Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết nghiên cứu vị trí đặt hệ outrigger theo chiều cao công trình để mang lại hiệu quả cao nhất trong việc hạn chế phát sinh nội lực do biến dạng không đều của cột và vách. Sự co ngắn chênh lệch giữa cột và vách do hiện tượng từ biến và đàn hồi tuân theo quy định của ACI 209R - 92 (1997).
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, VOL 17, NO 1.1, 2019 91 KHẢO SÁT VỊ TRÍ CỦA HỆ OUTRIGGER ĐỂ ĐẠT HIỆU QUẢ CAO NHẤT TRONG VIỆC HẠN CHẾ HIỆU ỨNG BIẾN DẠNG CO NGẮN KHÔNG ĐỀU CỦA CỘT NHÀ CAO TẦNG BÊ TÔNG CỐT THÉP INVESTIGATING THE LOCATION OF AN OUTRIGGER SYSTEM TO REACH THE HIGHEST EFFECTIVENESS IN REDUCING UNEVEN SHORTENING DEFORMATION OF COLUMNS IN HIGH-RISE REINFORCED CONCRETE BUILDINGS Lê Cao Tuấn1, Trần Quang Hưng1, Lê Cao Vinh2 Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng; lctuan@dut.udn.vn; tqhung@dut.udn.vn Trường Đại học Duy Tân; caovinhdtu@gmail.com Tóm tắt - Co ngắn cột bê tông cốt thép làm tăng nội lực đáng kể cấu kiện dầm nhà cao tầng Để hạn chế tượng sử dụng hệ outrigeer Tuy nhiên cần phải xác định vị trí hệ outrigeer đạt hiệu cao việc hạn chế co ngắn không cột vấn đề quan tâm Bài báo nghiên cứu vị trí đặt hệ outrigger theo chiều cao cơng trình để mang lại hiệu cao việc hạn chế phát sinh nội lực biến dạng không cột vách Sự co ngắn chênh lệch cột vách tượng từ biến đàn hồi tuân theo quy định ACI 209R - 92 (1997) Quá trình diễn biến theo thời gian bao gồm giai đoạn thi công giai đoạn sử dụng Một ví dụ số với nhà 30 tầng cho thấy ảnh hưởng co ngắn không đến nội lực dầm, đồng thời chứng minh vị trí hệ outrigger có ảnh hưởng đáng kể việc hạn chế tượng Abstract - Shortening reinforced concrete columns helps to considerably increase internal forces for girder structures in high-rise buildings However, it is necessary to locate the outrigger system to reach the highest effectiveness in reducing the uneven shortening of columns, which is currently a matter of concern This article examines the position to place the outrigger system in line with the height of a building in order to yield the highest effectiveness in reducing internal forces that may arise due to uneven deformation of columns and walls The difference between columns and walls in shortening results from creep and elasticity in conformity with the regulations of the ACI 209R - 92 (1997) code This process happens in the flow of time and consists of the construction stage and the operation stage An example of a 30-storey building shows the effect of uneven shortening on the internal forces in girders, thereby proving that the position of the outrigger system exerts noticeable influence on the task of overcoming the above phenomenon Từ khóa - Nhà cao tầng; từ biến; co ngắn cột; hệ outrigger; giai đoạn thi công Key words - High-rise building; creep; column shortening; outrigger system; construction stage Đặt vấn đề Co ngắn cấu kiện thẳng đứng (cột, vách) tượng cần lưu ý nhà cao tầng bê tông cốt thép Các cột khác cơng trình có độ co ngắn khác dẫn đến hiệu ứng nội lực tăng thêm kết cấu dầm liên kết cột-vách, gây nghiêng sàn nhà mức cho phép, làm nứt phận phi kết cấu [1, 2, 4, 8, 9, 10] Sự co ngắn chủ yếu gây biến dạng đàn hồi tượng từ biến Các yếu tố lại phụ thuộc vào giai đoạn thi cơng giai đoạn thi cơng cho giá trị tải trọng đứng khác Ngoài từ biến phụ thuộc thời gian tác dụng Việc đưa yếu tố vào tính tốn kết cấu vấn đề tương đối khó khăn nhiều thời gian Một số nghiên cứu rằng, ảnh hưởng tượng co ngắn rõ nhà nhiều tầng Đối với nhà khoảng 20 tầng, co ngắn không cột vách gây nội lực tăng thêm dầm ngang có giá trị lên đến ¾ giá trị nội lực tải trọng thẳng đứng gây nên [8, 9, 10] Việc hạn chế co ngắn chênh lệch vấn đề cần quan tâm, đặc biệt nhà siêu cao tầng Trong phương án kết cấu nhà cao tầng, dạng kết cấu có sử dụng hệ outrigger (tầng cứng) sử dụng muốn huy động cột xung quanh tham gia chịu lực lõi/vách bên Phương án hiệu việc tăng độ cứng ngang cho cơng trình [4] Vì hệ outrigger làm việc dầm ngang cứng nối cấu kiện thẳng đứng nên vai trò tăng cường độ cứng ngang nhà đề cập trên, hệ outrigger tận dụng làm hệ kết cấu giúp cân co ngắn không cột mà liên kết Theo số nghiên cứu cho thấy hệ outrigger có vai trò đáng kể việc hạn chế biến dạng không cột vách [11] Nghiên cứu giúp định lượng ảnh hưởng vị trí đặt hệ outrigger theo chiều cao cơng trình hạn chế co ngắn không cấu kiện thẳng đứng nhà cao tầng bê tông cốt thép Từ biến bê tông phương pháp áp đặt co ngắn vào mơ hình kết cấu theo giai đoạn thi công 2.1 Biến dạng bê tông từ biến Nghiên cứu sử dụng mơ hình tính biến dạng ACI 209R-92 Viện Kết cấu Bê tông Cốt thép Hoa Kỳ, mơ hình nhiều tác giả khác khuyên dùng tương đối đơn giản mang tính thực tế cao [5, 6, 7] Tổng biến dạng bê tông nằm kết cấu thời điểm t xác định bởi: (t , t0 ) = J ( t , t0 ) (t0 ) (1) Trong đó: • Ứng suất (t0) lực dọc tác dụng thời điểm t0 chia cho diện tích cột • J(t,t0) gọi hàm suất biến dạng, hiểu tổng biến dạng thời điểm t ứng suất đơn vị đặt vào thời điểm t0, xác định sau: Lê Cao Tuấn, Trần Quang Hưng, Lê Cao Vinh 92 J (t , t0 ) = + ( t , t0 ) (2) Ecmt0 Trong công thức (2) Ecmto môđun đàn hồi bê tông thời điểm t0 (đơn vị MPa): Ecmt0 = 0,043 c1,5 fcmt0 (3) Trong đó, γc khối lượng riêng bê tông (kg/m3) fcmto cường độ chịu nén trung bình bê tơng thời điểm chất tải t0 (MPa), xác định sau: fcmt0 = t0 fcm28 a + bt0 (4) fcm28 cường độ chịu nén 28 ngày tuổi; a b số mà tỉ số a/b biểu diễn số ngày tuổi mà bêtơng đạt ½ cường độ cuối (xem bảng A.4 ACI 209R-92) Hệ số từ biến (t, t0) xác định sau: (t , t0 ) = (t − t0 ) d + (t − t0 ) u (5) d (đơn vị ngày tuổi) hệ số [2] Có thể lấy =1 d=f với: f = 26e{1,4210 -2 (V / S )} (6) Tỉ số V/S=(thể tích cấu kiện bê tơng)/(diện tích bề mặt cấu kiện), u hệ số từ biến cực hạn, lấy gần u=2,35 2.2 Phương pháp tính biến dạng áp đặt co ngắn vào mơ hình theo giai đoạn thi cơng Biến dạng cột tính theo phương pháp cộng biến dạng phần tải trọng thẳng đứng ứng với giai đoạn thi công [9, 10] Gọi N1, N2, N3 lực dọc tác dụng vào cột xét thời điểm t1