MỘT SỐ YÊU CẦU CƠ BẢN VỀ THIẾT KẾ HẦM TRÚ ẨN TRONG CĂN HỘ KHÉP KÍN Ở SINGAPORE TS NGUYỄN NGỌC BÁ Công ty TNHH THAM & WONG (Việt Nam) Tóm tắt: Kể từ tháng năm 1998 tất loại nhà xây Singapore phải bố trí hầm trú ẩn cho hộ gia đình theo Luật Hầm trú ẩn Dân Singapore Đối với hộ nhà cao tầng bố trí khép kín hộ bố trí hầm trú ẩn chung cho tất tầng Bài viết giới thiệu số yêu cầu thiết kế loại hầm trú ẩn hộ khép kín ví dụ minh họa từ cơng trình nhà cao tầng mà tác giả tham gia thiết kế Singapore Từ khóa: Hầm trú ẩn, HS, nhà cao tầng Mở đầu Singapore đất nước bị chiến tranh tàn phá khu vực Trong hai đợt chiến tranh Nhật chiếm quốc đảo tháng năm 1942 người Anh giành lại thuộc địa tháng năm 1945, chiến diễn chóng vánh khơng gây hư hại lớn đến cơng trình xây dựng Q trình chuyển giao chế độ sau diễn hòa bình coi từ năm 1945 đến Singapore không trực tiếp chịu tác động chiến tranh Tuy nhiên, khơng mà phủ nước bỏ qua khả xảy chiến tranh tương lai việc xây dựng sở hạ tầng dân dụng có xét tới tác động chiến tranh thực từ hàng chục năm trước Các cơng trình cơng cộng trường học, nhà sinh hoạt cộng đồng, nhà ga tầu điện ngầm nơi tránh bom chiến tranh xảy Tính tới thời điểm tháng năm 2012 có 33 nhà ga tầu điện ngầm xây dựng đủ tiêu chuẩn làm hầm tránh bom, nhà ga cỡ nhỏ chứa tới ngàn người nhà ga cỡ lớn chứa 16 đến 19 ngàn người; có 62 trường phổ thơng nhiều cơng trình cơng cộng khác bố trí hầm tránh bom đạt tiêu chuẩn [1] Những chung cư cao tầng xây từ năm 60 kỷ trước có hầm trú ẩn kiên cố bố trí tầng hầm tầng 1, đủ cho toàn dân cư sống trú an tồn kể bom đánh sập ngơi nhà Mặc dù vậy, Luật Hầm trú ẩn Dân Singapore năm 1997 có hiệu lực từ tháng năm 1998 [2], u cầu cơng trình nhà xây phải bố trí hầm trú ẩn liền kề với nơi sinh hoạt, cụ thể nhà cao tầng khơng bố trí hộ hầm trú ẩn tầng phải bố trí hầm trú ẩn chung mà hộ tầng có cửa mở trực tiếp vào Nhìn chung, hầu hết hầm trú ẩn Singapore, ngồi mục đích trú ẩn thời chiến, sử dụng cho mục đích khác thời bình Hầm trú ẩn hộ khép kín thông thường sử dụng làm kho cho người sử dụng hộ phịng ngủ cho người giúp việc Ở chung cư xây dựng trước Luật Hầm trú ẩn Dân 1997 Singapore có hiệu lực hầm trú ẩn thường bố trí chung tầng hầm tầng sử dụng làm siêu thị nhỏ bán đồ thiết yếu cho nhu cầu hàng ngày người dân sống chung cư Nội dung viết đề cập tới đặc điểm hầm trú nằm bên hộ, hay gọi hầm trú ẩn hộ khép kín nhà cao tầng số yêu cầu thiết kế hầm trú ẩn Yêu cầu kiến trúc hầm trú ẩn hộ khép kín nhà cao tầng Theo thuật ngữ quân sự, “hầm” loại cơng xây dựng chìm đất, nửa chìm nửa nổi mặt đất có nắp bảo vệ phía Hầm trú ẩn nhà cao tầng theo yêu cầu [2] gian phịng có tường trần bê tơng cốt thép (BTCT), cửa thép để bảo vệ người bên chịu tác động vũ khí bom, đạn Cơ quan phòng vệ dân Singapore (Singapore Civil Defense Force - SCDF) Cơ quan quản lý xây dựng (Building and Construction Authority - BCA) tiến hành nhiều nghiên cứu khả chịu lực hầm trú ẩn ban hành yêu cầu kỹ thuật hướng dẫn thiết kế loại hầm [3] LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Theo yêu cầu kiến trúc, mặt hầm trú ẩn hộ khép kín có dạng hình chữ nhật, hình vng, hình thang hình chữ L Kích thước bên hầm mặt không lớn m không nhỏ 1,2 m với diện tích bên từ 1,6 m2 đến 3,4 m2 tùy theo diện tích hộ, tối đa 4,8 m trừ có yêu cầu riêng quan có thẩm quyền chấp thuận Thể tích bên hầm trú ẩn dao 3 động từ 3,6 m đến m Đối với hầm có mặt hình thang hình chữ L, ngồi u cầu cịn có thêm u cầu số vng kích thước 600 x 600 mm, tượng trưng cho khơng gian chiếm chỗ người, bố trí mặt hầm minh họa hình 1, dao động từ ô vuông cho hộ có diện tích khơng q 2 45 m đến vng cho hộ có diện tích lớn 140 m 600 600 1750 1200 2200 1200 1750 Hình Ví dụ mặt hầm trú ẩn hình thang hình chữ L Trong nhà cao tầng, hầm trú ẩn, viết tắt HS (Household Shelter), phải bố trí chồng lên tạo thành tháp hầm trú ẩn (HS Tower), có tường BTCT liên tục từ hầm kéo thẳng xuống móng xuống đến hệ sàn chuyển/dầm chuyển đỡ hệ cột, vách khác Riêng hầm trú ẩn hai tầng mở rộng cần đáp ứng số yêu cầu định Có khu vực lõi không sử dụng làm hầm trú ẩn, ví dụ phần kết cấu tầng khơng bố trí hộ dùng để đỡ hầm trú ẩn cao, khu vực gọi Non-household Shelter viết tắt NS phần sau viết Chiều cao từ sàn đến trần HS tối thiểu 2,4 m, tối đa 3,9 m Đối với NS chiều cao tầng lớn 3,9 m cần bố trí sàn ngăn cách hệ thống dầm có độ cứng tương đương sàn, phân chia NS theo phương đứng thành đoạn có chiều cao khơng q 3,9 m HS phải bố trí xa mặt ngồi cơng trình tốt phải lùi vào cách mép kết cấu dầm, sàn phía khoảng cách tối thiểu phụ thuộc vào chiều cao tầng, tường có cửa hay khơng có cửa, phụ thuộc vào chiều cao dầm từ đáy sàn phía hạ xuống Trong trường hợp khoảng lùi từ mặt tường HS hay NS đến mép ngồi kết cấu dầm, sàn phía không nhỏ 1,8 m tường cửa 2,75 m tường có cửa Có thể sử dụng đan chắn nắng thép hộp BTCT đua để đáp ứng khoảng lùi cho HS hay NS tối thiểu phải có phần sàn đặc BTCT đua 1,0 m từ mép tường HS hay NS Quy định chiều dày tối thiểu tường BTCT HS NS dao động từ 200 mm đến 300 mm, phụ thuộc vào chiều cao tầng khoảng lùi từ mặt ngồi tường đến mép ngồi kết cấu dầm, sàn phía Khoảng lùi lớn chiều cao tầng nhỏ yêu cầu chiều dày tối thiểu nhỏ ngược lại Đối với hộ chung cư, cho phép sử dụng chung tường HS NS với chiều dày tường chung khơng nhỏ 200 mm Đối với nhà liên kề tường HS NS nhà phải độc lập, khơng chung tường Chiều dày trần BTCT phía HS phải dày tối thiểu 300 mm phía khơng có kết cấu chịu lực khác Trường hợp phía có tầng mái với sàn mái BTCT che chắn với diện che phủ HS phía LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com khơng nhỏ khoảng lùi tối thiểu chiều dày trần HS tối thiểu cho phép lấy 250 mm Đối với sàn ngăn cách HS NS tháp hầm trú ẩn, chiều dày tối thiểu cho phép 175 mm Kích thước thơng thủy cho cửa HS lấy cố định rộng 700 mm cao 1900 mm Thơng thường bố trí cửa thép mở ngồi, nhiên bố trí thêm cửa mở vào phục vụ cho mục đích sử dụng thời bình khơng có chiến tranh Cửa phải đảm bảo kín khít cửa thép mở ngồi phải quan có thẩm quyền kiểm tra, cấp chứng lắp Trường hợp đặc biệt bố trí HS nằm gầm cầu thang bên nhà hình Để kiểm tra diện tích tối thiểu, có phần diện tích mặt có chiều cao thơng thủy tối thiểu 1,5 m tính đến, nhiên tồn khơng gian HS tính để đối chiếu với thể tích cho phép nêu Trường hợp sàn phía bê tơng thang phải có chiều dày tối thiểu 300 mm 300 300 1500 Hình Bố trí hầm trú ẩn gầm cầu thang bên nhà Bên HS không cho phép trát tường trần hay làm chỉ, phào tường trần, ván khn cho sàn tường cần có độ phẳng nhẵn tốt để tạo bề mặt bê tông đảm bảo thẩm mỹ Cho phép bả trần, tường chiều dày lớp bả không vượt mm Sàn lát gạch, đá sử dụng vữa xi măng gắn chặt với bê tông sàn với tổng chiều dày lớp hồn thiện khơng q 50 mm Khơng lát sàn chất kết dính khác Mỗi hầm trú ẩn bố trí hai ống thơng gió đường kính 125mm, đặt cách tối thiểu 1000mm, để thơng gió cho hầm Khoảng cách từ tâm ống thơng gió đến mặt sàn hồn thiện từ 1900 mm đến 3600 mm Các hệ thống dây điện, cáp tivi, điện thoại vào HS cần luồn ống thép mạ kẽm chôn tường Mỗi HS cho phép đặt tối đa ống luồn dây đường kính 25 mm Các chi tiết chân đế bắt tivi, ổ cắm làm thép mạ kẽm chôn sẵn bê tông Đường ống cấp ga cấp nước vào hầm trú ẩn phải luồn vào ống thép không gỉ, chạy bên hầm phải bọc lớp BTCT có chiều dày tối thiểu 150 mm, cốt thép đường kính 10 mm với khoảng cách 100 mm theo hai phương Yêu cầu thiết kế kết cấu Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu BTCT Singapore CP 65 [4] tương tự tiêu chuẩn thiết kế kết cấu BTCT Vương quốc Anh BS 8110 [5], việc áp dụng [5] chấp thuận Singapore, nhiên hệ số an toàn vật liệu cốt thép phải lấy 1,15 theo phiên năm 1985 Các quy định thiết kế kết cấu cho HS NS biên soạn dựa tiêu chuẩn SS CP65, kết cấu thường phận kết cấu kết nối với kết cấu chịu lực khác tòa nhà, khơng sử dụng tiêu chuẩn [5] LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com [4] để thiết kế kết cấu nhà việc áp dụng quy định HS, NS BCA SCDF ban hành cần phải có nghiên cứu riêng Về bản, việc thiết kế HS tiến hành kết cấu thông thường chịu loại tải trọng đứng ngang theo quy định tiêu chuẩn thiết kế thông thường, nhiên phải tuân thủ yêu cầu tối thiểu cường độ bê tơng, bố trí cốt thép, chiều dày sàn, tường nêu [3] Không phép sử dụng kết cấu bê tông ứng lực trước sàn, tường HS kết cấu đỡ HS Các dầm gối lên tường HS phải tính tốn cấu tạo với sơ đồ gối khớp lên tường HS Đối với hệ thống đỡ HS, bao gồm kết cấu NS, sàn chuyển/dầm chuyển tường, cột bên sàn chuyển/dầm chuyển, yêu cầu thiết kế phức tạp chia làm hai trường hợp: 1) trường hợp có mái bảo vệ 2) trường hợp khơng có mái bảo vệ Hệ thống đỡ coi có mái bảo vệ phía chúng có sàn BTCT kết cấu tương đương che chắn với phạm vi che chắn vượt cạnh hệ thống đỡ HS theo phương 0,5H, với H chiều cao tính từ mặt đất mặt sàn chuyển/dầm chuyển đến mặt sàn che chắn minh họa hình HS HS Min 0.5 H3 Min 0.5H1 HS HS Min 0.5H H1 Min 0.5H2 H3 Sàn chuyển/dầm chuyển NS H NS H2 Cao độ a) NS có mái bảo vệ b) Sàn chuyển/dầm chuyển cột bên có mái bảo vệ Hình Trường hợp hệ thống đỡ HS coi có mái bảo vệ Trường hợp có mái bảo vệ, kết cấu tường, cột NS tính tốn thiết kế theo quy định kết cấu BTCT thông thường Riêng kết cấu sàn chuyển/dầm chuyển, ngồi việc tính tốn cho trường hợp kết cấu BTCT thông thường cần bổ sung thêm trường hợp tải trọng đặc biệt kết cấu phía bị phá hủy rơi xuống Giá trị tải trọng sụp đổ kết cấu 20 kN/m phân bố toàn bề mặt sàn chuyển/dầm chuyển Tổ hợp tải trọng đặc biệt trạng thái giới hạn chịu lực quy định sau: THĐB1 = 1,2 DL + 1,2 LL + 1,2 EL + 1,2 WL + 1,05 CL (1) Trong đó: THĐB1 - Tổ hợp tải trọng đặc biệt 1; DL - Tải trọng thường xuyên; LL - Tải trọng tạm thời; EL - Áp lực đất nước tác động lên kết cấu; LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com WL - Tải trọng gió; CL - Tải trọng sụp đổ kết cấu Trường hợp khơng có mái bảo vệ, ngồi việc tính toán kết cấu đỡ HS kết cấu BTCT thông thường, cần kiểm tra trường hợp bổ sung sau: a Đối với tường, cột NS Kiểm tra với trường hợp cột bị phá hoại hoàn toàn tường bị phá hoại cục với lỗ thủng có đường kính 1500 mm vị trí bất lợi nhất, áp dụng cho tất cột tường biên Mỗi trường hợp xét đến cột bị cắt bỏ tường bị thủng lỗ Tổ hợp tải trọng để kiểm tra trạng thái giới hạn chịu lực, tổ hợp tải trọng đặc biệt (THĐB2), quy định sau: THĐB2 = 1,05 DL + 1,05 LL + 1,05 EL + 1,05 WL (2) Trường hợp tường, cột NS nằm sàn chuyển cần kể thêm tải trọng sụp đổ kết cấu 20 kN/m phân bố sàn chuyển/dầm chuyển với tổ hợp tải trọng đặc biệt (THĐB3) sau: THĐB3 = 1,05 DL + 1,05 LL + 1,05 EL + 1,05 WL + 1,05 CL (3) b Đối với sàn chuyển/dầm chuyển Khi khơng có mái bảo vệ, ngồi việc kiểm tra theo trường hợp tải trọng đặc biệt với tổ hợp THĐB1 trường hợp tường, cột nằm bên bị phá hoại trường hợp a nêu trên, sàn chuyển/dầm chuyển cần kiểm tra với trường hợp bị đánh thủng lỗ đường kính 1500 mm vị trí sàn chuyển/dầm chuyển Trường hợp kết cấu cần kiểm tra với tổ hợp tải trọng đặc biệt Khi kiểm tra với trường hợp ứng với tổ hợp tải trọng đặc biệt trên, hệ số an toàn vật liệu lấy 1,0 cốt thép 1,3 bê tông (Khi thiết kế kết cấu bê tông cốt thép theo BS 8110:1985 SS CP65, hệ số lấy 1,15 với thép 1,5 với bê tơng) Ví dụ thực tế minh họa Cơng trình thiết kế chung cư 19 tầng tầng hầm xếp xe hệ thống khí Tầng tầng khu vực thông tầng phục vụ cho yêu cầu sử dụng chung bố trí lối xe vào tòa nhà, phòng kỹ thuật, bể bơi Từ tầng đến tầng 13 tầng 15 đến tầng 17 tầng bố trí hộ, tầng 18 19 hộ penhouse thông tầng Tầng 14 có chiều cao hai lần chiều cao tầng điển hình, bố trí vườn phương tiện phục vụ cho việc tập thể thao, thư giãn cho cư dân chung cư Hình thể mặt điển hình chung cư Hình thể mặt cắt A-A cắt qua HS Mỗi tầng điển hình bố trí bốn hộ với HS cho bố trí khu vực cụm hai hộ Kích thước thơng thủy HS 1300 x 2125 mm, khoảng lùi nhỏ từ HS mép kết cấu sàn bao che phía 2600 mm tường khơng có cửa 4600 mm tường có mở cửa, đảm bảo yêu cầu quy định [3] Do tầng 14 khơng bố trí hộ nên vị trí tương ứng với HS tầng điển hình NS LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình Mặt điển hình chung cư 19 tầng có bố trí hầm trú ẩn (HS) Hình Mặt cắt A-A Để đáp ứng yêu cầu kiến trúc bố trí hệ thống đỗ xe tầng hầm bố trí khơng gian sử dụng chung tầng 1, sử dụng kết cấu sàn chuyển hai cao độ: Sàn chuyển cao độ sàn tầng để đỡ HS NS phía sàn chuyển cao độ tầng hầm lửng, cách sàn tầng 1,65 m để phân bố lại lưới cột phía cho phù hợp với công khu vực Do khoảng cách từ mép sàn tầng đến cột đỡ sàn chuyển tầng nhỏ chiều cao từ chân cột đến sàn tầng nên cột từ C1 đến C8 C17 đến C22 (hình 6) phải kiểm tra theo tổ hợp tải trọng THĐB3 với cột bị bỏ mơ hình tính tốn có thêm hoạt tải phân bố sàn chuyển 20 kN/m kết cấu bên bị phá hoại rơi xuống Đối với sàn chuyển, việc kiểm tra theo mơ hình cắt bỏ cột trên, sàn phải kiểm tra với trường hợp bị đánh thủng lỗ đường kính 1500 mm vị trí theo tổ hợp THĐB3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com SÀN CHUYỂN DÀY 1500 mm Hình Mặt kết cấu sàn tầng nơi bố trí sàn chuyển đỡ HS Như vậy, trường hợp sàn chuyển đỡ HS phía bên trái hình 6, ngồi việc thiết kế kết cấu BTCT thông thường cần kiểm tra theo trường hợp đặc biệt sau: - trường hợp cột biên từ C1 đến C5 C8 bị cắt bỏ: Sử dụng tổ hợp tải trọng THĐB3 với hệ số vật liệu cho cốt thép 1,0 bê tông 1,3; - Trường hợp sàn bị đánh thủng lỗ đường kính 1,5 m vị trí bất kỳ, cột giữ nguyên: Sử dụng tổ hợp tải trọng THĐB3 với hệ số vật liệu cho cốt thép 1,0 bê tông 1,3; - Trường hợp không cắt bỏ cột sàn không bị đánh thủng: Sử dụng tổ hợp tải trọng THĐB1 với hệ số vật liệu cho cốt thép 1,15 bê tông 1,5 Đối với cột đỡ sàn chuyển kiểm tra trên, ngoại trừ trường hợp sàn chuyển bị đánh thủng lỗ Kết tính tốn cho thấy, trường hợp tải trọng nguy hiểm kết cấu sàn chuyển cột đỡ chúng xảy cột bị cắt bỏ Đối với trường hợp cột bị cắt bỏ, lượng cốt thép yêu cầu khu vực khác nhau, ví dụ sàn chuyển: trường hợp cột C1 bị cắt bỏ cho kết lượng cốt thép lớp sàn chuyển khu vực cột C2 lớn nhất, trường hợp cột C2 bị cắt bỏ cho kết lượng cốt thép lớp sàn chuyển theo phương từ cột C1 đến C3 lớn Cốt thép sàn chuyển cần phải thiết kế thỏa mãn tất trường hợp bất lợi xảy Tương tự kiểm tra với cột: cột C2, lực dọc lớn cột C1 bị cắt, nhiên mô men lớn cột C3 bị cắt cột C2 phải thiết kế chịu hai trường hợp Nhận xét Tùy vào thiết kế kiến trúc tịa nhà có phải sử dụng sàn chuyển/dầm chuyển cơng trình hay khơng mà chi phí cho việc xây dựng HS hộ khép kín cao hay thấp, theo đánh giá Ủy ban Nhà Singapore chi phí chiếm 4% đến 5% giá bán hộ loại phòng 2% đến 3% giá bán hộ loại phòng Qua thực tế thiết kế số chung cư cho thấy bố trí HS hợp lý, khơng có hệ sàn chuyển hàm lượng thép bổ sung trường hợp tác động đặc biệt gây không đáng kể không cần phải kiểm tra tác động đặc biệt gây Đối với kết cấu HS nêu ví dụ trên, cần phải kiểm tra nhiều trường hợp tác động đặc biệt, lượng thép bổ sung cho sàn chuyển cột đỡ chiếm khoảng 20 % lượng thép cho thân cấu kiện thiết kế kết cấu thơng thường Kết luận Bài viết giới thiệu số yêu cầu thiết kế hầm trú ẩn hộ khép kín Singapore Hiện nước ta chưa có quy định bắt buộc phải bố trí hầm trú ẩn cho nhà ở, nhiên qua viết chủ đầu LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tư đơn vị tư vấn tham khảo cân nhắc đưa hầm trú ẩn vào cơng trình để nâng cao giá trị sản phẩm, giúp cho khách hàng có thêm lựa chọn cho nơi TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguồn:http://www.scdf.gov.sg/content/scdf_internet/en/building-professionals/cd-shelter/public-shelters.html Civil Defence Shelter Act, REVISED EDITION 1998, Republic of Singapore, 2012 Technical Requirements for Household Shelters, Singapore Civil Defense Force and Building and Construction Authority, 2012 CP 65: Part 1: 1999, Code of Practice for Structural Use of Concrete Part 1: Design and Construction, Singapore Standard, 2000 BS 8110-1: 1997, Structural Use of Concrete Part 1: Code of Practice for Design and Construction, British Standard, 2005 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... kết cấu thông thường Kết luận Bài viết giới thiệu số yêu cầu thiết kế hầm trú ẩn hộ khép kín Singapore Hiện nước ta chưa có quy định bắt buộc phải bố trí hầm trú ẩn cho nhà ở, nhiên qua viết chủ... mm, cốt thép đường kính 10 mm với khoảng cách 100 mm theo hai phương Yêu cầu thiết kế kết cấu Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu BTCT Singapore CP 65 [4] tương tự tiêu chuẩn thiết kế kết cấu BTCT Vương... vách khác Riêng hầm trú ẩn hai tầng mở rộng cần đáp ứng số yêu cầu định Có khu vực lõi khơng sử dụng làm hầm trú ẩn, ví dụ phần kết cấu tầng khơng bố trí hộ dùng để đỡ hầm trú ẩn cao, khu vực