Nghiên cứu giải pháp hợp lý của hệ thống chịu lực ngang của nhà nhiều tầng nghiên cứu khoa học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THAM GIA XÉT GIẢI THƯỞNG NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP HỢP LÝ CỦA HỆ THỐNG CHỊU LỰC NGANG CỦA NHÀ NHIỀU TẦNG Thuộc nhóm ngành khoa học: xây dựng TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THAM GIA XÉT GIẢI THƯỞNG NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP HỢP LÝ CỦA HỆ THỐNG CHỊU LỰC NGANG CỦA NHÀ NHIỀU TẦNG Thuộc nhóm ngành khoa học: xây dựng Sinh viên thực hiện: VÕ ĐẠI NGHĨA Nam, Nữ: Nam ĐINH BẢO LONG Nam, Nữ: Nam Dân tộc: kinh Lớp, khoa: Xây dựng – điện Ngành học: CNKT Cơng trình xây dựng Người hướng dẫn: PGS TS DƯƠNG HỒNG THẨM TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2015 Năm thứ: 4/4,5 năm BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TP.HCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP HỢP LÝ CỦA HỆ THỐNG CHỊU LỰC NGANG CỦA NHÀ NHIỀU TẦNG - Sinh viên thực hiện: VÕ ĐẠI NGHĨA - Lớp: DH11XD06 Khoa: Xây dựng – điện Năm thứ: Số năm đào tạo: 4,5 - Sinh viên thực hiện: ĐINH BẢO LONG - Lớp: DH11XD05 Khoa: Xây dựng – điện Năm thứ: Số năm đào tạo: 4,5 - Người hướng dẫn: PGS TS DƯƠNG HỒNG THẨM Mục tiêu đề tài: - Mục tiêu tìm giải pháp hợp lý cho hệ thống chịu lực ngang nhà nhiều tầng điều kiện nghiên cứu Tính sáng tạo: - Nhóm sử dụng phần mềm Etabs phiên để thực đề tài sách, tài liệu hướng dẫn phần đông người sử dụng chưa cập nhật kịp thời tốc độ phát triển phần mềm Kết nghiên cứu: - Đối với cơng trình 20 tầng, người thiết kế sử dụng nhiều giải pháp khác (khung, vách, lõi, khung – vách,…), lúc cần dựa vào tiêu chí khác để lựa chọn - Đối với cơng trình từ 20 tầng trở lên người thiết kế cần kết hợp khung với loại cấu kiện chịu lực khác (vách, lõi,…) để đảm bảo khả chịu lực tốt phù hợp cho cơng trình Đóng góp mặt kinh tế - xã hội, giáo dục đào tạo, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: - Từ kết nghiên cứu, nhóm đề xuất giải pháp mặt kỹ thuật cho kết cấu nhà cao tầng, từ người thiết kế cân nhắc điều kiện kinh tế kỹ thuật cho công trình họ mang lại nhiều lợi ích kinh tế đảm bảo khả chịu lực Trong tình trạng mật độ dân cư vấn đề nan giải phát triển thị nhà cao tầng giải pháp thiết kế nhà cao tầng thể vai trò quan trọng Cơng bố khoa học sinh viên từ kết nghiên cứu đề tài (ghi rõ tên tạp chí có) nhận xét, đánh giá sở áp dụng kết nghiên cứu (nếu có): Ngày 13 tháng năm 2015 Sinh viên chịu trách nhiệm thực đề tài (ký, họ tên) Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học sinh viên thực đề tài (phần người hướng dẫn ghi): Ngày tháng Xác nhận đơn vị Người hướng dẫn (ký tên đóng dấu) (ký, họ tên) năm BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TP.HCM THÔNG TIN VỀ SINH VIÊN CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI I SƠ LƯỢC VỀ SINH VIÊN: Ảnh 4x6 Họ tên: VÕ ĐẠI NGHĨA Sinh ngày: 20 tháng 02 năm 1993 Nơi sinh: Đồng Nai Lớp: DH11XD06 Khóa: 2011 - 2016 Khoa: Xây dựng – điện Địa liên hệ: 108/32 Đào Duy Anh, phường 9, quận Phú Nhuận, TP Hồ Chí Minh Điện thoại: 0164 615 3879 Email: nghiadaivo@gmail.com II QUÁ TRÌNH HỌC TẬP * Năm thứ 1: Ngành học: xây dựng dân dụng công nghiệp Kết xếp loại học tập: trung bình Sơ lược thành tích: * Năm thứ 2: Ngành học: xây dựng dân dụng công nghiệp Kết xếp loại học tập: trung bình Sơ lược thành tích: * Năm thứ 3: Ngành học: công nghệ kĩ thuật công trình xây dựng Kết xếp loại học tập: trung bình Sơ lược thành tích: * Năm thứ 4: Ngành học: cơng nghệ kĩ thuật cơng trình xây dựng Kết xếp loại học tập: Sơ lược thành tích: Khoa: Xây dựng – điện Khoa: Xây dựng – điện Khoa: Xây dựng – điện Khoa: Xây dựng – điện Ngày tháng năm Xác nhận đơn vị (ký tên đóng dấu) Sinh viên chịu trách nhiệm thực đề tài (ký, họ tên) MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU Chương 1: Mở đầu Giới thiệu tổng quan nhà cao tầng Tình hình nghiên cứu nước 14 Lý do, mục tiêu, đối tượng, phạm vi phương pháp nghiên cứu 14 Chương 2: nội dung nghiên cứu 16 Giới thiệu lý thuyết nghiên cứu 15 Chọn số liệu thiết kế 23 Xây dựng mơ hình tính tốn 23 Kết chạy phần mềm 53 Chương 3: Kết luận kiến nghị 55 Kết luận 55 Kiến nghị 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 Page | DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: 20 tịa nhà cao giới Hình 2: Burj Khalifa Hình 3: Hanoi Landmark 72 Hình 4: Hanoi Lotte Center Hình 5: Tháp Bitexco Hình 6: Tháp VietcomBank 10 Hình 7: Trung tâm Hành Đà Nẵng 10 Hình 8: Khách sạn Mường Thanh 11 Hình 9: Saigon Times Square 12 Hình 10: Khách sạn Novotel Đà Nẵng Premier Hàn River 12 Hình 11: Tháp Petroland 13 Hình 12: Nha Trang Havana 14 Hình 13: mặt khung điển hình 17 Hình 14: nhập gió động Etabs 21 Hình 15: giao diện chương trình Etabs 2013 23 Hình 16, 17: dựng hệ lưới cho cơng trình 24 Hình 18, 19, 20: khai báo vật liệu 25 Hình 21, 22, 23, 24: khai báo tiết diện dầm, cột 27 Hình 25, 26: khai báo tiết diện sàn, vách 30 Hình 27: hệ khung 31 Hình 28: hệ lõi hở 32 Hình 29: hệ vách 32 Hình 30: hệ khung – vách 33 Page | Hình 31: hệ dầm gánh 33 Hình 32: khai báo tải trọng 34 Hình 33: khối lượng tiêu chuẩn sàn 34 Hình 34: gán Diaphragm cho tồn mơ hình 35 Hình 35: thiết lập chế độ phân tích kết cấu theo khung 3D 36 Hình 36: chạy chương trình 36 Hình 37: chọn số liệu cần xuất 36 Hình 38, 39, 40, 41: gió tĩnh 37 Hình 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49: gió động 41 Hình 50: tải trọng 49 Hình 51: gán tải gió 49 Hình 52: combo gió động theo phương X 50 Hình 53: combo gió động theo phương Y 50 Hình 54, 55, 56, 57, 58: combo1, 2, 3, 4, 51 Hình 59: chạy lại chương trình 53 Page | DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: chuyển vị giới hạn tham khảo 15 Bảng 2: số liệu thiết kế 23 Bảng 3: kết chạy mơ hình Etabs 54 Page | Page | 43 Page | 44 Page | 45 Page | 46 Page | 47 Hình 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49: tải gió động + Bước 5: gán tải gió vừa tính vào mơ hình tổ hợp combo: Page | 48 Hình 50: tải trọng Hình 51: gán tải gió Page | 49 Tiến hành tổ hợp combo: Hình 52: combo gió động theo phương X Hình 53: combo gió động theo phương Y Page | 50 Page | 51 Page | 52 Hình 54, 55, 56, 57, 58: combo1, 2, 3, 4, + Bước 6: chạy lại phần mềm xuất kết chuyển vị, nội lực bảng excel Hình 59: chạy lại chương trình Kết chạy phần mềm Các mơ hình khác làm tương tự từ bước đến bước 6, kết từ mơ hình tổng hợp bảng excel sau: Page | 53 SỐ LIỆU INPUT SỐ LIỆU OUTPUT CHUYỂN VỊ (m) M (KN.m) Q (KN) P (KN) Cột 80x80, KHUNG Dầm 25x30, Sàn 12, 196.28 Vách 30, Bê tông B40, trọng lượng thân công trình etabs LÕI HỞ tự tính, 40.67 tĩnh tải lớp cấu tạo: 0.11 T/m2, 10 TẦNG hoạt tải sử dụng: 0.24 T/m2 VÁCH + 52.64 Địa điểm xây dựng: nội thành TP KHUNG HCM, địa hình C VÁCH Cơng trình có nhịp L=4m, 130.78 bước cột B=4m Cột 80x80, KHUNG Dầm 25x30, Sàn 12, 808.23 Vách 30, Bê tơng B40, trọng lượng thân cơng trình etabs LÕI HỞ tự tính, 53.70 tĩnh tải lớp cấu tạo: 0.11 T/m2, 15 TẦNG hoạt tải sử dụng: 0.24 T/m2 VÁCH + Địa điểm xây dựng: nội thành TP 66.06 KHUNG HCM, địa hình C VÁCH Cơng trình có nhịp L=4m, -162.78 bước cột B=4m KHUNG Cột 80x80, 1180.93 Dầm 25x30, Sàn 12, Vách 30, Bê tông B40, LÕI HỞ trọng lượng thân công trình etabs 135.64 tự tính, VÁCH + tĩnh tải lớp cấu tạo: 0.11 T/m2, 20 TẦNG 157.37 KHUNG hoạt tải sử dụng: 0.24 T/m2 Địa điểm xây dựng: nội thành TP HCM, VÁCH -605.52 địa hình C Cơng trình có nhịp L=4m, DẦM bước cột B=4m 101.602 GÁNH 31.30 -1847.93 0.0239 -20.04 -1318.80 -0.0055 16.62 -1820.84 0.0059 -21.47 -1848.93 0.0069 106.31 -4355.61 0.0765 28.71 -3025.78 0.0008 36.07 -4284.95 0.0008 -38.52 -4351.40 0.0026 191.99 -8732.70 0.0561 60.23 -6365.11 0.0012 96.28 -8465.78 0.0013 -103.88 -8701.34 0.0156 61.62 -6461.7 0.0004 Bảng 3: kết chạy mơ hình Etabs Page | 54 Chương 3: Kết luận kiến nghị Kết luận + Với bảng tổng hợp kết nội lực chuyển vị trên, ta so sánh chuyển vị đỉnh: - Đối với cơng trình 10 tầng thứ tự tăng dần là: lõi hở < vách + khung < vách < khung - Đối với công trình 15 tầng thứ tự tăng dần là: lõi hở < vách + khung < vách < khung - Đối với cơng trình 20 tầng thứ tự tăng dần là: dầm gánh < lõi hở < vách + khung < vách < khung => hệ dầm gánh có khả chịu lực tốt chênh lệch chuyển vị so với lõi hở, vách khung kết hợp vách không đáng kể bé so với chiều cao cơng trình so với chuyển vị hệ khung chênh lệch + Tuy hệ chịu lực khung có chuyển vị đỉnh cao phạm vi cho phép, hệ vách cho chuyển vị thấp hơn, ta kết hợp hệ khung vách lại cho kết chuyển vị tốt hai trường hợp Lõi hở cho kết tốt nhất, riêng dạng công trình 20 tầng nhóm có mơ thêm hệ dầm gánh, hệ cho kết thuyết phục, chuyển vị nhỏ hệ lõi hở khoảng lần (trong giải định số liệu đầu vào Etabs) Cả kết nội lực chuyển vị có thay đổi rõ rệt ta kết hợp vào hệ khung hệ chịu lực khác + Tuy nhiên, việc chọn sơ đồ kết cấu nhà cao tầng không đơn giản dựa vào đặc điểm làm việc Giải pháp cho lựa chọn nói chung phụ thuộc vào yêu cầu kỹ thuật, kinh tế, xã hội văn hóa Do kết cấu ngơi nhà nhiều yếu tố quan trọng q trình thiết kế Khơng thể có sơ đồ kết cấu hoàn toàn tốt, nên ta phải dựa yếu tố kinh tế để xem xét lựa chọn, thiết kế cơng trình cụ thể phải xem xét hai nhiều giải pháp khác nhau, tưởng chừng chúng giống thật chất chúng lại khác tiêu kinh tế kỹ thuật Với nghiên cứu nhóm đề xuất giải pháp cho mặt kỹ thuật, cung cấp nhiều gợi ý để người thiểt kế đưa phương án cân kinh tế kỹ thuật + Việc thiết kế, phối hợp hệ chịu lực hợp lý giúp cơng trình vượt qua giới hạn nhà cao tầng Page | 55 Kiến nghị + Sau thực đề tài này, nhóm để xuất cơng trình 10, 15 tầng giải pháp sử dụng, lúc người thiết kế cần cân nhắc điều kiện khác (chiều cao, địa chất thủy văn, kiến trúc…) để chọn phương án tối ưu cho cơng trình, giải pháp khung có giá thành rẻ nhất, thi công tương đối đơn giản ta lại đặt thang máy, WC, đường ống kỹ thuật lõi cứng, số giải pháp khác độ cứng cơng trình q thừa gây lãng phí, thi cơng khó, địi hỏi kỹ thuật cao, tính tốn phức tạp Đối với cơng trình 20 tầng thuộc nhóm nhà cao tầng loại (