Thiết kế hệ kết cấu dầm chuyển trong nhà nhiều tầng một só ứng dụng thực tế

NGUYỄN THÀNH CÔNG ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - NGUYỄN THÀNH CÔNG CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ KẾT CẤU DẦM CHUYỂN TRONG NHÀ NHIỀU TẦNG – MỘT SỐ ỨNG DỤNG THỰC TẾ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP KHOÁ K32.TV Đà Nẵng – Năm 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - NGUYỄN THÀNH CÔNG THIẾT KẾ HỆ KẾT CẤU DẦM CHUYỂN TRONG NHÀ NHIỀU TẦNG – MỘT SỐ ỨNG DỤNG THỰC TẾ Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng cơng trình Dân dụng Công nghiệp Mã số: 60.58.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRẦN QUANG HƯNG Đà Nẵng – Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Nguyễn Thành Công THIẾT KẾ HỆ KẾT CẤU DẦM CHUYỂN TRONG NHÀ NHIỀU TẦNG – MỘT SỐ ỨNG DỤNG THỰC TẾ Học viên: Nguyễn Thành Công Chuyên ngành: Kỹ thuật XDCT DD&CN Mã số: 60.58.02.08 Khóa: K32.TV Trường Đại học Bách khoa ĐHĐN Tóm tắt – Dầm chuyển bê tơng cốt thép không ứng lực trước, đã, ứng dụng để thiết kế kết cấu nhà cao tầng ngày nhiều Vì dầm chuyển chứng minh giải pháp kết cấu tối ưu để thiết kế cơng trình có kiến trúc theo chiều đứng thay đổi Nội dung luận văn vận dụng lý thuyết tính tốn kết cấu dầm chuyển theo phương pháp giàn ảo, quy định tiêu chuẩn Mỹ ACI 31814, để thực hành tính tốn dầm chuyển đỡ cột, dầm chuyển đỡ vách cứng, dầm cơng sơn cơng trình cụ thể thực tế Trọng tâm phương pháp giàn ảo vấn đề lực chọn mô hình giàn ảo tối ưu với chống, giằng, vùng nút hợp lý với loại dầm chuyển Các phân tích, kết đạt ví dụ thiết kế dầm chuyển thực tế mà tác giả thực sai lệch nhỏ với hồ sơ thiết kế kỹ thuật thi cơng cơng trình Từ đó, tác giả đưa lời khuyên thiết kế kết cấu dầm chuyển hướng phát triển đề tài Từ khóa - dầm chuyển, phương pháp giàn ảo, chống, giằng, vùng nút DESIGN OF STRUCTURAL TRANSFER BEAMS IN HIGH RISE BUILDINGS - SOME PRACTICAL EXAMPLES Abstract - Non prestressed reinforced concrete transfer beams have been used more and more in designing structures in high rise buildings Transfer beams have demonstrated that they are optimum structural solutions for buildings with architectural design varied along the vertical direction This thesis employs a design method for transfer beams relying on the Strut-and-Tie Method, as specified in the American Standard ACI 318-14, which is for designing transfer beams supporting columns, transfer beams supporting shear walls, cantilever beams in practical projects The objective of the Strut-and-Tie Method is to select an optimum Strut-and-Tie Model with struts, ties, and reasonable nodal zones corresponding to the types of transfer beams Results from practical examples associated with transfer beams that were analyzed by the author show that the difference is small compared to the design results used in the construction As a consequence, the author provides recommendations for designing transfer beams and for further development relating to this subject Key words - Transfer beam, Strut-and-Tie Method, strut, tie, nodal zone DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT CÁC KÝ HIỆU: Cover Lớp bê tông bảo vệ dv Khoảng cách thông thủy lớp thép P Lực tập trung M Mô men W Lực phân bố V Lực cắt & Và CÁC CHỮ VIẾT TẮT: B Vùng liên tục D Vùng không liên tục S Thanh chống T Thanh giằng Z Chiều cao khối bê tông chịu nén MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 LÝ DO LỰA CHỌN ĐỀ TÀI MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN CHƯƠNG – KHÁI QUÁT VỀ KẾT CẤU NHÀ NHIỀU TẦNG 1.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ NHÀ NHIỀU TẦNG 1.2 PHÂN LOẠI NHÀ NHIỀU TẦNG 1.3 SƠ LƯỢC VỀ QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN NHÀ CAO TẦNG 1.4 TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG 1.5 CÁC VẤN ĐỀ TRONG THIẾT KẾ NHÀ NHIỀU TẦNG 1.6 SỰ LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU NHÀ NHIỀU TẦNG 1.6.1 Các hệ kết cấu chịu lực nhà cao tầng 1.6.2 Nguyên tắc bố trí kết cấu chịu tải trọng ngang 1.7 CÁC HỆ KẾT CẤU CHỊU LỰC CỦA NHÀ NHIỀU TẦNG 1.7.1 Kết cấu cao tầng kiểu khung giằng (braced frames) 1.7.2 Kết cấu cao tầng kiểu khung cứng (rigid frames) 1.7.3 Kết cấu cao tầng kiểu vách ngang (shear wall) 1.7.4 Kết cấu cao tầng có vách ngang tương tác (coupled shear wall structures) 1.7.5 Kết cấu nhà cao tầng Outtriger 1.7.6 Kết cấu nhà cao tầng kiểu khung-vách (wall-frame structures) 10 1.7.7 Kết cấu nhà cao tầng dạng lõi 10 1.7.8 Kết cấu nhà cao tầng dạng ống (frame-tube structures) 10 1.8 NHÀ CAO TẦNG CÓ HỆ KẾT CẤU DẦM CHUYỂN 11 1.8.1 Khái quát nhà cao tầng có hệ kết cấu dầm chuyển 11 1.8.2 Khái niệm phân loại dầm chuyển 11 1.8.3 Sơ lược phát triển nhà nhiều tầng có hệ kết cấu dầm chuyển 12 1.8.4 Đặc điểm thi công dầm chuyển 13 1.9 KẾT LUẬN CHƯƠNG 14 CHƯƠNG - THIẾT KẾ HỆ KẾT CẤU DẦM CHUYỂN TRONG NHÀ NHIỀU TẦNG THEO PHƯƠNG PHÁP GIÀN ẢO 15 2.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA DẦM CHUYỂN 15 2.2 PHƯƠNG PHÁP GIÀN ẢO THIẾT KẾ HỆ DẦM CHUYỂN TRONG NHÀ NHIỀU TẦNG 16 2.2.1 Tính tốn hệ dầm chuyển theo phương pháp giàn ảo 16 2.2.2 Cấu tạo dầm chuyển 28 2.3 CÁC DẠNG MƠ HÌNH GIÀN ẢO 29 2.3.1 Mơ hình giàn ảo áp dụng cho dầm chuyển dạng công sôn 29 2.3.2 Mơ hình giàn ảo áp dụng cho dầm chuyển đỡ vách 29 2.3.3 Mơ hình giàn ảo áp dụng cho dầm chuyển đỡ cột 30 2.4 VÍ DỤ TÍNH TỐN 30 2.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 35 CHƯƠNG - THIẾT KẾ HỆ KẾT CẤU DẦM CHUYỂN CỦA MỘT SỐ CƠNG TRÌNH THỰC TẾ 37 3.1 THIẾT KẾ KẾT CẤU DẦM CHUYỂN CƠNG TRÌNH ÁNH DƯƠNG – SOLEIL ĐÀ NẴNG CHỊU MỘT LỰC TẬP TRUNG TỪ CỘT, KÝ HIỆU D4-1A 37 3.1.1 Giới thiệu cơng trình: Tổ hợp khách sạn hộ cao cấp Ánh Dương – Soleil Đà Nẵng 37 3.1.2 Thiết kế kết cấu dầm chuyển D4-1A 38 3.2 THIẾT KẾ KẾT CẤU DẦM CHUYỂN DẠNG CÔNG SÔN ĐỠ HAI VÁCH CỨNG CƠNG TRÌNH VINPEARL CONDOTEL ĐÀ NẴNG, KÝ HIỆU DVC4 44 3.2.1 Giới thiệu công trình: Vinpearl Condotel Đà Nẵng 44 3.2.2 Thiết kế kết cấu dầm chuyển dạng công sôn DVC4 45 3.3 THIẾT KẾ KẾT CẤU DẦM CHUYỂN CƠNG TRÌNH ÁNH DƯƠNG – SOLEIL ĐÀ NẴNG ĐỠ VÁCH CỨNG, KÝ HIỆU D4-28 54 3.3.1 Khái quát dầm chuyển D4-28 54 3.3.2 Thiết kế kết cấu dầm chuyển D4-28 54 3.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 66 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69 KẾT LUẬN 69 KIẾN NGHỊ 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 DANH MỤC BẢNG BIỂU Số hiệu Bảng 1.1 Bảng 1.2 Bảng 2.1 Bảng 2.2 Bảng 2.3 Bảng 2.4 Bảng 2.5 Bảng 3.1 Bảng 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.4 Bảng 3.5 Bảng 3.6 Bảng 3.7 Bảng 3.8 Bảng 3.9 Bảng 3.10 Bảng 3.11 Bảng 3.12 Bảng 3.13 Bảng 3.14 Bảng 3.15 Bảng 3.16 Bảng 3.17 Bảng 3.18 Tên bảng Bảng nhà cao tầng theo định nghĩa số nước [6] Phân loại nhà cao tầng theo hội thảo quốc tế Moscow năm 1971 Bảng tra hệ số β2 kiểm tra khả chịu lực chống vùng nút Quy đổi cường độ tính tốn bê tơng Quy đổi cường độ chịu kéo tính tốn cốt thép Bảng kiểm bền chống Bảng kiểm tra ứng suất vùng nút Kết kiểm tra điều kiện chịu uốn dầm dầm D4-1A Các số liệu mơ hình giàn ảo dầm D4-1A Bảng kiểm tra bền chống dầm D4-1A Bảng kiểm tra bền vùng nút dầm D4-1A Bảng kiểm tra ứng suất gối tựa vị trí đặt lực tập trung dầm D4-1A Kiểm tra lực cắt cho phép dầm D4-1A Bảng kết tính cốt thép giằng, chống dầm D4-1A So sánh cốt thép dầm D4-1A ví dụ tính tốn thực tế Các số liệu mơ hình giàn ảo dầm DVC4 phương X Bảng kiểm tra bền chống dầm DVC4 phương X Bảng kiểm tra bền vùng nút dầm DVC4 phương X Bảng kiểm tra ứng suất vị trí đặt lực tập trung dầm DVC4 phương X Kết tính cốt thép giằng, chống dầm DVC4 phương X Các số liệu mơ hình giàn ảo dầm DVC4 phương Y Bảng kiểm tra bền vùng nút dầm DVC4 phương Y Bảng kiểm tra bền chống dầm DVC4 phương Y Kết tính cốt thép giằng, chống dầm DVC4 phương Y Bảng so sánh cốt thép dầm DVC4 ví dụ tính tốn thực tế Trang 25 27 28 32 33 39 40 40 41 42 42 42 43 47 48 48 48 49 50 51 51 52 53 Bảng 3.19 Bảng 3.20 Bảng 3.21 Bảng 3.22 Bảng 3.23 Kết kiểm tra điều kiện chịu uốn dầm D4-28 Các số liệu mơ hình giàn ảo dầm D4-28 Bảng kiểm tra bền chống dầm D4-28 Bảng kiểm tra bền vùng nút dầm D4-28 Bảng kiểm tra ứng suất gối tựa vị trí đặt lực tập trung dầm D4-28 Bảng 3.24 Kiểm tra lực cắt cho phép dầm D4-28 Bảng 3.25 Bảng kết tính cốt thép giằng, chống dầm D4-28 Bảng 3.25 So sánh cốt thép dầm D4-28 ví dụ tính tốn thực tế 56 57 60 60 62 62 62 65 DANH MỤC HÌNH Số hiệu Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 1.6 Hình 1.7 Hình 1.8 Hình 1.9 Hình 1.10 Hình 1.11 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 2.5 Hình 2.6 Hình 2.7 Hình 2.8 Hình 2.9 Hình 2.10 Hình 2.11 Hình 2.12 Hình 2.13 Hình 2.14 Tên hình Trang Các hệ kết cấu hỗn hợp nhà cao tầng [7] Các dạng kết cấu cao tầng kiểu khung giằng [12] Một số mặt dạng kết cấu cao tầng kiểu khung cứng [12] Một dạng nhà kiểu vách ngang [12] Một dạng nhà kiểu có vách ngang tương tác [12] Một số mặt dạng nhà cao tầng kiểu khung-vách 10 [12] Một dạng nhà kiểu kết cấu dạng lõi [12] 10 Một dạng nhà hệ kết cấu có hệ thống dầm chuyển [9] 11 Một số nhà cao tầng có dầm chuyển giới 12 Một số nhà cao tầng có dầm chuyển Việt Nam 13 Một số hình ảnh thi cơng dầm chuyển tòa nhà Trump 14 Tower [9] a, b) Dạng phá hủy dầm chuyển nhịp chịu tải tập trung, 15 phân bố c) Dạng phá hủy dầm chuyển công sôn [17] Vùng khơng liên tục (vùng D) [16] 17 Phân tích ứng suất nửa dầm chịu tải tâm [4] 18 Phát triển mơ hình giàn ảo dầm chuyển chịu tải trọng phân 19 bố [4] Một ví dụ phương pháp đường tải trọng [4] 19 Một số mô hình giàn ảo [4] 20 Mơ hình giàn ảo, nút kiểu C-C-C (chịu lực nén), nút kiểu C21 C-T (chịu lực nén lực kéo) [5] Nút tập trung nút phân tán [4] 21 Mơ hình giàn ảo tối ưu cho dầm chuyển nhịp chịu tải phân 22 bố [1] Hai vùng D thường gặp mơ hình giàn ảo tối ưu tương ứng 23 [4] Sơ đồ ứng suất biến dạng dầm trạng thái phá hoại [15] 24 Phương pháp xác định vùng nút kiểu C-C-T kiểu C-C-C 26 [1, 18] Minh họa cấu tạo cốt thép dầm chuyển đỡ cột, đỡ vách 28 [4, 18] Một trường hợp cấu tạo cốt thép dầm chuyển dạng 29 công sôn [4] ... QUÁT VỀ KẾT CẤU NHÀ NHIỀU TẦNG Chương 2: THIẾT KẾ HỆ KẾT CẤU DẦM CHUYỂN TRONG NHÀ NHIỀU TẦNG THEO PHƯƠNG PHÁP GIÀN ẢO Chương 3: THIẾT KẾ HỆ KẾT CẤU DẦM CHUYỂN CỦA MỘT SỐ CƠNG TRÌNH THỰC TẾ 4 CHƯƠNG... 1.9 KẾT LUẬN CHƯƠNG Để đáp ứng công thay đổi kiến trúc theo chiều ứng nhà cao tầng giải pháp thiết kế hệ kết cấu dầm chuyển thường sử dụng Do đó, nhà cao tầng có thiết kế hệ kết cấu dầm chuyển. .. nhà nhiều tầng có hệ kết cấu dầm chuyển 12 1.8.4 Đặc điểm thi công dầm chuyển 13 1.9 KẾT LUẬN CHƯƠNG 14 CHƯƠNG - THIẾT KẾ HỆ KẾT CẤU DẦM CHUYỂN TRONG NHÀ NHIỀU TẦNG THEO