KẾT CẤU MỚI B - KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP-BÊ TÔNG
4. Vách liên hợp: Trong nhà cao tầng và siêu cao tầng, vách liên hợp thép - bê tông là một cấu kiện có cấu tạo và tính toán khá phức tạp. Vách liên hợp thép - bê tông gồm một hoặc hai tấm thép phẳng, được liên kết với vách bê tông ở một hoặc hai mặt bằng bu lông hay chốt chịu cắt. Cấu kiện được liên kết với các cột và dầm biên ở dưới và trên.
Các bộ phận chính của vách liên hợp
Vách liên hợp cải tiến Vách liên hợp truyền thống
Một số ưu điểm của vách liên hợp:
+ So với vách bê tông cốt thép chịu lực, vách liên hợp có độ cứng lớn và
năng chịu lực tốt hơn, tiết kiệm diện tích sàn sử dụng và chiều cao tầng. Trọng
lượng vách liên hợp nhỏ hơn nên tải trọng xuống móng giảm.
+ Vách liên hợp có thể đúc tại chỗ hoặc đúc sẵn trong nhà máy. ^hi công vách liên hợp độc lập với quá trình thi công và lắp đặt kết cấu thép, thuận tiện trong quá trình xây dựng mà vẫn đáp ứng tốt về độ cứng và ổn định trong quá trình lắp dựng.
+ Trong vách liên hợp, phần bê tông của vách ngăn cản uốn dọc của tấm thép dẫn tới tấm thép trong các tầng có khả năng chịu cắt và uốn cao.
+ Vách liên hợp có thể hạn chế được nứt của phản vách bê tông khi chịu tải trọng lặp do động đất.
Cấu tạo vách liên hợp thép - bê tông
15
Sự làm việc của từng bộ phận vách liên hợp: + Vách thép:
Trong vách liên hợp các tấm thép
tham gia chịu lực cắt tầng theo
trường ứng suất kéo theo đường
chéo, như vậy các lực cắt tầng được
truyền theo phương đường chéo theo
miền chịu kéo của vách thép.
b) Chịu cắt của tấm theo trường ứng suất kéo
a) Chịu cắt thép chung của vách liên hợp
+ Phần vách bê tông cốt thép kí hiệu (RIC):
Các tấm vách tăng cường bằng bê tông cốt thép có thể được liên kết với một mặt, (20.a) hoặc cả hai thất của một tấm vách thép (hình 20.b, 20. c) hoặc có thể bố trí nằm giữa hai tấm vách thép (20.d).
Trong tất cả các trường hợp, tường bê tông cốt thép cần đáp ứng yêu cầu chịu lực, thông qua khả năng chịu nén của nó (thể hiện ở hình 22) và khả năng chịu kéo tùy thuộc vào lượng cốt thép được bố trí trong phần vách bê tông. Vách R/C cũng tăng momen chống lật.
Lực cắt chịu bởi môi trường ứng suất nén theo đường chéo của tấm bê tông
+ Chốt chịu cắt:
Các chốt liên kết được sử dụng để liên kết phần vách thép với phần vách bê tông. Đối với bê tông đúc tại chỗ, thường dùng chốt có mũ chịu cắt, tấm vách bê tông đúc sẵn thì hay dùng liên kết bu lông. Kiểm tra bằng thí nghiệm vách liên hợp chịu lực cho thấy rằng
Trong một số trường hợp, chốt neo không những chịu lực cắt mà còn có thể chịu kéo do mất ổn định cục bộ của tấm vách thép gây ra.
5. Nút khung liên hợp: Nút khung liên hợp là nút liên kết giữa các cấu kiện kết cấu dầm và cột của khung liên hợp. Tùy từng giải pháp cấu tạo, nút khung liên hợp phân loại theo:
- Độ cứng: có các loại nút liên kết cứng, nửa cứng hoặc khớp
- Theo cường độ: có các loại nút chịu toàn bộ mômen, chịu một phần mômen hoặc không chịu mômen (liên kết khớp).
Như vậy, trong trường hợp nút liên kết cứng và chịu toàn bộ mômen thì tại đầu các cấu kiện dầm cột liên kết vào nút đều có góc xoay bằng nhau.
KẾT
16
CẤU MỚI B - KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP-BÊ TÔNG
Một số nút khung liên kết dầm - cột liên hợp bê tông bọc thép I (cột SRC)
Mặt cắt cấu tạo 2 loại nút khung liên kết cột SRC
Một số loại nút khung liên kết dầm - cột liên hợp nhồi bê tông (Cột CFT)
Cấu tạo một số nút liên kết dầm - cột liên hợp CFT
a. Liên kết xuyên dầm
b. Liên kết có tấm Diaphragm
c. Liên kết bằng bản nẹp chữ T
d. Liên kết bu lông với bản cuối
e. Kết nối T-stub bắn bu lông
a b c d e
KẾT CẤU MỚI
- KẾT CẤU
17
B
LIÊN HỢP THÉP-BÊ TÔNG
C - LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP - BÊ TÔNG
I. Sàn liên hợp
1. Trạng thái tính toán
- Trong giai đoạn thi công (tôn sử dụng như ván khuôn)
+ Trọng lượng bản thân bê tông và tôn thép + Tải trọng thi công + Tải trọng do chất vật liệu tạm thời + Hiệu ứng tăng chiều dày bê tông để bù lại độ võng của tôn + Độ võng do trọng lượng bản thân δ ≤ (L/180, 20mm) + Nếu độ võng không thỏa mãn thì xét đến hiệu ứng tăng bề dày bê tông
trong tính toán (thêm 0.7δ)
- Trong giai đoạn sử dụng
+ Độ võng khi chịu đồng thời tất cả các tải trọng ≤ L/250 + Độ võng khi chịu hoạt tải sử dụng và các biến dạng theo thời gian ≤ L/300 + Cần xét thêm ảnh hưởng của độ trượt ở đầu nhịp và sự xuất hiện vết nứt trong bê tông
2. Xác định nội lực:
- Trong giai đoạn thi công: + Kết cấu làm việc đàn hồi tuyến tính: độ cứng là không đổi dọc theo chiều dài tôn, bỏ qua sự thay đổi độ cứng do mất ổn định cục bộ của tôn tại
vùng nén
- Trong giai đoạn sử dụng: có 2 phương pháp + Kết cấu làm việc đàn hồi tuyến tính:
Không phân bố lại mômen gối tựa nếu kể đến vết nứt trong tính toán
Có phân bố lại mômen gối tựa nếu không kể đến vết nứt trong tính toán
(độ giảm tối đa mômen là 30%) + Kết cấu làm việc dẻo: cho phép xuất hiện khớp dẻo
3. Kiểm tra tiết diện
a. Trong giai đoạn thi công:
- Điều kiện bền:
- Điều kiện độ võng:
Trong đó:
Ieff và Weff là mômen quán tính và mômen chống uốn của tiết diện hiệu quả
f yp là giới hạn chảy của vật liệu tôn
γap là hệ số độ tin cậy của vật liệu tôn, = 1.1
k là hệ số phụ thuộc sơ đồ kết cấu của tấm tôn
KẾT CẤU MỚI C - LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN 18
- Tiết diện hiệu quả: là tiết diện sau khi trừ đi phần mất ổn định cục bộ
đối với những phần tiết diện chịu nén.
+ Bề rộng hiệu quả:
Với
+ Độ mảnh dưới tác dụng của
+ Độ mảnh cho phép:
+ Toàn bộ thành mỏng là hiệu quả nếu:
- Tiết diện hiệu quả:
+ Tiết diện tính theo bề dày thực của tôn (đã trừ đi bề dày mạ kẽm, 0.04mm)
+ Tiết diện thực của các sườn cứng ngang:
Điều kiện sườn cứng đảm bảo độ cứng:
Với As là diện tích hiệu quả của sườn (bao gồm tiết diện sườn và hai nửa tiết diện hiệu quả của hai tấm liền kề)
Nếu điều kiện trên không đảm bảo cần phải tính cả hai thành mỏng hai bên sườn
b. Trong giai đoạn sử dụng:
- Kiểm tra theo dạng phá hoại I (khi chịu mômen dương, trục trung hòa nằm trên sườn tôn)
KẾT CẤU MỚI C - LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN 19
- Kiểm tra theo dạng phá hoại I (khi chịu mômen âm):
- Kiểm tra theo dạng phá hoại II: Phương pháp m-k sử dụng lực cắt ngang để tính khả năng chịu lực cắt dọc
Giá trị m và k phụ thuộc vào loại sóng tôn, được tra theo catalog của tôn
KẾT CẤU MỚI C
LÝ
TÍNH TOÁN 20
-
THUYẾT
- Kiểm tra theo dạng phá hoại III:
Trong đó:
- Kiểm tra khả năng chịu chọc thủng của sàn:
- Kiểm tra độ võng: sử dụng mômen quán tính trung bình của tiết diện có phần bê tông bị nứt và tiết diện có phần bê tông không bị nứt
- Hệ số quy đổi vật liệu tương đương:
II. Dầm liên hợp
1. Tính toán dầm theo TTGH1
Trong đó: l0 là nhịp dầm
a. Các giả thiết khi tính dầm theoTTGH1
- Liên kết giữa sàn và dầm là liên kết hoàn toàn
-Tất cả các thớ của dầm thép đều hóa dẻo khi chịu lực
- Bỏ qua khả năng chịu kéo của bê tông
- Bỏ qua khả năng chịu nén của cốt thép và tấm tôn
KẾT CẤU MỚI C - LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN 21
b. Kiểm tra tiết diện:
- Dầm chịu momen dương, trục trung hòa nằm trong bản sàn:
Điều kiện áp dụng: Fc > Fa
- Dầm chịu momen dương, trục trung hòa đi qua bản cánh dầm thép:
Điều kiện áp dụng:
- Dầm chịu momen dương, trục trung hòa đi qua bản bụng dầm thép
Điều kiện áp dụng:
Trong đó Mapl,Rd là mômen bền dẻo
của tiết diện dầm thép
- Dầm chịu momen âm, trục trung hòa đi qua bản cánh dầm thép:
Điều kiện áp dụng:
KẾT CẤU MỚI C - LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN 22
- Dầm chịu momen dương, trục trung hòa nằm trong bản sàn:
Điều kiện áp dụng:
- Dầm chịu đồng thời momen và lực cắt: Giả thiết lực cắt được tiếp nhận bởi bản bụng của tiết diện dầm thép
Trong đó:
Điều kiện áp dụng: + Bản bụng dầm thép đảm bảo điều kiện ổn định cục bộ + Khi bố trí sườn đứng với khoảng cách a, chiều cao bản bụng d
c. Khả năng chống oằn của dầm liên hợp:
- Giá trị momen bền khi oằn tại gối tựa:
trong đó:
KẾT CẤU MỚI C - LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN 23
2. Tính toán dầm theo TTGH2
a. Kiểm tra độ võng:
- Dầm liên tục:
Trong đó:
MA và MB là mômen tại gối tựa
C = 0.6 với tải trọng phân bố đều; = 0.5 với tải trọng tập
trung giữa nhịp
δo và M0 là độ võng và dương ở giữa nhịp khi coi nhịp là đơn giản
- Ảnh hưởng ngẫu nhiên của sự trượt trên mặt tiếp xúc thép - bê tông:
trong đó: k là hệ số phụ thuộc vào
mức độ chống đỡ khi thi công kết cấu
b. Sự hình thành vết nứt trong bê tông:
- Bố trí trong phần bề rộng tham gia làm việc của sàn một hàm lượng cốt dọc: 0.4% đối với kết cấu có chống đỡ 0.2% đối với kết cấu không được chống đỡ
- Kéo dài các cốt dọc thêm 1/4 nhịp ở 2 bên gối trung gian hoặc 1/2 nhịp
với congxon
- Diện tích tối thiểu của cốt dọc:
Trong đó:
k = 0.8; kc = 0.9
Act là diện tích bản bê tông chịu kéo
fct là cường độ TB của bê tông tại thời điểm xảy ra vết nứt, = 3N/mm2
σ s là ứng suất max của cốt thép khi xảy ra nứt
III. Cột liên hợp:
1. Độ cứng uốn tương đương
- Độ cứng uốn tương đương của tiết diện cột liên hợp được xác định từ
tổng độ cứng thành phần của thép kết cấu, cốt thép và bê tông cùng tham gia chịu lực:
Trong đó:
E: môđun đàn hồi của vật liệu
I: mômen quán tính của tiết diện thành phần
Ecm: môđun đàn hồi ngắn hạn trung bình của bê tông
NEd: lực dọc trục thiết kế
NGEd: phần dài hạn của NEd
K c và t: các hệ số xét đến từ biến của bê tông
KẾT CẤU MỚI C - LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN 24
2. Độ mảnh tương đương
- Độ mảnh tương đương của cột liên hợp được xác định theo công thức:
Trong đó:
f y và fsk là cường độ chảy tiêu chuẩn của thép kết cấu và cốt thép fck là cường độ nén tiêu chuẩn ở 28 ngày của bê tông
N cr là lực nén đàn hồi tới hạn
L là chiều dài giữa 2 điểm ngăn cản chuyển vị ngang của cột
3. Phương pháp phân tích xác định nội lực thiết kế
- Tiêu chuẩn Châu Âu [1] bao gồm hai phương pháp thiết kế cho cột liên hợp: phương pháp thiết kế “chính xác” và phương pháp thiết kế đơn giản.
- Phương pháp “chính xác” được thực hiện qua việc sử dụng các chương trình phân tích kết cấu xét trực tiếp đến các ảnh hưởng nêu trên. Phương pháp phân tích này cho kết quả tính toán có độ tin cậy khá cao, nhưng yêu cầu khối lượng dữ liệu tính toán lớn và chỉ áp dụng trong các trường hợp rất đặc biệt.
- Đối với phương pháp đơn giản thì các ảnh hưởng tương tác P - và do sai lệch kích thước hình học chỉ được kể đến một cách gián tiếp thông qua việc sử dụng các hệ số điều chỉnh. Đây là phương pháp hay được sử dụng trong thực hành thiết kế, mặc dù phạm vi áp dụng của phương pháp này chỉ hạn chế cho một số trường hợp.
- Mômen thiết kế của cột liên hợp trong phương pháp đơn giản được xác định theo công thức sau:
a) không kể ảnh hưởng P- ; b) có kể ảnh hưởng P-
Trong đó:
NEd và M1,Ed: lực dọc trục và mômen uốn lớn hơn ở 2 đầu cột
kend và kimp: các hệ số xét đến ảnh hưởng tương tác P- (kend<1) và do sai lệch kích thước hình học (kimp>1).
- Ảnh hưởng tương tác P- có thể bỏ qua ( ken = 0) khi Ncr ≥ 10NEd (H 25.a)
KẾT CẤU MỚI C - LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN 25
2. Xác định khả năng chịu lực
- Khả năng chịu lực cột liên hợp được xác định dựa trên các giả thiết sau: + Coi ma sát và các chi tiết chốt neo đặt tại mặt tiếp xúc giữa thép kết
cấu và bêtông đủ để ngăn cản lực trượt tương đối giữa chúng
+ Mặt cắt ngang của cột liên hợp khi bị biến dạng được coi là phẳng; (tương tự như tính toán đối với các cấu kiện thép kết cấu và bê tông cốt thép) + Các điều kiện về ổn định cục bộ của các bản thép đối với thép kết cấu được coi là thỏa mãn khi tuân thủ các yêu cầu về cấu tạo.
- Hình 26 mô tả cách thiết lập đường cong xác định khả năng chịu lực của cột liên hợp chịu lực nén và mômen uốn theo một phương.
+ Điểm A và B được xác định tương ứng với 2 trường hợp: khi tiết diện cột chỉ chịu lực nén dọc trục hoặc khi chịu mômen uốn: điểm A có khả năng chịu nén (Npm,Rd)và điểm B có khả năng chịu uốn (Mpm,Rd)
+ Điểm C: cùng khả năng chịu mômen uốn với điểm B, nhưng khả năng chịu nén chỉ bằng khả năng chịu nén của riêng phần bê tông bao bọc (Npm,Rd).
+ Điểm D: khả năng chịu mômen uốn lớn nhất và chịu nén bằng 0,5 Npm,Rd.
+ Điểm E: nằm trên đường thẳng AC trong trường hợp tiết diện cột có dạng chữ H được bọc bê tông và chịu uốn quanh trục chính.
Đường cong xác định khả năng chịu lực của cột liên hợp chịu nén uốn một phương
KẾT CẤU MỚI C - LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN 26
D - CÔNG TRÌNH NHÀ CAO TẦNG BẰNG KẾT CẤU COMPOSITE
I. Tower Center International | Bucharest, România
1. Thông tin chung:
a) Kiến trúc:
- Vị trí: 15-17 Ion Mihalache blvd, district 1, Bucharest
- Số tầng: 26 (120m)
- Diện tích sàn: 22,500 sqm
- Năm hoàn công: 2008
- Thiết kế: Westfourth
Architecture
- Kỹ thuật: Emanuel E. Necula, Consulting Engineers PC
b) Kết cấu:
- Mặt bằng: 255m x 41,5m
- Bước cột: 7.5 m
- Móng: bè - cọc (CPRF)
- Kết cấu chịu lực: Cột composite thép bọc bê tông một phần; dầm, giằng thép; Sàn composite
KẾT CẤU
D
27
MỚI
- PHÂN TÍCH CÔNG TRÌNH
c) Hạn chế:
Kết cấu
- Cơ sở hạ tầng hiện có được thiết kế cho
hệ thống kết cấu khác
- Bucharest - Thủ đô châu Âu có nguy cơ
địa chấn cao nhất
kiến trúc
- Không gian nội thất bị hạn chế
- Vị trí và cấu hình giằng chắn view nhìn
- Kích thước cột lớn,...
Romania đã thay đổi tiêu chuẩn thiết
kế đối với công trình chịu động đất (tiêu
chuẩn cũ; EN1998-1) từ tháng 1 năm 2007.
Cấu trúc được thiết kế để đáp ứng đúng
cả 2 tiêu chuẩn cũ và mới.
Hệ thống kết cấu móng
Mặt bằng dầm điển hình
Mặt đứng hệ thống kết cấu công trình
KẾT CẤU MỚI D - PHÂN TÍCH CÔNG TRÌNH 28
3D view hệ thống kết cấu
KẾT CẤU MỚI D - PHÂN TÍCH CÔNG TRÌNH
Một số khung kết cấu đã được phân tích cho phù hợp với công trình
Kết cấu loại 1: khung kết cấu có giằng đúng tâm
Kết cấu loại 2: khung có vách cứng composite
Kết cấu loại 3: Khung giằng đúng tâm + dầm liên kết chắc chắn + Kèo đai
2. Mô tả hệ thống khung:
- Cấu trúc khung kép, (khung cứng + khung nẹp định tâm)
- Để tăng độ cứng ngang chống lại các tác động của gió và động đất, các hệ thống giàn giáo và giàn chống được bố trí ở trên cùng và giữa tháp
Mặt bằng, mặt đứng và 3D khung kết cấu
29
3. Mô tả hệ thống kết cấu:
Hệ thống giàn chống và dây đai
- Hệ thống chống đỡ - lõi chính được kết nối với các cột bên ngoài bằng các thanh ngang cứng
- Giàn đai – giàn xung quanh cấu trúc ở cấp độ chống đỡ
Mục đích chính:
- Tăng độ cứng bên
- Cải thiện độ chịu lực dưới chuyển
động địa chấn
- Cải thiện độ bền chống lại sự sụp
đổ lũy tiến bất ngờ
MB, 3D hệ kết cấu
Cột - Cột tiết diện chữ thập từ các cấu hình cán nóng
- Khung cột DMRF: cột tiết diện 800x800mm
- Khung cột OCBF: tiết diện cột 1000x500mm
Các cột sử dụng thép S355, được bọc một phần bằng bê tông cốt thép
Chi tiết các loại cột composite
Dầm
- Dầm thường sử dụng cán nóng Mác IPE 450 đến IPE 550
- Dầm liên kết, dầm liên kết với giằng V ngược sử dụng thép HEB 800
- Dầm phụ sử dụng thép Mác IPE O 300 – d
- Dầm và tấm bê tông kết nối liên hợp với nhau bằng đinh tán
Giàn đai
Cột chịu lực
KẾT CẤU MỚI D - PHÂN TÍCH CÔNG TRÌNH 30
Chi tiết hệ dầm - cột composite
Hệ thống thanh giằng:
- Giằng đúng tâm tâm chữ X làm bằng thép định hình cán nóng
- Hệ thống giằng chữ X - các phần khác nhau từ HEB 450 (chân tháp)
đến HEA 340 (phần trên tháp)
- Thanh giằng chữ V - các phần khác nhau từ HEM 450 (chân tháp) đến
HEB 400 (Phần trên tháp)
- Sử dụng loại thép có năng suất thấp hơn là S235
Hệ thống liên kết:
- Liên kết bắt vít cường độ cao
- Lắp ráp dễ dàng
- Kiểm soát chất lượng tốt
KẾT CẤU MỚI D - PHÂN TÍCH CÔNG TRÌNH 31
Các chi tiết liên kết cột - dầm - hệ thanh giằng
4. Một số phân tích và thiết kế kết cấu:
Phân tích tải trọng gió:
- Phân tích tải trọng gió bằng hệ thống thử nghiệm đường hầm gió tỉ lệ 1:100 + Sử dụng mô hình lý thuyết để đánh giá sự phân bố của các hệ số áp suất + Mô hình khí động học để đánh giá các hệ số khí động học
- Lý do sử dụng hệ thống thử nghiệm
+ Đề thiết kế hình khối kiến trúc của công trình ứng phó với tải trọng gió
+ Do khu phức hợp xung quanh (khu vực xây dựng dày đặc)
+ Để Tối ưu an toàn công trình
- Đạt được yêu cầu cao từ tải trọng gió với độ lệch bên trên - H/500
- Thanh giằng định tâm chữ X và V bổ trợ lực cho khung kết cấu => giúp
công trình đứng vững trước lực xô ngang của gió
Các thông số kiểm tra tải trọng gió
KẾT CẤU MỚI
TRÌNH 32
D - PHÂN TÍCH CÔNG
Phân tích tải trọng động đất:
Kết quả phân tích kháng chấn
theo 3 chế độ:
Chế độ 1: 2,86 giây
Chế độ 2: 2,68 giây
Chế độ 3: 1,76 giây
5. Quá trình thi công:
B1: Thi công móng
B2: Tiến hành thi công
tầng hầm, đổ bê tông
sàn, tường, cột
B3: Gia cường cho cột bằng cách đổ bê tông
dày tại chân cột có
đinh chống cắt
KẾT CẤU MỚI D - PHÂN TÍCH CÔNG TRÌNH 33
B1: Lắp khung cột - dầm thép tại các tầng khối đế
B2: Nối cột lên các tầng của khối tháp (dùng tháp cầu để nâng các cấu kiện)
B3: Lắp hệ dầm chính, dầm phụ, dầm biên từng tầng theo sau
Các dầm thép được đúc và hàn đinh chống cắt sẵn tại nhà máy sản xuất
- Do chiều cao lớn, dung sai xây dựng tòa nhà phải được kiểm soát chặt chẽ
- Độ sai lệch kết cấu ngang được giới hạn ở H/500 (độ lệch giữa các tầng)
=> Sử dụng hệ thống định vị GPS chính xác để kiểm soát vị trí của các cột
KẾT CẤU MỚI D
TRÌNH 34
- PHÂN TÍCH CÔNG
B1: Lắp các tấm tôn chống cắt và liên kết chúng với dầm thép; sau đó bố trí hệ
lưới thép bên trên
B2: Tiến hành đổ bê tông sàn
B3: Bố trí hệ thống thép thanh vào cột và đổ bê tông cho cột ở từng tầng
B4: Liên kết các hệ thống thanh giằng đúng tâm X, V ở các tầng
TRÌNH 35
KẾT CẤU MỚI D - PHÂN TÍCH CÔNG
Quy trình cứ tiếp tục theo dây chuyền:
Nối các cột thép
=> Lắp dựng hệ thống dầm
=> Bố trí và liên kết các tấm tôn chống cắt lên hệ dầm => bố trí lưới thép lên
tấm tôn => Đổ bê tông sàn
=> Liên kết hệ thống giằng thép đúng tâm
=> Bố trí thép thanh bên trong cột => Tiến hành đổ bê tông cho cột
Trong khi đó, tiếp tục nối các cột ở các tầng trên
Hoàn thiện:
Lắp đặt hệ thống kính bao
che cho công
trình
KẾT CẤU MỚI D - PHÂN TÍCH CÔNG TRÌNH 36
II. Rainier Square Tower | Seattle, Washington, USA
a) Kiến trúc:
- Vị trí: 1301 5thAve., Seattle, WA 98101
- Số tầng: 58 (260 mm)
- Diện tích sàn: 67,400 m2
- Năm hoàn công: 2020
- Thiết kế: NBBJ
- Thi công chính: Lease Crutcher Lewis
b) Kết cấu:
- Cột composite nhồi bê tông; dầm, sàn composite; giằng thép; lõi vách liên hợp
1. Thông tin chung:
KẾT CẤU MỚI D
37
- PHÂN TÍCH CÔNG TRÌNH
KẾT CẤU MỚI D - PHÂN TÍCH CÔNG TRÌNH
2. Mô tả hệ thống khung:
Lõi outrigger và tầng có hệ giằng X (tầng 38-40)
Cột outrigger, ở 6 vị trí đặt biệt
Lõi cứng tấm composite
Cột trọng lực tại vị trí biên công trình
Khách sạn ở khối tầng trung bình
3 tầng hầm dưới khách sạn
6,5 tầng hầm phía dưới tòa nhà
Móng bè-cọc ở dưới lõi, Phần cọc ở dưới các cột
Sơ đồ các thành phần kết cấu trong hệ thống khung chịu lực của công trình
- Cấu trúc theo hệ khung “hỗn hợp”: + khung giằng đúng tâm chữ X, loại cột liên tục (hệ thống dầm nối với nhau bằng liên kết khớp) + kết hợp với hệ lõi bằng vách cứng liên hợp dạng đặt biệt (spead core)
Office/ căn hộ ở các tầng tháp
Giàn đai đặc biệt ở mặt đứng hướng Bắc, Nam
39
KẾT CẤU MỚI D - PHÂN TÍCH CÔNG TRÌNH
3. Mô tả hệ thống kết cấu:
Hệ thống tường chắn Secant tại phần ngầm công trình
- Việc thi công phần hầm của công trình, đội xây dựng phải đào sâu 24.5 m từ mặt đường, chiếm 75% diện tích phần đất đô thị. 25% còn lại là phần
đất của Tháp Rainier hiện hữu, có nền móng nằm cách đáy hố mới 5,5m.
- Để hỗ trợ phần hầm và móng cho tòa nhà hiện tại, một hệ thống tường chắn secant được bố trí, bao gồm 248 thanh giằng và gần 400 cảm biến
để theo dõi các chuyển động của địa chất. Những thanh giằng này kéo dài tới 120 feet theo chiều ngang bên dưới những con đường và tòa nhà liền kề.
Mặt cắt hầm và của tòa nhà cũ và mới
Secant Shoring Wall
Mặt cắt cấu tạo của tường chống Secant
Vị trí của tường chống Secant và tường chống Soldier Pile
Soldier Pile and Lagging Shoring Wall
KẾT CẤU MỚI D - PHÂN TÍCH CÔNG TRÌNH 40
Lõi cứng bằng vách liên hợp “speedcore”
- SpeedCore tại Rainier Square bao
gồm tám cột thép hộp nhồi bê tông ở các
góc của lõi, mỗi cột có độ dày bằng với
tường lõi.
- Các block SpeedCore (dày 530 mm
- 1140 mm) được tạo thành bằng hai tấm
thép kẹp song song, cao 4,27 m (có độ
dày khác nhau: 12,5 mm đến 19 mm) và
liên kết với nhau bằng các thanh thép
đường kính 25mm cách nhau 300 mm
(chiều ngang và chiều dọc), được cẩu vào
vị trí giữa mỗi bộ cột.
- 536 tấm lõi ở phần trên tòa tháp có
chiều dài 9,1m - 12,2m, phù hợp với các lỗ
lõi của tòa nhà; dựa trên hình khối.
- Những tấm lõi này, bao gồm các
dầm khớp nối composite (bọc bê tông),
được lắp dựng nhanh với tốc độ tương
đương với thi công lắp dựng thép
Cấu tạo của Lõi cứng công trình và module của tấm speedcore
KẾT CẤU MỚI D - PHÂN TÍCH CÔNG TRÌNH 41
- Các nút liên kết hàn cứng
hoàn toàn được sử dụng ở các khu
vực địa chấn (như Seattle), để dễ
dàng và tăng tốc độ lắp đặt tại
công trường. Đối với các vùng chịu
tải trọng gió, việc sử dụng các kết
nối bắt vít được nghiên cứu
4. Quá trình thi công:
B1: Đào hầm và san phẳng nền
B2: Tiến hành thi công các tường chống đất cơ bản và tường chống Secant
B3: Thi công nền móng cho công trình
B4: Xây lõi và đổ bê tông cho cột, vách hầm
KẾT CẤU MỚI D - PHÂN TÍCH CÔNG TRÌNH 42
B1: Vận chuyển các tấm speedcore đã chế tạo đến công trường
B2: Tiến hành lắp ráp thành lõi cứng bằng cách hàn cứng
B3: Bơm bê tông loại đặc biệt (không cốt liệu) vào lõi vách speedcore
B1: Vừa thi công lắp ghép và đổ bê tông lõi cứng; vừa lắp ghép cột và hệ dầm thép; giàn đai; giằng thép
B2: Liên kết tôn thép chống cắt lên hệ dầm, bố trí lưới thép và đổ BT sàn
B3: “Nhồi” bê tông vào các hệ cột thép
KẾT CẤU MỚI D
CÔNG TRÌNH 43
- PHÂN TÍCH
Tiếp tục quá trình từ lắp ráp và đổ bê tông cho lõi cứng => Lắp ráp cột và hệ
dầm dàn => đổ bê tông sàn liên hợp => đổ bê tông cho cột liên hợp
Hoàn thiện: Tiến hành lắp vật liệu bao che (hệ kính)
Dưới đây là sự so sánh tiến độ thi công giữa 2 phương pháp thi công: sử
dụng lõi cứng bê tông cốt thép thông thường và lõi cứng vách liên hợp
KẾT CẤU MỚI D
44
- PHÂN TÍCH CÔNG TRÌNH
E - KẾT LUẬN - CẢM NHẬN VỀ MÔN HỌC
KẾT LUẬN:
Kết cấu liên hợp thép - bê tông trong xây dựng hiện đại đã chứng tỏ khả năng ứng dụng vượt trội trong các thể loại công trình nhà nhịp lớn và đặc biệt là nhà cao tầng. Tính ưu việt ấy vừa thể hiện ở khả năng chịu lực, chịu uốn, … trước các loại tải trọng (bản thân, gió, động đất,...). Song, lại có được ưu thế về tính chất cơ học của cả 2 loại vật liệu là thép và bê tông. Bài viết đã nêu được nhưng phân tích cần thiết về tính chất cơ học, chi tiết kết cấu cũng như phân loại được cơ bản các loại cấu kiện sử dụng vật liệu liên hợp. Chắc chắn rằng, với kỹ thuật xây dựng ngày càng phát triển, loại vật liệu đầy tiềm năng này sẽ
được nghiên cứu và phát triển rộng rãi thành các sáng kiến kết cấu mới trong tương lai.
CẢM NHẬN VỀ MÔN HỌC:
Ở các học kỳ trước, em đã được học về môn Kết cấu 1&2, Không gian nhịp lớn, vật liệu xây dựng.... Đó đều là những môn học mang lại tiền đề để em có thể tiếp thu những dạng kết cấu hiện đại, phức tạp hơn ở học phần chuyên đề
Kết cấu mới. Đến với môn học này, em tiếp thu nhiều hơn về tính chất, cấu tạo cũng như ứng dụng hầu hết các thể loại kết cấu trong thiết kế xây dựng và kiến trúc. Ở đề tài vật liệu composite, em được thấy thêm về 1 khía cạnh khác của xây dựng bền vững. Đôi khi chỉ cần ta rút ngắn lại thời gian thi công, giảm lượng vật liệu, cấu kiện sử dụng trong công trình thì đấy cũng là 1 cách để giảm thiểu tác động lại môi trường xung quanh.
Em xin chân thành cảm ơn thầy vì đã kiên nhẫn giảng dạy cho chúng em những kiến thức bổ ích về môn học, cũng như thấu hiểu cho chúng em - những cô cậu sinh viên kiến trúc với tâm lý hay e ngại với các vấn đề kết cấu, vật liệu trong xây dựng. Bản thân em, khi viết cuốn tiểu luận này, không chỉ với mong muốn được hoàn thành 1 bài tập cuối khóa, mà còn là sự tâm huyết đối với một chủ đề về vật liệu composite - kiến thức mà em nghĩ rằng, nó thực sự ứng dụng được trong đồ án sắp tới cũng như con đường hành nghề kiến trúc sư của em sau này.
KẾT CẤU MỚI E - KẾT LUẬN VÀ CẢM NHẬN 45
