình nhiều giá trị M3 chân cột lớn gấp gần lần Tại nút mơ hình có giá trị mơ men lớn mơ hình nhiều giá trị M2 đỉnh cột lớn gấp khoảng lần 38 Linh, N N., Anh, N V / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Bảng Bảng nội lực cột - vách biên tầng lân cận với dầm chuyển Mơ hình tính tốn Nội lực Cột vách Cột đỡ phía dầm chuyển (Cột 1-F tầng 4) Mơ hình Vị trí N (T) V2 (T) Đỉnh cột −1850,59 60,93 48,15 −185,17 −247,92 Chân cột −1864,61 60,93 48,15 79,67 87,21 −620,46 193,20 9,68 −6,85 −55,05 −581,38 188,43 16,37 20,73 561,43 Đỉnh vách Vách gối lên dầm chuyển (Vách 1-F tầng 5) Chân vách Cột đỡ phía dầm chuyển (Cột 1-F tầng 4) Mơ hình V3 (T) M2 (T.m) M3 (T.m) Đỉnh cột −1854,73 64,01 49,89 −117,47 −164,07 Chân cột −1864,93 64,01 49,89 25,48 15,00 −622,02 212,04 10,57 −7,21 −55,03 −588,16 210,57 13,91 19,27 622,23 Đỉnh vách Vách gối lên dầm chuyển (Vách 1-F tầng 5) Chân vách Bảng Bảng nội lực cột - vách biên tầng lân cận với dầm chuyển Mơ hình tính tốn Nội lực Cột vách Vị trí N (T) V2 (T) Đỉnh cột −1686,10 39,48 14,07 −79,57 −154,28 Chân cột −1700,00 39,48 14,07 25,96 −59,58 Đỉnh vách −1479,63 185,86 Vách gối lên dầm chuyển (Vách 3-F tầng 5) Chân vách −1487,66 185,86 12,57 −23,67 73,88 12,57 19,71 724,08 Cột đỡ phía dầm chuyển (Cột 3-F tầng 5) Mơ hình V3 (T) M2 (T.m) M3 (T.m) Đỉnh cột −1687,78 41,30 15,89 −23,90 −99,63 Chân cột −1697,96 41,30 15,89 21,42 −62,70 Đỉnh vách −1479,19 180,11 Vách gối lên dầm chuyển (Vách 3-F tầng 5) Chân vách −1487,22 180,11 11,27 −22,92 63,78 11,27 15,99 693,74 Cột đỡ phía dầm chuyển (Cột 3-F tầng 5) Mơ hình 4.3 Nội lực dầm chuyển Sau phân tích, kết thành phần nội lực dầm chuyển tầng vị trí trục F đưa vào Bảng Trong đó: - M+, M− thành phần nội lực mô men dương mô men âm dầm chuyển - V giá trị tuyệt đối lớn thành phần lực cắt Từ kết Bảng 6, ta đưa số nhật xét sau: - Các giá trị nội lực dầm chuyển hai mơ hình mơ hình có khác rõ rệt tất thành phần nội lực: mô men, lực cắt, lực dọc - Thành phần lực dọc dầm chuyển có giá trị tương đối bé so với thành phần mô men, lực cắt không ảnh hưởng nhiều đến tính tốn khả chịu lực dầm chuyển 39 Linh, N N., Anh, N V / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng - Trong mơ hình giá trị thành phần mơ men dương M+ lực cắt V có giá trị lớn mơ hình Giá trị M+ mơ hình lớn khoảng lần giá trí mơ hình 2, giá trị V lớn khoảng 3,2 lần mơ hình - Giá trị thành phần mô men âm M− mơ hình có giá trị lớn mơ hình Giá trị M− mơ hình lớn mơ hình khoảng 1,5 lần Bảng Bảng nội lực dầm chuyển Nội lực Mơ hình tính tốn M+ Mơ hình Mơ hình M− V N (T.m) % (T.m) % (T) % (T) % 979,00 461,12 100 47,1 −244,17 −383,52 100 157,1 1384,49 428,54 100 44,1 8,23 28,50 100 619,6 Kết luận Trong báo trình bày nguyên tắc phân tích ứng xử nhà nhiều tầng có bố trí kết cấu dầm chuyển cách sử dụng phần mềm ETABS với hai phương pháp mơ hình hóa kết cấu dầm chuyển, bao gồm mơ hình - phần tử mơ hình - phần tử Từ kết báo, nhận thấy: - Chuyển vị ngang tâm cứng cơng trình chuyển vị ngang tương đối tầng mơ hình mơ hình có giá trị chênh lệch bé Việc mơ hình hóa dầm chuyển khơng ảnh hưởng nhiều đến thành phần chuyển vị - Chuyển vị ngang tương đối tầng có biến thiên bất thường tầng tiếp giáp với tầng có bố trí dầm chuyển Cần lưu ý đến giá trị chuyển vị ngang tương đối tính tốn thiết kế kết cấu chịu lực bao che tầng để tránh gây phá hoại cục vị trí - Các giá trị nội lực phần tử vách gối lên dầm chuyển mơ hình mơ hình có giá trị chênh lệch khơng q lớn Khi tính tốn thiết kế sử dụng mơ hình cho giá trị nội lực lớn mơ hình thiên an toàn cho khả chịu lực kết cấu - Phần tử cột đỡ phía dầm chuyển có thành phần mơ men mơ hình lớn nhiều mơ hình Các giá trị thành phần nội lực lực dọc lực cắt lại khơng có chênh lệch lớn - Phần tử dầm chuyển mơ hình mơ hình có khác biệt lớn thành phần nội lực đặc biệt thành phần lực cắt mơ men Mơ hình có thành phần mô men nhịp lực cắt lớn mơ hình Trong mơ hình lại có thành phần mơ men gối lực dọc nhỏ mơ hình - Đối với kết cấu dầm chuyển, thông thường biến dạng lực cắt gây dầm chuyển lớn nhiều so với biến dạng uốn đóng vai trò nhiều tổng biến dạng mơ hình dầm chuyển theo mơ hình - phần tử cho nội lực dầm chuyển sát với thực tế làm việc Tài liệu tham khảo [1] Hiếu, N T., Giao, N T N., Thành, N T (2009) Nghiên cứu phân tích thiết kế kết cấu dầm chuyển nhà nhiều tầng Hội nghị nghiên cứu khoa học lần VIII, Trường đại học Tôn Đức Thắng 40 Linh, N N., Anh, N V / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng [2] Tuân, P X., Trường, N T (2012) Tính tốn thiết kế kết cấu dầm chuyển bê tông cốt thép Hội nghị nghiên cứu khoa học, Trường đại học Lạc Hồng [3] Hải, N H., Hà, N H., Thương, V X (2014) Phổ phản ứng chuyển vị phân tích nhà cao tầng chịu động đất Việt Nam phương pháp tĩnh phi tuyến Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng - Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng, 4:3–9 [4] Hưng, Đ V., Khánh, N Đ., Thắng, N T (2018) Khảo sát hiệu phân tích dầm chuyển ứng lực trước đồng thời với khung bê tơng cốt thép Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng - ĐHXD, 12(7):45–55 [5] Cầu, V N (2005) Tính kết cấu theo phương pháp phần tử hữu hạn NXB Xây Dựng, Hà Nội [6] ACI 318-12 Building code requirements for structural concrete and commentary & PCA notes on 318-12 Reported by ACI Committee 318 [7] Phong, N T., Cường, L T., Đạm, T K., Ninh, N L (2006) Kết cấu bê tông cốt thép: Phần kết cấu nhà cửa NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [8] TCVN 5574:2018 Kết cấu bê tông bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam, NXB Xây Dựng, Hà Nội [9] TCVN 2737:1995 Tải trọng tác động – Tiêu chuẩn thiết kế Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam, NXB Xây Dựng, Hà Nội 41 ... hành nghiên cứu ứng xử nhà nhiều tầng có kết cấu dầm chuyển chịu tải trọng gió sử dụng phần mềm ETABS 32 Linh, N N., Anh, N V / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Vai trò đặc điểm hệ kết cấu dầm. .. Mặt kết1 cấu tầng đến 4tầng1 4đến tầng 4Hình 2.Hình Mặt kết cấu Hình kết cấu tầng tầng đến Mặt kếtbằng Hình Mặt cấu Hình Mặt Hình 1 Mặt Mặt kết cấu tầng kết đến tầngtầng Hình Mặt kết cấu tầng 6cấu. .. trình chịu tải trọng ngang Tại Việt Nam có số nghiên cứu tác giả hệ kết cấu dầm chuyển như: Nghiên cứu phân tích thiết kế kết cấu dầm chuyển nhà nhiều tầng Hiếu cs [1]; “Tính tốn thiết kế kết cấu