tạp chí khoa học kiến trúc và xây dựng

Khái niệm và vai trò của trang thiết bị đô thị với kiến trúc cảnh quan khu đô thị Trang thiết bị đô thị TTBĐT là một thuật ngữ chung cho các vật thể và các thiết bị được lắp đặt trên đườ

Trang 1

GiÞy phÃp xuÞt bÀn sê 184/GP-BTTTT ng¿y 05.02.2010 Chä bÀn tÂi: Trõñng }Âi hÑc Kiän trÒc

In tÂi: Céng ty cì phßn In Céng }o¿n

Nîp lõu chiæu: 2.2013

Trang 2

2 3

contents

Number 10_2013 - Science Journal of Architecture & Construction

science & technology

4 Urban furnitures with landscapes in new urban zones in Hanoi

MSc DANG THI LAN PHUONG

7 Evaluation of miclroclimate soild beated wall houses

in the mountainess in the Nothern areas of Vietnam

Dr LE CHIEN THANG

MA NGUYEN VAN HIU

11 Challenges in research of spatial functional ment of underground architecture in Vietnam

develop-Dr VU AN KHANH

16 Process of underground construction used the sink lower technology

Dr BUI MANH HUNG

20 Calculation of two-layer structure wiring with any load, ambient temperature variations and any deflection

Dr PHAM VAN TRUNG

26 New procedure of eigen vector and eigen value of systems by “Gauss Extreme Principle

MSc NGUYEN THI THUY LIEN

30 The influence of excavation order to the structural diagram

MSc HOANG THI LINH QUYEN

36 Research on application of ground anchor for deep excavations technology

Dr NGUYEN NGOC THANH

41 Activity of the formula for cellular columns in the soft steel frame

Prof Dr DOAN TUYET NGOC MSc PHAM NGOC HIEU

46 Building up and solutions of practical hardness of connection affects spreadly over endurance, stiffness, stability of structure frame

Prof Dr NGUYEN PHUONG THANH

MSc DAO NGOC TIEN

49 Research on the influence of flange area of tion beam to shear strength of reinforced concrete beams by referring some foreign codes

T-sec-Dr NGUYEN NGOC PHUONG

55 Impact of climate change and sea level rise to Quang Binh province – plan and solutions

Prof Dr NGUYEN THI NGOC DUNG

58 Vietnam organizational structure of the urban age system management till 2020

drain-Dr MAI THI LIEN HUONG

62 Main contents of Revolution Ways of The Communist Party of Vietnam

Dr PHAM THI KIM NGAN

64 Experiences of teaching and foreign languages level assessment by the “Common European Framework

of Reference for Languages

MA DAO THI TAO

67 Foreign languages teaching in the communication tendency among cultures

MA TRAN THI MAI PHUONG

69 Teaching and learning speech skills in architectural training

MA NGUYEN THUY VANstudent's scientifIc researches

72 Solutions for spatial management and streets tecture in expansion

archi-74 Research on changes of drainage circulation in the condition of full air keeping

student's exellent projects information & events

MÖc lÖc

Sê 10_2013 - TÂp chÈ Khoa hÑc Kiän trÒc - XÝy dúng

Khoa hÑc v¿ céng nghè

4 Trang thiết bị đô thị với kiến trúc cảnh quan các

khu đô thị mới tại Hà Nội

ThS ĐẶNG THỊ LAN PHƯƠNG

7 Đánh giá điều kiện vi khí hậu trong nhà tường

trình ở vùng núi phía Bắc Việt Nam

TS LÊ CHIẾN THẮNG

KS NGUYỄN VĂN HĨU

11 Những thách thức trong nghiên cứu phát triển

chức năng không gian kiến trúc ngầm ở Việt Nam

26 Trình tự mới giải bài toán dao động riêng bằng

phương pháp nguyên lý cực trị Gauss

ThS NGUYỄN THỊ THÙY LIÊN

30 Ảnh hưởng thứ tự thi công công trình đến sơ đồ

kết cấu

ThS HOÀNG THỊ LINH QUYÊN

36 Nghiên cứu ứng dụng neo đất trong thi công hố

46 Xây dựng và giải bài toán ổn định khung phẳng

đàn hồi có xét độ cứng thực tế của liên kết

PGS TS NGUYỄN THỊ NGỌC DUNG

58 Cơ cấu tổ chức và nhân sự quản lý hệ thống thoát nước đô thị Việt Nam đến năm 2020

TS MAI THỊ LIÊN HƯƠNG

62 Những nội dung cơ bản môn Đường lối Cách mạng của Đảng cộng sản Việt Nam

TS PHẠM THỊ KIM NGÂN

64 Kinh nghiệm giảng dạy và đánh giá trình độ ngoại ngữ theo "Khung Châu Âu tham chiếu về ngôn ngữ"

ThS NGUYỄN THÚY VÂN

Khoa hÑc sinh viãn

72 Giải pháp quản lý không gian, kiến trúc tuyến phố khi mở rộng đường (Lấy phố Quan Nhân, phường Nhân Chính làm ví dụ)

74 Nghiên cứu sự biến đổi của nước rác tuần hoàn trong điều kiện ủ hiếu khí

}ë ¾n sinh viãn xuÞt sØc Tin töc v¿ sú kièn

Trang 3

Trang thiät bÌ ½é thÌ

vði kiän trÒc cÀnh quan

c¾c khu ½é thÌ mði tÂi H¿ Nîi

ThS }Üng ThÌ Lan Phõïng Tóm tắt

Kiến trúc cảnh quan là sự tổng hòa

các thành phần chức năng hiện diện

trong không gian kiến trúc Trang

thiết bị công trình như băng ghế, các

rào cản giao thông, thùng chứa rác,

biển báo… đóng vai trò quan trọng

trong việc tạo nên diện mạo không

gian đô thị cũng như bản sắc riêng

cho từng khu vực.Trang thiết bị đô

thị có thẩm mỹ cao sẽ tăng tính trật

tự trong kiến trúc cảnh quan đô thị

Trong những năm gần đây, kiến trúc

cảnh quan trong các khu đô thị mới

đã được các nhà thiết kế đô thị quan

tâm và đầu tư, tuy nhiên họ lại quên

mất sự có mặt của các thành phần

trang thiết bị đô thị trong đó Chính

sự đầu tư không triệt để trong giai

đoạn thiết kế và sự quản lý lỏng lẻo

trong giai đoạn sử dụng trang thiết

bị đô thị đã làm nên những khu đô

thị lộn xộn và thiếu bản sắc

Abstract

Landscape architecture is

synchronization of components

presented in architectural space

Street furniture such as benches,

barriers, etc play important roles

in creating the face of urban

space as well as place identity

Aesthetic street furniture will

enhance the architectural unity

of urban landscapes In recent

years, landscape architecture in

the new urban areas has been

focused by designers; however,

they have forgotten presence of

street furniture Due to superficial

investment in designing periods

and ill management in using time of

street furniture leads to messy new

urban and lack of characteristics.

Khái niệm và vai trò của trang thiết bị đô thị với kiến trúc cảnh quan khu đô thị

Trang thiết bị đô thị (TTBĐT) là một thuật ngữ chung cho các vật thể và các thiết bị được lắp đặt trên đường phố cũng như các không gian công cộng trong đô thị với nhiều mục đích khác nhau Nó bao gồm băng ghế, các rào chắn giao thông, đèn đường, biển báo, đài phun nước, bồn cây, tác phẩm nghệ thuật điêu khắc công cộng và thùng chứa rác [1] Nói cụ thể hơn, trang thiết bị đô thị là vật thể hay

bộ phận được đặt trong không gian công cộng của đô thị nhằm cung cấp các dịch vụ và chức năng cụ thể khác nhau cho người dân trong

đô thị Đây là một nhân tố thiết yếu trong môi trường đô thị nhằm góp phần trực tiếp vào các hoạt động của con người

Kiến trúc cảnh quan là kiến trúc xuất phát từ nhận thức thị giác, chú trọng đến hình thái không gian, đến nghệ thuật bố cục, phối kết hợp các thành phần nhằm tạo được sự thụ cảm không gian cho con người theo ý đồ nhất định Kiến trúc cảnh quan là nghệ thuật thiết kế

và bố cục không gian kiến trúc Mặt khác, không gian kiến trúc được tạo nên bởi các vật thể và phi vật thể có tác động tới giác quan của con người, cấu thành bởi cảnh vật tự nhiên, cảnh vật nhân tạo Đối tượng của kiến trúc cảnh quan là tất cả thành phần của không gian

có tác dụng tạo nên giá trị thẩm mỹ

Trong các nhân tố cấu thành nên cảnh quan không gian đô thị, TTBĐT là yếu tố tác động gần nhất tới hoạt động của con người

Mặc dù là những thành phần nhỏ, nhưng TTBĐT kết hợp cùng các nhân tó của cảnh quan đô thị khác như công trình kiến trúc và không gian đô thị đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định chất lượng đô thị cũng như đóng góp tạo bộ mặt cảnh quan đô thị Nó có thể tạo thành một tác phẩm nghệ thuật đường phố hay được ví như những nốt nhạc trầm bổng trong bản nhạc không gian đô thị tạo ra những điểm nhấn riêng cho từng khu đô thị

Trước đây, ở Việt nam, trang thiết bị đô thị chưa được các nhà thiết kế đô thị cũng như kiến trúc sư cảnh quan quan tâm đúng mức

Họ chỉ coi chúng như những thứ không cần được phô trương Các nhà thiết kế chỉ chú trọng đến việc kiến tạo những không gian đô thị đẹp, sinh động và ấn tượng bởi những yếu tố cây xanh, mặt nước

mà quên rằng trang thiết bị đo thị cũng là những yếu tố cấu thành nên những không gian đó để phục vụ lợi ích của con người

Thực trạng về hình thức và chức năng sử dụng của trang thiết bị đô thị tại các khu đô thị mới ở Hà Nội

Bộ mặt của kiến trúc cảnh quan đô thị đang để lại những khoảng trống và dường như còn có xu hướng gia tăng Sự nhếch nhác, lộn xộn trong các khu đô thị đang ngày một hiện rõ và tất cả những điều

đó có thể một phần là do ý thức của con người Tuy nhiên, một nhân

tố rõ ràng dễ nhận ra là sự không đồng bộ trong hình thức cũng như

sự xuống cấp nghiêm trọng của những trang thiết bị đô thị Nguyên nhân là từ sự bỏ qua trong giai đoạn thiết kế đến sự lỏng lẻo của công cuộc quản lý trong giai đoạn sử dụng Thiết kế và đầu tư cho trang thiết bị đô thị trong đô thị nói chung cũng như trong các khu

được quan tâm trong giai đoạn hiện nay

Cái đẹp của kiến trúc cảnh quan đô thị hiểu cho đúng thì không chỉ thể hiện ở một công trình kiến trúc đẹp mà

ở tổng thể toàn khu vực

Hiện nay, hầu hết các trang thiết bị kỹ thuật đô thị do các cơ quan chuyên ngành (giao thông công chính, chiếu sáng đô thị…) nắm giữ vai trò thiết kế, lắp đặt và thi công

Điều đó gây nên sự nhàm chán trong cảnh quan đô thị

Cùng một mẫu ghế đá, một kiểu bảng chỉ đường, một kiểu đèn tín hiệu giao thông…áp dụng cho tất cả các khu

đô thị, không tạo nên được nét đặc trưng, bản sắc riêng cho từng khu vực Việc lựa chọn vật liệu và kỹ thuật thi công trang thiết bị đô thị cũng không được nghiên cứu kỹ làm cho sự xuống cấp diễn ra nhanh chóng và làm mất chức năng sử dụng của bản thân thiết bị

Các thùng rác bố trí không có quy hoach, không phát huy hết được chức năng sử dụng và gây ảnh hưởng đến thẩm mỹ cảnh quan khu đô thị Cùng một dãy nhà nhưng kiểu dáng biển tên số nhà khác nhau gây mất mỹ quan và tính thống nhất cho kiến trúc cảnh quan khu vực

Cây xanh là một thành phần không thể thiếu trong kiến trúc cảnh quan đô thị Các kiến trúc sư cảnh quan cũng đã cố gắng quy hoạch và bố trí cây xanh một cách hợp lý trong khu đô thị, tuy nhiên hình thức bồn cây cho những cây xanh, vật thể đóng góp không nhỏ vào thẩm

mỹ kiến trúc không gian đô thị chưa được nghiên cứu

Ghế đá ngồi nghỉ trong công viên cũng như trên đường dạo trong khu đô thị hiện nay chủ yếu được chế tạo sẵn, không có thiết kế riêng nào cho từng khu vực hay khu đô thị khác nhau Điều này gây ra sự nhàm chán về hình thức trong đô thị Kiến trúc cảnh quan khu vực đơn điệu, thiếu bản sắc là điều cần tránh trong thiết kế đô thị hiện đại

Rào chắn phân chia không gian cũng được sử dụng phổ biến trong các khu đô thị mới nhưng hình thức cũng không phong phú và không tạo ấn tượng thẩm mỹ Nhiều khu đô thị còn dùng những thanh chắn gia cố từ các thanh chống làm giảm giá trị thẩm mỹ cho cảnh quan khu vực đô thị

Kinh nghiệm sử dụng trang thiết bị đô thị ở nước ngoài

Khác với nước ta, trang thiết bị đô thị ở các nước tiên tiến) được đầu tư thiết kế cũng như bố trí quy hoạch một cách bài bản từ khâu đầu tiên trong quy hoạch cho tới thi công và quản lý sư dụng Vai trò của các trang thiết bị đô thị được chú ý và quan tâm ở các nước phát triển trên thế giới như Hoa Kỳ, các nước Châu Âu và Nhật Bản và mới chỉ bất đầu được chú trọng trong thiết kế đô thị ở các nước khác như Trung Quốc

Trang thiết bị đô thị ở các nước phát triển được nhận thưc đầy đủ và trên thực tiễn không chỉ được coi là một thành phần không thể thiếu để đáp ứng nhu cầu của con người, mà còn là biểu trưng cho từng nước và từng khu vực Thiết kế và bố cục các bộ phận trang thiết bị đô thị

đi liền với thiết kế đô thị và kiến trúc cảnh quan Nhiều

bộ phận trang thiết bị đô thị đã trở thành biểu tượng của quốc gia Ví dụ như hộp điện thoại màu đỏ là biểu trưng của nước Anh hay hộp thư của Hoa Kỳ

Hình 1 Thùng rác kết hợp quảng cáo trong khu đô thị the Manor

Hình 2 Thùng rác đặt tại khu đô thị Trung Yên

Hình 3 Rào chắn không gian ở khu đô thị Trung Yên

Trang 4

6 7

I Tổng quan

Đất là loại vật liệu truyền thống và phổ biến trên khắp thế giới Đất có khả năng ứng dụng cao trong nhiều thể loại công trình khác nhau nhờ tính chất đặc biệt của nó Đất cũng là loại vật liệu mang tính bền vững nhờ khả năng tái sử dụng, sẵn có, dễ khai thác và dễ thi công Ngòai các công trình truyền thống ở các vùng dân cư nghèo và xa xôi, đất cũng đang hiện diện trong các kiến trúc đương đại phù hợp với xu hướng đảm bảo tính bền vững cho môi trường

Vào những năm 70 của thế kỷ XX, với cuộc khủng hoảng nghiêm trọng về năng lượng dầu hỏa, việc nghên cứu khai thác các dạng năng lượng mới – năng lượng hoàn nguyên đã trở thành vấn đề thời sự không chỉ trong lĩnh vực năng lượng mà còn cả trong lĩnh vực xây dựng, đối tượng sử dụng năng lượng nhiều nhất (sử dụng tới 30-40% tổng số năng lượng, 17% nước sạch, 25% lượng gỗ khai thác, và 40-50% nguyên liệu thô) Việc quay trở lại với các vật liệu truyền thống xây dựng bằng đất và các vật liệu tự nhiên ngoài các mục đích tránh

xa hoa, lãng phí không cần thiết, mà còn mang

cả tính chất văn hóa xã hội: đây là phản ứng bản năng của một số không ít người của xã hội công nghiệp phát triển cao, bắt đầu bị dị ứng với môi trường đầy những bê tông, sắt thép lạnh lẽo, những thiết bị máy móc tối tân, mầm mống của ô nhiễm, và họ muốn được gần trở lại với thiên nhiên, với những vật liệu tự nhiên ấm cúng quen thuộc như đất, đá, tre, gỗ, nứa…

Trong những năm qua nguồn tài nguyên thiên nhiên (năng lượng không tái tạo) vẫn tiếp tục bị lãng phí và bị đe dọa can kiệt, môi trường sinh thái ngày càng bị ô nhiễm Sự phát triển chênh lệch giữa thành thị và nông thôn, một trong những nguyên nhân của nhiều tệ nạn xã hội và của sự nghèo đói, diễn ra trên khắp toàn cầu vẫn chưa được quan tâm giải quyết Xây nhà bằng đất một mặt giải quyết một phần nào

đó vấn đề tiết kiệm nhiên vật liệu, mặt khác tạo điều kiện cho ngành kiến trúc có trong tay môi trường thử nghiệm rộng lớn, nhằm tiến tới việc xây dựng một nền kiến trúc giàu bản sắc và thích ứng với những điều kiện kinh tế, văn hóa

và khí hậu của đất nước Vì vậy, xây nhà bằng đất là một giải pháp có thể được áp dụng được cho môi trường nông thôn trên đà cải tiến

}¾nh gi¾ ½iåu kièn vi khÈ hâu trong nh¿ tõñng trÉnh

ò vÓng nÒi phÈa BØc Vièt Nam

xử trong quá khứ Việc đánh giá các điều kiện vi khí hậu trong các điều kiện khác nhau sẽ làm rõ những

ưu nhược điểm của loại nhà ở này để từ đó có những

đề xuất hợp lý trong thiết kế nhà ở bằng đất trong đời

sống nông thôn mới.

Abstract

Houses with soil-beaten walls is a typical type of soil architecture in the world with many different styles and diversity In Vietnam, as well as many Asian and African countries, houses with soil-beaten walls play an important role in human life in a long time Like other countries in the period of rapid economic development, the precious heritage houses are being diminished by the concept and psychological change of people in the new period The advantages of the solid soil architecture are raised once again when energy issues and global warming require all industries to be friendly environmental In the construction, buildings need

to be “greener”, less energy consumption For rural houses, accounting for a large proportion in developing countries, this problem has been noted deal with the behavior experience in the past The evaluation of microclimate conditions in different conditions will clarify the advantages and disadvantages of this house type in order to suggest reasonable proposals for

such house type in the new rural life.

đó vô cùng hữu ích Tuy nhiên mọi hình thức quảng cáo

trên đó đều được kiểm tra nghiêm ngặt và phù hợp với

kiến trúc và cảnh quan xung quanh

Nhà thiết kế ở Nhật Bản còn kết hợp chức năng một

cách táo bạo và ấn tượng với chiếc ghế băng nghỉ trên

đường phố và xe đạp tập thể dục cho người

Một số đề xuất thiết kế và bố trí trang thiết bị đô thị

hài hòa với cảnh quan đô thị

Là một phần trong không gian kiến trúc cảnh quan,

trang thiết bị đô thị cần được thiết kế cũng như lựa chọn

hình thức dựa trên những nguyên tắc nhất định nhằm tạo

nên sự thống nhất và bản sắc riêng cho từng khu đô thị

Tất cả những điều đó sẽ làm nên một tổng thể với môi

trường và cuộc sống đô thị tốt hơn Ngoài chức năng

riêng của bản thân vật thể, nó còn giúp tạo nên một thể

thống nhất hài hòa với môi trường xung quanh Việc thiết

kế và bố trí trang thiết bị đô thị cần gắn với thiết kế đô thị cũng như kiến trúc cảnh quan khu vực đó Về yêu cầu thiết kế cũng như lựa chọn hình thức cho các trang thiết biij đo thị, ngoài những chức năng riêng cần phải có thì cần phải hài hòa với không gian kiến trúc xung quanh

Với các thùng rác đặt trong khu vui chơi của thiếu nhi thì cần sử dụng những màu sắc bắt mắt và hình thức thu hút thị giác của trẻ em Với vị trí ở khu công viên, nhiều cây xanh thi cần lựa chọn và thiết kế hình thức thích hợp

và hài hòa với từng khu vực Các trang thiết bị đô thị cần được bố trí ở vị trí dễ nhận biết nhưng không làm ảnh hưởng đến việc đi lại của con người, càn lựa chọn vật liệu phù hợp để tạo tính thẩm mỹ, tạo độ bền và tồn tại bền vững Các bộ phận trang thiết bị đô thị cần được bố trí đảm bảo an toàn và tăng vẻ đẹp cảnh quan đô thị

Trong bản vễ thiết kế đô thị và kiến trúc cảnh quan, cần xác định rõ địa điểm cụ thể cho phép bố trí các trang thiết bị đô thị như ghế đá, thùng chứa rác cho từng khu vực, càn thiết kế cụ thể, chi tiết và đưa ra cho cộng đồng người dân sẽ sử dụng trực tiếp lựa chọnvà đóng góp ý kiến

Tuyên truyền và giáo dục nâng cao nhận thức của người dân trong việc thực hiện quyền và nghĩa vụ sử dụng cũng như bảo vệ các trang thiết bị đô thị trong khu vực là điều cần thiết, cần hạn chế tối đa việc hủy hoại cũng như làm thay đổi vị trí và bộ phận liên quan đên trang thiết bị đô thị Ngoài ra, cần có chế tài quản lý riêng các thiết bị đô thị cho từng khu vực

Kết luận

Thiết kế và bố trí trang thiết bị đô thị hài hòa với kiến trúc cảnh quan các khu đô thị mới tại Hà Nội là vấn đề cấp bách và là trách nhiệm chung của nhiều phía Để làm được điều đó thì cần triển khai đồng bộ, cần có những quy định nghiêm ngặt về trang thiết bị đô thị trong quy hoạch, thiết kế đô thị nói chung và quy định riêng cho mỗi khu đô thị Điều đó có thế tạo lập cho mỗi khu đô thị một không gian kiến trúc bền vững và có bản sác riêng./

T¿i lièu tham khÀo

Hình 5 Thiết kế ghế ngồi với những ý tưởng táo bạo

và độc đáo mang bản sắc riêng của từng khu vực

Hình 4 Bảo vệ cây được thiết kế ở Anh

Phản biện: TS Vũ An Khánh

Trang 5

Bảng 3 Hiện trạng VKH tại nhà ông Hoàng Mạnh Đàn

TT Ký hiệu Địa điểm Phương pháp đo Nhiệt độ

( 0 C)

Độ ẩm (%)

Vận tốc gió (m/s)

Ánh sáng (Lux)

30-34 Mùa nóng: 1.5

Bảng 4 Hiện trạng VKH tại nhà ông Mã Văn Phú

TT Ký hiệu Địa điểm Phương pháp đo Nhiệt độ ( 0 C) Độ ẩm (%) Vận tốc gió (m/s) Ánh sáng (Lux)

3733/2002/QĐ-BYT

Mùa lạnh:

16-20 ≤ 80 Mùa lạnh: 0.2-0.5 100-300Mùa nóng:

30-34 Mùa nóng: 1.5

III Nhận xét đánh giá về điều kiện Vi khí hậu tại các nhà được khảo sát

Qua số số liệu khảo sát tại Nhà ông Hoàng Văn Hậu (dân tộc Tày) cho thấy nhiệt độ bên trong nhà cao hơn nhiệt

độ bên ngoài nhà từ 0,4- 0,90C, độ ẩm bên trong nhà thấp hơn độ ẩm bên ngoài nhà từ 4,7-5,9% Với cấu tạo kiến trúc

có tường bao kín xung quanh, sự chuyển động thành dòng của không khí trong nhà phát hiện được với giá trị rất nhỏ, (giá trị lớn nhất V < 0,02.m/s), ngay cả khi mở hết các cửa ra vào Ánh sáng bên trong công trình đảm bảo chiếu sáng cho các hoạt động sinh hoạt của con người theo Tiêu chuẩn vệ sinh lao động của Bộ y tế

Nhà Bà Be Thị Lây dân tộc Tày cho thấy nhiệt độ bên trong nhà cao hơn nhiệt độ bên ngoài nhà từ 0,7- 1,50C, độ

ẩm bên trong nhà thấp hơn độ ẩm bên ngoài nhà từ 5,5 – 5,7%, Với cấu tạo kiến trúc có tường bao kín xung quanh, sự chuyển động thành dòng của không khí trong nhà phát hiện được với giá trị rất nhỏ, (giá trị lớn nhất V = 0,02.m/s giá trị nhỏ nhất là 0,01 m/s), ngay cả khi mở hết các cửa ra vào, tỷ lệ gió qua không gian nhà là rất thấp, ánh sáng bên trong công trình đảm bảo ánh sáng cho hoạt động sinh hoạt của con người theo Tiêu chuẩn vệ sinh lao động của Bộ y tế.Nhà ông Hoàng Mạnh Đàn cho thấy nhiệt độ bên trong nhà cao hơn nhiệt độ bên ngoài nhà từ 0,7- 1,50C, độ ẩm bên trong nhà thấp hơn độ ẩm bên ngoài nhà từ 5,5 – 5,7%, Với cấu tạo kiến trúc có tường bao kín xung quanh, sự chuyển động thành dòng của không khí trong nhà phát hiện được với giá trị rất nhỏ, (giá trị lớn nhất V = 0,02.m/s giá trị nhỏ nhất là 0,01 m/s), ngay cả khi mở hết các cửa ra vào, tỷ lệ gió qua không gian nhà là rất thấp, ánh sáng bên trong công trình đảm bảo ánh sáng cho hoạt động sinh hoạt của con người theo Tiêu chuẩn vệ sinh lao động của Bộ y tế Nhà ông Mã Văn Phú Qua cho thấy nhiệt độ bên trong nhà cao hơn nhiệt độ bên ngoài nhà từ 0,2 - 1,10C, độ ẩm bên trong nhà thấp hơn độ ẩm bên ngoài nhà từ 6,0 -7,0%, sự chuyển động thành dòng của không khí trong nhà phát

II Nhà tường trình ở miền núi phía Bắc Việt Nam:

Ở Việt Nam, đất sử dụng để làm nhà khá đa dạng tùy vào từng vùng khí hậu và dân tộc Trong khi ở vùng đồng

bằng, đất thường sử dụng kết hợp với các loại vật liệu làm cốt khác để tạo thành những bức tường thở như các bức

tường tranh vách đất thì ở vùng miền núi, đồng bào dân tộc lại thích xây các loại nhà bằng đất toàn khối hơn

Với môi trường sống trên các triền núi cao, khí hậu lạnh, khắc nghiệt thì ngôi nhà trình tường bằng đất, lợp ngói

hay tranh có ưu điểm mát mẻ về mùa hè, giữ ấm về mùa đông, chống thú dữ,… Đây là nét kiến trúc độc đáo về nhà

ở của vùng cao

Bảng 1 Hiện trạng VKH tại nhà ông Hoàng Văn Hậu dân tộc Tày nhà trình bằng đất 40 năm

3733/2002/QĐ-BYT

Mùa lạnh:

16-20 ≤ 80 Mùa lạnh: 0.2-0.5 100-300Mùa nóng:

30-34 Mùa nóng: 1.5

Bảng 2 Hiện trạng VKH tại nhà Bà Be Thị Lây dân tộc Tày nhà trình bằng đất 40 năm

30-34 Mùa nóng: 1.5Nhà trình tường càng dày, đất sét tốt thì càng bền Có thể bắt gặp ở phía Đông Bắc, đoạn từ Đình Lập, Lạng Sơn,

qua Tiên Yên, Hoành Bồ, Quảng Ninh sang Bắc Giang những vệt đồi có đất sét tốt, ở đó có các bản làng nhà trình

tường sung túc Dọc con đường này còn nhiều nhà trình tường cũ, tồn tại nhiều năm mà vẫn đang được sử dụng Chủ

các ngôi nhà trình tường thừa nhận, nhà của họ mùa đông thì ấm áp, mùa hè thì điều hòa, khiến người ta không hề

cảm thấy bức bối ngột ngạt như ở nhà gạch Một trong những nét ưu việt của những ngôi nhà trình tường là các mái

ngói âm dương được xếp với độ trùng khít rất cao Điều này làm cho nhà trình tường phù hợp với đặc điểm khí hậu

của Việt Nam có mưa xiên và gió nồm nam, ít phải sửa chữa Có lẽ, nhà trình tường cũng là một biểu hiện của sự bắt

chước tự nhiên của con người, bắt chính đất đai phải bao bọc, chở che cho mình Cao hơn nữa, nó là sức sống mạnh

mẽ, sự thích nghi với những vùng đất mà ngoài đất đồi, chẳng còn loại vật liệu nào thích hợp hơn cho việc làm nhà

Trên cơ sở phân tích đặc điểm khí hậu miền Bắc Việt nam về mùa đông, nhóm nghiên cứu chọn dạng thời tiết

“nồm” trong mùa đông để tiến hành khảo sát hiện trường do trạng thái khí hậu đó có tác động lớn đến vật liệu đất – là

Trang 6

10 11

bảo ánh sáng cho hoạt động sinh hoạt của con người

theo Tiêu chuẩn vệ sinh lao động của Bộ y tế

IV Các vấn đề hiện tại của nhà tường trình trong

đời sống nông thôn mới:

Trải qua bao thăng trầm, biến cố của lịch sử, đến

nay nhà tường trình bằng đất ở nhiều nơi đã xuống cấp

Người dân miền núi phía Bắc đang có nguy cơ mất đi

những ngôi nhà cổ, lối kiến trúc và tầng sâu văn hoá của

nhà tường trình Khi cuộc sống hiện đại gõ cửa tất cả

các bản làng Nhà trình tường cũng dần mất đi Mất đi bởi

chính quan niệm của những người làm ra nó Họ cho rằng

nhà trình tường là kiến trúc cổ lạc hậu, nghèo mới phải

ở nhà trình tường Vậy nên, càng ngày càng có nhiều

nhà ống bê tông, mái bằng mọc lên cạnh những ngôi nhà

trình tường Những ngôi nhà này có một cái mái đổ bê

tông, vừa nặng vừa hấp nhiệt lớn vào mùa hè, song vật

liệu để xây nhà là gạch, xi măng, cát, bê tông đắt đỏ hơn,

vì thế người có nhà bê tông cũng là người giàu có hơn

Cái nghèo bảo lưu nhà trình tường, đó là nghịch lý đang

diễn ra

Kiến trúc bằng đất là một trong những giải pháp kiến

trúc thân thiện với môi trường, mang tính bền vững

góp phần giải quyết vấn đề năng lượng và ô nhiễm môi

trường Kiến trúc bằng đất giúp con người được sống

trong một không gian gần gũi với thiên nhiên Nhà bằng

đất có những ưu điểm về mặt khí hậu, môi trường và

năng lượng nhưng với xu hướng phát triển của đất nước

và tâm lý của người dân ở các khu vực miền núi thì việc bảo tồn nhà bằng đất cần được quan tâm và hỗ trợ của các cấp các ngành./

Hình 1 Một số ngôi nhà nhóm khảo sát tháng 11/2011 tại Đình Lập và Lộc Bình – Lạng Sơn

Nhùng th¾ch thöc trong nghiãn cöu ph¾t triæn chöc n×ng khéng gian kiän trÒc ngßm ò Vièt Nam

TS VÕ An Kh¾nh

Tóm tắt

Nghiên cứu phát triển chức năng không gian kiến trúc ngầm đã được tiến hành ở các nước phát triển trên thế giới đưa tới những giải pháp tổng thể, vừa đảm bảo đáp ứng được các công năng kỳ vọng cho từng thể loại công trình nhưng đồng thời cũng tạo lập được những không gian kiến trúc linh hoạt,

thời gian tới.

Kiến thức về không gian kiến trúc ngầm cũng cần được nghiên cứu bổ xung vào nội dung giảng dạy chuyên ngành kiến trúc trong trường đại học.

Abstract

The research on function development of architectural underground space has been conducted in developed countries which has led

to the overall solutions This not only makes sure to meet the performance expectations for each category of work but also creates the flexible, unique and aesthetic architectural

spaces.

In Vietnam, the function development of architectural underground spaces faces many challenges in planning, architecture, construction technology, urban infrastructure,

financial investment and psychological

behaviour of users

Identifying these challenges is urgent which aims at implementing themes, appropriate

research projects in the future.

The knowledge of underground architectural space also needs to be added to the teaching

content of specialized architecture in

universities.

1 Mở đầu

Ở các nước nói chung, đặc biệt là các nước phát triển, các.khu vực đô thị thường xuyên được mở rộng

để đáp ứng nhu cầu về không gian Các chức năng

xã hội, hạ tâng và yêu cầu môi trường cạnh tranh về không gian thường nằm trên cùng một lãnh thổ hạn hẹp Trong điều kiện đất đai trở nên khan hiếm, những giải pháp sử dụng không gian hiệu quả và chuyên biệt được khuyến cáo nhiều hơn Nhu cầu xây dựng ngầm

đã khá rõ ràng Tuy vậy, những vấn đề về lựa chọn

vị trí thích hợp và phương thức phát triển chức năng không gian kiến trúc ngầm để góp phần giải quyết đòi hỏi về không gian và khả năng đưa thêm công trình xuống dưới mặt đất là cơ bản nhất

Theo thống kê, vào năm 2000, trên một nửa dân

số thế giới sống trong các đô thị Trong số mười đô thị lớn nhất thế giới có sáu ở Châu Á, hai ở Nam Mỹ và hai ở Bắc Mỹ Ở những nước đang phát triển trong đó

có Việt Nam, các đô thị phát triển bùng nổ do dân số gia tăng và tình trạng dịch cư từ những khu vực nông thôn vào các đô thị Các khu vực đô thị đang bành trướng một cách kịch tính như là hệ quả của sự bùng

nổ dân số, sự nảy nở của các xóm liều và những khu

đô thị tồi tàn, lụp xụp ở nhiều nước trở nên không thể kiểm soát

Ở các nước phát triển, tình trạng như vậy không diễn ra, tuy vậy chất lượng sống ở đây cũng bị đe dọa nghiêm trọng Các mối liên kết bị phá vỡ và các con đường dần tắc nghẽn, một phần các đô thị lớn trở nên nghèo hơn và ngày càng khó tìm được một chỗ ở yên tĩnh, kín đáo và không bị ô nhiễm

Nhận diện những thách thức để nghiên cứu phát triển chức năng không gian kiến trúc ngầm ở Việt Nam

có tính cấp thiết cao trong bối cảnh không gian kiến trúc ngầm ở Việt Nam mới ở bước phát triển đầu tiên, còn nhiều vấn đề cần nghiên cứu để phù hợp với quá trình phát triển đô thị bùng nổ hiện nay

2 Phân loại không gian kiến trúc ngầm

Nghiên cứu về không gian kiến trúc ngầm với những hình thức khác nhau trên cơ sở các tiêu chí

về vị trí trong mối liên hệ với cốt tầng mặt đất, điều kiện tiếp xúc với ánh sáng tự nhiên và tầm nhìn, có thể phân biệt được ba dạng thức khác nhau, đó là các công trình ngầm hoàn toàn, công trình chìm trong đất

và công trình được phủ đất Cách phân loại này chủ yếu là dựa trên các khía cạnh về không gian chứ chưa quan tâm nhiều tới cấu trúc công trình

1 Annemarie Fiedermutz-Laun và các tác giả khác, Aus Erde geformt- Lehmbauten in West- und Ostafrika, NXB Philipp von Zaubern, Mainz, 1990.

2 Hans Wichmann, Architektur der Vergaenglichkeit- Lehmbauten der Dritten Welt, NXB Birkhaeuser, 1983.

3 Phạm Ngọc Tới và Trần Văn Sơn, Xây nhà bằng đất theo phong cách và kỹ thuật hiện đại, NXB Đà Nẵng, 2006.

4 Nguyễn Huy Côn, Kiến trúc nhà bằng đất, một định hướng khả thi góp phần bảo vệ môi trường khí hậu nhiệt đới và tiết kiệm năng lượng, Hội thảo “Phát triển kiến trúc nhiệt đới trong chiến lược bảo vệ môi trường và chương trình sử dụng năng lượng tiết kiệm hiệu quả”, Viện Kiến trúc nhiệt đới, 2005.

5 Phạm văn Trình, Thông gió trong nhà ở, NXB Khoa học kỹ thuật, 1991.

6 Lê Chiến Thắng, Đất – Vật liệu xây dựng hiệu quả trong kiến trúc, Tạp chí khoa học Kiến trúc & Xây dựng, 4/2011.

7 Nguyễn Hựu Ký, Giới thiệu phương pháp mới phân loại đất xây dựng, Hội thảo khoa học toàn quốc, 2002.

Phản biện: TS Phạm Trọng Thuật

Trang 7

Những không gian ngầm hoàn toàn dưới đất

Các không gian ngầm hoàn toàn trong lòng đất ít hoặc

hoàn toàn không có liên hệ với thế giới bên ngoài Các

công trình này có thể ở sâu dưới lòng đất hoặc chỉ ở dưới

bề mặt đất Nói chung, chỉ có lối vào là ở trên mặt đất, nếu

không thì lối tiếp cận cho người và hàng hóa là từ tầng trệt

của một công trình khác Về nguyên tắc, các công trình

nằm dưới mặt đất hoàn toàn phụ thuộc vào các phương

tiện chiếu sáng và thông khí cơ học Đặc điểm thiếu ánh

sáng tự nhiên và tầm nhìn làm cho các cuộc tham quan

kéo dài dưới lòng đất mất đi sự quyến rũ Dạng xây dựng

này chủ yếu là ở các công trình hạ tầng kỹ thuật, nhà

ga metro Nhưng ở đây cũng có những công trình hoàn

toàn ngầm khác, nơi con người có thể tham quan những

khoảng thời gian tương đối ngắn như là công trình bảo

tàng, phòng trưng bày…

Các không gian ngầm hoàn toàn dưới đất có thể so

sánh với các công trình không được chiếu sáng tự nhiên

ở trên mặt đất và những công trình như thế thì rất nhiều

Người ta thường thích đi mua sắm trong những siêu thị

hay cửa hàng thời trang với những không gian dạng hình

hộp đóng kín Nhiều người cũng làm việc ở những môi

trường hướng nội như thế Phần lớn các công trình công

nghiệp, nơi mà người lao động sử dụng phần lớn thời

gian của họ cũng đầy những công trình đóng kín bưng

Những không gian chìm trong đất

Những không gian chìm trong đất nằm ngay phía dưới

bề mặt nền đất Những công trình này có thể phát triển

sâu vào lòng đất nhưng chúng luôn có liên hệ trực tiếp với

thế giới phía trên và với ánh sáng tự nhiên Để thu nhận

ánh sáng tự nhiên, có thể đục lỗ bề mặt của mặt đất bằng

những sân trong, sảnh ngầm có mái kính và các cửa lấy

ánh sáng trời Một sảnh có mái kính có thể chuyển tải ánh

sáng tự nhiên rất sâu, cung cấp không chỉ ánh sáng tự

nhiên mà còn cả một chút tầm nhìn ra ngoài Trong mọi

trường hợp, tầm nhìn lên bầu trời tạo mối liên hệ với mùa

trong năm, thời tiết và thời điểm trong ngày

Các không gian phủ đất phía trên

không phải là công trình ngầm mà là công trình xây dựng trên mặt đất với một lớp đất phủ lên trên Ở những khu vực có nền đất yếu và bùn lầy, công việc sử lý mặt đất đặc biệt phổ biến Dạng công trinh này tránh được những bất tiện về kỹ thuật của công trình ngầm trong khi vẫn lợi dụng được những ưu điểm về không gian Ánh sáng tự nhiên có thể chiếu vào bình thường và tầm nhìn thường không bị triệt tiêu Cốt mặt đất nâng cao có thể được sử dụng làm công viên, điểm nhấn cảnh quan trong bối cảnh

đô thị Trong rất nhiều trường hợp, có thể xây dựng các công trình phủ đất theo phương thức truyền thống Chỉ giải pháp thi công mái và một hoặc một vài mặt đứng là khác, vật liệu được sử dụng chủ yếu là cỏ xanh

Trên thực tế, cả ba dạng không gian trên xuất hiện ở mọi hình thức tổ hợp Các không gian ngầm nói chung được kết nối với nhau bằng cách này hay cách khác với các công trình trên mặt đất Đó có thể chỉ là một sảnh nhỏ

Theo truyền thống, các hành lang ngầm và tầng hầm là phương thức sử dụng không gian ngầm được chấp nhận nhiều nhất Trong quá khứ, người ta thường sử dụng làm nơi trữ đồ nhưng ngày nay có thể sử dụng với nhiều chức năng hơn

3 Nghiên cứu phát triển chức năng không gian kiến trúc ngầm

Những chức năng ngầm đang trở nên cực kỳ đa dạng

Các không gian làm việc, mua sắm, giải trí và thậm chí là

cư trú đang xuất hiện cùng với các chức năng lưu trữ và vận tải Những đòi hỏi đối với không gian này thay đổi đối với từng chức năng riêng biệt, nơi độ dài của thời gian sử dụng dưới lòng đất đóng một vai trò quan trọng

Chức năng sinh sống

Cư trú là chức năng khó đưa xuống lòng đất nhất Mối liên hệ với thế giới phía trên, với ánh sáng và không khí quan trọng đến nỗi những quy tắc liên quan tới những khía cạnh như thế nhìn chung đã được xác định trên phương diện pháp lý Nếu xử lý khéo léo, các công trình chìm trong đất có thể đáp ứng được những quy chuẩn này Những ngôi nhà ngầm trong đất có tính hướng nội

và có thể so sánh với nhà có sân trong vốn chỉ hấp dẫn

được nhiều điểm tiếp cận với thế giới bên ngoài hơn các giải pháp khác và chất lượng cuộc sống hoàn toàn có thể chấp nhận, kể cả về tầm nhìn Những không gian nhất định trong cơ cấu chức năng nhà ở như là kho chứa đồ, nhà để xe hay các phòng vệ sinh có thể được xây dựng ngầm dễ dàng

Chức năng làm việc

Có thể bố trí các không gian làm việc ngầm dưới đất dễ dàng hơn là đối với nhà ở Điều đó lý giải sự phổ biến của những tòa nhà trụ sở công ty hay văn phòng ở những khu vực khác nhau như dịch vụ, hành chính, giáo dục, nghiên cứu, thương mại và sản xuất Các giá trị thị trường của những công trình này dường như không bị ảnh hưởng xấu do nằm trong lòng đất

Các khu vực chức năng làm việc cần phải đáp ứng được những yêu cầu về vi khí hậu, chiếu sáng tự nhiên,

an toàn, đảm bảo yêu cầu sức khỏe và giờ làm việc vốn

là những yếu tố luật định ở nhiều nước phát triển Khoảng thời gian làm việc trong môi trường thiếu ánh sáng tự nhiên bị hạn chế Không gian làm việc chìm dưới đất và phủ đất có thể đáp ứng được yêu cầu quy chuẩn này

Những yêu cầu của người sử dụng về môi trường làm việc cho bản thân cũng có thể thay đổi Đối với người làm việc trước màn hình máy tính và rất nhiều công việc tương tự thì ánh sáng tự nhiên làm họ khó chịu Do vậy, những người làm việc trong những văn phòng hiện đại không thích ngồi cạnh cửa sổ trự khi cần đọc tài liệu, khi nghỉ giải lao và hội họp

Những lựa chọn cho môi trường làm việc hoàn toàn ngầm dưới đất khá hạn chế Tuy vậy, những không gian thiếu ánh sáng và tầm nhìn ra ngoài trong các công trình sản xuất với những hoạt động lao động cường độ cao như hậu cần, lưu chứa, sản xuất tự động, vận tải và phân phối có thể được xây dựng ngầm rất hiệu quả và thậm chí

Chức năng mua sắm

Các trung tâm mua sắm dưới mặt đất từ lâu đã trở thành một bộ phận của khung cảnh Tokyo, Paris và Singapore Làm cho khách hàng di chuyển theo chiều cao khó hơn nhiều so với theo phương nằm ngang Đối với các trung tâm mua sắm ngầm dưới đất, điều đó có nghĩa

là cần phải tạo ra một sức cuốn hút đám đông mạnh mẽ hơn để lôi kéo khách hàng đi xuống phía dưới, Siêu thị, cửa hàng bách hóa, và các cửa hàng đồ hoàn thiện nội thất căn hộ là những địa điểm có sức lôi cuốn như thế Những cơ sở thương mại bán lẻ tầm cỡ lớn có thể bố trí rất hiệu quả hoàn toàn ngầm dưới đất Điều kiện tiên quyết là có đủ chỗ đỗ xe kề cận còn yêu cầu về chiếu sáng tự nhiên thì không quan trọng

Một tổ hợp các hoạt động vui chơi giải trí kết hợp mua sắm có thể lôi cuốn được nhiều khách hàng hơn do hoạt động mua sắm mang nhiều tính giải trí hơn Tuy vậy, các cửa hàng cần phải có đủ một số lượng tổ hợp mặt hàng tối thiểu Các cửa hàng bán sách, bán đồ hóa mỹ phẩm và cửa hàng bán quà tặng trở nên hấp dẫn nếu bố trí theo lối liên hoàn ngầm dưới đất Sẽ là lý tưởng nếu như có được mối liên hệ trực tiếp với một ga xe điện ngầm hay xe lửa

để tách dòng người mua sắm từ những dòng người đi lại nói chung Những dòng người đi bộ là lực đẩy cho khu mua sắm ngầm ở nhiều nơi trên thế giới Thủ pháp tích hợp các tầng mua sắm ngầm và nổi có thể tạo ra những

tổ hợp tinh tế, ở đó người tiêu dùng khó có thể nhận ra

là họ đang ở đâu Tuy rằng tầm nhìn, sự an toàn và sự quyến rũ là những nhân tố quan trọng nhưng đó không phải là những nét đặc trưng của các trung tâm mua sắm ngầm dưới đất

Chức năng vui chơi giải trí

Nhiều người muốn được tiêu khiển trong thời gian nghỉ ngơi Các sân vận động, rạp chiếu phim, bảo tàng,

Hình 2 Phía trước lối vào đường qua đường ngầm Ngã Tư Sở

Những khiếm khuyết trong nghiên cứu phát triển chức năng cũng như quy hoạch và hạ tầng kỹ thuật làm cho công trình không đáp ứng được mục đích sử dụng.

Không gian kiến trúc ngầm ở Việt Nam mới ở những bước đi đầu tiên và phải đối đầu với rất nhiều thách thức

về quy hoạch, kiến trúc, hạ tầng kỹ thuật đô thị, công nghệ xây dựng, tâm lý người sử dụng Đó là những vấn đề quan trọng cần nhận diện để nghiên cứu phát triển.

Hình 1 Phân loại không gian kiến trúc ngầm: 1 Những không gian ngầm hoàn toàn dưới đất 2 Những

không gian chìm trong đất 3 Những không gian phủ đất phía trên.

Trang 8

14 15

theo chủ đề là ví dụ của hàng loạt hoạt động có thể tổ

chức Con người thích tham quan thường xuyên và sử

dụng những khoảng thời gian tương đối dài ở những công

trình đó Từ quan điểm này, người ta có thể cho rằng các

hoạt động vui chơi giải trí tạo ra ít cơ hội để sử dụng

không gian ngầm Trên thực tế, xuất phát từ bản thể của

mình, nhiều hoạt động vui chơi giải trí không cần nhiều

ánh sáng tự nhiên, thậm chí là không phù hợp với ánh

sáng tự nhiên, điều đó đưa tới những cơ hội tuyệt vời về

sử dụng công trình ngầm Danh sách những đồ án công

trình kiến trúc ngầm trên thế giới minh chứng cho thành

công của công trình ngầm trong thế giới vui chơi giải trí,

Ánh sáng tự nhiên không được hoan nghênh ở nhiều

hình thức giải trí Việc dè sẻn trải nghiệm của con người

là cần thiết và bố cục không gian vật thể trở nên vô cùng

quan trọng Một bầu không khí đặc trưng, có chủ đề cần

phải được tạo lập trong nội thất và ở đó ánh sáng nhân

tạo phù hợp hơn là ánh sáng tự nhiên, đặc biệt là khi trình

diễn tạp kỹ Các phòng khiêu vũ, các tổ hợp chiếu phim

và các công viên theo chủ đề đều có thể sử dụng rất tốt

công cụ này Đối với những chức năng này, tất cả các

hình thức công trình ngầm về nguyên tắc đều là những

dạng thay thế tuyệt với cho việc xây dựng trên mặt đất

và ưu điểm bổ xung là có thể dễ dàng hạn chế tiếng ồn

phát sinh Nhiều bảo tàng cũng tránh sử dụng ánh sáng

tự nhiên Các bộ sưu tập thường nhạy cảm với ánh sáng

do vậy ánh sáng tự nhiên chỉ được để ở mức độ tối thiểu

trong các gian trưng bày

Chức năng lưu chứa

Hầm và tầng hầm là những không gian lưu chứa

truyền thống, ở đó người ta thường cất giữ đồ ăn dễ hư

hỏng, rượu và nước đá trong thời gian dài Ngày nay, tầng

hầm được sử dụng nhiều nhất làm nơi đỗ xe Bổ xung

cho vận tải, đỗ xe là chức năng ngầm phổ biến nhất Tại

nhiều đô thị, các tổ hợp căn hộ mới xây dựng đều đi kèm

theo các bãi đỗ xe dưới mặt đất Ngày càng nhiều bãi đỗ

xe công cộng được đưa ngầm xuống đất, thậm chí các xe

chở khách cũng biến khỏi mặt đất Các không gian công

cộng được giải thoát khỏi các phương tiện giao thông và

được thiết kế như những điểm vui chơi giải trí hấp dẫn

Đỗ xe không phải là hình thức lưu chứa ngầm duy

nhất Mọi dạng hàng hóa, chất độc hại, hóa chất, chất

thải, nước, dầu và gas được lưu chứa ở đây Những ưu

điểm không gian và những khía cạnh môi trường và an

toàn có tính quyết định hơn là các vấn đề về kinh tế

Chức năng giao thông vận tải

Cũng giống như một cơ thể khỏe mạnh phụ thuộc vào

hệ thống tuần hoàn hoạt động hoàn hảo, một công trình

hạ tầng hoạt động tốt là vấn đề sống còn của xã hội hiện

đại Một công trình hạ tầng cũng có hệ thống tĩnh mạch,

động mạch và mao mạch và cũng có công trình hạ tầng

chính yếu và thứ yếu Công trình hạ tầng thứ yếu có các

đường cáp và ống truyền tải thông tin, năng lượng và

chất lỏng và từ lâu đã được xây dựng ngầm Chỉ khi đào

bới đường phố lên chúng ta mới trông thấy hệ thống này

Công trình hạ tầng chính yếu bao gồm chủ yếu là

các con đường bộ và đường xe lửa vốn dễ quan sát hơn

nhiều Trên thực tế, sự nổi bật của những công trình này

trong môi trường xây dựng khiến chúng trở nên đối tượng

chất tải lớn Nói chung, các công trình hạ tầng kỹ thuật

được nhìn nhận như là một gánh nặng Các hiệu ứng bức

xạ lan rộng nhiều lần so với không gian được sử dụng thực tế, nếu như chỉ vì lý do sử dụng trong những khu vực kề cận thì chỉ hạn chế ở những dự án phát triển công trình công nghiệp, các trạm phân phối, sân thể thao vốn ít nhạy cảm với tiếng ồn

Các tuyến đường ông ngầm là câu trả lời rõ ràng Các giải pháp ngầm hoàn toàn được lựa chọn với tần suất

và hiệu xuất ngày càng tăng Ở nhiều nước, các tuyền đường hầm đang được xây dựng hay quy hoạch với một quy mô chưa từng thấy Tuy vậy, mọi thứ luôn luôn có thể làm cho lớn hơn Huyết mạch giao thông ngầm sẽ làm giảm sự tắc nghẽn trên mặt đất vả cải thiện chất lượng không khí Trong trái tim của đô thị cũng có thể phát triển công viên công cộng chạy dài phía trên tuyến đường ống ngầm này

Tại nhiều trung tâm mua sắm hiện đại, việc điều chuyển hàng hóa một phần diễn ra dưới lòng đất Đó là một ví dụ tốt cho cấp hàng trong đô thị bằng xe tải Những phát triển mới như là vận tải theo đơn vị bằng đường ống, các hệ thống hậu cần ngầm và vận tải chất thải bằng ống khí là những hệ thống phân phối có sử dụng những đường ống ngầm Phụ thuộc vào hoàn cảnh và quy mô, những hệ thống ngầm tốn kém như thế có thể có tính cạnh tranh Có vẻ như việc lắp đặc hệ thống hạ tầng kỹ thuật đường ống như thế sẽ có nghĩa là trở lực xã hội sẽ

ít hơn Do vậy, nhiều kế hoạch như thế đang được phát triển nhiều nước Phương Tây

4 Những thách thức trong nghiên cứu phát triển chức năng không gian kiến trúc ngầm ở Việt Nam

Cùng với sự phát triển của Thế giới, trong những năm xây dựng và phát triển kinh tế cũng như trong sự nghiệp bảo vệ tổ quốc ở Việt Nam cũng có một số loại công trình ngầm có chức năng khác nhau đã và đang bắt đầu xây dựng

Các công trình nhà ở, dân dụng: Công trình ngầm đô thị Việt Nam phổ biến mới chỉ là các tầng hầm trong các nhà cao tầng (sử dụng làm tầng kỹ thuật, chỗ đỗ xe hay các dịch vụ khác), những công trình điển hình đầu tiên phải kể tới: Công trình Sunway Tower (115 Nguyễn Huệ, thành phố Hồ Chí Minh): 31 tầng, cao 97m, có 1 tầng hầm đào sâu 4,5-7,0m Tầng hầm có diện tích 980,1m2; Công trình Trung tâm thương mại quốc tế IBC (34 Lê Duẩn, quận 1 thành phố Hồ Chí Minh) 22 tầng, cao 78,30m, có 2 tầng hầm sâu 10,1-11,6m Tường ngoài tầng hầm thi công theo phương pháp tường trong đất; Công trình Harbour View (35 Nguyễn Huệ, thành phố Hồ Chí Minh): 19 tầng, cao 97m, có 3 tầng hầm sâu 9,61m; Công trình cao tầng Keangnam Hanoi Landmark Tower có 4 tầng hầm

Các công trình phục vụ mục đích quân sự: Viện kỹ thuật công binh trước đây (nay là Phòng công binh) đã thiết kế và đúc kết một số công nghệ thi công công trình ngầm như hầm trú ẩn, kho chứa vũ khí, hầm chiến đấu…

Các công trình công nghiệp: Đó là hệ thống các bể chứa nguyên liệu thô hoặc băng tải nhiên liệu cho nhà máy phân đạm Hà Bắc, nhà máy appatit Lao Cai, nhà máy nhiệt điện Phả Lại, nhà máy xi măng Bỉm Sơn…và các trạm bơm cấp thoát nước cho các nhà máy công nghiệp

Các công trình ngầm này có độ sâu từ 4m đến 20m

Các công trình giao thông: Trong hệ thống giao thông ngầm, công trình ga và đường tàu điện ngầm đã và đang

được xây dựng như Hầm Hải Vân xuyên qua đèo Hải Vân, nối liền tỉnh Thừa Thiên Huế với thành phố Đà Nẵng

ở miền Trung Việt Nam Được khánh thành năm 2005, đường hầm chính dài 6.280m, đường hầm thoát hiểm dài 6.280m, đường hầm thông gió dài 1.810m Gần đây

là hầm đường bộ qua đèo Ngang, đường hầm dìm Thủ Thiêm qua sông Sài Gòn Tại Hà Nội có dự án khả thi tuyến đường sắt đô thị đoạn Nhổn - ga Hà Nội dài 12,5km với 15 ga, gồm 9,6km cầu cạn từ Nhổn đến đường Kim

Mã và 2,9km đoạn đi ngầm từ đó đến ga Hà Nội Ngoài ra còn các đường vượt ngầm cho người đi bộ như hầm chui Ngã Tư Vọng, Ngã Tư Sở, đường Nguyễn Văn Huyên (Mỹ Đình)…

Các công trình thủy điện: Hàng loạt công trình thủy điện như Hòa Bình, Iali, nhà máy thủy điện Mường La - tỉnh Sơn La, nhà máy thuỷ điện Đak Mi 4 - Huyện Phước Sơn - Tỉnh Quảng Nam, nhà máy thuỷ điện Buôn Kuốp - Tỉnh Đắc Lắc, nhà máy thuỷ điện Đắk PSi3 và Đắc PSi4 - Tỉnh Kon Tum… có những công trình ngầm với những kỹ thuật phức tạp hoặc đường hầm dẫn dòng Hồ chứa nước Cửa Đạt - Tỉnh Thanh Hoá

Việc phát triển không gian ngầm ở Việt Nam có thể gặp phái những thách thức lớn về mặt kỹ thuậ, xuất phát

từ điều kiện địa chất, nền móng và hệ thống hạ tầng kỹ thuật hiện hữu, cụ thể như: Tình trang lún sụt bề mặt đất tại một số thành phố lớn do khai thác quá mức nước ngầm và không có các giải pháp phục hồi nguồn nước;

Tình trạng lụt trong các đô thị lớn do tốc độ đô thị hóa nhanh, thiếu các công trình hạ tầng thích hợp, biến đổi khí hậu, mưa nhiều và lớn hơn đặc biệt là nước biển dâng

và triều cường ở Thành phố Hồ Chí Minh và đồng bằng sông Cửu Long; Xây dựng công trình ngầm, đô thị ngầm đang làm thay đổi mực nước ngầm gây lún cục bộ các công trình lân cận; Mâu thuẫn giữa phát triển công trình ngầm, không gian ngầm với việc làm móng các nhà cao tầng hiện nay; Thiếu các giải pháp tối ưu và đồng bộ cho các công trình trên mặt đất và ngầm…

Về mặt quy hoạch – kiến trúc, phát triển không gian ngầm cũng gặp phải những khó khăn thách thức không

đối với tầng ngầm cũng chưa được nghiên cứu phát triển

Chiều cao của công trình xây dựng được mặc định là tính

từ cốt 0.00 nằm cao hơn mặt đất nói chung, định nghĩa về cốt mặt đất ở đây còn khá chung chung, chưa quan tâm tới không gian ngầm

- Thiều những nghiên cứu lý luận về phát triển chức năng không gian kiến trúc ngầm phù hợp với điều kiện Việt Nam

- Thiếu những công trình đã được xây dựng tại Việt Nam về các thể loại chức năng không gian kiến trúc ngầm

Người ta chỉ thường nghĩ tới những hầm giao thông, lối qua đường ngầm hay những công trình phục vụ mục đích quân sự ngầm dưới đất Các công trình này cũng chỉ thường đơn chức năng và mang nhiều tính kỹ thuật hơn

là và mặt nghệ thuật tổ chức không gian kiến trúc Một vài trường hợp sử dụng tầng hầm công trinh cao tầng làm

siêu thị nhưng dường như đó chỉ là giải pháp tình thế

- Hệ thống sách và tài liệu tham khảo hiện tại mới chỉ

có một vài cuốn về kỹ thuật xây dựng công trinh ngầm nói chung, sách và tài liệu tham khảo về vấn đề phát triển không gian kiến trúc ngầm phù hợp với điều kiện Kinh tế -

xã hội và công nghệ Việt Nam còn thiều thốn

- Hệ thống giáo trình và sách tham khảo dùng trong các trường đào tạo kiến trúc – quy hoạch còn thiều mảng kiến thức về phát triển không gian kiến trúc ngầm Do vậy, các kiến trúc sư mới ra trường chưa được đào tạo về thiết

kế sử dụng dạng không gian kiến trúc độc đáo và giàu khả năng biểu hiện này Rất nhiều kiến trúc sư đang hành nghề cũng ít biết tới khả năng phát triển chức năng phong phú của dạng không gian này Để làm thay đổi nhận thức

về không gian kiến trúc ngầm là một quá trình khó khăn

và lâu dài

5 Kết luận

Nghiên cứu phát triển chức năng không gian kiến trúc ngầm đã được tiến hành ở các nước phát triển trên thế giới đưa tới những giải pháp tổng thể, vừa đảm bảo đáp ứng được các công năng kỳ vọng cho từng thể loại công trình nhưng đồng thời cũng tạo lập được những không gian kiến trúc linh hoạt, độc đáo và có tính thẩm mỹ cao.Tại Việt Nam, phát triển chức năng không gian kiến trúc ngầm phải đối mặt với nhiều thách thức về quy hoạch, kiến trúc, công nghệ thi công xây dựng, hạ tầng kỹ thuật

đô thị, đầu tư tài chính và cả về tâm lý người sử dụng Nhận diện những thách thức này có vai trọ quan trọng

Để phát triển xây dựng các không gian kiến trúc ngầm, trong thời gian tới, Bộ Xây dựng cần đầu tư kinh phí để tiến hành những đề tài, dự án nghiên cứu thích hợp về phát triển không gian kiến trúc ngầm, trong đó có nọi dung nghiên cứu về các tiêu chuẩn, quy chuẩn về xây dựng, kiến trúc và hệ thống hạ tầng kỹ thuật dạng công trình này

Kiến thức về không gian kiến trúc ngầm cũng cần được nghiên cứu để bổ xung vào các sách, tài liệu giảng dạy chuyên ngành kiến trúc về nguyên lý thiết kế, phục vụ đào tạo trong trường đại học./

1 Nguyễn Trường Tiến, Lê Thu Nga, Bùi Bảo Trung, Nguyễn Quang Nam, Quy hoạch, xây dựng và quản lý công trình ngầm và không gian ngầm trong đô thị, Hội thảo về xây dựng công trình ngầm, 7.2012

2 Ernst von Meijenfeldt et al, Below Ground Level, Creating New Spaces for Contemporary Architecture, Birkhauser, 2003.

3 Stephen A Kliment, Series Founder and Editor, Building Type Basics for Transit Facilities, Kenneth W Griffin, 2004.

4 Underground Architecture and Sustainable Design, http://www.subsurfacebuildings.com/

DiggingfortheGreen.html.

Phản biện: PGS.TS Ngô Thám

Trang 9

I Đặt vấn đề

Tại thành phố Hồ Chí Minh đã triển khai dự án xây dựng Hầm ngầm vượt sông Sài Gòn dài gần 1.500m, 6 làn xe, với các đốt dìm cao bằng tòa nhà ba tầng, sẽ trở thành biểu tượng mới của TP HCM trong tương lai Hầm dìm dưới lòng đất ở độ sâu xấp xỉ 14m so với mặt nước giữa sông Sài Gòn Hầm Thủ Thiêm đồng thời cũng kết nối trung tâm thành phố với khu đô thị mới Thủ Thiêm, tạo điều kiện phát triển kinh tế cho đô thị mới tương lai này

II Mô tả công nghệ hạ chìm

Công nghệ hạ chìm (hạ đơn nguyên - hạ đoạn) được sử dụng trong các điều kiện đô thị, địa chất thuỷ văn và địa chất công trình khác nhau khi độ sâu mực nước từ 6 - 40m và tồn tại lớp đất nền có khả năng đảm bảo ổn định mái dốc

và đáy đường hào dưới nước Phương pháp này đôi khi được dùng để thi công

cả đoạn trên bờ của đường ngầm dưới nước, hạ cả đơn nguyên xuống hầm hở chứa đầy nước có cừ gia cố [1], [4]

Khi xây dựng đường ngầm dưới nước bằng phương pháp đơn nguyên hạ chìm, từng đốt hầm, cấu kiện - đường ngầm có thể tích nước chiếm chỗ tới 50 ngàn m3 nước được đúc ở gần tuyến ngầm (hoặc được chế tạo trên xà lan), các đơn nguyên - đường ngầm được chuyển bằng phao nổi vào tuyến định hướng đường ngầm đào sẵn dưới đáy dòng nước hoặc vào cửa hầm và được hạ chìm trên nền đã chuẩn bị sẵn [2] Từng đơn nguyên được liên kết với nhau tạo thành mối nối không thấm nước, sau đó được lấp đất hoặc đá Sau khi dỡ tấm bịt 2 đầu tạo thành một đường hầm thông suốt

Tất cả các công việc chính trong công nghệ hạ chìm được thực hiện theo

sơ đồ dây chuyền, theo tiến trình: sản xuất đơn nguyên, chuyển đến tuyến định hướng đường ngầm trên phao nổi và được hạ xuống đáy đường hào hở dưới nước

Hiện nay, trên thế giới có khoảng 105 hầm, trong đó hơn 30 là hầm dìm, phổ biến ở Nhật Bản Hồng Kông, Thượng Hải (Trung Quốc), Australia, Vương quốc Anh … Riêng khu vực Đông nam á, Việt Nam là nước đầu tiên xây dựng hầm loại này

Sau khi nghiên cứu các công nghệ thi công công trình ngầm bằng các phương pháp đặc biệt tác giả rút ra được “Quy trình công nghệ thi công hạ chìm”, biểu diễn trên sơ đồ 1

Dưới đây, giới thiệu tóm tắt những công đoạn chính trong quy trình công nghệ thi công hạ chìm gồm: Xây dựng đảo khô; Đúc sẵn đoạn hầm; Thiết bị chất tải; Đào hố móng và nạo vét lòng lạch; Vận chuyển và hạ chìm đoạn hầm; Nối đoạn hầm dưới nước; Xử lý móng; Đắp lớp đất phủ [3]

1 Xây dựng đảo khô

Muốn có được một công trình ngầm theo thiết kế hạ đoạn, người ta phải tạo

ra một địa điểm để đúc các đoạn hầm, địa điểm này vừa để chế tạo đoạn hầm vừa có thể cho nước vào nổi lên sau khi chế tạo xong, địa điểm ấy gọi là đảo khô (một số tài liệu gọi đảo là ụ)

Đảo khô là khu vực ngoài trời hoặc trên bờ dòng chảy được bao che bằng các đê đất xung quanh, chiều cao phải đủ, sao cho sau khi nước ngập đảo, đơn nguyên nằm trên phao có độ ngập nước lớn nhất Trên đáy đảo, xây dựng lớp đệm bê tông hoặc sỏi để đúc đoạn hầm, đặt các thiết bị lắp ráp khối lớn và các thiết bị khác

Thông thường trong đảo, một số đơn nguyên được đúc đồng thời Kết cấu

Quy trÉnh xÝy dúng céng trÉnh ngßm

bÙng céng nghè hÂ chÉm

TS BÓi MÂnh HÓng

Tóm tắt Công nghệ thi công công

trình ngầm bằng công nghệ

hạ chìm được sử dụng trong

các điều kiện đô thị, địa chất

thuỷ văn và địa chất công

trình khác nhau, rất thích

hợp cho thi công các đường

ngầm giao thông vượt qua

vật cản nước.

Abstract

Technology of construction

of underground sink lower

technology used in urban

conditions, hydrogeology

and engineering geology are

different, very suitable for

construction of tunnel traffic

over a water hazard.

3 Environmental, Health, and

Safety Guidelines RAILWAYS,

Sau khi sản xuất tất cả đơn nguyên, đảo được bơm nước vào dần Ngay khi giá trị lực đẩy nổi vượt trọng lượng riêng của các đơn nguyên, chúng nổi lên và qua

hồ chứa nằm ở một trong các đê theo kênh chuyên dùng chuyển ra tới vị trí lắp đặt

Đảo khô tuy là hầm đất công tác tạm thời, nhưng có vai trò trọng yếu trong thi công đường hầm hạ chìm từng đoạn Nên đảo khô cần gần địa điểm làm hầm và điều kiện địa chất tương đối tốt, phải là nơi thuận lợi và tiện cho việc vận chuyển nổi

b) Tường bịt đầu: [2]

Để đoạn hầm sau khi tháo ván khuôn xong có thể nổi trong nước, cần phải lắp đặt tường bịt hai đầu cách mút 0,5-1,0m Tường bịt đầu được chế tạo bằng kết cấu thép (hoặc bê tông cốt thép gia cố bằng dầm thép)

Tường bịt đầu có thể bố trí thiết bị khép kín bằng thuỷ lực, gối tựa tự hút, cửa thép vào rãnh van khí, van thoát

hầm giáp nhau cần bố trí lệch nhau để tiện cho việc mở cửa đồng thời Xung quanh chu vi của cửa thép cần bố trí giải cao su chắn nước

3 Thiết bị chất tải

Do đoạn hầm tự nổi, khi vận chuyển nổi đến vị trí lắp dựng, cần hạ chìm xuống đáy, không chất tải trọng thì không thể chìm được Có thể dùng đá, xỉ quặng hoặc nước để chất tải Dùng két nước là tốt, dễ và rẻ nhất Nên dùng két nước lắp ghép, vừa tiện cho lắp ráp và tháo dỡ, vừa có thể sử dụng lại

Một điều cần lưu ý khi bố trí két nước trên đoạn hầm phải đặt đối xứng, mỗi đốt hầm ít nhất phải đặt bốn két nằm đối xứng tại bốn góc đoạn hầm, sao cho đoạn hầm được cân bằng và chìm xuống một cáh ổn định [2, tr 307]

4 Đào hố móng và nạo vét lòng lạch

a) Đào hố móng: Vì hầm nằm sâu dưới nước, tại địa điểm xây dựng hầm cần đào hố móng ở dưới nước Kích thước của hố móng phụ thuộc vào chiều rộng đoạn hầm

và điều kiện địa chất nơi đào móng

Trước khi đào móng, cần phải làm sạch đáy dòng chảy, loại bỏ các vật cản khác nhau dưới nước, cắt cọc,

dỡ trụ cầu cũ v.v Những công việc đó trong nhiều trường hợp được tiến hành nhờ thợ lặn kết hợp sử dụng năng lượng nổ

Nền đường hào cần nằm sâu hơn đáy đường ngầm

ít nhất 0,5-0,6m, lớp đất đắp trên các đơn nguyên dày ít nhất 1,5m Mái dốc hào được tạo đường dốc hợp lý theo quan điểm ổn định của chúng và điều kiện khối lượng đào

và đắp ít nhất Thông thường đường dốc của mái 1:m phụ thuộc vào tính chất của đất và chế độ dòng chảy, dự kiến 1:2 đến 1:3,5 và lớn hơn

Sơ đồ 1 Quy trình công nghệ thi công hạ đoạn.

Phản biện: TS Nghiêm Mạnh Hiến

Trang 10

18 19

Khi chiều sâu đào hào đạt 10-12m, chủ yếu sử dụng thiết bị cạp và nhiều gầu Khi chiều sâu lớn, sử dụng bơm hút bùn, thiết bị phụt nước, tàu cuốc (hình 3.58) tàu nạo vét, gầu ngoạm hoặc hút bùn, máy phụt nước, ống hút thuỷ lực, máy hút bùn khí nén

Mở hào dưới nước trong đất nửa đá được tiến hành bằng phương pháp khoan nổ mìn

Đào đường hào rộng dưới đáy dòng chảy làm phá

vỡ chế độ của dòng chảy, gây nên sự phân bố lại tốc độ, tạo nên những vùng cửa nước v.v Có thể có biến dạng mái dốc, đáy liên quan đến sự chuyển dịch của đất lòng dòng chảy

Phương pháp đào hố móng phải đảm bảo:

* Đào thô xong mới đào tinh;

* Sau khi đào đến cao độ đáy móng, cần hót hết bùn cặn còn sót lại trong hố móng;

* Đào hố móng trong đá, trước tiên phải nạo hết lớp phủ trên mặt đá, sau đó nổ phá dưới nước, cuối cùng phá

đá ngầm

b) Nạo vét lòng lạch: Nạo vét lòng lạch bao gồm nạo vét lòng lạch tạm thời và nạo vét lòng lạch để vận chuyển nổi đoạn hầm Nạo vét lòng lạch tạm thời cần hoàn thành trước lúc đào mở hố móng, nhằm đảm bảo vận chuyển

an toàn thường ngày trên sông trong thời gian thi công

Lòng lạch để vận chuyển nổi đoạn hầm từ đảo khô đến địa điểm xây dựng hầm, trước lúc kéo đoạn hầm ra khỏi đảo, lòng lạch cần bám theo lạch sâu của sông (để giảm thiểu khối lượng đào bùn trong lòng lạch)

Lòng lạch phải đảm bảo đủ nước sâu, dựa vào cột nước dư thừa (khoảng 0,5m) và đảm bảo cho đoạn hầm được kéo đi an toàn kể cả lúc thuỷ triều thấp

Chú ý: Đường hào dưới nước cần nằm ở trạng thái hở một thời gian (từ một vài ngày đêm đến vài tháng) trước thời điểm hạ các đơn nguyên đường ngầm vào đó

c) Xây dựng nền: Khi đáy dòng chảy có lớp đất cát mềm hoặc đất sét, cần xây dựng lớp lót bằng cát, sỏi hoặc đá dăm Chiều dày lớp đệm thường là 0,5-0,6m

Cát và các vật liệu hòn lớn đổ theo ống từ các phễu đặt trên phương tiện nổi San phẳng vật liệu hòn lớn được tiến hành bằng cạp thép, dầm hoặc bằng thiết bị san chuyên dùng treo trên cáp của phao và di chuyển nhờ tời Ngoài ra còn sử dụng cả thiết bị san gạt trong dạng khung thép có đáy hở và dưỡng liên kết với cầu chuyên dùng chuyển động theo ray trên xà lan

Công nghệ bơm cát qua lỗ ở bản đáy của các đơn nguyên đường ngầm để gia cố nền cũng đã được sử dụng Hỗn hợp cát được chuyển đến theo đường ống đưa vào trong đoạn đường ngầm đã xây dựng Theo tiến trình bơm hỗn hợp cát, các lỗ trong đáy được đóng kín bằng nắp đặc biệt, sau khi bơm xong chúng được làm kín

5 Vận chuyển và hạ chìm đoạn hầm

a) Vận chuyển nổi hầm: Sau khi chế tạo xong đoạn hầm tại đảo khô thì bơm nước vào trong đảo khô làm cho đoạn hầm nổi lên dần Cố định tạm bằng cáp neo ở bốn phía đoạn hầm Thông qua tời kéo trên đỉnh đảo, kéo từng đốt hầm ra khỏi đảo [2]

Hình 1 Đảo khô đúc 4 đốt hầm Thủ Thiêm

Hình 2 Đốt hầm dìm Thủ Thiêm được chế tạo sẵn tại

đảo khô

Hình 3 Thi công bịt đầu đoạn hầm dìm Thủ Thiêm

Khi đoạn hầm đã ra khỏi đảo, cho neo đậu ở miệng đảo Có thể chọn khu vực neo đậu tam bên cạnh luồng lạch vận chuyển Như vậy giải phóng được mặt bằng trong đảo khô để có thể đúc các đoạn hầm khác Gia đoạn này cần tính toán mực nước sâu cho lòng lạch để phòng mắc cạn

Khi vận chuyển nổi đoạn hầm ra vị trí thi công, có thể dùng tàu kéo (khi sông rộng và quãng đường vận chuyển dài) hoặc dùng tời đặt trên bờ để kéo

Trường hợp sông hẹp, có thể bố trí tời kéo đặt trên bờ

để thực hiện công tác vận chuyển

b) Hạ chìm đoạn hầm: Các đơn nguyên đường ngầm

đã chuyển tới địa điểm xây dựng được treo qua ròng rọc của tời hoặc cẩu đặt trên phương tiện nổi, sau đó được đánh chìm bằng tải trọng dằn: Nước, đá, cát hoặc hỗn hợp và hạ lên đáy đường hào dưới nước

Hạ chìm đoạn hầm là khâu chủ yếu trong công nghệ

hạ chìm, nó trực tiếp ảnh hường bởi các điều kiện tự nhiên khác (như khí hậu, dòng chảy, địa hình…) Ngoài

ra còn ràng buộc bởi phương tiện chuyên chở Vì thế khi đoạn hầm đã được vận chuyển đến vị trí cần hạ, phải căn

cứ vào điều kiện tự nhiên, lòng lạch, quy mô của đoạn hầm, thiết bị hạ chìm để chọn phương pháp hạ chìm cho phù hợp, từ đó đề ra phương án chi tiết cho việc hạ chìm đoạn hầm một cách an toàn và ổn định vào vị trí thiết kế

6 Nối đoạn hầm dưới nước

Một trong những thao tác phức tạp nhất của công nghệ

đơn nguyên hạ chìm là liên kết mối nối dưới nước các kết cấu lớn của đường ngầm Liên kết các đơn nguyên với nhau được tiến hành bằng các bulông thép, thanh căng

và chế tạo các vành bê tông dưới sự bảo vệ của rào chắn bằng cừ hoặc giếng hơi ép tháo dỡ được

Có hai phương pháp cơ bản để ghép nối các đốt hầm dìm: một là mối nối mềm bằng cáp dự ứng lực, chốt chống cắt hoặc gối đệm cao su; hai là mối nối cứng bằng bê tông cốt thép hoặc thép tấm Các hầm đã xây dựng trên thế giới thường dùng kiểu nối Gina Omega (đệm cao su Gina

và lớp ngăn nước có dạng hình chữ Ω) [3]

Sau khi hạ chìm đoạn hầm, cần nối kín với đoạn hầm

đã lắp trước (hoặc với giếng đứng) thành một thể thống nhất Công việc này tiến hành dưới nước và phải đảm bảo không được thấm nước

Phương pháp chắp nối gồm hai loại là nối tiếp bằng bê tông dưới nước và ép nối bằng thuỷ lực Mỗi loại có thể chọn nối đầu sơ thuỷ hoặc nối đầu cuối cùng

(Xem tiếp tại trang 35)

Hình 4 Kéo đốt hầm dìm Thủ Thiêm đến vị trí lắp dựng

Hình 5 Đoàn lai dắt đoạn hầm dìm số 1 trong dự án hầm dìm Thủ Thiêm (8/3/2010)

Trang 11

1 Tổng quan về hệ lưới dây hai lớp

Hiện nay hệ kết cấu lưới dây hai lớp được sử dụng rộng rãi làm mái của các công trình nhịp lớn: công trình thể thao, văn hóa, công cộng

Hiện nay các phương pháp tính toán kết cấu dây đều dựa trên phương pháp tương tự dầm đối với dây đơn hoặc tương tự vỏ thoải đối với lưới dây Các phương pháp hiện có đều xét dây cong thoải hoặc lưới dây thoải, nghĩa là tính gần đúng độ dãn dài của dây và dùng được khi

tỷ lệ giữa độ võng lớn nhất f và chiều dài nhịp là nhỏ Kết cấu dây nói chung và lưới dây nói riêng tận dụng được cường độ cao của vật liệu,

có trọng lượng nhẹ và vượt được nhịp lớn, kiếu dáng kiến trúc đa dạng, phong phú ngày càng được nhiều kiến trúc sư trong nước và trên thế giới quan tâm thiết kế Việc tính toán thiết kế và thi công xây dựng các công trình kết cấu dây, lưới dây cần xét đến kết cấu neo và tính chất làm việc động lực học của công trình Đây là đặc điểm chủ yếu của kết cấu dây, lưới dây (mái treo) so với các loại kết cấu khác

Trong nội dung bài báo này xin trình bầy về một phương pháp mới tính toán hệ kết cấu lưới dây hai lớp theo theo nguyên lý cực trị Gauss

2 Xây dựng và giải bài toán lưới dây chịu tải trọng tĩnh và nhiệt độ

Xét một hệ lưới dây gồm hai (nhóm I có a dây, nhóm II có b dây) nhóm dây đặt theo hai phương khác nhau Hình 2 Mỗi dây được tính là

từ điểm liên kết đầu đến điểm liên kết cuối vào biên cứng, khoảng cách giữa hai điểm liên kết gọi là nhịp của dây và ký hiệu là L Biên cứng là một kết cấu bằng BTCT hoặc thép có chu vi kín và có độ cứng lớn Các biên cứng này có thể tựa lên kết cấu móng và các trụ đỡ Trong nghiên cứu này ta chưa xét dến độ biến dạng của biên Các nhóm dây này được liên kết với nhau tại các điểm được gọi là điểm nút của lưới dây

và được đánh số theo các số tự nhiên 1-n cộng với r điểm liên kết của dây với biên cứng Khoảng cách liên tiếp giữa hai điểm nút của một dây gọi là một đoạn dây, gọi số đoạn dây là m Gọi E là môđuyn đàn hồi của vật liệu làm dây, A là diện tích danh định tiết diện dây Dây được giả thiết

là dây mềm

Hệ lưới dây chịu tác dụng của các nguyên nhân sau:

• Trọng lượng bản thân của lưới Đối với từng đoạn dây ta quy tải trọng bản thân về tập trung tại các điểm nút của mắt lưới Các đoạn dây được coi là thẳng

• Tải trọng do các lớp cấu tạo mái và các hoạt tải trên mái tác dụng vào các điểm nút của mắt lưới

• Tải trọng do gió tác dụng vào các tấm mái được quy về tác dụng và các điểm nút của mắt lưới

• Nhiệt độ thay đổi tác dụng lên toàn bộ các đoạn dây là như nhau

Như vậy trừ nhiệt độ ra, ta có thể coi tải trọng tác dụng lên dây là các lực tập trung Với một hệ tọa độ không gian Oxyz chọn trước ta có thể phân tích các lực tập trung tại nút i về các phương Ox, Oy và Oz của trục tọa độ lần lượt là Pxi, Pyi và Pzi Hình 3

Để thiết lập công thức cơ bản của bài toán ta xét một đoạn dây ik nối

TÈnh to¾n hè lõði dÝy hai lðp

chÌu tÀi trÑng bÞt kü v¿ nhièt ½î

TS PhÂm V×n Trung

Tóm tắt

Hệ kết cấu dây hai lớp được sử

dụng rộng rãi trong các công

trình nhịp lớn như: công trình

công nghiệp, công trình văn hóa,

công trình bảo tàng, công trình

công cộng Các phương pháp

tính toán lưới dây hiện này đều

dùng phương pháp tương tự vỏ

phi mômen và có độ võng nhỏ

Bài báo này trình bầy về một

phương pháp mới tính toán hệ

kết cấu lưới dây hai lớp theo theo

nguyên lý cực trị Gauss Hệ lưới

dây chịu tải trọng bất kỳ, biến

thiên nhiệt độ môi trường và có

độ võng bất kỳ.

Abstract

Two-layer structure wiring system is

widely used in large span buildings

such asindustrial, cultural work,

museum work, public works

The calculation method is thiswire

mesh the same method used

non-moment shells and small deflection

This paper presents a new method

to calculate two-layer wire mesh

structure in accordance with Gauss

extreme principle Wire grid any

load, ambient temperaturevariations

and any deflection.

có vị trí mới là i’k’ Gọi tọa độ ban đầu của các điểm nút i

và k trên hệ trục tọa độ là x0i, y0i, z0i và x0k, y0k, z0k Gọi tọa độ sau khi chịu tải của các điểm nút i’ và k’ trên hệ trục tọa độ là xi, yi, zi và xk, yk, zk như hình 4

Ta có công thức tính chiều dài ban dầu Sik và chiều dài sau khi chịu tải Lik của dây theo tọa độ bằng sơ đồ hình học như sau:

0, 0 , 0

u = − x x v = − y y w z z = − (6)Lượng cưỡng bức của bài toán hệ lưới dây theo phương pháp nguyên lý Gauss với m ẩn số là lực căng trong dây theo [LAPT] có thể viết như sau:

(7)

Hình 1 Một số hình ảnh của các công trình nhịp lớn sử dụng kết cấu lưới dây 2 lớp

Hình 2 Mô hình hệ lưới dây của mái treo Hình 3 Tải trọng tác dụng lên một điểm của nút lưới Hình 4 Mô hình tính toán chiều dài đoạn dây

x x x x

i k k' i'

y y

z z z z

Trang 12

22 23

Tính liên tục của các dây được thể hiện thông qua phương trình hình chiếu của các đoạn dây thuộc một dây lên

phương đi qua hai gối tựa bằng chiều dài nhịp dây, ta có a+b+c phương trình sau:

Bây giờ bài toán lưới dây chịu tải trọng tập trung tại nút lưới và nhiệt độ được tóm lại như sau:

Tìm cực trị của phiếm hàm (7) với a+b+c điều kiện ràng buộc (8)

Giải bài toán bằng phương pháp biến thiên thừa số Lagrange bằng cách dùng phiếm hàm mở rộng F:

Nếu để bài toán với ẩn số là lực căng ta nhận thấy có quá nhiều điều kiện ràng buộc Ta có thể chuyển bài toán

với ẩn số là lực căng trong các đoạn dây về ẩn số là tọa độ của các điểm nút lưới bằng cách thế công thức tính lực

căng Tik và các chuyển vị u v wi, ,i ivào (7) ta có: Lượng cưỡng bức của bài toán hệ lưới dây chịu tải trọng và nhiệt

độ theo phương pháp nguyên lý Gauss với các ẩn số là tọa độ của các điểm đặt lực có thể viết như sau: Tìm cực trị

của phiếm hàm

(11)

Hoặc:

(12)

Khi này bản thân các tọa độ và chiều dài dây đã thỏa mãn điều kiện liên tục nên không cần thêm điều kiện ràng

buộc nữa Điều kiện cực trị của (12) là các đạo hàm riêng bằng không ta có được hệ 3n phương trình chứa 3n ẩn số

là các tọa độ x y zi, ,i i như sau

Giải hệ phương trình (13) ta tìm được tọa độ của nút lưới trong sơ đồ biến dạng Các đại lượng khác được tính

thông qua các tọa độ này

Thuật toán để tính hệ lưới dây chịu tải trọng tập trung và nhiệt độ:

• Bước 1: Xây dựng bài toán theo phương pháp nguyên lý Gauss ta được bài toán 1 hoặc bài toán 2

• Bước 2: Từ điều kiện của phiếm hàm mở rộng (bài toán 1) hoặc phiếm hàm (bài toán 2) ta nhận được hệ phương

trình đạo hàm riêng

• Bước 3: Giải hệ phương trình ta tìm được lực căng trong dây (bài toán 1) hoặc tọa độ của nút lưới trong sơ đồ

biến dạng

• Bước 4: Tính các đại lượng có liên quan từ kết quả của hệ phương trình và định dạng số liệu kết quả

Hệ phương trình (13) là hệ phương trình phi tuyến rất phức tạp việc giải quyết được vấn đề này được lập trình tính

toán trong Matlab

1

;

a b

j j j

Trình tự lập trình tính toán bài toán tĩnh.

Sơ đồ khối chương trình

• Chương trình 1 Đặt tên là: maihypa1.m

- Khai báo các hằng và biến bằng lệnh syms

- Tính chiều dài của các đoạn dây theo toạ độ:

2 2 2

2 2 2 ' ' ' ' ' ' '

• Chương trình 2 Đặt tên là myfun.m:

- Khai báo các biến theo thứ tự theo câu lệnh biến

….=x(k)

- Vào các hằng số:

- Coppy hệ phương trình đạo hàm riêng vào một mảng

có tên là F=[…];

• Chương trình 3 Đặt tên là bttinh.m

- Cho các giá trị ban đầu của biến x=x0

- Dùng câu lệnh: [x,fval]=fsolve(@myfun,x0,options); giải hệ phương trình

Pzi=10 t (hình 5)

Kết quả tính toánNorm of First-order Trust-region

Thiết lập công thức tính S, S’ T

Khai báo các hằng và biến

Định dạng phai kết quả

Trang 13

Iteration Func-count f(x) step optimality radius

12 2821 1.25999e-018 1.66617e-007 1.75e-005 39.1

13 3038 1.14682e-018 3.65434e-014 1.75e-005 39.1

Những kết quả nhận được:Tọa độ các nút lưới sau khi biến dạng.Chuyển vị tại các điểm nút lưới.Chiều dài các

đoạn dây sau biến dạng Nội lực trong các đoạn dây

Dưới đây là kết quả nội lực trong các đoạn dây (Hình 6 và hình 7) Các kết quả khác xin phép không trình bầy

N1 ( Nội lực trong nhóm dây mang tải)

Hình 5 Mô hình tính toán ví dụ

Với kết quả trên ta có được lực căng lớn nhất và nhỏ nhất trong các đoạn dây chịu tải và dây ổn định Chuyển vị lớn nhất tại điểm nút Biến dạng lớn nhất trong đoạn dây

3 Kết luận

Phương pháp nguyên lý cực trị Gauss đã xây dựng được lời giải cho bài toán hệ lưới dây chịu tải trọng bất kỳ cũng như biến thiên nhiệt độ của môi trường:

Phương pháp này đã giải quyết được bài toán lưới dây chịu tải trọng bất kỳ, có độ võng bất kỳ mà không dùng cách tương tự như vỏ phi mômen Bài báo đã xây dựng được chương trình tính toán của bài toán tĩnh để tính toán ví dụ trình bày trong bài báo và có thể áp dụng vào thực tế

Có thể áp dụng bài toán trên cơ sở lý thuyết vào bài toán thực tiễn cho kết cấu dây trong hệ dây võng trên cơ

sở phương pháp nguyên lý cực trị Gauss

Hướng nghiên cứu tiếp là bài toán dao động của lưới dây trên cơ sở phương pháp nguyên lý cực trị Gauss./

Hình 6 N1 ( Nội lực trong nhóm dây mang tải)

Hình 7 N2 ( Nội lực trong nhóm dây ổn định)

1 Phạm Đình Ba (2005), Động lực học công trình, NXB xây dựng, Hà Nội.

2 Nguyễn Thừa Hợp (2001), Phư¬ơng trình đạo hàm riêng, NXB Đại học quốc gia, Hà Nội.

3 Lều Thọ Trình (1985), Cách tính hệ dây theo sơ đồ biến dạng, NXB KH&KT, Hà Nội.

4 Phạm Văn Trung (2006), Phương pháp mới tính hệ kết cấu dây và mái treo, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội.

5 Lin T Y and Yong B W (1965), Two large shells of posttensioned precast concrete, Civil Engineering, ASCE 35.

6 Paul Lew I Thomas Z Scarangello, Structural

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 -60

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 -60

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40

Trang 14

26 27

1 Đặt vấn đề

Trong bài báo [4], tác giả đã xây dựng và giải “Bài toán riêng” của Động lực học công trình bằng cách cực trị hóa phiếm hàm biểu diễn lượng cưỡng bức, tìm được các tần số riêng fi (i = 1 - n) rồi thay vào phương trình biên độ có ngay dạng dao động riêng yi tương ứng Cách làm này của tác giả tránh được khó khăn của việc giải trình vi phân cấp 4 và tỏ ra thuận lợi khi tiếp cận bài toán bằng con đường lý thuyết

Tuy nhiên trong thực tế ta có thể đặt bài toán ngược lại Đó là bằng thực nghiệm ta nhận được trước một số dạng dao động của công trình, ta phải tìm các tần số riêng tương ứng Bài báo này giới thiệu cách giải quyết khi gặp tình huống vừa nêu

2 Tìm tần số dao động riêng từ dạng dao động riêng của cơ hệ

Giả thiết phương trình dao động ta thấy:

Như vậy, ta có thể giải bài toán dao động bằng cách xuất phát từ bài toán tĩnh để xác định tỉ số chuyển vị giữa các khối lượng Xét hệ cơ học có n bậc tự

do (hình 1):

Giai đoạn 1 – Xét bài toán tĩnh

Bước 1- Viết biểu thức đường đàn hồi cho các đoạn

Bước 2 - Tại vị trí các khối lượng mi = αim (với i = 1 ÷ n ), đặt các lực Pi tỉ lệ với các khối lượng theo phương chuyển vị (Pi =αiP), nhận được các chuyển vị

yi = βi y như là các điều kiện ràng buộc được đưa vào biểu thức lượng cưỡng bức Z

TrÉnh tú mði giÀi b¿i to¾n dao ½îng riãng

bÙng phõïng ph¾p nguyãn lû cúc trÌ Gauss

ThS Nguyçn ThÌ Thuü Liãn

Tóm tắt Bài báo giới thiệu việc giải

bài toán dao động riêng

This paper presents

“Gauss Extreme Principle

Methodology” to find eigen

vector and eigen value of

systems The authors use

above method to solve the

problems of oscillatory of

structure.

Hình 1 Bài toán dao động hệ n bậc tự do

Bước 3 - Cực tiểu hóa lượng cưỡng bức Z có sử dụng các nhân tử Lagrange, tìm được đường đàn hồi (tĩnh)

Giai đoạn 2 – Xét bài toán động

Bước 1- Viết biểu thức độ võng cho các đoạn dưới dạng đa thức đối với biến không gian và hàm lượng giác đối với biến thời gian

Bước 2 – Viết các điều kiện ràng buộcBước 3 – Đưa các ràng buộc về tỷ lệ độ võng vào biểu thức lượng cưỡng bức rồi cực trị hóa để tìm các tần số riêng ωi

Để minh họa cách làm này, ta xét ví dụ sau

3 Ví dụ áp dụng

Cho hệ cơ học như trên hình 2 Với EJ = const;

n = 3; αi = 1; li = l/4 Bỏ qua khối lượng dầm, tìm tần số dao động riêng của hệ

Lời giải:

Giai đoạn 1 – Xét bài toán tĩnh

Bước 1- Viết biểu thức đường đàn hồi cho các đoạn dưới dạng đa thức:

Đường độ võng của đoạn 1 và 4 thoả mãn điều kiện:

gối A và B không có chuyển vị đứng

Bước 2- Đặt các lực tập trung Pi tỉ lệ với các khối lượng mi và đưa điều kiện ràng buộc vào biểu thức lượng cưỡng bức:

Chọn hệ so sánh giống dầm cho nhưng không có liên kết Điều kiện biên viết cho các đoạn và điều kiện ràng buộc như sau:

dy dy

dz dz (2)Trường hợp (a): Dạng dao động của hệ như trên hình

÷ ÷ ÷ ÷ ÷ (i = 1 4; j = 0 4; n = 0 4; m = 1 4; k = 1 6)

Từ đó nhận được các kết quả:

= 2

1

5l a 32EJ; a2 = 0; a3= 1

256EJ; = − 2

1

7l b 64EJ; b2 = 3l

16EJ;

=

3

1 b 12EJ; b4 = 0; = − 3

0

19l c

384EJ; c1= 0;

Hình 2 Cơ hệ 3 bậc tự do Hình 3 Đặt lực tập trung trong trường hợp (a)

Trang 15

384EJ 4EJ 12EJ

Chuyển vị tại các điểm C, D, E :

Nếu m1 và m3 có chuyển vị =1 thì m2 có chuyển vị = 1,41

Ta có dạng dao động riêng thứ nhất ứng với tần số dao

động riêng ω1

Trường hợp (b): Dạng dao động của hệ như trên hình

4

Các lực tập trung P = 1 đặt tại các vị trí có khối lượng

Chuyển vị của khối lượng m1 và m3 là như nhau Khối

lượng m2 không có chuyển vị

Trường hợp (c): Dạng dao động của hệ như trên hình

vị giữa các khối lượng như hình 5

Giai đoạn 2 – Xét bài toán động

Bước 1- Viết biểu thức độ võng cho các đoạn dưới dạng đa thức đối với biến không gian và hàm lượng giác đối với biến thời gian:

Các ràng buộc (7) chính là điều kiện biên của (6)

Hình 4 Đặt lực tập trung trong trường hợp (b)

Hình 5 Lực tập trung trong trường hợp (c)

m2 và m3 Từ đó, có thêm ba điều kiện ràng buộc:

∂ = ∂ = ∂ = ∂ = ∂ =

∂ i ∂ j ∂ n ∂ m ∂λk

Z Z Z Z Z 0; 0; 0; 0; 0

÷ ÷ ÷ ÷ ÷ (i = 1 4; j = 0 4; n = 0 4; m = 1 4; k = 1 9)

Sau khi đã tìm cực trị của phiếm hàm Z theo các thành phần cơ bản, ta thay:

F mf y vào các phương trình trong (10)

Giải hệ phương trình (10) Từ kết quả tính toán, nhận được:

ma trận chuyển vị (theo [5],[6])

4 Kết luận

1 Cách tìm tần số dao động riêng từ dạng dao động riêng của hệ tuy không mới về đường lối nhưng có cách nhìn giản dị và dựa trên bài toán tĩnh

2 Trường hợp đã biết dạng dao động rồi (bằng thực nghiệm chẳng hạn), ta chỉ cần thực hiện giai đoạn 2 trong quy trình tính toán nêu trên./

1 Hà Huy Cương (2005), ''Phương pháp nguyên lý cực trị Gauss", Tạp chí Khoa học và kỹ thuật, Học viện Kỹ thuật quân sự, IV/2005, Tr 112 -118.

2 Nguyễn Phương Thành (2002), Nghiên cứu trạng thái ứng suất - biến dạng tấm nhiều lớp chịu tải trọng động

có xét lực ma sát ở các mặt tiếp xúc, Luận án tiến sĩ kỹ thuật.

3 Nguyễn Thị Thùy Liên (2006), Phương pháp nguyên lý cực trị Gauss đối với các bài toán động lực học công trình, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

4 Nguyễn Thị Thùy Liên, Nguyễn Phương Thành (2009), ''Phương pháp nguyên lý cực trị Gauss đối với bài toán dao động công trình", Tạp chí Xây dựng, 3 -2009, Tr

Trang 16

30 31

Trong thực tế, các công trình được xây dựng theo giai đoạn Do đó sơ đồ tính toán của công trình (sơ đồ kết cấu) thực chất là bị thay đổi trong quá trình thi công

Ở giai đoạn thi công đầu tiên, phương trình ma trận mô tả sự làm việc của kết cấu theo phương pháp phân tử hữu hạn có dạng:

(1)

Ở giai đoạn thứ hai, công trình được bổ sung thêm, do đó làm tăng cả số lượng tọa độ tổng quát, cả kích thước ma trận độ cứng cũng như tải trọng tác dụng lên công trình Lúc này phương trình ma trận có dạng mới:

(2)

Ở giai đoạn thi công thứ n nào đó, phương trình ma trận của kết cấu trở thành:

(3)

Trong đó K(n) – ma trận độ cứng ở giai đoạn n

q(n) – véctơ chuyển vị ở giai đoạn n ∆P(n) – tải trọng bổ sung ở giai đoạn n

Tải trọng tổng cộng tác dụng lên công trình đã xây là:

Với phương án (1): bằng phương pháp chuyển vị ta có biểu đồ mô men uốn (hình 1,b)

Với phương án (2): Tương tự ta cũng có biểu đồ mô men uốn tổng cộng (hình 2, e)

Giai đoạn 1: Nhịp dầm 1 được lắp ván khuôn và đặt thép; sau đó đổ bê tông

và tháo ván khuôn Nhip này biến dạng do tải trọng bản thân

Giai đoạn 2: Nhịp dầm 2 được lắp ván khuôn và đặt thép; đổ bê tông và ngàm vào nhịp 1 Sau khi tháo ván khuôn nhịp 2 thì dầm chịu thêm tải ∆P(2)

‚nh hõòng thö tú thi céng céng trÉnh

½än sï ½ë kät cÞu

ThS Ho¿ng ThÌ Linh Quyãn

Tóm tắt Bài báo này giới thiệu sự

ảnh hưởng thứ tự thi công

công trình đến sơ đồ kết

cấu trên cơ sở lí thuyết

định lí biến thiên thế năng

của cơ hệ khi có thêm liên

kết mới.

Abstract

The paper presents the

influence of the sequence of

construction on the calculation

scheme based on the theory of

change of potential energy in

the event of emergence of news

nexus.

Ở phương án này, đường đàn hồi của dầm bị gãy khúc tại gối trung gian, góc xoay có bước nhảy tại mặt cắt này.Với phương án thứ (3): Tương tự như giai đoạn 2 nhưng hai nhịp dầm được thi công theo thứ tự từ phải sang trái

và có biểu đồ mô men uốn tổng cộng (hình 3, e)

Ta thấy rằng tung độ tại các mặt cắt tương ứng trên các biểu đồ mô men M1, M2, M3 là rất khác nhau; nói rộng ra,

sự chịu lực của công trình phụ thuộc vào thứ tự thi công

Với phương án thi công 1:

Hình 1 Phương án thi công 1

a Sơ đồ tính toán

b Biểu đồ mô men

a Sơ đồ tính toán giai đoạn 1

b Biểu đồ mô men ứng với giai đoạn 1

c Sơ đồ tính toán giai đoạn 2

d Biểu đồ mô men ứng với giai đoạn 2

e Biểu đồ mô men tổng cộng

Hình 4.

Trang 17

Từ công thức:

(6)

Ta có thế thế năng biến dạng toàn phần là:

Tương tự ta có thế năng biến dạng toàn phần của phương án thi công 2 và 3 là:

(Bỏ qua ảnh hưởng của lực cắt)

So sánh kết quả thì

Như vậy từ kết quả trên ta thấy có sự biến thiên về thế năng biến dạng toàn phần khi có sự thay đổi trình tự thi công của công trình (tức là trong hệ có sự thay đổi liên kết) Ví dụ này đã phản ánh đúng định lí biến thiên thế năng của cơ hệ khi có thêm liên kết mới

3 Định lí biến thiên thế năng của cơ hệ khi có thêm liên kết mới

Trên cơ sở lí thuyết dao động của L Reley, G.V.Vasilkov [1] với công trình nghiên cứu “lí thuyết tiến hóa thích nghi của hệ cơ học’’ ông đã đưa ra định lí biến thiên thế năng của cơ hệ khi có thêm liên kết mới và các hệ quả rút ra

từ định lí là:

Định lí: Thế năng biến dạng của hệ khi đặt thêm một liên kết không vượt quá thế năng biến dạng của hệ ban đầu

Ũ ≤ U

Trong đó:

Ũ- thế năng biến dạng ban đầu của hệ;

U- thế năng biến dạng của hệ khi thêm một liên kết

Hệ quả 1: Khi nối hai bộ phận kết cấu bằng các liên kết thì thế năng biến dạng không lớn hơn tổng thế năng biến dạng của mỗi bộ phận

Hệ quả 2: Khi lần lượt nối các bộ phận kết cấu, đối với sơ đồ tính toán cuối cùng, thế năng biến dạng của công trình thực không nhỏ hơn thế năng xuất hiện tức thời trong sơ đồ tính toán

Hệ quả 3: Có thể xảy ra các tình huống mà các liên kết của công trình xây dựng bị loại bỏ khi có sửa chữa, tai họa… Thế năng biến dạng của hệ khi loại bỏ liên kết không nhỏ hơn thế năng của hệ ban đầu

e Sơ đồ tính toán giai đoạn 3

g Biểu đồ mô men ứng với giai đoạn 3

h Biểu đồ mô men tổng cộng

Trang 18

34 35

4 Ví dụ minh họa định lí biến thiên thế năng

Dầm 3 nhịp được thi công theo 4 phương án: (1) một lúc cả 3 nhịp (hình 5); (2) theo thứ tự từ trái sang phải (hình

6); (3) nhịp giữa trước, hai nhịp biên sau và được liên kêt cứng cùng lúc với nhịp giữa (hình 7); (4) các nhịp được lắp

ghép trên các gối (hình 8)

Bằng phương pháp chuyển vị ta có kết quả mômen theo các phương án: Hình 5, hình 6, hình 7, hình 8

Việc tính toán thế năng biến dạng trong mỗi phương án nêu trên cho phép thành lập bảng sau:

Bảng 1 Giá trị thế năng biến dạng của dầm trong từng phương án

5 Kết luận

Về mặt kết cấu, phương án thi công hợp lí nhất là phương án thứ 1 khi tất cả nhịp dầm đều cùng thi công một lúc, còn phương án thứ 4 là kém hợp lí hơn cả Tiêu chí để lựa chọn phương án hợp lí là ở phương án mà thế năng biến dạng toàn phần của cơ hệ là nhỏ nhất Như vậy thứ tự thi công công trình ảnh hưởng đến sơ đồ kết cấu./

1 Васильков.Г.В Теория адаптивной эволюции механических систем Ростов на Дону 2007.

2 Васидзу К Вариационные методы в теории упругости и пластичности М.1987.

3 Васильков.Г.В Эволюционные задачи строительной механики Ростов на Дону 2003.

(Tiếp theo trang 19)

Tuy nhiên, công nghệ thi công đường hầm hạ đoạn vẫn cần tiến hành xử lý móng vì trước khi hạ chìm đoạn hầm, việc đào hố móng không bằng phẳng nên bề mặt

hố móng và đáy đoạn hầm có nhiều khe hở dễ gây chịu lực không đều, lún không đều sinh ra ứng suất cục bộ lớn trong đoạn hầm, có thể dẫn đến nứt vỡ Do vậy, trong thi công hạ chìm đoạn hầm cần xử lý móng, làm cho khe hở giừa đáy đường hầm và mặt móng được chèn thật chặt

Thông thường sử dung một trong bốn phương pháp sau:

a) Phương pháp là bằng: là bằng được tiến hành trước lúc hạ chìm đoạn hầm Phương pháp này dùng thuyền có lắp cần gạt cào bằng vật liệu đệm lát (cát thô, sỏi cuội, đá dăm…) dưới đáy sông dùng làm nền cho đoạn hầm

Rải vật liệu lót đáy có thể dùng gầu ngoạm hoặc ống thả vật liệu Thuyền dùng để thi công là bằng cần có khối neo để cố định ở đáy sông, tầm gạt treo trên giàn mắt cáo

b) Phương pháp phun cát: được tiến hành sau khi đã

hạ chìm đoạn hầm, công nghệ này phù hợp với đoạn hầm rộng Phương pháp phun cát chủ yếu dùng bơm hỗn hợp nước và cát từ trên mặt nước thông qua ống luồn vào đáy đoạn hầm, phun cát lấp đầy các khe hở

c) Phương pháp phun ép: sau khi hạ chìm đoạn hầm xong, cho phun ép vữa xi măng cát hoặc cát vào đáy đoạn hầm tạo thành móng cho đoạn hầm Trong phương pháp này, dựa vào vật liệu phun ép, ngưới ta chia ra hai phương pháp: Phương pháp phun ép vữa; Phương pháp phun ép cát

d) Phương pháp móng cọc: Khi nền đất dưới đoạn hầm đặc biệt yếu, sức chịu tải của nền yếu, cần xử lý bằng móng cọc Sau khi đóng cọc cho đường hầm hạ đoạn xong, đỉnh cọc cao thấp không đều Cần áp dụng

1 trong 3 biện pháp sau để xử lý đỉnh cọc: Truyền lực

bằng đổ bê tông dưới nước; Phương pháp dùng túi vữa

xi măng cát; Phương pháp đỉnh cọc tháo lắp [2]

8 Đắp lớp đất phủ

Đắp đất phủ hầm là công đoạn cuối cùng của công nghệ thi công đường hầm hạ đoạn Công tác này bao gồm: đắp hai bên và lấp đá lên đỉnh hầm

Nửa dưới của mặt ngoài đoạn hầm dùng cát và đá dăm để đắp, nửa trên dùng đất cát phổ thông để đắp, tren cùng là đất đá

Một số vấn đề cần lưu ý khi đắp đấp phủ:

* Sau khi tất cả các đoạn hầm đã được hạ chìm đầy

đủ, đã được xử lý nền móng xong và nằm ổn định vững chắc trên móng mới được đắp đất phủ;

* Sau khi phun ép phải lấp đầy hai bên, tránh để rơi nhiều đá dăm còn lại lên đỉnh hầm;

* Khi đắp đất phủ phải tiến hành đối xứng từ thượng lưu đến hạ lưu cũng như bên trái và bên phải;

* Trong phạm vi thi công phần đỉnh và phần hố móng cần đắp đất đồng đều, trành đắp chỗ quá thấp, chỗ quá cao cản trở lòng lạch hoặc gây rò rỉ cho hầm

III Kết luận và kiến nghị

Công nghệ hạ chìm có ưu điểm nhất định so với phương pháp khiên, có thể sử dụng khi hạ đường ngầm trong môi trường đất không ổn định và bị cuốn trôi, trong

đó khác với mở hầm bằng khiên, phương pháp này không yêu cầu sử dụng khí nén, loại trừ lao động nặng nhọc và độc hại trong điều kiện ngầm Nhiều trường hợp, sử dụng phương pháp này giảm được thời gian và hạ giá thành.Kiến nghị: Cần áp dụng rông rãi quy trình công nghệ này ở Việt Nam./

Phản biện: TS Vũ Quốc Anh

Trang 19

1 Giới thiệu chung

Trong khoảng 20 năm trở lại đây, công nghệ neo đất, neo đá được ứng dụng rộng khắp ở Châu Âu và thế giới Neo được dùng từ trong các công trình gia cố đê điều, các hố đào ngầm trong đất, đá, đến các công trình ổn định kết cấu tường chắn đất, các nhà ga tàu điện ngầm, các tuyến mê trô, các tuyến hầm chui, neo giữ mố và tháp cầu hoặc trong các công trình cảng biển, kênh đào Tại Việt Nam, neo đất được sử dụng khoảng trên dưới 10 năm trở lại đây chủ yếu trong công tác thi công các tầng hầm ở 2 thành phố lớn là Thành phố Hồ Chí Minh và thủ đô Hà Nội Chúng ta có thể kể tới như những công trình ở Thành Phố Hồ Chí Minh như :Sài Gòn Centre, số

65 phố Lê Lợi; công trình Zenplaza (Southern Fortune), 56 đường Nguyễn Trãi; Richland hill, Quận 9; hay tại Hà Nội như Vietcombank Tower, đường Trần Quang Khải; Toà tháp đôi EVN, 11 phố Cửa Bắc; toà tháp KeangNam Land Mark Tower, tại đường Phạm Hùng; Hồ Gươm Plaza , Hà Đông, tòa nhà Quốc Hội Tại Đà lạt, neo đất cũng được sử dụng trong thi công phần ngầm của công trình DaLat Center Trong các công trình xây dựng đường-cầu hầm chúng ta có thể kể đến dự án sửa chữa hầm đường sắt Hải Vân, xây dựng mới hầm đường bộ Hải Vân trên Quốc Lộ 1; xây dựng hầm đường

bộ Đèo ngang trên Quốc Lộ 1…Việc sử dụng kết hợp neo đất trong thi công không gian ngầm có thể mang lại hiệu quả cao nhờ tăng nhanh tốc độ thi công nhờ việc đào mở cũng như không cần dùng đến các hệ chống đỡ phức tạp bằng văng chống tốn kém

2 Phân loại neo, cấu tạo và ứng dụng neo

Neo trong đất có thể phân loại dựa theo nhiều cách khác nhau như dựa vào loại nền đất chúng ta có neo đất hay neo đá, hay chúng ta có thể phân loại theo cách liên kết với đất nền, cách lắp đặt, phương pháp phun vữa, công dụng, phương pháp căng kéo Tuy nhiên, thông dụng nhất vẫn

là phân loại theo mục đích sử dụng, neo được chia thành neo tạm thời và neo cố định Neo tạm thời là loại neo có thể tháo ra sau khi kết cấu có khả năng chịu lực Neo cố định thì được sử dụng lâu hơn tuỳ vào thời gian tồn tại của công trình, nó tham gia chịu lực chung với kết cấu công trình Neo cũng có thể được phân chia theo cách thức mà neo được đỡ bởi lực ma sát giữa lớp vữa và đất: neo ma sát, neo chịu áp lực đất và neo phức hợp (BS8081-1989)

Neo trong đất được cấu tạo bởi hai phần chính đó là phần bầu neo (phần liên kết với vữa – bond length) và phần chiều dài không liên kết (free length)

là đoạn chiều dài tự do, không liên kết với vữa (hình 1) Chiều dài tự do có tác dụng truyền tải trọng từ đầu neo cho đoạn chiều dài liên kết với vữa

Đoạn chiều dài không liên kết này phải đủ lớn để nằm ngoài phạm vi mặt trượt giới hạn và tạo đủ đoạn giãn dài để tạo ra lực căng trong thanh thép

Đoạn chiều dài kiên kết với vữa (Bonded length) được bao bọc bằng vữa và truyền tải trọng từ neo vào đất xung quanh Đoạn chiều dài liên kết có chiều dài thông thường có giá trị từ 3.0m đến 10.0m và phần bầu neo được thiết

kế nằm ngoài mặt trượt một khoảng tối thiểu 1.5m hoặc 0,2H với H là chiều sâu hố đào Chính vì thế, đoạn bầu neo bao giờ cũng được đặt vào trong các lớp đất tương đối tốt và thông thường là những loại đất như đất cát có trạng thái từ chặt vừa trở lên hay những loại đất sét ở trạng thái từ nửa cứng đến cứng và thường thì trị số NSPT /30 phải từ 10 trở lên, với mục đích là

ma sát tiếp xúc giữa bầu neo và đất nền đủ lớn để đảm bảo vấn đề lực làm việc của neo hợp lý và tránh bị phá hoại khi thi công Thép sử dụng trong neo là những loại thép có có cường độ chịu kéo tương đối cao có thể có dạng thanh hoặc dạng cáp dự ứng lực tuân theo tiêu chuẩn ASTM A722 và

Nghiãn cöu öng dÖng neo ½Þt

trong thi céng hê ½¿o sÝu

TS Nguyçn NgÑc Thanh

Tóm tắt Bài báo này nhằm giới thiệu

những nghiên cứu về ứng

dụng công nghệ neo đất trong

thi công hố đào sâu Việc kết

hợp neo cùng với tường vây

sẽ đạt hiệu quả cao nhờ việc

tạo lực căng được cố định

một đầu vào trong nền đất

đá, đầu còn lại được căng kéo

tạo ra tải trọng neo, chống lại

sự dịch chuyển quá mức của

tường chắn và nhờ đó có thể

ổn định kết cấu tường chắn,

cũng như ổn định khi thi công

hố đào sâu Ưu điểm chính của

kết cấu chống đỡ loại này là

tăng nhanh tốc độ thi công và

có hiệu quả kinh tế rõ rệt với

những công trình có mặt bằng

xây dựng lớn, và điều kiện địa

tầng phù hợp.

Abstract

This paper aims to introduce the

research of technology applications

in the construction ground

anchor for deep excavations

The combination of retaining

wall and ground anchors will

get high efficiency by creating

tension on one end fixed in the

soil, and on other one remained

tension on ground anchor for

against excessive movement

of the retaining wall and thus,

it can stabilize the retaining

wall structures, as well as stable

deep excavations during the

construction The main advantage

of this support structure is speeding

up construction schedule and

significant economic efficiency for

major underground construction and

consistent stratigraphic conditions.

ASTM A416, vữa tạo dính bám giữa thép và nền đất tuân thủ theo tiêu chuẩn ASTM C150 và các vật tư phụ kiện khác tuân theo tiêu chuẩn Anh BS-8081

Ứng dụng của neo đất ngày nay tương đối rộng rãi chủ yếu tập trung vào việc ổn định tường chắn khi thi công đường đào hoặc tạo ổn định và chống lại sạt lở mái dốc, các kết cấu khi thi công hố đào hoặc trong các kết cấu ổn định chống lại lực đẩy nổi (Hình 2) Điều này đã được khá nhiều các tác giả tập trung nghiên cứu như

Võ Minh Thế (2008), Nguyễn Hùng Sơn và cộng sự (2006), Nguyễn Bá

Kế (2006) hay Nguyễn Văn Quảng

& Nguyễn Đức Nguôn (2006) Các nghiên cứu trên đã khẳng định được những giá trị mang lại của hệ thống neo đất trong thi công hố đào sâu như thời gian thi công nhanh, giá thành thấp hơn so với các hệ thống chống đỡ bằng hệ thống thanh chống

và dầm giằng bằng thép truyền thống

Neo đất có thể kết hợp với hầu hết các dạng tường vây được sử dụng hiện tại như tường cừ lassers (công trình Keangnam, công trình CT2 Daewoo cleve), tường BTCT (tòa nhà quốc hội, Tòa nhà Hoguom plaza), BTCT DUL, tường vây bằng

hệ thống cọc nhồi liên tục hoặc đan xen (Dalat center), tường cọc chống, ván lát ngang, hay bằng các kết cấu chống đỡ khác như cọc đất gia có xi măng…Đối với các kết cấu xây dựng thông thường chống lại lực đẩy nổi,

sử dụng kết cấu neo đất sẽ làm giảm khối lượng đào cũng như khối lượng

bê tông sàn so với phương pháp sử dụng trọng lượng bản thân mà vẫn đảm bảo được ổn định chống lật, trượt cũng như đẩy nổi của kết cấu nóng

3 Tính toán thiết kế tường vây

là áp lực đất chủ động, áp lực đất bị động, hay là áp lực đất tĩnh hoặc nếu

Hình 1 Mặt cắt ngang điển hình của neo trong đất

Hình 2 Neo ổn định tường chắn đất khi thi công hố đào (ref Samwoo Catalog)

Hình 3 Biểu đồ áp lực đất biểu kiến của Terzaghi và Peck

Trang 20

38 39

có mực nước ngầm ta còn phải kể tới

áp lực này Việc xác định các áp lực

đất này có thể sử dụng các lý thuyết

cân bằng giới hạn của Morh-Rankine

hoặc của Coulomb đã được trình bày

khá rõ ràng trong các tài liệu như Cơ

học đất (Vũ Công Ngữ, 2002), hoặc

dựa vào biểu đồ áp lực đất biểu kiến

của Terzraghi và Peck có dạng hình

chữ nhật hoặc hình thang (Võ Minh

Thế, 2008)

Sự phát triển của áp lực đất sau

tường phụ thuộc vào chuyển vị của

tường vì vậy nó sẽ phụ thuộc khá

nhiều vào phương pháp thi công,

trong khi đó phương pháp thi công

neo lại thường được thi công từ trên

xuống với chu trình đào đất, lắp đặt

neo, căng kéo tạo và truyền lực ma

sát vào mặt neo và đất nền Do đó, áp

lực đất trong trường hợp này sẽ nhỏ

hơn mô hình áp lực đất chủ động với

sự tăng áp lực đất tuyến tính với độ

sâu theo lý thuyết của Rankine hay

của Morh Coulomb và chủ yếu phụ

thuộc vào cường độ đất, độ cứng của

tường, góc nghiêng của neo, khoảng

cách theo phương đứng, lực kéo

trong neo

Hiện nay để tính toán thiết kế hố

đào, chúng ta có thể chọn lựa theo 2

nhóm phương pháp chủ yếu là: nhóm

1- thiết kế kết cấu chắn giữ hố đào

như một cấu kiện chịu áp lực đất như

đã trình bày ở trên bằng giải tích và

nhóm 2- thiết kế kết cấu chắn giữ hố

đào làm việc đồng thời với đất mà

đại diện có thể kể tới phương pháp

mô phỏng số với sự trợ giúp của

các phần mềm địa kỹ thuật Nhóm

phương pháp 2 tỏ ra có nhiều ưu điểm

như: tiện lợi, nhanh gọn và có thể giải

được bài toán phức tạp với nhiều

tầng neo và với nhiều lớp địa chất

khác nhau Vì thế, các phương pháp

này đã được các kỹ sư và chuyên gia

tin dùng và ứng dụng trong nhiều các

công trình thực tế và thông dụng nhất

là các phần mềm có thể kể tới là Geo

5 hoặc Plaxis Trên thực tế cả hai

nhóm phương pháp này đều được áp

dụng trong tính toán, thiết kế hố đào

nhưng mỗi loại vẫn còn tồn tại nhiều

khó khăn, và hạn chế khác nhau,

nhất là tường chắn sử dụng kết hợp

với neo đất mà mỗi neo được thiết

kế để chịu tải trọng của phần diện

tích xung quanh, dựa vào khoảng

cách theo phương ngang và phương

đứng giữa các neo Vì vậy, việc thiết

kế được tin dùng vẫn là dự tính lực

làm việc của neo dựa trên những tính

toán kinh nghiệm kết hợp với các quy

trình, quy phạm rồi kết hợp với việc

mô phỏng để giải quyết các bài toán phức tạp với nhiều hàng neo và nhiều lớp đất khác nhau

b) Dự tính lực neo

Khả năng chịu tải của neo được xác định từ các bảng tra kinh nghiệm dựa theo tên các loại đất hay các chỉ tiêu cơ lý từ kết quả thí nghiệm trong phòng hoặc kết quả thí nghiệm hiện trường của đất nền hoặc vật liệu làm neo và được lấy theo giá trị nhỏ hơn

Lực neo có thể xác định theo tiêu chuẩn BS8081-1989 của Anh hay theo tiêu chuẩn NF-94 của Pháp hoặc tiêu chuẩn AASHTO-2005 của Mỹ

Ở đây, tác giả muốn giới thiệu cách xác định gần đúng lực neo trong đất (cụ thể là đối với đất cát và đất sét- thường gặp trong điều kiện địa tầng

ở các thành phố lớn tại Việt Nam) và khá đơn giản dựa vào kết quả của các thí nghiệm hiện trường như nén ngang trong lỗ khoan Menard PMT (pl), xuyên tĩnh CPT (qc) và thông dụng là xuyên tiêu chuẩn SPT (NSPT) được trình bày trong TA-95 trên nền tảng là các lý thuyết của Bustamante khi xác định lực căng tới hạn của neo như sau:

s s

u D L q

T = π α Trong đó, α là hệ số phụ thuộc vào loại đất và phụ thuộc vào phương pháp bơm vữa và đặc trưng cho khả năng mở rộng đường kính lỗ khoan sau khi bơm phụt vữa phần bầu neo (bảng 1); Ls là chiều dài của bầu neo;

D là đường kính của bầu neo và qs

là ma sát đơn vị của bầu neo và đất nền và được xác định dựa vào bảng tra tùy thuộc vào loại đất và các kết quả của thí nghiệm hiện trường PMT, CPT hoặc SPT cũng như áp lực phụt vữa khi thi công bầu neo được miêu

tả ở hình 5

Từ việc định ra lực căng tới hạn ta

có thể tính được lực làm việc của neo theo độ bền của vùng đất nền đặt neo theo biểu thức: T = Tu/ 2

Giá trị của lực làm việc neo đưa vào thiết kế được định nghĩa là giá trị nhỏ hơn trong hai giá trị lực neo tính toán theo độ bền của đất nền và lực neo tính toán theo độ bền của thanh neo hay các bó cáp làm neo (thường

là 0,62-0,65 khả năng kéo đứt của thanh neo hoặc các bó cáp dự ứng lực)

c) Bố trí neo hợp lý

Một trong những công việc quan

trọng khác trong thiết kế neo là chúng

ta phải bố trí neo một cách hợp lý

Tính hợp lý ở đây được hiểu theo mức độ ổn định của kết cấu neo và kết cấu được neo, ảnh hưởng của neo đến các công trình lân cận và các công trình ngầm gần vùng neo

Để nghiên cứu vấn đề này, ta xem xét 1 bài toán đơn giản với một hố đào sâu là 8m rộng 50m và sử dụng tường vây bằng BTCT dày 0.6m (mô đun biến dạng E = 29.10e+ 6 kPa, hệ

số Poisson là 0,2) được sử dụng và kết hợp với neo để giữ thành hố đào với sự hỗ trợ của phần mềm Plaxis

Môi trường đất được giả thiết chỉ gồm một loại đất duy nhất và xét đến 2 trường hợp là đối với đất cát và đất sét có các đặc trưng cơ lý được sử dụng trong Plaxis trong bảng 2

Trong đó: γ là dung trọng của đất; E là mô đun biến dạng; µ là hệ

số Poát xông; c là lực dính; ϕ là góc

ma sát trong và ψ là góc trương nở của đất; z là độ sâu tính bằng m và giả thiết mực nước ngầm ở cao độ -10 m so với mặt đất tự nhiên

Các neo được sử dụng là loại neo có chiều dài tổng cộng là 16m và gồm 4 bó 15’2 (ASTM-416) có: EA=

1.0324 10e+5 KN được mô hình bằng phần tử neo và bầu neo được

mô phỏng bằng phần tử geotextile có chiều dài 8m, góc nghiêng của neo được thay đổi theo các góc 50, 100,

150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500 Các neo đều được thiết kế cách đều nhau 3m và được tạo ứng lực trước

P = 165 kN/m hay tương tương 495 kN/ neo

Kết quả nghiên cứu cho ta quan

hệ khi ta đánh giá mức độ ổn định của kết cấu khi ta sử dụng các góc nghiêng khác nhau của neo Trong

đó, hệ số ổn định Mfs của công trình được xác định theo phương pháp

“giảm φ và c” và được xác định qua biểu thức dưới đây:

Trong đó: φred và cred lần lượt là các giá trị góc ma sát trong và lực dính đơn vị tương ứng với khi công trình ở trạng thái giới hạn

Kết quả cho thấy góc nghiêng hiệu quả của neo là từ 150 đến 300 điều này hoàn toàn hợp lý với các nghiên cứu trước đây đã được công bố trong

Bảng 1 Hệ số mở rộng α của đường kính lỗ khoan trong phần bầu neo

Loại đất Giá trịα Hệ số chỉ định áp dụng

Áp lực bơm

pi ≥ pl

Áp lực bơm

pi < pl

Số lượng vữa bơm Vi

Tỉ lệ xi măng/

nướcSỏi cuội 1,8 1,3 ÷ 1,4 1,5Vs 1,7 đến 2,4Sỏi lẫn cát 1,6 ÷ 1,8 1,2 đến 1,4 1,5Vs

Cát lẫn dăm sạn 1,5 ÷ 1,6 1,2 đến 1,3 1,5Vs

Bụi 1,4 ÷ 1,6 1,1 đến 1,2

2 Vs đối với đối với

áp lực bơm pi ≥ pl

và 1,5Vs với áp lực bơm pi < pl

độ sâu đặt neo so với đỉnh tường, ta

có thể ta sử dụng 1 góc nghiêng duy nhất (ở đây là 25 độ) và thay đổi độ sâu đặt neo chúng ta cũng đánh giá được mức độ ổn định của kết cấu với từng độ sâu đặt neo khác nhau và kết quả hình 5b chỉ ra rằng trong bài toán

này độ sâu đặt neo la 3m sẽ cho kết cấu có độ ổn định cao hơn Kết quả này cũng tương đồng với kết quả của Nguyễn Hùng Sơn và cộng sự (2006)Trong trường hợp chúng ta dùng nhiều hàng neo thì cần thiết phải chú

ý việc bố trí neo sao cho mỗi neo được thiết kế để chịu tải trọng của phần diện tích xung quanh, dựa vào khoảng cách theo phương ngang và

phương đứng giữa các neo Nhìn chung, theo phương đứng có thể bố trí neo sao cho chuyển vị của tường trong phạm vi cho phép và đảm bảo khả năng chịu mô men uốn của tường nhất là khi tường vây là dạng tường cừ hay tường đúc sẵn bằng BTCT DUL, hoặc tường bằng cọc

xi măng đất hay cọc nhồi Khoảng cách theo phương ngang của neo phải được thiết kế để tránh hiệu ứng nhóm và thông dụng là phải lớn hơn 1,5m, trong những trường hợp hạn hữu chúng ta mới thiết kế với khoảng cách 1,2m (TA-1995)

4 Thi công và một số điểm lưu ý

Thi công neo thông thường ở dưới sâu của đất và có thể phát sinh của những rủi ro Do vậy, chỉ được thi công neo đất khi thõa mãn đầy đủ các điều kiện :

- Có bản vẽ thi công chi tiết được phê duyệt, nắm vững nội dụng của bản vẽ và công việc;

- Có hiểu biết về sự sẵn sàng của mặt bằng công trường và các điều kiện về nền móng, điều kiện về môi trường;

- Tuân thủ nghiêm ngặt các sơ đồ công nghệ và tiến độ thi công neo đất;

- Người phụ trách thi công neo phải là kỹ sư có kinh nghiệm, có chứng chỉ hành nghề về lĩnh vực neo đất và công việc thi công do các kỹ thuật viên có chuyên môn, có chứng chỉ thi công neo đảm nhận

Hơn thế nữa, việc thi công neo đất cần phải đảm bảo đúng kỹ thuật, đúng vị trí, đúng lực neo và đặc biệt phải quan tâm đến các thí nghiệm thử neo cũng như các vấn đề quan trắc địa kỹ thuật chẳng hạn như mực nước dưới đất, quan trắc lún nền đất, các công trình lân cận và đặc biệt là chuyển vị của tường chắn Với kết quả của các thí nghiệm thử và các hệ thống quan trắc này, sẽ giúp chúng

ta có thể dự báo và phòng ngừa sự

cố xảy ra cho chính công trình đang thi công cũng như các công trình lân cận Không những thế nó còn góp phần điều chỉnh biện pháp kỹ thuật thi công hay hồ sơ thiết kế cho phù hợp với điều kiện thực tế và là cơ sở, bằng chứng kỹ thuật để giải quyết tranh chấp pháp lý nếu chẳng may có khiếu kiện Thông thường, người ta khống chế chuyển vị ngang của tường chắn kết hợp với neo nhìn chung phải nhỏ hơn 38mm (AASHTO-2005) hoặc

Trang 21

H/500 – H/200 trong đó H là chiều

sâu của hố đào theo P.J Sabatini et al

(1999) Khi thi công trong những điều

kiện địa tầng phức tạp như có những

lớp đất yếu ở phía trên, có mực nước

dưới đất cao cần phải có các biện

pháp để đảm bảo sự ổn định vách

của hố khoan bằng dung dịch vữa sét

hay bằng ống chống, và cần phải chú

trọng đến các biện pháp đề phòng và

xử lý để đảm bảo nước không thấm

qua các vị trí đầu neo nhất là trong

giai đoạn sử dụng

5 Kết luận

Giải pháp sử dụng neo kết hợp

với tường vây để giữ thành hố đào

sâu có thể ứng dụng rộng rãi cho

những hố đào có mặt bằng thuận lợi,

có kích thước hố đào lớn và trong

những khu vực địa chất tương đối tốt

Việc sử dụng giải pháp này cho phép

chúng ta có thể đào mở hoàn toàn, từ

đó giúp tăng nhanh tốc độ, giảm thời gian thi công hố đào sâu, tránh các tác động tiêu cực từ việc thay đổi mực nước dưới đất, đặc biệt là khu vực

Hà Nội với 2 mùa rõ ràng (mùa khô

và mùa mưa), cũng như cho hiệu quả kinh tế cao Nhìn chung, việc chọn lựa loại tường vây và các biện pháp chống đỡ kết hợp nếu cần cần phải được nghiên cứu kỹ càng để chọn ra được giải pháp vừa đảm bảo về kỹ thuật lại vừa có lợi về thời gian và thi công Thực tế đã chứng minh dùng neo đất để kết hợp với các loại tường vây khác nhau như tường BTCT liên tục trong đất, hay các dạng tường cừ Larssen, hay như các dạng tường cừ bằng cọc nhồi liên tục hoặc xen kẽ, cọc xi măng đất…có thể đáp ứng các yêu cầu trên và chúng ta có thể xem đây là một trong những giải pháp hữu hiệu trong thiết kế hố đào Mặt khác, tác giả cũng điểm qua những chỉ dẫn

trong thi công không gian ngầm đó là

sự cần thiết phải chú trọng đến công tác kiểm tra, kiểm soát chặt chẽ an toàn, chất lượng ở tất cả các khâu từ khảo sát, thiết kế, thi công cũng như công tác xử lý các tình huống phát sinh khi thi công

Với các nội dung trình bày trong bài báo, tác giả mong muốn khái quát lại khả năng ứng dụng của neo và cách bố trí neo hợp lý cũng như cách xác định lực neo theo các kết quả của thí nghiệm hiện trường rất quen thuộc

đó là thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn hay xuyên tĩnh Từ đó có thể sử dụng trợ giúp của các phần mềm địa kỹ thuật chuyên dụng như Plaxis, Geo 5 hay Geo-Slope …để giải quyết các bài toán phức tạp với nhiều hàng neo và tường chắn để ổn định hố đào sâu./

Hình 4 Ma sát đơn vị dự kiến qs giữa đất nền và bầu neo theo kết quả thí nghiệm hiện trường

Hình 5 Quan hệ giữa hệ số an toàn: a) Với góc nghiêng của neo; b) Với độ sâu đặt neo

(Xem tiếp tại trang 45)

hệ kết cấu này việc cần thiết là phải xác định được ảnh hưởng của lỗ rỗng đến khả năng chịu lực của cấu kiện

Hiện nay, nghiên cứu về sự làm việc của cấu kiện có bản bụng khoét rỗng chưa nhiều Những tài liệu đã công bố chủ yếu nghiên cứu về ảnh hưởng của lỗ rỗng đối với cấu kiện dày có bản mềm

Trong bài viết này, chúng tôi đưa ra cách thành lập các công thức tính toán cột thép có bản bụng khoét rỗng trong kết cấu khung thép nhẹ, tính các ví dụ và so sánh với kết quả tính toán của máy tính dựa trên phần mềm ANSYS để kiểm chứng

Hình 1 và hình 2 là công trình tiêu biểu kết cấu có sử dụng cấu kiện bản bụng khoét rỗng

2 Thiết lập công thức tính toán cột có bụng khoét rỗng

Kết cấu khung thép nhẹ có bản bụng khoét rỗng đưa ra chế tạo ở nhà máy từ thép hình hoặc thép tổ hợp, bản bụng được cắt bằng máy cắt thép chuyên dụng, lỗ rỗng có dạng hình lục giác hay hình tròn… Thông thường

từ tiết diện ban đầu, chiều cao tiết diện tăng lên từ (1,4÷1,5) lần (Hình 3) Trong trường hợp nếu cần tăng thêm nữa có thể cấu tạo thêm bản nối

Các kích thước lỗ, chiều dài bước lỗ… cần chọn theo yêu cầu để đảm bảo khả năng chịu trượt do sự chênh lệch lực cắt giữa 2 lỗ gây ra

Những nghiên cứu về cột thấy rằng, biến dạng cắt có ảnh hưởng không đáng kể đến ổn định của cột phẳng ở bụng (cột đặc chữ I), tuy nhiên lại

có ảnh hưởng lớn đến độ ổn định của cột thép có bản bụng khoét rỗng

Khi bản bụng khoét rỗng, độ cứng của cột bị suy giảm gây ra sự gia tăng biến dạng ngang, giảm khả năng chịu tải trọng nén rõ rệt Engerse đã đưa

ra công thức tính lực tới hạn khi kể đến ảnh hưởng của lực cắt như sau:

Trong đó:

NE - lực tới hạn theo Euler: ;

A, I - diện tích mặt cắt ngang và mômen quán tính của tiết diện cột;

E, G - mô đun đàn hồi và mô đun đàn hồi trượt của thép:

υ - hệ số Poission, υ =0,3;

Sú l¿m vièc cÔa cît thÃp cÍ bÀn bÖng khoÃt ríng trong khung thÃp nhÇ

PGS.TS }o¿n Tuyät NgÑc ThS PhÂm NgÑc Hiäu

Tóm tắt Bài viết trình bày cách thiết lập công thức tính toán cột thép có bản bụng khoét rỗng và so sánh kết quả trên cơ sở thiết lập với kết quả chạy máy bằng phần

mềm ANSYS 10.0.

Abstract

The paper presents the way to set up the fomula for cellular columns and compare the results by using that fomula to the results by using the

software ANSYS 10.0.

E cr

x r

c E I

N = π

) 1 (

G

Trang 22

42 43

x

µ - hệ số chiều dài tính toán của cột;

n - hệ số phụ thuộc vào hình dạng mặt cắt ngang cột

[4]

Như vậy, việc xác định lực tới hạn của cột có bản bụng

khoét rỗng được xác định trên cơ sở xét ảnh hưởng của

lực cắt đến biến dạng của cột

Cột có bản bụng khoét lỗ khi chịu lực có thể coi là cột

rỗng có 2 nhánh, nên sự làm việc của cột được xét theo 2

trục: trục thực y – y và trục ảo x – x

2.1 Sự làm việc của cột có bản bụng khoét rỗng đối

với trục thực y-y

Khi cột bị uốn quanh trục thực y-y, cột làm việc như cột

có hai nhánh, trong các nhánh xuất hiện cả nội lực uốn và

cắt Tiết diện làm việc là tiết diện thực Any = 2.A1 Mômen

quán tính đối với trục y: Iny = 2.Iy1

Bán kính quán tính của cột theo trục y

(2)

Độ mảnh của cột đối với trục thực y-y: (3)

Trong đó:

A1– diện tích tiết diện một nhánh cột;

Anx– diện tích tiết diện thực của các nhánh cột;

iy1 – bán kính quán tính của một nhánh cột với trục y1;

Iy1 – mômen quán tính của tiết diện một nhánh đối với

trục y trục y1 trùng với trục y (hình 3)

2.2 Sự làm việc của cột có bản bụng khoét rỗng đối

với trục ảo x-x

Khi cột bị uốn dọc, cột khoét lỗ làm việc như hệ khung

không có thanh xiên Tại tiết diện khoét lỗ hai cánh của

cột ngoài ứng suất pháp do uốn tổng thể còn có thêm

ứng suất uốn do lực cắt gây ra Ứng suất cắt làm cho hai nhánh của cột bị trượt, biến dạng so với nhau Biến dạng

do lực cắt sẽ ảnh hưởng đến độ ổn định của cột thép có bản bụng khoét rỗng, làm thay đổi lực tới hạn Ncr Khi tính toán có thể gần đúng xem đặc tính của tiết diện yếu nhất của cột là vị trí đi qua trọng tâm lỗ khoét Tiết diện này đại diện cho sự làm việc của cột có bản bụng khoét rỗng để xác định lực tới hạn Ncr của cột theo phương trục ảo x-x

Lực nén tới hạn Ncr của cột có bản bụng khoét rỗng theo phương trục ảo x-x khi kể đến lực cắt theo [2]:

(4)

Thay I x = ix2 Ax, 1x = λx ix vào (4) ta được:

(5)

Trong đó:

NE - lực tới hạn theo Euler;

γ1 - góc trượt của tiết diện cột do lực cắt đơn vị gây

Đặt là độ mảnh thực của cột có bản bụng khoét rỗng khi bị uốn dọc theo trục ảo x - x, là độ mảnh tương đương

Hình 1 Công trình Liverpool Porsche Hình 2 Công trình Holmes Place

Fitness Club, Merton

y

y y

x

x t

A

E

λ

π γ

x t d

2.3 Thiết lập công thức xác định độ mảnh tương đương λt d của cột có bản bụng khoét rỗng đối với trục ảo x-x

Để đơn giản cho việc xác định nội lực và biến dạng cục bộ của cột có bản bụng khoét rỗng do lực cắt gây ra, gần đúng xem như điểm giữa hai lỗ và điểm giữa đoạn thân bụng cột không khoét lỗ có mômen bằng 0 và coi là khớp.Góc γ1 là góc trượt trên tiết diện cột phần đoạn nằm giữa 2 lỗ khoét tròn do lực cắt đơn vị (V=1) gây ra, được xác định theo sơ đồ tính:

Sử dụng phép nhân biểu đồ Vêrêsaghin:

Đặt là tỷ số độ cứng của một bên nhánh cột tại vị trí khoét lỗ và phần bản bụng nguyên giữa hai

lỗ khoét của cột

Trong đó:

Anx = 2A1 diện tích tiết diện thực của cột tại vị trí trọng tâm lỗ khoét;

A1 - diện tích tiết diện của một bên nhánh cột (tiết diện chữ T);

Ix1 - mômen quán tính của một bên nhánh cột đối với trục x1-x1;

Ib - mômen quán tính của bản bụng đặc, ;

Hình 3 Tiết diện cột có bản bụng khoét rỗng hình lục giác và hình tròn

2

2 2

2

.

;

d t r c d

t

x r

N

λ

π σ λ

b

I h

S I

E

d h

d S

d h

d

S I

E

d d

d I

0

2 1

3 0

0 1

.

2 1 4

2

3

2 2

2

1

2 4

3

2 2

4

2

1 4

b

xI

I h

S

2 0

n A

i E S

n

d I

E S

n

d

) 1

( 4

) 1

( 4

2

) 1

1 1

2 1

3 1

b t a I

12

=

2 nx

nx

1 E x

1 2 x

Trang 23

I h

S

2 0

Ncr Trên cơ sở của độ mảnh tương đương ltd ta tính toán được độ ổn định của cột có bản bụng khoét rỗng

Cột có lỗ rỗng bản bụng hình dạng khác cũng được làm theo trình tự trên

x

x t

A E

λ

π γ

2

2 2

1 .

2

) 1 ( 1

x

x x

A E S

d A E

Ncr xác định theo λt d

(kN)

Ncr xác định theo phần mềm ANSYS 10.0 (kN)

So sánh (%)

+ Sơ đồ liên kết hai đầu khớp+ Sơ đồ liên kết một đầu ngàm một đầu khớp+ Sơ đồ liên kết một đầu ngàm một đầu tự do

a) Tính lực tới hạn Ncr theo công thức (8)b) Lực tới hạn Ncr theo phần mền Ansys 10.0

- Giá trị lực tới hạn của cột có bụng khoét rỗng theo phương trục ảo cần kể đến thành phần lực cắt

- Giá trị lực tới hạn phụ thuộc vào kích thước lỗ rỗng, dạng lỗ rỗng và khoảng cách giữa các lỗ rỗng

- Việc thiết lập công thức lực tới hạn, tạo cơ sở cho việc tính toán và kiểm tra ổn định của cột có bản bụng khoét rỗng trong khung thép

- So sánh lực tới hạn theo công thức thiết lập và theo phần mềm ANSYS 10.0, kết quả sai lệch khoảng 10%

- Khuyến nghị nên sử dụng bằng phương pháp thí nghiệm mẫu xác định lực tới hạn để có các kết quả chính xác và toàn diện hơn./

2

2 .

d t

x r

c

A E

N = π λ

d t

λ

1 Bộ Xây dựng, 2005, Kết cấu thép - Tiêu chuẩn thiết kế 338:2005, Nhà xuất bản Xây Dựng, Hà Nội.

2 PGS Ts Phạm Văn Hội- PGS Ts Nguyễn Quang Viên- Th.s Phạm Văn Tư- Ks Lưu Văn Tường, 2009, Kết cấu thép – cấu kiện cơ bản, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.

3 GS TS Đoàn Định Kiến, 2004, Thiết kế kết cấu thép theo qui phạm Hoa Kỳ AISC/ASD , Nhà xuất bản Xây Dựng, Hà Nội.

4 GS TS Lều Thọ Trình, 2006, Ổn Định Công Trình, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, tr 80-84, Hà Nội.

5 Võ Văn Vinh, Nghiên cứu sự làm việc của kết cấu khung thép nhẹ cấu kiện có bản bụng khoét rỗng, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 2011.

6 Vũ Quốc Anh, Phân tích nội lực và chuyển vị khung thép có xét đến vùng cứng của liên kết làm việc trong trạng thái biến dạng, Hội thảo xây dựng công trình trong điều kiện đặc biệt, 2010.

1 BS 8081: 1989: British Standard Code of practice for Ground anchorages

2 Recommandation TA-95 Tirant ancrage (1995), Thiết kế tính toán, tiến trình và kiểm soát neo đất theo tiêu chuẩn Pháp

3 AASHTO 2005-AASHTO LRFD Bridge Design Specifications – Third Edition,section 11

4 Nguyễn Bá Kế (2002), Thiết kế và thi công hố móng sâu Nhà xuất bản xây dựng

5 Võ Minh Thế (2008) Study on the optimum spacing of ground anchors for supporting walls Luận văn Thạc sỹ, ĐHXD Hà Nội

6 Nguyễn Hùng Sơn, Vũ Quang Trung (2006) Bố trí hợp lý neo cho tường chắn có neo Tạp chí KHCN Xây dựng.

7 Nguyễn Văn Quảng (2006), Nền móng và tầng hầm nhà cao tầng, NXB Xây dựng.

khai thác không gian ngầm, NXB Xây dựng.

9 Nghiêm Hữu Hạnh & Bùi Đức Hải (2011) Một số vấn đề về thiết kế và thi công hố đào sâu bằng phương pháp đào mở ở

Hà Nội.

10 Hans- Georg Kempfert & Berhane Gebreselassie (2006)

“Supported excavations in soft soil deposits” chapiter 4

pp 117-273 in Excavations and Foundations in Soft Soils, Springer.

11 Moorak Son and Edward J Cording “Estimation of building damage to excavation – induced ground movements” ASCE – February 2005.

12 P.J Sabatini, D.G Pass, R.C Bachus “Ground anchors and Anchored systems-Geotechnical Engineering Circular No.4”

- US Departement of Transportation (6/1999)

13 Samwoo catalog, http://www.neosamwoo.com.vn/

14 VSL Ground anchors, http://www.vn.vsl.com/

15 Bauer catalog, http://www.bauervietnam.com/en/index.html

2 1 2

2 2

2

).

1 (

2 , 0

.

λ λ

π λ

π

S

d n

A E A

E N

x

x d

t

x r

c

+ +

=

Nghiãn cöu öng dÖng neo ½Þt trong thi céng hê ½¿o sÝu

(Tiếp theo trang 40)

Phản biện: ThS Vũ Huy Hoàng

Phản biện: .TS Nguyễn Đức Nguôn

Trang 24

ổn định của kết cấu khung nên cần

được xét đến khi thiết kế các công

trình.

Bài báo giới thiệu cách xây

dựng và giải bài toán ổn định

Since the practical hardness of connection

affects spreadly over endurance, stiffness,

stability of structure frame then which

must be considered when design building

project.

This paper introduces the method

of build and sovel the steady problem of

elastic plane frame with practical hardness

of connection base on the extremum

principle Gauss.

Thông thường khi tính toán khung, người ta giả thiết nút khung hoặc là tuyệt đối cứng hoặc là khớp lí tưởng Thực tế các liên kết

có độ cứng nằm trong khoảng giữa hai trạng thái cực đoan nói trên

Độ cứng thực tế của liên kết có ảnh hưởng nhiều đến độ bền, độ cứng cũng như ổn định của khung Tác giả đặt vấn đề xây dựng và giải bài toán ổn định khung phẳng đàn hồi có xét đến yếu tố độ cứng thực tế đó

Do phương pháp nguyên lý cực trị Gauss (PPNLCTG) có nhiều

ưu điểm và là một phương pháp mới, tỏ ra có hiệu quả đối với các bài toán cơ học vật rắn biến dạng mà không có nguồn gốc năng lượng, trong bài báo này tác giả đề xuất cách áp dụng phương pháp nguyên lý cực trị Gauss để xây dựng và giải bài toán ổn định khung phẳng đàn hồi có xét đến độ cứng thực tế của liên kết

2 Xây dựng bài toán

Khi xây dựng bài toán ổn định khung phẳng đàn hồi có xét đến

độ cứng thực tế của liên kết theo PPNLCTG, tác giả bài báo giả thiết rằng: (a) phần tử lò xo liên kết có chiều dài bằng không và có

độ cứng chống xoay k; (b) tải trọng đặt tại các nút khung; (c) bỏ qua ảnh hưởng của lực dọc và lực cắt đến biến dạng của liên kết cũng như đến biến dạng của thanh trước trạng thái tới hạn; (d) không bỏ qua ảnh hưởng của lực dọc đến biến dạng uốn của thanh khi hệ mất

ổn định

* Mô hình phần tử dầm có xét đến độ cứng thực tế của liên kết

Xét dầm AB (hình 1) liên kết với cột bởi các lò xo xoay, chiều dài bằng không và độ cứng chống xoay lần lượt tại đầu A và B là

A B

k , k Gọi: ϕ ϕA, B - góc xoay tuyệt đối của đầu cột

ψ ψA, B - góc xoay tuyệt đối của đầu dầm

θr,A, θr,B - góc xoay tương đối giữa đầu dầm và đầu cột

M , MA B - mô men đầu dầm tại các nút A và B,

có liên kết Như vậy nội lực trong hệ so sánh bằng 0 Ví

dụ, hệ cho trên hình 2 có hệ so sánh như trên hình 3

* Hệ phương trình cơ bản của bài toánBiểu thức lượng cưỡng bức của các thanh trong hệ:

- Đối với cột (thanh chịu nén-uốn):

0

Z = ∫ EJ y dz

(j=1,2, ,m) (4)

Trong đó: yj = a0,j + a z a z1,j + 2,j 2 + a z3,j 3 (5)Biểu thức lượng cưỡng bức của cả hệ:

(7) dẫn đến hệ phương trình cơ bản của bài toán

3 Giải bài toán

Giải (7) với các điều kiện ràng buộc ta sẽ được nghiệm của bài toán Vì hệ so sánh không có liên kết nên đó cũng chính là điều kiện biên

Dùng phương pháp nhân tử Lagrange để đưa bài toán cực trị có ràng buộc về bài toán cực trị không ràng buộc

Phiếm hàm mở rộng (chứa các nhân tử Lagrange):

k

Z = Z + ∑ λ g (8)Trong đó:

Để tồn tại các dạng cân bằng sau tới hạn, hệ (9) phải

có nghiệm không tầm thường, nghĩa là:

D = 0 (10)(10) chính là phương trình ổn định theo phương pháp nguyên lý cực trị Gauss

- Các tải trọng tới hạn

Giải (10) ta được các giá trị của thông số ν = αi i.l

Từ đó, giá trị các tải trọng tới hạn lần lượt là:

Định dạng
Số trang	49
Dung lượng	7,88 MB