Nghiên cứu các giải pháp giảm thiểu sự tác động của gió, bão, lốc đối với các công trình xây dựng

I. Những kiến thức cơ bản về tải trọng của gió, bão, lốc: 1. Sự hình thành của gió, bão, lốc: Gió được tạo thành do sự chênh lệch nhiệt độ giữa các vị trí gây nên sự chênh lệch về khí áp; ở nơi có nhiệt độ lớn hơn thì không khí nóng lên và bị không khí lạnh có áp suất lớn ở xung quanh dồn vào, đẩy lên cao, tạo thành dòng thăng . Dòng thăng này làm hạ khí áp tại nơi đó, không khí lạnh ở vùng xung quanh di chuyển theo chiều nằm ngang đến thay thế cho lượng không khí đã bị bay lên vì nóng, tạo thành gió ngang. Quy luật tự nhiên là không khí thường xuyên chuyển động theo cả chiều nằm ngang và thẳng đứng. Không khí di chuyển theo chiều nằm ngang càng mạnh thì gió càng lớn. Chiều di chuyển của dòng khí tạo thành hướng gió; gọi theo tên nơi xuất phát có đến 16 hướng gió: Đông, Tây, Nam, Bắc, Đông–Nam, Đông-Bắc, Tây-Bắc, Tây-Nam, Bắc-Đông Bắc, Bắc-Tây Bắc, Nam-Tây Nam, Nam-Đông Nam, Đông-Đông Bắc, Đông-Đông Nam, Tây-Tây Bắc, Tây-Tây Nam. Vận tốc gió là tốc độ di chuyển của dòng khí qua một điểm nhất định. Có thể biểu thị tốc độ gió theo nhiều đơn vị khác nhau: nghành hàng hải và hàng không tính bằng hải lý/giờ; khi dùng hệ đo lường SI, vận tốc gió tính bằng m/s hoặc km/h. Ngày nay, nghành khí tượng học đo vận tốc gió bằng nhiều loại máy đo khác nhau; nhưng ngày xưa khi không có thiết bị đo, người ta xác định vận tốc gió bằng mắt bà ký hiệu bằng cấp Bôfo (tên của một thuỷ sư đồ người Anh, đưa ra thang gió này năm 1805). Nhìn làn khói bay, cành cây lay động hoặc căn cứ vào mức độ phá hoại của gió, phân chia thành 12 (hoặc 17) cấp như sau: + Cấp 0: gió lặng, khói lên thẳng, v<0.5m/s. + Cấp 1: gió rất nhẹ, làn khói hơi lay động, v = 0.5 -1.5 m/s. + Cấp 2: gió nhẹ, cây rung nhè nhẹ, lá cây xào xạc, da mặt cảm thấy hơi gió thổi, v = 2 - 3 m/s. + Cấp 3: gió nhỏ, yếu, cành cây rung động, bờ bay nhẹ, v = 3.5 - 5 m/s. + Cấp 4: gió vừa, bụi và giấy bị gió thổi bay, v = 5.5 - 8 m/s. + Cấp 5: gió khá mạnh, cây nhỏ đu đưa, mặt hồ gợn sóng, v = 8.5 - 10.5 m/s. + Cấp 6: gió mạnh, cành cây lớn lung lay, mặt hồ có sóng to, đường dây điện kêu “vu vu”, v = 11 - 13.5 m/s. + Cấp 7: gió khá lớn, cây to rung chuyển, đi ngược khó khăn, v = 14 - 16.5 m/s. + Cấp 8: gió lớn, cành nhỏ bị gãy, không thể đi ngược gió, v = 17 - 20 m/s. + Cấp 9: gió rất lớn, mái ngói bị lật, nhà cửa xiêu vẹo, hư hại, v = 20.5 - 23.5 m/s. + Cấp 10: gió bão, cây to bị bật rễ, nhà cửa bị đổ, v = 24 - 27.5 m/s. + Cấp 11: gió bão lớn, nhà cửa và cây to đổ nhiều, v = 28 - 31.5 m/s. + Cấp 12: bão lớn, có sức phá hoại rất lớn, v > 32 m/s. ở nước ta thì vận tốc gió được đo ở độ cao 10m so với mốc chuẩn (vận tốc trung bình trong khoảng thời gian 3 giây bị vượt trung bình một lần trong 20 năm) tính bằng mét trên giây. Gió thổi gây áp lực lên mọi vật cản trên đường đi của nó, gọi là áp lực gió. áp lực gió này tỷ lệ với bình phương vận tốc gió. Bão nhiệt đới: Trên các đại dương nhiệt đới, ở vùng gần xích đạo, mặt biển bị đốt nóng (trên 17o), nước bốc hơi mạnh và tạo thành vùng khí áp thấp; không khí lạnh hơn ở xung quanh lùa tới, bị đốt nóng và bay lên. Quá trình này tiếp diễn liên tục, hơi nước bốc lên cao, gặp lạnh và ngưng tụ lại, nhiệt lượng toả ra do ngưng tụ hơi là rất lớn, lại làm cho hơi nước bốc lên mạnh hơn. Đó là tiềm năng nuôi dưỡng và phát triển bão. Khối khí lạnh từ bán cầu tràn về phía xích đạo; trái đất lại đang quay quanh trục của nó. Điều này làm cho dòng khí xoáy mãnh liệt hơn, và cơn bão được hình thành. Không thấy xuất hiện bão trong phạm vi 5 độ về mỗi phía xích đạo; ở vùng xích đạo, không khí chỉ bay lên thành dòng thăng. Bão là một xoáy khí có đường kính lớn (tới vài trăm km). Khi áp lực ở trung tâm giảm xuống rất thấp, nên trong xoáy đó gió thổi vào trong, theo hướng ngược chiều kim đồng hồ (nếu ở Bắc bán cầu). Sức gió càng mạnh khi đi vào càng gần tâm xoáy. Bão di chuyển như một con quay, vừa chạy vừa quay tít. Cùng một thời gian, mỗi địa điểm so với tâm bão, có hướng gió khác nhau. Khi bão tiến đến vùng nào thì mỗi vùng đó lại nằm trong một khu vực khác nhau của bão, cho nên gió đổi hướng rất nhanh. Như vậy, cũng có thể nói rằng căn cứ vào sự đổi hướng của gió trong bão, sẽ biết được ta đang ở phía nào so với tâm bão. Một vùng nào đó mà bão đi qua, gió sẽ đổi đủ bốn hướng. Tại trung tâm vòng xoáy, có một vùng đường kính 10 - 30 km, gió rất yếu hoặc lặng gió, đôi khi trời quang, trong sáng. Nhiệt độ, độ ẩm và khí áp đều hạ xuống rất thấp. Đó là mắt bão. Xung quanh mắt bão, là thành mây dày đặc; phía trước bão gió thổi rất mạnh, phía sau gió cũng thổi rất mạnh nhưng theo hướng ngược lại. Vì vậy, nếu vùng ta đang ở, khi gió chưa đổi đủ bốn hướng mà lại dừng đột ngột thì rất có thể đây là vùng mắt bão. Hãy tranh thủ thời gian để khẩn trương chống bão, bởi vì sau đó gió sẽ sớm mạnh lên và có sức tàn phá ghê gớm. ------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------ Hai yếu tố để định lượng được tác dụng của gió bão lên công trình xây dựng là các số liệu khí tượng và địa hình, đặc điểm của khu đất xây dựng công trình (ảnh hưởng đến đường đi của gió). Điều đó cho thấy sự cần thiết đặt máy đo vận tốc gió ở nhiều nơi là cần thiết. Độ chính xác của số liệu phụ thộc vào giá trị và số lần thu nhận giá trị vận tốc gió. Lập bảng các số liệu thu được hàng năm, nhận được giá trị cực đại hàng năm; phân tích, khớp lại giữa các năm với nhau để xác định chu kỳ lặp các giá trị cực đại để xác định vận tốc gió sẽ đưa vào tính toán công trình. Lốc là một hiện tượng khí tượng đặc biệt. Một vùng khí quyển hẹp có áp suất đột ngột giảm, nảy sinh sự đối lưu của các dòng khí ở các vùng xung quanh, tạo nên dòng xoáy có đường kính từ vài chục mét đến vài kilômét, di chuyển ngang trong khoảng vài chục kilômét. Sức gió ở vùng xa tâm thì nhỏ nhưng càng vào trong xoáy càng mạnh lên, ở giữa thì hình thành một cái lõi (vòi rồng). Lốc thường xuất hiện bất ngờ, có thể ở bất kỳ nơi nào (đồng bằng, trung du, miền núi) chứ không nhất thiết là ở biển như là bão, nhưng vận tốc gió thì rất mạnh và đột ngột lên tới 700 – 800 m/s (252 – 288 km/h). Với sức mạnh như vậy, lốc như một vòi rồng hút thưo mọi thứ mà nó gặp trên đường đi. 2. Tác dụng của gió lên công trình: Theo tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành TCVN 2737:1995, tác dụng theo phương luồng gió lên công trình cao bao gồm hai thành phần: Thành phần tĩnh gây nên bởi áp lực gió lên công trình có bề mặt cản gió và thành phần động tạo thành bởi xung mạch động của tải trọng gió và lực quán tính sinh ra khi công trình có khối lượng và bị dao động do gió thổi. ------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------ II. Các giải pháp giảm thiểu tác động của gió, bão, lốc đến công trình ------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------ Tài liệu tham khảo (Tiểu luận dài 31 trang)

doc29 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 19/06/2013 | Lượt xem: 1449 | Lượt tải: 2download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Nghiên cứu các giải pháp giảm thiểu sự tác động của gió, bão, lốc đối với các công trình xây dựng, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
i. nh÷ng kiÕn thøc c¬ b¶n vÒ t¶i träng CỦA GIÓ, BÃO, LỐC: 1. Sù h×nh thµnh cña giã, b·o, lèc: Giã ®­îc t¹o thµnh do sù chªnh lÖch nhiÖt ®é gi÷a c¸c vÞ trÝ g©y nªn sù chªnh lÖch vÒ khÝ ¸p; ë n¬i cã nhiÖt ®é lín h¬n th× kh«ng khÝ nãng lªn vµ bÞ kh«ng khÝ l¹nh cã ¸p suÊt lín ë xung quanh dån vµo, ®Èy lªn cao, t¹o thµnh dßng th¨ng . Dßng th¨ng nµy lµm h¹ khÝ ¸p t¹i n¬i ®ã, kh«ng khÝ l¹nh ë vïng xung quanh di chuyÓn theo chiÒu n»m ngang ®Õn thay thÕ cho l­îng kh«ng khÝ ®· bÞ bay lªn v× nãng, t¹o thµnh giã ngang. Quy luËt tù nhiªn lµ kh«ng khÝ th­êng xuyªn chuyÓn ®éng theo c¶ chiÒu n»m ngang vµ th¼ng ®øng. Kh«ng khÝ di chuyÓn theo chiÒu n»m ngang cµng m¹nh th× giã cµng lín. ChiÒu di chuyÓn cña dßng khÝ t¹o thµnh h­íng giã; gäi theo tªn n¬i xuÊt ph¸t cã ®Õn 16 h­íng giã: §«ng, T©y, Nam, B¾c, §«ng–Nam, §«ng-B¾c, T©y-B¾c, T©y-Nam, B¾c-§«ng B¾c, B¾c-T©y B¾c, Nam-T©y Nam, Nam-§«ng Nam, §«ng-§«ng B¾c, §«ng-§«ng Nam, T©y-T©y B¾c, T©y-T©y Nam. VËn tèc giã lµ tèc ®é di chuyÓn cña dßng khÝ qua mét ®iÓm nhÊt ®Þnh. Cã thÓ biÓu thÞ tèc ®é giã theo nhiÒu ®¬n vÞ kh¸c nhau: nghµnh hµng h¶i vµ hµng kh«ng tÝnh b»ng h¶i lý/giê; khi dïng hÖ ®o l­êng SI, vËn tèc giã tÝnh b»ng m/s hoÆc km/h. Ngµy nay, nghµnh khÝ t­îng häc ®o vËn tèc giã b»ng nhiÒu lo¹i m¸y ®o kh¸c nhau; nh­ng ngµy x­a khi kh«ng cã thiÕt bÞ ®o, ng­êi ta x¸c ®Þnh vËn tèc giã b»ng m¾t bµ ký hiÖu b»ng cÊp B«fo (tªn cña mét thuû s­ ®å ng­êi Anh, ®­a ra thang giã nµy n¨m 1805). Nh×n lµn khãi bay, cµnh c©y lay ®éng hoÆc c¨n cø vµo møc ®é ph¸ ho¹i cña giã, ph©n chia thµnh 12 (hoÆc 17) cÊp nh­ sau: + CÊp 0: giã lÆng, khãi lªn th¼ng, v<0.5m/s. + CÊp 1: giã rÊt nhÑ, lµn khãi h¬i lay ®éng, v = 0.5 ¸ 1.5 m/s. + CÊp 2: giã nhÑ, c©y rung nhÌ nhÑ, l¸ c©y xµo x¹c, da mÆt c¶m thÊy h¬i giã thæi, v = 2 ¸ 3 m/s. + CÊp 3: giã nhá, yÕu, cµnh c©y rung ®éng, bê bay nhÑ, v = 3.5 ¸ 5 m/s. + CÊp 4: giã võa, bôi vµ giÊy bÞ giã thæi bay, v = 5.5 ¸ 8 m/s. + CÊp 5: giã kh¸ m¹nh, c©y nhá ®u ®­a, mÆt hå gîn sãng, v = 8.5 ¸ 10.5 m/s. + CÊp 6: giã m¹nh, cµnh c©y lín lung lay, mÆt hå cã sãng to, ®­êng d©y ®iÖn kªu “vu vu”, v = 11 ¸ 13.5 m/s. + CÊp 7: giã kh¸ lín, c©y to rung chuyÓn, ®i ng­îc khã kh¨n, v = 14 ¸ 16.5 m/s. + CÊp 8: giã lín, cµnh nhá bÞ g·y, kh«ng thÓ ®i ng­îc giã, v = 17 ¸ 20 m/s. + CÊp 9: giã rÊt lín, m¸i ngãi bÞ lËt, nhµ cöa xiªu vÑo, h­ h¹i, v = 20.5 ¸ 23.5 m/s. + CÊp 10: giã b·o, c©y to bÞ bËt rÔ, nhµ cöa bÞ ®æ, v = 24 ¸ 27.5 m/s. + CÊp 11: giã b·o lín, nhµ cöa vµ c©y to ®æ nhiÒu, v = 28 ¸ 31.5 m/s. + CÊp 12: b·o lín, cã søc ph¸ ho¹i rÊt lín, v > 32 m/s. ë n­íc ta th× vËn tèc giã ®­îc ®o ë ®é cao 10m so víi mèc chuÈn (vËn tèc trung b×nh trong kho¶ng thêi gian 3 gi©y bÞ v­ît trung b×nh mét lÇn trong 20 n¨m) tÝnh b»ng mÐt trªn gi©y. Giã thæi g©y ¸p lùc lªn mäi vËt c¶n trªn ®­êng ®i cña nã, gäi lµ ¸p lùc giã. ¸p lùc giã nµy tû lÖ víi b×nh ph­¬ng vËn tèc giã. B·o nhiÖt ®íi: Trªn c¸c ®¹i d­¬ng nhiÖt ®íi, ë vïng gÇn xÝch ®¹o, mÆt biÓn bÞ ®èt nãng (trªn 17o), n­íc bèc h¬i m¹nh vµ t¹o thµnh vïng khÝ ¸p thÊp; kh«ng khÝ l¹nh h¬n ë xung quanh lïa tíi, bÞ ®èt nãng vµ bay lªn. Qu¸ tr×nh nµy tiÕp diÔn liªn tôc, h¬i n­íc bèc lªn cao, gÆp l¹nh vµ ng­ng tô l¹i, nhiÖt l­îng to¶ ra do ng­ng tô h¬i lµ rÊt lín, l¹i lµm cho h¬i n­íc bèc lªn m¹nh h¬n. §ã lµ tiÒm n¨ng nu«i d­ìng vµ ph¸t triÓn b·o. Khèi khÝ l¹nh tõ b¸n cÇu trµn vÒ phÝa xÝch ®¹o; tr¸i ®Êt l¹i ®ang quay quanh trôc cña nã. §iÒu nµy lµm cho dßng khÝ xo¸y m·nh liÖt h¬n, vµ c¬n b·o ®­îc h×nh thµnh. Kh«ng thÊy xuÊt hiÖn b·o trong ph¹m vi 5o vÒ mçi phÝa xÝch ®¹o; ë vïng xÝch ®¹o, kh«ng khÝ chØ bay lªn thµnh dßng th¨ng. B·o lµ mét xo¸y khÝ cã ®­êng kÝnh lín (tíi vµi tr¨m km). Khi ¸p lùc ë trung t©m gi¶m xuèng rÊt thÊp, nªn trong xo¸y ®ã giã thæi vµo trong, theo h­íng ng­îc chiÒu kim ®ång hå (nÕu ë B¾c b¸n cÇu). Søc giã cµng m¹nh khi ®i vµo cµng gÇn t©m xo¸y. B·o di chuyÓn nh­ mét con quay, võa ch¹y võa quay tÝt. Cïng mét thêi gian, mçi ®Þa ®iÓm so víi t©m b·o, cã h­íng giã kh¸c nhau. Khi b·o tiÕn ®Õn vïng nµo th× mçi vïng ®ã l¹i n»m trong mét khu vùc kh¸c nhau cña b·o, cho nªn giã ®æi h­íng rÊt nhanh. Nh­ vËy, còng cã thÓ nãi r»ng c¨n cø vµo sù ®æi h­íng cña giã trong b·o, sÏ biÕt ®­îc ta ®ang ë phÝa nµo so víi t©m b·o. Mét vïng nµo ®ã mµ b·o ®i qua, giã sÏ ®æi ®ñ bèn h­íng. T¹i trung t©m vßng xo¸y, cã mét vïng ®­êng kÝnh 10 ¸ 30 km, giã rÊt yÕu hoÆc lÆng giã, ®«i khi trêi quang, trong s¸ng. NhiÖt ®é, ®é Èm vµ khÝ ¸p ®Òu h¹ xuèng rÊt thÊp. §ã lµ m¾t b·o. Xung quanh m¾t b·o, lµ thµnh m©y dµy ®Æc; phÝa tr­íc b·o giã thæi rÊt m¹nh, phÝa sau giã còng thæi rÊt m¹nh nh­ng theo h­íng ng­îc l¹i. V× vËy, nÕu vïng ta ®ang ë, khi giã ch­a ®æi ®ñ bèn h­íng mµ l¹i dõng ®ét ngét th× rÊt cã thÓ ®©y lµ vïng m¾t b·o. H·y tranh thñ thêi gian ®Ó khÈn tr­¬ng chèng b·o, bëi v× sau ®ã giã sÏ sím m¹nh lªn vµ cã søc tµn ph¸ ghª gím. N­íc ta hiÖn t­îng b·o s¾p xuÊt hiÖn khi cã sù xuÊt hiÖn ®ång thêi cña ba hiÖn t­îng kÕt hîp: Mïa hÌ giã ®ang thæi h­íng §«ng-Nam bçng nhiªn chuyÓn sang h­íng B¾c. R¸ng hång xuÊt hiÖn (chøng tá kh«ng khÝ cã ®é Èm rÊt lín); ë ch©n trêi h­íng §«ng m©y ®en bao phñ (chøng tá h¬i n­íc bèc lªn rÊt nhiÒu, sù ®èi l­u cùc m¹nh). B·o, khi xuÊt hiÖn th× ho¹t ®éng gièng nh­ mét hÖ thèng. HÖ thèng nµy tiÕp tôc tù chèng ®ì vµ chuyÓn ®éng vÒ phÝa tr­ícgièng nh­ con quay xoay trßn trªn mÆt ®Êt. Chõng nµo cßn tiÕp xóc víi n­íc biÓn Êm th× qu¸ tr×nh cßn tiÕp tôc. Khi di chuyÓn ®Õn ®¹i d­¬ng m¸t mÎ h¬n, ®· rêi xa vïng ®¹i d­¬ng nhiÖt ®íi th× viÖc cung cÊp kh«ng khÝ Èm vµ nãng chÊm døt (hoÆc lµ b·o ®· ®æ bé vµo ®Êt liÒn, n¨ng l­îng bÞ gi¶m ®i do ma s¸t víi mÆt ®Êt) th× c­êng cña giã b·o sÏ gi¶m ®i rÊt nhanh. Trong qu¸ tr×nh ph¸t triÓn, chu kú cña mçi c¬n b·o ®­îc ph©n chia thµnh mét sè giai ®o¹n vµ gäi tªn theo: nhiÔu ®éng nhiÖt ®íi – giai ®o¹n h×nh thµnh, khi khÝ hËu kh«ng æn ®Þnh vµ nhiÔu lo¹n. xo¸y tô nhiÖt ®íi, b¾t ®Çu mét khÐp kÝn qua c¸c ®¹i d­¬ng (ng­îc chiÒu kim ®ång hå ë B¾c b¸n cÇu vµ cïng chiÒu kim ®ång hå ë Nam b¸n cÇu). N¨ng l­îng cña nã ®­îc thu tõ h¬i n­íc biÓn ¸m cã nhiÖt ®é cao h¬n 27o. ¸p thÊp nhiÖt ®íi, lµ xo¸y tô nhiÖt ®íi m¹nh vµ réng h¬n, víi vËn tèc giã trung b×nh ®Õn 17m/s. b·o nhiÖt ®íi, lµ ¸p thÊp nhiÖt ®íi m¹nh vµ réng h¬n, víi vËn tèc giã trung b×nh ®Õn 33m/s. b·o lín (cuång phong), lµ b·o nhiÖt ®íi rÊt m¹nh, víi vËn tèc giã trung b×nh lín h¬n 33m/s, trong ®ã cã nh÷ng c¬n giã m¹nh vËn tèc cßn lín h¬n nhiÒu. Giai ®o¹n b·o tan, khi vËn tèc giã gi¶m, ®ång thêi víi viÖc gia t¨ng ¸p lùc khÝ quyÓn. T¹i m¾t b·o, ¸p suÊt cña khong khÝ thÊp, lµm n­íc biÓn ë vïng nµy d©ng cao ®Õn hµng mÐt t¹o thµnh chç låi. B·o di chuyÓn tõ biÓn vµo, khi ch¹m ®Êt liÒn, ®ét ngét gÆp bê dèc, chç låi cña n­íc ngµy cµng d©ng cao thµnh nh÷ng cån sãng (cån b·o) cao tõ 1,2 ®Õn trªn 7m tr¶i trªn mét vïng bê dµi vµ cã søc tµn ph¸ ghª gím. Ng­êi ta ®· ph©n lo¹i c¸c trËn b·o theo hiÖu øng tæ hîp cña vËn tèc giã vµ cån b·o. B¶ng sau ®©y giíi thiÖu mét c¸ch ph©n lo¹i theo thang Saffir – Simipson (Hoa Kú): Lo¹i §Æc tr­ng VËn tèc giã (m/s) Cån b·o (m) 1 Cùc tiÓu 33 - 42 1.2 – 1.6 2 NhÑ 43 – 49 1.7 – 2.5 3 M¹nh 50 – 58 2.6 – 3.8 4 Cùc m¹nh 59 – 69 3.9 – 5.5 5 Th¶m ho¹ > 69 Lín h¬n Hai yÕu tè ®Ó ®Þnh l­îng ®­îc t¸c dông cña giã b·o lªn c«ng tr×nh x©y dùng lµ c¸c sè liÖu khÝ t­îng vµ ®Þa h×nh, ®Æc ®iÓm cña khu ®Êt x©y dùng c«ng tr×nh (¶nh h­ëng ®Õn ®­êng ®i cña giã). §iÒu ®ã cho thÊy sù cÇn thiÕt ®Æt m¸y ®o vËn tèc giã ë nhiÒu n¬i lµ cÇn thiÕt. §é chÝnh x¸c cña sè liÖu phô théc vµo gi¸ trÞ vµ sè lÇn thu nhËn gi¸ trÞ vËn tèc giã. LËp b¶ng c¸c sè liÖu thu ®­îc hµng n¨m, nhËn ®­îc gi¸ trÞ cùc ®¹i hµng n¨m; ph©n tÝch, khíp l¹i gi÷a c¸c n¨m víi nhau ®Ó x¸c ®Þnh chu kú lÆp c¸c gi¸ trÞ cùc ®¹i ®Ó x¸c ®Þnh vËn tèc giã sÏ ®­a vµo tÝnh to¸n c«ng tr×nh. Lèc lµ mét hiÖn t­îng khÝ t­îng ®Æc biÖt. Mét vïng khÝ quyÓn hÑp cã ¸p suÊt ®ét ngét gi¶m, n¶y sinh sù ®èi l­u cña c¸c dßng khÝ ë c¸c vïng xung quanh, t¹o nªn dßng xo¸y cã ®­êng kÝnh tõ vµi chôc mÐt ®Õn vµi kil«mÐt, di chuyÓn ngang trong kho¶ng vµi chôc kil«mÐt. Søc giã ë vïng xa t©m th× nhá nh­ng cµng vµo trong xo¸y cµng m¹nh lªn, ë gi÷a th× h×nh thµnh mét c¸i lâi (vßi rång). Lèc th­êng xuÊt hiÖn bÊt ngê, cã thÓ ë bÊt kú n¬i nµo (®ång b»ng, trung du, miÒn nói) chø kh«ng nhÊt thiÕt lµ ë biÓn nh­ lµ b·o, nh­ng vËn tèc giã th× rÊt m¹nh vµ ®ét ngét lªn tíi 700 – 800 m/s (252 – 288 km/h). Víi søc m¹nh nh­ vËy, lèc nh­ mét vßi rång hót th­o mäi thø mµ nã gÆp trªn ®­êng ®i. 2. T¸c dông cña giã lªn c«ng tr×nh: Theo tiªu chuÈn ViÖt Nam hiÖn hµnh TCVN 2737:1995, t¸c dông theo ph­¬ng luång giã lªn c«ng tr×nh cao bao gåm hai thµnh phÇn: Thµnh phÇn tÜnh g©y nªn bëi ¸p lùc giã lªn c«ng tr×nh cã bÒ mÆt c¶n giã vµ thµnh phÇn ®éng t¹o thµnh bëi xung m¹ch ®éng cña t¶i träng giã vµ lùc qu¸n tÝnh sinh ra khi c«ng tr×nh cã khèi l­îng vµ bÞ dao ®éng do giã thæi. a) Thµnh phÇn tÜnh Thµnh phÇn tÜnh thùc chÊt lµ t¸c ®éng cña giã lªn c«ng tr×nh cøng (coi nh­ kh«ng dao ®éng). Thµnh phÇn tÜnh ph¶i ®­îc x¸c ®Þnh ë mäi phÇn c«ng tr×nh cã diÖn ch¾n giã. Gi¸ trÞ tiªu chuÈn thµnh phÇn tÜnh cña t¶i träng giã ë ®é cao z x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: W = Wo.K.Cx (daN/m2) (2.1) Trong ®ã: Wo – gi¸ trÞ ¸p lùc giã tiªu chuÈn lÊy theo b¶n ®å ph©n vïng ¸p lùc giã (t­¬ng øng víi vÞ trÝ x©y dùng c«ng tr×nh); xem phô lôc D vµ ®iÒu 6.4 (TCVN 2737:1995); K – hÖ sè tÝnh ®Õn sù thay ®æi cña ¸p lùc giã theo ®é cao lÊy theo b¶ng 5 (TCVN 2737:1995); Cx – hÖ sè khÝ ®éng lÊy theo b¶ng 6 (TCVN2737:1995). Víi c¸c c«ng tr×nh x©y dùng trong c¸c vïng cã ®Þa h×nh phøc t¹p (rõng s©u, nói cao…) mµ ®Þa ®iÓm x©y dùng nã kh«ng cã tªn trong b¶n ph©n vïng ¸p lùc giã th× b»ng c¸ch ®o vËn tèc giã, cã thÓ sö dông c«ng thøc sau ®©y ®Ó x¸c ®Þnh ¸p lùc giã tiªu chuÈn: Wo = 0.0613vo2 (daN/m2) (2.2) vo – vËn tèc giã ë ®é cao 10m so víi mèc chuÈn, lÊy trung b×nh trong kho¶ng thêi gian 3 gi©y, bÞ v­ît trung b×nh 1 lÇn trong 20 n¨m. Víi c«ng tr×nh kÝn (hoÆc phÇn thø k) cña c«ng tr×nh cã diÖn tÝch ®ãn giã Ak t­¬gn øng víi hÖ sè khÝ ®éng Cx, hÖ sè ®Þa h×nh K th× gi¸ trÞ tiªu chuÈn thµnh phÇn tÜnh cña t¶i träng giã lªn mçi mÆt tr­íc (mÆt sau hoÆc mÆt bªn) cña phÇn thø k x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: WTk = K.Cx.wo.Ak (2.3) Lùc giã tiªu chuÈn t¸c ®éng lªn mét thanh thÐp ë ®é cao zk lµ: WTk = K.Cx.wo.Ak (2.4) Trong ®ã: Ak – diÖn tÝch h×nh chiÕu cña thanh lªn mÆt ph¼ng vu«ng gãc víi h­íng giã; Cx – hÖ sè khÝ ®éng cña thanh (gåm c¶ mÆt ®ãn giã vµ mÆt khuÊt giã), cßn gäi lµ hÖ sè c¶n chÝnh diÖn: Cx = 1.4 víi thÐp h×nh mÆt ®ãn giã cña thanh vu«gn gãc víi h­íng giã Cx = 1.2 víi d©y c¸p vµ d©y dÉn ®iÖn; Cx = koCx¥ víi thÐp trßn, thÐp èng khi trôc thanh vu«ng gãc víi ph­¬ng giã. ë ®©y hÖ sè Cx¥ x¸c ®Þnh theo chØ dÉn ë b¶ng 6 TCVN 2737:1995, hÖ sè ko x¸c ®Þnh theo hÖ sè k ë b¶ng 6.1 thuéc s¬ ®å 34 cña b¶ng 6; Cx¥ x¸c ®Þnh theo biÓu ®å ë h×nh thuéc s¬ ®å 35 cña b¶ng 6 nã phô thuéc vµo hÖ sè Raynolds Re vµ ®é nh¸m bÒ mÆt ®ãn giã cña thµnh èng D/d (víi kÕt cÊu gç D = 0.005m; kÕt cÊu thÐp D = 0.001m; kÕt cÊu bªt«ng vµ bªt«ng cèt thÐp D = 0.005m; víi d©y dÉn vµ c¸p ®­êng kÝnh d th× D = 0.01d) Víi c¸c kÕt cÊu hÖ thanh kh«ng gian (®o¹n th¸p d¹ng dµn) tõ ba mÆt trë lªn (th«ng th­êng c¸c mÆt nµy lµ c¸c dµn ph¼ng gièng nhau) th× hÖ sè khÝ ®éng Cx bao gåm c¸c thµnh phÇn: cña thanh dµn mÆt tr­íc (mÆt dµn trùc tiÕp ®ãn giã): Cx cña thanh dµn mÆt sau (dµn phÝa sau): hCx Do dµn phÝa sau th­êng bÞ che ch¾n mét phÇn bëi giµn phÝa tr­íc nªn hÖ sè h nhá h¬n 1. Khi thanh dµn lµm b»ng thÐp gãc (vµ thÐp èng mµ cã Re < 4.105) th× h phô thuéc vµo: ®é cho¸n j (møc ®é che ch¾n cña dµn phÝa tr­íc): j = Acho¸n/Abao víi: Abao – diÖn tÝch h×nh bao cña dµn ®ãn giã Aj – diÖn tÝch ®ãn giã cña phÇn tö (thanh) thø j n»m trªn mÆt ®ãn giã. Tû sè b/a Víi: b – kho¶ng c¸ch gi÷a hai dµn; A – bÒ réng (kÝch th­íc bÐ h¬n trong sè hai kÝch th­íc cña giµn ®ãn hoÆc dµn hót. Nh­ vËy, thµnh phÇn tÜnh cña t¶i träng giã t¸c dông lªn mét ®o¹n dµn kh«ng gian thø k nµo ®ã (cã diÖn tÝch h×nh bao cña mÆt ®ãn giã lµ Ak), x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Wk = wAk = woK(Cx + hCx)AkK1 = woKCx(1+h)K1Ak = wokCtAk Víi: Ct – lµ hÖ sè c¶n chÝnh diÖn cña dµn kh«ng gian Ct = Cx(1+h)K1 K1 – lµ hÖ sè kÓ ®Õn sù thay ®æi cña hÖ sè kÝ ®éng khi giã thæi lªn dµn kh«ng gian theo c¸c h­íng kh¸c nhau. K1 = 1 khi giã thæi vu«ng gãc víi 1 mÆt cña dµn kh«ng gian 4 mÆt; K1 = 0.9 khi giã thæi vu«ng gãc víi 1 mÆt dµn kh«ng gian 3 mÆt; Khi giã thæi theo ph­¬ng ®­êng chÐo cña dµn kh«ng gian 4 mÆt th×: K1 = 1.1 víi dµn lµm b»ng c¸c thanh thÐp ®¬n; K1 = 1.2 víi dµn lµm b»ng c¸c thanh thÐp tiÕt diÖn ghÐp; K1 = 1.3 víi dµn lµm b»ng c¸c thanh gç; Khi coi c¸c thanh n»m trong mÆt dµn song song víi h­íng giã bÞ che khuÊt hoµn toµn th× thµnh phÇn tÜnh tiªu chuÈn cña t¶i träng giã lªn phÇn thø k cña mét ®o¹n dµn kh«ng gian ( bao gåm r1 thanh mÆt tr­íc vµ r2 thanh mÆt sau) ®­îc x¸c ®Þnh theo: trong ®ã: Aj = Lj .bj lµ diÖn tÝch ®ãn giã cña thanh thø j n»m trªn mÆt dµn tr­íc (hoÆc mÆt dµn sau); Lj, bj – chiÒu dµi, chiÒu réng cña thanh j. C¸c gi¸ trÞ võa x¸c ®Þnh trªn ®©y lµ t¶i träng giã tiªu chuÈn; khi x¸c ®Þnh t¶i träng tÝnh to¸n cÇn nh©n víi hÖ sè ®é tin cËy cña t¶i träng giã g = 1.2. b) Thµnh phÇn ®éng cña t¶i träng giã: Thùc chÊt cña thµnh phÇn ®éng lµ phÇn t¨ng thªm t¸c dông cña t¶i träng giã lªn c«ng tr×nh cã dao ®éng, nh»m xÐt ®Õn ¶nh h­ëng cña sù m¹ch ®éng cña giã vµ lùc qu¸n tÝnh sinh ra khi c«ng tr×nh dao ®éng bëi giã. C¸c c«ng tr×nh cao d¹ng th¸p trô, nhµ cao tÇng cã chiÒu cao H ³ 40m, nhµ c«ng nghiÖp mét tÇng cã chiÒu cao trªn 36m vµ tû sè H/L ³ 1.5 th× ph¶i tÝnh víi c¶ hai thµnh phÇn tÜnh vµ ®éng. Víi c«ng tr×nh cã ®é cøng kh¸ lín, tÇn sè dao ®éng riªng ®Çu tiªn f1 > fL , th× thµnh phÇn ®éng chØ lµ sù t¨ng thªm cña thµnh phÇn tÜnh do kÓ ®Õn sù m¹ch ®éng cña t¶i träng giã th«ng qua hÖ sè m¹ch ®éng z. Trªn mçi phÇn chia thø k cña c«ng tr×nh, thµnh phÇn ®éng cïng ph­¬ng, chiÒu víi thµnh phÇn tÜnh vµ ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Wpk = WTkzuk = (KCwoAk)zuk Trong ®ã: WTk – gi¸ trÞ thµnh phÇn tÜnh cña t¶i träng giã lªn phÇn tö thø k; z - hÖ sè m¹ch ®éng, x¸c ®Þnh theo chiÒu cao ®iÓm tÝnh giã vµ t­¬ng øng víi d¹ng ®Þa h×nh, lÊy theo b¶ng 8 (TCVN 2737:1995). uk – hÖ sè t­¬ng quan kh«ng gian, ¶nh h­ëng cña h×nh d¹ng vµ h×nh khèi c«ng tr×nh t¹i n¬i cÇn x¸c ®Þnh thµnh phÇn ®éng cña t¸c dông cña t¶i träng giã, phô thuéc vµo mÆt ph¼ng cÇn tÝnh to¸n t¶i träng so víi h­íng giã thæi, th«ng qua c¸c th«ng sè trung gian r vµ c, tra theo c¸c b¶ng 10 vµ b¶ng 11 (TCVN 2737:1995). Khi bÒ réng mÆt ®ãn giã kh«ng ®æi, cã thÓ x¸c ®Þnh thµnh phÇn ®éng theo luËt ph©n bè trªn chiÒu cao: Wpk = WTkzuk daN/m cao Víi c«ng tr×nh cã h÷u h¹n bËc tù do, khèi l­îng ph©n bè bÊt kú, tÇn sè dao ®éng riªng f1 < f2 <…< fs < fL < fs+1 (kÓ c¶ khi f1 < fL < f2) th× ph¶i xÐt ®Õn s d¹ng dao ®éng ®Çu tiªn. ViÖc x¸c ®Þnh thµnh phÇn ®éng tiÕn hµnh riªng biÖt cho tõng d¹ng. ë mçi d¹ng dao ®éng i £ s, thµnh phÇn ®éng øng víi mçi phÇn chia thø k cña c«ng tr×nh, theo ph­¬ng, chiÒu cña chuyÓn vÞ yik vµ ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Wpk(i) = Mk xi yi yik Víi : yi – hÖ sè øng víi d¹ng dao ®éng thø i cña c«ng tr×nh, x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: xi – hÖ sè ®éng lùc, t­¬ng øng víi d¹ng dao ®éng thø i cña c«ng tr×nh, xi lµ hµm sè, gi¸ trÞ cña nã ®­îc tra biÓu ®å h×nh 2 (TCVN 2737:1995), phô thuéc vµo vËt liÖu x©y dùng c«ng tr×nh (®é gi¶m l«ga d cña dao ®éng) vµ hÖ sè ei: trong ®ã: fi – lµ tÇn sè dao ®éng riªng ë d¹ng dao ®éng thø i cña c«ng tr×nh; wo - ¸p lùc giã tiªu chuÈn cña khu vùc x©y dùng, tÝnh b»ng N/m2. Wpj – gi¸ trÞ thµnh phÇn ®éng: Wpj = WTj z uj = (KCwoAj)zuj C¸c tr­êng hîp ®Æc biÖt: víi c«ng tr×nh cã 1 bËc tù do, toµn bé khèi l­îng c«ng tr×nh coi nh­ tËp trung t¹i ®Ønh, mµ tÇn sè f1 < fL; chØ xÐt ®Õn mét d¹ng dao ®éng i = 1. Thµnh phÇn ®éng lµ sù t¨ng thªm cho thµnh phÇn tÜnh th«ng qua hÖ sè m¹ch ®éng z vµ hÖ sè ®éng lùc x1: Trªn mçi phÇn tö thø k, thµnh phÇn ®éng cã ph­¬ng, chiÒu, ®iÓm ®Æt gièng nh­ thµnh phÇn tÜnh vµ ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Wpk = WTk z x1 uk (daN) NÕu bÒ réng mÆt ®ãn giã kh«ng ®æi trªn suèt chiÒu cao c«ng tr×nh th×: uk = ….= uj = u; cã thÓ x¸c ®Þnh thµnh phÇn ®éng d­íi d¹ng ph©n bè theo chiÒu cao, phï hîp víi thµnh phÇn tÜnh: Wpk = WTk z x1 u (daN/m cao) Víi nhµ nhiÒu tÇng cã ®é cøng, khèi l­îng vµ bÒ mÆt ®ãn giã (hót giã) kh«ng ®æi theo chiÒu cao, cã thÓ x¸c ®Þnh thµnh phÇn ®éng lªn phÇn tö thø k, khi c«ng tr×nh dao ®éng ë d¹ng thø i theo c«ng thøc: víi Wph – thµnh phÇn ®éng tËp trung lªn phÇn ®Ønh nhµ (t­¬ng øng víi hÖ sè ®Þa h×nh Kh vµ diÖn tÝch Ah): Wph = WThzu = (KhCwoAh)zu Do bÒ réng mÆt ®ãn giã kh«ng ®æi, cã thÓ x¸c ®Þnh thµnh phÇn ®éng ë cao ®é z khi c«ng tr×nh dao ®éng ë d¹ng thø i, theo c¸ch ph©n bè trªn chiÒu cao phï hîp víi luËt cña thµnh phÇn tÜnh: (daN/m cao) víi: Wph = WThzu = (KhCwo)zu II. c¸c gi¶i ph¸p gi¶m thiÓu t¸c dông cña giã, b·o, lèc lªn c«ng tr×nh: II.1. Gi¶i ph¸p cho nhµ thÊp m¸i nhÑ: Gi¶i ph¸p quy ho¹ch: MÆt b»ng nhµ H×nh 1: KÕt hîp hµi hoµ gi÷a kh«ng gian bªn trong vµ bªn ngoµi nhµ - N¬i ®Æt bµn thê cã t­êng ch¾n hai ®Çu t¨ng ®é cøng theo ph­¬ng ngang nhµ phÝa trªn cã ho¹ tiÕt trang trÝ kÕt hîp lµm gi»ng t¨ng ®é cøng theo ph­¬ng däc nhµ. Khi chän ®Þa ®iÓm x©y dùng, nªn chó ý lîi dông ®Þa h×nh, ®Þa vËt ®Ó ch¾n giã b·o cho c«ng tr×nh. Lµm nhµ tËp trung thµnh tõng khu vùc, bè trÝ c¸c nhµ n»m so le víi nhau. Tr¸nh lµm nhµ t¹i c¸c n¬i trèng tr¶i, gi÷a c¸nh ®ång, ven lµng, ven s«ng, ven biÓn, trªn ®åi cao hoÆc gi÷a hai s­ên ®åi, s­ên nói. Tr¸nh bè trÝ c¸c nhµ th¼ng hµng, dÔ t¹o nªn tói giã hoÆc luång xo¸y nguy hiÓm. Gi¶i ph¸p kiÕn tróc: KÝch th­íc nhµ ph¶i hîp lý, tr¸nh nhµ m¶nh vµ dµi. §¬n gi¶n nhÊt lµ mÆt b»ng h×nh vu«ng vµ h×nh ch÷ nhËt cã chiÒu dµi kh«ng lín h¬n 2,5 lÇn chiÒu réng. MÆt c¾t ngang m¸i H×nh 2: M¸i hiªn rêi gi¶m sù thß dµi ra cña m¸i Bè trÝ mÆt b»ng c¸c bé phËn cÇn hîp lý, tr¸nh mÆt b»ng cã thÓ t¹o tói høng giã nh­ mÆt b»ng h×nh ch÷ L, ch÷ T vµ ch÷ U … T¨ng c­êng kÕt cÊu xung quanh nh÷ng phßng quan träng, ®ßi hái an toµn nhÊt, cã thªt lµm chç tró Èn cho nh÷ng ng­êi ®ang cã mÆt trong khi x¶y ra thiªn tai, ph¶i kÕt hîp hµi hoµ gi÷a kh«ng gian bªn trong vµ bªn ngoµi nhµ (h×nh 1). Kh«ng nªn sö dông nh÷ng d¹ng m¸i nhµ cã thÓ t¹o dßng rèi côc bé. Nªn sö dông m¸i hiªn rêi, gi¶m sù thß dµi ra cña m¸i (h×nh 2). C¸c gi¶i ph¸p kÕt cÊu: H×nh 3: Sö dông gi»ng mãng, gi»ng t­êng ®Ó t¹o kh¶ n¨ng chÞu lùc tæng thÓ H×nh 4: C¸c cäc ®­îc nèi chÐo hoÆc x©y kÝn ch©n mãng. VÒ tæng thÓ ph¶i cã liªn kÕt chÆt chÏ, liªn tôc cho c¸c kÕt cÊu tõ m¸i tíi mãng theo c¶ hai ph­¬ng ngang vµ ph­¬ng th¼ng ®øng. ¦u tiªn hÖ kÕt cÊu gåm cét vµ dÇm t¹o ra mét l­íi kh«ng gian cã bËc siªu tÜnh cao, ®é cøng tèt. Nªn dïng cét chèng ®øng bªn trong nhµ vµ nh÷ng vïng më réng. (h×nh 3a,b) * NÒn mãng nhµ: NÒn nhµ ph¶i ®­îc ®Çm chÆt hoÆc ®ãng b»ng cäc tre. Mãng nhµ ph¶i ®­îc dù ®o¸n ®Çy ®ñ søc chÞu ®­îc c¸c t¶i trong t¸c dông lªn kÕt cÊu. Sö dông gi»ng mãng ®Ó t¹o kh¶ n¨ng chÞu lùc tæng thÓ theo c¸c ph­¬ng. (h×nh 3c) VËt liÖu lµm mãng nªn dïng mãng ®¸, mãng g¹ch ®Êt sÐt nung x©y b»ng v÷a tam hîp hoÆc xi m¨ng c¸t. Mãng trô tre, luång, gç cã kh¶ n¨ng chèng b·o lò, tuy nhiªn cÇn cã biÖnh ph¸p cÊu t¹o ®Ó gi÷ æn ®Þnh chung cho c¶ ng«i nhµ (h×nh 4). * T­êng nhµ: T­êng nhµ ph¶i ®¶m b¶o ®é bÒn chÞu giã ®Èy vµ giã hót, chèng lËt, kh«ng bÞ biÕn d¹ng. T­êng ph¶i ®ñ søc truyÒn t¶i träng tõ bªn trªn xuèng mãng qua c¸c liªn kÕt. Khi t­êng yÕu ph¶i cã gi»ng chÐo trong t­êng vµ c¸c gãc t­êng. C¸c bøc t­êng dµi cÇn ®­îc t¨ng c­êng ®é cøng b»ng bæ trô hoÆc bè trÝ c¸c dÇm vµ c¸c cét liªn kÕt b»ng bª t«ng cèt thÐp (h×nh 5&6), ph¶i cã cèt thÐp neo ®Ó liªn kÕt t­êng víi cét bª t«ng cèt thÐp hoÆc cét thÐp theo suèt chiÒu dµi t­êng. H×nh 7: Ph­¬ng ph¸p t¨ng ®é cøng cho t­êng ®Çu håi. H×nh 5: Gia cè t­êng b»ng c¸c trô bª t«ng. H×nh 6: Khung nhµ cã gi»ng chÐo. T­êng g¹ch v­ît m¸i ph¶i ®­îc t¨ng c­êng b»ng dÇm bª t«ng cèt thÐp, neo xuèng d­íi ®Õ theo c¸c kho¶ng ®Òu nhau, t¹i mót nh÷ng khe co gi·n vµ c¸c ®Çu mót. C¸c s­ên t¨ng cøng t­êng cÇn ®­îc bè trÝ ë c¸c kho¶ng c¸ch ®Òu nhau tõ 2-3m, cÇn cã khe co gi·n ®Ó tr¸nh ¶nh h­ëng cña gi·n në, däc trô t¹i khe co gi·n cÇn ph¶i ®­îc gia c­êng cèt thÐp theo ph­¬ng ®øng (h×nh 7). C¸c bøc t­êng ®Çu håi cÇn ®­îc gia cè hîp lý, cã thÓ bè trÝ mét giµn m¸i (v× kÌo) t¹i t­êng ®Çu håi (h×nh 7). VËt liÖu lµm t­êng nªn dïng ®¸ hoÆc g¹ch ®Êt sÐt nung vµ v÷a tam hîp hoÆc v÷a xi m¨ng-c¸t. T­êng khung gç v¸ch gç víi hÖ khung kh«ng gian cã kh¶ n¨ng chÞu giã b·o tèt. H×nh 8: Neo ®ßn tay vµo t­êng vµ kÌo gi¶ C¸c lo¹i t­êng khung gç tre, v¸ch liÕp tre cã líp tr¸t hoÆc kh«ng cã líp tr¸t chØ nªn coi lµ ph­¬ng ¸n t¹m thêi khi ch­a cã ®Çy ®ñ ®iÒu kiÖn kinh tÕ, do vËy ph¶i thùc hiÖn c¸c gi¶i ph¸p chèng ®ì tr­íc c¬n b·o. §Ó h¹n chÕ h­ háng cho c¸c lo¹i t­êng x©y do m­a b·o t¹t hoÆc lò khi triÒu d©ng cÇn sö dông líp tr¸t cã ®ñ ®é bÒn n­íc: líp tr¸t b»ng v÷a v«i tû lÖ 1:(4,5¸5) cã pha thªm 50kg xi m¨ng hoÆc 20kg tro r¬m, trÊu/1m3 c¸t x©y. * M¸i nhµ: tèt nhÊt lµ b»ng bª t«ng cèt thÐp, nÕu m¸i dèc ph¶i cã trÇn, ®é dèc m¸i nªn lÊy tõ 20o¸30o . Kìo ®ì b»ng gç nhãm 1 hoÆc 2, méng cøng. H×nh 9: Neo kÌo vµo t­êng vµ trô Gi÷a c¸c kÕt cÊu ph¶i cã gi»ng liªn kÕt theo hai ph­¬ng ®øng vµ ngang. Xµ gå, cÇu phong, li t« ph¶i ®­îc neo ch¾c víi kÕt cÊu m¸i vµ t­êng håi (h×nh 8&9). Nªn cã gi»ng chÐo ë c¸c gãc m¸i. H×nh 10: Ngãi cã lç neo chèng tèc m¸i TÊm lîp ph¶i neo chÆt vµo x­¬ng m¸i. Nªn sö dông ngãi cã lç buéc (h×nh 10), t¨ng c­êng liªn kÕt cña hÖ kÌo, xµ gå (h×nh 11). H×nh 12: Neo chèng nhµ khung tre gç H×nh 13: X©y bê nãc bê ch¶y M¸i ngãi th­êng ph¶i cã d©y thÐp buéc. Dïng d©y thÐp buéc vµo li t«, cÇu phong. V× kÌo ph¶i ®­îc liªn kÕt xuèng tíi mãng (h×nh 12). H×nh 11: T¨ng c¸c liªn kÕt b»ng ®ai s¾t §èi víi c¸c c«ng tr×nh ngãi kh«ng neo ®· x©y dùng, cã thÓ h¹n chÕ h­ h¹i b»ng viÖc kª v÷a phÇn mòi viªn trªn vµo phÇn g¸y viªn d­íi ë c¸c vïng riÒm m¸i, 3¸4 hµng s¸t bê nãc, bê ch¶y vµ lµm trÇn hiªn b»ng cãt tre (h×nh 13 & 14) ®Ó lµm gi¶m ¶nh h­ëng cña giã quÈn t¹i phÇn m¸i nh« ra. X©y hµng g¹ch chØ ch¹y däc theo ®é dèc m¸i c¸ch nhau 0,9¸1,2m ®Ó chèng tèc m¸i (h×nh 15). Nãc m¸i b»ng ngãi bß hoÆc g¹ch chØ, chÌn kü b»ng v÷a xi m¨ng m¸c 50. Lµm g¸c löng chèng b·o sÏ t¨ng kh¶ n¨ng, cã thÓ sö dông th­êng xuyªn vµ t¨ng ®é cøng cña nhµ. KÌo tre luång cho m¸i lîp ®¬n x¬ (cä, r¬m) chØ cã thÓ h¹n chÕ thiÖt h¹i b»ng biÖn ph¸p chèng ®ì tr­íc c¬n b·o (h×nh 16, 17 & 18). Víi m¸i r¬m, r¹, nªn ®an phªn, cèt Ðp… ®Ó t¹o thµnh l­íi « vu«ng ®Æt trªn m¸i. Gh×m vµ ®Ì vµo c¸c thanh kÌo b»ng c¸c c©y tre, nøa. C¹nh m¸i ph¶i ®­îc gh×m vµo cÇu phong, xµ gå hoÆc H×nh 15: Chèng tèc m¸i b»ng con tr¹ch H×nh 16: LiÕp chÆn m¸i l¸ ngãi H×nh 18: Chèng tèc m¸i b»ng tre, gç H×nh 14: ChÝt m¹ch ngãi T©y H×nh 17: Chèng tèc m¸i b»ng c©y tre, gç, bao c¸t. kÌo b»ng d©y thÐp. §ßn tay, rui mÌ luång lµ vËt liÖu hiÖu qu¶ vÒ kü thuËt vµ kinh tÕ trong vïng giã b·o. Tuú thuéc vµo chiÒu dµi nh« ra, cã thÓ lùa chän c¸c gi¶i ph¸p lµm diÒm m¸i cã trÇn hoÆc kh«ng cã trÇn (h×nh 19) vµ sö lý kü thuËt nh­ sau: khi m¸i nhµ ®ua ra £ 30cm: lµm riÒm m¸i b»ng gç dµy 15mm (h×nh 19a). khi m¸i ®ua ra £ 50cm: ngoµi viÖc lµm riÒm m¸i, cßn ph¶i lµm thªm trÇn (b»ng v«i r¬m hoÆc tranh tre…) (h×nh 20a). khi m¸i ®ua ra > 50cm: cÇn t¸ch phÇn m¸i ®ua ra (h×nh 20). H×nh 19: Mét sè gi¶i ph¸p diÒm m¸i DiÒm m¸i réng (£60cm) DiÒm m¸i ng¾n (<20cm) H×nh 20: Lµm trÇn cho hiªn vµ diÒm m¸i. * Cöa ®i vµ cöa sæ: Cöa cµng kÝn giã chèng giã b·o cµng tèt. Tèt nhÊt lµ dïng b¶n lÒ ch«n s©u vµo t­êng hoÆc dïng dïng lo¹i cöa ®Èy, cöa lËt (h×nh 21). Khu«n cöa ph¶i cã thÐp ®u«i c¸ vµ cöa ph¶i ®­îc chÌn cÈn thËn vµo t­êng. Cöa liÕp, cöa gç nªn gia c­êng thªm c¸c thanh ch÷ Z buéc hoÆc ®ãng ®inh cÈn thËn. Nh­ vËy, ®Ó gi¶m thiÓu ¶nh h­ëng cña giã b·o vµ lèc xo¸y tíi nhµ d©n, ngoµi viÖc chñ ®éng lùa chän gi¶i ph¸p kü thuËt thÝch hîp víi ®Þa h×nh, ®iÒu kiÖn nguyªn vËt liÖu x©y dùng, ®èi víi c¸c nhµ ë ®· x©y dùng th× cã thÓ sö dông c¸c biÖn ph¸p chèng ®ì t¹m thêi chèng tèc m¸i vµ t¨ng c­êng æn ®Þnh cho ng«i. H×nh 21: Mét sè gi¶i ph¸p vÒ cöa II.2. Gi¶i ph¸p cho c¸c c«ng tr×nh cao: Tr­íc ®©y c¸c c«ng tr×nh cao (Kim tù th¸p Ai CËp, c¸c ng«i nhµ ë c¸c thµnh phè ®Õ chÕ La m·…) ®· kh«ng bÞ ph¸ huû theo quan ®iÓm do t¸c dông cña t¶i träng giã theo ph­¬ng ngang. Do träng l­îng kh¸ lín cña c¸c t­êng chÞu lùc b»ng c¸c khèi x©y nªn t¶i träng giã kh«ng thÓ lín h¬n träng lùc ®­îc. Vµo cuèi nh÷ng n¨m 1800 hÖ t­êng chÞu lùc ®­îc thay b»ng c¸c kÕt cÊu khung cøng nªn träng lùc trë thµnh yÕu tè quyÕt ®Þnh chÝnh cña thiÕt kÕ. Nh÷ng mÆt ®øng nÆng nÒ b»ng ®¸ víi nh÷ng « cöa nhá nh÷ng cét ®Æt gÇn nhau, nh÷ng khung khèi lín vµ nh÷ng bøc t­êng ng¨n nÆng nÒ ®¶m b¶o ®ñ träng l­îng mµ t¶i träng giã kh«ng cßn lµ mét vÊn ®Ò lín n÷a. Nhµ chäc trêi b»ng kÝnh vµ thÐp cña nh÷ng n¨m 1950 víi kh«ng gian më tèi ­u bªn trong vµ víi träng l­îng riªng kh«ng lín ®· chÞu ¶nh h­ëng rÊt lín cña t¶i träng giã. Víi viÖc sö dông khung thÐp nhÑ th× träng l­îng l¹i trë thµnh yÕu tè h¹n chÕ chiÒu cao cã thÓ cña ng«i nhµ. Ngµy nay do nhu cÇu, ®Ó lµm gi¶m t¶i träng th­êng xuyªn vµ ®Ó t¹o ra ®­îc gi¶i ph¸p kh«ng gian lín vµ mÒm h¬n ng­êi ta ®­a vµo nh÷ng dÇm nhÞp lín, nh÷ng tÊm ng¨n bªn trong kh«ng chÞu lùc vµ di chuyÓn ®­îc, nh÷ng kÕt cÊu bao che kh«ng chÞu lùc. TÊt c¶ c¸c biÖn ph¸p nµy lµm gi¶m thùc sù ®é cøng cña c«ng tr×nh. Lóc nµy ®é cøng ngang cña c«ng tr×nh trë thµnh yÕu tè quan träng h¬n ®é bÒn khi thiÕt kÕ. T¶i träng giã ®èi víi thiÕt kÕ c«ng tr×nh cao tÇng ®· trë thµnh vÊn ®Ò quan träng h¬n. §èi víi c¸c c«ng tr×nh cao (nhµ cao tÇng, th¸p trô, èng khãi …), sù che ch¾n cña c¸c c«ng tr×nh kh¸c ®èi víi lo¹i c«ng tr×nh nµy hÇu nh­ kh«ng cã. V× vËy, gi¶i ph¸p ®Ó chèng giã b·o, lèc xo¸y, ®éng ®Êt chñ yÕu n»m trong cÊu t¹o b¶n th©n c«ng tr×nh. Gi¶i ph¸p quy ho¹ch vµ kiÕn tróc: H×nh 22: Trung t©m nghiªn cøu khoa häc cña viÖn c«ng nghÖ Matxatruxet (MIT) a) §Æc ®iÓm côc bé cña ®Þa h×nh lµ yÕu tè quyÕt ®Þnh ®Õn t¶i träng giã. Tr¸nh x©y dùng c«ng tr×nh gi÷a hai s­ên ®åi, s­ên nói hay hai d·y nhµ cao tÇng th¼ng hµng kh¸c dÔ t¹o ra tói giã lµm cho t¶i träng giã t¸c ®éng lªn c«ng tr×nh t¨ng ®ét biÕn. Nh÷ng nghiªn cøu theo ch­¬ng tr×nh “T¸c ®éng cña ®Êt ®Õn ng«i nhµ” T¹i ViÖn C«ng NghÖ Matxatruxet (MIT) ®· ®­a ra mét sè d¹ng t¸c ®éng cña giã vµ ®ã lµ c¬ së ®Ó hiÓu s©u s¾c chuyÓn ®éng dßng khÝ phô thuéc vµo ®Þa h×nh mang tÝnh côc bé. Trung t©m nghiªn cøu khoa häc cña MIT ®Æt ë gi÷a kho¶ng ®Êt réng ë phÝa B¾c Trar¬l. PhÝa §«ng vµ T©y cña trung t©m lµ nh÷ng d·y nhµ cao 4 ®Õn 5 tÇng. Tr­íc khi x©y dùng ng­êi ta ®· nhËn thÊy r»ng: dßng kh«ng khÝ ¸p lùc cao th­êng xuyªn chuyÓn ®éng tõ phÝa s«ng ë phÝa B¾c däc theo ®a gi¸c (H×nh 22). Tõ khi x©y dùng t¹i trung t©m MIT ng­êi ta ®· nhËn ®­îc vËn tèc luång giã ®Æc biÖt cao xung quanh vµ gi÷a c¸c kÕt cÊu cña ng«i nhµ. Ng­êi ta còng nhËn thÊy ¸p lùc ®éng ®Æc biÖt cao cña giã xÈy ra t¹i ®é cao 6,3m so víi nÒn nhµ ë gÇn hµnh lang cuèn. §«i lóc vËn tèc giã lín ®Õn møc mµ ng­êi ®i bé rÊt khã cã thÓ ®i qua ng«i nhµ vµ më ®­îc cöa cña nã. §Ó gi¶i thÝch cho ®iÒu nµy ng­êi ta tiÕn hµnh nh÷ng nghiªn cøu m« h×nh trong èng khÝ ®éng häc. Ng­êi ta ®· nhËn ®­îc kÕt qu¶ nh­ sau. Khi nh÷ng luång kh«ng khÝ chuyÓn ®éng tõ s«ng Trar¬l vµ ®Ëp vµo cöa ra vµo chóng t¹o nªn ë mÆt ng«i nhµ cña trung t©m MIT vïng ¸p lùc cao. Nh÷ng nghiªn cøu trong èng khÝ ®éng häc (H×nh 23) chøng tá r»ng ¸p lùc giã lín nhÊt x¶y ra ë chÝnh gi÷a mÆt th¼ng ®øng cña mÆt høng giã, t¹i ®ã dßng kh«ng khÝ chuyÓn ®éng bÞ chÆn l¹i, vµ cµng t¨ng lªn trªn ¸p lùc nµy gi¶m dÇn, cßn vËn tèc giã th× t¨ng dÇn (H×nh 23, b, g). ¶nh h­ëng cña cöa cuèn vßm ®­îc gi¶i thÝch nh­ sau: cöa nµy ®Æt ë chç mµ b×nh th­êng ra nÕu kh«ng cã cöa th× ®©y lµ vïng cã ¸p suÊt lín nhÊt (H×nh 23, a, c). Khi cã cöa ®· t¹o nªn kh¶ n¨ng cho luång khÝ cã ¸p suÊt cao ®i qua ®Õn vïng cã ¸p suÊt thÊp ë phÝa sau mÆt høng giã cña ng«i nhµ (H×nh 23, e). §iÒu ®ã dÔ dµng gi¶i thÝch t¹i sao vËn tèc giã ë nh÷ng chç cöa cuèn vßm nµy t¨ng lªn hai lÇn so víi vËn tèc giã cïng vÞ trÝ ®ã ë ®iÒu kiÖn b×nh th­êng. Qua vÝ dô dÉn chøng ë trªn ta thÊy ®Æc ®iÓm côc bé cña t¹o h×nh kiÕn tróc còng lµ yÕu tè quyÕt ®Þnh ®Õn t¶i träng giã ®Õn vÞ trÝ ®ã. Cã thÓ nhËn thÊy r»ng vËn tèc giã (vµ do ®ã ¸p lùc giã cña nã) kh«ng nhÊt thiÕt t¨ng theo chiÒu cao nh­ ®· ghi trong tiªu chuÈn x©y dùng vÒ t¸c dông cña t¶i träng giã lªn c«ng tr×nh. ¸p lùc giã sÏ lín nhÊt ë gi÷a chiÒu cao nhµ nÕu nhµ cã cöa luån vµ ë nÒn nÕu nhµ kh«ng cã cöa cuèn vßm (H×nh 23, c). H×nh 23: §­êng ®¼ng ¸p lùc giã theo kÕt qu¶ quan s¸t ë trung t©m MIT Khi kiÕn tróc mÆt ngoµi nhµ cã nhiÒu « v¨ng, l« gia, ban c«ng… c¸c låi, lâm, th« r¸p nµy sÏ g©y hiÖn t­îng giã lång, giã xo¸y, giã quÈn t¹i c¸c gãc chuyÓn h­íng, ¸p lùc giã sÏ t¨ng ®ét biÕn. b) H­íng giã ¶nh h­ëng ®Õn chuyÓn vÞ ngang cña c«ng tr×nh. Khi biÕt h­íng giã m¹nh nhÊt ph­¬ng nµo th× ta ®­a ra gi¶i ph¸p kiÕn tróc h×nh d¸ng ng«i nhµ mµ chÞu Ýt ¶nh h­ëng cña giã nhÊt còng nh­ ®é cøng cña c«ng tr×nh lín nhÊt theo ph­¬ng ®ã. Khi luång kh«ng khÝ chuyÓn ®éng theo mét ph­¬ng nhÊt ®Þnh vµ ®Ëp vµo bÒ mÆt cña ng«i nhµsÏ g©y ra lùc tr­ît. Lùc nµy xuÊt hiÖn d­íi d¹ng ¸p lùc giã, nã t¨ng lªn khi vËn tèc giã hoÆc bÒ mÆt høng giã t¨ng lªn. NÕu nh­ t¸c ®éng cña giã kh«ng ph¶i hoµn toµn trªn mét mÆt th¼ng ®øng cña ng«i nhµ th× sÏ g©y ra biÕn d¹ng cña c«ng tr×nh theo hai ph­¬ng. Ph­¬ng ban ®Çu cña t¶i träng giã cã thÓ ph©n tÝch thµnh 2 thµnh phÇn g©y ra ¸p lùc lªn hai mÆt. Uèn theo hai ph­¬ng cã thÓ dÉn tíi c¶ t¸c ®éng d­¬ng vµ c¶ t¸c ®éng ©m lªn ng«i nhµ. ChuyÓn vÞ cña theo h­íng giã cã thÓ nhá h¬n so víi chuyÓn vÞ khi giã chØ t¸c dông lªn mét mÆt cña ng«i nhµ. ¸p lùc giã sÏ lín nhÊt khi giã thæi vu«ng gãc víi bÒ mÆt cña ng«i nhµ, khi luång giã ®Ëp vµo mÆt ng«i nhµ nghiªng mét gãc kh¸c 900 th× mét phÇn ®¸ng kÓ cña ¸p lùc giã bÞ triÖt tiªu. Khi t¶i träng giã g©y ra cho nhµ biÕn d¹ng theo hai ph­¬ng vu«ng gãc víi nhau th× trong c¸c kÕt cÊu chÞu lùc sÏ xuÊt hiÖn thªm øng suÊt do tr­ît, vµ xo¾n. c) VÞ trÝ c«ng tr×nh cao kh«ng nªn ®Æt ë n¬i cã ®é dèc qu¸ lín, ®Þa h×nh s­ên dèc sÏ lµm hÖ sè ®é cao cña c«ng tr×nh t¨ng lªn. Trong ®iÒu kiÖn cã thÓ nªn chän vÞ trÝ b»ng ph¼ng h¬n hoÆc tho¶i h¬n. d) VËt liÖu kiÕn tróc bao che bªn ngoµi c«ng tr×nh còng ¶nh h­ëng ®Õn ma s¸t cña giã t¸c ®éng lªn c«ng tr×nh, ®é th« cña bÒ mÆt vËt liÖu bao c«ng tr×nh ¶nh h­ëng ®Õn møc ®é t¾t nhanh cña dao ®éng cña c«ng tr×nh. Gi¶m träng l­îng vËt liÖu kiÕn tróc nh­ t­êng ng¨n, t­êng bao, g¹ch l¸t, cöa … dïng t­êng máng h¬n, vËt liÖu nhÑ h¬n. e) Lùa chon h×nh d¸ng cã hiÖu qu¶ cña ng«i nhµ: h×nh d¸ng hiÖu qu¶ cña ngåi nhµ lµ h×nh d¸ng mµ ®é cøng c«ng tr×nh lín nhÊt. Th«ng th­êng, nhµ nhiÒu tÇng chÞu t¶i träng ngang nh­ giã b·o, ®éng ®Êt th× mÆt b»ng nhµ nªn ®èi xøng c¶ hai ph­¬ng, hoÆc Ýt nhÊt lµ mét ph­¬ng. H×nh khèi c«ng tr×nh cÇn c©n ®èi, ®¬n ®iÖu vµ liªn tôc ®Ó c¸c phÇn trong mét khèi c«ng tr×nh cã dao ®éng ®ång ®iÖu. C¸c biÕn ®æi ®ét ngét vÒ h×nh khèi theo chiÒu cao sÏ d½n ®Õn nh÷ng ®ét biÕn vÒ khèi l­îng tham gia, ®ét biÕn vÒ biªn ®é dao ®éng. Mét vµi h×nh d¹ng ng«i nhµ kiÓu ®ã ®­îc xem xÐt d­íi ®©y. H×nh 24 §é cøng cña toµn nhµ cã thÓ t¨ng lªn nhê cã mÆt nghiªng cña cét ngoµi. Nã ®­a ®Õn h×nh chãp côt lµ h×nh t­¬ng ®èi cøng (Trung t©m Gi«n Henk«k ë Chicago, h×nh 24). TrÞ sè ®é vâng ngang cña nhµ cã thÓ gi¶m bít 10% ®Õn 50%; ë nh÷ng nhµ hÑp vµ cao h¬n cã thÓ gi¶m nhiÒu h¬n n÷a. C¸c tÝnh to¸n trªn m¸y tÝnh ®iÖn tö chØ ra r»ng víi gãc nghiªng cña mÆt cét ngoµi kho¶ng 80 th× ®é vâng ngang cña ng«i nhµ 40 tÇng cã thÓ gi¶m tíi 50%. H×nh th¸p hoµn toµn cña ng«i nhµ 50 tÇng Tranxamerika ë Sanfransisco (H×nh 25) thay cho h×nh chãp côt cña ng«i nhµ Gi«n Henk«k. Ng«i nhµ nµy cao 260m ®­îc t¹o bëi khung cøng phÝa ngoµi. Khung ®ã chØ cã 4 cét gãc t¹o thµnh khung cøng ch÷ A. C¸c cét th¼ng ®øng bªn trong kh«ng c¾t c¸c cét ngoµi. Chóng dõng l¹i ë cao ®é c¸ch ®iÓm giao nhau 4,6m vµ chóng chØ ®ì sµn mµ th«i. Cã thÓ gi¶m ®é vâng cña ng«i nhµ b»ng c¸ch thu hÑp khung ngoµi vÒ phÝa trªn vÝ dô nh­ ng«i nhµ 60 tÇng Fenr¬s ë Chicago (H×nh 26), cét thÐp phÝa ngoµi nghiªng ®Õn ®é cao 1/3 tÝnh tõ phÝa d­íi nhµ. ¦u ®iÓm cña kÕt cÊu cã h×nh d¸ng nh­ vËy thÓ hiÖn ®Çy ®ñ h¬n khi ng«i nhµ ®­îc thu hÑp theo suèt c¶ chiÒu cao. D¹ng h×nh trô trßn cña nhµ ®¶m b¶o ®Æc tÝnh lµm viÖc kh«ng gian cña kÕt cÊu khi chÞu t¶i träng ngang. C¸c ng«i nhµ th¸p cña thµnh phè Marina (h×nh 27) ë Chicago lµ nh÷ng nhµ d¹ng ®ã. Ngoµi ­u ®iÓm vÒ mÆt lµm viÖc kh«ng gian, c¸c ng«i nhµ d¹ng h×nh trô trßn cã bÒ mÆt høng giã nhá vµ so víi c¸c ng«i nhµ h×nh chãp (h×nh th¸p) trÞ sè ¸p lùc giã lªn chóng thùc sù gi¶m ®i ®¸ng kÓ. H×nh 26 H×nh 27 H×nh 28 H×nh 25 C¸c ng«i nhµ d¹ng e-lip còng cã ­u ®iÓm nh­ h×nh trô trßn. KiÕn tróc s­ cña ng«i nhµ “Ph¸p” ë Pari (H×nh 28) ®· nhÊn m¹nh r»ng nhê cã d¹ng e-lÝp mµ ¸p lùc giã gi¶m bít 27%. H×nh 29 H×nh l¨ng trô tam gi¸c còng lµ d¹ng kÕt cÊu cã hiÖu qu¶ trong chÞu t¶i träng ngang. T¹i ng«i nhµ Stil ë Pistbur Hoa Kú (H×nh 30) h×nh chãp tam gi¸c ®· ®­îc sö dông víi c¸c gãc v¸t ®Ó gi¶m ph¶n lùc cña nhµ khi chÞu t¶i träng giã. Toµ nhµ cña h·ng ph¸t thanh Hoa Kú ë Los Angeles (H×nh 29) còng cã d¹ng l¨ng trô tam gi¸c. ChiÒu cao nhµ lµ 175m, kÕt cÊu cña t­êng ngoµi lµ dµn Virenden, xµ ngang cña t­êng ngoµi truyÒn t¶i träng ®øng cho c¸c cét gãc cßn t¶i träng ngang ®­îc truyÒn tíi lâi trung t©m nhê Diafrac cña sµn. Ng«i nhµ cã thÓ cã h×nh d¹ng c¸i liÒm hoÆc h×nh xo¾n ®Ó t¨ng ®é cøng ngang. Sù lµm viÖc cña nã gièng nh­ s¬ ®å biÕn d¹ng cña tÊm thÐp cã uèn sãng vµ m¸i vá gÊp nÕp hoÆc h×nh sãng. Toµ thÞ chÝnh cña thµnh phè Toronto (H×nh 31) gåm 2 h×nh th¸p h×nh l­ìi liÒm cã chiÒu cao 20 tÇng (79m) vµ 27 tÇng (100m), ®­îc x©y dùng trªn mét thÒm cao 2 tÇng ®· øng dông nguyªn t¾c nµy. Vá h×nh l­ìi liÒm lµ d¹ng cã hiÖu qu¶ víi sù t¸c ®éng ®èi xøng cña t¶i träng ngang. Song víi t¶i träng kh«ng ®èi xøng nã trë nªn kh«ng hîp lý. Nã g©y nªn øng suÊt xo¾n. H×nh 30 H×nh 31 Gi¶i ph¸p kÕt cÊu: a) Gi¶m träng l­îng kÕt cÊu: chän vËt liÖu kÕt cÊu cã c­êng ®é cao, kh¶ n¨ng chÞu lùc lín (thÐp, bª t«ng m¸c cao, bª t«ng cèt thÐp øng suÊt tr­íc …). b) T¨ng ®é cøng cho c«ng tr×nh: sö dông vËt liÖu cã c­êng ®é cao, tÝnh biÕn d¹ng lín ®Ó cã thÓ t¨ng c­êng kh¶ n¨ng ph©n t¸n n¨ng l­îng khi c«ng tr×nh dao ®éng; cÇn cã tÝnh ®ång nhÊt, ®¼ng h­íng ®Ó h¹n chÕ sù t¸ch thí lµm gi¶m tiÕt diÖn; cÇn cã kh¶ n¨ng chÞu mái lín ®Ó cã thÓ chÞu c¸c t¶i träng lÆp, ®æi chiÒu. Ph©n bè ®é cøng hîp lý theo ph­¬ng ®øng vµ trªn mÆt b»ng. Bè trÝ c¸c v¸ch, lâi, hép cøng theo nguyªn t¾c: ®èi xøng, t©m cøng vµ träng t©m mÆt b»ng nhµ trïng hoÆc gÇn trïng nhau; c¸c v¸ch kh«ng cïng ®ång quy vµ cµng xa träng t©m cµng tèt nh»m t¨ng ®é cøng chèng uèn, chèng c¾t vµ chèng xo¾n cho c«ng tr×nh. Gi¶i ph¸p nµy kh«ng chØ cho sù ph©n phèi néi lùc, biÕn d¹ng hîp lý mµ cßn gi¶m ®­îc gi¸ trÞ lùc t¸c dông lªn c¸c phÇn cña c«ng tr×nh. Nªn tr¸nh thiÕt kÕ conson (kÓ c¶ dÇm vµ b¶n sµn conson). Trong tr­êng hîp cÇn cã conxon ph¶i h¹n chÕ ®é v­¬n cña conxon ®Õn møc tèi thiÓu vµ khi cÇn thiÕt ph¶i tÝnh to¸n kiÓm tra víi c¸c d¹ng dao ®éng theo ph­¬ng th¼ng ®øng do c¸c t¶i träng ngang. Bè trÝ t­êng cøng (t­êng Diafrac) chÞu t¶i träng ngang. Trªn h×nh (32) chØ ra c¸c t­êng cøng ®­îc dïng kh«ng chØ lµm t­êng ngoµi, t­êng trong nhµ mµ cßn lµm t­êng cña lâi, d¹ng bµn cê bao quanh thang m¸y vµ lång thang. H×nh d¹ng vµ bè côc cña t­êng cøng ¶nh h­ëng thùc sù tíi sù lµm viÖc cña nã khi chÞu t¶i träng ngang. Lâi cøng kh«ng ®Æt ®óng t©m mÆt b»ng ng«i nhµ sÏ bÞ xo¾n, bÞ uèn vµ bÞ c¾t khi chÞu t¶i träng ngang. Ngay c¶ nh÷ng ng«i nhµ cã bè trÝ t­êng ng¨n ®èi xøng mµ khi cã giã t¸c dông vµo kÕt cÊu ngoµi hoÆc khi hîp lùc cña t¶i träng giã kh«ng ®i qua khèi t©m cña ng«i nhµ th× còng bÞ xo¾n. Nh÷ng ng«i nhµ cã lâi cøng d¹ng kÝn chÞu xo¾n tèt nhÊt. Sµn lµm viÖc nh­ c¸c t­êng cøng ngang, ph©n phèi t¶i träng ngang vµo v¸ch, lâi vµ cét. Nhµ nhiÒu tÇng vµ c¸c c«ng tr×nh cao nªn thiÕt kÕ víi bËc siªu tÜnh cao, bëi v× khi ®éng ®Êt, giã lµm mét vµi bé phËn nµo ®ã bÞ sôp ®æ th× do cã bËc siªu tÜnh cao, phÇn cßn l¹i vÉn lµ bÊt biÕn h×nh, c«ng tr×nh kh«ng bÞ sôp ®æ hoµn toµn vµ cã thÓ h×nh thµnh c¬ cÊu míi. CÇn thiÕt kÕ sao cho ®é cøng cña cét lín h¬n ®é cøng cña dÇm nh»m tr¸nh kh¶ n¨ng cét bÞ ph¸ ho¹i tr­íc dÇm. §iÒu nµy ®Æc biÖt cã ý nghÜa khi kÕt cÊu chÞu t¶i träng ®éng ®Êt vµ ph¶i lµm viÖc ngoµi giíi h¹n ®µn håi. H×nh 32: c¸c d¹ng s¬ ®å t­êng cøng cña c«ng tr×nh chÞu t¶i träng ngang hîp lý nhµ khung chÞu lùc nhµ khung lâi cøng Mét sè s¬ ®å mÆt b»ng kÕt cÊu c«ng tr×nh cao t©ng chÞu t¶i träng ngang hîp lý c) Khi gÆp c¸c mÆt b»ng kiÕn tróc phøc t¹p, cã nh÷ng bé phËn chªnh tÇng th× tr­íc hÕt nªn ®iÒu chØnh b»ng c¸ch ph©n chia thµnh nh÷ng khèi nhá kÕt hîp víi viÖc bè trÝ c¸c khe co d·n nhiÖt, khe lón, hoÆc khe kh¸ng chÊn. Th«ng th­êng c¸c lo¹i khe biÕn d¹ng ®­îc kÕt hîp lµm mét. Lµm nh­ vËy ®Ó c¸c ®¬n nguyªn cã thÓ chÞu t¸c ®éng cña t¶i träng giã ®éc lËp nhau. d) Bè trÝ hÖ thèng gi»ng ngang ®Æc biÖt theo ph­¬ng däc vµ ngang cña ng«i nhµ. HÖ thèng sµn d­íi d¹ng dÇm cao sÏ truyÒn t¶i träng ngang cho c¸c kÕt cÊu th¼ng ®øng vµ c¸c lùc nµy sÏ truyÒn xuèng mãng (H×nh 33). H×nh 34 HÖ thèng chÝnh ph©n bè t¶i träng ngang. C¬ chÕ ph©n bè t¶i träng ngang tr×nh bµy mét c¸ch hîp lý trªn h×nh 34, nã cho ta h×nh ¶nh nh÷ng hÖ kÕt cÊu chÞu lùc cã thÓ cã. H×nh 33 e) Dïng c¸c lùc vµ c¸c th«ng sè ph¶n lùc ®éng chèng l¹i t¶i träng: Cã mét sè ph­¬ng ph¸p h¹n chÕ chuyÓn vÞ vµ dao ®éng cña ng«i nhµ kh«ng theo c¸c c¸ch truyÒn thèng. Mçi ph­¬ng ph¸p ®Òu liªn quan kh¸ nhiÒu ®Õn ph¶n lùc ®éng, chø kh«ng ph¶i ph¶n lùc tÜnh khi mµ ng«i nhµ tiÕp nhËn t¸c ®éng tõ bª ngoµi. E.Fr©ysin¬ (Ph¸p) vµ L.Txetlin (Hoa Kú) ®Ò nghÞ h¹n chÕ chuyÓn vÞ ngang cña nhµ b»ng c¸ch ®­a vµo kÕt cÊu nh÷ng d©y c¸p øng suÊt tr­íc thep ph­¬ng th¼ng ®øng. Chóng t¹o ra cho ng«i nhµ biÕn d¹ng theo h­íng ng­îc l¹i (do t¶i träng giã g©y ra) (H×nh 35). §iÒu ®ã lo¹i trõ ®­îc sù cÇn thiÕt ph¶i t¨ng träng l­îng kÕt cÊu ®Ó t¹o nªn ®é cøng ngang cña ng«i nhµ. ViÖc ®ã cø 100 n¨m ph¶i mét lÇn tiÕp nhËn giã lín nhÊt. D©y c¸p ë gÇn t­êng ngoµi ®­îc nèi víi nh÷ng c¸i kÝch ®Æt ë nÒn nhµ. Bé phËn c¶m biÕn ®o tèc ®é vµ ¸p lùc giã. TÝn hiÖu ®­îc truyÒn tíi hép ®iÒu khiÓn. Nã chØ huy c¸c kÝch kÐo c¨ng c¸c d©y c¸p. ViÖc kÐo lÖch t©m ®ã t¹o ra m«men uèn chèng l¹i m«men uèn do t¶i träng giã. B»ng c¸ch ®ã m«men ®· ®­îc c©n b»ng vµ ®é vâng ngang thùc sù gi¶m ®i. TrÞ sè lùc kÐo trong c¸c d©y c¸p vµ trong phÇn chÞu kÐo cña ng«i nhµ ®­îc thay ®æi phï hîp víi trÞ sè vµ h­íng cña ¸p lùc giã. H×nh 35: a) T¶i träng giã; b) sù lµm viÖc cña c¸c d©y c¸p; c) sù lµm viÖc liªn hîp; 1- c¶m biÕn; 2-d©y c¸p; 3-kÝch; 4-hép ®iÒu khiÓn. H·m còng lµ mét nguyªn t¾c ®Ó gi¶m ¶nh h­ëng cña c¸c c¬n giã ®èi víi ng«i nhµ cao tÇng. T­¬ng tù nh­ c¸c bé phËn gi¶m chÊn ®­îc sö dông ®Ó ®ãng tõ tõ c¸c cöa, c¸c thiÕt bÞ hÊp thô n¨ng l­îng tõ nh÷ng cÊu kiÖn chÞu lùc cã thÓ ®­îc sö dông ®Ó gi¶m ®é vâng vµ biªn ®é giao ®éng cña nhµ. Mét sè c«ng tr×nh ë Hoa Kú ng­êi ta ®· g¾n nh÷ng bé gi¶m chÊn ®µn håi dÎo ë gi÷a c¸c dÇm thÐp kiÓu m¹ng (dµn) phÝa d­íi vµ c¸c cét l©n cËn (Hinhd 36). C¸c vËt liÖu ®µn håi dÎo nµy lµ vËt liÖu võa ®µn håi (trë l¹i h×nh d¹ng ban ®Çu nh­ d©y cao su) võa dÎo (do ¸p lùc cã thÓ ch¶y nh­ chÊt láng). VËt liÖu ®µn håi dÎo lµm viÖc chÞu c¾t, Nã kh«ng tÝch luü n¨ng l­îng nh­ lß xo mµ biÕn n¨ng l­îng thµnh nhiÖt n¨ng ph©n t¸n ra m«i tr­êng xung quanh. Khi cã bé h·m, ng«i nhµ dao ®éng ngang cña nhµ gi¶m rÊt nhiÒu. Do sù lµm viÖc cña nh÷ng bé gi¶m chÊn, khi chÞu c¸c c¬n giã cã sù ph¸t nhiÖt cña ng«i nhµ (h×nh 36). H×nh 36: a) Kh«ng cã hÖ thèng gi¶m chÊn c¬ häc (chØ cã bé h·m bªn trong); b) cã bé h·m; 1-S¬ ®å bé gi¶m trÊn; 2-®Öm ®µn håi dÎo. Mét sè thiÕt bÞ gi¶m chÊn ®­îc ®­a vµo c¸c c«ng tr×nh trªn thÕ giíi: Tµi liÖu tham kh¶o Tiªu chuÈn x©y dùng ViÖt Nam TCVN 2737:1995 T¶i träng vµ t¸c ®éng. ChØ dÉn tÝnh to¸n thµnh phÇn ®éng cña t¶i träng giã (theo tiªu chuÈn ViÖt Nam TCVN 2737:1995) TCXD 229:1995. Mét sè gi¶i ph¸p kü thuËt nh»m gi¶m thiÓu ¶nh h­ëng cña giã b·o vµ lèc xo¸y ®èi víi nhµ d©n. TS. NguyÔn Xu©n ChÝnh, TS. NguyÔn §¹i Minh, TS. Vò ThÞ Ngäc V©n – ViÖn khoa häc c«ng nghÖ. KÕt cÊu nhµ cao tÇng, W. Sull¬. Nhµ xuÊt b¶n x©y dùng 1995.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docNghiên cứu các giải pháp giảm thiểu sự tác động của gió, bão, lốc đối với các công trình xây dựng1.DOC