Kết cấu mái treo

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP HỒ CHÍ MINH KHOA KIẾN TRÚC BÀI TẬP LỚN

KẾT CẤU MỚI BÀI TIỂU LUẬN CUỐI KHÓA CHUYÊN ĐỀ:

KẾT CẤU MÁI TREO

GVHD: Thầy TRẦN QUỐC HÙNG SVTH: NGUYỄN VĂN HÂN MSSV: 16510200901 LỚP: KT16A4

Tháng 8, 2019

BÀI TIỂU LUẬN BÀI TẬP LỚN MÔN KẾT CẤU MỚI CHUYÊN ĐỀ: KẾT CẤU MÁI TREO

KẾT CẤU MÁI TREO: I: KẾT CẤU MÁI DÂY TREO MỘT LỚP

+ Phạm vi sử dụng Dùng trong các công trình nhịp lớn như gara, hănga, nhà triển lãm, nhà thi đấu, sân vận động… + Đặc điểm: Các công trình này thường có mặt bằng hình chữ nhật, tròn, bầu dục, elip.

Kết cấu dây 1 lớp có thể vượt được nhịp lớn vào khoảng 70 ÷ 100m.

Kết cấu dây 1 lớp có 2 loại: dây mềm bằng cáp, dây cứng bằng thép hình Các dây được neo chắc vào hệ gối cứng, vành cứng.

Các tấm mái bằng BTCT hay lợp kim nhôm được liên kết cứng với nhau

01

A Flexlight Xtrem TX30 roof

02

A Flexlight Xtrem TX30 roof

Architect: Corinne Vezzoni & associés Catory : tensioned roof at The Camp Monitoring & installation: ACS Production Contracting authority: Frédéric Chevalier Delegated project owner: REDMAN Tailoring: groupe BHD Technical design office structure: Leicht

03

Wanda Metropolitano stadium Architects Cruz y Ortiz Arquitectos Location Av. de Luis AragonĂŠs, 28022 Madrid, Spain Category Stadiums Area 194.64 m2 Project Year 2017

04

Wanda Metropolitano stadium 05

Bay Arena Leverkusen, Germany

06

Olympic Munich 07

CONCEPT

Olympic Munich

MẶT ĐỨNG

08

Olympic Munich CHI TIẾT CẤU TẠO

09

Olympic Munich CHI TIẾT CẤU TẠO

10

HỆ MỘT LỚP DÂY CỨNG   

 

Dây được làm bằng các thép hình chữ I và được liên kết cố định với hai gối cứng ở hai đầu Dây cứng làm việc chịu kéo và chịu uốn dưới tác dụng của tải trọng Các gối cứng phải đảm bảo liên kết chắc và chịu được lực từ các dây cứng truyền vào Dây văng cấu trúc tạo ra một yêu cầu cho việc neo đậu của các lực lượng do căng thẳng. Một số trong những giải pháp thường là: Phản ứng theo chiều dọc và ngang được cung cấp bởi các yếu tố trục nạp - ở cột được sử dụng với các neo mặt đất

Ưu điểm:  Hệ dây cứng có khả năng chống uốn => có thể lợp mái nhẹ=> giảm nội lực trong hệ dây và phản lực gối tựạ thả neo  Dây văng cấu trúc tạo ra một yêu cầu cho việc neo đậu của các lực lượng do căng thẳng. Một số trong những giải pháp thường là:  Phản ứng theo chiều dọc và ngang được cung cấp bởi các yếu tố trục nạp - ở cột được sử dụng với các neo mặt đất Nhược điểm:  Có độ cứng nhỏ, có chuyển vị lớn tác động của cục bộ, có lực xô đẩy lớn nên phải xây dựng kết cấu neo( neo vào mỏ neo trong đất, neo vào dầm cứng, neo vào các vách cứng,..)  Có tính biến hình lớn. khi sơ đồ tác dụng của tải trọng thay đổi thì sơ dồ hình học của hện có thay đổi lớn. Để giảm nhẹ chuyển vị động, các mái thường đưuọc thiết kế căng cước và có giải pháp cấu tạo đặc biệt làm tang khả năng ổn địng hình dạng của hệ

11

12

Poland-National-Stadium

13

Architects gmp Architekten

Location Warsaw, Poland Category Stadiums Design Volkwin Marg and Hubert Nienhoff with Markus Pfisterer Project Year 2011

Poland-National-Stadium

14

Scotiabank Saddledome

15

Scotiabank Saddledome is a multi-use indoor arena in Calgary, Alberta Địa chỉ: 555 Saddledome Rise SE, Calgary, AB T2G 2W1, Canada Sức chứa: 19.289 Mở cửa: 15 tháng 10, 1983

Chiều cao: 27 m Tỉnh: Alberta

16

Sân vận động Quốc gia ở Jeju

17

HỆ MÁI DẠNG CONSOL (Kết cấu hỗn hợp dây và thanh)

•

Sử dụng cho công trình hăng ga, nhà triển lãm...

•

Là dạng đơn giản nhất, làm việc tương tự như consol. Đây là hệ kết cấu mái kết hợp giữa dây và kết cấu cứng. Hệ kết cấu gồm các xà consol và các dây cáp treo các xà này, các dây liên kết chắc vào xà kèo vượt qua đỉnh cột trụ neo vào kết cấu phụ.

•

Hệ kết cấu đáp ứng nhu cầu sử dụng không gian rộng lớn và yêu cầu kinh tế của công trình.

•

Có thể tăng số lượng dây neo và điều chỉnh lực kéo trong chúng có thể giảm tối đa mômen uốn trong xà hợp lý hơn.

•

Tải trọng được đặt trên kết cấu cứng

•

Hệ số giản nở nhiệt độ tương đối lớn. Vì vậy, gối tựa không thể ngàm cứng được mà phải là liên kết khớp.

•

Khi căng dây, tải trọng mái đè xuống, làm cho kết cấu bị căng. Mái cong ở trên truyền tải thẳng xuống -> Làm consol ổn định.

18

CHI TIẾT

19

20

Galeries Lafayette Department Store

Architects Manuelle Gautrand Architecture  Location 0 Rue Winston Churchill, 57000 Metz, France  Category Store  Project Year 2014  Photographs Vincent Fillon  Structural And Glass Engineering Tess 

https://www.archdaily.com/550754/galerieslafayette-department-store-manuelle-gautrandarchitecture

21

Galeries Lafayette Department Store

22

· Architects HOK · Location Sanlitun, Beijing, China · Category Hotels · Area 123000.0 m2 · Project Year 2016

HỆ CONSOLE MÁI ĐUA TIỀN SẢNH KHÁCH SẠN INTERCONTINENTAL BEJING https://www.archdaily.com/890047/topwin-center-and-intercontinental-inbeijing-hok

23

KẾT CẤU MÁI DÂY 2 LỚP: •

Kết cấu mái dây treo hai lớp gồm:

•

Lớp dây võng xuống là lớp dây chịu lực gọi là lớp dây chủ.

•

Lớp dây vồng lên là lớp dây căng, gọi là lớp dây ổn định, làm tăng độ ổn định hình dạng cho hệ dây, làm cho hệ có độ cứng và có khả năng chịu được tải trọng đổi chiều. Để dây căng có đủ khả năng làm việc với dây chủ, lực căng trước trong lớp dây này phải lớn hơn nội lực nén do tải trọng.

•

Nối hai lớp dây trên là các thanh chống cứng chịu nén hoặc chịu kéo.

•

Dây chịu lực cao hơn dây căng → các hệ thanh chịu lực đều chịu kéo tốt.

•

Dây căng cao hơn dây chịu lực tiết kiệm được 1 vành trong hệ thanh chống chịu nén → không tốt.

24

Hajj Terminal, King Abdulaziz Airport

25

Jeju World Cup Stadium 26

Milwaukee Art Museum 27

Milwaukee Art Museum

28

London Olympic Stadium Architects Populous Location London, UK Category Stadiums Project Year 2011 Manufacturers FabriTec Structures, Kingspan Insulated Panels, Serge Ferrari

29

London Olympic Stadium

30

London Olympic Stadium

31

London Olympic Stadium

32

Etihad Stadium

33

KẾT CẤU MÁI DÂY TREO KIỂU DÀN GIÂY Dây dàn cáp là hệ kết cấu dây 2 lớp cải tiến.

Các thanh cánh của dàn dây là dây chủ và dây căng như hệ 2 lớp dây.

• •

Dây nào cong xuống là dây chịu lực -> Cáp chịu lực Dây nào vồng lên là hệ cáp căng

Liên hệ giữa 2 lớp dây này là hệ thanh bụng ( dây trung gian) dạng tam giác, đó là các dây xiên.

Để hệ kết cấu này làm việc như dàn, cần phải căng trước ( căng trước dây dưới) tạo cho tất cả các thanh của dàn luôn có nội lực kéo dưới bất kì tổ hợp tải trọng nào của hệ.

34

Warsaw stadium 

Architects gmp Architekten



Location Warsaw, Poland



Category Stadiums



Design Volkwin Marg and Hubert Nienhoff with Markus Pfisterer



Project Leaders Markus Pfisterer, Martin Hakiel



Seats 55.000



Project Year 2011

35

KẾT CẤU MÁI DÂY HÌNH YÊN NGỰA

•

Kết cấu mái dây hình yên ngựa: tạo bởi hai lớp dây trực giao neo chắc vào các gối cứng là các vành biên hay dầm biên

•

Lớp dây chủ chịu lực võng xuống,

•

Lớp dây căng (dây vồng lên) đặt trực tiếp lên dây chủ và được căng trước sao cho nội lực trong các dây luôn chịu kéo  tăng độ cứng, độ ổn định hình dáng, giảm độ võng của mái.

•

Các tấm mái cứng được liên kết để tạo thành vỏ cứng

•

Ổn định hình dạng và chuyển vị động học của hệ dây phụ thuộc vào hình dạng của mặt cong. Mặt cong paraboloid –hyperbolic cho chuyển vị động nhỏ nhất

36

ƯU ĐIỂM •

Kết cấu mái dây hình yên ngựa nhờ có lớp dây căng trước sao cho luôn có lực kéo so với bất kỳ tải trọng bất lợi nào, đã làm tăng tính ổn định hình dạng về độ cứng cũng như làm giảm được độ võng của hệ khi chịu tải trọng

NHƯỢC ĐIỂM •

Biến dạng lớn vì mô đun đàn hồi của cáp thấp E = (1,5 -1,8)x10^6 daN/cm2 nhỏ hơn thép cán. Song khả năng làm việc của thép cường độ cao lớn hơn thép thường nên biến dạng tỉ đối của cáp trong giai đoạn đàn hồi lớn hơn so với thép CT3 vài lần.

•

Một đặc điểm nữa là mái dây treo có tính biến hình lớn. Khi sơ đồ tác dụng của tải trọng thay đổi thì sơ đồ hình học của hệ thay đổi lớn. Để giảm nhẹ chuyển vị động, các mái thường được thiết kế căng trước và có giải pháp cấu tạo đặc biệt làm tăng khả năng ổn định hình dạng của hệ

37

Ảnh sắp xếp trực giao hoặc chéo của hệ thống treo và cáp ổn định, với độ cong ngược lại, tạo thành một bề mặt (hình yên ngựa) anticlastic 38

Moses Mabhida Stadium

39

Moses Mabhida Stadium

40

Athens olympic stadium Architect : Santiago Calatrava Location : Maroussi, Athens, Greece Project Year : 2004 Total Area : 25,000 square meters

41

Athens olympic stadium

42

London 2012 Velodrome Architects Hopkins Architects · Location Velodrome, London Borough of Newham, London E15, UK · Category Stadiums · Treated Floor area 16,740 sqm · Area 21.700 m2 · Project Year 2012 · Photographs Anthony Palmer, David Poultney, Richard Davies, Anthony Charlton · Manufacturers Bailey

43

London 2012 Velodrome

44

London 2012 Velodrome

45

Wembley National Stadium- Foster Architects Foster + Partners Location London, United Kingdom Category Stadiums Area 170000.0 m2 Project Year 2007

46

Wembley National Stadium- Foster

47

YoYogi National Gymnasium Architects: Kenzo Tange Location: Tokyo, Japan Program : Sports Facilities / Stadium Engineers Yoshikatsu Tsuboi and Uichi Inoue.

References : DomusWeb Project Year : 1964 Site area: 91,000.00㎡ Total floor area: 34,204.00㎡

48

YoYogi National Gymnasium

49

HỆ MÁI KIỂU VÀNH BÁNH XE ĐẠP

•

Dùng thích hợp cho mặt bằng hình tròn, bàu dục, đa giác đều.

•

Hệ đơn giản nhất: Hệ chỉ 1 lớp dây. Hệ chịu lực chỉ có một lớp dây. Lúc này các tấm lợp phải đặt dốc hướng vào trong  Khó thoát nước.

•

Hệ vỏ hai lớp: Vòng ngoài vẫn giữ nguyên một lớp, còn vòng trong được tách ra làm đôi. Hệ dây dưới sẽ là hệ chịu lực, hệ dây trên là hệ cáp căng.

Vật liệu lợp đặt trên cáp căng và hệ mái dốc thoát nước ra phía ngoài.

•

Có thể tách vòng ngoài thành hai lớp, vòng trong hai lớp, làm hệ dây nối từ tầng trên vòng ngoài nối tầng dưới vòng trong và ngược lại. Giữa hai hệ này đặt thêm các thanh chống đứng, làm cho cả hệ bị căng.

•

Trường hợp tách vòng ngoài và vòng trong ra làm đôi, tạp khối cứng đủ sức chịu lực căng dây.

Người ta căng các hệ cáp căng, và nối hai hệ này bằng các thanh chống.

50

Sơ đồ kết cấu mái kiểu vành bánh xe đạp

51

Công trình sử dụng Hệ mái dây kiểu vành bánh xe đạp : Công trình sân vận động Olympic Seun (Hàn Quốc) Sử dụng hệ mái dây treo kiểu vành bánh xe đạp. Có 1 trục ở giữ neo phía trên hệ dàn mái, các dây treo neo vào trục này và thanh dàn mái. Mặt bằng tròn với đường kính 393ft (khoảng 120m)

Mặt bằng tổng thể công trình

52

53

Estadio Ăšnico Ciudad de La Plata Architects RFArq (Roberto Ferreira & Arquitectos Asociados) Location La Plata, Buenos Aires, Argenti Category Soccer Stadium

54

Kiev Olympic Stadium Architects gmp Architects

Location Kiev, Ukraine

Category Stadiums

Design Volkwin Marg with Christian Hoffmann and Marek Nowak

Project Leader Martin Bleckmann

Cooperation With Personal Creative Architectural Bureau Y. Serjogin

Client National Sport Complex "Olympiysky"

Seats 68.000

Project Year 2011

Photographs Marcus Bredt

Manufacturers Ceresit

55

56

HỆ MÁI DÂY TREO KIỂU VÀNH BÁNH XE ĐẠP.

-

Chức năng : : thích hợp cho mặt bằng hình tròn, bầu dục, đa giác đều.

-

Đặc điểm làm việc: •

Hệ chỉ có 1 dây: Hệ chịu lực chỉ có 1 lớp dây. Lúc này các tấm lợp phải đặt dốc hướng vào trong

•

Hệ vỏ 2 lớp : Vòng ngoài vẫn giữ nguyên 1 lớp, còn vòng trong được tách ra làm đôi. Hệ dây dưới sẽ là hệ chịu lực , hệ dây trên là hệ cáp căng . Vật liệu lợp đặt trên cáp căng và hệ mái dốc thoát nước ra phía ngoài .

•

Có thể tách vòng ngoài thành 2 lớp, vòng trong 2 lớp, làm hệ dây nối từ tầng trên vòng ngoài nối tầng dưới vòng trong và làm cho cả hệ bị căng.Trường hợp tách vòng ngoài và vòng trong ra làm đôi tạo khối cứng đủ sức chịu lực căng dây . Người ta căng các hệ cáp căng, và nối hệ này bằng các thanh chống.

-Ưu điểm: khối cứng trước sức gió và độ bền.

-Nhược điểm: Hệ chỉ có 1 dây khó thoát nước -Phạm vi sử dụng: dùng làm hệ mái cho các công trình nhịp lớn với quy mô diện tích rộng như nhà thi đấu, sân vận động,…

-Công trình ứng dụng: Bảo tàng nghệ thuật MilWauKee, sân vận động quốc gia Mỹ Đình,…

57

Stadium Maracanรฃ (Estรกdio Jornalista Mรกrio Filho)

Etfe-foil-a-guide-to-design

58

North-swindon-school

59

Pusan-stadium-south-korea

60

The Millennium Dome · Architects RSH+P · Location The Millennium Dome, Millennium Way, London SE10 0BB, United Kingdom · Category Pavillion · Project Head Architect Mike Davies · Architect Richard Rogers · Engineers Buro Happold · Area 80000.0 m2 · Project Year 1999

61

The Millennium Dome

62

The Millennium Dome

63

BC Place Stadium 

Architect

Studio Phillips Barratt, Ltd Stantec Architecture Ltd. (renovation) 

Location

Vancouver, British Columbia, Canada

64

BC Place Stadium

65

66

Opera Sydney · Architects Jørn Utzon · Location Royal Botanic Gardens & Domain, Art Gallery Rd, Sydney NSW 2000,Australia · Category Opera House · Structural Engineer Ove Arup & Partners · Client New South Wales Government · References Sydney Opera House, New Jersey Institute of Technology · Project Year 1973

67

Opera Sydney

68

Opera Sydney

69

MỘT SỐ CHI TIẾT CẤU TẠO

70

MỘT SỐ CHI TIẾT CẤU TẠO

71

MỤC LỤC: •

KẾT CẤU MÁI DÂY TREO 1 LỚP………………………………………………… 01

•

HỆ 1 LỚP DÂY CỨNG …………………………………………………………………....11

•

HỆ MÁI DẠNG CONSOL ……………………………………………………………...18

•

KẾT CẤU MÁI DÂY 2 LỚP ……………………………………………………….....24

•

KẾT CẤU MÁI DÂY TREO KIỂU DÀN DÂY………………………………...34

•

KẾT CẤU MÁI DÂY HÌNH YÊN NGỰA ………………………………………..36

•

HỆ MÁI KIỂU VÀNH BÁNH XE ĐẠP ……………………………………….….50

•

HỆ MÁI DÂY KIỂU VÀNH BÁNH XE ĐẠP …………………………….……56

•

MỘT SỐ CHI TIẾT CẤU TẠO …………………………………………...........…70

CẢM ƠN THẦY ĐÃ THEO DÕI