Tải trọng gió và hệ thống bao che nhà cao tầng.[15/01/12]

Tải trọng gió và hệ thống bao che nhà cao tầng

 

PGS. TS. Trần Chủng, tranchung48@gmail.com,

         TS. Vũ Thành Trung,trungvuthanh@gmail.com,

Viện KHCN Xây dựng

Tóm tắt :

Những quy định về tải trọng gió trong các tiêu chuẩn ở Việt Nam và quốc tế hiện hành là không “bao” được các tòa nhà cao tầng. Trong tiêu chuẩn của nhiều nước, thí dụ tiêu chuẩn của Châu Âu quy định những tòa nhà cao trên 200m  hoặc có lõi cứng và gây hiệu ứng soắn bắt buộc phải thí nghiệm trong ống thổi khí động. Ở Mỹ, các tài liệu cũng khuyến cáo về việc nên thí nghiệm trên mô hình trong ống thổi khí động trước khi thiết kế các tòa nhà có chiều cao trên 40 tầng. Ở Nhật Bản việc thí nghiệm trong ống thổi khí động là bắt buộc đối với công trình cao tầng xây mới trong đô thị. Kết quả thử nghiệm không chỉ là các số liệu liên quan đến giá trị áp lực gió và sự phân bổ tải trọng gió lên bề mặt công trình mà còn sự thay đổi luồng gió khi công trình xuất hiện có ảnh hưởng đến sự an toàn tính mạng cho người đi bộ gần tòa nhà. Như vậy, trên thế giới, nghiên cứu thí nghiệm mô hình trong ống thổi khí động là cần thiết để phục vụ thiết kế. Không chỉ phản ánh đúng sự làm việc của kết cấu mà có thể tiết kiệm chi phí do phương án thiết kế là tối ưu và phù hợp với trạng thái làm việc thực của kết cấu. Kết quả thí nghiệm trong ống thổi khí động không chỉ nhằm xác định độ lớn của giá trị tải trọng gió để thiết kế kết cấu chịu lực mà còn phải kiểm tra ảnh hưởng từ các tác động của tải trọng gió tới các bộ phận không chịu lực (kết cấu bao che) của nhà cao tầng đặc biệt là hệ tường kính-khung kim loại đang được sử dụng phổ biến. Trên thế giới, ít có công trình cao tầng bị sập đổ do gió bão nhưng những hư hỏng công trình từ hệ kết cấu bao che thực sự là một hiểm họa. Các cửa kính bị gió báo cuốn đi hoặc bị các vật rắn va chạm trong gió gây vỡ kính, tình trạng gió lùa và thấm nước trong bão đang cảnh báo về tình trạng chất lượng nhà cao tầng.

Việt Nam là một trong những nước có nhiều bão lớn mỗi năm và luôn biến động trong khi các tòa nhà cao tầng, siêu cao tầng đang mọc lên hàng ngày ở Hà Nội, T.P. Hồ Chí Minh và hàng loạt thành phố lớn ven biển như: Hải Phòng, Đà Nẵng, Nha Trang, Vũng Tàu... Bỏ qua những yêu cầu về chất lượng kết cấu bao che sẽ là những thiếu sót nghiêm trọng. Những thí nghiệm vật liệu và cấu kiện được nêu sau đây của kết cấu bao che mà chủ yếu là kính và khung kim loại ở nước ta chưa được các cơ quan quản lý, các chủ đầu tư và các tổ chức tư vấn thiết kế quan tâm:

-          Thí nghiệm lọt khí;

-          Thí nghiệm lọt nước tĩnh;

-          Thí nghiệm lọt nước động hoặc tuần hoàn;

-          Thí nghiệm các tính năng kết cấu;

-          Thí nghiệm khả năng chịu va đập;

-          Thí nghiệm các tính năng liên quan đến sự thân thiện với môi trường;

-          Thí nghiệm mức độ lão hóa của vật liệu…

Báo cáo này trình bày một số kết quả nghiên cứu về phản ứng của công trình dưới tác động của gió (lực gió dọc, lực gió ngang, mômen xoắn, gia tốc trên đỉnh công trình...) và áp lực gió tác động lên hệ thống kết cấu bao che. Từ các các giá trị tải trọng gió tác động lên kết cấu bao che xác định từ thí nghiệm trong ống thổi khí động, các tác giả trình bày kết quả thí nghiệm trên các mô hình tỷ lệ 1:1 (Mock up test) đã được thực hiện tại Viện KHCNXD (IBST) thời gian vừa qua.

…

 

Mời download & xem file đính kèm.