TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
NGUYÊN LÝ KẾT CẤU
GVHD: TS. TRẦN TẤN HUY SVTH: NHÓM 4 -
Lâm Hoàng Phong_81900385 Chu Hoàng Oanh_81900553 Ngô Tuệ Ngân _81704068 Đinh Văn Nguyên _81900548 Dương Thanh Nga_81800729
Mục lục I.
GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH ................................................................................................................ 1
II.
ĐẶC ĐIỂM CÔNG TRÌNH ................................................................................................................. 2 1.
KIẾN TRÚC .................................................................................................................................... 2
2.
CẤU TẠO ....................................................................................................................................... 4 KẾT CẤU CÔNG TRÌNH ................................................................................................................ 5
III. 1.
KẾT CẤU MÓNG........................................................................................................................... 5
2.
KẾT CẤU LÕI CỨNG ................................................................................................................... 7
3.
HỆ THỐNG CHỐNG GIÓ .................................................................................................................. 10
4.
SÀN................................................................................................................................................. 10
5. BÃI ĐÁP TRỰC THĂNG ............................................................................................................... 11 IV. LỚP VỎ BAO CHE CÔNG TRÌNH ................................................................................................... 11 HỆ KHUNG CHỊU LỰC...................................................................................................................... 11 a.
Hệ khung DIAGRID ................................................................................................................. 11
b. Vât liệu thép .................................................................................................................................. 13 c. Vật liệu kính................................................................................................................................... 13 V.
NỘI THẤT......................................................................................................................................... 16
VI.
CHIẾN LƯỢC BỀN VỮNG: ............................................................................................................... 17
VII.
BẢNG ĐÁNH GIÁ THÀNH VIÊN ............................................................................................... 18
2
I.
GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH
TÊN CÔNG TRÌNH:
Capital Gate
NGÀY HOÀN THÀNH:
2011
CHIỀU CAO:
160m
DIỆN TÍCH:
53,100
SỐ TẦNG:
35
SỬ DỤNG TÒA NHÀ: Khách Sạn
Văn phòng và
KIẾN TRÚC SƯ: Architect Mechanical
RMJM
CHỦ ĐẦU TƯ:
ADNEC Group
CẤU TRÚC:
Tháp nghiêng
PHONG CÁCH: Deconstructivism CHI PHÍ:
$ 231 Triệu
VỊ TRÍ: Vùng vịnh Ba Tư, trung tâm AbuDhabi, các tiểu vương quốc Ả Rập.
1
II.
ĐẶC ĐIỂM CÔNG TRÌNH
1. KIẾN TRÚC Ý TƯỞNG: Lấy ý tưởng từ những đường cong thanh thoát nhưng không kém phần mạnh mẽ từ nhưng cơn sóng biển và vòng xoáy của cát, vốn là hai hình ảnh biển và sa mạc gắn liền với thiên nhiên vương quốc Abu Dhabi.
- Độ nghiêng về phía tây 18 độ, đã mang lại cho nó danh hiệu “tháp nhân tạo nghiêng nhiều nhất thế giới” từ sách kỷ lục thế giới Guinness, gấp 5 lần độ nghiêng của tháp Pisa (Ý).
2
- Capital Gate là kiến trúc đặc biệt được chủ động thiết kế nghiêng từ tầng thứ 12 trở lên mà vẫn đảm bảo an toàn.
- Cấu trúc kỳ lạ của Capital Gate không chỉ nằm ở phần tháp nghiêng mà còn ở kết caasuy hình ống khói của nó. Nhìn từ xa có thể thấy rõ ngọn tháp mở rộng theo hình xoắn ốc từ dưới lên.
- Capital Gate bất chấp được trọng lực và trở thành chuẩn mực cho các công trình nghiêng trong tương lai.
- Bằng việc tạo ra dàn mái không gian nối liền từ sân vận động quốc gia, là một công trignh gắn liền với lịch sử quốc gia lên đến giữa tòa nhà Capital Gate đã nhấn mạnh mối liên hệ giữa truyền thống và hiện đại, vốn là chiến lược phát triển quan trọng của Abu Dhabi.
3
2. CẤU TẠO -Sơ lược về kết cấu: Capital Gate sử dụng một hệ lõi trung tâm làm trục chính cho tòa nhà. Từ đây các tấm sàn được thông qua các hệ thống phức tạp. -Tòa nhà có đường hầm được thiết kế đặc biệt hấp thụ các lực do gió và tải địa chấn gây ra. - Dự án Capital Gate có thể đạt được độ nghiêng của nó thông qua kỹ thuật được gọi là pre-cambering cho phép các tấm sàn được xếp chồng lên nhau theo chiều dọc lên đến tầng 12 và xen kẽ nhau, khoảng từ 300mm đến 1400mm.
4
III. KẾT CẤU CÔNG TRÌNH 1. KẾT CẤU MÓNG - Với hình dáng kiến trúc nghiêng đến 18 độ nên công trình không thể thiết kế lõi cứng thẳng đứng để truyền lực từ trên mái xuống móng như những công trình cao tầng thông thường.
- Do điều kiện thổ nhưỡng và bản thân công trình, hệ thống móng được sử dụng là móng sâu.
- Do hình dáng tòa nhà có xu hướng to dần lên và nghiêng dần về phía tây, điều này làm cho công trình xó xu hướng lật nhào về phía nghiêng của nó.
- Để lực được phân bố đồng đều lên toàn bộ hệ thống cọc, người ta tạo thêm một tấm bê tông lớn dày khoảng 2m có tác dụng như một cái móng bè.
5
- Tòa nhà nằm trên đỉnh một lưới thép gia cường và bê tông dày đặc kết nối tổng cộng 490 cọc. - Để giúp chống lại mô men lật lớn gây ra bởi các tòa nhà nghiêng, các cọc có hai kích thước khác nhau. Trong tổng số 490 cọc, 287 cọc có đường kính 1m (40in) và sâu 20-30 m (65-100 feet), 193 cọc còn lại có đường kính 600mm (24 inch) với độ sâu 20m (65 feet). Với hai cách hoạt động: + Một nữa số cọc được đóng cuống bình thường khoảng 20m giúp truyền tải trọng từ 17 tầng dưới của tòa nhà. + Một nửa số cọc còn lại được cắm sâu đến tận lớp đá dưới lòng đất khoảng 30m để giữ cho nửa trên tòa nhà nghiêng ra đến 30m so với lõi cứng, chống lại sức căng làm bật móng tòa nhà lên.
6
2. KẾT CẤU LÕI CỨNG - Ở nhà cao tầng, yếu tố gió và động đất là yếu tố quan trọng chi phối hầu như toàn bộ hình dáng kiến trúc và loại hình kết cấu dùng cho công trình.
-Bình thường nhà được xây quanh lõi thẳng mỏng và lõi truyền tải toàn bộ tải trọng tòa nhà xuống móng. Tuy nhiên với Capital Gate thì lõi cứng thường không còn tác dụng. Tòa nhà vươn ra quá nhiều (lớn nhất tới 33m), phần nhô ra sẽ kéo lõi về một bên, điều đó sẽ làm cong và gãy nếu sử dụng lõi thường.
- Để tối ưu những vấn đề đó, các kĩ sư thường chọn lõi cứng cùng với hệ khung giáp giúp truyền lực tòa nhà xuống đất và chống lại lực xoáy của gió.
7
-Lõi cứng của toàn nhà chiếm phần lớn diện tích không gian trên mặt bằng cũng như mặt đứng của tòa nhà, để xây dựng lõi cứng của Capital Gate các kỹ sư kết cấu đã áp dụng công nghệ xây dựng tiên tiến nhất với 2 đặc điểm nổi bật: + Thứ nhất: Xây lõi cong ngược lại với chiều nghiêng (pre- cambered), khi tòa nhà xây cao lên trọng lượng sẽ nắn lõi thẳng, bê tông bị kéo bởi phần nhô ra sẽ bị nén và gia cố, lõi cứng đã được xây cong ra tối đa là 350mm. +Thứ hai: Các kỹ sư sử dụng phương pháp dự ứng lực bằng cách căng cáp sau khi đổ xong lỗi cứng ( post tensioned). Phần lõi được dự ứng lực với sự hỗ trợ của 146 sợi gân, mỗi sợi dài 20m, trải dài qua 7 tầng tòa nhà để có lực căng tối ưu nhất. - Sử dụng cấu trúc đường chéo. Có hai hệ thống đường chéo, một đường chéo bên ngoài xác định hình dạng của tòa tháp và một đường chéo bên trong được liên kết với lõi trung tâm bằng tám thành phần cấu trúc khớp nối pin độc đáo. - Các kết nối đường chéo là các nút nằm ở các mặt bằng sàn nơi dầm đóng khung. Các nút đường chéo bên ngoài cũng được thiết kế để các tấm mặt tiền đóng khung ở bên ngoài. Các nhà thiết kế đã nghiên cứu sâu rộng các chi tiết kết nối này để tối ưu hóa việc xây dựng, cũng như tính toàn vẹn của cấu trúc kết nối khung. Cốt lõi có hai tính năng sáng tạo:
8
+Trong quá trình xây dựng, một lõi pre- cambered được đổ hơi lệch khỏi phương thẳng đứng, vì vậy khi các tầng tháp được đóng khung ở phía đối diện, tải trọng bổ sung sẽ làm thẳng tháp.
+ Một lõi dự ứng lực được thiết kế với các 146 dây cáp dọc dài 20m ở một bên căng để chống lại lực nghiêng ở phía bên kia. Những sợi cáp này được lắp đặt thành các đoạn thẳng đứng chồng lên nhau sau mỗi 7 tầng. Cột lại với nhau, chúng kéo dài toàn bộ chiều cao của lõi để duy trì nó ở một vị trí thẳng đứng hoàn hảo. Áp lực trung hòa lực kéo giữa phần sàn nhà và lõi cứng sẽ làm cho bê tông không bị nứt vỡ.
9
3. HỆ THỐNG CHỐNG GIÓ Tòa tháp Capital Gate chống lại gió bằng sự kết hợp của các bức tường lõi và các cửa ra vào được xây dựng trên sàn cơ khí. Hình thức khí động học cung cấp khả năng chống xoắn. Hơn nữa, lực đẩy do đường chéo được truyền xuống móng với sự trợ giúp của dầm vòng bê tông ở tầng trệt.
4. SÀN Do hình dạng không đối xứng hoàn toàn của tòa nhà, mỗi tấm sàn có hình dạng và kích thước độc đáo. Hình thức của sơ đồ mặt bằng thay đổi từ 'hình tam giác cong' thành 'hình chữ nhật cong' khi chiều cao của tòa nhà tăng lên. Để tạo ra hình dạng xoắn và nghiêng, các tấm sàn được xếp so le mang lại một cái nhìn khác cho tòa nhà từ mọi hướng. Tất cả các phòng đều có hình dạng và diện tích khác nhau. Sàn composite được sử dụng để kết nối lõi chính với các đường chéo. Các tấm nhúng đúc sẵn trong lõi được liên kết với dầm sàn để đỡ tấm sàn. Trong khi được xếp chồng lên nhau theo thứ tự cho đến tầng 10, các tấm sàn sẽ chênh lệch 800-1400mm trên các tầng phía trên cho đến tầng 27. Các tấm sàn còn lại có độ nghiêng từ 300-900mm. 10
5. BÃI ĐÁP TRỰC THĂNG - Là bộ phận được bổ sung ở giai đoạn cuối kho công trình gần hoàn thiện. - Tạo thêm lực mới tác dụng vào lõi cứng. - Nguy cơ gió nghịch chiều và vùng lốc xoáy cao. - Lõi cứng được hạ thấp xuống, sân đáp trực thăng dính liền với lõi cứng. - Độ cao của sân đáp giảm xuống 2m so với dự tính.
IV. LỚP VỎ BAO CHE CÔNG TRÌNH HỆ KHUNG CHỊU LỰC a. Hệ khung DIAGRID -Diagird (Diagonol + grid) là sự kết hợp giữa mạng lưới của các cấu trúc có sẵn trong tự nhiên với nguyên tắc tổ chức hệ thanh đan Chéo trong không gian. - Hệ thống lưới thanh Diagrid (gọi tắt là Hệ Diagrid) tạo ra một hộ thống kết cấu không gian dạng vỏ công trình, tiếp nhận tải trọng của các tầng nhà và tải trọng gió. Chức năng: - Với hộ khung - vỏ này, có thể giảm nhẹ hệ thống kết cấu khung nhà, tạo sự linh hoạt trong bố trí không gian sử dụng và bố trí hệ thống trang thiết bị ngôi nhà.
11
- Việc phát triển module đa giác theo nguyên tắc đồng đạng và liên tục với số đo các góc thay đổi phù hợp với không gian và ý đồ tạo hình kiến trúc. - Kết cấu bao quanh công trình. Mặt bằng của công trình sử dụng hệ Diagrid có lợi nhất thường là tròn, gần tròn, elip, vỏ trứng. - Để đạt được hiệu quả uốn lượn tạo lớp vỏ cong, lớp vỏ ngoài phải mỏng và chịu lực tốt. Hệ khung không gian DIAGRID là giải pháp hợp lí để đáp ứng các yêu cầu đó.
12
- Các dầm thép nối ở mấy được tạo thành hình chữ thập. - Các thanh dầm có tiết diện hộp 0.6x0.6m từ các bản thép tạo thành. Điểm nối của các thanh trong hệ kết cấu diagrid được phân bố tại vị trí neo tấm sàn. - Hệ khung lưới diagrid còn có vai trò tiếp nhận các tải trọng gió và động đất cũng như độ chênh lệch về tải trọng của các tầng nhà.
b. Vât liệu thép - Vật liệu thép luôn là sự lựa chọn thích hợp cho các hệ khung chịu lực có cấu tạo phức tạp. - Thép có thể vận chuyển đường dài mà ít bị biến dạng. Ở đây khung thép được vận chuyển từ nhà máy cách công trình 150km. - Có thể dễ dàng lắp ghép.
c. Vật liệu kính - Để lấy sáng nhiều nhất, tầm nhìn rộng nhất cho người sử dụng thì khung kính là giải pháp phù hợp. 13
- Sử dụng khung kính là xu hướng và giải pháp tất yếu cho những công trình có hình khối hiện đại. - Sử dụng kính phẳng tiết kiệm chi phí xây dựng công trình. - Các mảng kính hình tam giác có thể xoay theo 3 hướng. - Bề mặt ngoài của công trình được bao bọc bởi 26 000 tấm hình tam giác khác nhau. Bằng việc chia nhỏ bề mặt ra thành những modul tam giác và ghép chúng thành mảng lớn, nó có thể tạo thành bất kì bề mặt nào của công trình.
Các mảng kính tam giác liên kết với nhau tạo thành hình dáng của kim cương, tạo sự thu hút về mặt thị giác.
- Vì lúc xây dựng, lõi công trình là lõi cong, ngược với chiều nghiêng của tòa nhà để khi xây đến các tầng phía trên, phần thân nghiêng sẽ kéo lõi thẳng lại nên tòa nhà sẽ liên túc dịch chuyển đến khi hoàn thiện tòa nhà.
- Các mảng kính phải ngăng được nước mưa và cát vào công trình.
14
- Kính không bị vỡ khi công trình dịch chuyển. Vì thế, các mảng kính được thiết kế dịch chuyển được đến 20mm.
- Các mảng kính liên kết với nhau bằng viền hai lớp.
- Tấm đệm bọt biển ngăn nước thấm vào và cho tấm kính có thể di chuyển.
- Vật liệu kính được sử dụng là kính GLAZED. Đây là loại kính 2 lớp có tác dụng ngăn các tia cực tím từ ánh sáng mặt trời của vùng Trung Đông, đồng thời nó cũng giúp điều hòa nhiệt độ bên trong tòa nhà dưới cái nóng của sa mạc.
15
Tòa nhà cũng được che chắn bằng lưới kim loại để giảm bức xạ từ mặt trời
V.
NỘI THẤT
16
VI.
CHIẾN LƯỢC BỀN VỮNG:
ADNEC, các kiến trúc sư RMJM và các kỹ sư đã cam kết tích hợp các giải pháp thiết kế thụ động và chủ động để đạt được chứng nhận công trình bền vững. Mặt tiền hai lớp, kính tiết kiệm năng lượng, lưới che nắng, thiết bị cấp nước lưu lượng thấp, giảm vật liệu xây dựng, mái nhà xanh, hệ thống điều khiển năng lượng và HVAC thông minh là một số yếu tố góp phần quan trọng vào việc tạo ra một tòa nhà bền vững đồng thời nâng cao chất lượng của tòa nhà màn biểu diễn. Lưới kim loại che nắng dạng hắt bao bọc công trình từ hướng Nam để tránh ánh nắng trực tiếp. Lưới thu lại 30% nhiệt lượng, do đó giảm tải cho điều hòa không khí. Hệ thống đường chéo bên trong và bên ngoài tạo thành một mặt tiền kép ở các tầng trên của khách sạn giúp giảm lượng nhiệt năng lượng mặt trời. Không khí từ các phòng được đưa ra khoang mặt tiền, nơi tạo ra một khoảng đệm cách nhiệt giữa không khí mát trong nhà và gió nóng bên ngoài. Không khí mát tái chế này sau đó được tuần hoàn lại trong các phòng. Mặt tiền bằng kính trong suốt có độ phát xạ thấp giúp không gian trong nhà mát mẻ đồng thời tránh được ánh sáng chói. Dạng hữu cơ và dạng cong giúp tiết kiệm một lượng đáng kể vật liệu xây dựng bao gồm thép, kính và bê tông, do đó làm giảm lượng khí thải carbon của tháp. Mái nhà bằng thực vật sử dụng các loại cây bản địa sử dụng ít nước tưới hơn và đồng thời tăng khả năng cách nhiệt. Thay vì lắp đặt một nhà máy làm lạnh tại chỗ, hệ thống làm mát của quận được sử dụng như một phương tiện tiết kiệm năng lượng để điều hòa không khí. Hệ thống tòa nhà thông minh để chiếu sáng, HVAC và tiêu thụ điện năng cũng làm giảm mức tiêu thụ năng lượng tổng thể của tòa nhà. Tòa tháp Capital Gate là tòa nhà đầu tiên của loại hình này đã đặt ra những tiêu chuẩn mới do những đổi mới về cấu trúc của nó. Bên cạnh việc đạt kỷ lục thế giới về tháp nhân tạo nghiêng xa nhất, đây là tòa nhà đầu tiên sử dụng lõi khum trước có thể duỗi thẳng lên khi các tầng trên được thêm vào. Nó cũng là kết cấu đầu tiên sử dụng khái niệm dự ứng lực dọc của lõi và hệ thống đường chéo kép (bên ngoài và bên trong). Tòa tháp là một ví dụ xuất sắc về một kỳ quan về cấu trúc sử dụng các công nghệ hiện đại để tạo ra một bản sắc riêng và là một ví dụ điển hình cho các tòa nhà tương lai sau này.
17
VII. BẢNG ĐÁNH GIÁ THÀNH VIÊN
Họ tên- MSSV
Vai trò
Lâm Hoàng Phong_81900385 Tìm kiếm thông tin Chu Hoàng Oanh_81900553 Tìm kiếm thông tin + tổng hợp, chỉnh sửa báo cáo Ngô Tuệ Ngân _81704068 Tìm kiếm thông tin Đinh Văn Nguyên _81900548 Tìm kiếm thông tin Dương Thanh Nga_81800729 Tìm kiếm thông tin + tổng hợp, chỉnh sửa báo cáo
18
Đóng góp (%) 60 85 75 60 85
