BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI NGUYỄN XN HỒNG KHĨA: 2015 – 2017 THIẾT KẾ DẦM CHUYỂN ỨNG LỰC TRƯỚC CĨ KỂ ĐẾN CÁC GIAI ĐOẠN THI CƠNG CƠNG TRÌNH Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình DD&CN Mã số: 60.58.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG & CƠNG NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS PHẠM PHÚ TÌNH Hà Nội - 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI NGUYỄN XUÂN HOÀNG THIẾT KẾ DẦM CHUYỂN ỨNG LỰC TRƯỚC CÓ KỂ ĐẾN CÁC GIAI ĐOẠN THI CƠNG CƠNG TRÌNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP Hà Nội - 2017 LỜI CẢM ƠN Sau hai năm học tập nghiên cứu lớp CH2015X3, Khoa Sau Đại học, trường Đại học Kiến trúc Hà Nội, tơi hồn thành Luận văn thạc sỹ kỹ thuật với đề tài “Thiết kế dầm chuyển ứng lực trước có kể đến giai đoạn thi cơng cơng trình” Cùng với cố gắng thân giúp đỡ, động viên thầy cô, bạn bè, đồng nghiệp gia đình Tơi xin chân thành cảm ơn cấp lãnh đạo Trường Đại Học Kiến Trúc Hà Nội, Khoa Sau Đại Học thầy cô giáo tạo điều kiện thuận lợi cho q trình cơng tác, học tập nghiên cứu trường Tôi xin đặc biệt cảm ơn thầy giáo TS Phạm Phú Tình khơng tận tâm hướng dẫn ý kiến quý báu thầy dành cho tơi suốt q trình hồn thành luận văn, mà thầy tạo cho tơi gương to lớn lòng nhiệt huyết niềm say mê nghiên cứu khoa học Luận văn đuợc hoàn thành khơng thể tránh khỏi thiếu sót hạn chế Rất mong nhận đuợc đóng góp quý thầy cô, bạn bè đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn./ Hà Nội, ngày 15 tháng 03 năm 2017 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Xn Hồng LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập Các số liệu khoa học, kết nghiên cứu Luận văn trung thực có nguồn gốc rõ ràng TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Xuân Hoàng MỤC LỤC Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục Danh mục hình ảnh Danh mục chữ viết tắt MỞ ĐẦU * Lý chọn đề tài * Mục đích nghiên cứu * Đối tượng, phạm vi vấn đề nghiên cứu * Phương pháp nghiên cứu * Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DẦM CHUYỂN TRONG KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG 1.1 Khái niệm dầm chuyển 1.1.1 Khái niệm dầm chuyển (Transfer beams) 1.1.2 Tác dụng dầm chuyển 1.2 Các loại dầm chuyển sử dụng kết cấu nhà cao tầng 1.3 Một số mơ hình tính tốn thiết kế dầm chuyển 1.3.1 Tính tốn theo tiêu chuẩn ACI 318 1.3.2 Tính tốn theo mơ hình giàn ảo (Strut and tied) 1.3.3 Tính tốn theo phương pháp phần tử hữu hạn 1.4 Sử dụng dầm chuyển kết cấu nhà cao tầng Việt Nam Thế giới 1.4.1 Trên Thế giới 1.4.2 Tại Việt Nam 13 1.5 Một số biện pháp thi công dầm chuyển Việt Nam 19 1.5.1 Thi công nghiệm thu, kết cấu bê tông cốt thép ứng lực trước 19 1.5.2 Thi công dầm chuyển 20 1.5.3 Thi công dầm chuyển ứng lực trước 23 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ DẦM CHUYỂN BÊ TÔNG CỐT THÉP ỨNG LỰC TRƯỚC 29 2.1 Vật liệu thi công 29 2.1.1 Bê tông 29 2.1.2 Cốt thép 29 2.2 Dầm chuyển bê tông cốt thép ứng lực trước dầm thường 30 2.2.1 Tính tốn cường độ chịu uốn dầm [1] 30 2.2.2 Tính tốn tiết diện [1] 35 2.3 Dầm chuyển bê tông cốt thép ứng lực trước dầm cao 40 2.3.1 Phương pháp sử dụng mơ hình giàn ảo (mơ hình chống – giằng) [10] 40 2.3.2 Tính tốn kết cấu theo tiêu chuẩn ACI 318 52 CHƯƠNG 3: VÍ DỤ, KIẾN NGHỊ QUY TRÌNH THIẾT KẾ DẦM CHUYỂN BÊ TƠNG CỐT THÉP ỨNG LỰC TRƯỚC THEO CÁC GIAI ĐOẠN CÔNG TRÌNH 61 3.1 Ví dụ phân tích dầm chuyển ứng lực trước theo quy trình thi cơng 61 3.1.1 Cơng trình thực tế tính tốn 61 3.1.2 Ví dụ tính tốn 63 3.2 Đề xuất quy trình thiết kế 78 KẾT LUẬN 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC HÌNH MINH HỌA Số hình ảnh Tên hình ảnh Số trang Dầm chuyển kết nối với chu vi tường bê tông - Tòa nhà Trump International Hotel and Tower Chicago - Mỹ [17] Vị trí giao dầm chuyển - Tòa nhà Trump International Hotel and Tower - Chicago Mỹ [7] Dầm chuyển tòa nhà Grand Street Hotel New York - Mỹ [7] 10 Hình 1.4 Dầm chuyển tòa nhà Grand Street Hotel NewYork - Mỹ [7] 11 Hình 1.5 Thi cơng dầm chuyển - Tòa nhà Grand Hyatt Kuala Lumpur - Kuala Lumpur – Malaysia [7] 11 Hình 1.6 Dầm chuyển tòa nhà ideo MORPH 38 Bangkok - Thái Lan [7] 12 Hình 1.7 Lắp dựng hệ thống dàn đỡ dầm chuyển - Tòa nhà The Issara Ladprao - Bangkok - Thái Lan [7] 12 Hình 1.8 Công nhân lắp đặt cốt thép dầm chuyển - Tòa nhà The Issara Ladprao - Bangkok - Thái Lan [7] 13 Hình 1.9 Dầm chuyển tòa nhà Bộ Cơng An [7] 14 Hình 1.10 Dầm chuyển tòa nhà Bộ Cơng An [7] 15 Hình 1.11 Thi cơng sàn chuyển tòa nhà Dolphin Plaza 16 Hình 1.12 Thi cơng sàn chuyển tòa nhà Dolphin Plaza [7] 17 Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 10 Hình 1.13 Thi cơng dầm chuyển khu nhà cao cấp Viglacera tower 17 Hình 1.14 Thi cơng dầm chuyển khu nhà cao cấp Viglacera tower 18 Hình 1.15 Thi cơng dầm chuyển dự án Vinhomes Time City Park Hill 18 Hình 1.16 Thi công dầm chuyển dự án Vinhomes Time City Park Hill 19 Hình 1.17 Hệ cốp pha chống đỡ thi cơng dầm chuyển 21 Hình 1.18 Mặt bố trí phương pháp đổ bê tơng 22 Hình 2.1 Tiết diện dầm chịu uốn 30 Hình 2.2 Các vùng B vùng D 40 Hình 2.3 Hình 2.4 Mơ hình giàn ảo cho dầm chuyển chịu lực tập trung Mơ tả loại nút mơ hình giàn ảo (C lực nút chịu nén (compression) T lực nút chịu kéo (tension)) 42 43 Hình 2.5 Sơ đồ giàn ảo tối ưu cho dầm chuyển nhịp đơn 46 Hình 2.6 Góc nghiêng chống 47 Hình 2.7 Sự phá hoại uốn 51 Hình 2.8 Biểu đồ phân bố ứng suất 52 Hình 2.9 Quỹ đạo ứng suất 52 Hình 2.10 Sơ đồ tính tốn khả chịu uốn cho dầm 53 Hình 2.11 Dạng phá hoại cắt 56 Hình 3.1 60 Mơ hình tòa nhà H901 – CT1 Hình 3.2 Biểu đồ nội lực dầm chuyển 62 Hình 3.3 Biểu đồ nội lực dầm chuyển 63 Hình 3.4 Mặt cắt dọc dầm chuyển ứng lực trước 65 Hình 3.5 Mặt cắt ngang dầm chuyển ứng lực trước 65 Hình 3.6 Thi cơng xong dầm chuyển (căng bó cáp 2) 73 Hình 3.7 Thi cơng xong tầng 14 (căng bó cáp 4) 73 Hình 3.8 Thi cơng xong tầng 24 (căng bó cáp 6) 74 Hình 3.9 Sơ đồ tính số cáp, lực căng thời điểm thi công xong dầm chuyển (nội lực nhịp dầm chuyển) 74 Hình 3.10 Sơ đồ tính số cáp, lực căng thời điểm thi công xong sàn tầng 14 (nội lực nhịp dầm chuyển) 75 Hình 3.11 Sơ đồ tính số cáp, lực căng thời điểm thi công xong sàn tầng 24 (nội lực nhịp dầm chuyển) 76 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt ACI 318 Cụm từ viết tắt Building Code Requirements for Structural Concrete 318 ƯLT Ứng lực trước TLBT Trọng lượng thân TCXDVN BTCT Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam Bê tông cốt thép MỞ ĐẦU * Lý chọn đề tài Trong năm gần đây, với mở cửa kinh tế đất nước, ngành xây dựng Việt Nam phát triển mạnh đa dạng Cùng với phát triển kinh tế, tốc độ thị hóa ngày phải cao để đáp ứng việc tăng dân số, người đổ dồn đô thị, thành phố lớn để sinh sống, học tập làm việc nên cơng trình nhiều tầng xây dựng nhiều thành phố lớn Qua 20 năm phát triển, nói nhà cao tầng giai đoạn phát triển rầm rộ nước ta Hiện quy mô, chiều cao nhà cao tầng đa dạng, phụ thuộc vào nhu cầu sử dụng, tổng mức đầu tư nhà đầu tư, quy định Sở quy hoạch kiến trúc địa phương … Các chung cư tuý cao từ 15 - 30 tầng khu thị Trung Hồ Nhân Chính, khu thị Nam Trung n , khu đô thị Bắc Linh Đàm Các hỗn hợp văn phòng cho thuê chung cư thường cao từ 20-34 tầng khu thị Trung Hồ Nhân Chính, khu thị Mỹ Đình, tồ nhà Thuận Kiều (Thành Phố Hồ Chí Minh) Các dự án tầm cỡ quốc gia cơng trình Trụ sở Bộ Cơng an, Trụ sở Bộ Ngoại Giao… Thậm chí có tồ nhà xây dựng cao tới 65 tầng (toà nhà Landmark - Liễu Giai - Hà Nội ), cao tới 70 tầng (toà nhà Keangnam – đường Phạm Hùng - Hà Nội) Tuy nhiên, hình thức kiến trúc hay hệ kết cấu thường phù hợp với dạng công năng, nhu cầu sử dụng cụ thể Một thực tế tồn xu hướng nhà hỗn hợp, nhà cao tầng sử dụng tầng hầm làm garage để xe, vài tầng để làm dịch vụ nhà hàng, siêu thị cần không gian lớn Mặt khác hộ cần có không gian hiệu Và hệ kết cấu phù hợp cách hiệu với vấn đề nói Hệ kết cầu có sử dụng dầm chuyển để đỡ cột, đỡ vách cứng tỏ ưu việt vấn đề Và nữa, hệ kết cấu dầm chuyển sử dụng kết cấu bê tông ứng lực trước lại thể rõ như: mang lại hiệu kinh tế cao, tăng khả chịu lực, tăng phạm vi sử dụng kết cấu bê tơng cốt thép cho loại cơng trình mà trước sử dụng chủ yếu kết cấu thép… Từ lý trên, đề tài “Thiết kế dầm chuyển ứng lực trước có kể đến giai đoạn thi cơng cơng trình” chọn làm đề tài nghiên cứu cho luận văn tốt nghiệp * Mục đích nghiên cứu Do nước ta chưa có tiêu chuẩn hay tài liệu hướng dẫn kỹ thuật thức tính tốn thiết kế dầm chuyển ứng lực trước cơng trình cao tầng dân dụng, việc thiết kế thường tính tốn với hệ số an toàn tổng thể lớn theo tài liệu kỹ thuật chuyên ngành nước Bên cạnh đó, luận văn nghiên cứu trước đa số tính tốn, thiết kế cho cơng trình đưa vào sử dụng Việc xét đến giai đoạn thi cơng q trình tính tốn gần chưa đề cập Vì vậy, đề tài tập trung nghiên cứu tính tốn khả chịu lực dầm chuyển ứng lực trước chịu tải trọng lớn có kể đến giai đoạn thi công * Đối tượng, phạm vi vấn đề nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu phạm vi luận văn dầm chuyển bê tông cốt thép ứng lực trước có kể đến giai đoạn thi cơng Về mặt lý thuyết, tác giả thiết kế tính tốn kết cấu dầm chuyển tiêu biểu thiết kế thi cơng, qua có nhìn đầy đủ dầm chuyển, từ phạm vi sử dụng tới lựa chọn phương án kết cấu cho hiệu 3 Phạm vi nghiên cứu: Các cơng trình nước có sử dụng kết cấu dầm chuyển * Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu phương pháp lý thuyết với hướng sau: - Mơ hình kết cấu để tìm nội lực phương pháp phần tử hữu hạn phần mềm Etabs, Sap 2000 - Kết hợp nghiên cứu định tính với nghiên cứu định lượng qua việc sử dụng thông tin, số liệu, tài liệu thu thập, tập hợp từ nguồn khác * Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Đề tài tổng kết trình nghiên cứu, thiết kế dầm chuyển bê tông cốt thép ứng lực trước theo giai đoạn thi cơng Qua phần giúp người thiết kế thi cơng có nhìn đầy đủ dầm chuyển ứng lực trước loại cấu kiện ngày xuất nhiều giải toán nhà cao tầng THƠNG BÁO Để xem phần văn tài liệu này, vui lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội Email: digilib.hau@gmail.com TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN 79 KẾT LUẬN Luận văn trình bày quy trình thiết kế dầm chuyển ứng lực trước có kể đến giai đoạn thi cơng cơng trình Một ví dụ cụ thể thể để làm rõ quy trình thiết kế nói Số lần kéo cáp phụ thuộc vào số bó cáp thiết kế cho dầm chuyển bê tông cốt thép ứng lực trước Việc chọn số bó cáp phải dự tính trước số lần kéo trước thiết kế dầm chuyển Khơng có tiêu chuẩn quy định, tính tốn vị trí số bó cáp căng cho giai đoạn Vì để đơn giản hóa cơng tác thiết kế lẫn thi công, tác giả đề xuất số bó cáp căng cho giai đoạn thi cơng Khác với dầm chuyển bê tông cốt thép thường, thiết kế dầm chuyển ứng lực trước để tránh phá hoại q trình thi cơng độ vồng q mức dầm căng cáp, cần phải xét đến khả chịu lực dầm tương ứng với số lượng cáp cần căng giai đoạn thi công TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Tiến Chương (2010), Kết cấu bê tông ứng suất trước, nhà xuất Xây dựng, Hà Nội Nguyễn Mạnh Cường (2004), Xây dựng quy trình thiết kế thi cơng dầm truyền bê tông cốt thép ứng lực trước căng sau nhà cao tầng, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Nguyễn Trung Hòa biên dịch giải (2009), Quy phạm Anh Quốc BS 8110-1997 kết cấu bê tông bê tông cốt thép, Nhà xuất xây dựng Lê Thanh Huấn (2007), Kết cấu nhà cao tầng bê tông cốt thép, Nhà xuất xây dựng Lê Thanh Huấn (2011), Kết cấu bê tông ứng lực trước căng sau nhà nhiều tầng, Nhà xuất xây dựng Phan Quang Minh, Ngơ Thế Phong, Nguyễn Đình Cống (2006), Kết cấu bêtông cốt thép – Phần cấu kiện bản, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Nhật Tâm (2011), Dầm chuyển ứng dụng dầm chuyển xây dựng, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Đặng Tỉnh, Lê Kiều, Giang Hồng Thắng (2015), Dầm sàn ứng lực trước căng sau – Thực hành thiết kế thi công, nhà xuất xây dựng Nguyễn Viết Trung (2000), Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép đại theo tiêu chuẩn đại ACI, nhà xuất giao thông vận tải 10 Nguyễn Viết Trung (2005), Tính tốn kết cấu bê tơng cốt thép theo mơ hình giàn ảo, nhà xuất giao thơng vận tải 11 Trần Mạnh Tuấn (2009), Tính tốn kết cấu bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn ACI 318-2008, tr 80,83, nhà xuất xây dựng 12 Tiêu chuẩn Việt Nam 4453:1995 Kết cấu bê tông bê tông cốt thép tồn khối - Quy phạm thi cơng nghiệm thu 13 Tiêu chuẩn Việt Nam 356:2005 Kết cấu bê tông Bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế 14 Tiêu chuẩn Việt Nam 5574:2012 Kết cấu bê tông bê tông cốt thép Tiêu chuẩn thiết kế Tiếng Anh 15 D.M Rogowsky and J.G MacGregor (1986), Design of reinforced concrete deep beams, Concrete international 16 Charles E Reynolds and James C Steedman (1999), Reinforced concrete designers handbook E & FN Spon, Taylor & Francis Group, pp 338,345 17 F.K.Kong 2002, Reinforced concrete deep beams, Taylor & Francis Books, New York  ... TIN THƯ VIỆN 79 KẾT LUẬN Luận văn trình bày quy trình thi t kế dầm chuyển ứng lực trước có kể đến giai đoạn thi cơng cơng trình Một ví dụ cụ thể thể để làm rõ quy trình thi t kế nói Số lần kéo... kết trình nghiên cứu, thi t kế dầm chuyển bê tông cốt thép ứng lực trước theo giai đoạn thi cơng Qua phần giúp người thi t kế thi cơng có nhìn đầy đủ dầm chuyển ứng lực trước loại cấu kiện ngày... 19 1.5.1 Thi công nghiệm thu, kết cấu bê tông cốt thép ứng lực trước 19 1.5.2 Thi công dầm chuyển 20 1.5.3 Thi công dầm chuyển ứng lực trước 23 CHƯƠNG 2: THI T KẾ DẦM CHUYỂN BÊ TÔNG