Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại văn phòng cao cấp *************************** Lời cảm ơn! Xin trân trọng gửi đến lời cảm ơn sâu sắc tới giảng viên tr-ờng Đại Học Dân lập Ph-ơng Đông kiến thức trách nhiệm mà thầy trang bị cho em Đặc biệt em xin trân trọng cảm ơn thầy giáo: GS TSKH Nguyễn Trâm GS Lê Kiều tận tình bảo suốt trình làm đề tài tốt nghiệp Cảm ơn tất bạn Kính chúc sức khoẻ, hạnh phúc thành đạt! Hà nội, tháng năm 2006 Sinh viên Lê Xuân Tùng Lớp 816 Khoa Kiến trúc công trình Tr-ờng Đại Học Dân Lập Ph-ơng Đông gvhd : gs tskh nguyễn trâm SVTH : Lê Xuân Tùng Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại văn phòng cao cấp *************************** Phần 1: kiến trúc ( 10% ) Nhiệm vụ: - giới thiệu công trình - thể mặt tầng công trình - thể mặt đứng công trình - thể mặt cắt công trình Giảng viên h-ớng dẫn : gs tskh nguyễn trâm Sinh viên thực : lê xuân tùng Mã số sinh viên : 816085 Hà Nội, 04/2006 gvhd : gs tskh nguyễn trâm SVTH : Lê Xuân Tùng Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại văn phòng cao cấp *************************** Phần I Kiến trúc công trình I Tổng quan Nhà cao tầng xuất hậu việc tăng dân thành phố, thiếu đất xây dựng giá đất cao Việc xây dựng nhà cao tầng hàng loạt phản ánh quan điểm nhà thiết kế giải toán xây dựng đô thị Mặt khác, Xây dựng ngành phục vụ cho phát triển kinh tế, chịu ảnh h-ởng nhiều mặt khu vực hoá toàn cầu hoá Trong năm gần đây, nhờ sách đổi Đảng Nhà n-ớc, doanh nghiệp xây dựng tìm kiếm đ-ợc nguồn vốn để đầu t- chiều sâu, nâng cấp trình độ công nghệ, suất lao động chất l-ợng sản phẩm ngành tăng rõ rệt Các chủng loại sản phẩm phong phú Nhiều công nghệ thiết bị thi công đ-ợc áp dụng Với nhà TRUNG TÂM THƯƠNG MạI văn phòng CAO CấP mang dáng vóc kết cấu đại, đ-ợc thiết kế xây dựng theo định h-ớng phát triển bền vững công trình đ-ợc sử dụng hiệu suốt tuổi thọ Công trình đ-ợc xây dựng quận Cầu Giấy thành phố Hà Nội, hứa hẹn nhà -u việt mang tính thời đại II Quy mô đặc điểm công trình Công trình có 41 tầng tầng hầm, cao đến 150,3 m Hình khối kiến trúc đ-ợc thiết kế theo kiến trúc đại, bao gồm hệ kết cấu thép kết hợp với kính màu sơn tạo nên thoát cho công trình Lựa chọn vật liệu kết cấu thép thép bêtông liên hợp, loại khống chế ngăn cản trở ý đồ thiết kế kiến trúc, tạo nên b-ớc cột rộng rãi thông thoáng, phù hợp với đại sảnh, siêu thị, hội tr-ờng, nh-ng chia nhỏ, phục vụ cho văn phòng làm việc vách ngăn nhẹ nhàng Các tầng công trình có chức nh- sau: Các tầng ngầm Sự cần thiết tầng hầm: gvhd : gs tskh nguyễn trâm SVTH : Lê Xuân Tùng Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại văn phòng cao cấp *************************** - Nền d-ới nhà đ-ợc giảm tải trọng lấy lớp đất hầm chiếm chỗ - Hạ thấp trọng tâm công trình, nên tăng độ ổn định chịu tác động ngang đáng kể - Móng tầng hầm đ-ợc đẩy xuống sâu đặt đất tốt - Theo định luật Acsimet, n-ớc ngầm đẩy công trình, làm giảm tải cho móng - Sử dụng đ-ợc thêm diện tích phục vụ tầng sâu Không gian bố trí d-ới tầng hầm Không gian sử dụng d-ới tầng hầm rộng, đ-ợc bố trí nh- sau: Thang máy bố trí giữa, chỗ đậu xe xung quanh Các hệ thống kỹ thuật nhbể chứa n-ớc sinh hoạt, trạm bơm, trạm xử lý n-ớc thải, bố trí hợp lý, giảm tối thiểu chiều dài ống dẫn Tầng ngầm có bố trí thêm phận kỹ thuật điện nh- trạm cao thế, hạ thế, phòng quát gió Đ-ờng cho xe xuống lên tầng hầm đ-ợc bố trí hợp lý theo chu vi công trình, tạo không gian rộng rãi để đậu xe nh- l-u thông an toàn nhanh chóng Có ô thông thông suốt từ tầng hầm lên đến cao độ tầng 2, nên không khí l-u thông tầng hầm dễ dàng Tầng tầng Tầng tầng tầng kinh doanh dịch vụ giới thiệu sản phẩm Với kiểu dáng kiến trúc mở rộng so với tầng bên trên, nên tạo vững bề cho công trình Bên có bố trí bồn hoa rộng, vị trí trồng xanh tạo mỹ quan cho công trình Các tầng kỹ thật 3, 18, 40 Các tầng có chức nh- sau: - Bố trí hệ thống kỹ thuật ( nh- hệ thống điện, n-ớc, thiết bị phòng cháy, điều hoà) - Có chiều cao tầng 5,65m, sử dụng trần treo vật liệu chống cháy, nên tác dụng tầng ngăn cháy - Tạo thay đổi hình khối kiến trúc - Được thiết kế kết cấu để trở thành tầng cứng, có tác dụng ngăn cản chuyển vị ngang công trình hiệu Tầng mái gvhd : gs tskh nguyễn trâm SVTH : Lê Xuân Tùng Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại văn phòng cao cấp *************************** Đây tầng phục vụ giải khát ăn nhanh Mái hệ dàn l-ới không gian dạng phẳng lớp, tạo cho ng-ời cảm giác th- giản dễ chịu gần gủi với thiên nhiên Các tầng lại Đây tầng có chức làm văn phòng hội tr-ờng cho thuê Hệ thống hành lang rộng rãi đ-ợc bố trí quanh lõi thang máy thang Nhà kho, khu vệ sinh, khu kỹ thuật đ-ợc bố trí theo nguyên tắc hợp lý mặt sử dụng III Các hệ thống kỹ thuật công trình Hệ thống giao thông: Gồm có cầu thang thoát hiểm 11 thang máy để vận chuyển ng-ời tới nơi , chỗ nhà Hệ thống cấp thoát n-ớc: Thấy rõ tầm quan trọng cấp thoát n-ớc công trình cao tầng, nhà thiết kế đặc biệt trọng đến hệ thống + Độ dốc thoát n-ớc m-a 5% phù hợp với điều kiện khí hậu m-a nhiều, nóng ẩm Việt Nam + Nguồn cung cấp n-ớc lấy từ mạng l-ới cấp n-ớc thành phố, đ-ợc nhận vào bể ngầm đặt tầng hầm công trình + N-ớc đ-ợc bơm chuyển tiếp lên bể n-ớc tầng 18 tầng mái công trình Việc điều khiển trình bơm đ-ợc thực hoàn toàn tự động Hệ thống chiếu sáng Không gian tầng siêu thị, phòng làm việc hệ thống giao thông tầng đ-ợc tận dụng hết khả chiếu sáng tự nhiên thông qua cửa kính bố trí bên Ngoài chiếu sáng nhân tạo đ-ợc bố trí cho phủ hết đ-ợc điểm cần chiếu sáng Hệ thống điện Các thiết bị lắp đật, chống sét, nối đất, hệ thống báo cháy nội bộ, điện thoại, điện báo đ-ợc bố trí hợp lý Dùng hệ thống điện cao áp 22kw dự phòng máy phát điện Hệ thống điện lạnh thông gió gvhd : gs tskh nguyễn trâm SVTH : Lê Xuân Tùng Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại văn phòng cao cấp *************************** Sử dụng hệ thống điều hoà không khí trung tâm đ-ợc xử lý làm lạnh theo hệ thống đ-ờng ống chạy theo cầu thang theo ph-ơng thẳng đứng, chạy trần theo ph-ơng ngang phân bố đến vị trí tiêu thụ Hệ thống phòng - chữa cháy a Hệ thống báo cháy: Thiết bị phát báo cháy đ-ợc bố trí tầng phòng, nơi công cộng tầng Mạng l-ới báo cháy có gắn đồng hồ đèn báo cháy, phát đ-ợc cháy, phòng quản lý, bảo vệ nhận tín hiệu kiểm soát khống chế hoả hoạn cho công trình b Hệ thống cứu hoả : - N-ớc: Đ-ợc lấy từ bể n-ớc xuống, sử dụng máy bơm xăng l-u động Các đầu phun n-ớc đ-ợc lắp đặt tầng theo khoảng cách th-ờng 3m/1 đ-ợc nối với hệ thống cứu cháy khác nh- bình cứu cháy khô tầng, đèn báo cửa thoát hiểm, đèn báo khẩn cấp tất tầng - Thang bộ: Cửa vào lồng thang thoát hiểm dùng loại tự sập nhằm ngăn ngừa khói xâm nhập Trong lồng thang bố trí điện chiếu sáng tự động, hệ thống thông gió động lực đ-ợc thiết kế để hút gió khỏi buồng thang máy chống ngạt Tất hệ thống kỹ thuật đ-ợc ngầm trần kỹ thuật Đây -u điểm bật công trình kết cấu thép sử dụng hiệu không gian trần phục vụ cho đ-ờng ống kỹ thuật IV Điều kiện khí hậu, thuỷ văn Công trình nằm thành phố Hà nội, nhiệt độ bình quân hàng năm 27C chênh lệch nhiệt độ tháng cao (tháng 4) tháng thấp (tháng 12) 12C Thời tiết hàng năm chia làm hai mùa rõ rệt mùa m-a mùa khô Mùa m-a từ tháng đến tháng 11, mùa khô từ tháng 12 đến tháng năm sau Độ ẩm trung bình từ 75% đến 80% Hai h-ớng gió chủ yếu gió Tây-Tây Nam, Bắc Đông Bắc.Tháng có sức gió mạnh tháng 8, tháng có sức gió yếu tháng 11 Tốc độ gió lớn 28m/s V GiảI pháp kết cấu - Mặt kết cấu đối xứng theo trục, nên thuận tiện cho việc chế tạo cấu kiện để xây dựng công trình - Giải pháp kết cấu sàn: gvhd : gs tskh nguyễn trâm SVTH : Lê Xuân Tùng Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại văn phòng cao cấp *************************** + Các tầng điển hình tầng kỹ thuật sử dụng loại sàn liên hợp thép bêtông (sàn composite) + Các tầng hầm tầng siêu thị giải pháp kết cấu sàn là: Dầm thép liên hợp với sàn bêtông cốt thép đáy phẳng, đúc chổ dầm - Giải pháp kết cấu theo ph-ơng đứng gồm: + Khung thép : Là hệ thống cột dầm thép + Vách dàn thép: Hệ vách dạng dàn thép đ-ợc bố trí góc công trình + ống dàn thép: Là hệ thống lõi cứng dạng dàn thép, đ-ợc bố trí trung tâm nhà + Dầm thép v-ơn ( outriggers ) : Là dầm dạng dàn phẳng, đ-ợc tăng c-ờng hệ kết cấu để ngăn cản chuyển vị ngang công trình + Dàn thép đai (belt truss): dàn thép đ-ợc bố trí xung quanh công trình liên kết với cột biên Thông th-ờng dàn có chiều cao tầng, có cao độ với outriggers Trong đó: Các hệ khung thép, dầm thép v-ơn, dàn thép đai đ-ợc phủ vật liệu chống cháy Hệ thống cột dầm d-ới tầng hầm đ-ợc bọc liên hợp với bêtông Còn hệ vách dàn thép ống dàn thép đ-ợc bọc bêtông, tạo thành mảng t-ờng đặc Với quy mô đồ án này, em sử dụng phần mềm Sap200_8.23 để tính kết cấu theo sơ đồ khung không gian gvhd : gs tskh nguyễn trâm SVTH : Lê Xuân Tùng Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại văn phòng cao cấp *************************** Phần 2: THI T K K T C U ( 45% ) gvhd : gs tskh nguyễn trâm SVTH : Lê Xuân Tùng Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại văn phòng cao cấp *************************** Ch-ơng 1: Tổng quan thiết kế nhà cao tầng Đối với nhà cao tầng, thiết kế kiến trúc có ảnh h-ởng định tới thiết kế kết cấu Trong giai đoạn nay, yêu cầu cần phải có giải pháp thiết kế đạt hiệu kinh tế Các công trình có thiết kế kiến trúc phức tạp xuất ngày nhiều, yếu tố dẫn tới vai trò ng-ời kỹ s- kết cấu quan trọng tham gia giai đoạn thiết kế Nhiệm vụ kỹ s- kết cấu thiết kế kết cấu nhà cao tầng tìm giải pháp tối -u với giá thành thấp Nh- vậy, ng-ời kỹ s- kết cấu cần ý thức đ-ợc tầm quan trọng mối liên hệ lĩnh vực khác nh- kiến trúc, kỹ thuật công nghệ kinh tế I Định nghĩa nhà cao tầng Về mặt kết cấu công trình đ-ợc định nghĩa nhà cao tầng độ bền vững chuyển vị tải trọng ngang định Tải trọng ngang d-ới dạng gió bão động đất Mặc dù ch-a có thống chung đinh nghĩa nhà cao tầng, nh-ng có ranh giới đ-ợc đa số kết cấu s- chấp nhận từ nhà thấp tầng đến nhà cao tầng có chuyển tiếp từ phân tích tĩnh học sang phân tích động học Các công trình cao tầng ngày cao hơn, nhẹ mảnh so với nhà cao tầng khứ Các nghiên cứu giới khẳng định xu h-ớng thông qua kết so sánh cho thấy công trình có độ mảnh cao đem lại hiệu kinh tế cao II Các yêu cầu mặt kết cấu Trong thiết kế nhà cao tầng để đạt tới thiết kế hợp lý cần phải phối hợp đ-ợc điều kiện sau: khả chịu lực, yêu cầu sử dụng bình th-ờng ( dao động , chuyển vị) độ ổn định Yếu tố ảnh h-ởng lớn tải trọng ngang, công trình cao ảnh h-ởng hình dạng kết cấu lớn Khi chiều cao công trình tăng lên yếu tố sau trở nên quan trọng: ảnh h-ởng tải trọng ngang gió động đất Việc xác định độ lớn tải ngang đ-a vào thiết kế Chuyển vị ngang đỉnh công trình chuyển vị lệch mức tầng Gia tốc dao động ảnh h-ởng chuyển vị ngang đến phận không chịu lực Hiệu ứng uốn dọc ( P Delta ), chuyển vị từ biến, chuyển vị chênh lệch kết cấu chịu tải thẳng đứng ổn định tổng thể chống lật chống tr-ợt gvhd : gs tskh nguyễn trâm SVTH : Lê Xuân Tùng Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại văn phòng cao cấp *************************** Tầm quan trọng cấu kiện chịu kéo Việc xét tới t-ơng tác công trình III Tải trọng: a Tải trọng: Việc xác định xác tải trọng thiết kế quan trọng để đảm bảo dung hoà hai yếu tố: độ bền vững cho kết cấu tính kinh tế toàn công trình Kết cấu nhà cao tầng đ-ợc tính toán với loại tải trọng sau đây: + Tải trọng thẳng đứng ( th-ờng xuyên tạm thời tác dụng lên sàn ) + Tải trọng gió ( gió tĩnh có gió động ) + Tải trọng động động đất ( cho công trình xây dựng vùng có động đất ) Ngoài ra: Kết cấu nhà cao tầng cần phải đ-ợc tính toán kiểm tra với tr-ờng hợp tải trọng sau : - Do ảnh h-ởng thay đổi nhiệt độ - Do ảnh h-ởng từ biến - Do sinh trình thi công - Do áp lực n-ớc ngầm đất Khả chịu lực kết cấu cần đ-ợc kiểm tra theo tổ hợp tải trọng, đ-ợc quy định theo tiêu chuẩn hành Riêng với tải trọng gió: Đối với nhà cao tầng cần kể thêm Hệ số tầm quan trọng b Tính toán hệ kết cấu: + Hệ kết cấu nhà cao tầng cần thiết đ-ợc tính toán tĩnh lực, ổn định động lực + Các phận kết cấu đ-ợc tính toán theo trạng thái giới hạn thứ (TTGH 1) Trong tr-ờng hợp đặc biệt yêu cầu sử dụng theo trạng thái giới hạn thứ hai (TTGH 2) + Khác với nhà thấp tầng thiết kế nhà cao tầng việc kiểm tra ổn định tổng thể công trình đóng vai trò quan trọng Các điều kiện cần kiểm tra gồm: * Kiểm tra ổn định tổng thể * Kiểm tra độ cứng tổng thể Tải trọng tác động đ-ợc lấy theo TCVN 2737-1995 IV Hình dạng công trình sơ đồ bố trí kết cấu: IV.1 Sơ đồ mặt bằng, sơ đồ kết cấu : + Nhà cao tầng cần có mặt đơn giản, tốt lựa chọn hình có tính chất đối xứng cao Trong tr-ờng hợp ng-ợc lại công trình cần đ-ợc phân phần khác để phần có hình dạng đơn giản + Các phận kết cấu chịu lực nhà cao tầng nh- vách, lõi, khung cần phải đ-ợc bố trí đối xứng Trong tr-ờng hợp kết cấu bố trí gvhd : gs tskh nguyễn trâm SVTH : Lê Xuân Tùng 10 Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại văn phòng cao cấp *************************** Trên sở lý thuyết nhà khoa học tiền bối trình thuỷ hoá đóng rắn ximăng nh- Lơsatơliê (1987)Kiến nghị phân chia trình đóng rắn điều kiện khí hậu miền Bắc n-ớc ta thành giai đoạn: Giai đoạn hoà tan Giai đoạn hình thành cấu trúc đông tụ: Các hạt ximăng liên kết liên kết với qua lớp màng mỏng tạo thành l-ới không gian xốp, sau hình thành mầm hyđrát tạo gen đông tụ vùng đông tụ Cấu trúc đông tụ hình thành dẫn đến ninh kết hồ ximăng Để kịp tạo hình hỗn hợp bêtông xi măng cần có phụ gia thạch cao - 5% Cấu trúc đông tụ đ-ợc tạo thành lại bị phá vỡ vận chuyển, đổ, đầm Sau tạo hình xong, cấu trúc phục hồi chuyển sang cấu trúc tinh thể - bắt đầu trình đóng rắn bêtông Giai đoạn hình thành cấu trúc ban đầu: Cấu trúc ban đầu mang tính ổn định đ-ợc bồi đắp bổ xung thêm thuỷ hoá ximăng Đây trình tinh thể hoá làm cho c-ờng độ bêtông tăng lên nhanh chóng Trong ch-a hình thành xong cấu trúc ban đầu c-ờng độ bêtông phát triển, đồng thời chịu tác động trình vật lý mà có khẳ làm thay đổi hình thành cấu trúc ban đầu - n-ớc, co nở mềm, hình thành vết nứt bêtông, hình thành cấu trúc rỗng Khi đạt đ-ợc daN/cm2 , tuỳ theo tỷ lệ N/X đ-ợc coi hình thành cấu trúc ban đầu (tức c-ờng độ ban đầu) không bị yếu tố khí hậu làm n-ớc Đây số liệu đáng tin cậy thích hợp cho vùng giới Theo số liệu nghiên cứu Hà Nội bêtông đạt yêu cầu sau 2,5 4,5h, mùa đông sau 4,5 10h (theo TCVN 5592 1991 vùng A từ Diễn Châu trở Bắc lấy 10h) Tuỳ theo nhiệt độ môi tr-ờng, tỷ lệ N/X Khi kết thúc giai đoạn bêtông có c-ờng độ ban đầu cho phép t-ới n-ớc bề mặt bêtông Kết thúc giai đoạn kết thúc bảo d-ỡng ban đầu Nếu theo quan điểm trình biến dạng mềm gần nh- kết thúc tr-ớc kết thúc bảo d-ỡng ban đầu Thời điểm kết thúc giai đoạn t-ơng ứng với thời kỳ ổn định co mềm sau trình n-ớc xảy chậm, bêtông có đủ c-ờng độ để giữ đ-ợc cấu trúc không bi thay đổi d-ới tác động trình vật lý nói - Đó thời điểm kết thúc đông kết hồ xi măng - Giai đoạn hình thành cấu trúc đóng rắn Quá trình liên kết xảy trực tiếp pha rắn, bêtông đặc thêm, gia tăng thêm c-ờng độ, tự giữ ẩm để đóng rắn môi tr-ờng tự nhiên Kết thúc giai đoạn bêtông có đ-ợc c-ờng độ định RBdth (theo vùng khí hậu) - có cấu trúc tốt tự phát triển không cần bảo d-ỡng - Giai đoạn phát triển c-ờng độ giai đoạn lại: Bêtông đ-ợc phát triển c-ờng độ kéo dài nhiều năm sau Biến dạng bêtông giai đoạn phụ thuộc vào biến dạng cứng Tóm lại đóng rắn phát triển c-ờng độ bêtông theo giai đoạn : Từ trộn, hào tan -> chuyển sang cấu trúc đông tụ -> hình thành xong cấu trúc đông tụ (tạo hình xong) -> chuyển sang cấu trúc tinh thể (bắt đầu đông kết) -> hình thành xong cấu trúc ban đầu (đạt c-ờng độ ban đầu gvhd : gs tskh nguyễn trâm SVTH : Lê Xuân Tùng 457 Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại văn phòng cao cấp *************************** daN/cm2) -> chuyển sang cấu trúc đóng rắn -> Bêtông đạt c-ờng độ định RBdth -> Bêtông liên tục phát triển c-ờng độ Thí nghiệm xi măng cho thấy: 3h sau nhào trộn dẻo dễ tạo hình , sau bắt đầu ninh kết, đặc sệt dần, dần tính dẻo nh-ng c-ờng độ không lớn Sau khoảng 10h kết thúc ninh kết bắt đầu rắn chắc, tức chuyển sang trạng thái rắn tăng nhanh c-ờng độ Tính chất học - cấu trúc hồ ximăng tăng theo mức độ thuỷ hoá Ví dụ ứng suất tr-ợt hồ đo đ-ợc sau nhào trộn 0,1 daN/cm2, bắt đầu đông kết tăng lên 15 lần - đạt 1,5daN/cm2 , kết thúc tăng 50 lần - đạt 5daN/cm2 Giai đoạn hình thành cấu trúc ban đầu hay đông kết bêtông đầu liên quan trực tiếp đến tiến độ thi công công trình Kết nghiên cứu đ-ợc trình bày có tính chất chung với loại ximăng Poóclăng sử dụng II.2 Quá trình n-ớc biến dạng mềm bêtông đóng rắn d-ới tác động khí hậu nóng ẩm D-ới tác động yếu tố khí hậu nóng ẩm , bêtông bị n-ớc nhanh ngày đầu đóng rắn Mất n-ớc dẫn đến biến dạng mềm Biến dạng mềm làm thay đổi trình hình thành cấu trúc ban đầu bêtông, làm ảnh h-ởng xấu đến chất l-ợng bêtông II.2.1 Quá trình n-ớc bêtông: Tốc độ n-ớc bêtông phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, tr-ớc hết phải kể đến yếu tố khí hậu, diện tích bề mặt hở bêtông - xác định môđun hở Các yếu tố khí hậu gồm có: nhiệt độ độ ẩm không khí, gió, xạ nhiệt mặt trời Trong độ ẩm không khí có ảnh h-ởng định đến tốc độ n-ớc bêtông Do đặc điểm khí hậu nóng ẩm miềm Bắc n-ớc ta có độ ẩm không khí th-ờng 70%, nên nguyên tắc bêtông đóng rắn tr-ờng hợp bị n-ớc Các yếu tố khác nh- nhiệt độ không khí, xạ mặt trời gió thúc đẩy trình n-ớc bêtông Khi xem xét ảnh h-ởng khí hậu đến trình n-ớc ta cần xem xét đến tác động đồng thời yếu tố Đặc biệt vào mùa hè độ ẩm ban ngày xuống d-ới 70%, nhiệt độ 300c, c-ờng độ xạ mặt trời Q = 600 800 Kcal/m2.h -> trình n-ớc xảy nhanh Trong đêm vùng khí hậu n-ớc ta, độ n-ớc đạt 65% vùng khí hậu nóng khô (Liên Xô cũ) đạt 70% Quá trình n-ớc bêtông chia làm giai đoạn hình Đây thí nghiệm diễn biến trình n-ớc bêtông theo thời gian , thí nghiệm vào ngày 22/7/1998 Hà Nội, với t = 30 0c, độ ẩm 60 74% vào ban ngày 75 98% vào ban đêm, tốc độ gió V = 2,5 3,0m/s, xạ ,ặt trời Q = 700 810 kcal/m2h Mẫu bêtông dùng xi măng Hải Phòng có N/X = 0,625 gvhd : gs tskh nguyễn trâm SVTH : Lê Xuân Tùng 458 Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại văn phòng cao cấp *************************** 70% 60 m h= 10m-1 Độ n Ước 50 40 m h= 10m-1 30 20 10 10 12 14 16 18 20 22 24h Hình Diễn biến trình nƯớc bêtông theo thời gian ( Mh : môđun bề mặt hở kết cấu ) Giai đoạn Khoảng đầu đóng rắn (9h 10h), tốc độ n-ớc diễn t-ơng đối chậm đạt 10% /h (lý lúc 9h có 70% , Q không cao, chênh lệch nhiệt độ mẫu không khí bên ch-a cao) Giai đoạn Khoảng (từ 10h 13h) đồ thị n-ớc khoảng đoạn thẳng dốc, độ n-ớc đạt 11 14%/h Mh 30m-1; từ 6- 8%/h Mh = 10-1m, c-ờng độ bêtông giai đoạn ch-a đáng kể, yếu tố đẩy mạnh tốc độ n-ớc bêtông với lý là: Q ngày tăng đạt mức độ cao tích tụ xạ mặt trời, nhiệt độ bêtông tăng lên nhanh ngày cao nhiệt độ không khí, độ ẩm th-ờng giảm dần Giai đoạn 3: Khoảng 3h tiếp (13h 15h) tốc độ n-ớc giảm rõ rệt, khoảng 5%/h - đ-ờng đồ thị uốn cong chuyển dần sang ổn định Bêtông giai đoạn bắt đầu có c-ờng độ ngăn cản trình n-ớc bốc Về điều kiện khí hậu giai đoạn thay đổi so với giai đoạn Giai đoạn 4: Là lại (từ 15h- 24h) -> từ 7h sau tạo hình Độ n-ớc thấp dần thấp, bêtông lại có c-ờng độ ban đầu gần đêm nắng, độ ẩm tăng dần đến 90%, nhiệt độ bêtông giảm nhanh cân nhiệt độ không khí - Quá trình n-ớc chia làm giai đoạn đặc tr-ng liên quan đến điều kiện khí hậu nóng ẩm miền Bắc Việt Nam Khi bêtông đóng rắn trời, n-ớc tr-ớc tiên tạo cho bêtông cấu trúc rỗng, Sau làm cho bêtông co lại làm xáo trộn cấu trúc ban đầu Thậm chí gây gvhd : gs tskh nguyễn trâm SVTH : Lê Xuân Tùng 459 Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại văn phòng cao cấp *************************** vết nứt nhìn thấy không nhìn thấy bêtông, tạo cấu trúc xấu từ ban đầu - Trong công nghệ bêtông có vấn đề thời điểm đổ bêtông ngày Nếu đúc bêtông vào buổi sáng tr-a tốc độ n-ớc 3h đầu nh- (đúc buổi tr-a có độ n-ớc buổi sáng chiều khí hậu bớt căng thẳng hơn, bêtông đúc vào chiều tối độ n-ớc giảm rõ rệt) - Mùa khí hậu có ảnh h-ởng đến độ n-ớc bêtông So với mùa đông, mùa hè có , V chênh lệch không nhiều, nhiên mùa hè có l-ợng xạ cao nên bêtông đóng rắn vào mùa hè có độ n-ớc cao hơn, việc giữ cho bêtông n-ớc vào màu hè quan trọng - Môđun hở lớn độ n-ớc cao Tỷ lệ n-ớc ximăng N/X nói chung ảnh h-ởng đến độ n-ớc khoảng 7h đầu đóng rắn, nhiên sau ta thấy N/X cao độ n-ớc lớn Nếu tăng thêm n-ớc trộn độ n-ớc tăng theo giá trị tuyệt đối, giảm theo giá trị t-ơng đối Khi cốt liệu hút n-ớc lớn giữ n-ớc -> tốc độ n-ớc giảm Trên yếu tố thân bêtông có ảnh h-ởng đáng kể đến độ n-ớc bêtông Quá trình n-ớc bêtông điều kiện khí hậu nóng ẩm trình xảy liên tục với độ n-ớc nhiều dừng sau 3,5 ngày đêm ( số ngày đóng rắn, từ 72 84 đóng rắn) II.2.2 Biến dạng mềm bêtông d-ới tác động khí hậu nóng ẩm Biến dạng mềm t-ợng bêtông bị thay đổi thể tích (thành phần co nở) ch-a có c-ờng độ c-ờng độ nhỏ, nói cách khác biến dạng bêtông mềm, trình biến dạng mềm bêtông phụ thuộc vào yếu tố có tác động từ bên thời gian đóng rắn vào thân chất liệu bêtông: tốc độ n-ớc, môđun hở, chế độ bảo d-ỡng, thành phần bêtông, l-ợng hồ ximăng, loại ximăng, xạ nhiệt, cốt thépBiến dạng mềm làm ảnh h-ởng đến chất l-ợng bêtông - Trong số yếu tố ảnh h-ởng đến biến dạng mềm bêtông phải kể đến tốc độ n-ớc Trong điều kiện nóng ẩm, bêtông n-ớc nhanh, dẫn đến biến dạng mềm cao Nh- tất yếu tố trực tiếp ảnh h-ởng đến trình n-ớc gián tiếp ảnh h-ởng đến trình co mềm - Qua số nghiên cứu tốc độ n-ớc biến dạng mềm vùng khí hậu đặc tr-ng Hà Nội: sáng tr-a nắng to, độ ẩm tăng vọt sau 16h sau 22h có m-a nhỏ; mẫu bêtông có N/X = 0,625; SN = 1cm, ximăng Hải Phòng có độ hoạt tính 400daN/cm2; thể tích hồ ximăng 2,73T/m3 (hình 2) gvhd : gs tskh nguyễn trâm SVTH : Lê Xuân Tùng 460 Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại văn phòng cao cấp Độ nƯớc % *************************** 80 60 m h= 30m-1 40 10h 11 -1 m h= 10m 12 14 16h 15 Đặt phòng chuẩn 20 Phủ nilon trời 10 12 14 16 18 20 22 -1 m 0,6 2,0 m h= 10m-1 2,5 0,8 -1 m h= 30m 10 12 14 16 18 20 22 1,5 30 M = ắng h Mẫu trời phủ bao tải ẩm 0,4 oài n 0,2 g ng 1,0 n Bêtô Hình 2a Diễn biến trình nƯớc bêtông theo thời gian ( M h : môđun bề mặt hở kết cấu ) 24h Biến dạng mềm mm/m 0,5 Biến dạng mềm mm/m 13 24h Hình 2b Biến dạng mềm độ nƯớc bêtông theo thời gian ( Mh : môđun bề mặt hở kết cấu ) Hình 2c Biến dạng mềm bêtông dƯới tác dụng nhiệt ẩm ( Mh : môđun bề mặt hở kết cấu ) Diễn biến trình biến dạng mềm bêtông theo giai đoạn: Bắt đầu -> Co mềm -> ổn định -> nở mềm Qua thí nghiệm ta thấy: bị n-ớc từ đầu nên bêtông bị co Quá trình co xảy nhanh sau 3h đầu đạt cực đại, sau độ ổn định thời gian ngắn chuyển sang nở Giai đoạn 1: Bắt đầu co: Khoảng 20 đầu Trên hình vẽ 10 11h , > 75% nhiệt độ ch-a cao, vận tốc gió yếu, tốc độ n-ớc thấp nên độ co diễn chậm Giai đoạn 2: Giai đoạn co mềm: Khoảng 1,5 2h tiếp theo, tức 11 12h30 giai đoạn co nhanh, đường cong co mềm gần dốc đứng đạt giá trị max lúc 12h30 Tương ứng giai đoạn tốc độ n-ớc bêtông phát triển mạnh Giai đoạn 3: Giai đoạn ổn định (ổn định co mềm): từ 12h30 14h (tức sau tạo hình 2h30 4h) giai đoạn bêtông bắt đầu có c-ờng độ Có tác dụng co dẫn đến không co tiếp Giai đoạn bêtông hình thành xong cấu trúc, nhiên tốc độ n-ớc tăng mạnh gvhd : gs tskh nguyễn trâm SVTH : Lê Xuân Tùng 461 Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại văn phòng cao cấp *************************** Bản chất t-ợng co mềm: Hiện t-ợng phát triển hai nguyên nhân : n-ớc bay khỏi bêtông trình xảy phản ứng hoá ximăng Quá trình co mềm ảnh h-ởng xấu đến c-ờng độ bêtông có tỷ lệ N/X thấp sau 2,25h Nếu phơi nắng c-ờng độ bêtông R 28 giảm 22,3% ứng với N/X = 0,46, N/X cao co mềm có tác dụng làm chặt bêtông nên c-ờng độ mác cao Bản chất t-ợng nở mềm: + Với điều kiện khí hậu nóng ẩm, thời gian đóng rắn ban đầu hết giai đoạn co mềm chuyển sang giai đoạn nở mềm Tình trạng bêtông bị co lại sau lại bị nở có c-ờng độ gây nguy hiểm làm nứt nẻ bêtông sau 4h trình nở mềm bắt đầu dừng (điểm B) (hình 3) Biến dạng mềm mmm/m a b 9h 10 11 12 13 14 15 n/x = 0,75 n/x = 0,625 n/x = 0,45 Hình Biến dạng mềm bêtông ( t = 32 - 34 c ; = 60 - 70 %; V = 0,1 - 0,5 m/s ; Qmax = 816 Kcal/m h) + Hiện t-ợng nở mềm xảy bêtông hấp thụ xạ mặt trời bị giản nở nhiệt Khi áp lực d-ơng thắng áp lực âm bêtông bị nở áp lực mao dẫn âm giảm dần, song l-ợng bọt khí tăng lên dẫn đến áp lực d-ơng tăng lên áp lực d-ơng có hạn, c-ờng độ bêtông tăng dần lên độ nở bêtông ngày giảm dần Mẫu để 4h nắng c-ờng độ bêtông giảm 20 30% tuỳ tỷ lệ N/X Để có nở mềm cần phải song song tồn hai điều kiện nhiệt độ độ ẩm không khí phải cao- hay yếu tố xạ mặt trời đốt nóng trực tiếp Chế độ bảo d-ỡng bêtông có ảnh h-ởng đến biến dạng mềm, bảo d-ỡng tốt giá trị co mềm, nở mềm giảm Nếu l-ợng hồ ximăng tăng co, nở mềm tăng Trong trình biến dạng mềm: hồ ximăng thành phần co nở, thành phần cản cốt liệu lớn, cốt liệu nhỏ cát thành phần trung gian vừa cản co nh-ng lại kéo theo trình nở mềm Trong đầu đóng rắn, bêtông mềm hệ số giản nở nhiệt thấp cốt thép, cốt thép bị giản nở nhiệt thúc đẩy trình co nở mềm bêtông Biến dạng mềm n-ớc gvhd : gs tskh nguyễn trâm SVTH : Lê Xuân Tùng 462 Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại văn phòng cao cấp *************************** làm cấu trúc ban đầu thay đổi, mà thay đổi khẳ phục hồi trở lại đ-ợc Nếu bảo d-ỡng không tốt c-ờng độ bêtông bị tổn thất Kết cấu bêtông mỏng (Mh lớn c-ờng độ bêtông bị tổn thất nhiều) Nếu vài đầu đóng rắn bêtông bảo d-ỡng không tốt (bảo d-ỡng ban đầu) tổn thất c-ờng độ R28 đến 24% II.2 áp dụng kết nghiên cứu thi công sàn composite Ta thấy điều kiện có xạ trực tiếp mặt trời, vận tốc gió lớn bêtông bị n-ớc nhanh đầu, điều có hại cho phát triển c-ờng độ bêtông Hơn nữa, đầu c-ờng độ bêtông nhỏ nên ta t-ới n-ớc lên đ-ợc Vì cách tốt làm giảm trình n-ớc bêtông, điều có nghĩa để bêtông đ-ợc phát triển c-ờng độ bóng mát Từ kết luận em đ-a giải pháp khắc phục nh- sau: Thi công lắp dựng sàn thép tr-ớc số tầng, sau đổ bêtông cho sàn tầng d-ới Điều dẫn đến hai lợi là: bêtông đ-ợc phát triển c-ờng độ d-ới bóng mát việc đổ bêtông sàn đ-ợc liên tục Sơ đồ thi công đ-ợc thể hình vẽ sau: gvhd : gs tskh nguyễn trâm SVTH : Lê Xuân Tùng 463 Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại văn phòng cao cấp *************************** Sàn công tác bơm bêtông đầm lăn gvhd : gs tskh nguyễn trâm xà gồ 100x120 SVTH : Lê Xuân Tùng 464 Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại văn phòng cao cấp *************************** Ch-ơng Công nghệ giảm chấn tiêu tán l-ợng sƯờn dầm sƯờn bên Cột lõi cứng Phần không bọc bêtông Phần bọc bêtông (chống uốn) Phần không bọc bêtông sƯờn dầm Chốt Cột Tấm khống chế dao động Dầm Tấm tƯờng gvhd : gs tskh nguyễn trâm SVTH : Lê Xuân Tùng 465 Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại văn phòng cao cấp *************************** Ch-ơng 6: Sơ quy trình thi công phần thân I Sử dụng cần trục leo thi công phần thân Vì công trình có chiều cao 150,3m, nên sử dụng cần trục tháp để thi công toàn phần thân công trình Do ta phải sử dụng cần trục leo để thi công cao Nguyên tắc sử dụng cần trục leo thi công + B-ớc 1: Lắp dựng thân cần trục khoang thang máy - Chân cần trục đ-ợc đặt đài móng - Phần thân đ-ợc neo giữ vào lõi thép hình cần trục mc80 -1.0 -4.2 -7.8 -11.4 a c e f g h k m gđ1 : tl 1/200 + B-ớc 2: Cẩu phận điều khiển phần cần lắp vào phần thân vừa đ-ợc lắp dựng để hoàn thành cần trục tháp làm việc thông th-ờng gvhd : gs tskh nguyễn trâm SVTH : Lê Xuân Tùng 466 Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại văn phòng cao cấp *************************** -1.0 -4.2 -7.8 -11.4 a c e f g h k m + B-ớc 3: Dùng cần trục tháp vừa đ-ợc lắp dựng để thi công phần thân với chiều cao hữu hạn -1.0 a c e f g h k m gđ3 : tl 1/200 gvhd : gs tskh nguyễn trâm SVTH : Lê Xuân Tùng 467 Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại văn phòng cao cấp *************************** + B-ớc 4: Cho cần trục leo dần lên cao để tiếp tục thi công - Cần trục tự nâng phần cần phận điều khiển - Cần phải neo giữ chắn phần thân cần trục vào vách cứng công trình - Cắt dần phần thân cần trục để lắp vào phần thân bên -1.0 a c gvhd : gs tskh nguyễn trâm e f g h k SVTH : Lê Xuân Tùng m 468 Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại văn phòng cao cấp *************************** Các chi tiết liên kết neo giữ thân cần trục vào lõi cứng giằng 2c20 thân cần trục thép hình I 40 thép hình I 40 thép dày 5cm dầm thép hình I 40 gvhd : gs tskh nguyễn trâm SVTH : Lê Xuân Tùng 469 Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại văn phòng cao cấp *************************** Sau hình ảnh tổng quan thi công phần thân ng hà o rà o bả vệ o ng o rà vệ bả hà o ng hà o rà vệ bả Tài liệu tham khảo: [1] W Su lơ: Kết cấu nhà cao tầng NXB xây dựng Hà Nội 1995 [2] Structural systems for tall buildings [3] Đoàn Định Kiến: Kết cấu thép NXB Khoa học Kỹ thuật [4] Edwin H Gaylord Jr: Structural engineering handbook gvhd : gs tskh nguyễn trâm SVTH : Lê Xuân Tùng 470 Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại văn phòng cao cấp *************************** [5] Đề tài NCKH cấp ngành: Nâng cao lực thiết kế công trình đặc biệt xây dựng dân dụng (cao tầng không gian lớn) (quyển 3) Tr-ờng Đại học Kiến trúc Hà Nội Hà Nội 9/2004 [6] Anil Hira Tuan Ngo: Công nghệ tiên tiến thiết kế kết cấu thi công nhà cao tầng đại Hà Nội 10/2002 [7] GS TSKH Võ Nh- Cầu: Tính kết cấu theo ph-ơng pháp tối -u NXB Xây dựng 2003 [9] The structural design of tall and special buildings 2003 [10] David Key: Thực hành thiết kế chống động đất cho công trình xây dựng NXB Xây dựng [11] Kazuhiko Yoshida: New nippon life insurance building [12] Dr Kazuo inoue: Hysteresis type vibration dampers School of Engineering Kyoto Univesity [13] M J Tomlinson Foundation Design and Construction 1986 [14] Phùng Quốc Đông (TQ) Soil mechanics Beking 1992 [15] Lê Xuân Tùng, GS TSKH Cao Văn Chí: Đề tài NCKH Ma sát âm ảnh h-ởng đến sức chịu tải cọc Hà Nội 2005 [16] Shamsher Prakash & Hari D Sharma (bản dịch tiếng Việt): Móng cọc thực tế xây dựng Nhà xuất Xây dựng 1999 [17] Vũ Công Ngữ Nguyễn Thái: Thí nghiệm đất tr-ờng ứng dụng phân tích móng NXB Khoa học Kỹ thuật [18] Phan Tr-ờng Phiệt: áp lực đất t-ờng chắn NXB Xây dựng [19] Viện tiêu chuẩn Anh (BSI) (bản dịch tiếng Việt) H-ớng dẫn thực hành móng Nhà xuất xây dựng, Hà Nội - 2002 [20] Nguyễn Bá Kế Sự cố móng công trình Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội - 2002 [21] Tạp chí Việt Nam Châu - Thái Bình D-ơng Số 5/2001 [22] Ketcau.com [23] www.coruspanelsandprofiles.co.uk [24] Internet information thông tin, tài liệu khác gvhd : gs tskh nguyễn trâm SVTH : Lê Xuân Tùng 471