Luận án tiến sĩ: Tối ưu bù co ngắn cột bê tông cốt thép nhà siêu cao tầng ở Việt Nam năm 2022

Luận án tiến sĩ nghiên cứu nghiên cứu phương pháp tối ưu bù co ngắn cột bê tông cốt thép nhà siêu cao tầng ở việt nam, phân tích chuyên sâu, xây dựng mô hình lý thuyết, đề xuất

• Tác giả: Nguyễn Đức Xuân
• Người hướng dẫn: TS. Hồ Ngọc Khoa
• Trường học: Trường Đại học Xây dựng Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng
• Đề tài: Nghiên cứu phương pháp tối ưu bù co ngắn cột BTCT nhà siêu cao tầng ở Việt Nam
• Loại tài liệu: Luận án Tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Lý do lựa chọn đề tài
• 0.2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
• 0.3. Nhiệm vụ nghiên cứu
• 0.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 0.5. Phương pháp nghiên cứu
• 0.6. Giá trị khoa học và ý nghĩa thực tiễn. Những đóng góp mới của luận án
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CO NGẮN CỘT VÀ BÙ CO TRONG XÂY DỰNG NHÀ SIÊU CAO TẦNG
• 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG
• 1.1.1. Nhà siêu cao tầng bê tông cốt thép (BTCT) đổ tại chỗ
• 1.1.2. Khái niệm co ngắn cột và bù co trong xây dựng nhà siêu cao tầng
• 1.1.3. Các nguyên nhân và dự báo co ngắn cột
• 1.2. ẢNH HƯỞNG CỦA CO NGẮN CỘT ĐẾN CÔNG TRÌNH
• 1.2.1. Ảnh hưởng đến kết cấu chịu lực
• 1.2.2. Ảnh hưởng đến các bộ phận phi kết cấu
• 1.2.3. Giải pháp giảm thiểu vênh co trong giai đoạn thiết kế
• 1.3. TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU CO NGẮN CỘT
• 1.3.1. Nghiên cứu hiện tượng co ngắn cột trên thế giới
• 1.3.2. Nghiên cứu co ngắn cột ở Việt Nam
• 1.4. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP BÙ CO NGẮN CỘT
• 1.4.1. Các phương pháp lý thuyết xác định giá trị và cách thức bù co
• 1.4.2. Nghiên cứu thi công bù co trong thực tế xây dựng
• 1.4.3. Trình tự và kỹ thuật thi công bù co
• 1.5. VẤN ĐỀ ĐẶT RA VÀ ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN
• 1.5.1. Những vấn đề đặt ra
• 1.5.2. Định hướng nghiên cứu của luận án
• 2. CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN VỀ THI CÔNG BÙ CO TRONG XÂY DỰNG NHÀ SIÊU CAO TẦNG
• 2.1. CƠ SỞ TOÁN HỌC CỦA BÀI TOÁN TỐI ƯU BÙ CO
• 2.1.1. Biến thiết kế
• 2.1.2. Hàm mục tiêu
• 2.1.3. Hệ ràng buộc
• 2.1.4. Các phương pháp giải bài toán tối ưu hóa
• 2.2. DỰ BÁO VÀ QUAN TRẮC CO NGẮN CỘT
• 2.2.1. Các giai đoạn dự báo giá trị co ngắn cột
• 2.2.2. Quan trắc co ngắn cột
• 2.3. KỸ THUẬT THI CÔNG BÙ CO
• 2.3.1. Lựa chọn cấu kiện thi công bù co
• 2.3.2. Lựa chọn giá trị co ngắn dự báo theo các thời điểm để tính toán bù co
• 2.3.3. Hình thức thi công bù co
• 3. PHƯƠNG PHÁP BÙ CO DI CHUYỂN TỐI ƯU
• 3.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP BÙ CO
• 3.1.1. Bù co gộp nhóm
• 3.1.2. Phương pháp gộp nhóm tối ưu OC (Optimal Compensation)
• 3.1.3. Phương pháp gộp nhóm trung bình di chuyển MAC (Moving Averaging Correction)
• 3.2. THIẾT LẬP BÀI TOÁN BÙ CO DI CHUYỂN TỐI ƯU (MCO)
• 3.2.1. Biến thiết kế cho MCO
• 3.2.2. Hàm mục tiêu cho MCO
• 3.2.3. Xác định điều kiện kiểm soát vênh co (điều kiện ràng buộc)
• 3.3. THUẬT TOÁN BÙ CO DI CHUYỂN TỐI ƯU
• 3.3.1. Bài toán bù co tất định (DOC)
• 3.3.2. Bài toán bù co với ràng buộc theo độ tin cậy
• 3.4. THUẬT GIẢI TIẾN HÓA VI PHÂN CHO BÀI TOÁN BÙ CO TỐI ƯU
• 3.4.1. Cải tiến quá trình đột biến
• 3.4.2. Xử lý biến số nguyên
• 3.4.3. So sánh lựa chọn phương án
• 3.5. TRÌNH TỰ VÀ CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN MCO
• 3.6. VÍ DỤ MINH HỌA
• 3.6.1. Tòa nhà Lotte Centre Hà Nội
• 4. QUY TRÌNH THI CÔNG BÙ CO DI CHUYỂN TỐI ƯU TRONG XÂY DỰNG NHÀ SIÊU CAO TẦNG
• 4.1. QUY TRÌNH THI CÔNG BÙ CO DI CHUYỂN TỐI ƯU
• 4.1.1. Sơ đồ khối quy trình đề xuất
• 4.1.2. Diễn giải quy trình thi công bù co
• 4.2. ÁP DỤNG THIẾT LẬP PHƯƠNG ÁN THI CÔNG BÙ CO CHO CÔNG TRÌNH THỰC TẾ
• 4.2.1. Mô tả về công trình
• 4.2.2. Phương án thi công bù co đã thực hiện ở công trình Keangnam
• 4.2.3. Thiết lập phương án thi công bù co đối với phương pháp đề xuất MCO
• 4.2.4. Thi công bù co
• 4.2.5. Hiệu chỉnh phương án bù co khi có sai lệch lớn
• TUYỂN TẬP CÁC BÀI BÁO CÔNG BỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN TRÊN CÁC TẠP CHÍ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu tối ưu bù co ngắn cột bê tông cốt thép

Nghiên cứu tối ưu bù co ngắn cột bê tông cốt thép (BTCT) cho nhà siêu cao tầng tại Việt Nam là một chủ đề quan trọng trong lĩnh vực xây dựng. Hiện tượng co ngắn cột ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định và an toàn của công trình. Việc hiểu rõ về nguyên nhân và cách thức bù co là cần thiết để đảm bảo chất lượng công trình. Nghiên cứu này không chỉ giúp cải thiện thiết kế mà còn tối ưu hóa quy trình thi công.

1.1. Khái niệm về co ngắn cột và bù co trong xây dựng

Co ngắn cột là hiện tượng mà chiều dài cột bị giảm do tác động của tải trọng và các yếu tố môi trường. Bù co là phương pháp điều chỉnh chiều cao cột trong quá trình thi công để đảm bảo rằng cột đạt được chiều cao thiết kế sau khi co ngắn. Việc hiểu rõ khái niệm này là bước đầu tiên trong việc áp dụng các giải pháp tối ưu.

1.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu bù co cho nhà siêu cao tầng

Nhà siêu cao tầng thường phải chịu tải trọng lớn và có cấu trúc phức tạp. Nghiên cứu bù co giúp giảm thiểu rủi ro về biến dạng và hư hỏng trong quá trình sử dụng. Điều này không chỉ đảm bảo an toàn cho công trình mà còn tiết kiệm chi phí sửa chữa và bảo trì.

II. Vấn đề và thách thức trong bù co ngắn cột bê tông cốt thép

Mặc dù bù co là một giải pháp hiệu quả, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức trong quá trình thực hiện. Các vấn đề như sự không đồng nhất trong vật liệu, điều kiện thi công và thời tiết có thể ảnh hưởng đến kết quả bù co. Việc xác định chính xác giá trị bù co cho từng tầng cũng là một thách thức lớn.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến co ngắn cột

Các yếu tố như độ ẩm, nhiệt độ, và lịch sử tải trọng có thể làm tăng hoặc giảm giá trị co ngắn cột. Việc phân tích các yếu tố này là cần thiết để đưa ra các giải pháp bù co hiệu quả.

2.2. Thách thức trong việc dự đoán co ngắn cột

Dự đoán chính xác giá trị co ngắn cột là một nhiệm vụ khó khăn do sự phức tạp của các yếu tố ảnh hưởng. Các phương pháp hiện tại vẫn chưa hoàn toàn chính xác, dẫn đến rủi ro trong thiết kế và thi công.

III. Phương pháp tối ưu bù co ngắn cột bê tông cốt thép

Để tối ưu hóa bù co, nhiều phương pháp đã được nghiên cứu và áp dụng. Các phương pháp này không chỉ giúp giảm thiểu vênh co mà còn đảm bảo tính ổn định cho công trình. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp là rất quan trọng để đạt được hiệu quả cao nhất.

3.1. Phương pháp bù co tuyệt đối

Phương pháp bù co tuyệt đối yêu cầu bù co cho tất cả các tầng theo giá trị vênh co thiết kế. Phương pháp này có thể tốn kém và phức tạp nhưng đảm bảo tính chính xác cao trong việc điều chỉnh chiều cao cột.

3.2. Phương pháp bù co tối ưu hóa

Phương pháp tối ưu hóa sử dụng các thuật toán để xác định giá trị bù co cho từng tầng một cách hiệu quả. Phương pháp này giúp tiết kiệm thời gian và chi phí trong quá trình thi công.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu bù co

Nghiên cứu về bù co ngắn cột đã được áp dụng thành công trong nhiều công trình siêu cao tầng tại Việt Nam. Các kết quả cho thấy việc áp dụng các phương pháp tối ưu đã giúp giảm thiểu đáng kể vênh co và đảm bảo an toàn cho công trình.

4.1. Các công trình tiêu biểu áp dụng bù co

Một số công trình như Lotte Center Hanoi và Vincom Landmark 81 đã áp dụng thành công các phương pháp bù co. Kết quả cho thấy sự cải thiện rõ rệt trong việc kiểm soát co ngắn cột.

4.2. Đánh giá hiệu quả của các phương pháp bù co

Đánh giá hiệu quả của các phương pháp bù co cho thấy sự giảm thiểu vênh co và cải thiện độ ổn định cho công trình. Các số liệu thu thập được từ các công trình thực tế đã chứng minh tính khả thi của các phương pháp này.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu bù co ngắn cột

Nghiên cứu tối ưu bù co ngắn cột bê tông cốt thép cho nhà siêu cao tầng tại Việt Nam đã mở ra nhiều hướng đi mới trong thiết kế và thi công. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giải pháp hiệu quả hơn, giúp nâng cao chất lượng công trình.

5.1. Hướng phát triển nghiên cứu bù co

Nghiên cứu cần tiếp tục phát triển các phương pháp mới và cải tiến các phương pháp hiện tại để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao trong xây dựng nhà siêu cao tầng.

5.2. Tầm quan trọng của việc chia sẻ công nghệ

Việc chia sẻ công nghệ và kinh nghiệm giữa các đơn vị tư vấn và nhà thầu sẽ giúp nâng cao chất lượng công trình và giảm thiểu rủi ro trong thi công.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Hiện tượng co ngắn cột (column shortening) trong các công trình nhà siêu cao tầng bê tông cốt thép (BTCT) là sự biến dạng thu ngắn chiều dài dọc trục của cấu kiện chịu lực thẳng đứng dưới tác dụng kết hợp của biến dạng đàn hồi, từ biến và co ngót bê tông theo thời gian. Sự chênh lệch co ngắn giữa cột, vách và lõi cứng trong cùng một mặt bằng kết cấu tạo ra hiện tượng vênh co ngắn (differential column shortening - DCS). Vênh co làm dầm sàn bị nghiêng, gây phát sinh nội lực thứ cấp do chuyển vị cưỡng bức, đồng thời dẫn tới hư hỏng hệ thống phi kết cấu như nứt vách ngăn, vỡ kính bao che, biến dạng đường ống kỹ thuật và kẹt ray thang máy.

Các giải pháp kết cấu trong giai đoạn thiết kế như sử dụng hệ tầng cứng (outrigger), dầm biên (belts), bổ sung cốt thép dọc trục hoặc sử dụng liên kết khớp tự do làm tăng đáng kể chi phí xây dựng nhưng không triệt để kiểm soát được vênh co dài hạn. Giải pháp thi công bù co ngắn bằng cách chủ động thi công cột cao hơn thiết kế một khoảng xác định để bù trừ lượng co ngắn trong tương lai là hướng tiếp cận thực tế hiệu quả. Tuy nhiên, tại Việt Nam, công nghệ và quy trình thi công bù co tại các dự án siêu cao tầng phần lớn do nhà thầu và đơn vị tư vấn nước ngoài nắm giữ dưới dạng bí mật công nghệ. Các phương pháp tính toán bù co lý thuyết hiện hữu (như bù co tuyệt đối, bù co đồng đều, bù co gộp nhóm đều, bù co gộp nhóm tối ưu - OC, bù co gộp nhóm trung bình di chuyển - MAC) bộc lộ nhiều bất cập về độ phức tạp thuật toán, số nhóm bù lớn làm tăng chi phí điều chỉnh ván khuôn, và chưa xét đến các yếu tố biến thiên ngẫu nhiên của điều kiện thi công thực tế. Luận án lựa chọn giải quyết khoảng trống này thông qua việc xây dựng một phương pháp tối ưu hóa mới và xác lập quy trình thi công bù co phù hợp với điều kiện xây dựng tại Việt Nam.

Mục đích nghiên cứu:

1. Xây dựng một phương pháp xác định phương án hiệu quả cho công tác bù co ngắn cột, tức là tìm số nhóm và giá trị bù co tối ưu;
2. Trên cơ sở phương pháp lý thuyết, đề xuất quy trình thi công bù co trong xây dựng công trình nhà siêu cao tầng ở Việt Nam.

Nhiệm vụ nghiên cứu:

1. Nghiên cứu tổng quan về co ngắn cột và bù co cột trong xây dựng nhà siêu cao tầng;
2. Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn về bù co cột trong xây dựng nhà siêu cao tầng;
3. Xây dựng và giải bài toán tối ưu để lựa chọn phương án bù tốt nhất;
4. Đề xuất quy trình thi công bù co phù hợp thực tế trong xây dựng nhà siêu cao tầng ở Việt Nam.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Sự bù co ngắn cấu kiện đứng BTCT chịu lực của nhà siêu cao tầng; công tác và quy trình thi công bù co ngắn cột trong xây dựng nhà siêu cao tầng.
• Phạm vi nghiên cứu: Áp dụng trong phạm vi mặc định các giá trị co ngắn đã được các đơn vị tư vấn thiết kế cung cấp (không nghiên cứu phương pháp tính toán co ngắn và không nghiên cứu kỹ thuật đo quan trắc); biến dạng vênh co giới hạn áp dụng chung một giá trị cho từng khung quy ước (Line); đối tượng khảo sát là công trình nhà siêu cao tầng BTCT toàn khối từ 60 tầng trở lên tại Việt Nam với các dữ liệu thực tế tại Keangnam Landmark 72 và Lotte Center Hanoi.

---

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án đã hệ thống hóa các hướng nghiên cứu về co ngắn và bù co cột trên thế giới và tại Việt Nam:

• Nghiên cứu bản chất biến dạng co ngắn và mô hình dự báo: Các nghiên cứu ban đầu từ những năm 1930 của Dischinger, tiếp nối bởi Fintel và Khan (1960, 1987) đã chứng minh biến dạng co ngót và từ biến chiếm giá trị lớn gấp 1 đến 3 lần biến dạng đàn hồi, khuyến cáo cần kiểm soát co ngắn với công trình trên 40 tầng (cao trên 120 m). Hiệp hội Xi măng Portland (PCA, 1992) và Viện Bê tông Mỹ (ACI 209R-92) khảo sát thực nghiệm ghi nhận co ngắn cột tầng điển hình cao 3,6 m khoảng 0,7 mm đến 0,73 mm, độ co ngắn tích lũy của tòa nhà 50 tầng sau 2 năm đạt 36,5 mm; với tòa nhà 70 tầng, vênh co cột - lõi từ 21,3 mm đến 31,6 mm. Các nghiên cứu theo dõi dài hạn của Pfeifer và cộng sự (Lake Point Tower 70 tầng - 12 năm), Bakoss và cộng sự (Marina City Towers 60 tầng - 22 năm; Water Tower Place 76 tầng - 13 năm), Bast W.D. và cộng sự (tòa nhà 45 tầng tại Chicago bị vênh co 10 cm sau 12 năm gây hỏng hệ thống ống nước và kẹt thang máy).
• Các mô hình tính toán hiện đại: Moragaspitiya và cộng sự (2010) bổ sung ảnh hưởng của hàm lượng cốt thép giúp cản trở co ngắn từ 7% đến 15%; Samarakkody và cộng sự (2017) mô phỏng thi công nhiều giai đoạn theo tiêu chuẩn AS3600-2001, ACI209R-92, AS3600-2009; Song và Yoon (2006) ứng dụng kỹ thuật mô phỏng Monte Carlo để dự báo co ngắn theo xác suất cho tòa nhà 41 tầng đạt độ tin cậy 90%. Nghiên cứu thực tế tại các công trình siêu cao tầng: Burj Khalifa (164 tầng, 828 m - co ngắn dự báo tối đa 452 mm), Ilham Baru Tower (60 tầng, 275 m - co ngắn tối đa 144 mm), The New Piedmont Government Office Tower (48 tầng, 200 m - co ngắn tối đa 132 mm), Tháp Q1 Gold Coast (80 tầng, 275 m - co ngắn dự báo 240 mm).
• Nghiên cứu tại Việt Nam: Cao Duy Khôi (2013) phân tích hiệu ứng co ngắn tại Keangnam Landmark 72 và tính toán cho công trình 20 tầng; Trần Quang Hưng phân tích khung 20 tầng theo ACI 209R-92 chỉ ra mô men phát sinh do vênh co trong dầm chiếm tới 3/4 mô men do tĩnh tải và hoạt tải; Đặng Bá Liên và Võ Anh Khoa nghiên cứu ứng dụng hệ tầng cứng (outrigger) giúp giảm 30% đến 50% độ vênh co.
• Các phương pháp bù co hiện có: Park H.S và cộng sự (2003) phân loại 4 phương pháp bù: bù tuyệt đối, bù đồng đều, bù gộp nhóm đều, và bù gộp nhóm tối ưu (OC) sử dụng thuật toán mô phỏng luyện kim (Simulated Annealing - SA). Năm 2011, Park S.W đề xuất phương pháp gộp nhóm trung bình di chuyển (MAC) dùng thuật toán thử dần. Thực tiễn thi công ghi nhận Alberto Cargnino áp dụng bù tại 7 mức sàn cho tòa nhà Piedmont; công ty MIDAS (Hàn Quốc) thiết lập bù gộp nhóm tại 4 mức sàn cho Keangnam Landmark 72 và đề xuất bù 4 mức sàn tại Lotte Center Hanoi.

Khoảng trống nghiên cứu luận án lựa chọn giải quyết: Phương pháp OC có số biến thiết kế không cố định, hàm mục tiêu phức tạp, dễ rơi vào cực trị cục bộ và khó xử lý khi có biến động hiện trường. Phương pháp MAC mang tính thử dần, số nhóm bù tìm được chưa phải là tối thiểu. Cả hai phương pháp đều tiếp cận theo mô hình tất định, chưa xét đến tính bất định của các biến số ngẫu nhiên trong thi công. Đồng thời, thực tế xây dựng tại Việt Nam hoàn toàn thiếu vắng một quy trình công nghệ thi công bù co có khả năng hướng dẫn xử lý số liệu quan trắc hiện trường theo các kịch bản biến cố sai lệch.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án kết hợp giữa lý thuyết cơ học kết cấu công trình, lý thuyết tối ưu hóa toán học và thống kê xác suất:

• Khung lý thuyết và khái niệm cốt lõi: Sử dụng mô hình thanh chịu nén đúng tâm xét từ biến và co ngót theo thời gian. Khái niệm khung quy ước (Line) gồm cột, lõi và dầm liên kết theo phương đứng. Giới hạn vênh co cho phép xác định theo trạng thái giới hạn thứ hai (TTGH 2) dựa trên độ dốc giới hạn của dầm sàn (thường quy định $L/480$ đến $L/500$, với $L$ là nhịp dầm). Phân biệt ranh giới biến dạng: biến dạng trước khi đổ bê tông sàn được bù tự động bởi cao độ ván khuôn sàn; biến dạng sau khi thi công bê tông sàn là đại lượng duy nhất dùng để tính toán bù co.
• Phương pháp toán học và tối ưu hóa: Xây dựng bài toán tối ưu rời rạc biến nguyên. Ứng dụng thuật giải tiến hóa vi phân cải tiến (Improved Differential Evolution - IDE) để tối ưu hóa đồng thời số nhóm bù $N_g$ và giá trị bù $\delta_i$ cho từng nhóm. Luận án cải tiến toán tử đột biến thích nghi và bổ sung cơ chế làm tròn số nguyên nhằm phù hợp với kỹ thuật thi công ván khuôn thực tế.
• Phương pháp phân tích độ tin cậy và định lượng thống kê: Thiết lập bài toán bù co theo độ tin cậy (Reliability-based Optimal Compensation - ROC) song song với bài toán tất định (Deterministic Optimal Compensation - DOC). Luận án sử dụng phương pháp mô phỏng Monte Carlo (MCS) và phương pháp độ tin cậy bậc nhất (FORM) để đánh giá xác suất an toàn khi hệ số biến thiên (CV) của co ngắn thay đổi từ 0,1 đến 0,3.
• Nguồn tư liệu và dữ liệu kiểm chứng: Số liệu thiết kế và quan trắc của tòa nhà 70 tầng theo công bố quốc tế; hồ sơ thiết kế và dữ liệu quan trắc hệ thống cảm biến dây rung (VWSGs), mạng cảm biến không dây (WSN) tại tòa tháp khách sạn Keangnam Landmark 72 (Hà Nội) và Lotte Center Hanoi (Hà Nội).

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về co ngắn cột và bù co trong xây dựng nhà siêu cao tầng

Chương 1 hệ thống hóa các định nghĩa về nhà siêu cao tầng theo CTBUH và quy chuẩn xây dựng Việt Nam, lựa chọn phạm vi xem xét các công trình trên 60 tầng kết cấu BTCT đổ tại chỗ. Tác giả phân tích cơ chế vật lý của co ngắn cột bao gồm: biến dạng đàn hồi tức thời, biến dạng co ngót theo độ ẩm môi trường và từ biến phụ thuộc lịch sử chất tải kéo dài. Phân tích ảnh hưởng của vênh co cột chỉ ra nội lực thứ cấp trong dầm sàn tỷ lệ nghịch với nhịp dầm, làm mô men tại đầu dầm liên kết với cột chuyển từ mô men âm thông thường sang mô men dương. Chương này tổng kết ưu nhược điểm của 4 phương pháp bù co lý thuyết hiện có và thực tiễn thi công tại các tòa nhà siêu cao tầng trên thế giới và Việt Nam thông qua bảng so sánh:

Phương pháp bù co	Nguyên lý xác định	Ưu điểm	Hạn chế, tồn tại
Bù co tuyệt đối	Bù đúng bằng giá trị vênh co dự báo tại từng tầng	Chính xác, triệt tiêu tối đa độ vênh co sau bù	Số lần điều chỉnh ván khuôn bằng số tầng nhân số cột, gây tốn kém chi phí, dễ nhầm lẫn
Bù co đồng đều	Lấy giá trị trung bình tổng vênh co chia cho tổng số tầng	Tính toán đơn giản, chỉ điều chỉnh ván khuôn 1 lần	Sai số tích lũy lớn, dễ gây hiện tượng vênh co ngược vượt giới hạn cho phép
Bù co gộp nhóm đều	Chia công trình thành các nhóm có số tầng bằng nhau	Tính toán đơn giản, số lần điều chỉnh ván khuôn giảm	Sai số tích lũy tại một số mức sàn vẫn có thể vượt giới hạn cho phép
Bù co gộp nhóm tối ưu (OC)	Dùng thuật toán SA tối ưu hóa số nhóm và giá trị bù	Số nhóm bù nhỏ, khống chế được sai số bù co từng mức sàn	Thuật toán SA phức tạp, số biến thay đổi, dễ mắc kẹt cực trị cục bộ, khó áp dụng khi có biến cố
Bù co gộp nhóm di chuyển (MAC)	Thử tăng dần số tầng trong nhóm đến khi chạm ngưỡng cho phép rồi di chuyển lên	Tính toán đơn giản hơn OC, số nhóm bù ít hơn nhóm đều	Số nhóm bù chưa đạt mức tối thiểu (chưa tối ưu toàn cục), khó xử lý điều kiện biên thực tế

Chương 2: Cơ sở khoa học và thực tiễn về thi công bù co trong xây dựng nhà siêu cao tầng

Chương 2 thiết lập cơ sở toán học tổng quát cho bài toán bù co: xác định không gian nghiệm của biến thiết kế gồm số nhóm bù $N_g$, ranh giới nhóm tầng và độ bù $\delta_i$. Hàm mục tiêu hướng tới việc cực tiểu hóa số nhóm bù và cực tiểu hóa tổng sai số bù co tích lũy (Accumulated Compensation Error - ACE). Ràng buộc bài toán là sai số vênh co sau bù tại mỗi mức sàn không được vượt quá độ lệch cho phép $\theta$.

Chương này làm rõ kỹ thuật quan trắc co ngắn tại hiện trường bằng hệ thống cảm biến dây rung (VWSGs) kết hợp mạng thu phát không dây WSN (gồm Sensor Node, Repeater Node, Master Node) và truyền số liệu qua mạng viễn thông. Tác giả phân tích thời điểm lựa chọn giá trị co ngắn: bù co theo "ngày mục tiêu" (khi biến dạng đạt cực đại dài hạn) và bù co theo "ngày hoàn thiện sàn". Về hình thức thi công, chương phân tích hai giải pháp can thiệp ván khuôn: bù co tại chân cột (kê chân ván khuôn) và bù co tại đỉnh cột (nâng cao độ đỉnh cột trước khi ghép cốp pha dầm sàn).

Chương 3: Phương pháp bù co di chuyển tối ưu

Chương 3 là phần đóng góp lý thuyết trung tâm của luận án, đề xuất phương pháp bù co di chuyển tối ưu (Moving Compensation Optimization - MCO). Khác với OC và MAC, MCO kết hợp nguyên lý di chuyển nhóm tầng từ dưới lên với việc giải bài toán tối ưu con tại từng bước di chuyển. Trong mỗi nhóm $i$, thuật toán tìm kiếm số tầng lớn nhất $N_{gi}$ và giá trị bù $\delta_i$ sao cho thỏa mãn điều kiện sai số tích lũy $E_j^i \le \theta$ tại mọi mức sàn $j$.

Thuật giải tiến hóa vi phân cải tiến (IDE) được xây dựng để giải bài toán với các tham số điều khiển được xác lập qua thực nghiệm mô phỏng. Đồng thời, tác giả mở rộng sang bài toán bù co dựa trên độ tin cậy (ROC), tích hợp kỹ thuật mô phỏng Monte Carlo để xác định xác suất an toàn khi các thông số vật liệu và môi trường có tính bất định. Kết quả kiểm chứng trên mô hình công trình 70 tầng và Lotte Center Hanoi (Line 15, giới hạn vênh co 20 mm) cho thấy tính hiệu quả của phương pháp:

Công trình kiểm chứng	Giới hạn vênh co ($\theta$)	Phương pháp OC	Phương pháp MAC	Phương pháp đề xuất MCO
Tòa nhà 70 tầng	10 mm	6 nhóm	8 nhóm	5 nhóm
Tòa nhà 70 tầng	5 mm	14 nhóm	15 nhóm	11 nhóm
Lotte Center Hanoi	20 mm	Không tính	4 nhóm (UC: 1 nhóm)	3 nhóm

Kết quả bảng số liệu chứng minh MCO làm giảm từ 1 đến 4 nhóm bù so với các phương pháp hiện hữu, trực tiếp giảm số lần phải gia công và điều chỉnh ván khuôn cột ngoài hiện trường, đồng thời triệt tiêu hoàn toàn nguy cơ xuất hiện vênh co ngược.

Chương 4: Quy trình thi công bù co di chuyển tối ưu trong xây dựng nhà siêu cao tầng

Chương 4 chuyển hóa kết quả lý thuyết thành quy trình công nghệ thi công gồm 6 giai đoạn logic:

1. Tổng hợp dữ liệu đầu vào: Thu thập hồ sơ thiết kế, dự báo co ngắn các Line từ tư vấn thiết kế.
2. Lựa chọn Line và thiết lập phương án bù co ban đầu: Xác định các Line có nguy cơ vượt giới hạn biến dạng, áp dụng thuật toán MCO để chia nhóm và định mức bù.
3. Lắp đặt thiết bị và tổ chức quan trắc hiện trường: Bố trí cảm biến VWSGs tại các tầng đại diện (tầng hầm, tầng chuyển, tầng giữa và tầng đỉnh) để theo dõi biến dạng thực tế.
4. Thi công bù co cột theo nhóm: Điều chỉnh chiều cao ván khuôn theo giá trị $\delta_i$ đã được tối ưu.
5. Phân tích dữ liệu quan trắc và so sánh: Định kỳ đối chiếu giữa co ngắn đo thực tế và co ngắn dự báo thiết kế.
6. Xử lý biến cố sai lệch lớn: Đưa ra 3 kịch bản can thiệp:
   • Sai lệch nằm trong giới hạn kiểm soát: Tiếp tục thi công theo phương án bù ban đầu;
   • Co ngắn thực tế nhỏ hơn nhiều so với dự báo: Dừng bù co để tránh gây vênh co ngược;
   • Co ngắn thực tế lớn hơn dự báo hoặc tiến độ thay đổi: Sử dụng thuật toán MCO tái tối ưu hóa từ tầng hiện tại lên tầng đỉnh dựa trên dữ liệu cập nhật.

Quy trình được áp dụng thực tế cho hạng mục tháp khách sạn 72 tầng thuộc dự án Keangnam Landmark Hanoi. Tư vấn thiết kế ban đầu đề xuất phương án bù 4 mức sàn (tầng 5: 10 mm; tầng 9: 20 mm; tầng 16: 30 mm; tầng 26: 40 mm). Phương án tính toán theo MCO đã tối ưu lại thành 3 nhóm bù với độ phân bổ hợp lý hơn, giảm chi phí nhân công điều chỉnh cốp pha và đảm bảo độ vênh co sau 5 năm sử dụng luôn nhỏ hơn ngưỡng $L/480$.

---

Kết quả và những đóng góp mới

Những đóng góp mới về lý luận và khoa học:

• Xây dựng thành công phương pháp bù co di chuyển tối ưu (MCO), khắc phục được hạn chế toán học của phương pháp OC (loại bỏ bài toán tối ưu số biến không cố định) và hạn chế của phương pháp MAC (tránh việc dừng ở phương án chưa tối ưu số nhóm).
• Thiết lập hoàn chỉnh bài toán bù co theo độ tin cậy (ROC) sử dụng thuật giải tiến hóa vi phân cải tiến (IDE) kết hợp mô phỏng Monte Carlo, cho phép lần đầu tiên định lượng được ảnh hưởng của các yếu tố ngẫu nhiên (nhiệt độ, độ ẩm, sai số thi công) đến độ tin cậy của phương án bù co cột.

Những đóng góp mới về thực tiễn:

• Cung cấp phương pháp xác định số nhóm bù nhỏ nhất và giá trị bù tương ứng, giúp giảm thiểu số lần điều chỉnh ván khuôn cột, rút ngắn tiến độ thi công chu kỳ sàn và tiết kiệm chi phí xây dựng nhà siêu cao tầng.
• Xây dựng quy trình 6 bước hướng dẫn công tác thi công bù co ngoài hiện trường, giải quyết triệt để các tình huống biến cố sai lệch giữa số liệu đo quan trắc thực tế và dự báo thiết kế, giúp các nhà thầu và tư vấn trong nước làm chủ công nghệ thi công bù co mà trước đây phụ thuộc vào chuyên gia nước ngoài.

Kiến nghị và giải pháp đề xuất:

• Các cơ quan quản lý nhà nước cần sớm nghiên cứu ban hành tiêu chuẩn, chỉ dẫn kỹ thuật quốc gia về thiết kế, thi công và nghiệm thu công tác kiểm soát co ngắn cột cho nhà cao tầng và siêu cao tầng tại Việt Nam.
• Các đơn vị tư vấn thiết kế và nhà thầu xây dựng cần bắt buộc đưa nội dung phân tích co ngắn theo tiến độ thi công nhiều giai đoạn và lắp đặt hệ thống quan trắc biến dạng tự động vào hồ sơ thiết kế kỹ thuật - thi công đối với các công trình trên 40 tầng.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của luận án:

• Nghiên cứu mặc định số liệu co ngắn cột và lõi do đơn vị tư vấn thiết kế cung cấp, chưa đi sâu vào hoàn thiện mô hình toán học dự báo co ngót và từ biến riêng biệt cho điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm và cốt liệu bê tông tại Việt Nam.
• Bài toán tối ưu MCO mới giải quyết trên từng khung phẳng quy ước 2D (Line), chưa xét đến sự tương tác không gian 3D phức tạp giữa các Line giao nhau và ảnh hưởng phi tuyến hình học của toàn bộ kết cấu công trình.
• Biến dạng vênh co giới hạn trong nghiên cứu vẫn áp dụng một giá trị đồng nhất cho toàn bộ chiều cao của Line.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

• Phát triển bài toán tối ưu hóa bù co đa mục tiêu trên mô hình không gian 3D tổng thể của công trình siêu cao tầng.
• Tích hợp thuật toán MCO vào mô hình thông tin công trình (BIM) và hệ thống quan trắc kết cấu thời gian thực (SHM) dựa trên nền tảng Internet vạn vật (IoT) để tự động hóa hoàn toàn việc hiệu chỉnh chiều cao cốp pha cột trong quá trình xây dựng.

---

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu chuyên khảo có giá trị kỹ thuật cao, phục vụ cho nhiều đối tượng trong lĩnh vực xây dựng công trình:

• Nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên chuyên ngành Kỹ thuật Xây dựng: Tham khảo Chương 2 và Chương 3 về phương pháp toán tối ưu biến rời rạc, thuật giải tiến hóa vi phân cải tiến (IDE) và lý thuyết độ tin cậy trong kết cấu công trình.
• Kỹ sư thiết kế kết cấu: Tham khảo Chương 1 và Chương 2 để nắm vững bản chất phát sinh nội lực thứ cấp do vênh co cột - lõi, phục vụ việc lựa chọn hệ kết cấu và bố trí thép dầm sàn hợp lý.
• Nhà thầu thi công và đơn vị tư vấn quản lý dự án, giám sát: Tham khảo Chương 4 về quy trình 6 bước thi công bù co ngoài hiện trường, các phương án cấu tạo ván khuôn tại chân/đỉnh cột và phương pháp xử lý số liệu quan trắc khi có sự sai lệch giữa thực tế và thiết kế.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Hiện tượng co ngắn cột và vênh co ngắn cột (DCS) khác nhau như thế nào?
Co ngắn cột là biến dạng thu ngắn chiều dài dọc trục của từng cấu kiện cột, vách hoặc lõi riêng lẻ dưới tác dụng của tải trọng nén, co ngót và từ biến bê tông. Vênh co ngắn cột là sự chênh lệch về độ co ngắn giữa hai cấu kiện thẳng đứng liền kề (điển hình là giữa cột biên và lõi cứng) trong cùng một mặt bằng tầng, làm dầm sàn bị nghiêng và phát sinh nội lực thứ cấp.

2. Tại sao công tác bù co ngắn cột chỉ tính toán cho phần biến dạng phát sinh sau khi đổ bê tông sàn?
Biến dạng co ngắn tích lũy phát sinh trước thời điểm thi công sàn đã được tự động bù trừ khi thợ thi công lắp dựng ván khuôn sàn theo đúng cao độ thiết kế mốc trắc đạc. Do đó, chỉ có lượng co ngắn xảy ra sau khi bê tông sàn đã đông kết và tiếp tục chịu tải trọng các tầng trên cùng quá trình từ biến, co ngót dài hạn mới làm nghiêng sàn và cần phải tính toán bù trước chiều cao cột.

3. Phương pháp MCO giải quyết nhược điểm của các phương pháp OC và MAC như thế nào?
Phương pháp OC có số biến thay đổi nên giải thuật tối ưu rất phức tạp và dễ kẹt ở cực trị địa phương. Phương pháp MAC dùng thuật toán thử dần số tầng nên số nhóm bù chưa phải là tối thiểu. Phương pháp MCO phân chia công trình thành các nhóm di chuyển từ dưới lên và giải bài toán tối ưu cục bộ cho từng nhóm bằng thuật giải IDE, đảm bảo tìm ra số nhóm bù nhỏ nhất đồng thời khống chế sai số tích lũy dưới ngưỡng cho phép.

4. Tại dự án Lotte Center Hanoi, tại sao phương án bù co thiết kế ban đầu lại không được thực hiện trong quá trình thi công?
Trong giai đoạn thiết kế, tư vấn tính toán vênh co cột - lõi lớn nhất đạt 73,4 mm tại tầng 48 và đề xuất bù co tại các tầng 1, 15, 25, 35 với tổng độ bù 5 mm. Tuy nhiên, trong quá trình xây dựng, dữ liệu đo quan trắc thực tế cho thấy vênh co đo được nhỏ hơn nhiều so với dự báo và không vượt quá giới hạn an toàn cho phép của dầm sàn, do đó tư vấn thiết kế và nhà thầu đã quyết định hủy bỏ việc can thiệp bù co.

5. Quy trình của luận án xử lý thế nào khi số liệu quan trắc thực tế sai lệch lớn so với dự báo?
Quy trình đưa ra hai hướng xử lý chính: nếu co ngắn thực tế nhỏ hơn nhiều so với tính toán, công trường lập tức dừng việc bù co để tránh gây hiện tượng vênh co ngược làm dầm sàn bị đội cao; nếu co ngắn thực tế lớn hơn dự báo hoặc tiến độ đổ sàn thay đổi lớn, kỹ sư nhập số liệu quan trắc mới nhất vào thuật toán MCO để chạy lại bài toán tối ưu, xác lập phương án bù mới áp dụng từ tầng hiện tại lên tầng mái.

---

Kết luận

Luận án của tác giả Nguyễn Đức Xuân đã giải quyết thành công bài toán tối ưu hóa công tác bù co ngắn cột bê tông cốt thép trong thi công nhà siêu cao tầng tại Việt Nam. Bằng việc đề xuất phương pháp bù co di chuyển tối ưu (MCO) trên cơ sở thuật giải tiến hóa vi phân cải tiến và phân tích độ tin cậy Monte Carlo, nghiên cứu đã tìm ra phương án phân nhóm bù có số lượng nhóm nhỏ nhất mà vẫn kiểm soát chặt chẽ sai số biến dạng. Quy trình thi công 6 bước được xây dựng mang tính ứng dụng thực tiễn cao, hỗ trợ hiệu quả cho các kỹ sư xây dựng trong việc làm chủ công nghệ kiểm soát biến dạng và tổ chức thi công nhà siêu cao tầng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CO NGẮN CỘT VÀ BÙ CO TRONG XÂY DỰNG NHÀ SIÊU CAO TẦNG 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Nhà siêu cao tầng bê tông cốt thép (BTCT) đổ tại chỗ Định nghĩa nhà siêu cao tầng thay đổi theo từng quốc gia, khu vực gắn liền với các điều kiện kinh tế, kỹ thuật và xã hội riêng biệt. Hội thảo Quốc tế lần thứ IV về nhà cao tầng của Ủy ban nhà cao tầng và môi trường đô thị (CTBUH) tổ chức tại Hồng Kông năm 1990 đưa ra khái niệm: “nhà cao tầng là một nhà mà chiều cao của nó ảnh hưởng tới ý đồ và cách thức thiết kế”[4]và phân thành 4 loại như sau: - Nhà cao tầng loại 1: từ 9 ÷ 16 tầng hoặc cao nhất 50 mét - Nhà cao tầng loại 2: từ 17 ÷ 25 tầng hoặc cao nhất 75 mét - Nhà cao tầng loại 3: từ 26 ÷ 40 tầng hoặc cao nhất 100 mét - Nhà cao tầng loại 4: từ 40 tầng trở lên hoặc cao trên 100m gọi là nhà cực cao hay nhà siêu cao tầng (SCT). Cách phân loại này cũng hợp với quan niệm về nhà cao tầng của Việt Nam. Như vậy có thể hiểu một cách tương đối rằng nhà siêu cao tầng (hay nhà chọc trời) là những công trình có số tầng lớn hơn 40 tầng hoặc chiều cao công trình lớn hơn 100m.

Tuy nhiên cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật và các công nghệ xây dựng hiện đại, nhà cao tầng được xây dựng ngày càng nhiều và chiều cao thì ngày càng lớn hơn trước kia. Năm 2007, trong thông cáo báo chí hàng năm, tổ chức CTBUH đưa ra khái niệm “supertall” trong nhà cao tầng, theo đó chỉ những công trình có chiều cao lớn hơn 200 mét thì mới được coi là nhà siêu cao tầng. Ở Việt Nam, vẫn tồn tại hai quan điểm: thứ nhất là nhà siêu cao tầng là công trình lớn hơn 40 tầng (Văn bản số 6262/BXD-KHCN của Bộ Xây dựng ngày 29/12/2020 v/v xác định tầng cao và chiều cao công trình) [2] và quan điểm thứ hai là nhà siêu cao tầng là công trình từ 60 tầng trở lên [4]. Xét trên nhiều khía cạnh, quan điểm thứ 2 là phù hợp với quy định của nhiều nước trên thế giới và cũng là quan điểm được chấp nhận trong việc xác định phạm vi và đối tượng nghiên cứu của luận án.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 9 Hiện nay, với ưu việt của vật liệu BTCT trong chống cháy nổ, xu hướng nhà siêu cao sử dụng kết cấu khung chịu lực bằng bê tông cốt thép đổ tại chỗ, với nhiều sơ đồ kết cấu lõi cứng khác nhau ngày càng gia tăng. Việc lựa chọn khung chịu lực là BTCT đổ tại chỗ vượt trội so với kết cấu thép và kết cấu liên hợp. Có thể kể đến các công trình siêu cao tầng tiêu biểu như Burj - Dubai Tower (Dubai –Các tiểu vương quốc Ả Rập thống nhất, 828 mét, 164 tầng) (Hình 1.1); Petronas Twin Tower (Kuala Lumpur - Malaixia, 432 mét, 88 tầng); Bank of China Tower (Hồng Kông – Trung Quốc, 369 mét, 70 tầng); Jin Mao Building (Thượng Hải – Trung Quốc, 421 mét, 88 tầng); Texas Commerce Tower (Texas - Mỹ, 305 mét, 75 tầng); Federasia Tower – Moscow City (Mátxcơva – LB Nga, 506 mét, 94 tầng); Bitexco Financial Tower (TP Hồ Chí Minh – Việt Nam, 269m, 68 tầng),Keangnam Landmark 72 (Hà Nội – Việt Nam, 350m, 72 tầng,); Lotte Center Hanoi (Hà Nội – Việt Nam, 272 mét, 65 tầng); Vincom Landmark 81 (TP Hồ Chí Minh – Việt Nam, 461 mét, 81 tầng) (Hình 1.2) và nhiều công trình khác.1 Burj Khalifa Tower[12] Hình 1.2 Vincom Landmark 81[10] LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.2 Khái niệm co ngắn cột và bù co trong xây dựng nhà siêu cao tầng Hiện tượng co ngắn cột (Column Shortening - CS): Là hiện tượng cấu kiện bê tông cốt thép chịu lực theo phương thẳng đứng (lõi, cột, vách) bị biến dạng dọc trục dưới tác dụng của tải trọng, co ngót và từ biến của bê tông [32]. Một số khái niệm và thuật ngữ sử dụng: - Co ngắn cấu kiện cột là giá trị co ngắn xác định riêng cho cột đơn lẻ.

- Co ngắn cột (vách, lõi) để tính toán bù co là giá trị co ngắn tích lũy sau thời điểm đổ bê tông sàn được xác định theo cao độ mốc chuẩn các mức sàn thiết kế (co ngắn tuyệt đối) - Vênh co ngắn cột hay gọi là vênh co (Differential Column Shortening - DCS): Là chênh lệch giữa giá trị co ngắn lõi cứng và cột (vách) liền kề, có thể dẫn tới hiện tượng vênh của kết cấu nằm ngang như dầm, sàn (Vênh co là giá trị tương đối) - Bù co ngắn cột hay gọi tắt là bù co (Shortening Compensation): Là việc sử dụng các giải pháp cung cấp trước cho cột một lượng chiều cao thiếu hụt theo chiều ngược lại với chiều co ngắn trong quá trình thi công cột nhằm cân bằng với giá trị co ngắn cột tương ứng, diễn ra trong giai đoạn sử dụng công trình sau này. - Vênh co tích lũy (Accumulated Differential Column Shortening) tại mỗi cấp sàn là chênh lệch của co ngắn tích lũy của cột (vách) và co ngắn tích lũy của lõi của mỗi tầng tương ứng. - Sai số bù co (Compensation Error) tại mỗi cấp sàn là hiệu số của giá trị vênh co thiết kế/thực tế và giá trị bù co tại cấp sàn tương ứng. - Sai số bù co tích lũy (Accumulated Compensation Error) tại mỗi cấp sàn là tổng đại số các sai số bù co của các cấp sàn ở phía dưới.

- Ngày mục tiêu là thời điểm giá trị co ngắn có thể đạt được giá trị cực đại - Ngày hoàn thiện sàn là thời điểm tiến hành thi công công tác hoàn thiện sàn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.3 Các nguyên nhân và dự báo co ngắn cột Nguyên nhân gây ra co ngắn cột là do biến dạng đàn hồi, co ngót bê tông và từ biến bê tông cốt thép [32]. - Biến dạng đàn hồi là do cột chịu tải trọng nén và nó phụ thuộc vào: Cường độ bê tông; thời gian chất tải; giá trị của tải trọng. - Co ngót bê tông là hiện tượng thay đổi thể tích và nó phụ thuộc vào: Độ ẩm môi trường xung quanh; kích thước cấu kiện; thành phần bê tông và hàm lượng cốt thép. - Từ biến của bê tông là hiện tượng biến dạng theo thời gian và phụ thuộc vào: Độ ẩm môi trường xung quanh; kích thước cấu kiện; thành phần bê tông và hàm lượng cốt thép; cường độ bê tông; giá trị của tải trọng; thời gian chất tải.

Có thể thấy, co ngắn của cột là hàm số phụ thuộc vào các biến số khác nhau như đặc tính vật liệu, lịch sử chất tải, tiến độ và trình tự thi công, điều kiện khí hậu v. Do đó, việc dự báo chính xác giá trị vênh co là rất phức tạp, đặc biệt là đối với các công trình siêu cao tầng kiến trúc hiện đại. Nhiều mô hình đã được phát triển để dự báo co ngắn cột, đặc biệt là đối với nhà cao tầng và siêu cao tầng BTCT. Trong đó phải kể đến các nghiên cứu sau: Mô hình của Fintel và cộng sự, (1987) và Viện Bê tông Mỹ, 1992 phân tích co ngắn cột dựa vào các yếu tố ảnh hưởng như: lịch sử chất tải; mô đun đàn hồi bê tông; kích thước cấu kiện; điều kiện môi trường nhiệt độ và độ ẩm.

Nghiên cứu đã thực hiện phân tích co ngắn đối với một số công trình cao tầng có hệ kết cấu đơn giản và được kiểm chứng bằng việc đo quan trắc trong thời gian khá dài 19 năm cho kết quả đáng tin cậy. Kết quả báo cáo cho thấy, giá trị co ngắn các cấu kiện đứng có thể lên đến 0,73 mm cho một tầng có chiều cao 3,6 mét và trong một tòa nhà 50 tầng tổng co ngắn có thể sẽ lên tới 36,5 mm trong 2 năm đầu xây dựng. Đối với công trình 70 tầng vênh co giữa cột và lõi có thể lên đến (21,3 – 31,6) mm và vênh co xảy ra giữa cột và lõi cứng là chủ yếu, giữa các cột là không đáng kể. Trong mô hình này đề xuất cần có biện pháp kiểm soát co ngắn đối với các công trình trên 40 tầng [7].

LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 12 Mô hình của Moragaspitiya và cộng sự, 2010 nghiên cứu phân tích co ngắn trên cơ sở mô hình của Fintel và cộng sự, (1987). Tuy nhiên phân tích của Moragaspitiya và cộng sự có kể đến thành phần cốt thép trong bê tông kìm hãm biến dạng co ngắn dọc trục. Kết quả nghiên cứu thấy rằng, co ngắn do đàn hồi và từ biến là hai thành phần chiếm tỷ lệ lớn (khoảng 75 – 80%), thành phần co ngót chiếm khoảng (20 – 25%) tổng co ngắn; giá trị co ngắn bị giảm do thành phần cốt thép trong bê tông kìm hãm lại khoảng 7-15% tổng co ngắn các thành phần theo nghiên cứu của Fintel và cộng sự, (1987) [62] Mô hình của Samarakkody và cộng sự, 2017 là mô hình phân tích co ngắn theo hình thức mô phỏng kết cấu theo các giai đoạn của quá trình xây dựng có kể đến hiệu ứng rất nhạy của biến dạng từ biến khi chiều cao tăng mạnh, độ phức tạp hình dáng kết cấu của kiến trúc hiện đại và sự phân phối lại tải trọng do co ngắn gây ra. Đồng thời, mô hình này đã áp dụng phân tích dự báo co ngắn cho hai tòa nhà siêu cao tầng, đo quan trắc thực tế trong suốt thời gian 7 năm cho kết quả rất đáng tin cậy.

Báo cáo mô hình này cho thấy: Sự tăng chiều cao công trình có hình dáng kiến trúc hiện đại sử dụng bê tông cường độ cao rất nhạy với hiệu ứng co ngắn cột, do đó hiệu ứng co ngắn phải được quan tâm thiết yếu hàng đầu. Ngoài ra, mô hình này cũng đề xuất cần điều chỉnh hệ số hiệu chỉnh cường độ nén theo bê tông địa phương; nên dự báo co ngót và từ biến bê tông theo tiêu chuẩn AS3600-2001, ACI209R-92 và AS3600-2009. Giá trị co ngắn sẽ được chính xác hơn nếu sử dụng kết hợp nhiều mô hình để tính co ngắn thay vì việc chỉ sử dụng một mô hình duy nhất [74]. Mô hình Song và Yoon (2006) phân tích dự báo giá trị co ngắn theo độ tin cậy.

Báo cáo mô hình cho rằng, việc tính toán giá trị co ngắn chính xác theo thời gian là rất cần thiết trong các tòa nhà SCT do nó ảnh hưởng mạnh đến hệ kết cấu và quá trình sử dụng.