Vấn đề tải trọng tác động lên công trình

Tải trọng luôn tác động lên công trình, là yêu cầu đầu tiên cần có khi thiết kế nhà cao tầng.Các loại tải trọng tác động theo chiều đứng, theo phương ngang, có thể là tác động thường xuyên, có thể thay đổi theo thời gian, có thể là bất thường cho kết cấu

Cỏc yờu cầu về tải trọng và tỏc động khi thiết kế nhà siờu cao tầng

Tải trọng và tỏc động là cỏc yờu cầu đầu vào quan trọng trong tớnh toỏn thiết kế cỏc cụng trỡnh cao tầng Tất cả cỏc loại tải trọng và tỏc động khả dĩ xuất hiện trong quỏ trỡnh xõy dựng, sử dụng, sửa chữa

và bảo trỡ cụng trỡnh và cỏc tổ hợp bất lợi của chỳng phải được xột đến trong thiết kếNhà siờu caao tầng

Cỏc loại tải trọng và tỏc động này cú thể tỏc dụng theo phương thẳng đứng hay theo phương nằm ngang, cú thể là cỏc tỏc động thường xuyờn hay cỏc tỏc động thay đổi theo thời gian, thậm chí là các tác động bất thờng hay cũng có thể là các tác động do lún không đều hoặc các ảnh hởng của môi trờng, khí hậu trong suốt thời gian sử dụng công trình (tuổi thọ tòa nhà)

Tòa nh siờu cao tà ầng cần đợc tính toán, thiết kế đảm bảo an toàn (không bị phá hoại và không gây bị

thơng cho ngời sử dụng) trong suốt thời gian, thi công, sử dụng và bảo trì công trình kể cả khi chịu các

tổ hợp tải trọng và tác động bất lợi nhất có thể xảy ra Ngoài ra, các công năng của tòa nhà, tiện nghi cho ngời sử dụng v à khụng gõy ra sự lo lắng cho những người sống và làm việc trong tũa nhà cũng nh

sự vận hành của các thiết bị cũng phải đợc đảm bảo trong qúa trình sử dụng công trình

Tùy thuộc vào hệ tiêu chuẩn thiết kế áp dụng, song thông thờng có 2 nhóm trạng thái giới hạn phải tính toán và kiểm tra khi thiết kế kết cấu tòa tháp này:

(1) Nhóm trạng thái giới hạn thứ nhất (nhóm trạng thái giới hạn cực hạn, hay nhóm trạng thái giới hạn theo khả năng chịu lực (hoặc độ bền)) bao gồm những trạng thái giới hạn dẫn đến việc kết cấu mất khả năng chịu lực hoặc mất ổn định dẫn đến sụp đổ hoặc ảnh hởng đến sự an toàn của ngời sử dụng, bởi:

- Kết cấu bị phá hoại do tải trọng, tác động;

- Kết cấu bị mất ổn định;

- Kết cấu bị phá hoại do mỏi;

- Độ bền lâu (ăn mòn, xuống cấp do tác động của môi trờng và sự lão hóa của vật liệu) không đảm bảo dẫn đến kết cấu giảm hay không đảm bảo yêu cầu chịu lực

(2) Nhóm trạng thái giới hạn thứ 2 (nhóm trạng thái giới hạn về sử dụng bình thờng hay nhóm trạng thái giới hạn về khả năng khai thác) bao gồm các trạng thái giới hạn làm cho kết cấu không thể duy trì đợc việc sử dụng hay vận hành bình thờng, do đã vợt quá các mức cho phép về:

- Biến dạng: chuyển vị, độ võng, góc trợt, bề rộng khe nứt (chủ yếu đối với kết cấu bê tông và bê tông cốt thép), gây mất mỹ quan, giảm độ bền lâu (durability), có thể gây

h hỏng kết cấu không chịu lực v.v.;

- Dao động (gia tốc), ảnh hởng trực tiếp sự tiện nghi hay sức khỏe của con ngời sống và việc trong tòa nhà (ví dụ do gió gây dao động khó chịu, rung động do xe cộ hay tàu

điện ngầm v.v.)

Ghi chú: Tuỳ theo hệ tiêu chuẩn áp dụng, có thể có thêm nhóm trạng thái giới hạn khác ví dụ nh nhóm trạng thái giới hạn hạn chế sự h hỏng (h hỏng có thể sửa chữa đợc) đối với thiết kế kháng chấn cần phải

kể đến trong tính toán Đối với một số kết cấu rất quan trọng mà sự h hỏng là không thể sửa chữa đợc hay chi phí sửa chữa rất tốn kém (dầm chuyển chịu tải trọng lớn), có thể phải áp dụng phơng pháp ứng suất cho phép với hệ số an toàn cao Các vấn đề này sẽ do T vấn thiết kế tòa tháp quyết định Kinh

nghiệm thiết kế và xây dựng các tòa nhà chọc trời trên thế giới luôn là các kinh nghiệm quý báu khi xây dựng tòa tháp này

Nền móng công trình cũng đợc tính toán theo phơng pháp trạng thái giới hạn Có 2 trạng thái giới hạn khi tính toán xử lý nền móng công trình: Trạng thái giới hạn thứ nhất và trạng thái giới hạn thứ hai Tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ nhất (sức chịu tải) nhằm đảm bảo cho nền ổn định, không bị phá hoại, phải dựa trên tổ hợp cơ bản và tổ hợp đặc biệt

Tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ hai (lún, biến dạng) nhằm khống chế biến dạng của công trình không vợt quá giới hạn cho phép, đảm bảo việc sử dụng bình thờng và mỹ quan của công trình Tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ hai theo tổ hợp tải trọng cơ bản, không kể đến những nội lực trong các kết cấu do tác động của nhiệt độ gây ra

Ngoài ra, khi thiết kế xử lý nền móng phải chú ý tới ảnh hởng bất lợi của môi trờng bên ngoài nh ảnh h-ởng của nớc ma, nớc bề mặt (ngập lụt), nớc dới đất Phải chú ý tới dao động của mực nớc ngầm (tầng mặt) trong đất theo mùa và khả năng thay đổi độ ẩm của đất trong quá trình xây dựng và sử dụng công trình Trong trờng hợp nớc ngầm, nớc trên mặt hoặc nớc sản xuất có tính ăn mòn vật liệu móng cần thiết phải có các biện pháp bảo vệ chống ăn mòn cho móng và cọc ảnh hởng của việc xây dựng mới các công trình cao tầng xung quanh tòa tháp cũng nh các công trình hạ tầng giao thông trong tơng lai (ví dụ nh tàu điện ngầm) cũng phải xem xét khi lựa chọn giải pháp nền móng cho tòa nhà

Nói tóm lại, giải pháp nền móng của tòa tháp phải luôn đảm bảo an toàn cho công trình chịu tất cả các tác động bất lợi và tổ hợp của chúng trong quá trình xây dựng và sử dụng công trình Các ảnh h ởng do

sự thay đổi của môi trờng địa chất, thủy văn, các công trình lân cận và các công trình hạ tầng kỹ thuật

và hạ tầng giao thông trong tơng lai cũng phải xem xét khi thiết kế giải pháp xử lý nền móng cho tòa tháp

1 Tải trọng, tác động và tổ hợp tải trọng, tác động

Tải trọng và tác động dùng để tính toán thiết kế kết cấu và nền móng phải lấy theo các quy định của

Tiêu chuẩn về tải trọng và tác động (có thể là của Việt Nam hay của nớc ngoài) sẽ áp dụng trong thiết

kế và xây dựng tòa tháp và các tiêu chí hay yêu cầu thiết kế riêng đối với công trình này Tuy nhiên, trong tất cả các trờng hợp thì các yêu cầu về sự an toàn đối tải trọng và tác động sử dụng trong thiết kế

và xây dựng tòa tháp không đợc thấp hơn các quy định của quy chuẩn và tiêu chuẩn hiện hành của Việt Nam (Quy chuẩn số liệu các điều kiện tự nhiên về khí hậu trong xây dựng QCVN 02-2008 [1] , tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 [2], TCXDVN 375:2006 [3])

Tải trọng bao gồm 2 cấp: (i) Tải trọng tiêu chuẩn (hay tải trọng đặc trng) và (ii) tải trọng tính toán (hay thiết kế, đã nhân với hệ số vợt tải) Trong đó, tải trọng tiêu chuẩn là các đặc trng cơ bản của tải trọng Tải trọng tính toán là tích của tải trọng tiêu chuẩn và hệ số độ tin cậy hay hệ số vợt tải về tải trọng Hệ

số này tính đến khả năng sai lệch bất lợi có thể sảy ra của tải trọng so với giá trị tiêu chuẩn và đ ợc xác

định phụ thuộc vào trạng thái giới hạn đợc tính đến

Thông thờng, cấp tải trọng tính toán dùng để tính toán theo nhóm trạng thái giới hạn thứ nhất (trạng thái giới hạn cực hạn) Cấp tải trọng tiêu chuẩn đợc sử dụng để kiểm tra theo nhóm trạng thái giới hạn thứ hai và khi tính toán độ bền mỏi (nếu không có các quy định nào khác trong các tiêu chuẩn thiết kế liên quan)

Tải trọng đợc phân loại nh sau:

(1) Tải trọng thờng xuyên (tĩnh tải hay tải trọng không đổi): Là các tải trọng không biến đổi trong quá trình xây dựng và sử dụng công trình Tải trọng thờng xuyên bao gồm khối lợng các kết cấu chịu lực và kết cấu bao che, khối lợng và áp lực chịu đựng của đất và đất đắp,

áp lực nớc tĩnh, ứng lực trớc trong kết cấu và nền móng và khối lợng của thiết bị quy định bởi công nghệ, kiến trúc;

(2) Tải trọng tạm thời tác dụng dài hạn và tác dụng ngắn hạn, bao gồm: Khối lợng vách ngăn tạm thời; khối lợng các thiết bị máy móc theo quy định của công nghệ, kiến trúc; khối lợng

và áp lực nớc có trong kết cấu; tải trọng do cầu trục, thiết bị (nếu có); tải trọng do công nghệ khi vận hành; hoạt tải tác dụng lên sàn nhà và mái công trình; tác động do biến dạng nền (lún không đều); tác động do thay đổi nhiệt độ, co ngót hay từ biến của vật liệu; tải trọng phát sinh trong quá trình thi công hay sửa chữa công trình; tải trọng sinh ra do khởi

động, chạy thử hay thay đổi vị trí thiết bị, máy móc; tải do thiết bị nâng chuyển di động; tải trọng do xe cộ; tải trọng gió, bão v.v.;

(3) Tải trọng đặc biệt, gồm có: Tác động động đất; tác động do nổ (khủng bố); tác động do cháy; tải trọng do lốc xoáy (ở đây không xét đến trong trờng hợp này trừ khi Chủ đầu t có yêu cầu riêng: ví dụ nh tính toán hệ tờng kính bao che xung quanh công trình); tải trọng do

vi phạm nghiêm trọng quá trình công nghệ (ví dụ: nổ do sử dụng pháo hoa hay pháo sáng,

nổ đờng ống dẫn khí gas v.v.); tác động của biến dạng nền do thay đổi cấu trúc đất (khi thi công tàu điện ngầm hay sự hạ mực nớc ngầm lớn trong tơng lai do khai thác nớc ngầm) Các giá trị của tải trọng tiêu chuẩn (đặc trng) và hệ số độ tin cậy (hệ số vợt tải) của các loại tải trọng lấy theo quy định của Tiêu chuẩn tải trọng và tác động áp dụng trong thiết kế hay các quy định riêng

cho công trình (công năng sử dụng và yêu cầu kiến trúc của công trình)

Tổ hợp tải trọng bao gồm tổ hợp tải trọng cơ bản và tổ hợp tải trọng đặc biệt Tổ hợp cơ bản bao gồm các tải trọng thờng xuyên, tải trọng tạm thời dài hạn và ngắn hạn Tổ hợp tải trọng đặc biệt bao gồm các tải trọng thờng xuyên, tải trọng tạm thời dài hạn, tải trọng tạm thời ngắn hạn có thể xảy ra và một trong các tải trọng đặc biệt Hệ số tổ hợp tải trọng lấy theo các quy định của Tiêu chuẩn thiết kế sẽ áp dụng cho tòa tháp

2 Tĩnh tải và hoạt tải

Tĩnh tải:

Các giá trị sử dụng sẽ lấy theo tiêu chuẩn sẽ áp dụng trong thiết kế tòa tháp nhng không đợc lấy nhỏ

hơn các giá trị dới đây theo quy định của tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 2737:1995):

Các giá trị sau đây có thể tham khảo trong thiết kế:

 Dung sai cho vách ngăn dới 125 kg/m2 1.00 kN/m2

 Tải bổ sung cho lớp phủ hay lớp trát của bản sàn 1.00 kN/m2

 Trần treo và các thiết bị kỹ thuật 1.00 kN/m2

Hoạt tải:

Các giá trị sử dụng sẽ lấy theo tiêu chuẩn sẽ áp dụng trong thiết kế nhng không đợc lấy nhỏ hơn các giá

trị sau (TCVN 2737:1995):

 Mái không sử dụng: 0.75 kN/m2

 Các phòng kỹ thuật: 3.00 kN/m2

 Phòng động cơ quạt: 7.50 kN/m2

 Sân đỗ máy bay trực thăng: theo tiêu chuẩn áp dụng hay yêu cầu công nghệ

3 Tải trọng gió

Theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1990 [4], các đặc trng cơ bản của tải trọng gió tại khu vực xây dựng tòa

nh à siờu cao nh sau:

 Vị trí công trình: Huyện Từ Liêm, thành phố Hà Nội, vùng II, có ảnh hởng của bão

 áp lực gió q0 tại độ cao 10 m so với mốc chuẩn, địa hình dạng B (là địa hình tơng đối trống trải,

có một số vật cản tha thớt cao không quá 10 m (vùng ngoại ô ít nhμ, thị trấn, lμng mạc, rừng tha hoặc rừng non, vùng trồng cây tha v.v.), ứng với vận tốc gió trung bình 2 phút, chu kỳ lặp 20 năm, q0 = 80 daN/m2 (xem Phụ lục 1 kèm theo)

 Địa hình xây dựng công trình là địa hình dạng B phân theo TCVN 2737:1990

 Tơng ứng với vận tốc gió 2 phút (v2 minutes) tại độ cao 10 m, địa hình dạng B, chu kỳ lặp 20 năm: v2 minutes = 35.77 (m/s)

 Tơng ứng với vận tốc gió 3 giây (v3s) tại độ cao 10 m, địa hình dạng B, chu kỳ lặp 20 năm: v3s= 1.31 * 35.77 (m/s) = 46.86 (m/s) (1)

 Vận tốc gió 3 giây (v3s) tại độ cao 10 m, địa hình dạng B, chu kỳ lặp 50 năm sẽ là

v3s, 50 years = sqrt(1.2) * 46.86 = 51.33 (m/s) (2) Chuyển đổi từ vận tốc gió 2 phút sang vận tốc gió 3 s đợc xác định theo công thức (4) dới đây:

Hình 1: Chuyển đổi từ vận tốc gió trung bình t-giây sang gió 1-giờ (nguồn ASCE 7-05 [5])

v3s = v1h * 1.52 suy ra v1h = 0.66 v3s

v2minutes (120s) = 1.16 * v1h = 1.16 * 0.66 v3s = 0.766 v3s (3)

hay v3s = 1.31 v2 minutes = 1.31*35.77 = 46.86 (m/s) (4)

Theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 (hay QCVN 02-2008), các đặc trng cơ bản của tải trọng gió nh sau:

 Vị trí công trình: Huyện Từ Liêm, thành phố Hà Nội, vùng IIB, có ảnh hởng của bão

 áp lực gió W0 tại độ cao 10 m so với mốc chuẩn, địa hình dạng B (là địa hình tơng đối trống trải, có một số vật cản tha thớt cao không quá 10 m (vùng ngoại ô ít nhμ, thị trấn, lμng mạc, rừng tha hoặc rừng non, vùng trồng cây tha v.v.), ứng với vận tốc gió trung bình 3 giây, chu kỳ lặp 20 năm, W0 = 95 daN/m2

 Địa hình xây dng công trình là địa hình dạng B phân theo TCVN 2737:1995

 Tơng ứng với vận tốc gió 3 giây (v3s) tại độ cao 10 m, địa hình dạng B, chu kỳ lặp 20 năm:

 Vận tốc gió 3 giây (v3s) tại độ cao 10 m, địa hình dạng B, chu kỳ lặp 50 năm sẽ là

v3s, 50 years = sqrt(1.2) * 39.37 = 43.12 (m/s) (6)

Do có sự vênh nhau về số liệu vận tốc gió giữa 2 tiêu chuẩn TCVN 2737:1990 và TCVN 2737:1995, để thiên về an toàn có xem xét sự biến đổi khí hậu trong tơng lai, kiến nghị xem xét lấy vận tốc gió giật 3s tại độ cao 10 m, địa hình dạng B, chu kỳ lặp 50 năm bằng 51.33 (m/s) vì đây là công trình cao nhất Việt Nam

Vận tốc gió 10 phút, độ cao 10 m, địa hình dạng B, chu kỳ 50 năm, tơng ứng với gió giật 3 s là 51.33 (m/s) xác định nh sau:

v10, 50 year = 0.706 * v3s, 50 year = 0.706*51.33 = 36.24 (m/s) (7)

Nh vậy, có 2 cặp số liệu đối với vận tốc gió cơ sở tại độ cao 10 m so với mặt đất, địa hình dạng B, chu

kỳ lặp 50 năm sẽ cân nhắc sử dụng trong tính toán thiết kế:

(1) Theo TCVN 2737:1990: gió 10 phút, v10 min = 36.24 (m/s), gió giật 3 s, v3s=51.33(m/s); (2) Theo TCVN 2737:1995: gió 10 phút, v10 min = 0.706 * 43.12 = 30.45 (m/s), gió giật 3 s, v3s = 43.12(m/s)

Nếu xem xét bão cấp 12 (thang Beaufort), ví dụ nh bão Xangsane đổ bộ vào Đà Nẵng tháng 11 năm

2006 (phân vùng áp lực gió của Đà Nẵng cũng giống nh Hà Nội, đều là vùng II-B), thì bão cấp 12 của Việt Nam lấy theo vận tốc gió trung bình 2 phút (xem Hình 2) Vận tốc gió cấp 12 theo thang Beaufort thay đổi từ 119 đến 33 km/h (xem Hình 3) hay từ 33 đến 37 (m/s) Nh vậy, ứng với bão cấp 12 (giật có thể tới cấp 14) thì vận tốc gió trung bình 2 phút là 35.77 m/s là khả dĩ có thể đúng Vận tốc 2 phút này

sẽ tơng ứng với gió giật 3 s là 46.86 (m/s) chyển đổi theo đờng cong của Durst trong tiêu chuẩn Mỹ ASCE 7-05 Vì vậy, ý kiến riêng của ngời viết báo cáo này là nên lấy giá trị gió 10 phút, v10 min = 36.24 (m/s), gió giật 3 s, v3s=51.33(m/s), chu kỳ lặp 50 năm để làm đầu vào tính toán

Hình 2: Bão theo thang Beaufort ở Việt Nam lấy vận tốc gió trung bình 2 phút (Tổ chức khí tợng thé

giới lấy trung bình 10 phút, nguồn www.thoitietnguyhiem.net [6])

Hình 3: Vận tốc gió theo thang Beaufort (nguồn wikipedia [7])

Kiến nghị thí nghiệm mô hình trong ống thổi khí động để xác định các hệ số áp lực gió đối với kết cấu chịu lực và bao che cũng nh các vấn đề về môi trờng và tiện nghi sử dụng dới tác dụng của tải trọng gió

4 Tác động động đất

Theo tiêu chuẩn TCVN 375:2006, các đặc trng cơ bản của tỏc động đất tại khu vực xây dựng tòa tháp

nh sau:

 Khu vực Từ Liêm (thị trấn Cầu Diễn): giá trị đỉnh gia tốc nền tham chiếu agR = 0.1081g (trong

đó g là gia tốc trọng trờng lấy bằng 9.87 m/s2) Giá trị này là giá trị lấy trên nền đá gốc loại A phân loại theo TCXDVN 375:2006 (hay theo Eurocode 8 [8]), chu kỳ lặp 500 năm;

 Tiêu chuẩn TCXDVN 375:2006 (Bảng 4.3) quy định đối với công trình cao hơn 60 tầng phải thiết kế với gia tốc nền lớn nhất có thể xảy ra (chu kỳ lặp có thể là 10,000 năm hay thậm chí 1,000,000,000 năm) Vì vậy, cần tham khảo Viện Vật lý địa cầu để xác định đỉnh gia tốc nền lớn nhất có thể xảy ra ở khu vực xây tháp PVN 102;

 Tuy nhiên, TCXDVN 375:2006 quy định gia tốc nền lớn nhất có thể xảy ra là không khả thi vì không thể xác định đợc Hiệp hội nhà cao tầng thế giới CTBUH (2008) [9] kiến nghị sử dụng chu kỳ lặp xấp xỉ 2,500 năm khi thiết kế kháng chấn Giá trị gia tốc nền ứng với chu kỳ lặp

2500 năm sẽ phải tham khảo kết quả nghiên cứu của Viện Vật lý địa cầu Tuy nhiên, theo tiêu chuẩn TCXDVN 375:2006 (hay Eurocode 8), điều 2.1 (4), giá trị này có thể xác định nh sau dựa vào giá trị gia tốc nền ứng với chu kỳ lặp 500 năm Thực chất, đây là hệ số tầm quan trọng

γI của công trình:

γI ≈ (TLR/ TL) -1/k = (500/2500)^(-1/3) = 1.71 (8) hay ag (2500 year) = 1.71 * 0.1081 g = 0.185g (9)

Giá trị 0.185g nằm giữa cấp VII (0.1g) và cấp VIII (0.2g) theo thang MSK-64.

Nói tóm lại, khi cha có số liệu động đất cung cấp bởi Viện Vật lý địa cầu, các số liệu sau đõy về đỉnh gia tốc nền có thể tham khảo trong tính toán thiết kế tòa tháp: ag = 0.108g (ứng với chu kỳ lặp 500 năm)

và ag =0.185g (ứng với chu kỳ lặp 2500 năm), tất cả lấy trên nền đá gốc (loại A phân loại theo TCXDVN 375:2006 hay Eurocode 8)

5 Tải trọng theo quá trình thi công (Sequential loading)

Tất cả các tải trọng tác dụng lên kết cấu trong quá trình xây dựng, đặc biệt khi bê tông cha đông rắn phải đợc xét đến trong thiết kế

Hiệu ứng biến dạng dọc trục khác nhau của các cột và các kết cấu chịu tải trọng thẳng đứng khác (differential shorthening) cần phải đợc kể đến trong thiết kế công trình từ khi bắt đầu thi công cho đến khi hoàn thiện toàn bộ công trình

Các ảnh hởng do co ngót hay từ biến hoặc khi đổ bê tông ở các cao độ khác nhau đặc biệt đối với bê tông cờng độ cao và bê tông khối lớn cũng phải xét đến trong thiết kế nhằm tránh việc nứt bê tông

6 Độ cứng và giới hạn chuyển vị ngang đỉnh nhà và chuyển vị tơng đối giữa các tầng

Việc đảm bảo độ cứng của kết cấu, đặc biệt là độ cứng khi chịu tải trọng theo phơng nằm ngang rất quan trọng khi thiết kế nhà cao tầng Đối với trạng thái giới hạn cực hạn, việc đảm bảo độ cứng tơng ứng với giới hạn chuyển vị ngang của công trình để giảm thiểu tối đa hiệu ứng P-Delta đối với tải trọng thẳng đứng có thể làm kết cấu (cột) có thể bị mất ổn định cục bộ hay tổng thể

Ngoài ra, đối với trạng thái giới hạn thứ 2, chuyển vị đỉnh nhà hoặc chuyển vị tơng đối giữa các tầng còn ảnh hởng đến các kết cấu không chịu lực nh vách kính, tờng ngăn, sự vận hành của các thiết bị nh thang máy, thanh cuốn v.v

Vì vậy, các giới hạn chuyển vị ngang rất quan trọng để đảm bảo độ cứng của kết cấu và các điều kiện trong vận hành, khai thác công trình Các giá trị này lấy theo các quy định của tiêu chuẩn thiết kế áp dụng

Các quy định về giới hạn chuyển vị ngang về chuyển vị tơng đối giữa các tầng của TCXD 198:1997 [10] (Hình 4) và TCXDVN 375: 2006 có thể tham khảo khi thiết kế dự án này

Hình 4: Yêu cầu về kiểm tra độ cứng theo TCXD 198:1997

7 Tiện nghi đối với ngời sử dụng (kiểm tra gia tốc dao động)

Nhà siêu cao tầng thuộc loại kết cấu mềm Vì vậy, dới tác dụng của tải trọng gió, thậm chí xe hay tàu

điện chạy có thể gây ra dao động làm khó chịu cho ngời sử dụng, làm việc trong tòa nhà

Khi thiết kế tòa tháp PVN 102 cần lu ý các tiêu chí về gia tốc đối với dao động của công trình có thể

ảnh hởng tới tâm lý, sức khỏe và sự thoải mái của ngời sống và làm việc trong tòa nhà Các tiêu chí này

có thể lấy theo các quy định trong các tiêu chuẩn và chỉ dẫn thiết kế nhà cao tầng sẽ áp dụng trong thiết

kế Có thể phải thiết kế các hệ giảm chấn để giảm bớt dao động của tòa tháp do gió gây ra

Dới đây là quy định của tiêu chuẩn Việt Nam về giới hạn gia tốc cực đại của công trình khi chịu tải trọng ngang (Hình 5) Quy định này có thể tham chiếu cùng với kinh nghiệm thiết kế và xây dựng các tòa tháp cao tầng khác trên thế giis khi thiết kế tòa tháp này

Hình 5: Kiểm tra dao động, giá trị cho phép của gia tốc cực đại theo TCXD 198:1997

8 ảnh hởng của từ biến, co ngót và nhiệt độ môi trờng

ảnh hởng của từ biến, co ngót và sự thay đổi nhiệt độ cần phải quan tâm trong thiết kế tòa tháp PVN

102 Việc xét đến các ảnh hởng này phải tuân theo các quy định của tiêu chuẩn áp dụng trong thiết kế hay các chỉ dẫn chuyên ngành về lĩnh vực này căn cứ vào các điều kiện tự nhiên, khí hậu, bức xạ nhiệt

và môi trờng của Việt Nam

9 Tác động do cháy nổ, khủng bố v.v.

Khi thiết kế công trình chịu các tác động này ngoài việc phải tuân theo các quy định trong tiêu chuẩn thiết kế thuộc lĩnh vực cháy nổ áp dụng trong thiết kế và xây dựng tòa tháp mà còn phải tuân thủ các quy định tối thiểu trong Quy chuẩn xây dựng phòng chống cháy và các quy định bắt buộc khác liên quan đến cháy nổ, thoát hiểm của các tiêu chuẩn thiết kế nhà cao tầng, tiêu chuẩn phòng chống cháy liên quan khác của Việt Nam

Tác động do khủng bố (máy bay đâm, xe ô tô chở thuốc nổ lao vào tòa nhà v.v.) lấy theo các kinh nghiệm hay chỉ dẫn quốc tế về vấn đề này

10 Mô hình thí nghiệm

Cần thiết tiến hành mô hình thí nghiệm trong ống thổi khí động để khảo sát: (i) áp lực gió tác dụng lên công trình, hệ bao che và tờng kính, (ii) phản ứng động học của tòa tháp dới tác động của tải trọng gió (kể cả hiện tợng mất ổn định khí động), (iii) ảnh hởng của các công trình xung quanh tới tòa tháp, (iv) tiện nghi đối với ngời sử dụng trong tòa tháp, (v) drag, vortex shedding and wind separation from building surface, và (vi) môi trờng trên cao trong công trình

Nên gắn các đầu đo biến dạng, chuyển vị, vận tốc, gia tốc tren công trình để theo dõi biến dạng, chuyển

vị, vận tốc hay gia tốc do xe cộ, gió, động đất tác động lên công trình khi thi công và khi đa công trình vào sử dụng Các số liệu này không những có ích đối với việc vận hành tòa tháp mà còn có các giá trị khoa học khĩaay dựng các tòa tháp kahcs ở Việt Nam

Tài liệu tham khảo

1 QCVN 02-2008 Quy chuẩn số liệu kỹ thuật quốc gia - Số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây

dựng, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội, 2008.

2 TCVN 2737:1995 Tải trọng và tác động - tiêu chuẩn thiết kế, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội,

1996

3 TCXDVN 375:2006 Thiết kế kết cấu chịu động đất, Nhà xuất bản xõy dựng Hà Nội, 2006

4 TCVN 2737:1990 Tải trọng và tác động - tiêu chuẩn thiết kế, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội,

1990

5 ASCE/SEI 7-05 Minimum design loads for buildings and other structures, published by American

Society of Civil Engineers, Virginia, USA, 2006, 338 p

6 http://www.thoitietnguyhiem.net

7 http://en.wikipedia.org/wiki/Tropical_cyclone

8 BS EN 1998-1:2004 (Eurocode 8) Design of structures for earthquake resistance British Standard

institution, April, UK, 2005, 229 p

9 Council on Tall Buildings and Urban Habitat (CTBUH) Recommendations for the seismic

design of high-rise buildings, CTBUH Publication, New York, USA

10 TCXD 198:1997 Nhà cao tầng Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối– , Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội, 1997