Nghiên cứu ảnh hưởng của mặt bằng kết cấu đến hiệu quả sàn bê tông căng sau bám dính trong nhà cao tầng (tóm tắt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ~~~~~o0o~~~~~ TRƯƠNG NGUYỄN VIỆT KHOA NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MẶT BẰNG KẾT CẤU ĐẾN HIỆU QUẢ SÀN BÊ TƠNG CĂNG SAU BÁM DÍNH TRONG NHÀ CAO TẦNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT XÂY DỰNG HÀ NỘI - 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ~~~~~o0o~~~~~ TRƯƠNG NGUYỄN VIỆT KHOA KHÓA: 2018-2020 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MẶT BẰNG KẾT CẤU ĐẾN HIỆU QUẢ SÀN BÊ TƠNG CĂNG SAU BÁM DÍNH TRONG NHÀ CAO TẦNG Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Mã số: 8.58.02.01 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT XÂY DỰNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS PHẠM PHÚ TÌNH TS NGUYỄN THỊ THU HÀ XÁC NHẬN CỦA CHỦ TỊCH HỒI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN HÀ NỘI - 2020 LỜI CẢM ƠN Tác giả xin trân trọng cảm ơn thầy cô giáo Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội, Khoa Sau đại học, Khoa Xây dựng thầy cô giáo Bộ mơn giúp đỡ, tận tình giảng dạy suốt trình học tập chương trình cao học Trường Tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến giáo viên hướng dẫn PGS.TS Phạm Phú Tình T.S Nguyễn Thị Thu Hà quan tâm giúp đỡ, tận tình hướng dẫn tác giả suốt q trình nghiên cứu hồn thành Luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn đồng chí Lãnh đạo, đồng nghiệp Cơ quan bạn học viên lớp CH18X – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tác giả thời gian theo học làm Luận văn tốt nghiệp Quá trình thực Luận văn diễn thời gian ngắn, đề tài nghiên cứu Luận văn liên quan đến nhiều vấn đề phức tạp, thân cố gắng, song tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận quan tâm góp ý quý thầy cô, bạn đồng nghiệp để đề tài nghiên cứu hoàn thiện Tác giả xin chân thành cảm ơn! Hà nội, ngày tháng 07 năm 2020 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Trương Nguyễn Việt Khoa LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu khoa học, kết nghiên cứu luận văn trung thực có nguồn gốc rõ ràng Hà nội, ngày tháng 07 năm 2020 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Trương Nguyễn Việt Khoa MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU * Lý chọn đề tài * Mục đích nghiên cứu * Đối tượng phạm vi nghiên cứu * Phương pháp nghiên cứu * Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài NỘI DUNG: CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ SÀN BÊ TÔNG CĂNG SAU: 1.1 Giới thiệu sàn bê tơng căng sau bám dính khơng bám dính: 1.1.1 Sàn bê tơng căng sau bám dính 1.1.2 Sàn bê tông căng sau không bám dính 1.2 Những ưu điểm, đặc điểm bật sàn căng sau so với sàn thường: 1.3 Ứng dụng sàn căng sau cơng trình xây dựng [3] 1.3.1 Thế giới 1.3.2 Tại Việt Nam 1.4 Các tiêu chuẩn thiết kế 18 1.4.1 Châu Âu: 18 1.4.2 Hoa Kỳ 18 1.4.3 Việt nam 18 1.4.4 Các quốc gia khác giới 18 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SÀN BÊ TƠNG CĂNG SAU BÁM DÍNH TRONG NHÀ NHIỀU TẦNG 19 2.1 Giới thiệu: 19 2.2 Mười bước thiết kế sàn căng sau [1] 19 2.3 Thiết kế sàn bê tông căng sau theo EC2 TR43 21 2.3.1 Vật liệu: 21 2.3.2 Tải trọng tổ hợp tải trọng 23 2.3.3 Giới hạn ứng suất 24 2.3.4 Tổn hao ứng suất: 25 2.3.5 Thiết kế trạng thái cực hạn: 25 2.3.6 Tính tốn độ võng 25 2.3.7 Tính tốn bề rộng vết nứt: 27 2.4 Phân tích kết cấu 28 2.4.1 Sàn phẳng 28 2.4.2 Phương pháp tính nội lực khung 30 2.4.3 Phương pháp trực tiếp 31 2.4.4 Phương pháp khung tương đương: 33 2.4.5 Phương pháp phần tử hữu hạn: 34 2.4.6 Phần mềm phân tích kết cấu sàn dự ứng lực: 35 2.5 Sàn căng sau nhà nhiều tầng 39 2.5.1 Ảnh hưởng nhà nhiều tầng [4] 39 2.5.2 Ưu điểm sàn dự ứng lực so với sàn thường [4] 39 CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MẶT BẰNG KẾT CẤU ĐẾN HIỆU QUẢ CỦA SÀN BÊ TÔNG CĂNG SAU 41 3.1 Giới thiệu: 41 3.2 Những thông số thiết kế chung cho ba ví dụ 42 3.2.1 Tải trọng tiêu chuẩn 42 3.2.2 Vật liệu 42 3.2.3 Tổ hợp tải trọng 42 3.3 Ví dụ - Khảo sát ảnh hưởng nhịp biên đến sàn: 44 3.3.1 Các dạng MBKC: 44 3.3.2 Chiều dày sàn Kích thước mũ cột: 46 3.3.3 Phương án rải cáp 46 3.3.4 Quỹ đạo cáp 48 3.3.5 Kết phân tích kết luận: 49 3.3.6 Tổng hợp kết phân tích: 62 3.3.7 Kết luận: 63 3.4 Khảo sát ảnh hưởng cản trở cứng cột, vách đến sàn trường hợp hệ vách cứng bố trí xung quanh chu vi sàn 64 3.4.1 Phương án 1: Mặt kết cấu có hệ vách cứng bố trí xung quanh chu vi sàn 64 3.4.2 Phương án 2: Mặt kết cấu loại bỏ vách cứng biên, thay hệ cột, dầm bo 70 3.4.3 Tổng hợp kết ví dụ 2: 76 3.4.4 Kết luận: 76 3.5 Khảo sát ảnh hưởng cản trở cứng cột, vách đến sàn trường hợp hệ vách cứng bố trí trung tâm hai đầu sàn 77 3.5.1 Phương án 1: Mặt kết cấu bố trí hệ vách cứng trung tâm sàn 77 3.5.2 Phương án 2: Mặt kết cấu bố trí hệ lõi cứng hai góc 81 3.5.3 Tổng hợp kết ví dụ 3: 84 3.5.4 Kết luận: 84 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 85 Kết luận 85 Kiến nghị 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC HÌNH ẢNH Số hiệu Tên hình Trang Hình 1 Cáp bám dính Hình Cáp khơng bám dính .4 Hình Mặt kết cấu cơng trình Hình Thực tế thi công lắp đặt cáp sàn VINAFOR 2017 10 Hình Thực tế thi cơng lắp đặt cáp sàn VINAFOR 2017 10 Hình Dạng Mặt kết cấu tầng (khối đế) cơng trình 11 Hình Thực tế thi cơng lắp đặt cáp sàn trình 12 Hình Thực tế phía sàn sau tháo cốp pha trình 12 Hình 10 Thực tế thi công lắp đặt cáp dầm chuyển KS Sơn La 14 Hình 11 Thực tế thi công lắp đặt cáp dầm chuyển KS Sơn La 14 Hình 13 Thực tế cơng trình sau tháo cốp pha sàn Vincom Sơn La 16 Hình 14 Mặt kết cấu tầng điển hình cơng trình T104 17 Hình Tính tốn độ võng theo phương 26 Hình 2 Chiều dài tính tốn nhịp L 26 Hình So sánh làm việc loại [4] 28 Hình Sự phân bố momen uốn M1 theo phương l2 [4] 29 Hình Momen dải cột dải nhịp sàn phẳng [4] 30 Hình Hệ số phân momen âm dương momen dương [4] 32 Hình Chia dải sàn phẳng [4] 33 Hình Mơ hình sàn phần mềm Adapt-Floorpro .35 Hình Mơ hình cáp Adapt-Floorpro 36 Hình 10 Kiểm tra ứng suất Adapt-Floorpro .37 Hình 11 Tối ưu cáp Adapt-Floorpro 37 Hình 12 Mơ hình thép Adapt-Floorpro .38 Hình 13 Độ võng, vết nứt kiểm tra rung động trongAdapt-Floorpro 38 Hình Mặt Kết cấu P.A – VD1 .44 Hình Mặt Kết cấu P.A – VD1 .45 Hình 3 Mặt Kết cấu P.A – VD1 .45 Hình Mặt bố trí cáp phương án (Nhịp 11x11m) 46 Hình Mặt bố trí cáp phương án (Tạo sơn ngắn) 47 Hình Mặt bố trí cáp phương án (Tăng chiều dài nhịp giữa) .47 Hình Vị trí X1 X2 X3 đường cáp 48 Hình Quỹ đạo cáp cho phương án – VD1 48 Hình Quỹ đạo cáp cho phương án – VD1 49 Hình 10 Quỹ đạo cáp cho phương án – VD1 49 Hình 11 Ứng suất bê tông phương án – VD1 50 Hình 12 Ứng suất bê tông phương án – VD1 50 Hình 13 Ứng suất bê tông phương án – VD1 51 Hình 14 Moment support line phương án – VD1 .51 Hình 15 Bố trí thép thường sàn phương án – VD1 52 Hình 16 Độ võng sàn phương án – VD1 52 Hình 17 Bề rộng vết nứt sàn phương Y phương án – VD1 .53 Hình 18 Bề rộng vết nứt sàn phương X phương án – VD1 .53 Hình 19 Ứng suất bê tông phương án – VD1 54 Hình 20 Ứng suất bê tông phương án – VD1 54 Hình 21 Ứng suất bê tông phương án – VD1 55 Hình 22 Moment support line phương án – VD1 .55 Hình 23 Bố trí thép thường sàn phương án – VD1 56 Hình 24 Độ võng sàn phương án – VD1 56 Hình 25 Bề rộng vết nứt sàn phương X phương án – VD1 .57 Hình 26 Bề rộng vết nứt sàn phương Y phương án – VD1 .57 Hình 27 Ứng suất bê tông phương án – VD1 58 Hình 28 Ứng suất bê tông phương án – VD1 58 Hình 29 Ứng suất bê tông phương án – VD1 59 Hình 30 Moment support line phương án – VD1 59 Hình 31 Bố trí thép thường sàn phương án – VD1 60 Hình 32 Độ võng sàn phương án – VD1 60 Hình 33 Bề rộng vết nứt sàn phương Y phương án – VD1 61 Hình 34 Bề rộng vết nứt sàn phương X phương án – VD1 61 Hình 35 Mặt kết cấu phương án – VD2 64 Hình 36 Mặt bố trí cáp phương án – VD2 .65 Hình 37 Mặt thép thường sinh phương án – VD2 .66 Hình 38 Độ võng dài hạn phương án – VD2 67 Hình 39 Bề rộng vết nứt phương X phương án – VD2 68 Hình 40 Bề rộng vết nứt phương Y phương án – VD2 69 Hình 41 Mặt kết cấu phương án – VD2 70 Hình 42 Mặt bố trí cáp phương án – VD2 .71 Hình 43 Mặt thép thường phương án – VD2 72 Hình 44 Độ võng dài hạn phương án – VD2 73 Hình 45 Bề rộng vết nứt phương X phương án – VD2 74 Hình 46 Bề rộng vết nứt phương Y phương án – VD2 75 Hình 47 Mặt kết cấu phương án – VD3 77 Hình 48 Mặt bố trí cáp phương án – VD3 .78 Hình 49 Mặt thép thường sinh phương án – VD3 .79 Hình 50 Độ võng dài hạn phương án – VD3 80 Hình 51 Mặt kết cấu phương án – VD3 81 Hình 52 Mặt bố trí cáp phương án – VD3 .82 Hình 53 Mặt thép thường sinh phương án – VD3 .83 Hình 54 Độ võng dài hạn phương án – VD3 84 DANH MỤC BẢNG BIỂU: Số hiệu Tên bảng Trang Bảng Thông số kỹ thuật cáp dự ứng lực [6] [7] .22 Bảng 2 Hệ số ψ cho công trình [8] 24 Bảng Phân phối momen uốn cho sàn phẳng [4] 31 Bảng Hệ số phân momen âm dương momen dương [4] 32 Bảng Phân chia đơn giản momen uốn cho sàn phẳng[4] 34 Bảng Tổng hợp thơng số ví dụ .62 Bảng Tổng hợp thơng số ví dụ .76 Bảng 3 Tổng hợp thơng số ví dụ .84 MỞ ĐẦU * Lý chọn đề tài - Hiện sàn bê tông căng sau sử dụng phổ biến cơng trình nhà cao tầng Sàn bê tơng căng sau cho phép vượt nhịp lớn, bề rộng vết nứt nhỏ, chiều dày sàn móng, dễ dàng đáp ứng yêu cầu không gian kiến trúc - Trong việc bố trí mặt kết cấu (Plan layout), cụ thể hơn, lựa chọn cách bố trí cột vách nhịp cho sàn ứng suất trước, hai số ba khuyến cáo cần cân nhắc để giúp thiết kế tối ưu, nêu TR43 [2] là: (1) Giảm chiều dài nhịp biên, kiến trúc cho phép, lùi hàng cột chu vi vào để tạo phần sơn, dẫn tới mô men nhịp biên giảm, tương đương với mơ men nhịp (2) Nếu cần thiết, giảm độ cứng cột vách, theo phương gây ứng suất trước để cực tiểu hóa mát ứng suất xuất vết nứt co ngắn sàn bị cản trở Sàn căng sau phải phép co ngắn ứng suất trước tác dụng lên sàn, có hiệu Sàn thường gối lên cột vách, gối tựa cản trở co ngắn sàn - Vậy dựa vào hai khuyến cáo trên, đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng mặt kết cấu đến hiệu sàn bê tơng căng sau bám dính nhà cao tầng” nhằm làm sáng tỏ khuyến cáo số, giúp kỹ sư thiết kế sàn căng sau hợp lý kinh tế * Mục đích nghiên cứu (1) Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ nhịp biên nhịp trung gian đến việc thiết kế sàn căng sau (2) Khảo sát ảnh hưởng độ cứng cách bố trí cột, vách, lõi đến hiệu ứng suất trước * Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Sàn bê tông căng sau bám dính thiết kế theo tiêu chuẩn Châu Âu 2 * Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết phân tích kết cấu sử dụng phần mềm ADAPT * Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Khuyến nghị dạng mặt kết cấu phù hợp với sàn bê tông căng sau THƠNG BÁO Để xem phần văn tài liệu này, vui lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội Email: digilib.hau@gmail.com TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN 85 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận - Đề tài tìm hiểu cách thức thiết kế sàn bê tông căng sau bám dính theo tiêu chuẩn Châu Âu EC2 TR43, đồng thời đưa ví dụ cụ thể để chứng minh hai khuyến cáo cần cân nhắc để giúp thiết kế tối ưu, nêu TR43 [2] là: + Giảm chiều dài nhịp biên, kiến trúc cho phép, lùi hàng cột chu vi vào để tạo phần sơn, dẫn tới mô men nhịp biên giảm, tương đương với mô men nhịp + Nếu cần thiết, giảm độ cứng cột vách, theo phương gây ứng suất trước để cực tiểu hóa mát ứng suất xuất vết nứt co ngắn sàn bị cản trở Sàn căng sau phải phép co ngắn ứng suất trước tác dụng lên sàn, có hiệu Sàn thường gối lên cột vách, gối tựa cản trở co ngắn sàn - Khuyến cáo số (ví dụ 1) chứng minh cho thấy hiệu rõ ràng việc điều chỉnh Mặt bẳng kết cấu để biểu đồ moment sàn đồng nhau: kết cấu an toàn hơn, hàm lượng thép bố trí hơn, độ võng nhỏ hơn… - Khuyến cáo số 2: + Trong luận văn khảo sát trường hợp sử dụng sàn bê tông căng sau sàn tầng hầm nhà cao tầng, có hệ vách bố trí xung quanh chu vi (ví dụ 2) Khi hiệu ứng suất trước bị giảm nhịp ảnh hưởng hệ vách làm cản trở sàn dự ứng lực co ngắn + Trong trường hợp thay đổi cách bố trí hệ lõi cứng (ví dụ 3) khơng cho thấy khác biệt cản trở cứng hệ lõi đến hiệu ứng suất trước sàn bê tông căng sau Kiến nghị - Khi thiết kế sàn ứng suất trước căng sau có lưới cột đặn, người thiết kế nên giảm chiều dài nhịp biên để thiết kế kinh tế hiệu - Trong trường hợp thiết kế sàn có hệ vách bố trí xung quanh chu vi (sàn tầng hầm) hiệu ứng suất trước bị giảm, cần cân nhắc sử dụng sàn bê tông căng sau trường hợp 86 - Cần có thêm nghiên cứu ảnh hưởng việc bố trí hệ kết cấu chịu tải trọng ngang (hoặc vách, lõi) đến hiệu sàn ứng suất trước TÀI LIỆU THAM KHẢO EUROCODE No.2 Design of concrete structures Part 1,2 : General rules and rules for buildings, 2004 THE CONCRETE SOCIETY Post-tensioned concrete floors - Design Handbook, Second Edition, Technical Report 43 (TR43), The Concrete Society, Camberley, 2005 POST-TENSIONED BUILDINGS Design and Construction Dr Bijan O.Aalami, 2014 SÀN PHẲNG BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC CĂNG SAU Phan Quang Minh, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2010 BS 8110-1997 Part Code of Practice dor design and construction ASTM A416/A416M-10: Standard Specification for Steel Strand, Uncoated Seven Wire for Prestressed Concrete, 2010 PrEN 10138:2006 Prestressing Steels PrEN 1990:2001 Basic of Structural Design Technical Note 292, DEFLECTION OF CONCRETE FLOOR SYSTEMS FOR SERVICEABILITY, Bijan O Aalami, 2009  ... TỔNG QUAN VỀ SÀN BÊ TÔNG CĂNG SAU: 1.1 Giới thiệu sàn bê tông căng sau bám dính khơng bám dính: 1.1.1 Sàn bê tơng căng sau bám dính 1.1.2 Sàn bê tông căng sau khơng bám dính ... ~~~~~o0o~~~~~ TRƯƠNG NGUYỄN VIỆT KHOA KHÓA: 2018-2020 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MẶT BẰNG KẾT CẤU ĐẾN HIỆU QUẢ SÀN BÊ TÔNG CĂNG SAU BÁM DÍNH TRONG NHÀ CAO TẦNG Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Mã số: 8.58.02.01... ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng mặt kết cấu đến hiệu sàn bê tông căng sau bám dính nhà cao tầng? ?? nhằm làm sáng tỏ khuyến cáo số, giúp kỹ sư thiết kế sàn căng sau hợp lý kinh tế * Mục đích nghiên cứu (1)