Phân tích kết cấu khung bê tông cốt thép có tường chèn theo giai đoạn thi công (tóm tắt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
---------------------------

LÊ HUY THÁI

PHÂN TÍCH KẾT CẤU KHUNG BÊ TƠNG CỐT THÉP
CĨ TƯỜNG CHÈN THEO GIAI ĐOẠN THI CÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG

Hà Nội - 2020


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
---------------------------

LÊ HUY THÁI
KHĨA 2018-2020

PHÂN TÍCH KẾT CẤU KHUNG BÊ TƠNG CỐT THÉP
CĨ TƯỜNG CHÈN THEO GIAI ĐOẠN THI CÔNG

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng

Mã số: 8.58.02.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. VŨ HOÀNG HIỆP

Hà Nội - 2020


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
---------------------------

LÊ HUY THÁI
KHĨA 2018-2020

PHÂN TÍCH KẾT CẤU KHUNG BÊ TƠNG CỐT THÉP
CĨ TƯỜNG CHÈN THEO GIAI ĐOẠN THI CÔNG
Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng
Mã số: 8.58.02.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. VŨ HOÀNG HIỆP
XÁC NHẬN

CỦA TIỂU BAN ĐÁNH GIÁ LUẬN VĂN

Hà Nội - 2020


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được luận văn, tác giả đã nhận được sự giúp đỡ của rất
nhiều cá nhân và tập thể.
Nhân đây, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Vũ
Hoàng Hiệp, người thầy đã hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và cung cấp các kiến
thức khoa học cần thiết trong quá trình tác giả thực hiện luận văn.
Xin chân thành cảm ơn các thầy cô khoa Sau Đại học trường Đại học
Kiến Trúc Hà Nội đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả hồn thành tốt
luận văn thạc sĩ của mình.
Tác giả sẽ không bao giờ quên những người bạn đã cùng sát cánh với
tác giả trong khóa học này.

Hà Nội, ngày ... tháng ... năm 2020
TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Lê Huy Thái


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn thạc sỹ này là cơng trình nghiên cứu khoa
học độc lập của tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu của luận văn là trung thực
và có nguồn gốc rõ ràng.

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Lê Huy Thái


MỤC LỤC
Lời cảm ơn .......................................................................................................................
Lời cam đoan ...................................................................................................................
Mục lục .............................................................................................................................
Danh mục bảng ...............................................................................................................
Danh mục hình ................................................................................................................
MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1
* Lý do chọn đề tài ......................................................................................... 1
* Mục tiêu nghiên cứu. ................................................................................... 2
* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu................................................................ 2
* Phương pháp nghiên cứu. ............................................................................ 2
NỘI DUNG ................................................................................................... 3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ PHÂN TÍCH KẾT CẤU NHÀ CAO
TẦNG THEO GIAI ĐOẠN THI CÔNG..................................................... 3
1.1. Giới thiệu về nhà cao tầng ....................................................................... 3
1.1.1. Phân loại nhà cao tầng .......................................................................... 4
1.1.2. Các hệ chịu lực cơ bản nhà cao tầng ..................................................... 4
1.1.3. Các hệ chịu lực hỗn hợp ....................................................................... 8
1.2. Các phương pháp phân tích kết cấu nhà cao tầng................................... 10
1.2.1. Phương pháp cơ học kết cấu ............................................................... 10
1.2.2. Phương pháp sai phân hữu hạn ........................................................... 10
1.2.3. Phương pháp phần tử hữu hạn ............................................................ 11
1.3. Phân tích kết cấu nhà cao tầng bê tông cốt thép theo giai đoạn thi công 13


1.4. Tường (khối xây) chèn .......................................................................... 17

1.4.1. Giới thiệu một số loại tường (khối xây) chèn ...................................... 17
1.4.2. Ảnh hưởng của tường (khối xây) chèn ................................................ 27
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ KHOA HỌC PHÂN TÍCH KHUNG BÊ TƠNG
CỐT THÉP CĨ TƯỜNG CHÈN THEO GIAI ĐOẠN THI CÔNG ....... 30
2.1. Các loại tải trọng tác dụng lên cơng trình .............................................. 30
2.1.1. Phân loại tải trọng............................................................................... 30
2.1.2. Xác định tải trọng ............................................................................... 31
2.2. Sơ đồ tính tốn cơng trình...................................................................... 32
2.2.1. Phân loại theo tính chất làm việc khơng gian ...................................... 32
2.2.2. Phân loại theo tính chất của ẩn số ....................................................... 33
2.3. Các nguyên tắc tính tốn........................................................................ 34
2.3.1. Tải trọng ............................................................................................. 34
2.3.2. Nội dung tính tốn .............................................................................. 34
2.4. Phân tích kết cấu khung bê tông cốt thép theo giai đoạn thi công .......... 34
2.5. Các yếu tố ảnh hưởng tới phân tích kết cấu theo giai đoạn thi công ....... 35
2.5.1. Thành phần tải trọng sử dụng trong phân tích ..................................... 35
2.5.2. Tốc độ thi công ................................................................................... 38
2.5.3. Độ ẩm môi trường .............................................................................. 41
2.6. Phân tích kết cấu khung bê tơng cốt thép có tường chèn giai đoạn thi
cơng ............................................................................................................. 43
2.6.1. Quy trình thi công tường chèn, vách ngăn .......................................... 43
2.6.2. Tải trọng ............................................................................................. 44


2.6.3. Mơ hình tường chèn vào hệ khung bê tơng cốt thép ............................ 45
CHƯƠNG 3. KHẢO SÁT PHÂN TÍCH KHUNG BÊ TƠNG CỐT THÉP
CĨ TƯỜNG CHÈN THEO GIAI ĐOẠN THI CÔNG ............................ 50
3.1. Lựa chọn sơ đồ khảo sát ........................................................................ 51
3.2. Kích thước tiết diện và vật liệu sử dụng trong vách ............................... 54
3.2.1. Lựa chọn kích thước tiết diện ............................................................. 54

3.2.2. Vật liệu ............................................................................................... 55
3.3. Tải trọng tác động lên cơng trình ........................................................... 55
3.3.1. Tĩnh tải ............................................................................................... 55
3.3.2. Hoạt tải ............................................................................................... 56
3.3.3. Tải trọng ngang ( tải trọng gió, tải trọng động đất) ............................. 56
3.3.4. Tường chèn ........................................................................................ 57
3.4. Bài toán 1 .............................................................................................. 57
3.4.1. Khảo sát, so sánh 2 bài toán 1A và 1B ................................................ 57
3.4.2. Nhận xét ............................................................................................. 65
3.5. Bài toán 2 .............................................................................................. 68
3.5.1. Khảo sát bài toán 2A, 2B, so sánh kết quả 2 bài toán với nhau ........... 68
3.5.2. Nhận xét ............................................................................................. 75
3.6. Bài toán 3 .............................................................................................. 78
3.6.1. Khảo sát bài toán 3 so sánh kết quả với vài toán 2B ........................... 78
3.6.2. Nhận xét ............................................................................................. 81
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................... 82


DANH MỤC BẢNG
Số hiệu bảng
Bảng 1.1

Bảng 1.2

Bảng 2.1

Bảng 2.2

Bảng 2.3

Bảng 2.4

Tên bảng
Bảng so sánh gạch đất sét nung và các loại gạch
không nung
Bảng so sánh sử dụng tấm tường Acotec-Xuân mai
thay thế tường gạch xây
Bảng so sánh tĩnh tải hoàn thiện và tĩnh tải bản thân
truyền xuống móng cơng trình văn phịng 9 tầng
Bảng so sánh tĩnh tải hồn thiện và tĩnh tải bản thân
truyền xuống móng nhà chung cư 20 tầng
Bảng so sánh chênh lệch co ngắn của cột và vách với
các tốc độ thi công 7 ngày/ tầng và 10 ngày/ tầng
Bảng so sánh độ lệch cột và vách với 2 độ ẩm là 50%
và 80%

Bảng 2.5

Bảng thông số một số loại tấm tường Acotec

Bảng 3.1

Lựa chọn tiết diện cột

Bảng 3.2

Tĩnh tải sàn

Bảng 3.4

Tĩnh tải tường

Bảng 3.5

Bảng 3.6

Bảng 3.7

Bảng 3.8

Bảng so sánh momen dầm B11 theo 2 phương pháp
phân tích trong bài tối 1A và 1B
So sánh lực dọc cột C1 theo 2 phương pháp phân tích
trong bài toán 1A và 1B
So sánh chuyển vị dọc trục cột C1 và vách theo phân
tích thơng thường (Bài tốn 1A)
So sánh chuyển vị dọc trục cột C1 và vách theo giai
đoạn thi cơng (Bài tốn 1B)


Bảng 3.9

Bảng 3.10

Bảng so sánh momen dầm B11 theo 2 phương pháp
phân tích trong bài tối 2A và 2B
So sánh chuyển vị dọc trục cột C1 và vách theo phân
tích thơng thường có kể tường chèn (Bài tốn 2A)
So sánh chuyển vị dọc trục cột C1 và vách phân tích

Bảng 3.11

theo giai đoạn thi cơng có kể tới tường chèn (Bài toán
2B)

Bảng 3.12

Bảng so sánh ứng suất kéo nén lớn nhất của 2 bài
toán BT2A và BT2B
So sánh chuyển vị dọc trục cột C1 và vách phân tích

Bảng 3.13

theo giai đoạn thi cơng có kể tới tường chèn là tấm
tường Acotec (Bài toán 3)

Bảng 3.14

Bảng 3.15

So sánh sự chênh lệch chuyển vị dọc trục của cột C1
và vách phân tích giữa bài toán 3 và bài toán 2B
Bảng so sánh ứng suất trong tấm tường và cường độ
chịu nén tính toán của tấm tường


DANH MỤC HÌNH
Số hiệu hình

Tên hình

Hình 1.1

Một số loại mặt bằng nhà cao tầng hệ khung chịu lực

Hình 1.2

Một số cách bố trí lõi cứng trong cơng trình

Hình 1.3
Hình 1.4

Phần tử một chiều
Phần tử hai chiều

Hình 1.5

Sơ đồ phân tích cả hệ

Hình 1.6

Sơ đồ phân tích theo tuần tự thi cơng từng tầng

Hình 1.8

So sánh chênh lệch cao độ cột biên và cột giữa theo 2
cách phân tích
Một số tường xây đá hộc thực tế

Hình 1.9

Các loại gạch khơng nung phổ biến tại nước ta hiện nay

Hình 1.10

Kích thước mặt cắt tấm tường Acotec

Hình 1.11

Một số hình ảnh thực tế lắp dựng tấm tường Acotec

Hình 2.1

Mặt bằng cơng trình văn phịng

Hình 2.2

Mặt bằng điển hình nhà chung cư 20 tầng

Hình 2.3

Mơ hình kết cấu khung nhà 20 tầng

Hình 1.7

Hình 2.4
Hình 2.5

Biều đồ chênh lệch co ngắn của cột và vách của nhà 20
tầng do sự ảnh hưởng của độ ẩm

Hình ảnh thi cơng cơng trình lắp dựng tường chèn đồng
thời thi công khung – Nhà che lưới 3 tầng đã hồn thiện
phần phia dưới

Hình 3.1

Mơ hình khơng gian 3d tịa nhà 15 tầng

Hình 3.2

Mặt bằng kết cấu tầng điển hình


Hình 3.3

Khung trục khảo sát ( khung trục 1)

Hình 3.4

Biểu đồ momen khung trục 1 phân tích theo bài tốn 1A

Hình 3.5

Biểu đồ momen khung trục 1 phân tích theo bài tốn 1B

Hình 3.6

Lực dọc khung trục 1 phân tích theo bài tốn 1A

Hình 3.7

Lực dọc khung trục1 phân tích theo bài tốn 1B

Hình 3.8

Biến dạng khung trục 1 phân tích theo bài tốn 1A

Hình 3.9

Biến dạng khung trục 1 phân tích theo bài tốn 1B

Hình 3.10

Biểu đồ chênh lệch chuyển vị giữa cột C1 và vách theo 2
phương pháp phân tích trong bài tốn 1A và bài tốn 1B

Hình 3.11

Biểu đồ momen khung trục 1 phân tích theo bài tốn 2A

Hình 3.12

Biểu đồ momen khung trục 1 phân tích theo bài tốn 2B

Hình 3.13

Lực dọc khung trục 1 phân tích theo bài tốn 2A

Hình 3.14

Lực dọc khung trục 1 phân tích theo bài tốn 2B

Hình 3.15

Biểu đồ chênh lệch chuyển vị giữa cột C1 và vách theo 2
phương pháp phân tích trong bài tốn 2A và bài tốn 2B

Hình 3.16

Biểu đồ chênh lệch chuyển vị giữa cột C1 và vách theo 2
phương pháp phân tích trong bài tốn 2A, 2B, 1A, 1B
Biểu đồ so sánh sự chênh lệch chuyển vị dọc trục của

Hình 3.17

cột C1 và vách phân tích giữa bài toán 3 và bài toán 2B


1
MỞ ĐẦU
* Lý do chọn đề tài
Bước sang thế kỷ 21, nền kinh tế thế giới phát triển mạnh, tốc độ đơ thị
hóa tăng nhanh chóng, dân số ngày càng đông dẫn đến các nhu cầu về nhà ở,
trụ sở làm việc và các cơng trình cơng cộng ... trở thành vấn đề cấp bách cho
các đô thị trên thế giới nói chung và các đơ thị tại Việt Nam nói riêng.
Xuất phát từ thực trạng như vậy nên giải pháp xây dựng các nhà cao tầng
là biện pháp hữu hiệu nhất để giải quyết các vấn đề về tăng dân số cũng như
các nhu cầu khác của các đô thị. Trong những năm trở lại đây, hàng loạt các
công trình nhà cao tầng với quy mơ và chiều cao lớn đã được đưa vào xây
dựng và sử dụng tại Việt Nam như các cơng trình thuộc khu đơ thị mới Trung

Hịa - Nhân Chính, khu đơ thị Linh Đàm, khu đơ thị Mỹ Đình,...với chiều cao
từ 17-34 tầng, khu đô thị Văn Phú, Xa La - Hà Đông với chiều cao từ 30-40
tầng, và đặc biệt đã xuất hiện các cơng trình có chiều cao lớn như Lotte -Liễu
Giai cao 65 tầng, cơng trình cao nhất Việt Nam hiện nay - tòa nhà Keangnam
cao 70 tầng tại đường Phạm Hùng - Hà Nội. Trên thế giới, nhà cao tầng cũng
phát triển từ rất sớm với tốc độ rất nhanh. Hiện nay cơng trình cao nhất thế
giới là tịa nhà Burj Kharifa ở Dubai thuộc các tiểu vương quốc Ả rập thống
nhất hồn thành năm 2010 có chiều cao lên đến 868m với 168 tầng.
Với sự phát triển của nhà cao tầng diễn ra nhanh chóng như vậy, địi hỏi
cơng tác thiết kế kết cấu nhà cao tầng cũng cần phải có sự phát triển tương
ứng. Việc tính tốn cơng trình phải được thực hiện sao cho sự làm việc của
cơng trình được mơ phỏng trên máy tính, phịng thí nghiệm. và cơng trình
thực tế ngày càng tiệm cận với nhau. Qua đó giúp cho việc tính tốn nhà cao
tầng ngày một chính xác hơn, an tồn và tiết kiệm hơn.


2
Hiện nay, đã có nhiều nghiên cứu về lý thuyết cũng như phân tích sự
khác nhau giữa thiết kế theo giai đoạn sử dụng và thiết kế phân tích theo giai
đoạn thi công. Để làm rõ hơn sự làm việc theo q trình thi cơng như ảnh
hưởng của tường chèn tới việc phân tích khung bê tơng cốt thép, luận văn
thực hiện nội dung nghiên cứu với tên đề tài là:
“PHÂN TÍCH KẾT CẤU KHUNG BÊ TƠNG CỐT THÉP CĨ TƯỜNG
CHÈN THEO GIAI ĐOẠN THI CÔNG.”
* Mục tiêu nghiên cứu.
- Đánh giá so sánh phương pháp phân tích kết cấu nhà cao tầng theo giai
đoạn thi cơng có xét đến ảnh hưởng tường chèn, vách ngăn đến nội lực khung
và nội lực xuất hiện trong tường tự mang, với cách phân tích đàn hồi thơng
thường.
* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.

- Kết cấu nhà khung vách bê tông thi cơng theo phương pháp đổ tồn
khối có có chèn khối xây hoặc tấm tường lắp ghép.
- Phạm vi: phân tích tĩnh học đàn hồi và phân tích phi tuyến xét đến tuần
tự thi công hệ kết cấu dưới tác dụng của tải trọng đứng.
* Phương pháp nghiên cứu.
- Phương pháp nghiên cứu tài liệu, khảo sát số, phân tích được sử dụng
trong luận văn.
- So sánh, tổng hợp và rút ra các nhận xét, kết luận.


THƠNG BÁO
Để xem được phần chính văn của tài liệu này, vui
lịng liên hệ với Trung Tâm Thơng 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:

TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN


82
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
*Kết luận:
Phương pháp phân tích theo giai đoạn thi công cho kết quả nội lực và
biến dạng của khung bê tơng cốt thép tồn khối sát thực hơn so với phương
pháp phân tích đàn hồi trên hệ kết cấu hoàn chỉnh.
Khi xét sự làm việc đồng thời của tường chèn, sự chênh lệch kết quả nội
lực khung phân tích theo giai đoạn thi cơng so với phân tích thơng thường
giảm đi, kết quả khảo sát trong đề tài mức độ chênh lệch co ngắn của cột và

vách giảm tối đa tới 65%.
Phân tích theo giai đoạn thi công kết quả cho ứng suất nén và ứng suất
kéo chênh lệch lần lượt là 0,4%-19,9% và 8,34%-26,63% so với phân tích
thơng thường.
Ảnh hưởng của biến dạng khung đến ứng suất tường chèn cần được xét
đến khi kiểm tra trạng thái sử dụng bình thường của tường chèn.
*Kiến nghị
Đối với kết cấu khung bê tơng cốt thép tồn khối sử dụng tường chèn thi
công đồng thời, phương pháp phân tích kết cấu theo giai đoạn thi cơng có xét
tường chèn sẽ cho kết quả sát với thực tế.
Các sự cố đối với tường chèn tường chèn có thể được khắc phục 1 phần
nếu kể đến những ứng suất phát sinh trong tường do tương tác khung – tường
chèn trong q trình phân tích theo giai đoạn thi cơng.


TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Nguyễn Xuân Bảo, Nguyễn Năng Anh (1985), Phương pháp sai phân
hữu hạn và ứng dụng giải các bài tốn kết cấu, NXB Nơng Nghiệp, Hà Nội,
2. Võ Như Cầu (2005), Tính kết cấu theo phương pháp phần tử hữu hạn,
NXB Xây Dựng, Hà Nội,
3. Vũ Hồng Hiệp, mơ hình phân tích khung BTCT có tường chèn chịu tải
trọng động đất, Tạp Chí Xây Dựng,
4. Vũ Hồng Hiệp (2017), phương pháp phân tích kết cấu bê tông cốt thép
theo tuần tự thi công, Xây Dựng Và Đô Thị,
5. Hồ Việt Hùng (2001), Shortening - Nguyên nhân, mâu thuẫn và phương
pháp hạn chế sai sót, KetcaushoftGroup,
6. Võ Bá Tầm, Nhà cao tầng bê tông - cốt thép, NXB ĐH Quốc Gia TP,Hồ
Chí Minh, 2012, trang 9,10,
7. Nguyễn Ngọc Thịnh (2016), nghiên cứu quy trình thiết kế nhà cao tầng

bê tơng cốt thép phân tích theo giai đoạn thi công,
8. Quy chuẩn Việt Nam 02:2009/BXD, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia số
liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng, NXB Xây Dựng,
9. Tiêu chuẩn xây dựng TCXDVN 194 : 2006: Nhà cao tầng - Công tác
khảo sát địa kỹ thuật, NXB Xây Dựng, phụ lục A,
10.

Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam: TCVN 2737:1995, Tải trọng và

tác động-Tiêu chuẩn thiết kế, NXB Xây Dựng, Hà Nội,
11.

Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam: TCVN 5573-2011, Kết cấu gạch

đá và gạch đá cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế, NXB Xây Dựng, Hà Nội,
12.

Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam: TCVN 5574-2018, Kết cấu bê

tông và cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế, NXB Xây Dựng, Hà Nội,


13.

W,Sullơ (1995), Kết cấu nhà cao tầng, NXB Xây Dựng, Hà Nội,

trang 15, 128-133,
Website
14.

https://xmcc,com,vn,

15.

https://civiltoday,com,