TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP HỒ CHÍ MINH KHOA KIẾN TRÚC BÀI TẬP LỚN
KẾT CẤU MỚI BÀI TIỂU LUẬN CUỐI KHÓA CHUYÊN ĐỀ:
KẾT CẤU MÁI TREO
GVHD: Thầy TRẦN QUỐC HÙNG SVTH: NGUYỄN VĂN HÂN MSSV: 16510200901 LỚP: KT16A4
Tháng 8, 2019
BÀI TIỂU LUẬN BÀI TẬP LỚN MÔN KẾT CẤU MỚI CHUYÊN ĐỀ: KẾT CẤU MÁI TREO
KẾT CẤU MÁI TREO: I: KẾT CẤU MÁI DÂY TREO MỘT LỚP
+ Phạm vi sử dụng Dùng trong các công trình nhịp lớn như gara, hănga, nhà triển lãm, nhà thi đấu, sân vận động… + Đặc điểm: Các công trình này thường có mặt bằng hình chữ nhật, tròn, bầu dục, elip.
Kết cấu dây 1 lớp có thể vượt được nhịp lớn vào khoảng 70 ÷ 100m. Kết cấu dây 1 lớp có 2 loại: dây mềm bằng cáp, dây cứng bằng thép hình Các dây được neo chắc vào hệ gối cứng, vành cứng. Các tấm mái bằng BTCT hay lợp kim nhôm được liên kết cứng với nhau
01
A Flexlight Xtrem TX30 roof
02
A Flexlight Xtrem TX30 roof
Architect: Corinne Vezzoni & associés Catory : tensioned roof at The Camp Monitoring & installation: ACS Production Contracting authority: Frédéric Chevalier Delegated project owner: REDMAN Tailoring: groupe BHD Technical design office structure: Leicht
03
Wanda Metropolitano stadium Architects Cruz y Ortiz Arquitectos Location Av. de Luis AragonĂŠs, 28022 Madrid, Spain Category Stadiums Area 194.64 m2 Project Year 2017
04
Wanda Metropolitano stadium 05
Bay Arena Leverkusen, Germany
06
Olympic Munich 07
CONCEPT
Olympic Munich
MẶT ĐỨNG
08
Olympic Munich CHI TIẾT CẤU TẠO
09
Olympic Munich CHI TIẾT CẤU TẠO
10
HỆ MỘT LỚP DÂY CỨNG
Dây được làm bằng các thép hình chữ I và được liên kết cố định với hai gối cứng ở hai đầu Dây cứng làm việc chịu kéo và chịu uốn dưới tác dụng của tải trọng Các gối cứng phải đảm bảo liên kết chắc và chịu được lực từ các dây cứng truyền vào Dây văng cấu trúc tạo ra một yêu cầu cho việc neo đậu của các lực lượng do căng thẳng. Một số trong những giải pháp thường là: Phản ứng theo chiều dọc và ngang được cung cấp bởi các yếu tố trục nạp - ở cột được sử dụng với các neo mặt đất
Ưu điểm: Hệ dây cứng có khả năng chống uốn => có thể lợp mái nhẹ=> giảm nội lực trong hệ dây và phản lực gối tựạ thả neo Dây văng cấu trúc tạo ra một yêu cầu cho việc neo đậu của các lực lượng do căng thẳng. Một số trong những giải pháp thường là: Phản ứng theo chiều dọc và ngang được cung cấp bởi các yếu tố trục nạp - ở cột được sử dụng với các neo mặt đất Nhược điểm: Có độ cứng nhỏ, có chuyển vị lớn tác động của cục bộ, có lực xô đẩy lớn nên phải xây dựng kết cấu neo( neo vào mỏ neo trong đất, neo vào dầm cứng, neo vào các vách cứng,..) Có tính biến hình lớn. khi sơ đồ tác dụng của tải trọng thay đổi thì sơ dồ hình học của hện có thay đổi lớn. Để giảm nhẹ chuyển vị động, các mái thường đưuọc thiết kế căng cước và có giải pháp cấu tạo đặc biệt làm tang khả năng ổn địng hình dạng của hệ
11
12
Poland-National-Stadium
13
Architects gmp Architekten
Location Warsaw, Poland Category Stadiums Design Volkwin Marg and Hubert Nienhoff with Markus Pfisterer Project Year 2011
Poland-National-Stadium
14
Scotiabank Saddledome
15
Scotiabank Saddledome is a multi-use indoor arena in Calgary, Alberta Địa chỉ: 555 Saddledome Rise SE, Calgary, AB T2G 2W1, Canada Sức chứa: 19.289 Mở cửa: 15 tháng 10, 1983
Chiều cao: 27 m Tỉnh: Alberta
16
Sân vận động Quốc gia ở Jeju
17
HỆ MÁI DẠNG CONSOL (Kết cấu hỗn hợp dây và thanh)
•
Sử dụng cho công trình hăng ga, nhà triển lãm...
•
Là dạng đơn giản nhất, làm việc tương tự như consol. Đây là hệ kết cấu mái kết hợp giữa dây và kết cấu cứng. Hệ kết cấu gồm các xà consol và các dây cáp treo các xà này, các dây liên kết chắc vào xà kèo vượt qua đỉnh cột trụ neo vào kết cấu phụ.
•
Hệ kết cấu đáp ứng nhu cầu sử dụng không gian rộng lớn và yêu cầu kinh tế của công trình.
•
Có thể tăng số lượng dây neo và điều chỉnh lực kéo trong chúng có thể giảm tối đa mômen uốn trong xà hợp lý hơn.
•
Tải trọng được đặt trên kết cấu cứng
•
Hệ số giản nở nhiệt độ tương đối lớn. Vì vậy, gối tựa không thể ngàm cứng được mà phải là liên kết khớp.
•
Khi căng dây, tải trọng mái đè xuống, làm cho kết cấu bị căng. Mái cong ở trên truyền tải thẳng xuống -> Làm consol ổn định.
18
CHI TIẾT
19
20
Galeries Lafayette Department Store
Architects Manuelle Gautrand Architecture Location 0 Rue Winston Churchill, 57000 Metz, France Category Store Project Year 2014 Photographs Vincent Fillon Structural And Glass Engineering Tess
https://www.archdaily.com/550754/galerieslafayette-department-store-manuelle-gautrandarchitecture
21
Galeries Lafayette Department Store
22
· Architects HOK · Location Sanlitun, Beijing, China · Category Hotels · Area 123000.0 m2 · Project Year 2016
HỆ CONSOLE MÁI ĐUA TIỀN SẢNH KHÁCH SẠN INTERCONTINENTAL BEJING https://www.archdaily.com/890047/topwin-center-and-intercontinental-inbeijing-hok
23
KẾT CẤU MÁI DÂY 2 LỚP: •
Kết cấu mái dây treo hai lớp gồm:
•
Lớp dây võng xuống là lớp dây chịu lực gọi là lớp dây chủ.
•
Lớp dây vồng lên là lớp dây căng, gọi là lớp dây ổn định, làm tăng độ ổn định hình dạng cho hệ dây, làm cho hệ có độ cứng và có khả năng chịu được tải trọng đổi chiều. Để dây căng có đủ khả năng làm việc với dây chủ, lực căng trước trong lớp dây này phải lớn hơn nội lực nén do tải trọng.
•
Nối hai lớp dây trên là các thanh chống cứng chịu nén hoặc chịu kéo.
•
Dây chịu lực cao hơn dây căng → các hệ thanh chịu lực đều chịu kéo tốt.
•
Dây căng cao hơn dây chịu lực tiết kiệm được 1 vành trong hệ thanh chống chịu nén → không tốt.
24
Hajj Terminal, King Abdulaziz Airport
25
Jeju World Cup Stadium 26
Milwaukee Art Museum 27
Milwaukee Art Museum
28
London Olympic Stadium Architects Populous Location London, UK Category Stadiums Project Year 2011 Manufacturers FabriTec Structures, Kingspan Insulated Panels, Serge Ferrari
29
London Olympic Stadium
30
London Olympic Stadium
31
London Olympic Stadium
32
Etihad Stadium
33
KẾT CẤU MÁI DÂY TREO KIỂU DÀN GIÂY Dây dàn cáp là hệ kết cấu dây 2 lớp cải tiến. Các thanh cánh của dàn dây là dây chủ và dây căng như hệ 2 lớp dây. • •
Dây nào cong xuống là dây chịu lực -> Cáp chịu lực Dây nào vồng lên là hệ cáp căng
Liên hệ giữa 2 lớp dây này là hệ thanh bụng ( dây trung gian) dạng tam giác, đó là các dây xiên.
Để hệ kết cấu này làm việc như dàn, cần phải căng trước ( căng trước dây dưới) tạo cho tất cả các thanh của dàn luôn có nội lực kéo dưới bất kì tổ hợp tải trọng nào của hệ.
34
Warsaw stadium
Architects gmp Architekten
Location Warsaw, Poland
Category Stadiums
Design Volkwin Marg and Hubert Nienhoff with Markus Pfisterer
Project Leaders Markus Pfisterer, Martin Hakiel
Seats 55.000
Project Year 2011
35
KẾT CẤU MÁI DÂY HÌNH YÊN NGỰA
•
Kết cấu mái dây hình yên ngựa: tạo bởi hai lớp dây trực giao neo chắc vào các gối cứng là các vành biên hay dầm biên
•
Lớp dây chủ chịu lực võng xuống,
•
Lớp dây căng (dây vồng lên) đặt trực tiếp lên dây chủ và được căng trước sao cho nội lực trong các dây luôn chịu kéo tăng độ cứng, độ ổn định hình dáng, giảm độ võng của mái.
•
Các tấm mái cứng được liên kết để tạo thành vỏ cứng
•
Ổn định hình dạng và chuyển vị động học của hệ dây phụ thuộc vào hình dạng của mặt cong. Mặt cong paraboloid –hyperbolic cho chuyển vị động nhỏ nhất
36
ƯU ĐIỂM •
Kết cấu mái dây hình yên ngựa nhờ có lớp dây căng trước sao cho luôn có lực kéo so với bất kỳ tải trọng bất lợi nào, đã làm tăng tính ổn định hình dạng về độ cứng cũng như làm giảm được độ võng của hệ khi chịu tải trọng
NHƯỢC ĐIỂM •
Biến dạng lớn vì mô đun đàn hồi của cáp thấp E = (1,5 -1,8)x10^6 daN/cm2 nhỏ hơn thép cán. Song khả năng làm việc của thép cường độ cao lớn hơn thép thường nên biến dạng tỉ đối của cáp trong giai đoạn đàn hồi lớn hơn so với thép CT3 vài lần.
•
Một đặc điểm nữa là mái dây treo có tính biến hình lớn. Khi sơ đồ tác dụng của tải trọng thay đổi thì sơ đồ hình học của hệ thay đổi lớn. Để giảm nhẹ chuyển vị động, các mái thường được thiết kế căng trước và có giải pháp cấu tạo đặc biệt làm tăng khả năng ổn định hình dạng của hệ
37
Ảnh sắp xếp trực giao hoặc chéo của hệ thống treo và cáp ổn định, với độ cong ngược lại, tạo thành một bề mặt (hình yên ngựa) anticlastic 38
Moses Mabhida Stadium
39
Moses Mabhida Stadium
40
Athens olympic stadium Architect : Santiago Calatrava Location : Maroussi, Athens, Greece Project Year : 2004 Total Area : 25,000 square meters
41
Athens olympic stadium
42
London 2012 Velodrome Architects Hopkins Architects · Location Velodrome, London Borough of Newham, London E15, UK · Category Stadiums · Treated Floor area 16,740 sqm · Area 21.700 m2 · Project Year 2012 · Photographs Anthony Palmer, David Poultney, Richard Davies, Anthony Charlton · Manufacturers Bailey
43
London 2012 Velodrome
44
London 2012 Velodrome
45
Wembley National Stadium- Foster Architects Foster + Partners Location London, United Kingdom Category Stadiums Area 170000.0 m2 Project Year 2007
46
Wembley National Stadium- Foster
47
YoYogi National Gymnasium Architects: Kenzo Tange Location: Tokyo, Japan Program : Sports Facilities / Stadium Engineers Yoshikatsu Tsuboi and Uichi Inoue. References : DomusWeb Project Year : 1964 Site area: 91,000.00㎡ Total floor area: 34,204.00㎡
48
YoYogi National Gymnasium
49
HỆ MÁI KIỂU VÀNH BÁNH XE ĐẠP
•
Dùng thích hợp cho mặt bằng hình tròn, bàu dục, đa giác đều.
•
Hệ đơn giản nhất: Hệ chỉ 1 lớp dây. Hệ chịu lực chỉ có một lớp dây. Lúc này các tấm lợp phải đặt dốc hướng vào trong Khó thoát nước.
•
Hệ vỏ hai lớp: Vòng ngoài vẫn giữ nguyên một lớp, còn vòng trong được tách ra làm đôi. Hệ dây dưới sẽ là hệ chịu lực, hệ dây trên là hệ cáp căng. Vật liệu lợp đặt trên cáp căng và hệ mái dốc thoát nước ra phía ngoài.
•
Có thể tách vòng ngoài thành hai lớp, vòng trong hai lớp, làm hệ dây nối từ tầng trên vòng ngoài nối tầng dưới vòng trong và ngược lại. Giữa hai hệ này đặt thêm các thanh chống đứng, làm cho cả hệ bị căng.
•
Trường hợp tách vòng ngoài và vòng trong ra làm đôi, tạp khối cứng đủ sức chịu lực căng dây. Người ta căng các hệ cáp căng, và nối hai hệ này bằng các thanh chống.
50
Sơ đồ kết cấu mái kiểu vành bánh xe đạp
51
Công trình sử dụng Hệ mái dây kiểu vành bánh xe đạp : Công trình sân vận động Olympic Seun (Hàn Quốc) Sử dụng hệ mái dây treo kiểu vành bánh xe đạp. Có 1 trục ở giữ neo phía trên hệ dàn mái, các dây treo neo vào trục này và thanh dàn mái. Mặt bằng tròn với đường kính 393ft (khoảng 120m)
Mặt bằng tổng thể công trình
52
53
Estadio Ăšnico Ciudad de La Plata Architects RFArq (Roberto Ferreira & Arquitectos Asociados) Location La Plata, Buenos Aires, Argenti Category Soccer Stadium
54
Kiev Olympic Stadium Architects gmp Architects
Location Kiev, Ukraine
Category Stadiums
Design Volkwin Marg with Christian Hoffmann and Marek Nowak
Project Leader Martin Bleckmann
Cooperation With Personal Creative Architectural Bureau Y. Serjogin
Client National Sport Complex "Olympiysky"
Seats 68.000
Project Year 2011
Photographs Marcus Bredt
Manufacturers Ceresit
55
56
HỆ MÁI DÂY TREO KIỂU VÀNH BÁNH XE ĐẠP.
-
Chức năng : : thích hợp cho mặt bằng hình tròn, bầu dục, đa giác đều.
-
Đặc điểm làm việc: •
Hệ chỉ có 1 dây: Hệ chịu lực chỉ có 1 lớp dây. Lúc này các tấm lợp phải đặt dốc hướng vào trong
•
Hệ vỏ 2 lớp : Vòng ngoài vẫn giữ nguyên 1 lớp, còn vòng trong được tách ra làm đôi. Hệ dây dưới sẽ là hệ chịu lực , hệ dây trên là hệ cáp căng . Vật liệu lợp đặt trên cáp căng và hệ mái dốc thoát nước ra phía ngoài .
•
Có thể tách vòng ngoài thành 2 lớp, vòng trong 2 lớp, làm hệ dây nối từ tầng trên vòng ngoài nối tầng dưới vòng trong và làm cho cả hệ bị căng.Trường hợp tách vòng ngoài và vòng trong ra làm đôi tạo khối cứng đủ sức chịu lực căng dây . Người ta căng các hệ cáp căng, và nối hệ này bằng các thanh chống.
-Ưu điểm: khối cứng trước sức gió và độ bền. -Nhược điểm: Hệ chỉ có 1 dây khó thoát nước -Phạm vi sử dụng: dùng làm hệ mái cho các công trình nhịp lớn với quy mô diện tích rộng như nhà thi đấu, sân vận động,… -Công trình ứng dụng: Bảo tàng nghệ thuật MilWauKee, sân vận động quốc gia Mỹ Đình,…
57
Stadium Maracanรฃ (Estรกdio Jornalista Mรกrio Filho)
Etfe-foil-a-guide-to-design
58
North-swindon-school
59
Pusan-stadium-south-korea
60
The Millennium Dome · Architects RSH+P · Location The Millennium Dome, Millennium Way, London SE10 0BB, United Kingdom · Category Pavillion · Project Head Architect Mike Davies · Architect Richard Rogers · Engineers Buro Happold · Area 80000.0 m2 · Project Year 1999
61
The Millennium Dome
62
The Millennium Dome
63
BC Place Stadium
Architect
Studio Phillips Barratt, Ltd Stantec Architecture Ltd. (renovation)
Location
Vancouver, British Columbia, Canada
64
BC Place Stadium
65
66
Opera Sydney · Architects Jørn Utzon · Location Royal Botanic Gardens & Domain, Art Gallery Rd, Sydney NSW 2000,Australia · Category Opera House · Structural Engineer Ove Arup & Partners · Client New South Wales Government · References Sydney Opera House, New Jersey Institute of Technology · Project Year 1973
67
Opera Sydney
68
Opera Sydney
69
MỘT SỐ CHI TIẾT CẤU TẠO
70
MỘT SỐ CHI TIẾT CẤU TẠO
71
MỤC LỤC: •
KẾT CẤU MÁI DÂY TREO 1 LỚP………………………………………………… 01
•
HỆ 1 LỚP DÂY CỨNG …………………………………………………………………....11
•
HỆ MÁI DẠNG CONSOL ……………………………………………………………...18
•
KẾT CẤU MÁI DÂY 2 LỚP ……………………………………………………….....24
•
KẾT CẤU MÁI DÂY TREO KIỂU DÀN DÂY………………………………...34
•
KẾT CẤU MÁI DÂY HÌNH YÊN NGỰA ………………………………………..36
•
HỆ MÁI KIỂU VÀNH BÁNH XE ĐẠP ……………………………………….….50
•
HỆ MÁI DÂY KIỂU VÀNH BÁNH XE ĐẠP …………………………….……56
•
MỘT SỐ CHI TIẾT CẤU TẠO …………………………………………...........…70
CẢM ƠN THẦY ĐÃ THEO DÕI