Khảo sát sự làm việc của kết cấu nhà nhiều tầng có tường ngăn bê tông cốt thép sử dụng công nghệ cốp pha nhôm

Bài báo này giới thiệu công nghệ thi công bằng cốp pha nhôm cho tường ngăn (BTCT-CPN) và tiến hành một thí dụ thực tế để đánh giá ảnh hưởng của hai thông số (i) mức độ áp dụng; và (ii) hệ số giảm độ cứng khi mô phỏng tường ngăn BTCT-CPN tới ứng xử tổng thể của kết cấu một nhà chung cư BTCT cao 40 tầng.

Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, NUCE 2020 14 (2V): 83–96 KHẢO SÁT SỰ LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU NHÀ NHIỀU TẦNG CĨ TƯỜNG NGĂN BÊ TƠNG CỐT THÉP SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ CỐP PHA NHÔM Phạm Đức Hùnga , Nguyễn Trường Thắngb,∗ a Công ty CP Tập đồn Xây dựng Hịa Bình, 235 đường Võ Thị Sáu, Quận 3, TP Hồ Chí Minh, Việt Nam b Khoa Xây dựng DD CN, Trường Đại học Xây dựng, số 55 đường Giải Phóng, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 17/12/2019, Sửa xong 08/03/2020, Chấp nhận đăng 16/03/2020 Tóm tắt Hiện nay, công nghệ cốp pha nhôm ngày áp dụng phổ biến cơng trình bê tông cốt thép (BTCT) Việt Nam Đối với cơng trình chung cư cao tầng, cơng nghệ khơng áp dụng cho kết cấu chịu lực mà cịn sử dụng hiệu cho tường ngăn BTCT với số mức độ khác tác động tích cực tới làm việc kết cấu cơng trình chu kỳ dao động bản, dạng dao động, chuyển vị đỉnh, chuyển vị lệch tầng, v.v Bài báo giới thiệu công nghệ thi công cốp pha nhôm cho tường ngăn (BTCT-CPN) tiến hành thí dụ thực tế để đánh giá ảnh hưởng hai thông số (i) mức độ áp dụng; (ii) hệ số giảm độ cứng mô tường ngăn BTCT-CPN tới ứng xử tổng thể kết cấu nhà chung cư BTCT cao 40 tầng Kết cho thấy áp dụng giải pháp tường ngăn BTCT-CPN với mức độ 50 100%, chuyển vị đỉnh cơng trình giảm tương ứng 36,7 47,9% so với phương án tường ngăn hoàn toàn sử dụng gạch xây truyền thống mô tải trọng mơ hình hóa kết cấu Do đáp ứng tốt yêu cầu công kiến trúc, phương án áp dụng tường ngăn BTCT-CPN mức độ 50% sử dụng hợp lý Bên cạnh đó, hệ số giảm độ cứng ảnh hưởng khơng đáng kể mô tường ngăn BTCT với kết cấu chịu lực cơng trình Từ khố: kết cấu; tường ngăn; bê tông cốt thép; nhà nhiều tầng; cốp pha nhôm INVESTIGATION ON STRUCTURAL BEHAVIOR OF MULTI-STOREY BUILDINGS WITH CAST-INSITU CONCRETE PARTITION WALLS USING ALUMINUM FORMWORK Abstract Nowadays, aluminum formwork technology is becoming more and more common in reinforced concrete (RC) buildings’ construction in Vietnam In high-rise apartment buildings, this technology can be efficiently used for not only main structures but also partition walls with different utilization levels and may lead to positive effects for the behavior of the building structure i.e natural period, mode shape, building horizontal top displacement, inter-storeys drift, etc This paper introduces aluminum formwork technology applied for partition walls (RCAF) and produces a case study to investigate the effects of: (i) application level of RC-AF partition walls; and (ii) stiffness reduction factor applied in the modelling on the structural behavior of a 40-storey apartment building in reality It is shown that when RC-AF partitions walls are applied at levels of 50 and 100%, the building top horizontal displacement is respectively reduced by 36.7 and 47.9% compared to the case that traditional masonry partition walls are only used and modelled as applied loads in the structural analysis With better adaption of functional program for architecture, the option of 50% application level can be sufficiently used Besides, the effect of stiffness reduction factor applied when modelling RC partition walls using aluminum formwork technology is not significant Keywords: structure; partition wall; reinforced concrete; high-rise building; aluminum formwork https://doi.org/10.31814/stce.nuce2020-14(2V)-08 c 2020 Trường Đại học Xây dựng (NUCE) ∗ Tác giả đại diện Địa e-mail: thangnt2@nuce.edu.vn (Thắng, N T.) 83 Hùng, P Đ., Thắng, N T / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Giới thiệu Kết cấu bê tông cốt thép (BTCT) loại kết cấu chủ yếu xây dựng đại cần đầu tư nghiên cứu từ lý thuyết đến ngun lý tính tốn thiết kế giải pháp cơng nghệ cho việc đại hóa công tác chế tạo cấu kiện nhà máy thi cơng tồn khối trường [1] Hiện nay, công nghệ cốp pha nhôm cho kết cấu BTCT dần áp dụng phổ biến cơng trình xây dựng Việt Nam, đặc biệt chung cư cao tầng đại thực tổng thầu thi cơng lớn Tập đồn Xây dựng Hịa Bình, Tập đồn Coteccons, v.v Khác với cơng nghệ truyền thống tường gạch xây tường ngăn BTCT thi công sau hệ kết cấu chịu lực cơng trình, cơng nghệ thi cơng này, phần tồn hệ thống tường ngăn đổ bê tơng tồn khối đồng thời với hệ kết cấu Cơng nghệ thi cơng cốp pha nhôm giúp rút ngắn tiến độ thi công, nâng cao chất lượng cơng trình, đẩy nhanh cơng đoạn hồn thiện, tiết kiệm nhân cơng, v.v Hơn nữa, thi cơng đồng thời, tác dụng tích cực hệ tường ngăn BTCT sử dụng công nghệ cốp pha nhôm (viết tắt BTCT-CPN) làm việc kết cấu cơng trình (như tăng độ cứng tổng thể, giảm chuyển vị đỉnh, giảm chuyển vị lệch tầng v.v ) rõ rệt nhiều so với hệ tường ngăn BTCT sử dụng công nghệ thi công truyền thống Do vậy, cần thiết phải xét tới có mặt hệ tường ngăn BTCT-CPN khâu mơ hình hóa, phân tích nội lực thiết kế kết cấu cơng trình Với cơng trình chung cư cao tầng, cơng nghệ BTCT-CPN áp dụng cho tường ngăn với mức độ khác như: (i) Tồn tường ngăn khơng đổ bê tơng (mức độ áp dụng 0%) mà sử dụng gạch xây truyền thống; (ii) Tường bao mặt tường ngăn hộ áp dụng BTCT-CPN, tường ngăn bên hộ sử dụng gạch xây truyền thống (một cách tương đối coi mức độ 50%); (iii) Toàn hệ tường ngăn sử dụng giải pháp BTCT-CPN (mức độ 100%) Các giải pháp nêu có độ linh hoạt khác mặt bố trí cơng kiến trúc nhu cầu thay đổi thiết kế hộ trình sử dụng, nên thường cân nhắc kỹ dựa yêu cầu nhà đầu tư Về mặt kết cấu, hệ tường ngăn BTCT-CPN ảnh hưởng tích cực tới độ cứng tổng thể cơng trình đưa tới giải pháp chịu lực hiệu Tuy nhiên công tác thiết kế kết cấu tồn quan niệm coi tường ngăn BTCT loại tải trọng ảnh hưởng bị bỏ qua phân tích kết cấu cơng trình Một số cơng trình nghiên cứu vấn đề thực nước [2, 3], dừng mức độ so sánh công nghệ cốp pha nhôm với loại cốp pha thông thường khác đánh giá hiệu trình thi cơng mà chưa đề cập tới khía cạnh tính toán, thiết kế Gần đây, ảnh hưởng tường chèn tới việc kiểm soát cấu phá hoại khung BTCT chịu động đất nghiên cứu lý thuyết khung phẳng thấp tầng Việt Nam [4] Hơn nữa, hệ thống tiêu chuẩn thiết kế thi công hành nước giới Việt Nam [5–11] chưa đề cập chi tiết đến ảnh hưởng việc phân tích hệ tường ngăn BTCT-CPN với hệ thống kết cấu chịu lực cơng trình Trong báo này, tổng quan công nghệ thi công tường ngăn BTCT-CPN giới thiệu trước thí dụ phân tích tính tốn chi tiết tiến hành kết cấu cơng trình thực tế, từ rút ảnh hưởng tới làm việc tổng thể kết cấu cơng trình mơ tường ngăn BTCT với ba mức độ áp dụng nêu Cấu tạo mô tường ngăn BTCT sử dụng cốp pha nhôm 2.1 Cấu tạo hệ tường ngăn BTCT-CPN Trong công nghệ BTCT-CPN cho công trình chung cư cao tầng, có hai loại tường sử dụng (Hình 1), là: - Tường dày 200 mm (gọi tắt tường 200): Trên mặt điển hình cơng trình chung cư cao tầng, tường 200 thường bố trí bao quanh mặt ngồi ngăn chia hộ Tường 200 84 Trong cơng nghệ BTCT-CPN chohọc cơng cưNUCE cao tầng, Tạp chí Khoa Cơngtrình nghệchung Xây dựng 2020 có hai loại tường sử dụng (Hình 1), là: Trong cơng nghệ BTCT-CPN cho cơng trình chung cư cao tầng, có hai loại tường - Tường dày 1), 200 sử dụng (Hình đómm là: (gọi tắt tường 200): Trên mặt điển hình cơng trình chung cư cao tầng, tường 200Hùng, thường bố tríN.bao ngồi ngăn P Đ., Thắng, T / quanh Tạp chímặt Khoa học Công nghệchia Xâygiữa dựngcác hộ Tường - Tường dày 200 mm (gọi tắt tường 200): Trên mặt điển hình cơng trình chung cư 200 bố trí hai lớp lưới thép hàn Ø6 với khoảng cách lưới 200 mm Lưới thép neo caohai tầng, tường 200 thường trí bao quanh cách mặt vàlàngăn chia giữaLưới hộ Tường vào bố trí lớp lưới thép hànđược ∅6bốvới khoảng lưới 200là mm thép neo vào kiện xung dàivới neo nốicách thép chờ 100 mm 200cấu bố trí hai quanh lớp lướivới thépchiều hàn Ø6 khoảng lưới 200 mm Lưới thép neo cấu kiện xung quanh với chiều dài neo nối thép chờ 100 mm vào cấudày kiện100mm xung quanh với chiều dài neo nối thép chờ đềusửlàdụng 100 mm - Tường tường 100): thường để ngăn chia chia giữa phòng - Tường dày 100 mm (gọi(gọi tắttắt làlàtường 100): thườngđược sử dụng để ngăn phòng Tường dày 100mm (gọi tắt tường 100): thường sử dụng để ngăn chia phòng bên Tươngtựtựnhư tường tường 200, bố trí cấu tạo đảm bên của mộtmột căncăn hộ.hộ Tương 200,tường tường100 100 bốcốt tríthép cốt thép cấu tạo đảm bên cầu trongvết củanứt mộtvà hộ Tương tự tường 100 bố cốt thép cấu đảm bảo cầu yêu khả chịu lựctường trong200, q trình làm việc củacủa kếttríkết cấu với lớp lưới bảo yêu vết nứt khả chịu lực trình làm việc cấu vớitạo lớpthép lưới thép bảo yêu cầuLưới nứt chịu lựcneo quácác trình làmkiện việcxung kết cấu với lớp lưới hàn Ø6@200 thép cũngđược vào cấu quanh vớimột chiều dài thép neo nối nối hàn ∅6@200 Lướivết thép nàykhảcũng neo vào cấu kiệncủaxung quanh với chiều dàivàneo hàn Ø6@200 Lưới thép neo vào cấu kiện xung quanh với chiều dài neo nối thép chờ 100mm thép chờ 100 mm thép chờ 100mm 1-1 1-1 11 2 (a) Tường 100 (b) Tường 200 Hình Bố trí cốt thép tường ngăn BTCT-CPN 2-2 2-2 (a)Hình Tường 100trí cốt thép tường ngăn BTCT-CPN (b) Tường 200 Bố Hệ thống cốp pha nhơm bố trí cho tường ngăn BTCT thực tế cơng trường minh họa Hình Bố trí cốt thép tường ngăn BTCT-CPN Hình Hệ thống cốp pha bố tríbốcho tường ngăn BTCT đượcminh minhhọa họa Hệ thống cốpnhơm pha nhơm trí cho tường ngăn BTCTtrên trênthực thựctếtếcông công trường trường Hìnhtrên Hình Hình Thi cơng thực tế tường ngăn BTCT-CPN Có thể thấy với liên kết Hình 1, tường ngăn BTCT-CPN khơng bị ngăn cản xoay 100% liên kết, có mức độ định khả chịu lực cắt dọc theo giao Hình Hình 2 Thi Thi cơng cơngthực thựctếtếtường tườngngăn ngănBTCT-CPN BTCT-CPN Có thể thấy với liên kết Hình 1, tường ngăn BTCT-CPN khơng bị ngăn Có thể thấy nhưcótrong Hình tường ngăn cản cản xoay 100% tạivới liênliên kết, kết mức độ1, địnhngăn BTCT-CPN khả chịucó lựcthể cắt khơng dọc theobịgiao xoay 100% liên kết, có mức độ định khả chịu lực cắt dọc theo giao tuyến với cấu kiện chịu lực xung quanh cơng trình bị biến dạng Như vậy, biện pháp cấu tạo thực tế cần mô mơ hình hóa kết cấu, từ đánh giá mức độ ảnh hưởng tường ngăn BTCT-CPN hệ thống kết cấu cơng trình 2.2 Mô tường ngăn BTCT-CPN Với mức độ áp dụng khác cho tường ngăn BTCT-CPN, có phương án tương ứng cho việc mơ hình hóa kết cấu sau: 85 Hùng, P Đ., Thắng, N T / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng - Đối với giải pháp toàn hệ thống tường ngăn sử dụng gạch xây truyền thống (mức độ 0%): Chỉ kết cấu chịu lực gồm cột, vách, lõi, dầm, sàn mơ mơ hình Hệ tường ngăn gạch xây coi tải trọng phân bố đơn vị chiều dài dầm đơn vị diện tích sàn Ảnh hưởng hệ tường ngăn đến độ cứng tổng thể kết cấu bỏ qua Mơ hình gọi MH1-0.0 - Đối với giải pháp hệ tường bao mặt tường ngăn hộ sử dụng BTCT-CPN (mức độ 50%): Các tường thường dày 200 mm đổ BTCT cốp pha nhơm với tồn hệ kết cấu chịu lực Trong đó, tường ngăn phòng hộ sử dụng tường gạch xây truyền thống Như mơ hình hóa kết cấu, hệ tường 200 mô phần tử với kết cấu chịu lực gồm cột, vách, lõi, dầm, sàn Liên kết tường 200 với cấu kiện cột, dầm, sàn, vách xung quanh cho phép xoay theo cấu tạo neo nối cốt thép Hình Các tường ngăn hộ khơng mơ hình hóa mà quy tải trọng Mơ hình gọi MH2-0.5 - Đối với giải pháp toàn 100% tường ngăn sử dụng BTCT-CPN (mức độ 100%): Các tường bao ngăn hộ sử dụng tường 200, tường ngăn phòng hộ sử dụng tường 100 đổ BTCT cốp pha nhơm với tồn hệ kết cấu chịu lực Như mơ hình hóa kết cấu, tất tường mô phần tử với kết cấu chịu lực Liên kết tường với cấu kiện xung quanh cho phép xoay theo cấu tạo neo nối cốt thép Hình Mơ hình gọi MH3-1.0 Với cơng nghệ thi công bê tông truyền thống trước đây, hệ tường ngăn BTCT đổ bê tông sau thi công hệ kết cấu chịu lực Hệ kết cấu chịu lực làm việc chịu tải trọng thân có biến dạng định trước tường ngăn BTCT thi công Do vậy, mức độ liên kết tường ngăn BTCT với cấu kiện chịu lực xung quanh, mức độ tham gia chịu lực hệ tường ngăn BTCT hệ kết cấu chịu lực hạn chế so với công nghệ thi công cốp pha nhôm Với công nghệ cốp pha nhơm, hệ tường ngăn BTCT đổ tồn khối hệ kết cấu mơ hình hóa với hệ kết cấu Cần lưu ý tường ngăn BTCT sử dụng cốp pha nhôm bố trí cốt thép cấu tạo nên khơng tránh khỏi xuất vết nứt trình chịu lực, cần áp dụng hệ số giảm độ cứng hợp lý mơ hình hóa kết cấu Trong mục tiếp theo, thí dụ tính tốn thực cơng trình thực tế nhằm đánh giá ảnh hưởng tới ứng xử tổng thể kết cấu cơng trình gây hai thơng số là: (i) mức độ áp dụng; (ii) hệ số giảm độ cứng mơ hệ tường ngăn BTCT-CPN Ví dụ tính tốn 3.1 Thơng số đầu vào Khảo sát cơng trình chung cư cao tầng Hà Nội có mặt tầng điển hình Hình mơ hình khơng gian phân tích kết cấu phần mềm ETABS [12] Hình Cơng trình có chiều cao 142,4 m gồm ba tầng hầm 40 tầng Từ tầng hầm B3 đến tầng 3F sử dụng hệ kết cấu hệ khung lõi chịu lực Tầng 4F bố trí dầm chuyển với chiều cao 1,2 m có nhiệm vụ chuyển hệ kết cấu khung - lõi sang hệ kết cấu vách - lõi 36 tầng điển hình khu hộ phía Các cấu kiện cột, vách tường ngăn BTCT-CPN từ tầng hầm B3 đến sàn tầng 4F, từ tầng 4F đến 12F, từ tầng 12F đến 20F từ tầng 20F đến mái sử dụng bê tơng có cấp độ bền tương ứng B45, B40, B35 B30 Vật liệu bê tông cấp độ bền B40 sử dụng cho dầm, sàn tầng 4F B30 cho dầm, sàn tầng lại Vật liệu thép loại CB240T, CB400V CB500V sử dụng tương ứng cho cốt thép đường kính ∅ < mm, mm ≤ ∅ ≤ 14 mm ∅ > 14 mm Để làm rõ ảnh hưởng mức độ sử dụng tường ngăn BTCT-CPN khác tới làm việc tổng thể kết cấu cơng trình, ba mơ hình MH1-0.0, MH2-0.5 MH3-1.0 nêu khảo sát phần mềm phân tích kết cấu ETABS (Hình 5) 86 cấu khung - lõi không sang kếttrong cấu vách - lõi36 36bằng tầngphần điểnmềm hìnhcăn khuhộcăn hộtrên phíaHình trên.cấu cấutrình kiện cấu khung hệ kếthệ cấu vách -phân lõi tầng điển hình khu phía Các kiện và- lõi mơ sang hình gian tích kết cấu ETABS [12] 4.Các Cơng cột, vách tường ngăn từ hầm tầng hầm B3nổi đếnTừ sàn tầng tầng 4F3F đến 12F, từ kết tầng cột, vách tường ngăn BTCT-CPN tầng B3 đến sàn tầng 4F, từ4F, tầng 4F đến 12F, tầng có chiều cao 142,4 m BTCT-CPN gồm ba từ tầng hầm 40 tầng tầng hầm B3từ đến tầng sử từ dụng hệ 12F20F đến 20F từlõi tầng 20F đến mái sử bêchuyển tông bền1,2 tương B40, B45, B40,và B35 12F đến từ tầng 20F đến mái sử dụng bê tông có cấpcó độcấp bềnđộtương ứng làứng B45, B35 cấu hệ khung chịu lực Tầng 4F bố dụng trí dầm với chiều cao m có nhiệm vụ chuyển hệ kếtvà Vậtkhung liệu bê tông cấp bền B40 sử chođiển dầm, sànkhu tầng 4F B30trên choCác dầm, sàn cấu - lõi sang hệđộ kết cấuđược váchđược củadụng 36 tầng hộvàphía cấu kiện B30 B30 Vật liệu bê tơng cấp độ bền B40 sử- lõi dụng cho dầm, sàn hình tầng 4F B30 cho dầm, sàn tầng lại Vật liệu thép loại CB240T, CB400V CB500V sử dụng tương ứng cho cột, vách tường ngăn BTCT-CPN từ tầng hầm B3 đến sàn tầng 4F, từ tầng 4F đến 12F, từ tầng tầng lại Vật liệu thép loại CB240T, CB400V CB500V sử dụng tương ứng cho các Hùng, P Đ., Thắng, N T / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng 12F từØ14 mm B30 Vật liệu bê tông cấp độ bền B40 sử dụng cho dầm, sàn tầng 4F B30 cho dầm, sàn tầng lại Vật liệu thép loại CB240T, CB400V CB500V sử dụng tương ứng cho cốt thép đường kính Ø14 mm D6-1 D6-23 V4A-2 V2-1 D6-21 D6-12 D6-12 D6-12 V4A-2 D6-10 V2-1 D6-9 D6-8 V3-1 D6-9 D6-6 V3-1 D6-13C D6-12 D6-30A D6-30A D6-30A V9-2 V9B-2 V9B-2 D6-35 D6-35 D6-12 D6-12 D6-30 D6-13C V9-2 D6-13A V9-2 D6-12 D6-13C D6-23 D6-29 D6-12 D6-33A D6-12 V8-2 D6-12 D6-33 V6-1 D6-13A D6-13A D6-21 D6-8 D6-6 D6-6 D6-23 D6-30 D6-8 V8-2 V8-1 D6-25 D6-31 D6-21 D6-23 D6-29 D6-13 D6-29 D6-33A D6-33A D6-8 V1-1 V5-1 D6-23 V9A-2 D6-13B D6-10 V6-1 D6-23 V9-1 D6-11 D6-33 D6-33 V6-1V8-2 V9A-2 D6-3 D6-13 D6-13 V8-1 V8-1 D6-25 D6-10 D6-31 V1-1 V5-1 D6-25 D6-4 V1-1 V5-1 D6-31 V4-1 D6-12 D6-11 V9-1 V9A-2 D6-30 D6-11 D6-11 V7-1 D6-13B D6-12 D6-1 D6-3 D6-3 V9-1 D6-13B D6-10A D6-10A D6-8 D6-4 D6-4 V4-1 V4-1 D6-11 D6-10A V7-1 D6-11 D6-8 D6-1 V7-1 V9B-2 D6-35 V3-1 D6-9 (a)Mặt Mặt kiến trúc (a)bằng Mặtkiến kiến trúc (a) trúc V2-1 V4A-2 (b) Mặt (b)bằng Mặt kết cấu (b) kết Mặtcấu kết cấu HìnhHình Mặt3.bằng Mặt tầng bằngđiển tầnghình điển hình (a) Mặt kiến (b) Mặt kết cấu Hìnhtrúc Mặt tầng điển hình Tạp chí Khoa Hình học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2020 Mặt tầng điển hình Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2020 Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2020 PhầntửtửShell Shelllàlàphần phầntửtửtấm tấmvỏvỏ chịu kéo nén mặt phẳng uốn phẳng (i)(i)Phần cócó thểthể chịu kéo nén mặt phẳng vàvà uốn mặtmặt phẳng (i) Phần tử Shell phần tử vỏ chịu kéo nén mặt phẳng uốn ngồi mặt phẳng Cáctấm tấmtường tườngcócóthể thểđược đượcmơ mơhình hìnhhóa hóabằng phần phần Shell-thin Shell-thick vào chiều Các phần phần tửtử Shell-thin Shell-thick tùytùy vào chiều Các tường mơ hình hóa phần phần tử Shell-thin Shell-thick tùy vào chiều dày chúng Phần tử Shell-thick có tỷ lệ chiều dày/chiều dài cạnh lớn 1/10, tỷ lệ dày củadày chúng Phần tử Shell-thick có tỷ lệ chiều dày/chiều dài cạnh lớn 1/10, trongtrong tỷđólệ chúng Phần tử Shell-thick có tỷ lệ chiều dày/chiều dài cạnh lớn 1/10, tỷ lệ dao động từ 1/100 đến 1/10 phần tử Shell-thin Dựa vào kích thước thực tế, tường daonày động 1/100 đến 1/10 với phần Shell-thin Dựa vào thướcthước thựcthực tế, tường daotừđộng từ 1/100 đếnđối 1/10 tử phần tử Shell-thin Dựakích vào kích tế, tấm tường phần lớn thuộc phần tử Shell-thin (hay gọi phần tử mỏng Kirchhoff) Đây phần có phần lớn thuộc Shell-thin (hay cịn phần tử Kirchhoff) ĐâyĐây phần tử tử có phần lớn phần thuộc tử phần tử Shell-thin (haygọi cònlàgọi phần tử mỏng mỏng Kirchhoff) phần tử có khả chịu kéo nén mặt phẳng, uốn cắt mặt phẳng Tuy nhiên mỏng nên khả nén uốn cắtvàngoài mặt phẳng Tuy Tuy nhiênnhiên làdotấm mỏng nên nên khảchịu năngkéo chịu kéo nén mặt trongphẳng, mặt phẳng, uốn cắt mặt phẳng mỏng ứng suất theo phương chiều dày biến dạng lực cắt bỏ qua Do vị trí tường ngăn BTCT ứng suất theo chiều dày biến lựcdocắt bỏ qua Do vịDo trívịtường ngănngăn BTCT ứng suấtphương theo phương chiềutấm dàyvàtấm vàdạng biến dạng lựcđược cắt bỏ qua trí tường BTCT trongcơng cơng trìnhlàlàcác cáctấm tấmthẳng thẳngđứng đứngnhư hệcộtcộtvách, vách, tường định nghĩa Pier định nghĩa Pier trongtrình cơng trình thẳng đứnghệ hệ cột vách, tường tường định nghĩa Pier Spandrel (thuộc loạiphần phần tửShell-thin) Shell-thin) Pier phần chịu nén uốn tương vàvàSpandrel (thuộc loại Pier làPier tửtử chịu nén uốn tương tự tự cộtcột vách Spandrel (thuộc loạitử phần tử Shell-thin) làphần phần tử chịu nén uốn tương tựnhư cộtvà vàvách vách trongthực thựctế,tế, Spandrel khả năngchịu chịuuốn uốn tương dầm (thường cịn Spandrel cócókhả tương tựtự (thường là lanh tô tô nằm trêntrên thực tế, cịn Spandrel cónăng khả chịu uốn tương tự dầm dầm (thường cáclanh lanh tônằm nằm cáclỗlỗcửa) cửa) [12] các lỗ[12] cửa) [12] (ii)Phần Phần tửMembrane Membrane (còngọi gọilàlà phần màng) phần chịu kéo nén phẳng, (ii) (còn phần tửtử màng) là phần tử tử chỉtử chịu kéo nén mặtmặt phẳng, (ii)tử Phần tử Membrane (còn gọi phần tử màng) phần chịu kéo néntrong mặt phẳng, Hình Mơ hình hóa kết cấu cơng trình phần mềm ETABS mơ men uốn ngồi mặt phẳng bỏ qua Hình Mơ hình hóa kết cấu cơng trình phần mềm ETABS mơ men ngồi bỏ qua mơuốn men uốn mặt ngồiphẳng mặt phẳng bỏ qua HìnhHình Mơ hìnhhình hóahóa kết kết cấucấu cơng trình phần Mơ cơng trình phầnmềm mềmETABS ETABS ĐểPhần làm ảnh mức độ sử dụng tường ngăn BTCT-CPN khác tới tới làm (iii) Phần tử Layered làphần phần tửtấm có nhiều lớp vật liệu khác chiều dày tương ứng Đểrõ làm rõhưởng hưởng mức độ dụng tường ngăn BTCT-CPN khác làm (iii) Phần tửảnh Layered làcủa phần tử cósử nhiều lớp vật liệu khác chiều dày tương ứng (iii) tử Layered làcủa tử cótấm nhiều lớp vật liệu khác chiều dày tương ứng làm ảnhtrình, hưởngbacủa mức độ sử dụng tường ngăn BTCT-CPN làm việc tổng kết cấu công môcác MH1-0.0, MH2-0.5 MH3-1.0 nêukhác khảo việc thể tổngcủa thểĐể kếtrõ cấu cơng trình, bahình mơ hình MH1-0.0, MH2-0.5 MH3-1.0 nêunhau trêntới khảo việc mềm tổng thể củatích kết cấu cấu cơng trình, ba(Hình mơ hình MH2-0.5 MH3-1.0 nêu khảo sát phần phân 5) MH1-0.0, sát phần mềm phânkết tích kếtETABS cấu ETABS (Hình 5) sát phần mềm phân tích kết cấu ETABS (Hình 5) TrongTrong mơ hình [12], [12], tườngtường có thểcóđược mơ nhưtửsau: mơ ETABS hình ETABS thể mô bằngloại cácphần loại tử phần sau: Trong mơ hình ETABS [12], tường mô loại phần tử sau: (a) MH1-0.0 (a) (a) MH1-0.0 (a)MH1-0.0 MH1-0.0 55 (b)MH2-0.5 MH2-0.5 (c) MH3-1.0 (b)(b)MH2-0.5 (c)(c) MH3-1.0 (b) (c)MH3-1.0 MH3-1.0 MH2-0.5 Hình 5.hình Mơ hóa hìnhkết hóacấu kết cấu Hình Hình5.5.Mơ Mơ hình hóa kết cấu Hình Mơ hình hóa kết cấu Trong phần mềm ETABS, phần tử Pier Spandrel chia nhỏ thành lưới phần Trong Spandrel cócó thểthể chia nhỏ thành lưới phần Trongphần phầnmềm mềmETABS, ETABS,các cácphần phầntửtửPier Piervàvà Spandrel chia nhỏ thành lưới phần tử Độ xác phân tích kết cấu phụ thuộc vào mức độ chia nhỏ phần tử, mức độ chia tử Độ xác phân tích kết cấu phụ thuộc vào mức độ chia nhỏ phần tử, mức độ chia tử Độ xác phân tích kết cấu phụ thuộc vào mức độ chia nhỏ phần tử, mức độ chia nhỏ độ xác kết cao làm tăng thời gian phân tích Kết phân tích cho 87tăng nhỏ độđộchính xác cao làm thời gian phân tích KếtKết quảquả phân tíchtích cho nhỏthì xáckích củakết kếtquả tăng gian tích phân thấy giảm thước cáccàng phầncao tử từ 1,5 mlàm thành 1,0thời m giáphân trị mơ-men dầm phía cho phía thấy giảm kích thước phần tử từ 1,5 m thành 1,0 m giá trị mơ-men dầm phía phía thấy giảm kích thước phần tử từ 1,5 m thành 1,0 m giá trị mơ-men dầm phía phía tường ngăn thay đổi nhỏ (chênh lệch trung bình khoảng 4%) thể Bảng tường ngăn thay đổi (chênh lệch trung bình khoảng 4%) thểthể Bảng 1 dướitấm ngăn đổirất rấtnhỏ nhỏ (chênh bình khoảng Nhưtường với kíchthay thước chia nhỏ phần tử lệch Pier trung Spandrel 1,0 m4%) kết phân tích đãBảng tiến đến Như với kích thước chia nhỏ phần tử Pier Spandrel 1,0 m kết phân tích tiến đến Nhưvậy vớivà kích hội tụ chấpthước nhận chia được.nhỏ phần tử Pier Spandrel 1,0 m kết phân tích tiến đến Hùng, P Đ., Thắng, N T / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Trong mơ hình ETABS [12], tường mô loại phần tử sau: (i) Phần tử Shell phần tử vỏ chịu kéo nén mặt phẳng uốn mặt phẳng Các tường mơ hình hóa phần phần tử Shell-thin Shell-thick tùy vào chiều dày chúng Phần tử Shell-thick có tỷ lệ chiều dày/chiều dài cạnh lớn 1/10, tỷ lệ dao động từ 1/100 đến 1/10 phần tử Shell-thin Dựa vào kích thước thực tế, tường phần lớn thuộc phần tử Shell-thin (hay gọi phần tử mỏng Kirchhoff) Đây phần tử có khả chịu kéo nén mặt phẳng, uốn cắt mặt phẳng Tuy nhiên mỏng nên ứng suất theo phương chiều dày biến dạng lực cắt bỏ qua Do vị trí tường ngăn BTCT cơng trình thẳng đứng hệ cột vách, tường định nghĩa Pier Spandrel (thuộc loại phần tử Shell-thin) Pier phần tử chịu nén uốn tương tự cột vách thực tế, cịn Spandrel có khả chịu uốn tương tự dầm (thường lanh tô nằm lỗ cửa) [12] (ii) Phần tử Membrane (còn gọi phần tử màng) phần tử chịu kéo nén mặt phẳng, mơ men uốn ngồi mặt phẳng bỏ qua (iii) Phần tử Layered phần tử có nhiều lớp vật liệu khác chiều dày tương ứng Trong phần mềm ETABS, phần tử Pier Spandrel chia nhỏ thành lưới phần tử Độ xác phân tích kết cấu phụ thuộc vào mức độ chia nhỏ phần tử, mức độ chia nhỏ độ xác kết cao làm tăng thời gian phân tích Kết phân tích cho thấy giảm kích thước phần tử từ 1,5 m thành 1,0 m giá trị mơ-men dầm phía phía tường ngăn thay đổi nhỏ (chênh lệch trung bình khoảng 4%) thể Bảng Như với kích thước chia nhỏ phần tử Pier Spandrel 1,0 m kết phân tích tiến đến hội tụ chấp nhận Bảng So sánh mô men dầm tường ngăn BTCT chia phần tử 1,0 m 1,5 m M1,0 (kNm) M1,5 (kNm) Tổ hợp Tầng Dầm Kích thước chia phần tử 1,0 m Kích thước chia phần tử 1,5 m Chênh lệch (%) TTTHCB1 TTTHCB2 TTTHCB3 TTTHCB4 TTTHCB5 TTTHCB6 TTTHCB7 TTTHCB8 TTTHCB9 TTTHDB1 Max TTTHDB2 Max TTTHDB3 Max TTTHDB4 Max TTTHDB5 Max TTTHDB6 Max TTTHDB7 Max TTTHDB8 Max 6F 6F 6F 6F 6F 6F 6F 6F 6F 6F 6F 6F 6F 6F 6F 6F 6F B587 B587 B587 B587 B587 B587 B587 B587 B587 B587 B587 B587 B587 B587 B587 B587 B587 68,193 63,790 58,450 79,848 42,392 69,888 65,082 84,341 50,630 86,377 86,377 86,377 86,377 77,292 77,292 77,292 77,292 71,882 66,836 61,784 82,664 45,956 73,398 68,851 87,643 54,606 87,833 87,833 87,833 87,833 79,820 79,820 79,820 79,820 5 5 2 2 3 3 88 TTTHDB4 Max TTTHDB5 Max TTTHDB6 Max TTTHDB7 Max TTTHDB8 Max 6F 6F 6F 6F 6F B587 B587 B587 B587 B587 86,377 77,292 77,292 77,292 77,292 87,833 79,820 79,820 79,820 79,820 Hùng, P Đ., Thắng, N T / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng 3 3 Với cấu tạo cốt thép Hình 1, liên kết tường ngăn BTCT-CPN kết cấu Với cấu tạo cốt thép Hình 1, liên kết tường ngăn BTCT-CPN kết cấu chịu chịu lựclựcxung đượccoi coilàlànút nútcứng cứng hoàn toàn kết hệ chịu váchlực chịu vớivà hệ xungquanh quanhkhông không hoàn toàn nhưnhư liênliên kết hệ vách vớilực hệ sàn sàn các cấu cấukiện kiệnchịu chịulựclực khác Trong báo này, liên kết tường ngăn BTCT-CPN với khác Trong báo này, liên kết tường ngăn BTCT-CPN với cấu kiện cấu kiện xung quanh coikhớp khớp để thiên anBản toàn Bản nút cứng đảmtấtbảo cho xung quanh coi để thiên an toàn chất củachất nút cứng để đảmlàbảo phần tử quy tụ vào nút có chuyển vị xoay Trong đó, tường ngăn BTCT-CPN liên tất phần tử quy tụ vào nút có chuyển vị xoay Trong đó, tường ngăn BTCT-CPN kết kết khớpkhớp gá vào vị trí menmơ tường không liên gá vàocấu cáckiện cấu khác, kiện khác, tạikhớp vị trímơ khớp men tường khơng cấu kiện khác mơ men khác khơng (Hình 6) cấu kiện khác mơ men khác khơng (Hình 6) HìnhHình So sánh nội liênkết kếtkhớp khớp nút So sánh nộilực lựcgiữa liên nút cứngcứng Trong ba mơ hình ETABS, hệ số giảm độ cứng theo điều 6.6.3.1.1 tiêu chuẩn ACI 318Trong ba mô hình ETABS, hệ số giảm độ cứng theo điều 6.6.3.1.1 tiêu chuẩn ACI 318-19 19 [7] [7] (Bảng 2) 2) chocác cáccấu cấukiện kiện chịu Đốicác vớitấm cáctường tấmngăn tường ngăn (Bảng đềuđược đượcáp áp dụng dụng cho chịu lực lực Đối với BTCTBTCT-CPN đượckhai khaibáo báo MH2-0.5 MH3-1.0, hệ sốđộgiảm cứng 0,35 CPN cáccác mơ mơ hìnhhình MH2-0.5 MH3-1.0, hệ số giảm cứngđộ 0,35 áp dụng áp dụngvớivới thiết tường bị (Bảng nứt (Bảng giảgiả thiết tường bị nứt 2) 2) Bảng Hệ số giảm độ cứng cho kiệnđộBTCT theo 318-19theo [7]ACI 318-19 [7] Bảng Hệ cấu số giảm cứng cho cấuACI kiện BTCT Cấu kiện Cột Vách (không nứt) Vách (nứt) Cấu kiện Cột Vách (khơng nứt) Vách (nứt) Mơ men qn tính 0,7Ig 0,7Ig 0,35Ig Mơ men qn tính 0,7Ig 0,7Ig 0,35Ig Diện Diện tích tiết tích diệntiết diện1,0Ag1,0Ag 1,0A1,0A 1,0A1,0A g g g g Dầm Dầm 0,35Ig 0,35Ig 1,0Agg 1,0A Sàn phẳng Sàn phẳng 0,25I 0,25Ig g 1,0A 1,0A g g Trừ mô MH1-0.0, tất tất mơmơ hình cịn lại,lại, tường mơ phỏng Trừhình mơ hình MH1-0.0, hình cịn tườngngăn ngănBTCT-CPN BTCT-CPN được mơ phần tấmtử4 nút liên kết với cấu cấu kiệnkiện xung quanh bằngtửphần nút liênkhớp kết khớp với xung quanh Các tải trọng tác dụng lên cơngtảitrình baotác gồm tĩnhlên tải,cơng hoạt trình tải, tảibao trọng giótĩnh (thành thành động),phần tải trọng Các trọng dụng gồm tải, phần hoạt tĩnh tải, tải trọng phần gió (thành tĩnh động đất tổ hợp tải trọng xác định theo tiêu chuẩn thiết kế hành Việt Nam thành phần động), tải trọng động đất tổ hợp tải trọng xác định theo tiêu chuẩn thiết kế [9–11] Tĩnh tải bao gồm trọng lượng thân kết cấu BTCT tính toán tự động phần mềm trọng lượng thân kết cấu BTCT tính tốn hành Việt Namlượng [9-11] Tĩnh tải25bao gồm ETABS với trọng riêng γ= kN/m , tĩnh tải tính tốn dựa cấu tạo lớp hoàn tự độngthiện bằngsàn phần mềm ETABS với trọng lượng riêng kN/m , tĩnh tảitảiđược tính lên tốn dựatrình tải trọng tường xác định qua lớpg=25 cấu tạo tường Hoạt tác dụng cơng ứnghồn với cơng mặt lấyqua theocác Bảng củatạo TCVN 2737:1995 cấu tạotương lớp thiệnnăng sàn cơng tảitrình trọng tường đượcvàxác định lớp3cấu tường Hoạt tải Cơng trình xây dựng Bắc Từ Liêm Hà Nội, tải trọng gió tác động lên cơng trình thuộc vùng3 tác dụng lên cơng trình tương ứng với cơng cơng trình mặt lấy theo Bảng gió II-B, dạng địa hình B 3.2 Khảo sát mức độ áp dụng tường ngăn BTCT-CPN MH1-0.0, MH2-0.5 MH3-1.0 sử dụng để Kết phân tích kết cấu mơ hình khảo sát ảnh hưởng mức độ áp dụng tường ngăn BTCT-CPN tới kết cấu cơng trình 89 Hùng, P Đ., Thắng, N T / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng a Về chu kỳ dao động Kết phân tích kết cấu cho chu kỳ dạng dao động thứ MH1-0.0, MH2-0.5 MH3-1.0 4,986; 3,734 3,373 giây Chu kỳ dạng dao động thứ MH2-0.5 MH3-1.0 giảm tương ứng 25,1 32,4% so với số liệu MH1-0.0 Như vậy, tường ngăn BTCT-CPN mơ mơ hình làm giảm đáng kể chu kỳ dao động tăng đáng kể độ cứng tổng thể cơng trình b Về dạng dao động Dạng dao động ba mơ hình khảo sát biểu diễn Bảng Có thể thấy với cơng trình cao 40 tầng khảo sát, hệ thống tường ngăn BTCT-CPN không ảnh hưởng tới chu kỳ dao động mà ảnh hưởng đến dạng phương dao động kết cấu Các đặc trưng dao động ảnh hưởng đến thành phần lực động (gió động, động đất) ảnh hưởng trực tiếp đến nội lực cấu kiện chịu lực Bảng So sánh dạng dao động Chu kỳ dao động (giây) Dạng dao động Phương dao động MH1-0.0 MH2-0.5 MH3-1.0 MH1-0.0 MH2-0.5 MH3-1.0 4,968 4,605 3,952 1,479 1,451 1,353 3,734 3,288 1,629 1,451 1,035 0,916 3,373 2,899 1,464 1,451 0,936 0,823 Y - xoắn Y - xoắn X Xoắn Y Y Y Xoắn X Xoắn Y Xoắn Y Xoắn X X Y Xoắn c Về chuyển vị đỉnh Kết phân tích kết cấu cho thấy chuyển vị đỉnh tổ hợp có tải trọng gió MH1-0.0, MH20.5 MH3-1.0 0,340, 0,215 0,177 m Chuyển vị đỉnh MH2-0.5 MH3-1.0 giảm tương ứng 36,7 47,9% so với số liệu MH1-0.0 Như vậy, tường ngăn BTCT-CPN mơ mơ hình làm tăng đáng kể độ cứng tổng thể cơng trình d Về chuyển vị lệch tầng Chuyển vị lệch tầng mơ hình biểu diễn Hình Hình Tương tự chuyển vị đỉnh, tồn chênh lệch lớn (lên đến 60%) chuyển vị lệch tầng MH1-0.0, MH2-0.5 MH3-1.0 Chuyển vị lệch tầng lớn mơ hình MH1-0.0, đến MH2-0.5 nhỏ MH3-1.0 có tham gia chịu lực hệ thống tường ngăn BTCT-CPN Như vậy, hệ thống tường ngăn BTCT-CPN làm giảm đáng kể chuyển vị lệch tầng e Về hệ số lực dọc quy đổi νd vách chịu lực Hình cho thấy có mặt tường ngăn BTCT-CPN làm thay đổi đáng kể hệ số lực dọc quy đổi phần lớn vách Hơn nữa, MH3-1.0 làm giảm hệ số hầu hết vách Tuy nhiên, số vách, hệ số lực dọc quy đổi lớn MH2-0.5 MH3-1.0 V1-1, V1-2, V3-2, v.v Kết khảo sát cho thấy với trường hợp tải trọng thẳng đứng (tĩnh tải, hoạt tải), lực dọc vách nhỏ mô tường ngăn BTCT-CPN giảm dần từ MH1-0.0 đến MH2-0.5 nhỏ MH3-1.0 Tuy nhiên, với trường hợp tải trọng động đất, tùy vào vị trí vách mặt tùy vào mơ hình phân tích mà ảnh hưởng tải trọng 90 chí Khoa Cơng nghệ Xây2020 dựng NUCE 2020 Tạp chí Khoa Tạp học Cơng nghệhọc Xây dựng NUCE Hùng, P Đ., Thắng, N T / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Hình Chuyển vị lệch tầng mơ hình8 So sánh Hình So sánh chuyển vị lệch tầng Hình vị lệch tầng Hình So chuyển sánh chuyển vị lệch tầng mơ hình mơ hình mơ hình Hình Chuyển vị lệch tầng mơ hình Hình Chuyển vị lệch tầng mơ hình e Về hệ số đổi lực quy đổi νd chịu lựcquy đổi bao gồm tĩnh tải, hoạt tải tải trọng e Về lực dọc quy vách chịu lựcvách dtổ động đấthệlàsốkhác Doνdọc hợp tính tốn lực dọc Hình cho thấy sựtường cógiữa mặt tường ngăn làm BTCT-CPN đổisốđáng số lực dọc làm động đất, Hình tương quan ảnh hưởng tĩnhBTCT-CPN tải, hoạt tải thay với tải trọng đất hệ khác cho thấy sự9 có mặt ngăn đổi làm đángthay kểđộng hệ lực kể dọc quy vách Hơnvách nữa, MH3-1.0 làm giảm hệ số hầu vách đổi lớn phần vách Hơn nữa, MH3-1.0 bảnquả làmvềcho giảm hệ số hầu hếtnày cácởvách ảnhquy hưởng đếnphần hệđổi số lực dọc lớn quy đổi Kết thấy vách chịu ảnhhết hưởng tải trọng đứng (tĩnh tải, hoạt tải) lớn chịu ảnh hưởng động đất nhỏ có lực dọc quy đổi lớn Tuymột nhiên, vách, sốđổi lựclớn dọcnhất quy đổi lớn MH2-0.5 MH3-1.0nhất Tuy nhiên, số vách, hệ sốsốlực dọchệ quy MH2-0.5 MH3-1.0 V1-1, V1-2, V3-2,v.v…Kết khảo sát cho thấy với trường hợp tải trọng thẳng đứng V1-1, V1-2, V3-2,v.v…Kết khảo sát cho thấy với trường hợp tải trọng thẳng đứng (tĩnh MH1-0.0, MH2-0.5 nhỏ MH3-1.0 Tuy nhiên vách(tĩnh có ảnh tải, hoạt tải), lực dọc vách nhỏ mô tường ngăn BTCT-CPN giảm tải, hoạt tải), lực dọc vách nhỏ mô tường ngăn BTCT-CPN giảm hưởng động đất lớn ảnh hưởng tải trọng đứng nhỏ xảy trường hợp lực dọc quy đổi dần đến từ MH1-0.0 đến MH2-0.5 học nhỏ MH3-1.0 Tuy nhiên, với trường trọng đất độngkhác MH1-0.0 MH2-0.5 vàV1-2) nhỏchí MH3-1.0 Tuy nhiên, trường hợp tải trọnghợp động Tạp Khoa Công nghệ Xây dựngvới NUCE 2020 lớn dần nhấttừ MH2-0.5 (V1-1, MH3-1.0 (V3-2) tùy vào tác động củatảiđộng đất, vào vị mặt trí vách bằngtừng tùy hình tích màcủa ảnhtảihưởng đất, tùy vào vị trítùy vách bằngtrên mặt tùy vào mơ vào hìnhtừng phânmơ tích màphân ảnh hưởng trọng tải trọng mơ hình việc phân phối lực động đất khác vào vách mơ hình V5-2 V5-1 V4A-2 V4-2 V4A-1 V4-1 V3-2 V3-1 V2-2 V2-1 V12-2 V12-1 V11-4 V11-3 V11-2 V11-1 V10-3 V10-2 V1-2 V10-1 V1-1 Lực dọc quy đổi độngnhau đất làDo khác Dotoán tổ hợp toánđổi lựcbao dọcgồm quy tĩnh đổi bao tảiđộng tải trọng động động đất khác tổ hợp tính lực tính dọc quy tải, gồm hoạt tĩnh tải vàtải, tảihoạt trọng đất, tương củagiữa ảnh tĩnh hưởng tải, tải hoạt tải với tảiđất trọng độngnhau đất làlàm khác đất, tương quan ảnhquan hưởng tải,giữa hoạttĩnh tải với trọng động khác ảnhnhau làm ảnh 0.80 đến số đổi lực dọc quy đổiKết chovách thấy chịu chịucủa ảnhtảihưởng tải hưởng đến hệhưởng số lực dọchệquy vách quảvách cho Kết thấyquả ảnhvách hưởng 0.70 0.60 trọngtải, đứng tải, hoạt tải)ảnh lớnhưởng chịucủa ảnhđộng hưởng cóđổi lựclớn dọcnhất quy đổi lớn trọng đứng (tĩnh hoạt(tĩnh tải) lớn chịu đất nhỏđộng cóđất lựcnhỏ dọcsẽ quy 0.50 MH1-0.0, tiếp theovà nhỏ MH2-0.5 nhỏ MH3-1.0 vớicó MH1-0.0, MH2-0.5 MH3-1.0 Tuy nhiên đốiTuy vớinhiên nhữngđối vách ảnh vách có ảnh 0.40 0.30 hưởng đấthưởng lớn vàcủa ảnhtảihưởng tảinhỏ trọng nhỏracó thể xảy trường hợp lực dọc quy hưởng động đất lớn động ảnh trọng đứng có đứng thể xảy trường hợpralực dọc quy 0.20 MH2-0.5 V1-2) MH3-1.0 (V3-2) tùy vào động đổi lớn đổi trênlớn MH2-0.5 (V1-1, V1-2)(V1-1, MH3-1.0 (V3-2) tùy vào tác động củatác động đấtcủa động đất 0.10 0.00 khác mơ hình việc phối động đấtvào khác khác mơtrên hìnhtừng việc phânvà phối lựcphân động đất lực khác cácnhau váchvào trêncác mỗivách mơ mơ hình hình Vách MH1-0.0 MH2-0.5 MH3-1.0 Hình So sánh lực dọc quy đổi vách mơ hình Hình So sánh lực dọc quy đổi vách mơ hình f Về nội f.lực mộtcủasốmột cấusốkiện cụ thể Vềcủa nội lực cấu kiện cụ thể Kết khảo Kết sát cho khảothấy: sát cho thấy: - Giá trị lực dọc vách giảm dần từ MH1-0.0 đến MH2-0.5 nhỏ MH3-1.0 91 MH3-1.0 với MH1-0.0 29 35%; Chênh lệch giá trị lực dọc trung bình MH2-0.5 - Mơ men âm dương dầm có xu hướng giảm MH2-0.5 MH3-1.0 hệ tường ngăn đóng vai trị gối đỡ để giảm mơ men cho dầm Bên cạnh đó, chênh lệch mơ men dương dầm mơ hình lớn (lớn 30%) chênh lệch mơ men âm dầm lớn khoảng 25%; Hùng, P Đ., Thắng, N T / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng - Giá trị lực dọc vách giảm dần từ MH1-0.0 đến MH2-0.5 nhỏ MH3-1.0 Chênh lệch giá trị lực dọc trung bình MH2-0.5 MH3-1.0 với MH1-0.0 29 35%; - Mơ men âm dương dầm có xu hướng giảm MH2-0.5 MH3-1.0 hệ tường ngăn đóng vai trị gối đỡ để giảm mơ men cho dầm Bên cạnh đó, chênh lệch mơ men dương dầm mơ hình lớn (lớn 30%) chênh lệch mô men âm dầm lớn khoảng 25%; - Mô men uốn sàn giảm dần từ MH1-0.0 MH2-0.5 nhỏ MH3-1.0 có tham gia chịu lực hệ tường ngăn Đặc biệt MH3-1.0, mơ men giảm nhiều (trên 70%), chiều dày cốt thép sàn mô tường ngăn BTCT-CPN giảm đáng kể; - Biểu đồ mơ men uốn dầm chuyển mơ hình khác đáng kể hình dạng Tạp chítăng Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE Tạp Khoa học nghệ Xây dựng NUCE 2020 lẫn giá trị Hệ tường ngăn có xuTạp hướng làm tảiCơng trọng tường tác dụng trực tiếp 2020 lên dầm chíchí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2020 làm tăng mô men dầm tổ hợp có tải trọng đứng Tuy nhiên, tổ hợp có tải trọng Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2020 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng 2020 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2020 4.sánh Sobiểu sánh đồ mô men dầm chuyển mô hình Tạp chí Khoa học Cơng Xây dựng NUCE 2020 Bảng biểu đồ mô men dầm chuyển mơ hình Bảng 4.Bảng SoSo sánh đồbiểu mơ men dầm chuyển mơNUCE hình Tạp chí Khoa học Cơngnghệ nghệ Xây dựng NUCE 2020 Tạp chímơ Khoa họcdầm Cơngchuyển nghệ Xây dựng 2020 Bảng sánh biểu đồ men cácNUCE mơ hình Tổ hợp4 So MH1-0.0 MH1-0.0 MH2-0.5 MH1-0.0 MH2-0.5 TổTổ hợphợp MH2-0.5 Bảng So sánh biểu đồ mơ men dầm chuyển mơ hình Bảng So sánh biểu đồ mô men dầm chuyển mơ hình Bảng So sánh biểu đồ mơ men dầm chuyển mơ hình Bảng Bảng4.4.So Sosánh sánhbiểu biểuđồđồmơ mơmen mendầm dầmchuyển chuyểngiữa giữacác cácmơ mơhình hình Tổ hợp MH1-0.0 MH2-0.5 hợp MH1-0.0 MH2-0.5 Tổ hợp MH1-0.0 MH2-0.5 Tổ hợpTổ MH1-0.0 MH2-0.5 Bảng So sánh biểu đồ mơ men dầm chuyển mơ hình Tổ MH1-0.0 MH2-0.5 Tổhợp hợp MH1-0.0 MH2-0.5 Tổ hợp MH1-0.0 MH2-0.5 Tĩnh tảiTĩnh + + tải + Tĩnh tải Hoạt tải Hoạt tải Hoạt tải Tĩnh Tĩnh ++ Tĩnh tảitải+tải Tĩnh Tĩnhtảitải++ Hoạt tải Hoạt tải Hoạt Hoạt tảitải Tĩnh tải Tĩnh tải + Hoạt tải Hoạt tải+ Tĩnh tảitải+ + Tĩnh tải + Tĩnh Tĩnh tải +tảitải Tĩnh +++ Tĩnh Tĩnh tải Hoạt ++ Tĩnh Hoạt tải Hoạt tải +Hoạt Hoạt tải +tảitải Hoạt +tải Hoạt tải +++ tải Tĩnh tải + Hoạt tải + Gió Hoạt tải + Gió Gió GióGióGió Gió Gió Gió Tĩnh tải + Tĩnh tảitải ++++ Tĩnh tảitải +tải Tĩnh Tĩnh Tĩnh + Hoạt tải Tĩnh tải +++ Hoạt tải Hoạt tải + Tĩnh tải + Hoạt tải Hoạt tải Tĩnh Hoạt tảiĐộng + tải ++đất Hoạt tải +đất Động đất Động đất đất Hoạt tảiĐộng Động đất Hoạt tải +đất Tĩnh tải + Hoạt tải ++Động Động Động Động đất Động đất đất 92 MH3-1.0 MH3-1.0 MH3-1.0 MH3-1.0 MH3-1.0 MH3-1.0 MH3-1.0 MH3-1.0 MH3-1.0 MH3-1.0 Hùng, P Đ., Thắng, N T / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng ngang, hệ tường ngăn BTCT-CPN làm giảm chuyển vị xoay dầm, phân phối lại tải trọng tường lên dầm làm giảm mô men dầm chuyển Bảng cho thấy thay đổi biểu đồ mô men dầm chuyển MH1-0.0, MH2-0.5 MH3-1.0 mô tường ngăn BTCT-CPN; - Với hệ số giảm độ cứng cho hệ tường ngăn BTCT-CPN 0,35, hệ số lực dọc quy đổi tường ngăn nhỏ Do cốt thép tường cần bố trí theo cấu tạo để đảm bảo khả chịu lực tường trình làm việc kết cấu 3.3 Khảo sát ảnh hưởng hệ số giảm độ cứng cho tường ngăn BTCT Điều 4.3.1(7) TCVN 9386:2012 [9] quy định: “Trừ thực phân tích xác cấu kiện bị nứt, đặc trưng độ cứng chống cắt độ cứng chống uốn đàn hồi cấu kiện bê tơng khối xây lấy nửa độ cứng tương ứng cấu kiện không bị nứt” Như vậy, để đánh giá hệ số giảm độ cứng hợp lý, phép khảo sát thứ hai thực ba mơ hình sử dụng 100% tường ngăn BTCT-CPN (MH3) với hệ số giảm độ cứng cho tường 0,35; 0,5 0,7 Các mơ hình tương ứng đặt tên MH3-0.35, MH3A-0.5 MH3B-0.7 Kết phân tích kết cấu mơ hình sử dụng để khảo sát ảnh hưởng hệ số giảm độ cứng cho tường ngăn BTCT-CPN tới làm việc kết cấu công trình a Về chu kỳ dao động Kết phân tích kết cấu cho chu kỳ dạng dao động thứ MH3-0.35, MH3A0.5 MH3B-0.7 3,372; 3,337 3,222 giây Chu kỳ dạng dao động thứ MH3A-0.5 MH3B-0.7 giảm tương ứng 1,0 4,0% so với số liệu MH3-0.35 Như vậy, tường ngăn BTCT-CPN mơ mơ hình, hệ số giảm độ cứng ảnh hưởng không đáng kể độ cứng tổng thể cơng trình b Về dạng dao động Dạng dao động mơ hình biểu diễn Bảng Bảng cho thấy dạng dao động ba mơ hình thay đổi độ cứng tường ngăn BTCT-CPN với ba giá trị 0,35; 0,5 0,7 gần tương tự Như vậy, việc thay đổi độ cứng hệ tường ngăn BTCT-CPN tác động không đáng kể tới dạng dao động cơng trình Bảng So sánh dạng dao động Chu kỳ dao động (giây) Dạng dao động Phương dao động MH3-0.35 MH3A-0.5 MH3B-0.7 MH3-0.35 MH3A-0.5 MH3B-0.7 3,372 2,898 1,464 1,451 0,935 0,822 3,337 2,837 1,477 1,394 0,915 0,801 3,222 2,710 1,451 1,306 0,874 0,761 Y Xoắn X X Y Xoắn Y Xoắn X X Y Xoắn Y Xoắn X X Y Xoắn c Về chuyển vị đỉnh Kết phân tích kết cấu cho chuyển vị đỉnh tổ hợp có tải trọng gió MH3-0.35, MH3A0.5 MH3B-0.7 0,177; 0,168 0,160 m Chuyển vị đỉnh MH3A-0.5 MH3B-0.7 giảm tương ứng 5,0 9,6% so với số liệu MH3-0.35 Như vậy, tường ngăn BTCT-CPN mơ mơ hình với hệ số giảm độ cứng khác ảnh hưởng không đáng kể tới độ cứng tổng thể cơng trình 93 Hùng, P Đ., Thắng, N T / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng d Về chuyển vị lệch tầng Chuyển vị lệch tầng mơ hình biểu diễn Hình 10 Hình 11 Tương tự chuyển vị đỉnh, chênh lệch chuyển vị lệch tầng mơ hình khơng đáng kể (nhỏ 10%) Như vậy, thay đổi độ cứng hệ tường ngăn BTCT-CPN bỏ qua kiểm tra Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2020 chuyển vị lệch tầng Tạp cơng chítrình Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2020 Hình 10.10.Chuyển lệch tầngcủa củalệch cácmơ mơ hình Hình Sochuyển sánh vị lệch mơ hình Hình Chuyển vị lệch tầng hình 11 So11 sánh vịsánh lệchchuyển tầng Hìnhvị 10 Chuyển vị tầng Hình mơ hình Hình 11 Sochuyển vịtầng lệch tầng mơ hình mơ hình Tạp chítường Khoacủa họchệCơng dựng e) Đánh giá làm việc hệ ngăn BTCT-CPN qua hệ số NUCE lực qua dọc2020 đổi ddọc quy đổi νd e) Đánh giácủa sựcủa làm việc tườngnghệ ngănXây BTCT-CPN hệ lựcνdọc e Đánh giá làm việc hệ tường ngăn BTCT-CPN qua hệ quy số số lực quy đổi νd Hình 12 Hình thấy thaythấy đổi độ giá trị 0,35; Hình13 12cho Hình 13 cho khicứng thaytường đổi độngăn cứngBTCT-CPN tường ngănởBTCT-CPN giá trị 0,35; 0,5 0,7, lực dọc quy đổi mơ hình khơng thay đổi nhiều có xu hướng tương ứngtăng tương ứng 0,5 0,7, lực dọc quy đổi mơ hình khơng thay đổi nhiều vàtăng có xu hướng với hệ số độ với cứng tường ngăn hệcủa số độ cứng tường ngăn Hình 12.12 TênTên tường ngăn BTCT mơmơ hình ETABS Hình tường ngăn BTCT hình ETABS Hình 12 Tên tường ngăn BTCT mơ hình ETABS Hình 12 Tên tường ngăn BTCT mơ hình ETABS 13 94 13 Hùng, P Đ., Thắng, N T / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng 20 0- N T 20 0- N T T N 20 0- 0- 20 T N 20 0- T N 10 0- N T N 10 0- 0T N 10 0T 10 N T T N 10 0- 0.2 0.18 0.16 0.14 0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 Lực dọc quy đổi Tạp chí Cơng Xây dựng NUCE Hình 12 Hình 13 cho thấy khiKhoa thayhọc đổi độnghệ cứng tường ngăn 2020 BTCT-CPN giá trị 0,35; 0,5 0,7, lực dọc quy đổi mơ hình khơng thay đổi nhiều có xu hướng tăng tương ứng với hệ số độ cứng tường ngăn Tường ngăn MH3-0.35 ` MH3A-0.5 MH3B-0.7 Hình 13.13 SoSo sánh lực tườngngăn ngănBTCT-CPN BTCT-CPN Hình sánh lựcdọc dọcquy quyđổi đổi của tường cáccác mơ mơ hìnhhình Hệ số lực dọc quy đổi mơ hình thay đổi tùy vào vị trí tường ngăn BTCT-CPN Hệ sốMỗi lựctường dọc ngăn quy BTCT đổi mơcác hình thay đổinhau, tùy vào tường BTCT-CPN Mỗi có ứng xử với tải trọng khác trongvị đótrí tường ngănngăn TN200-1 có hệ tường ngăn BTCT cónhất ứng(gần xử với cácMH3B-0.7) tải trọng làDo khác tường ngăn TN200-1 số lực dọc cao 0,2 vậy,nhau, tính tốnđó nên áp dụng hệ số giảm độ có hệ số lực dọc cao (gần 0,2 MH3B-0.7) Dođộvậy, tính tốn nênđược áp dụng hệtrong số giảm cứngnhất cho tường mức 0,35 Các hệ số giảm cứngtrong cao áp dụng thiết độ cứng kế sốCác vị tríhệ tường ngăn cóđộ nộicứng lực lớn cầnhơn đượccũng tính tốn trí thêm thép thiết kế cho tường mứctại0,35 số giảm cao có thểbốđược ápcốtdụng tại4.một số vị trí tường ngăn có nội lực lớn cần tính tốn bố trí thêm cốt thép Kết luận Kết trình bày báo cho thấy cơng trình chung cư cao 40 tầng bê tơng cốt thép (BTCT) khảo sát, có mặt hệ tường ngăn BTCT sử dụng công nghệ cốp pha nhôm Kết luận (CPN) ảnh hưởng lớn có lợi kết cấu cơng trình, thể mặt sau: Kết trình bày báo chocơng thấytrình đốisovới trình chungxây cưtruyền cao 40 tầng(làm bê tông cốt - Làm tăng đáng kể độ cứng vớicông phương án tường thống: giảm thép (BTCT) khảo sát, có mặt hệ tường ngăn BTCT sử dụng công nghệ cốp chu kỳ dao động (hơn 25~30%), giảm chuyển vị đỉnh (hơn 30~40%), giảm chuyển vị lệchpha nhôm (CPN) ảnh hưởng dao có động lợi đối vớidạng kết cấu cơngcủa trình, mặt sau: tầng, thay đổi đặclớn trưng dao động cơngthể trìnhhiện v.v…); - Làm tăng đáng kể độ cứng cơng trình so với phương án tường xây truyền - Làm giảm đáng kể hệ số lực dọc quy đổi vách chịu lực (hơn 30%);thống: (làm giảm chu kỳ dao động (hơn 25∼30%), giảm chuyển vị đỉnh (hơn 30∼40%), giảm chuyển vị lệch tầng, - Có xu hướng làm giảm nội lực cấu kiện chịu lực (lực dọc vách, mô men uốn thay đổi đặc trưng dao động dạng dao động cơng trình, v.v ); dầm, sàn) hệ tường ngăn BTCT làm việc gối đỡ chịu phần tải trọng đứng - Làm giảm đáng kể hệ số lực dọc quy đổi vách chịu lực (hơn 30%); Kết khảo sát cho thấy phương án sử dụng tường ngăn hộ BTCT-CPN - Có xu hướng làm giảm nội lực cấu kiện chịu lực (lực dọc vách, mô men uốn (phương án 50%) vừa có hiệu cao kết cấu, vừa đáp ứng yêu cầu linh hoạt bố dầm, sàn) hệ tường ngăn BTCT làm việc gối đỡ chịu phần tải trọng đứng trí cơng kiến trúc khuyến cáo áp dụng Kết khảo sát cho thấy phương án sử dụng tường ngăn hộ BTCT-CPN Bên cạnh đó, thay đổi hệ số giảm độ cứng cho tường ngăn BTCTCPN, làm việc (phương án 50%) vừa có hiệu cao kết cấu, vừa đáp ứng yêu cầu linh hoạt bố kết cấu cơng trình bị ảnh hưởng khơng đáng kể Tuy nhiên để thiên an tồn, hệ số trí cơng kiến trúc khuyến cáo áp dụng giảm độ cứng mức 0,35 khuyến cáo áp dụng Khi áp dụng hệ số giảm độ cứng cao hơn, cần Bên cạnh đó,cốtkhi thay hệBTCT-CPN số giảm độ cứng ngăn tính tốn thép cho đổi tường ngăn số cho vị trí tường có nội lực lớn.BTCTCPN, làm việc kết cấu cơng trình bị ảnh hưởng khơng đáng kể Tuy nhiên để thiên an toàn, hệ số liệuở tham giảm độ Tài cứng mức khảo 0,35 khuyến cáo áp dụng Khi áp dụng hệ số giảm độ cứng cao hơn, cần tính tốn[1] cốt thép tường BTCT-CPN vị (2013) trí có nội lựcbêlớn Phan cho Quang Minh,ngăn Ngơ Thế Phong, Nguyễn Đình số Cống Kết cấu tơng cốt thép - Phần cấu kiện Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Tài liệu tham khảo 14 [1] Minh, P Q., Phong, N T., Cống, N Đ (2013) Kết cấu bê tông cốt thép - Phần cấu kiện Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 95 Hùng, P Đ., Thắng, N T / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng [2] Giang, Đ H (2018) Đánh giá hiệu sử dụng cốp pha nhơm định hình nhà nhiều tầng Luận văn Thạc sĩ khoa cơng trình, Trường Đại học Thủy lợi [3] Ninjal, M P., Bhupendra, M M., Umang, P (2015) Conventional technique vs Aluminium formwork techniques Journal of Information, Knowledge and Research in Civil Engineering, L.D.R.P Institute of Technology and Researc, 3:279–287 [4] Huệ, P V (2019) Ảnh hưởng tường chèn tới việc kiểm soát cấu phá hoại khung bê tơng cốt thép chịu động đất Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (KHCNXD)-ĐHXD, 13(4V):58–72 [5] TCVN 5574:2018 Kết cấu bê tông bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế Bộ Khoa học Công nghệ, Việt Nam [6] TCVN 4453:1995 Kết cấu bê tông bê tơng cốt thép tồn khối - Quy phạm thi công nghiệm thu Bộ Xây dựng, Việt Nam [7] ACI 318-19 Building Code Requirements for Structural Concrete (318-19) and commentary (318R-19) American Concrete Institute, Farmington-Hills, Michigan, USA [8] EN 1992-1-1:2004 Eurocode 2: Design of concrete structures Part 1-1: General rules and rules for buildings [9] TCVN 9386:2012 Thiết kế cơng trình chịu động đất Bộ Xây dựng, Việt Nam [10] TCVN 2737:1995 Tải trọng tác động - Tiêu chuẩn thiết kế Bộ Xây dựng, Việt Nam [11] TCXD 229:1999 Chỉ dẫn tính tốn thành phần động tải trọng gió theo TCVN 2737:1995 Bộ Xây dựng, Việt Nam [12] Computer and Structure Incorporation (2017) Reference and Manual for ETABS 2017 Berkeley University, USA 96 ... lực hệ tường ngăn BTCT hệ kết cấu chịu lực hạn chế so với công nghệ thi công cốp pha nhôm Với công nghệ cốp pha nhôm, hệ tường ngăn BTCT đổ toàn khối hệ kết cấu mơ hình hóa với hệ kết cấu Cần... ngăn hộ sử dụng tường 200, tường ngăn phòng hộ sử dụng tường 100 đổ BTCT cốp pha nhơm với tồn hệ kết cấu chịu lực Như mơ hình hóa kết cấu, tất tường mô phần tử với kết cấu chịu lực Liên kết tường. .. ngăn BTCT với ba mức độ áp dụng nêu Cấu tạo mô tường ngăn BTCT sử dụng cốp pha nhôm 2.1 Cấu tạo hệ tường ngăn BTCT-CPN Trong cơng nghệ BTCT-CPN cho cơng trình chung cư cao tầng, có hai loại tường