Phương pháp tối ưu bù co ngắn cho cột BTCT nhà siêu cao tầng tại Việt Nam

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

0.7. 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

I. Tổng quan về co ngắn cột và bù co trong xây dựng nhà siêu cao tầng

Hiện tượng co ngắn cột là một vấn đề quan trọng trong thiết kế và thi công nhà siêu cao tầng. Sự co ngắn này xảy ra do nhiều yếu tố như tải trọng, co ngót và từ biến của bê tông. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, co ngắn cột có thể gây ra hiện tượng vênh co giữa các cấu kiện, ảnh hưởng đến kết cấu chịu lực và các bộ phận phi kết cấu. Đặc biệt, trong các công trình cao tầng, sự chênh lệch co ngắn giữa cột và lõi cứng có thể dẫn đến hư hỏng nghiêm trọng. Giải pháp bù co ngắn được áp dụng để khắc phục hiện tượng này, giúp đảm bảo tính ổn định và an toàn cho công trình.

1.1. Ảnh hưởng của co ngắn cột đến công trình

Co ngắn cột có thể gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng cho công trình cao tầng. Sự thay đổi chiều dài cột có thể dẫn đến việc dầm sàn bị nghiêng, gây ra nội lực không mong muốn. Các bộ phận phi kết cấu như tường ngăn và hệ thống kỹ thuật cũng có thể bị ảnh hưởng, dẫn đến nứt và lệch lạc. Nghiên cứu cho thấy, việc không kiểm soát tốt hiện tượng này có thể dẫn đến sự cố lớn, như đã xảy ra ở một số tòa nhà nổi tiếng trên thế giới. Do đó, việc áp dụng các giải pháp bù co là cần thiết để giảm thiểu rủi ro và đảm bảo an toàn cho công trình.

1.2. Tổng quan về phương pháp bù co ngắn cột

Phương pháp bù co ngắn cột được phát triển nhằm khắc phục hiện tượng co ngắn trong quá trình thi công. Các phương pháp này bao gồm bù co tuyệt đối, bù co đồng đều và bù co theo nhóm. Mỗi phương pháp có ưu điểm và nhược điểm riêng, tuy nhiên, việc lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào từng công trình cụ thể. Nghiên cứu cho thấy, việc áp dụng phương pháp bù co tối ưu có thể giúp giảm thiểu chi phí và thời gian thi công, đồng thời đảm bảo chất lượng công trình. Các phương pháp này cần được nghiên cứu và áp dụng một cách linh hoạt để đáp ứng yêu cầu thực tế trong thi công.

II. Cơ sở khoa học và thực tiễn về thi công bù co trong xây dựng nhà siêu cao tầng

Cơ sở khoa học cho việc thi công bù co ngắn cột dựa trên các nguyên lý toán học và kỹ thuật xây dựng hiện đại. Việc xác định giá trị bù co cần dựa trên các yếu tố như lịch sử tải trọng, tính chất vật liệu và điều kiện môi trường. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc áp dụng các phương pháp tối ưu hóa trong bù co có thể giúp cải thiện đáng kể hiệu quả thi công. Đặc biệt, việc sử dụng công nghệ cảm biến để theo dõi và điều chỉnh giá trị bù co trong quá trình thi công là một bước tiến quan trọng, giúp đảm bảo tính chính xác và an toàn cho công trình.

2.1. Cơ sở toán học của bài toán tối ưu bù co

Bài toán tối ưu bù co được thiết lập dựa trên các biến thiết kế, hàm mục tiêu và hệ ràng buộc. Việc xác định các yếu tố này là rất quan trọng để đảm bảo tính chính xác trong quá trình thi công. Các phương pháp giải bài toán tối ưu hóa như thuật toán di truyền và tiến hóa vi phân đã được áp dụng để tìm ra giải pháp tối ưu cho vấn đề bù co. Nghiên cứu cho thấy, việc áp dụng các phương pháp này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn nâng cao chất lượng công trình.

2.2. Dự báo và quan trắc co ngắn cột

Dự báo và quan trắc co ngắn cột là một phần quan trọng trong quá trình thi công. Việc theo dõi giá trị co ngắn thực tế giúp điều chỉnh phương án bù co kịp thời, đảm bảo an toàn cho công trình. Các thiết bị cảm biến hiện đại được sử dụng để đo đạc và ghi nhận các thông số liên quan đến co ngắn. Nghiên cứu cho thấy, việc áp dụng công nghệ này không chỉ giúp nâng cao độ chính xác mà còn giảm thiểu rủi ro trong quá trình thi công.

III. Quy trình thi công bù co di chuyển tối ưu trong xây dựng nhà siêu cao tầng

Quy trình thi công bù co di chuyển tối ưu được thiết lập nhằm đảm bảo tính hiệu quả và an toàn trong quá trình thi công. Quy trình này bao gồm các bước từ việc xác định số nhóm bù, giá trị bù tương ứng cho đến việc thực hiện bù co tại công trường. Việc áp dụng quy trình này giúp giảm thiểu sai số và đảm bảo chất lượng công tác bù co. Nghiên cứu cho thấy, việc thiết lập quy trình thi công cụ thể là rất cần thiết để xử lý linh hoạt các tình huống phát sinh trong quá trình thi công.

3.1. Quy trình thi công bù co di chuyển tối ưu

Quy trình thi công bù co di chuyển tối ưu bao gồm các bước cụ thể từ việc lập kế hoạch, thực hiện đến việc theo dõi và điều chỉnh. Sơ đồ khối quy trình được thiết lập để đảm bảo tính minh bạch và dễ dàng trong việc thực hiện. Việc diễn giải quy trình thi công bù co giúp các kỹ sư và công nhân hiểu rõ hơn về các bước cần thực hiện, từ đó nâng cao hiệu quả công việc.

3.2. Áp dụng thiết lập phương án thi công bù co cho công trình thực tế

Việc áp dụng phương án thi công bù co cho các công trình thực tế như Keangnam Landmark 72 và Lotte Center Hanoi đã cho thấy hiệu quả rõ rệt. Các phương án thi công được thiết lập dựa trên các nghiên cứu và phân tích cụ thể, giúp đảm bảo tính chính xác và an toàn cho công trình. Nghiên cứu cho thấy, việc áp dụng các phương pháp bù co tối ưu không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn nâng cao chất lượng công trình.

Nghiên cứu phương pháp tối ưu bù co ngắn cột BTCT trong nhà siêu cao tầng ở Việt Nam