KẾT CẤU MỚI - KẾT CẤU MÁI DÂY TREO

Mục lục

1. Tổng quan về đề tài kết cấu mái dây treo

a.Lịchsửvàquátrìnhpháttriểukếtcấumáidâytreo

b.Đặcđiểmcủakếtcấumáidâytreo

c.Phânloạikếtcấumáidâytreo

c.1.Kếtcấumáidâytreomộtlớp

c.1.1.Kếtcấumáidâytreohệmộtlớpdâymềm

c.1.2.Kếtcấumáidâytreohệmộtlớpdâycứng

c.2.Kếtcấumáidâytreohailớp

c.3.Kếtcấumáidâytreokiểudàndây

c.4.Kếtcấumáidâytreokiểuhìnhyênngựa

c.5.Kếtcấumáidâytreotheokiểuhỗnhợpdâyvàthanh c.6.Kếtcấumáidâytreovỏmỏng

2. Kết cấu mái dây treo trong thể loại công trình sân bay

SânbayquốctếWashingtonDullesInternational

a.GiớithiệucôngtrìnhSânbayquốctếWashingtonDulles International

a.1. Thôngtinchung a.2. Giớithiệuvềkiếntrúc a.3.Hìnhảnhvềcôngtrình

b.Phântíchhệkếtcấuchịulực-Kếtcấutreo

c.Giớithiệuvềlýthuyếttínhtoán,biệnphápthicônghệkếtcấuchịu lực

c.1.Lýthuyếttínhtoánhệkếtcấuchịulực

c.2.Biệnphápthicônghệkếtcấuchịulực

d.Giớithiệuthêmvềcáccôngtrìnhsânbaysửdụngkếtcấutreo

3. Kết cấu mái dây treo trong thể loại công trình sân vận động SânvậnđộngJuventus

a.GiớithiệucôngtrìnhSânvậnđộngJuventus

a.1. Thôngtinchung

a.2. Giớithiệuvềkiếntrúc

a.3.Hìnhảnhvềcôngtrình

b.Phântíchhệkếtcấuchịulực-Kếtcấutreo

lực

c.1.Lýthuyếttínhtoánhệkếtcấuchịulực

Biệnphápthicônghệkếtcấuchịulực

d.Giớithiệuthêmvềcáccôngtrìnhsânvậnđộngsửdụngkếtcấu treo

Mục lục

4. Kết cấu mái dây treo trong thể loại công trình nhà triễn lãm

TheMillenniumDome

a.GiớithiệucôngtrìnhNhàtriễnlãmTheMillenniumDome

a.1. Thôngtinchung

a.2. Giớithiệuvềkiếntrúc

a.3.Hìnhảnhvềcôngtrình

b.Phântíchhệkếtcấuchịulực-Kếtcấutreo

c.Giớithiệuvềlýthuyếttínhtoán,biệnphápthicônghệkếtcấuchịu lực

c.1.Lýthuyếttínhtoánhệkếtcấuchịulực

c.2.Biệnphápthicônghệkếtcấuchịulực

d.Giớithiệuthêmvềcáccôngtrìnhnhàtriễnlãmsửdụngkếtcấutreo

5. Kết cấu mái dây treo trong thể loại nhà công nghiệp

TrungtâmsảnxuấtphânphốiôtôRenault

a.GiớithiệucôngtrìnhNhàcôngnghiệptrungtâmsảnxuấtphânphối ôtôRenault

a.1. Thôngtinchung

a.2. Giớithiệuvềkiếntrúc

a.3.Hìnhảnhvềcôngtrình

b.Phântíchhệkếtcấuchịulực-Kếtcấutreo

c.Giớithiệuvềlýthuyếttínhtoán,biệnphápthicônghệkếtcấuchịu lực

c.1.Lýthuyếttínhtoánhệkếtcấuchịulực

c.2.Biệnphápthicônghệkếtcấuchịulực d.Giớithiệuthêmvềcáccôngtrìnhnhàcôngnghiệp,trungtâmsản xuấtsửdụngkếtcấutreo

6. Các thể loại công trình khác

a.Trạmthuphícaotốc

b.Bãigiữxe c.Sânkhấungoàitrời d.Côngviên

7. Kết luận kết cấu mái dây treo và cảm nghĩ về môn học

a.Kếtluận

b.LiênhệvớiViệtNam

c.Nhậnxétvàcảmnghĩvềmônhọc

01. TỔNG QUAN VỀ KẾTCẤU MÁI DÂYTREO

a. Lịch sử và quá trình phát triểu kết cấu mái dây treo

Trong lịch sử, kết cấu căng dây đầu tiên được lấy cảm hứng từ một số nơi trú ẩn nhân tạo đầu tiên như lều da lạc đà của dân du mục sa mạc Sahara, Ả Rập Saudi và Iran, cũng như các cấu trúc được sử dụng bởi các bộ lạc người Mỹ bản địa.

LềuYurtcủangườidumụcMôngCổ

Kết cấu dây căng là thuật ngữ thường được dùng để chỉ việc xây dựng mái bằng cách sử dụng một màng được giữ cố định trên các cáp thép. Đặc điểm chính là chúng hoạt động dưới sức căng, dễ chế tạo trước, khả năng vượt nhịp lớn và tính dễ uốn. Hệ thống kết cấu này đòi hỏi một lượng vật liệu nhỏ nhờ sử dụng các tấm bạt mỏng, khi được kéo căng bằng cáp thép, tạo ra các bề mặt có khả năng chịu được các lực tác động lên nó. Được sử dụng chủ yếu trong việc bao che của các trung tâm thể thao, sân vận động, và các công trình công nghiệp – nông nghiệp. Các cấu trúc kéo căng này được dựa trên hệ thống cũ được sử dụng trong Đế chế La Mã. Tuy nhiên, từ thời La Mã cho đến giữa thế kỷ 20, do nhu cầu thấp, tính khả dụng và vấn đề thiết hụt các nhà sản xuất dây cáp, tấm màng, và các mối liên kết có khả năng chống chịu lại các lực tác động, và tiến bộ công nghệ không nhiều. Chỉ sau cuộc cách mạng công nghiệp và khởi đầu của chủ nghĩa Ford mà những phát triển mới có thể đáp ứng nhu cầu thiết yếu của hệ thống kết cấu này. Chi phí sản xuất hàng loạt thấp và nhu cầu cần các hệ thống có khả năng thích ứng với các địa hình đa dạng nhất với các nhịp lớn, chẳng hạn như lều xiếc, đã kích thích sự phát triển của kỹ thuật này. Sự bất ổn định trong các mô hình trước ứng dụng các cáp xen kẽ và vỏ rất nhẹ, ảnh hưởng đến độ hiệu quả của cấu trúc, đã được giải quyết vào giữa thế kỷ trước. Thành tựu này đạt được là nhờ một hệ thống cáp thép và màng sợi có độ bền cao, cùng với các lớp sơn chống thấm, giúp bảo vệ chống lại các tia cực tím, nấm, lửa, và cho phép độ mờ và phản xạ lớn tùy ý.

01. TỔNG QUAN VỀ KẾTCẤU MÁI DÂYTREO

a. Lịch sử và quá trình phát triểu kết cấu mái dây treo

Những nghiên cứu này đạt được là do các nghiên cứu về vật lý-cấu trúc của kiến trúc sư-kỹ sư người Đức, Frei Oo. Vào những năm 50, ông đã thực hiện các nghiên cứu khoa học đầu tiên và các công trình lợp đầu tiên sử dụng cáp thép kéo căng kết hợp với màng.

Khi còn là sinh viên, Oo đã đến thăm văn phòng của Fred Severud, nơi ông nhìn thấy Nhà thi đấu Raleigh ở Bắc Carolina, ông đã rất ấn tượng với tính thẩm mỹ táo bạo và sự thoải mái tiện nghi của dự án. Khi trở lại Đức, ông bắt đầu nghiên cứu bằng các mô hình tỉ lệ nhỏ, tạo ra các bề mặt khác nhau, bằng dây xích, dây cáp, và các màn đàn hồi. Nhận thấy được sự hữu ích của mái kéo căng, ông đã phát triển dự án quy mô lớn đầu tiên sử dụng hệ thống, dự án này đã giúp cho phép xây dựng các dự án sau này bao gồm sân vận động, câu lạc bộ, sở thú và gian hàng ở Olympic. Năm 1957, ông thành lập Trung tâm Phát triển Xây dựng Ánh sáng tại Berlin. Bảy năm sau, năm 1964, ông đã tạo ra Viện cấu trúc ánh sáng ở Berlin tại Đại học Stugart, Đức. Nhờ các thí nghiệm và sự sàng lọc kĩ thuật, ông đã thiết kế các công trình đáng chú ý, chẳng hạn như Gian hàng Đức (German Pavillion) ở triễn lãm 1967 ở Montreal và Sân vận động Olympic Munich vào 1972. Ông được biết đến nhờ các công trình nghiên cứu đồ sộ và được trao giải thưởng Huân chương Vàng RIBA vào 2006 và Giải Pritzker 2015. Frei Oo còn là tác giả của cuốn sách toàn diện đầu tiên về kết cấu kéo căng “Das Hangende Dach” vào 1958, và qua đó đã nhấn mạnh việc suy nghĩ lại về tính hợp lý, việc tiền chế, tính linh hoạt, chiếu sáng nội thất của vật liệu, và thậm chí là tính bền vững, khi mà thuật ngữ này vẫn chưa được dùng trong kiến trúc.

Sinh năm 1925 ở Siegmar (CHLB Đức), kiến trúc sư Frei Oo là người thứ 40 được vinh danh ở giải thưởng Pritzker. Công trình nổi tiếng nhất của Frei Oo là sân vận động phục vụ cho Olympic Munich 1972. Ông là người đi tiên phong trong các kết cấu không gian mới như kết cấu khí lực, kết cấu dây treo, sử dụng vật liệu nhẹ để tạo ra cách xây sân vận động đối lập với những người đi trước.

01. TỔNG QUAN VỀ KẾTCẤU MÁI DÂYTREO

b. Đặc điểm của kết cấu mái dây treo

Khả năng chịu lực của mái dây được xác định theo độ bền bởi chúng chỉ có lực kéo. Kết cấu làm việc chịu kéo lên chúng sử dụng triệt để khả năng chịu lực của dây cáp, đồng thời với cường độ cao của vật liệu trọng lượng của kết cấu chịu lực tương đối nhỏ. Với dạng kết cấu này khi nhịp tăng cho hiệu quả sử dụng kết cấu tăng. Ưu việt hơn nữa là kết cấu dây treo dễ vận chuyển có khả năng lắp ráp không cần dàn giáo, chúng vượt nhịp lớn, có nhịp đến 60m. Hệ lưới thanh không gian phẳng thực chất là một hệ thống dàn cánh song song đặt giao nhau.

Nhược điểm của kết cấu mái dây treo:

- Biến dạng lớn: Vì mô đun đàn hồi của cáp thấp E = (1,5 => 1,8).10˄6daN/cm2 nhỏ hơn thép cán. Song khả năng làm việc đàn hồi của thép cường độ cao lại lớn hơn thép thường nên biến dạng tỉ đối trong giai đoạn đàn hồi lớn hơn so với thép CT3 vài lần.

- Một đặc điểm nữa của kết cấu mái dây treo mái treo là có tính biến hình lớn. Khi sơ đồ tác dụng của trọng tải thay đổi thì sơ đồ hình học của hệ có 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.

01. TỔNG QUAN VỀ KẾTCẤU MÁI DÂYTREO

c. Phân loại kết cấu mái dây treo

c.1. Kết cấu mái dây treo một lớp

- Đối với các công trình nhịp lớn như gara, hănga, nhà triển lãm, nhà thi đấu, sân vận động…có thể dùng kết cấu mái dây treo một lớp. 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.

- Các dây được neo chắc vào hệ gối cứng, vành cứng.

- Kết cấy dây có 2 loại: dây mềm bằng cáp và dây cứng bằng thép hình - Các tấm mái bằng BTCThay hợp kim nhôm được liên kết cứng với nhau.

BảnvẽsơđồkếtcấumáidâytreomộtlớpởKRANXNOYARXK

c.1.1. Kết cấu mái dây treo hệ một lớp dây mềm

Dùng cho mặt

nhật hoặc hình tròn.

- Với mặ† bằng chữ nhật: hệ gồm dây rảii đều neo chắc vào gối cứng ở hai biên song song với mặt bằng mái, hệ gối này thường là các dầm biên song song với mặt bằng mới.

- Với mặt bằng hình †ròn: kết cấu gồm các dây chịu lực đặt hướng tâm neo vào vành biên và vành ở trung tâm; vành biên làm bằng bê tông hoặc bê tông cốt thép chịu nén; vành trung tâm bằng thép, chiu kéo.

- Hệ dây là chỗ tựa cho các lớp mái, các tấm mới liên kết vào dây và liên kết với nhau.

TỔNG QUAN VỀ KẾTCẤU MÁI DÂYTREO

c. Phân loại kết cấu mái dây treo

c.1.2. Kết cấu mái dây treo hệ một lớp dây cứng

- Dây được làm bằng các thép chữ L và được liên kết cố định với hai gối cứng ở hai đầu.

- Dây cứng làm việc chịu kéo và uốn dưới tác dụng của tải trọng. - Các gối cứng phải đảm bảo liên kết chắc và chịu được lực †ừ các dây cứng truyền vào. -Ưu điểm : Hệ dây cứng có khả năng chống uốn -> có thể lợp mới nhẹ -> giảm nội lực trong hệ dây và phản lực gối tựa.

c.2. Kết cấu mái dây treo hai lớp

Kết cấu hệ dây 2 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. Liên hệ giữa 2 lớp dây là các thanh chống cứng chịu nén hoặc chịu kéo.

Đối với kết cấu mái dây treo 2 lớp nhờ có lớp dây căng cùng làm việc với lớp dây chủ 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 lớp dây căng có đủ khả năng cùng làm việc với lớp dây chủ, cần phải căng trước lớp dây này sao cho trong nó lực kéo do căng trước luôn lớn hơn nội lực nén cho tải trọng.

c.3. Kết cấu mái dây treo kiểu dàn dây

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. Liên hệ giữa 2 lớp dây này là hệ thanh bụng dạng tam giác, đó là các dây xiên.

Để hệ kết cấu này làm việc như dàn, cần phải căng trước tạo cho tất cả các thanh của dàn luôn có nội lực kéo dưới bất kì tổ hợp tải trọng nào của hệ.

01. TỔNG QUAN VỀ KẾTCẤU MÁI DÂYTREO

c. Phân loại kết cấu mái dây treo

c.4. Kết cấu mái dây treo kiểu hình yên ngựa

Kết cấu dây hình yên ngựa là hệ kết cấu không gian tạo nên từ 2 lớp dây trực giao, neo chắc vào gối cứng là các vành biên hoặc dầm biên. Hai lớp dây này cũng gồm 1 lớp dây chủ (dây võng xuống, dây chịu lực) và một lớp dây căng (dây vồng lên). Với kết cấu mái dây treo hình yên ngựa lớp dây căng đặt trực tiếp trên lớp dây chủ và được căng trước. Nhà có lớp dây căng trước sao cho trong các dây luôn có nội lực kéo với bất kì tổ hợp tải trọng nào, đã làm tăng độ ổn định hình dạng và độ cứng cho hệ cũng như làm giảm được sự gia tăng độ võng của hệ khi chịu tải trọng.

c.5. Kết cấu mái dây treo theo kiểu hỗn hợp dây và thanh

Hệ kết cấu này gồm có các xà (dàn, dầm) côngxôn và các dây cáp treo các xà này, các dây được liên kết chắc vào xà kéo vượt qua đỉnh cột trụ neo vào các kết cấu ở các phòng phụ trợ (không phải làm các kết cấu neo đặc biệt).

01. TỔNG QUAN VỀ KẾTCẤU MÁI DÂYTREO

c. Phân loại kết cấu mái dây treo

c.6. Kết cấu mái dây treo vỏ mỏng

- Dùng thích hợp cho mặt bằng hình tròn, bầu dục, đa giác đều.

- Hệ đơn giản nhất: hệ chỉ có một 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 giữu nguyên một lớp, còn vòng tr9ong được tách ra làm đôi. Hệ dây dưới sẽ chịu lực, hệ dây trên là hệ cáp căng. Vật liệu lợp đặt trên cáp căng là hệ mái dốc thoát nước ra phía ngoài.

- Có thể tách vòng ngoài thành 2 lớp, vòng trong hai lớp, làm hệ dây nối từ tầng trên vòng ngoài nối tầng dưới vòng trong và ngược lại. Giữa 2 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, tạo khối cứng đủ sức chịu lực căng dây. Người ta căng các hệ cáp căng, và nối hai hệ này bằng các thanh chống.

Sơđồkếtcấumáihìnhvànhbánhxeđạp

Dulles

Washington Dulles

CẤU TREO TRONG THỂ

CÔNG

SÂN BAY

TREO TRONG THỂ

CÔNG TRÌNH SÂN

Khối nhà ga chính

Mặtcắtcôngtrình

02. KẾTCẤU TREO TRONG THỂ LOẠI CÔNG TRÌNH SÂN BAY

b. Phân tích hệ kết cấu chịu lực - Kết cấu treo

Kết cấu mái:

Kết cấu mái võng xuống mang lại sự khác biệt cho công trình

Phần mái được làm bằng vật liệu đúc sẵn với chiều dày 1 inch cùng với phần vật liệu làm cứng dày 8 inch trong đó có 8 cây thép

Phần cao nhất của mái vút lên đạt tới 65 feet hướng vào lối vào chính, phần đối diện hướng ra các sân bay với chiều cao 45 feet.

02. KẾTCẤU TREO TRONG THỂ LOẠI CÔNG TRÌNH SÂN BAY

b. Phân tích hệ kết cấu chịu lực - Kết cấu treo

Kết cấu theo phương đứng

14 tấn thép và 100 tấn bê tông (14% thép) trong mỗi hệ cột

Hoạt động như dầm đúc hẫng

Từ đó, hệ thống cột truyền thẳng xuống mặt đất đến hệ móng đồ sộ.

- Tải trọng phân tán: tải trọng sống và tải trọng chết là 80 pound trên một feet vuông

- Điểm phân chia tải trọng vào mái nhà 10ft x 200ft phần bằng (10x200x80). 160.000 lbs trong tổng số tải trọng điểm cho mái trên mỗi phần.

- Tải trọng sau đó được phân phối đến các cột như tải dọc và ngang, sau đó đến móng nhà.

02. KẾTCẤU TREO TRONG THỂ LOẠI CÔNG TRÌNH SÂN BAY

b. Phân tích hệ kết cấu chịu lực - Kết cấu treo

Các trụ bê tông cũng được thu nhỏ theo bốn hướng, tạo cho chúng sự ổn định trong tất cả bốn phương truyền đi từ tải bên. Sự ổn định này góp phần vào sức mạnh tổng thể của hệ thống. Đây có lẽ là đại diện khả năng chống chịu tải trọng bên cho toàn bộ hệ thống. Mỗi cây cột là một thực thể độc lập trong hệ thống cột. Do đó, họ không cần phải giằng ở nhiều bên vì tính độc lập về cấu trúc. Nền móng cho những trụ cầu này cũng rất quan trọng bởi vì chúng được đổ rất sâu vào lòng đất để tăng độ ổn định bên, và cũng được kết nối với tấm bê tông chạy ngang giữa từng cặp cầu tàu. Tấm sàn thi cung cấp khả năng chống nén cho toàn bộ hệ thống- đồng thời ổn định hơn nữa từng hỗ trợ riêng lẻ.

Tấm bê tông đúc sẵn

Dầm bê tông cốt thép

Xà gồ thép

Bê tông cốt thép tại chỗ

Sàn bê tông cốt thép

02. KẾTCẤU TREO TRONG THỂ LOẠI CÔNG TRÌNH SÂN BAY

c. Giới thiệu về lý thuyết tính toán, biện pháp thi công hệ kết cấu chịu lực

c.1. Lý thuyết tính toán hệ kết cấu chịu lực

Các sơ đồ tính toán hệ kết cấu chịu lực trong công trình

Vertical Loading

Vertical sheer

Vertical moment

Vertical deflection

Lateral Loading

Lateral Sheer

Lateral Moment

Lateral Deflection

03. KẾTCẤU TREO TRONG THỂ LOẠI CÔNG TRÌNH SÂN VẬN ĐỘNG

a. Giới thiệu công trình Sân vận động Juventus

a.1. Thông tin chung

Sân vận động Juventus, được biết đến với lý do tài trợ là Sân vận động Allianz kể từ tháng 7 năm 2017,đôi khi được gọi đơn giản ở Ý là the Stadium (tiếng Ý: Lo Stadium),là một sân vận động bóng đá toàn chỗ ngồi ở quận Vallee của Torino, Ý. Đây là sân nhà của Juventus F.C. Sân vận động được xây dựng trên nền đất của sân nhà cũ của Juventus và Torino, Sân vận động Alpi. Đây là sân vận động bóng đá hiện đại đầu tiên của Ý thuộc sở hữu của câu lạc bộ, và là một trong bốn sân vận động được UEFA xếp hạng 4, hạng cao nhất trong Quy chuẩn Cơ sở hạ tầng Sân vận động của UEFA, cùng với Sân vận động Giuseppe Meazza, Sân vận động Olimpico và Sân vận động Olympic Grande Torino. Sân được khánh thành vào đầu mùa giải 2011-12 và với sức chứa 41.507 khán giả, đây là sân vận động bóng đá lớn thứ sáu ở Ý về sức chứa. Sân cũng là sân vận động lớn

KẾTCẤU TREO TRONG THỂ LOẠI CÔNG TRÌNH SÂN VẬN ĐỘNG

b. Phân tích hệ kết cấu chịu lực - Kết cấu treo

Sơđồlàmviệccủahệkếtcấuchịulực

- Tại 4 điểm giao nhau của 4 giàn thép chính là 4 cáp có tiết diện 105mm và dày 93m - Ở hai đầu cột chính là hệ 4 dây văng (tiết diện 105mm và dài 128m) - Để đảm bảo sự ổn định của cấu trúc dưới tác động của gió tại 4 điểm giao nhau của các giàn thép chính còn hỗ trợ thêm cáp neo theo phương thẳng đứng xuống mặt đất và cáp neo theo phương xiên vào khung BTCTcủa khán đài

Dây cáp căng bên ngoài

Cột hai chân chịu lực chính

Cáp trung gian hỗ trợ theo phương xiên

Dây cáp căng bên trong

Cáp trung gian hỗ trợ theo phương đứng

Chitiếtcácsợidâygắnvàođầucácgiátreo

03. KẾTCẤU TREO TRONG THỂ LOẠI CÔNG TRÌNH SÂN VẬN ĐỘNG

d. Giới thiệu thêm về các công trình sân vận động sử dụng kết cấu treo

d.1. Nhà thi đấu quốc gia Yoyogi Nhật Bản

Nhà thi đấu quốc gia Yoyogi ở Tokyo được xây dựng để phục vụ thế vận hội năm 1964, là công trình nổi tiếng nhất của kiến trúc sư người Nhật Kenzo Tange, đưa ông trở thành tên tuổi nổi tiếng trên trường quốc tế. Thiết kế khí động học, hoành tráng và gợi mở của nó đã trở thành biểu tượng của thủ đô Nhật Bản và là chuẩn mựa trong phong trào “Chuyển hóa luận” , tách mình khỏi phong cách quốc tế. Khi hoàn thành, nhà thi đấu trở thành công trình mái treo lớn nhất thế giới lúc bấy giờ. Tổ hợp nhà thi đầu gồm 2 công trình đều là sự đột phá về kết cấu và công nghệ xây dựng tiên tiến ở một quốc gia thường xuyên bị ảnh hưởng bởi thiên tai.

03. KẾTCẤU TREO TRONG THỂ LOẠI CÔNG TRÌNH SÂN VẬN ĐỘNG

d. Giới thiệu thêm về các công trình sân vận động sử dụng kết cấu treo

d.2. Nhà thi đấu đa năng Zabreg, Croatia

- Nhà thị đấu đa năng Zabreg được xây dựng nhằm mục đích tổ chức giải vô địch bóng ném thế giới cũng như các sự kiện thể †hao khác như bóng đá trong nhà, bóng rổ, bóng chuyển, điển kinh trong nhà, khúc côn cầu và các buổi hòa nhạc, triển lãm, hội chợ.

- Kết cấu: công trình sử dụng kết cấu dàn dây - hệ dàn treo.

- Hệ kết cấu củo công trình gốm các †hánh phần chính: kết cấu mái dây treo, cột bê tông cốt thép dự ứng lực, đúc sẵn, vò kết cấu bê tông cốt thép nguyên khối củo khán đài, hố móng vời khối đế bằng BTCT.

Cấu trúc mái treo trọng lượng nhẹ đã được chọn với nhịp lên đến 110 m. Phương pháp thiết kế cấu trúc này cung cấp tải trọng cố định tối thiểu, nhưng mặt khác giải quyết các vấn đề ổn định do tải trọng thay đổi như gió và tuyết.

04. KẾTCẤU TREO TRONG THỂ LOẠI CÔNG TRÌNH NHÀ TRIỄN LÃM

a. Giới thiệu công trình The Millennium Dome

a.1. Thông tin chung

Millennium Dome, tên chính thức The O2, một công trình triễn lãm đồ sộ ở Greenwich, London, Anh. Nó được xây dựng để tổ chức cuộc triển lãm “Trải nghiệm thiên niên kỷ “(bắt đầu chính thức là ngày 1 tháng 1 năm 2001). Cấu Trúc trung tâm là mái vòm lớn nhất thế giới( đường kính 382m, cao 68m), với diện tích gần gấp đôi so với tòa nhà giữ kỷ lục cũ, Georgio Dome (ở Allono, Georgia, Hoa Kỳ). Vị trí xây dựng của nó nằm trên kinh tuyến gốc (kinh độ 0 ) dọc theo Sông Thames ở cực bắc của Bán đảo Greenwich.

- Được xây dựng năm 1996 và hoàn thành vào năm 1999 - Kiến trúc sư: Richard Rogers và Mike Davies - Vị trí: Greenwich, Luân Đôn, Anh - Phần móng, giá đỡ chính và mái vòm bằng Teflon , được hoàn thành vào giữa năm 1998, tạo nên diện tích sàn bên trong hơn 80.000 m2. Mái nhà có đường kính 320m, với tổng phần mở rộng khoảng 90.000 m2 và đạt chiều cao tối đa khoảng 50m. Cụm mái được hỗ trợ bởi một mạng lưới gồm 2.600 sợi cáp treo từ một vòng tròn gồm 12 cột buồm thép, nghiêng một chút so với phương thẳng đứng, cao gần 100 m. Được thiết kế bởi kiến trúc sư Sir Richard Rogers , mái vòm đã được khen ngợi và bị chỉ trích - mặc dù nhìn cận cảnh cấu trúc này thật đáng kinh ngạc, nhìn từ xa nó giống như một chiếc nấm dẹt một phần bị thủng bởi một vòng tròn 12 chốt. - Millennium Dome đã là một dự án gây tranh cãi kể từ khi thành lập, không chỉ do chi phí khổng lồ của nó mà còn do những bất ổn liên quan đến tỷ lệ tham dự dự kiến, số lượng và bản chất tài trợ của công ty, và giá trị giáo dục của các điểm tham quan, được tổ chức thành nhiều khu. Những người ủng hộ dự án lưu ý rằng những người hoài nghi cũng đã cố gắng làm trật bánh hai cuộc triển lãm tầm cỡ thế giới trước đó của Vương quốc Anh — Triển lãm lớn năm 1851, được đặt trong Cung điện Pha lê hoành tráng, và Lễ hội của Anh, khai mạc vào năm 1951 để kỷ niệm phục hồi đất nước sau Thế chiến thứ hai. Vào ngày 31 tháng 12 năm 1999, lễ đón giao thừa tại mái vòm với sự tham dự của khoảng 10.500 người, bao gồm cả thủ tướng và hoàng hậu. Khai mạc vào ngày hôm sau, triển lãm Millennium Dome kéo dài đến ngày 31 tháng 12 năm 2000; tuy nhiên, các khoản thu của du khách không đủ bù đắp chi phí và mái vòm đã bị đóng cửa cho công chúng. Công trình kiến trúc này sau đó đã được bán vào tháng 12 năm 2001, và vào năm 2007, tòa nhà đã được tân trang lại, bao gồm một khán phòng 20.000 chỗ ngồi, được mở lại với tên gọi The O2; nó được đặt theo tên của một công ty điện thoại di động.

04. KẾTCẤU TREO TRONG THỂ LOẠI CÔNG TRÌNH NHÀ TRIỄN LÃM

b. Phân tích hệ kết cấu chịu lực - Kết cấu treo

Cấu trúc mái: - Ýtưởng kết cấu cho mái của Millennium Dome có vẻ đơn giản. Bề mặt vòm là 72 sợi cáp căng xuyên tâm trong các cặp sợi thép xoắn có đường kính 32mm.

- Các dây văng hỗ trợ trong bán kính 25-30m bằng cách bố trí móc treo phía trên và dây buộc phía dưới được đặt xung quanh mười hai cột thép cao 100m. Các dây cáp hình tròn giữ cho các dây buộc cố định trên các đường hướng tâm của chúng

- Lực từ các sợi cáp hướng tâm sơ cấp được thu vào tâm bởi một vòng cáp có đường kính 30m. nó được cấu thành từ 12 sợi cáp có đường kính 48mm. - Trong chu ví mái, lực hướng tâm của cáp được thu bởi 12 cáp biên cong và đưa đến 24 điểm neo. Kết cấu chịu lực dựa vào hình dạng của bề mặt ứng suất để xác định hiệu suất của chúng khi chịu tải. Lực được chống lại bởi lực căng và độ cong: độ cong càng lớn thì lực căng cần thiết để chống lại một tải nhất định càng nhỏ, Các dây cáo xuyên tâm được ứng suất trước đến 400kN/dây và lớp bao che PTFE được ứng suất đến 4kN/m

Vòng tròn bằng thép ở tâm Các cột thép trong công trình

kết cấu mái công trình

04. KẾTCẤU TREO TRONG THỂ LOẠI CÔNG TRÌNH NHÀ TRIỄN LÃM

b. Phân tích hệ kết cấu chịu lực - Kết cấu treo

Truyền lực từ mái vòm thông qua dây cáp thép căng thẳng đến 12 cột thép.

Truyền lực xuống đất thông qua cột thép.

Lực nén từ mặt đất để chịu tải và trọng lượng từ cột thép.

Đây là hình ảnh sơ đồ cấu trúc dễ dàng cho thấy các cạnh hình vỏ sò của tán cây

b. Phân tích hệ kết cấu chịu lực - Kết cấu treo

CẮT

Hình ảnh này là sơ đồ các khu vực. Rõ ràng cấu trúc tuần hoàn đó rất nổi bật trong thiết kế công trình này. Các vòng tròn màu xanh trên hình là đại diện của cấu trúc hệ cột. Tiến vào bên trong, các vòng tròn màu đỏ đại diện cho sự thay đổi độ cao của mái vòm, ngày càng cao khi một chuyển động về phía trung tâm. Dòng màu xanh chia công trình thành mười hai phần.

MẶTĐỨNG

Phần được sơ đồ ở đây cho thấy tầm quan trọng của hình tam giác như cấu trúc các thành viên. Đường màu xanh lục đại diện cho vỏ vòm, trong khi các đường màu đỏ và xanh lam cả hai đều hiển thị các dây cáp gắn vào mái vòm. Màu đỏ là dây cáp bên ngoài và màu xanh của dây cáp bên trong. Rõ ràng là kiến trúc sư của mái vòm này tin rằng hình tam giác là những yếu tố mạnh mẽ có khả năng chịu được cả ngoại lực bên trong và bên ngoài.

Sự nâng tầm của Arena 02 cho thấy sự kết hợp của nhiều các thành phần geomefric kết hợp với nhau để tạo ra một cấu trúc ổn định. Các đường màu đỏ thể hiện hình bán nguyệt của mái vòm. Các đường màu xanh lam hiển thị các hình dạng nghiêng có gờ và các đường màu xanh lá cây cho biết cách chúng kết nối với cột buồm và mái vòm để tạo thành hình tam giác.

MẶTBẰNG

Hìnhảnhnàychothấymáivòmtrướckhibấtkỳphầnnàocủatánđượclắp vào.Đólàmộtvídụđiểnhìnhvềsựcăngthẳngkhôngxuấthiệnkhikhôngcó táncây

Hìnhảnhnàychothấytáncâytrướckhinóđượcgắnhoàntoànvàomáivòm. Phầngiữakhôngcònbịchùngxuốngvìcácdâycápbâygiờđangcăng

Hìnhảnhnàychothấycộtbuồmởgiữa, đượcnânglênvớihaicộtbuồmởhai bên. Chỗ phồng lên ở giữa cột buồm cũngcóthểđượcnhìnthấy

Côngnhânđanggắndâycăngvào hệcột

Côngnhânhoànthiệnlớpbaochetrên máibằnghệthốngdâybảohộ

Côngnhânđangthicôngphầnkết cấudâytreocủamái

TREO TRONG

d. Giới thiệu thêm về các công trình nhà triễn lãm sử dụng kết cấu treo

Hội chợ triễn lãm Expo’67 tại Đức

Nhạy cảm với nhu cầu luôn thay đổi của người cư ngụ và tác động của dấu chân con người, Oo cũng rao giảng nhu cầu về cấu trúc tạm thời dễ lắp ráp và dễ tháo dỡ và tái chế. Với ít thành phần, tất cả đều có thể thích nghi với hầu hết mọi địa điểm và điều kiện địa hình, hệ thống cột buồm và mái che của ông là sự đơn giản hóa triệt để các phương pháp xây dựng truyền thống coi trọng độ cứng và tính lâu dài. Sau khi đã được thiết kế và chế tạo sẵn, Gian hàng Đức ở Montreal đã được lắp ráp tại chỗ chỉ trong vòng sáu tuần, chỉ được tháo dỡ ngay sau hội chợ. [3]

KẾTCẤU TREO TRONG THỂ LOẠI CÔNG TRÌNH TRUNG TÂM

a. Giới thiệu công trình Trung tâm sản xuất phân phối ô tô Renault

a.1. Thông tin chung

Trung tâm phân phối ô tô Renault (còn gọi là Spectrum Building) nằm tại Swindon, Anh do Norman Forster (KTS người Anh -1/6/1935, được nhận giải thưởng Pritzker năm 1999) và cộng sự thiết kế. Trung tâm Renault đã được xây dựng để làm địa điểm phân phối chính (logistics) tại Anh của hãng ô tô Renault (trụ sở chính đặt tại Pháp). Ngoài kho hàng, công trình còn bao gồm phòng trưng bày, cơ sở đào tạo, nơi tổ chức hội thảo, văn phòng và nhà hàng ăn uống cho nhân viên. Không gian trưng bày chính của Trung tâm được sử dụng như một bảo tàng nhỏ, với những hình khung xe tiêu biểu của hãng được treo trang trí phía trên trần. Đây cũng là nơi diễn ra các sự kiện trưng bày nghệ thuật, hay các hoạt động cộng đồng, nhằm

Trung tâm có diện tích sàn lên khoảng 25.000 m2, trong đó 20000 m2 dành cho khối nhà kho, phần còn lại là diện tích văn phòng, các không gian phụ trợ. Khác hẳn với hình thức kiến trúc dạng hình học, nặng nề của các công trình công nghiệp thông thường, nhìn từ bên ngoài Trung tâm Renault có hình tượng thật nổi bật, như một đàn chim màu vàng sặc sỡ dang rộng cánh đỗ xuống cánh đồng. Với cấu trúc xây dựng như là một sản phẩm sáng tạo mới và độc đáo, Trung tâm Renault không những đã tối ưu hóa được không gian sử dụng bên trong mà còn tạo ra được vẻ đẹp mang tính biểu tượng của hãng. Vẻ ngoài của công trình nổi bật với cảnh quan xung quanh của vùng Swidon, tạo ra hình ảnh rất ấn tượng về hãng Renault, mà không cần phải sử dụng đến logo của hãng. Trung tâm Renault là công trình nhận được nhiều giải thưởng ngay sau khi xây dựng, chỉ riêng trong năm 1984, như giải thưởng kết cấu thép (Strutural Steel Award), Giải thưởng công trình xây dựng tin cậy (Civic Trust Award), và giải thưởng kiến trúc cho không gian làm việc (Architecture at Work Award).Công trình được cho là một ví dụ tiêu biểu về phong cách kiến trúc High-tech của KTS. Norman Forster và trở thành công trình di sản của Anh (năm 2013).

KẾTCẤU TREO TRONG THỂ LOẠI CÔNG TRÌNH TRUNG TÂM

Công trình được thiết kế không theo dạng khung cột với các bước cột, nhịp nhà mà theo dạng mô đun kết cấu. Mô đun kết cấu của nhà có kích thước 24m x24m với tổng cộng 42 mô đun.

Cấutrúcxâydựngmộtmôđunkếtcấu-khônggian

Cột của công trình là hệ thống cột thép tròn, mảnh được tăng cường bởi hệ thống dây căng dọc theo cột, đặt tại vị trí các góc của mô đun. Tại vị trí độ cao 7,2m, cột thép vươn ra 8 công son để đỡ 4 phần mái của 4 mô đun xung quanh cột. Các con sơn thép còn được neo vào đỉnh cột nhờ hệ thống dây căng.

Toàn bộ hệ kết cấu thép của nhà được sơn phủ màu vàng.

Phân tích hệ kết cấu chịu lực - Kết cấu treo

THỂ

CÔNG TRÌNH TRUNG

Các mô đun kết cấu với kích thước lớn tạo thành các mô đun không gian lớn cho sử dụng linh hoạt, từ việc sử dụng kho hàng đến việc chia nhỏ thành 2 tầng tại khối văn phòng. Toàn bộ công trình được bao phủ bởi lớp mái bằng vật liệu PVC, kết hợp với các tấm kính lấy sáng trên đỉnh mỗi cột thép và tại trung tâm mô đun mái. Hình khối kiến trúc của công trình được tạo bởi vẻ đẹp của hệ thống kết cấu. Tại đây, tường bao che hầu như không có vai trò trong bố cục trang trí, được bố trí lùi sâu vào trong so với hàng cột khoảng 2m.

Chitiếthệcộtthép

Sơđồtáchlớphệkếtcấuvàhệmáicủacôngtrình

Phân tích hệ kết cấu chịu lực - Kết cấu treo

05. KẾTCẤU TREO TRONG THỂ LOẠI CÔNG TRÌNH TRUNG TÂM NC&SX

c. Giới thiệu về lý thuyết tính toán ,biện pháp thi công hệ kết cấu chịu lực

c.1. Lý thuyết tính toán hệ kết cấu chịu lực

Sơ đồ đường dẫn tải trọng trọng lực

Sơ đồ đường dẫn tải bên

cho

Các

d. Giới thiệu thêm về các công trình sân bay sử dụng kết cấu treo

Những cột buồm cao vút của Schlumberger và mái nhà bằng vải phát sáng, cuồn cuộn hướng lên bầu trời Fenland, cùng với Nhà nguyện King’s College. Sự xuất hiện của nó trên đường chân trời có thể lãng mạn, nhưng đây thực chất là một công trình thực tế, có mối quan hệ tinh tế giữa hình thức và chức năng. Dưới mái nhà bằng vải là trạm thử nghiệm giàn khoan và không gian xã hội chính được gọi là 'khu vườn mùa đông'. Cả hai đều được hưởng lợi từ hình thức mái nhà; nhà xưởng vì nó cần chiều cao để khoan, và khu vườn mùa đông vì ánh sáng và hình dạng của nó mang lại cho nó đặc điểm của một không gian ngoài trời, đồng thời bảo vệ nó khỏi thời tiết. Lớp vải bọc bên ngoài là sợi thủy tinh tráng Teflon. Nó không được cách nhiệt và truyền khoảng 13% ánh sáng ban ngày. Cáp treo của một con mèo truyền trọng lượng của vải xuống đất thông qua bốn cấu trúc, giống như cầu treo. Bên cạnh những không gian chính này là các lớp của các gian nhỏ hơn trong hai cánh có cấu trúc độc lập; các phòng giám sát và lập kế hoạch nhìn vào xưởng, và các văn phòng tư nhân nhỏ nằm ở phía bên ngoài, nơi họ có tầm nhìn ra cảnh quan. Kết nối các không gian với nhau là một mạng lưới lưu thông và không gian gặp gỡ thân mật, khuyến khích sự tiếp xúc bình thường quan trọng giữa các đồng nghiệp trong một cộng đồng khoa học.

d.1. Trung tâm nghiên cứu Schlumberger Cambridge

KẾT

TRÌNH TRUNG

d. Giới thiệu thêm về các công trình sân bay sử dụng kết cấu treo

d.2. Nhà máy Inmos Microprocessor, Newport, Vương quốc Anh

Tại Nhà máy Inmos Microprocessor ở miền nam xứ Wales, Rogers tiếp tục ý tưởng về kiến trúc của mình từ kiến trúc tới không gian nội thất. Để tạo ra không gian cột lớn theo yêu cầu của nhà máy sản xuất vi mạch, mái của tòa nhà được hỗ trợ bởi chín tòa tháp sơn màu xanh lam làm từ thép hình ống được

d.

07. KẾTLUẬN VỀ KẾTCẤU MÁI DÂYTREO VÀ CẢM NGHĨ VỀ MÔN HỌC

1. Kết luận

Mái treo được thiết kế phải dựa trên sơ đồ, bản vẽ chi tiết với những tính toán kỹ lưỡng về khoảng cách, về kết cấu…Nhịp lớn là yếu tố quyết định để chúng ta lựa chọn sử dụng kết cấu mái dây treo thay cho mái tôn. Có nhiều loại mái treo để các bạn lựa chọn, trong đó phổ biến là các kiểu mái dây 1 lớp, 2 lớp…Vì thế trước khi quyết định thi công hãy nhờ kiến trúc sư tư vấn để đảm bảo hiệu quả cho công trình.

Kết cấu treo ngày càng được sử dụng rộng rãi trong thiết kế các công trình dân dụng và công nghiệp bởi một số ưu điểm nổi bật sau:

- Dễ dàng chuyên môn hóa trong thi công, có khả năng đẩy nhanh tiến độ, nâng cao chất lượng công trình.

- Tận dụng tối đa công suất các thiết bị cẩu lắp, tạo khả năng áp dụng các giải pháp công nghệ và thi công hiện đại (chia nhóm các công việc, thi công theo dây chuyền,...)

- Hệ chống đỡ tạm phải được tính toán kỹ càng có kể đến các yêu cầu về bền, ổn định cục bộ, ổn định tổng thể và khả năng tháo lắp dễ dàng.

2. Liên hệ với Việt Nam

Ở nước ta hiện nay kết cấu dây treo phần lớn được sử dụng trong các công trình cầu đường, còn đối với các công trình thể thao và dân dụng thì chỉ có số lượng ít. Công nghê thi công đã đề xuất có thể áp dụng để triển khai cho các công trình tương tự tại các khu đô thị lớn ở nước ta, nơi mà dân cư sinh sống đông đúc, mặt bằng thi công chật hẹp, ở các công trình giao thông, sân vận độngm triễn lãm, nhà hát bể bơi,... Vì thế nên vận dụng và phát triển loại hình kết cấu mái dây treo ở nước ta bởi biệc lựa chọn giải pháp kết cấu và phương pháp thi công hợp lí đảm bảo được chất lượng của công trình, tiến độ thi công, đảm bảo an toàn, bảo vệ môi trường và đem lại nhiều dấu ấn riêng về kiến trúc và thẫm mỹ

3. Nhận xét và cảm nghĩ về môn học

- Đây là môn học ở khoảng thời gian năm 4 khi mà hầu hết các kiến thức về các thể loại kết cấu mới như kết cấu vượt nhịp không gian lớn đã được biết đến rộng rãi thông qua hệ thống các đồ án nhà công nghiệp, trung tâm triễn lãm,... Chính vì thế, cách tiếp cận với môn học ở lần này có đôi chút khác khi mà đã có được một nền tảng hiểu biết nhất định về chúng. Tuy nhiên, vẫn có những góc nhìn khác, những kiến thức mà sinh viên cũng như bản thân em nhìn nhận ra được trong môn kết cấu mới này. - Về môn kết cấu mới hầu hết nằm nhiều ở lý thuyết vì khả năng áp dụng ở đất nước ta còn hạn chế về đầu tư cũng như công nghệ chưa đủ để sinh viên có thể trực tiếp quan sát và phân tích. Tuy nhiên môn học đã mang đến nhiều thông tin cụ thể về các thể loại kết cấu mới trên thế giới. Thông qua đó, giúp sinh viên tiếp cận cũng tạo cầu nối cho sự tìm tòi phát triển sau này.

- Quá trình giảng dạy của thầy cũng phản ánh được khối lượng kiến thức cũng như chiều sâu trong quá trình phân tích các kết cấu. Mặt dù thời gian học tại lớp chỉ có 6 buổi nhưng cũng thầy cũng đảm bảo được sự vừa vặn trong kiến thức và thời gian phân bổ các bài học.

- Cũng như những môn học khác về kết cấu như: Không gian nhịp lớn, công nghệ xây dựng mới, nhà cao tầng,... Các kiến thức tuy có đôi chút trùng lặp lại nhau tuy nhiên điều đó cũng là một điểm cộng bởi vì sẽ giúp cho sinh viên nắm kĩ được các kiến thức và trao dồi nó hơn nữa.

- Cuối cùng, chúc thầy sức khỏe cũng như luôn giữ được nhiệt huyết để rèn luyện nhiều lứa sinh viên

Tài liệu tham khảo

hp://bmktcn.com/index.php?option=com_content&task=view&id=198&Itemid=154&fb clid=IwAR0AFDShKBIMbG7sHiBbEMJyI0X8USy2lWGYOM9KoKqHt5WxdOPPvcBfpV4 hps://www.fosterandpartners.com/projects/renault-distribution-centre/?fbclid=IwAR0 _CWjfNAmkeIG0xUgHWamvmnwa7a8T6_tFyLnZSmOduKbKKNxBDIjui4M

hps://www.archdaily.com/793706/ad-classics-millennium-dome-rsh-plus-p hps://rshp.com/projects/culture-and-leisure/the-millennium-dome/ hps://www.fosterandpartners.com/projects/renault-distribution-centre/?fbclid=IwAR3 zLEz9kji3tnamjvjjakGbyqmHKrb6HEcwg7O6Vf4c6-1MUVFDBubNkgk hps://www.arch2o.com/taiwan-taoyuan-international-airport-terminal-proposal-foster -partners/?fbclid=IwAR1cI_083rDTRm-UQxmaO8kbXP-gYv8VYlBrXe_BK0oK_Ym-RRnK0G 6L8Co#

hps://angcovat.vn/kinh-nghiem-xay-nha/1287-dac-diem-cac-loai-ket-cau-mai-day-tre o-cho-cac-cong-trinh-nhip-lon-kn103028.html?fbclid=IwAR3Xdk78VQcVC7GQNDFWbv6 Cxs0Lb2atjIAnwCdABtUaRIjb8H1ozi1H5xg

hp://www.arkitekturnet.dk/anmeldelser/0012rl.htm

TÀI LIỆU KẾTCẤU MỚI -Thầy Nguyễn Văn Hiếu