Nhà đa năng chống bão lũ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA XÂY DỰNG NGUYỄN HỒNG CƢỜNG NHÀ ĐA NĂNG CHỐNG BÃO – LŨ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC (chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Xây Dựng) Nha Trang, năm 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA XÂY DỰNG NGUYỄN HỒNG CƢỜNG NHÀ ĐA NĂNG CHỐNG BÃO – LŨ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC (chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Xây Dựng) CÁN BỘ HƢỚNG DẪN TS. NGUYỄN THẮNG XIÊM Nha Trang, năm 2015 i NHÀ ĐA NĂNG CHỐNG BÃO – LŨ LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy hướng dẫn TS. Nguyễn Thắng Xiêm đã tân tính hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi, thường xuyên động viên và cho nhiều chỉ dẩn quý báu giúp cho việc nâng cao năng lực khoa học của tác giả. Tác giả xin trân trọng cảm ơn nhóm nghiên cứu mô hình “nhà nổi thông minh chống lũ” của trường ĐH Tôn Đức Thắng cùng với TS. Lưu Nguyễn Nam Hải, Sở Xây Dựng TP. Đà Nẵng đã nhiệt tình giúp đở và cung cấp cho tác giả những tài liệu quý báu liên quan đến việc hoàn thiện đề tài. Cuối cùng tác giả xin chân thành cảm ơn tới các thầy trong khoa Xây Dựng, bộ môn Kỹ Thuật Xây Dựng – trường Đại học Nha Trang đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ và hướng dẩn tác giả trong quá trình nghiên cứu. TÓM TẮT: Để thích ứng với điều kiện khí hậu ngày càng khắc nghiệt và tình hình biến đổi khí hậu bất thường do sự ấm lên của trái đất cụ thể là mưa bão và lũ lụt. Chúng ta cần đề ra những phương án có tính khả thi cao nhằm giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản. Do vậy, cần thiết kế một ngôi nhà ngoài việc đáp ứng các yêu cầu về thích dụng, bền vững, thẩm mỹ, kinh tế phải có khả năng vừa có thể nổi trên mặt nước khi có lũ vừa có thể ổn định khi có bão, thân thiện môi trường và có thể ứng dụng hiệu quả ở những địa hình khác nhau như các vùng trũng, vùng ven kênh, rạch, sông, gò, đồi… Khảo sát thực tế, sử dụng thép hình, thép tấm, tấm Smart Board, phao, vật liệu xây dựng, các phần mềm đồ họa, mô phỏng tính toán kết cấu… để tiến hành tính toán và kiểm chứng. Sau khi nghiên cứu, đã đề xuất mô hình ngôi nhà đa năng chống bão – lũ đáp ứng được các tiêu chí trên, có thể cân bằng ổn định khi nổi và có thể chống chọi được với những cơn bão lớn. Với giá thành có thể chấp nhận, đáp ứng các tiêu chí đề ra, nổi được khi lũ, ổn định được khi bão. Mô hình nhà đa năng chống bão lũ thích hợp triển khai thực tế để hạn chế thiệt hại do bão lũ gây ra và nâng cao đời sống vật chất tinh thần cho người dân vùng bão lũ. Đặc biệt ở những vùng dễ bị chia cắt và cô lập khi có bão lũ mà không thể lập tức triển khai cứu hộ. ii MỤC LỤC Đề mục Trang LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................. i TÓM TẮT........................................................................................................................ i MỤC LỤC ...................................................................................................................... ii DANH SÁCH HÌNH VẼ............................................................................................... vi DANH SÁCH BẢNG BIỂU ......................................................................................... xi GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ, TỪ VIẾT TẮT.............................................................. xii I. MỘT SỐ KÝ HIỆU VIẾT TẮT: .................................................................... xii II. MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ THUẬT NGỮ: ................................................... xii MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 I. Tính cấp thiết của đề tài: ....................................................................................1 II. Ý nghĩa của đề tài: .............................................................................................4 III. Cách tiếp cận, phƣơng pháp và phạm vi nghiên cứu: ........................................4 III.1 Phƣơng pháp nghiên cứu: ..............................................................................4 III.2 Phạm vị nghiên cứu: ......................................................................................4 III.3 Nội dung nghiên cứu: ....................................................................................5 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .........................................................................................6 1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI: ..............................................6 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƢỚC: ..............................................12 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................27 2.1 NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU: .............................................27 2.1.1 Vật liệu làm hệ bao che và sàn nhà nổi: ....................................................27 2.1.2 Vật liệu làm phao: .....................................................................................31 2.1.3 Vật liệu làm kết cấu chịu lực ....................................................................35 2.1.4 Vật liệu làm hệ mái che ............................................................................35 2.1.5 Vật liệu làm nhà cố định ...........................................................................36 2.2 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: ..................................................................37 iii 2.2.1 Nghiên cứu giải pháp kiến trúc và kết cấu cho nhà chống bão: ................37 2.2.1.1 Những điểm yếu của nhà miền trung .....................................................37 2.2.1.2 Các giải pháp xây dựng đƣợc đề xuất ....................................................37 2.2.1.2.1 Địa điểm xây dựng nhà .....................................................................37 2.2.1.2.2 Giải pháp cho móng ..........................................................................38 2.2.1.2.3 Giải pháp cho kết cấu khung bê tông cốt thép ..................................38 2.2.1.2.4 Giải pháp cho tƣờng bao quanh ........................................................39 2.2.1.2.5 Giải pháp cho mái che ......................................................................40 2.2.1.2.6 Giải pháp cho cửa .............................................................................43 2.2.1.3 Lý thuyết tính toán kết cấu cho nhà chống bão .....................................44 2.2.1.3.1 Tính toán kết cấu móng ....................................................................44 2.2.1.3.2 Tính toán tải trọng ............................................................................44 2.2.1.3.3 Tính toán kết cấu của nhà cố định theo [45, 46]...............................46 2.3.1 Nghiên cứu giải pháp kiến trúc và kết cấu của nhà chống lũ ....................52 2.3.1.1 Giải pháp kiến trúc .................................................................................52 2.3.1.2 Giải pháp kết cấu ...................................................................................52 2.3.1.3 Lý thuyết tính toán kết cấu nhà chống lũ ...............................................52 2.3.1.3.1 Tính toán phao ..................................................................................52 2.3.1.3.2 Tính toán hệ giàn sàn ........................................................................53 2.3.1.3.3 Tính toán kiểm tra liên kết hàn .........................................................53 2.3.1.3.4 Tính toán kiển tra bu lông .................................................................54 2.3.1.3.5 Tính toán hệ giàn mái .......................................................................55 CHƢƠNG 3: PHƢƠNG ÁN KIẾN TRÚC VÀ KẾT CẤU CHO “NGÔI NHÀ ĐA NĂNG CHỐNG BÃO - LŨ” CỦA ĐỀ TÀI ..............................................................57 3.1 TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG ÁN ...................................................................57 3.2 CẤU TẠO CỦA PHẦN NHÀ CỐ ĐỊNH .......................................................59 3.2.1 Cấu tạo móng ............................................................................................59 3.2.2 Cấu tạo phần thân ......................................................................................60 3.2.3 Cấu tạo phần cửa .......................................................................................61 3.3 CẤU TẠO CỦA PHẦN NHÀ NỔI .................................................................63 3.3.1 Cấu tạo phần mái. ......................................................................................63 iv 3.3.2 Cấu tạo phần thân. .....................................................................................64 3.3.3 Cấu tạo phần khung sàn ............................................................................64 3.3.4 Cấu tạo phần móng ....................................................................................65 3.4 HỆ THỐNG ĐIỆN MƢỚC .............................................................................66 3.4.1 Hệ thống điện ................................................................................................66 3.4.2 Hệ thống cấp nƣớc ........................................................................................66 CHƢƠNG 4: TÍNH TOÁN KẾT CẤU VÀ LẬP DỰ TOÁN CHO MÔ HÌNH……………………………………………………………………………….67 4.1 TẢI TRỌNG ....................................................................................................67 4.1.1 tải trọng tác dụng lên hệ phao (tải trọng toàn bộ nhà nổi + hoạt tải) ........67 4.1.2 Tải trọng gió tác dụng lên mái ..................................................................68 4.1.3 Tải trọng gió tác dụng vào nhà cố định .....................................................69 4.1.4 Áp lực của nhà nổi tỳ lên nhà cố định do dòng chảy lũ tạo ra ..................69 4.1.5 Tải trọng tƣờng xây tác dụng lên dầm ......................................................70 4.1.6 Tải trọng tác dụng lên 1m2 sàn phần nhà nổi ...........................................70 4.1.7 Tải trọng tác dụng lên sàn mái bê tông cốt thép phần nhà cố định ...........70 4.2 TÍNH TOÁN KẾT CẤU CHO NHÀ CỐ ĐỊNH .............................................71 4.2.1 Sơ đồ chuyển vị và nội lực ........................................................................72 4.2.2 Tính toán cốt thép cột ................................................................................78 4.2.2.1 Tính toán cột C1 200X300 ....................................................................78 4.2.2.2 Tính cột C2 200X200 ............................................................................78 4.2.3 Tính toán cốt thép dầm ..............................................................................82 4.2.4 Cốt thép trụ móng và sàn mái ...................................................................83 4.3 TÍNH TOÁN KẾT CẤU CHO NHÀ NỔI ......................................................84 4.3.1 Sơ đồ chất tải và nội lực ............................................................................84 4.3.1.1 Sơ đồ chất tải và nội lực dàn sàn ...........................................................84 4.3.1.2 Sơ đồ chất tải và nội lực khung sàn .......................................................87 4.3.2 Kiểm tra khả năng chịu lực của tấm tôn sóng ...........................................90 4.3.2.1 Tải trọng tác dụng lên tấm tôn ...............................................................91 4.3.2.2 Nội lực và kiểm tra tiết diện tấm tôn sóng .............................................91 4.3.3 Kiểm tra khả năng chịu lực của hệ giàn sàn..............................................92 v 4.3.3.1 Kiểm tra cho giàn theo phƣơng ngắn của phần nhà nổi ........................92 4.3.3.2 Kiểm tra cho giàn theo phƣơng dài của phần nhà nổi ...........................94 4.3.3.3 Tính toán kiểm tra liên kết giữa hệ giàn và cột .....................................95 4.3.4 4.4 Tính toán phao ...........................................................................................96 DỰ TOÁN........................................................................................................96 4.4.1 Dự toán phần nhà nổi ................................................................................96 4.4.2 Dự toán phần nhà cố định .........................................................................97 CHƢƠNG 5 MÔ HÌNH 3D NHÀ CHỐNG BÃO LŨ CỦA ĐỀ TÀI ....................100 5.1 HÌNH ẢNH 3D CỦA HAI PHẦN NGÔI NHÀ ...............................................100 5.2 HÌNH ẢNH CỦA NGÔI NHÀ KHI CÓ THIÊN TAI BÃO – LŨ ...................102 5.3 HÌNH ẢNH KẾT CẤU CỦA NGÔI NHÀ ........................................................107 5.3.1 Kết cấu phần nhà cố định .............................................................................107 5.3.2 Kết cấu phần nhà nổi ...................................................................................108 CHƢƠNG 6 QUY TRÌNH XÂY DỰNG VÀ CƠ CHẾ VẬN HÀNH ...................114 6.1 QUY TRÌNH XÂY DỰNG ...........................................................................114 6.1.1 Xây dựng phần nhà cố định.....................................................................114 6.1.2 Lắp ghép phần nhà nổi ............................................................................114 6.2 CƠ CHẾ VẬN HÀNH ...................................................................................116 6.2.1 Điều kiện bình thƣờng .............................................................................116 6.2.2 Điều kiện khi có bão ...............................................................................116 6.2.3 Điều kiện có lũ ........................................................................................117 CHƢƠNG 7 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................118 7.1 KẾT LUẬN ....................................................................................................118 7.1.1 Chủ động ứng phó với thiên tai bão – lũ .................................................118 7.1.1.1 Chủ động ứng phó đƣợc với lũ ..............................................................118 7.1.1.2 Chủ động ứng phó đƣợc với bão ..........................................................121 7.1.2 Sự cân bằng và ổn định của nhà nổi ........................................................124 7.1.3 Thân thiện với ngƣời dân ........................................................................125 7.1.4 Hiện đại và sang trọng.............................................................................125 7.1.5 Dễ dàng vệ sinh phần móng của nhà nổi.................................................126 vi Một số nhƣợc điểm của ngôi nhà ..........................................................................126 7.2 HƢỚNG PHÁT TRIỂN VÀ KIẾN NGHỊ: ...................................................127 TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................128 DANH SÁCH HÌNH ẢNH – HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Kiến trúc nhà nổi ở Hà Lan .......................................................................7 Hình 1.2 Đập nƣớc Marina Barrage ....................................................................8 Hình 1.3 Rào chắn sông Thêm (Thames Barrier) ............................................9 Hình 1.4 Nhà đổ bộ (Amphibious Houses) ở Thái Lan ................................10 Hình 1.5 Nhà đổ bộ đầu tiên của nƣớc Anh ....................................................11 Hình 1.6 Mô hình nhà float “float house” của nƣớc Mỹ ..............................12 Hình 1.7 Hội thảo về dự án “Nhà ở chống bão vì một thành phố Đà Nẵng có khả năng chống chịu” của thành phố Đà Nẵng. .......................13 Hình 1.8 Hội thảo Khu vực Phòng chống lũ lụt và quản lý rủi ro. ............14 Hình 1.9 Mô hình “Nhà ở đa năng bán di động”. ..................................................17 Hình 1.10 Mô hình “nhà nổi” của nhóm cựu sinh viên lớp K06A1, khoa Kiến trúc công trình, Đại học Kiến Trúc TP. Hồ Chí Minh....................................18 Hình 1.11 Mô hình “nhà chống lũ” của Phạm Hữu Thủy, sinh viên năm thứ 5 của khoa Kiến trúc, Trƣờng Đại học Quốc tế Hồng Bàng.............................19 Hình 1.12 Mô hình “nhà nổi thông minh chống lũ” của nhóm sinh viên năm thứ 4 Khoa Kỹ thuật công trình, ngành xây dựng dân dụng Trƣờng Đại học Tôn Đức Thắng. ......................................................................................20 Hình 1.13 Mô hình “Nhà tre chống thiên tai” do nhóm kĩ sƣ của hãng H&P của Việt Nam thiết kế, 2013. .........................................................................21 Hình 1.14 Mẩu “nhà lõi tránh bão lụt”, 2011 ...........................................................22 vii Hình 1.15 Giải pháp “nhà chống lũ, lụt chủ động EBH Greenarchi 2.0” của nhóm nghiên cứu Greenarchi, 2014. .................................................................23 Hình 1.16 Mô hình nhà ở chống bão + lụt (mẩu số 2) của Chi Đoàn Thanh Niên Sở Xây Dựng Đà Nẵng, 2011..................................................24 Hình 1.17 Mô hình xây dựng gôi nhà chòi phòng tránh lũ. .....................................25 Hình 1.18 Ngôi nhà chống lũ mang tên “Bên kia chợ nổi” do hai sinh viên Nguyễn Hồng Quân và Trần Trƣơng Thúy Nhi, khoa Kiến Trúc, Đại học Văn Lang thiết kế. ...........................................................................................26 Hình 2.1 Tấm Compact HPL chịu nƣớc 100% ...............................................27 Hình 2.2 Tấm vách ngăn bao che nhà xƣởng sandwich panel. ..............................28 Hình 2.3 Tấm xi măng sợi xenlulose smartboard ..................................................31 Hình 2.4 Khối mốp xốp EPS- Kích thƣớc xuất xƣởng tỉ trọng cao nhất 30Kg/m 3 , dài nhất tại Việt Nam 6150 mm. ....................................32 Hình 2.5 Mái lợp bằng tôn steel-top (AZ 50), hình ảnh công trình nhà xƣởng của công ty sắt thép Trƣờng Quang Đà Nẵng................................................36 Hình 2.6 Gạch 6 lỗ đặt nằm theo giải pháp nhà chống bão (trên) so với kiểu đặt gạch xây vẫn thƣờng gặp (dƣới) .......................................39 Hình 2.7 Neo đòn tay vào tƣờng và kèo giả ...........................................................41 Hình 2.8 Neo kèo vào tƣờng và trụ ........................................................................41 Hình 2.9 Dùng các tƣờng chắn mái với độ cao phù hợp để chắn gió ....................42 Hình 2.10 Tƣờng chắn mái xây cao sẽ gây áp lực bốc mái......................................42 Hình 2.11 Tạo lỗ điều áp trên tƣờng chắn mái sẽ có tác dụng bảo vệ tấm mái .......43 Hình 2.12 Cấu tạo cửa sổ .........................................................................................43 Hình 3.1 Mặt bằng kiến trúc tầng trệt của ngôi nhà ...............................................58 Hình 3.2 Mặt bằng tầng mái ...................................................................................59 Hình 3.3 Mặt bằng bố trí trụ móng .........................................................................60 Hình 3.4 Mặt cắt đứng kết cấu dọc trục A – A của ngôi nhà .................................61 viii Hình 3.5 Cấu tạo cửa chính của ngôi nhà...............................................................62 Hình 3.6 Cấu tạo cửa đi của ngôi nhà ....................................................................62 Hình 3.7 Cấu tạo cửa sổ phòng ngủ của ngôi nhà ..................................................62 Hình 3.8 Cấu tạo cữa sổ phòng khách của ngôi nhà ..............................................63 Hình 3.9 Cấu tạo phần mái của ngôi nhà ...............................................................64 Hình 3.10 Cấu tạo phần khung sàn và phần móng ...................................................66 Hình 4.1 Mặt bằng dầm móng + dầm, cột tầng trệt phần nhà cố định ...................71 Hình 4.2 Mặt bằng dầm mái phần nhà cố định ......................................................72 Hình 4.3 Sơ đồ chuyển vị dầm tầng trệt do tổ hợp bao gây ra ...............................72 Hình 4.4 Sơ đồ chuyển vị dầm sàn mái do tổ hợp bao gây ra ................................73 Hình 4.5 Sơ đồ chuyển vị cột trục 1 do TH9 gây ra...............................................73 Hình 4.6 Biểu đồ M3-3 của dầm tầng trệt do tổ hợp bao gây ra (đơn vị kg.cm) .....74 Hình 4.7 Biểu đồ M3-3 của dầm mái do tổ hợp bao gây ra .....................................74 Hình 4.8 Biểu đồ M2-2max của cột C1 (C11) ............................................................75 Hình 4.9 Biểu đồ M3-3max của cột C1 (C14) ...........................................................75 Hình 4.10 Biểu đồ Pmax của cột C1 (C17) ................................................................76 Hình 4.11 Biểu đồ M2-2max của cột C2 (C7) ..............................................................76 Hình 4.12 Biểu đồ M3-3max của cột C2 (C10) ...........................................................77 Hình 4.13 Biểu đồ Pmax của cột C2 (C8) ..................................................................77 Hình 4.14 Mặt bằng giàn thép sàn ............................................................................84 Hình 4.15 Sơ đồ tính giàn sàn phƣơng cạnh ngắn ...................................................84 Hình 4.16 Sơ đồ tính giàn sàn phƣơng cạnh dài ......................................................85 Hình 4.17 Sơ đồ tính giàn theo phƣơng ngắn...........................................................85 Hình 4.18 Sơ đồ tính giàn theo phƣơng dài .............................................................85 ix Hình 4.19 Sơ đồ gán tải lên giàn phƣơng ngắn ........................................................86 Hình 4.20 Sơ đồ chuyển vị của giàn.........................................................................86 Hình 4 21 Biểu đồ lực dọc ........................................................................................86 Hình 4.22 Sơ đồ gán tải ............................................................................................86 Hình 4.23 Sơ đồ chuyển vị .......................................................................................87 Hình 4.24 Biểu đồ lực dọc ........................................................................................87 Hình 4.25 Sơ đồ tính khung giàn..............................................................................88 Hình 4.26 Sơ đồ tính khung với tỉnh tải ...................................................................89 Hình 4.27 Sơ đồ tính khung với hoạt tải ..................................................................89 Hình 4.28 Sơ đồ chuyển vị của khung .....................................................................89 Hình 4.29 Biểu đồ nội lực momen 3-3 do TH bao gây ra ........................................90 Hình 4.30 Biểu đồ lực dọc do TH bao gây ra...........................................................90 Hình 4.31 Biểu đồ lực cắt 2-2 do TH bao gây ra .....................................................90 Hình 4.32 Sơ đồ tính toán tấm tôn ...........................................................................91 Hình 4.33 Đặc trƣng hình học của tấm tôn ..............................................................92 Hình 4.34 Khung sàn theo phƣơng ngắn ..................................................................92 Hình 4.35 Khung sàn theo phƣơng dài .....................................................................94 Hình 5.1 Mô hình 3D phần nhà cố định của đề tài...............................................100 Hình 5.2 Mô hình 3D phần nhà nổi của đề tài .....................................................101 Hình 5.3 Mô hình 3D của ngôi nhà khi bình thƣờng ...........................................102 Hình 5.4 Mặt cắt đứng của ngôi nhà khi bình thƣờng..........................................102 Hình 5.5 Mặt cắt ngang của ngôi nhà khi bình thƣờng ........................................103 Hình 5.6 Mô hình 3D của ngôi nhà khi có bão ....................................................103 Hình 5.7 Mắt cắt đứng của ngôi nhà khi có bão...................................................104 x Hình 5.8 Mặt cắt ngang của ngôi nhà khi có bão .................................................104 Hình 5.9 Mô hình 3D của ngôi nhà” khi có lũ cao dƣới 5m (chiều cao của phần nhà cố định) ...........................................................................................105 Hình 5.10 Mắt cắt ngang ngôi nhà khi có luc cao dƣới 5m (chiều cao của phần nhà cố định) ..................................................................................................105 Hình 5.11 Mắt cắt đứng ngôi nhà khi có luc cao dƣới 5m (chiều cao của phần nhà cố định) ..................................................................................................106 Hình 5.12 Mô hình 3D của “Ngôi Nhà Đa Năng Chống Bão Lũ” khi có lũ lớn cao trên 5m ...................................................................................................106 Hình 5.13 Mặt đứng kết cấu của phần nhà cố định ................................................107 Hình 5.14 Mặt bằng kết cấu của phần nhà cố định ................................................107 Hình 5.15 Kết cấu khung thép chịu lực của phần nhà nổi .....................................108 Hình 5.16 Mô hình kết cấu khung thép chịu lực phần thân của nhà nổi ................108 Hình 5.17 Cấu tạo mái của “Ngôi Nhà Đa Năng Chống Bão Lũ” .........................109 Hình 5.18 Cấu tạo khung sàn .................................................................................110 Hình 5. 19 Cấu tạo hệ giàn ......................................................................................110 Hình 5. 20 Cấu tạo khung phao ...............................................................................111 Hình 5. 21 Kết cấu khung phao liên kết với cột ......................................................111 Hình 5.22 Kết cấu hệ giàn liên kết với cột .............................................................112 Hình 5.23 Liên kết các thanh xà gồ đở ván sàn với hệ giàn...................................112 Hình 5.24 Lợp tấm ván sàn lên các thanh xà gồ tạo thanh một kết cầu khung sàn hoàn chỉnh. ......................................................................113 xi DANH SÁCH BẢNG BIỂU Trang Bảng 2.1 Chỉ tiêu kỹ thuật của tấm xi măng sợi cellulose Smartboard Thái Lan ..29 Bảng 2.2 Độ dày, trọng lƣợng tiêu chuẩn và ứng dụng của tấm cemboard ...........30 Bảng 2.3 Tải trọng tiêu chuẩn của hệ sàn làm bằng tấm cemboard .......................31 Bảng 2.4 Tính chất vật lý của xốp ..........................................................................34 Bảng 2.5 Chọn tiết diện dầm ..................................................................................47 Bảng 2.6 Mô hình tính toán cột ..............................................................................49 Bảng 4.1 Tải trọng của phần nhà nổi: .....................................................................67 Bảng 4.2 Cấp gió tiêu chuẩn ...................................................................................68 Bảng 4.3 Tải tọng gió dồn về cột ............................................................................69 Bảng 4.4 Tính toán tỉnh tải .....................................................................................71 Bảng 4 5 Nội lực cột C1 .........................................................................................78 Bảng 4.6 Nội lực cột C2 .........................................................................................78 Bảng 4.7 Chọn thép cột...........................................................................................79 Bảng 4.8 Tính toán thép cột bảng tính 1 .................................................................80 Bảng 4.9 Tính toán thép cột bảng tính 2 .................................................................81 Bảng 4.10 Tính toán và chọn thép dầm ....................................................................82 Bảng 4.11 Dự toán chi phí vật tƣ nhà nổi .................................................................96 Bảng 4.12 Bảng tổng hợp chi phí xây dựng nhà cố định..........................................98 Bảng 7.1 So sánh nhà đa năng chống bão – lũ với nhà hai tầng về phƣơng diện chống lũ .................................................................................................119 Bảng 7.2 So sánh nhà đa năng chống bão – lũ với nhà bình thƣờng về phƣơng diện chống bão ..............................................................................................122 xii GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ, TỪ VIẾT TẮT I. MỘT SỐ KÝ HIỆU VIẾT TẮT: - TCXDVN: Tiêu chuẩn xây dựng việt nam - LHPN: Liên hiệp phụ nữ - UNFCCC: United Nations Framework Convention on Climate Change. Đây là một hiệp ƣớc quốc tế công nhận khả năng thay đổi khí hậu gây nguy hại. - QĐ-TTg: Quyết định của Thủ tƣớng - NĐ-CP: Nghị định chính phủ - PCLBTW: Phòng chống lụt bão Trung ƣơng - TP: Thành phố - KTS: Kiến trúc sƣ - PGS.TS: Phó giáo sƣ tiến sỹ - CP XNK : Cổ phần xuất nhập khẩu - TCVN: Têu chuẩn việt nam - BTCT: Bê tông cốt thép II. MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ THUẬT NGỮ: II.1 UCLA: Là tên của một trƣờng đại học nằm ở khu phố Westwood của Los Angeles , California , Hoa Kỳ. Trang chủ của trƣờng là http://www.ucla.edu II.2 Khối xốp EPS: Là một loại sản phẩm đƣợc sản xuất từ nguyên liệu dạng hạt Expandable PolyStyrene EPS resin, dạng hạt có chứa chất khi bentan (C5H12) khí dể cháy. Đầu tiên Hạt EPS nguyên sinh đƣợc kích nở thông qua nhiệt độ 900C kích nở 20 đến 50 lần. Tiếp theo cho vào khuôn (block) gia nhiệt ( 10000C) với thời gian thích hợp cho ra sản phẩm Foam EPS còn gọi là mốp xốp EPS. II.3 SCG: Là tên của một tập đoàn ở thái lan đƣợc thành lập vào năm 1913. Chuyên kinh doanh một loạt các sản phẩm nhƣ vật liệu hóa dầu, polymer, giấy, bao bì, xi măng, xây dựng và xây dựng hạ lƣu. II.4 Phao nổi nhựa FCC: Là sản phẩm dạng khối nổi, làm từ nhựa có trọng lƣợng phân tử rất cao, do Công ty Cổ Phần Nhựa 04 sản xuất. II.5 Tiêu chuẩn DIN: DIN (Deutsches Institut fur Normung) là tổ chức phi chính phủ đƣợc thành lập nhằm xúc tiến hoạt động xây dựng tiêu chuẩn và các hoạt động xiii liên quan tại Đức và một số thị trƣờng liên quan với mục tiêu tạo thuận lợi trong trao đổi hàng hóa và dịch vụ quốc tế và đẩy mạnh hợp tác trong lĩnh vực trí tuệ, khoa học, công nghệ và họat động kinh tế. DIN đại diện cho Đức tham gia vào quá trình xây dựng tiêu chuẩn Châu Âu (CEN và CENELECT) trong nỗ lực hoàn thiện một thị trƣờng chung Châu ÂU. Đến nay, đã có hơn 12000 tiêu chuẩn DIN đƣợc ban hành bao gồm các lĩnh vực sau: Đơn vị đo, thiết bị đóng gói, phân tích nƣớc, xây dựng dân dụng (gồm cả vật liệu xây dựng, hợp đồng xây dựng (VOB), phân tích mẫu đất, chống ăn mòn kết cấu thép), thử nghiệm vật liệu (thiết bị thử nghiệm, nhựa, cao su, sản phẩm dầu, chất bán dẫn), ống thép, máy công cụ, mũi khoan, vòng bi và công nghệ xử lý. Tuyển tập DIN (DIN Handbook) bao gồm các lĩnh vực cơ khí chế tạo, thiết bị bao gói, thép, ống thép và hàn. Phần lớn các tiêu chuẩn DIN đều đƣợc xuất bản bằng ngôn ngữ tiếng Anh hoặc đƣợc dịch sang tiếng Anh. II.5 Công ty cổ phần SNE: Là một công ty chuyên sản xuất loại tôn chống bão bằng giải pháp "lợp mái bằng tôn cho các nhà ở dân dụng và các công trình bằng cách sử dụng then cài với nhau và sóng tôn công nghiệp thế hệ mới đƣợc thiết kế rất thích hợp" có tên gọi là tôn STEEL –TOP II.6 Bọt polystyrene: Nó đƣợc làm từ styrene - một chất lỏng không màu, không tan trong nƣớc và có mùi mạnh. Kết quả là một hạt độ ẩm di động trong đó bao gồm 98% lƣợng khí. Bọt polystyrene rất dễ dàng để hoạt động, nó là vô hại cho sức khỏe, chịu đƣợc không chỉ có nƣớc mà còn axit khác nhau và kiềm. Nén hầu nhƣ không bị biến dạng vật liệu có độ bền cao. Nó là chất chống cháy mà không thải ra các chất độc hại, theo số liệu chính thức. Polystyrene khá cứng nhắc so với bọt khác là mong manh. II.7 Quỹ Rockefeller: Là một tổ chức tri thức phúc thiện quốc tế đƣợc thành lập từ năm 1913 bởi nhà kỹ nghệ John D. Rockefeller của Mỹ với mục tiêu “nâng cao ổn định đời sống và việc làm của những thành phần dân nghèo và bị thiệt thòi trong xã hội tại các nƣớc trên thế giới, trƣớc tiên là đối với dân nghèo tại châu Mỹ”. II.8 Viện chuyển đổi Môi trƣờng và xã hội ISET (Institute for Social and Environmental Transition): Là tổ chức quốc tế, có văn phòng đại diện tại nhiều xiv quốc gia và vùng lãnh thổ. Tại Việt Nam, ISET hiện đang quản lý 2 chƣơng trình đƣợc tài trợ bởi Quỹ Rockefeller và USAID tại 5 tỉnh, thành phố, bao gồm: Lào Cai, Huế, Đà Nẵng, Quy Nhơn và Cần Thơ. II.9 Hội thi sinh viên nghiên cứu khoa học Eureka: Là một hội thi dành cho những nghiên cứu khoa học của sinh viên. Đây là giải thƣởng khoa học danh giá và uy tín dành cho các bạn sinh viên yêu thích khoa học, đƣợc tổ chức định kỳ hàng năm tại một số trƣờng đại học trong nƣớc. II.10 Tấm Compact HPL: Compact HPL còn đƣợc biết đến dƣới cái tên Solid Phenolic, là tấm dạng cứng, lõi đặc, đƣợc tạo thành từ nhiều lớp giấy nền Kraft (nâu hoặc đen) sau khi đã ngâm tẩm qua nhựa Phenolic thì đƣợc ép nén dƣới nhiệt độ cao (1500C) và áp suất cao (1430psi), bên ngoài phủ một lớp giấy màu thẩm mỹ đã ngâm qua nhựa Melamine (Melamin eresin). Đƣợc phát triển dựa trên kỹ thuật làm tấm HPL truyền thống, về cơ bản Compact HPL là tấm Laminate (High-pressure laminate) dày với rất nhiều lớp giấy kraft Phenolic ép chồng lên nhau khiến cho Compact HPL cứng và bền hơn Laminate rất nhiều. Tấm dày phổ biến từ 1.6mm đến 25mm, tùy vào mục đích sử dụng mà ngƣời ta chọn dùng loại tấm Compact HPL với độ dày khác nhau. Lớp giấy màu thẩm mỹ phủ nhựa Melamine bên ngoài không chỉ đem lại cho khách hàng nhiều lựa chọn về màu sắc và hoa văn trang trí, mà còn đáp ứng đƣợc nhiều yêu cầu về bề mặt nhƣ bóng, sần, mịn, mờ, vân nổi, da thuộc. II.11 Thang Beaufort mở rộng (hay còn gọi là Thang sức gió Beaufort hay đơn giản là cấp gió): Là thang đo kinh nghiệm về sức gió, chủ yếu dựa trên trạng thái của mặt biển hay các trạng thái sóng. Thang sức gió Beaufort ban đầu có 13 cấp (từ 0 tới 12) và đƣợc mở rộng thành 18 cấp (từ 0 tới 17) năm 1946, khi các cấp từ 13 tới 17 đƣợc thêm vào. Thang đo sức gió Beaufort đƣợc sử dụng để phục vụ cho công tác dự báo thời tiết. Ngày nay, đôi khi các cơn bão mạnh đƣợc đánh số từ 12 đến 16 sử dụng thang bão Saffir-Simpson có 5 loại, với bão loại 1 có số Beaufort là 12, bão loại 2 có số Beaufort là 13,v.v. Tại Việt Nam, do hầu nhƣ không có bão mạnh đến mức cần sử dụng thang bão Saffir-Simpson (lý do là các cơn bão mạnh trên cấp 12 hầu nhƣ đều xuất phát từ ngoài đại dƣơng, sau khi vƣợt qua Philipin để đổ bộ vào Việt Nam thì sức gió đã suy giảm rất nhiều), nên ngƣời ta xv chỉ cần sử dụng thang sức gió Beaufort để mô tả sức mạnh của chúng là đủ. Bảng thang độ và miêu tả dƣới đây liệt kê đầy đủ 18 cấp gió: Vận tốc gió ở Cấp 10 m trên mực Beaufort nƣớc biển (hải Độ Mô tả lý / km/h /mph) 0 nhỏ hơn 1 / nhỏ hơn 1 / 1 cao Tình trạng mặt Tình trạng sóng biển đất liền Phẳng lặng Êm đềm (m) Êm đềm 0 Chuyển động 1 2 / 1-5 / 2 Gió rất nhẹ 0,1 Sóng lăn tăn, của gió thấy không có ngọn. đƣợc trong khói. Cảm thấy gió Gió thổi 2 5 / 6-11 / 6 nhẹ vừa 0,2 Sóng lăn tăn. phải trên da trần. Tiếng lá xào xạc. Lá và cọng 3 9 / 12-19 / 11 Gió nhẹ nhàng 0,6 Sóng lăn tăn lớn. nhỏ chuyển động theo gió. Bụi và giấy 4 13 / 20-28 / 15 Gió vừa phải rời bay lên. 1 Sóng nhỏ. Những cành cây nhỏ chuyển động. Sóng dài vừa phải Gió 5 19 / 29-38 / 22 mạnh vừa phải 2 (1,2 m). Có một Cây nhỏ đu chút bọt và bụi đƣa. nƣớc. xvi 6 24 / 39-49 / 27 Gió mạnh Sóng lớn với 3 chỏm bọt và bụi nƣớc. Cành lớn chuyển động. Sử dụng ô khó khăn. Cây to 7 30 / 50-61 / 35 Gió mạnh 4 Biển cuộn sóng và bọt bắt đầu có vệt. chuyển động. Phải có sự gắng sức khi đi ngƣợc gió. Sóng cao vừa phải Gió 8 37 / 62-74 / 42 mạnh 5,5 hơn với ngọn sóng gãy Cành nhỏ gãy tạo ra nhiều bụi. Các vệt bọt nƣớc. Sóng cao (2,75 m) 9 44 / 75-88 / 50 Gió rất mạnh với nhiều bọt hơn. 7 Ngọn sóng bắt đầu cuộn lại. Nhiều bụi nƣớc. Sóng rất cao. Mặt 10 52 / 89-102 / 60 Gió bão khỏi cây. 9 biển trắng xóa và xô mạnh vào bờ. Tầm nhìn bị giảm. Một số công trình xây dựng bị hƣ hại nhỏ. Cây bật gốc. Một số công trình xây dựng hƣ hại vừa phải. Nhiều công 11 60 / 103-117 / Gió bão 69 dữ dội 11,5 Sóng cực cao. trình xây dựng hƣ hỏng. 12 64 / 118-133 / 73 và cao hơn Gió bão cực mạnh 14+ Các con sóng Nhiều công khổng lồ. Không trình hƣ hỏng gian bị bao phủ nặng. xvii bởi bọt và bụi nƣớc. Biển hoàn toàn trắng với các bụi nƣớc. Nhìn gần cũng không rõ. 13 14 15 16 17 76 / 134-149 / 88 85 / 150-166 / 98 94 / 167-183 / 109 104 / 184-201 / 120 114 / 202-220 / 131 Sóng biển cực kỳ Gió bão cực 14+ mạnh 14+ 14+ Sức phá hoại tàu biển có trọng cực kỳ lớn. mạnh. Đánh đắm Sức phá hoại tàu biển có trọng cực kỳ lớn. tải lớn. Sóng biển cực kỳ Gió bão 14+ mạnh mạnh. Đánh đắm Sức phá hoại tàu biển có trọng cực kỳ lớn. tải lớn. Sóng biển cực kỳ Gió bão mạnh mạnh. Đánh đắm Sóng biển cực kỳ mạnh cực cực kỳ lớn. tải lớn. Gió bão cực tàu biển có trọng Sóng biển cực kỳ mạnh cực Sức phá hoại tải lớn. Gió bão cực mạnh. Đánh đắm 14+ mạnh. Đánh đắm Sức phá hoại tàu biển có trọng cực kỳ lớn. tải lớn. Để cho dễ nhớ vận tốc gần đúng theo km/h của gió ở thang sức gió Beaufort, có thể lấy bình phƣơng của cấp gió (ví dụ cấp 10, vận tốc gió 100 km/h, cấp 8 vận tốc gió 64 km/h, cấp 1 đến cấp 5, vận tốc gió từ 4 đến 36 km/h (số cấp cộng 1 rồi bình phƣơng) 1 MỞ ĐẦU I. Tính cấp thiết của đề tài: Khu vực Bắc Trung Bộ của Việt Nam là một dải đất trải dài trên 670 km dọc theo bờ biển của 6 tỉnh: Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị và Thừa Thiên - Huế. Vùng lãnh thổ này có tiềm năng lớn cho phát triển du lịch với nhiều di sản văn hóa vật thể và phi vật thể nổi tiếng. Dƣới ảnh hƣởng của biến đổi khí hậu, khu vực này đã và đang đối mặt nhiều thách thức trong công tác phát triển và quản lý phát triển: mực nƣớc biển dâng cao, nhiệt độ tăng, lũ lụt đang gia tăng với cƣờng độ mạnh mẽ... Hàng năm, những trận bão và gió mùa Đông Bắc đã gây nên những trận mƣa lớn ở khu vực Bắc Trung Bộ. Những năm gần đây, do ảnh hƣỡng của biến động thời tiết trên toàn thế giới nhƣ El Nino và La Nina, những trận bão và mƣa lớn xảy ra càng khốc liệt hơn. Mùa mƣa bão thƣờng kéo dài từ tháng 8 đến tháng 11 và trung bình hàng năm có 6 cơn bão ảnh hƣởng tới khu vực. Mƣa lớn điển hình là vào năm 2009 với những trận mƣa liên tục đã nâng mực nƣớc các sông lớn ở Bắc Trung Bộ đến độ cao chƣa từng thấy. Với lƣợng mƣa trên 1000 mm tại Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình và Thừa Thiên - Huế trong vòng 24 giờ làm mực nƣớc sông Hƣơng lên cao gần 6 m, cao hơn mực nƣớc trận lụt năm 1953 đến gần 0.5 m. Đặc điểm của trận lụt năm 2009 là nƣớc lũ dâng cao rất nhanh nhƣng xuống chậm, làm nhiều nơi bị ngập lụt đến 5-6 ngày. Trong bốn thập kỷ qua, một thực tế có thể nhìn thấy đƣợc là cƣờng độ và tần suất các dạng thiên tai ngày càng tăng lên và dữ dội hơn. Trong thập kỷ 90, khu vực Bắc Trung Bộ đã phải chống chịu hơn 15 cơn bão, trong đó một số cơn bão có sức gió giật mạnh trên cấp 12 gây hậu quả nghiêm trọng về ngƣời và tài sản [3]. Tỉnh Quảng Bình, nhất là khu vực ven biển là một trong những nơi hàng năm chịu ảnh hƣởng rất nặng nề của bão, thuộc vào loại nhất nƣớc ta. Theo số liệu thống kê, tính trung bình mỗi năm ở Quảng Bình có từ 1 - 2 cơn bão đổ bộ trực tiếp vào bờ biển của tỉnh. Bão có thể xuất hiện vào thời kỳ từ tháng VI đến tháng X, trong đó nhiều nhất vào ba tháng (VIII - X) với khoảng 0,3 - 0,7 cơn/năm [2]. Hiện tƣợng nƣớc biển dâng và bão lũ đã khiến nhiều ngƣời dân bị mất nhà và buộc phải di dời ra những vùng khác. Bên cạnh đó, hàng ngàn ngƣời chết và mất tích 2 trong những trận bão, lũ. Sức công phá của lũ đã phá hủy hàng ngàn căn nhà và những công trình đê biển. Đã nhiều năm qua, cứ đến mùa mƣa bão, ngƣời dân sống dọc ven biển của các địa phƣơng vùng ven biển Miền Trung thƣờng rơi vào trạng thái lo lắng bởi nạn xâm thực của sóng biển. Cứ vào mỗi mùa mƣa bão, nhà cửa, đất đai và nhiều tài sản khác bị sóng cuốn ra biển. Môi trƣờng mất vệ sinh của dân cƣ sau khi bão lũ sẽ gây ra những dịch bệnh. Hiện tƣợng gia súc, gia cầm chết trôi dạt khắp nơi và phân hủy đã gây ô nhiễm nghiêm trọng làm ảnh hƣởng lớn đến sức khỏe của ngƣời dân [3]. Theo thống kê 10 năm trở lại đây tỉnh quảng bình có 36 đợt lũ, trong đó có trận mƣa lũ lịch sử làm 151 ngƣời chết, 360,000 ngôi nhà bị sập, hƣ hỏng. Số ngƣời bị ảnh hƣởng lên đến 1,737,000 ngƣời. tổng giá trị thiệt hại trong 10 năm khoảng 4.800 tỷ đồng. Đặc biệt các năm 2007 và 2010 đã gây ra 3 đợt lũ rất lớn, đƣợc coi là lũ lịch sử, lũ chồng lên lũ. Đợt lũ tháng 8/2007 gây lũ lớn trên khu vực Sông Gianh, mực nƣớc vƣợt cơn lũ lich sử năm 1993 là 0,44m. Đợt lũ cuối tháng 9/2010 vƣợt đỉnh lũ 2007 đƣợc coi là lũ chồng lên lũ, gây thiệt hại 2700 tỷ đồng (gấp 2 lần thu ngân sách của tỉnh năm 2010) [20]. Tình hình thiên tai diễn biến ngày càng phức tạp. Với một kết cấu nhà thấp tầng ở miền trung thì thiệt hại do bão - lũ gây ra càng ngày càng lớn. khiến ngƣời dân miền trung đã nghèo lại càng nghèo thêm. Nhà nƣớc, ngành xây dựng và các địa phƣơng ở Việt Nam hết sức coi trọng công tác phòng chống bão lũ. Đặc biệt là sự an toàn về nhà cửa. đã có hàng chục tài liệu ngắn gọn hƣớng dẩn về tính toán tải trọng gió và biện pháp xây dựng phòng chống bão cho nhà ở, nhà xƣởng, cầu đƣờng, đê đập. Viện khoa học công nghệ xây dựng củng đã nghiên cứu rất nhiều về tác động của gió bão, kể cả tiến hành kiểm tra bằng ống thổi khí động và đề xuất nhiều giải pháp kỹ thuật xây dựng phòng chống bão lũ cho nhà và công trình [4]. Việc nghiên cứu để đƣa ra một mô hình nhà vừa chịu đƣợc bão, vừa đối phó đƣợc với lũ cho nhân dân miền trung là có ý nghĩa xã hội rất quan trọng. Ở Việt Nam đã có không ít đề tài nghiên cứu về mô hình nhà chống thiên tai nhƣ [6 ÷ 9]. Những mô hình này chủ yếu để đối phó với lũ với đặc tính là nhẹ, thi công nhanh, có khả năng nâng lên hạ xuống theo mực nƣớc, giá thành thấp. Tuy nhiên những mô hình này có thể bị trôi đi khi dòng nƣớc lũ chảy xiết nếu nhƣ không có biện pháp giằng níu củng nhƣ khó chống chọi đƣợc với bão vì vậy khó phù hợp với tình 3 hình thiên tai ở miền trung. Bên cạnh những mô hình trên còn có những nghiên cứu về mô hình nhà dùng phòng chống bão, với đặc tính là kết cấu chắc chắn, giá thành thấp, có thể chống chọi với những cơn bão cấp lớn từ cấp 12 trở lên nhƣ [10 ÷ 14]. Tuy nhiên chúng không có khả năng nâng lên hạ xuống theo mực nƣớc, kết cấu nền móng thấp, nƣớc lũ dể dàng xâm nhập, khó khăn trong việc đối phó với lũ. Khắc phục nhƣợc điểm của những mô hình trên một mô hình khác vừa có thể nâng lên hạ xuống theo mực nƣớc vừa có thể ổn định khi dòng lũ chảy xiết củng nhƣ có gió bão nếu nhƣ đƣợc gằng chống nhƣ [15]. Tuy nhiên nền móng không chắc chắn, không có độ bám chặt với nền đất nên khả năng chống bão còn hạn chế. Vƣơt trội hơn là một mô hình với đặc tính nhẹ, đƣợc làm từ tre, một vật liệu có sẵn, thân thiện với môi trƣờng, nền móng đƣợc liên kết chắc chắn với mặt đất bởi 4 thanh thép nhƣng củng có thể nâng lên hạ xuống theo mực nƣớc khi có lũ, mô hình [16]. Tuy nhiên vì sử dụng vật liệu địa phƣơng quen thuộc nên độ bền không cao, khả năng kháng lũ chỉ vài mét, kiến trúc có tính áp đặt, giá thành rất cao so với tuổi thọ công trình, đòi hỏi khá nhiều kỹ thuật và khó có thể triển khai trên diện rộng. Ngoài ra còn có những mô hình đƣợc đề xuất và đã đƣợc đem vào thực tế nhƣ [18]. Tuy cách thức xây dựng kiến trúc đơn giản nhƣng tính khả thi chƣa đƣợc cao do sự áp đặt kiến trúc, khả năng kháng lũ, lụt thấp (chỉ khoảng vài mét và không thể nâng lên hạ xuống theo mực nƣớc), giá thành xây dựng, hiệu quả sự dụng và sự hài hòa với không gian kiến trúc chung. Với giải pháp này, rất khó để triển khai một quy hoạch định hƣớng thật chi tiết, rõ ràng và đồng bộ. Điều này đã thể hiện rõ qua thực tế và không phù hợp với lối kiến trúc quen thuộc của ngƣời dân nên không đƣợc ngƣời dân ƣa chuộng. Một mô hình vừa có chức năng chống bão, vừa có chức năng kháng lũ đó là [19], tuy nhiên nó vẩn còn có một số hạn chế chƣa khắc phục đƣợc nhƣ không phù hợp với suy nghỉ ngƣời dân bởi vách nhà làm hoàn toàn bằng bao cát, sử dụng vật liệu địa phƣơng không có độ bền cao nhƣ lợp bằng mái rơm rạ, không đạp ứng đƣợc yêu cầu hiện đại hóa cho ngƣời dân vùng quê. Là một ngƣời con của miền trung, sinh ra và lớn lên tại mảnh đất miền trung nên em hiểu rõ nỗi thấu khổ của ngƣời dân nơi này khi phải gánh chịu hậu quả do thiên tai bão lũ gây ra. Tới thời điểm này em may mắn đƣợc theo học chuyên ngành Xây dựng tại Trƣờng Đại học Nha Trang đã 4 năm. Nên em thiết nghĩ cần phải đóng góp một chút kiến thức mà mình đã có đƣợc tại trƣờng để phục vụ cho chính quê hƣơng mình. 4 Do đó đề tài nghiên cứu sau đây hƣớng đến mục tiêu thiết kế một ngôi nhà quen thuộc khi bão - lũ tràn về. Ngôi nhà có khả năng chịu đƣợc đỉnh lũ cao hàng chục mét, bảo vệ môi trƣờng, có tính tùy biến cao, chống nóng, chống lạnh. Giá thành xây dựng phải chăng, bền vững, tính kiến trúc, sự hài hòa với không gian kiến trúc chung. Sử dụng vật liệu mới với thời gian thi công nhanh chóng, đơn giản nhằm mở rộng kiến thức về vật liệu xây dựng hiện đại tới chính quyền và nhân dân vùng quê. Mặt khác, cần đƣa ra giải pháp để biến những ngôi nhà bình thƣờng hiện nay thành ngôi nhà phòng, chống bão - lũ chủ động mà không thay đổi kiến trúc, kết cấu, kỹ thuật đơn giản, giá thành rẻ, bền vững và ngƣời dân có thể tự triển khai. Ý nghĩa của đề tài: II. Giữ thế chủ động, ứng phó nhanh, giảm thiểu thiệt hại của thiên tai. Nâng cao đời sống vật chất và tinh thần cho ngƣời dân vùng bão - lũ. III. Cách tiếp cận, phƣơng pháp và phạm vi nghiên cứu: III.1 Phương pháp nghiên cứu: - Tìm giải pháp kiến trúc. - Thu thập các số liệu. - Nghiên cứu giải pháp kết cấu. - Đề xuất phƣơng án tối ƣu. III.2 Phạm vị nghiên cứu: - Nghiên cứu về kết cấu thép, vật liệu nhẹ cho nhà nổi. - Nghiên cứu về kết cấu nhà chống bão. - Nghiên cứu về mô hình nhà chống lũ. - Sử dụng lý thuyết của các môn học nhƣ Bê Tông Cốt Thép 1; Kết Cấu Thép 1,2 ; Nền Móng và các tiêu chuẩn tính toán liên quan nhƣ TCVN 2737 – 1995, TCXDVN 338 – 2005, TCVN 5574 – 2012, TCVN 9362 – 2012 để tính toán và thiết kết cấu cho “ngôi nhà đa năng chống bão -lũ” của đề tài. - Ngoài ra còn nghiên cứu một số tài liệu khác có liên quan đến việc tính toán thiết kế ngôi nhà nhƣ tài liệu về thủy lực, lực đẩy nổi, lực tỳ của tàu lên công trình. 5 III.3 Nội dung nghiên cứu: - Bƣớc 1: Nghiên cứu những mô hình nhà chống thiên tai trong nƣớc và thế giới từ đó đƣa ra mô hình nghiên cứu. - Bƣớc 2: Tìm hiểu về vật liệu và thu thập số liệu về những cơn bão, cơn lũ lớn tại khu vực trong những năm qua. - Bƣớc 3: Tính toán khung BTCT, hệ phao, mái, kết cấu thép. - Bƣớc 4: So sánh với những mô hình nhà chống bão lũ khác và nhà 2 tầng. - Bƣớc 5: Cho ra mô hình 3D kết hợp với tính toán kết cấu, đƣa ra những nghiên cứu về vật liệu mới. 6 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI: Trên thế giới có những ứng phó khác nhau với bão, lũ lụt tại các quốc gia và các vùng đất khác nhau. Một số ví dụ nhƣ: Tại khu vực Queensland (Australia) thƣờng bị lụt lội hoành hành, các giới chức chính phủ yêu cầu cƣ dân vùng đất thấp và ven biển hãy đi di tản và những ngƣời đi nghỉ hè không nên đến các vùng đất thấp này. Ngƣời dân ở Brisbane tại bang Queensland làm sạch bùn rác sau khi nƣớc lũ rút khỏi thành phố và lấy lại các đồ dùng, tài sản mắc kẹt bằng cách kéo chúng ra khỏi nƣớc lụt ở những căn nhà của họ. Thông tin lũ lụt đƣợc truyền trên các phƣơng tiện đại chúng. Đối với các quốc gia giàu có, họ có thể có dƣ thừa nguồn lực tài chính để ứng phó với lũ lụt, có thể tài trợ các dự án chống biến đổi khí hậu quy mô lớn.Ví dụ, tại Hà Lan, mặc dù phần lớn diện tích nằm dƣới mặt nƣớc biển nhƣng với hệ thống đê biển vĩ đại trải khắp vùng đất thấp, ngƣời dân nƣớc này có thể nhìn vào viễn cảnh mực nƣớc biển tăng lên với thái độ khá bình thản. Quốc gia này đã vạch ra các kế hoạch đối phó với tình trạng nƣớc biển dâng lên hơn 2m vào năm 2200. Theo đó, chi phí để tránh một trận lũ tồi tệ nhất có thể xảy ra trong 10.000 năm lên tới 1,5-3 tỉ USD mỗi năm. Mức chi phí này Hà Lan có thể kham nổi. Tuy hàng thế kỷ qua, ngƣời Hà Lan đã miệt mài đắp đê để chống lũ, nhƣng do gần đây khí hậu thế giới có những thay đổi bất thƣờng nên bây giờ ngƣời Hà Lan sẽ học cách sống chung với lũ. Mô hình “nhà lƣỡng cƣ” không giống với mô hình nhà bè ở các nƣớc châu Á, chúng đƣợc xây dựng trên mặt đất cứng và làm bằng những loại gỗ nhẹ, chịu nƣớc, bên cạnh đó phần móng nhà không ăn vào mặt đất và đƣợc thiết kế rỗng để có thể nổi nhƣ một con tàu khi có lũ. Tất cả các đƣờng ống nƣớc, gas, điện và hệ thống thoát nƣớc đƣợc đặt trong những ống cơ động trong những cột neo chính, do đó, có thể đối phó sự biến đổi bất thƣờng của khí hậu bằng cách các ngôi nhà bồng bềnh theo con nƣớc khi nƣớc tràn bờ. Mô hình “nhà lƣỡng cƣ” không phải là giải pháp chỉ cho Hà Lan mà còn dành cho toàn thể châu Âu. Trong vòng 50 năm tới, nếu áp dụng mô hình nhà này thì cả châu Âu có thể giải quyết chỗ ở tại các vùng nƣớc nổi cho hơn 40% số ngƣời thiếu nhà cửa. Ngoài ra, Hà Lan đi đầu trong lĩnh vực thủy xây dựng, một kỹ thuật có thể biến móng của một 7 tòa nhà thành một cái bể nổi. Cốt lõi của cái bể này là khối vật liệu xốp bọc bê tông và đƣợc bảo vệ chống lại dòng chảy bằng một hệ thống giằng thép. Từng thành phần riêng rẽ đó, cho dù là đƣờng đi, dãy nhà ở hoặc chuồng chăn nuôi gia súc, có thể đƣợc ghép lại với nhau nhƣ trong trò xếp hình Lego thành những khu dân cƣ nổi. Kết cấu đó đƣợc tính toán sao cho có độ bền từ 100 năm trở lên, khi có vấn đề xảy ra với phần móng, từng phần có thể đƣợc tách ra và kéo đến các xƣởng đóng tàu để sửa chữa. Các quốc gia giàu có khác cũng có thể tiến hành các biện pháp tƣơng tự [5]. Hình 1.1 Kiến trúc nhà nổi ở Hà Lan [21] Đập nƣớc Marina Barrage có thể giúp bảo vệ Singapore khỏi các trận lũ cũng nhƣ tăng khả năng lƣu trữ nƣớc ngọt của quốc gia này [5]. 8 Hình 1.2 Đập nước Marina Barrage [22] Còn Vƣơng quốc Anh thì xây “rào chắn sông Thêm” (Thames Barrier), một đập nƣớc ngăn lũ lớn thứ 2 thế giới, để bảo vệ thành phố London khỏi cơn lũ tồi tệ nhất có thể xảy ra trong hơn 1 thiên niên kỷ. Trung tâm Khí tƣợng Met Office của Anh cho rằng, đập nƣớc vĩ đại này, cùng với các biện pháp khác, sẽ có thể giúp họ chống sự biến đổi trong thế kỷ này [5]. 9 Hình 1.3 Rào chắn sông Thêm (Thames Barrier) [23] Trong khi đó, các nƣớc nghèo thƣờng không có đủ tài chính, trình độ kỹ thuật cũng nhƣ thiếu các thể thế chính trị để triển khai những dự án lớn nhƣ thế. Đã vậy, họ lại là những quốc gia chịu nhiều rủi ro hơn từ tình trạng biến đổi khí hậu, do phụ thuộc nhiều vào hoạt động trồng trọt hơn các nƣớc giàu. Do vậy, họ thƣờng phó mặc cho rủi ro hoặc trông chờ viện trợ, kỹ thuật và trợ giúp của các nƣớc khác, trong đó, thƣờng chú trọng đến khả năng thích ứng của cây trồng, vì rằng cây trồng cực kỳ nhạy cảm trƣớc những thay đổi về nhiệt độ hay lƣợng mƣa, nhƣng lại không mấy quan tâm đến đời sống của những ngƣời bị ảnh hƣởng. Tại Mỹ, ngôi làng nổi Sausalito ở California đƣợc đầu tƣ xây dựng bởi những ngƣời theo chủ nghĩa hippiies trong những năm 60-70, ngôi làng biệt lập thuộc Vịnh San Francisco là nơi tập hợp những con tàu - nhà đông nhất nƣớc Mỹ. Hay Kampong Ayer - làng nổi lớn nhất trên thế giới, có bề dày lịch sử gần 1.500 năm - là địa điểm du lịch nổi tiếng nhất của Brunei. Những ngôi nhà trên làng nổi có bề ngoài tuềnh toàng, giản dị, nhƣng bên trong có đầy đủ các trang thiết bị điện tử, điện lạnh…, tƣờng đƣợc 10 chạm hoa văn, sàn trải thảm và phía trƣớc có vƣờn hoa, những cây cầu đƣợc bắc từ nhà nọ sang nhà kia khiến các khu nhà trên làng nƣớc liên hoàn không khác gì đất liền [5]. Ngoài ra còn có những mô hình về nhà chống bão lũ khác nhƣ: Nhà đổ bộ ở Thái Lan đƣợc nghiên cứu ra theo yêu cầu của chính phủ Thai Lan nhằm đối phó với vấn đề lũ lụt ngày càng tăng tại Thái Lan. Thân ngôi nhà đƣợc xây dựng bằng các tấm đúc sẳn với khung thép, nó đƣợc đặt trên hai bè nổi đƣợc đặt dƣới một hố móng và đƣợc gác lên nền bê tông cốt thép dƣới đáy hố. Ngôi nhà đƣợc giử ổn định khi bảo và nổi lên khi có lũ [24]. Hình 1.4 Nhà đổ bộ (Amphibious Houses) ở Thái Lan Nhà đổ bộ đầu tiên của nƣớc Anh đƣợc thiết kế bởi hai kiến trúc sƣ Ricardo Pellizzon và Rober Pattison. Ngôi nhà đã đƣợc xây dựng tại London nƣớc Anh. Ngôi nhà này đƣợc nghiên cứu và phát triền dựa trên nền tảng của ngôi nhà đổ bộ tại Thái Lan nhƣng hệ móng của nó đƣợc làm tƣơng tự nhƣ hệ móng của Hà Lan [25]. 11 Hình 1.5 Nhà đổ bộ đầu tiên của nước Anh Mô hình nhà float “float house” ở nƣớc Mỹ đƣợc tạo ra từ dự án đƣợc dẫn dắt bởi giáo sƣ nổi tiếng của trƣờng UCLA là Thom Mayne, ngƣời đã làm việc với bảy sinh viên tốt nghiệp từ khoa kiến trúc và thiết kế đô thị của trƣờng UCLA, và kiến trúc sƣ Mayne's Morphosis. Công trình đƣợc ra mắt công chúng vào tháng 10/2011. Ngôi nhà củng đƣợc thiết kế hệ móng có thể nổi nhƣ một cái bè và đƣợc định hƣớng khi nổi lên bằng 12 chân trụ. Phần "khung nhà" đƣợc ghép bằng các một mô-đun đúc sẵn, đƣợc làm từ bọt polystyrene phủ sợi thủy tinh bê tông cốt thép bền bỉ với thời gian chắc chắn khi có bão [26]. 12 Hình 1.6 Mô hình nhà float “float house” của nước Mỹ 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƢỚC: Ở Việt Nam củng có không ít những việc làm thiết thực củng nhƣ những công trình nghiên cứu về việc đối phó với thiên tai. Đầu tiên phải nói đến là dự án “Nhà ở chống bão vì một thành phố Đà Nẵng có khả năng chống chịu” của thành phố Đà Nẵng. Dự án do quỹ Rockefeller - Hoa Kỳ tài trợ thông qua Viện chuyển đổi Môi trƣờng và xã hội ISET, Hội LHPN thành phố là đơn vị nhận tài trợ, trực tiếp triển khai dự án. Mục tiêu của Dự án là hỗ trợ các gia đình nghèo, chƣa có nhà ở kiên cố có thể xây mới, nâng cấp, sửa chữa nhà nhằm giúp tăng cƣờng khả năng chống chịu với gió bão, mƣa lũ, biến đổi khí hậu của các xã, phƣờng và quận, huyện dễ bị tổn thƣơng của thành phố Đà Nẵng. Bằng nguồn vốn thông qua việc lập nên một quỹ tín dụng quay vòng, qua 3 năm triển khai, dự án đã hỗ trợ xây mới, sửa chữa và nâng cấp nhà ở chống bão cho 320 hộ dân nghèo và cận nghèo với tổng kinh phí hơn 7 tỷ đồng. Trong khuôn khổ cuộc thi Momentum for Change (tạm dịch: Thúc đẩy sự thay đổi) 12 dự án xuất sắc nhất trên toàn thế giới về khả năng thích ứng và giảm thiểu rủi ro do biến đổi khí hậu đã chính thức đƣợc Ban Thƣ ký Công ƣớc khung Liên hiệp quốc (UNFCCC) công bố tại Bonn, Đức. Vƣợt qua rất nhiều dự án cùng chủ đề, Dự án “Nhà ở chống bão vì một thành phố có khả năng 13 chống chịu với biến đổi khí hậu” của thành phố Đà Nẵng do Sở Ngoại vụ đăng ký đã lọt vào nhóm 12 dự án nổi bật nhất dành đƣợc Giải sáng kiến của năm 2014 [27]. Hình 1.7 Hội thảo về dự án “Nhà ở chống bão vì một thành phố Đà Nẵng có khả năng chống chịu” của thành phố Đà Nẵng. Củng trong năm 2014 vào hai ngày 7 – 8 tháng 07(vào lúc 8h30) tại khách sạn Sofitel Plaza Hà Nội, Vụ Hợp tác quốc tế - Bộ Nội vụ Pháp và Bộ Công an Việt Nam đã tổ chức “Hội thảo Khu vực Phòng chống lũ lụt và quản lý rủi ro”. Trong hai ngày diễn ra hội thảo, đại biểu tham gia đã giới thiệu hoạt động, nhu cầu của các cơ quan phòng chống lũ lụt ở từng nƣớc trong khu vực và chia sẻ kinh nghiệm trong lĩnh vực này. Trên cơ sở đó, hội thảo sẽ đƣa ra tổng kết các phƣơng tiện, chính sách hiện có trong khu vực và tìm kiếm giải pháp cải thiện [28]. 14 Hình 1.8 Hội thảo Khu vực Phòng chống lũ lụt và quản lý rủi ro. Văn phòng thƣờng trực Ban chỉ đạo phòng chống lụt bão Trung ƣơng củng đã đƣa ra văn bản định hƣớng một số nội dung chính về xây dựng phƣơng án ứng phó với bão mạnh siêu bão. Ví dụ nhƣ : Đƣa ra những định hƣớng xây dựng phƣơng án ứng phó với bão mạnh, siêu bão, nhƣ: xây dựng bản đồ ngập lụt. Lập các phƣơng án sơ tán dân đến các địa điểm an toàn, phƣơng án đảm bảo an toàn tàu thuyền, hƣơng án bảo vệ công trình phòng, chống thiên tai và công trình trọng điểm, phƣơng án bảo đảm an ninh trật tự giao thông, thông tin liên lạc, phƣơng án khắc phục hiệu quả…. [29]. Ngoài ra Đảng và Nhà nƣớc ta củng đã giành sự quan tâm đặc biệt đối với công tác phòng chống lụt bão, cụ thể [30]: - Chủ tịch nƣớc đã gửi thƣ thăm hỏi, động viên đồng bào chiến sĩ cả nƣớc nhân ngày phòng chống thiên tai của Viêt Nam 22/5. - Chính phủ, Thủ tƣớng Chính phủ đã ban hành Quyết định số 1061QĐ-TTg ngày 1/7/2014 ban hành kế hoạch triển khai thi hành luật phòng chống thiên tai; Nghị định số 66/2014 NĐ-CP ngày 4/7/2014 quy định chi tiết thi hành một số điều của luật phòng chống thiên tai; Nghị định số 94/2014/NĐ -CP ngày 17/10/2014 quy 15 định về thành lập và quản lý quỹ phòng, chống thiên tai; Quyết định số 44/2014/QĐ-TTg ngày 15 tháng 8 năm 2014 quy định chi tiết về cấp độ rủi ro thiên tai; Quyết định số 46/2014/QĐ-TTg ngày 15 tháng 8 năm 2014 quy định về cảnh báo, dự báo và truyền tin thiên tai và một số chƣơng trình, kế hoạch khác nhằm đƣa Luật phòng, chống thiên tai vào cuộc sống. - Phó Thủ tƣớng Chính phủ đã trực tiếp chủ trì các cuộc họp Ban Chỉ đạo PCLBTW đối với từng trận bão, lũ; Ban hành các công điện và trực tiếp chỉ đạo các Bộ ngành và phòng, chống và khắc phục hậu quả của bão, lũ; Chỉ đạo công tác chống hạn hán tại các tỉnh Trung Bộ và Tây nguyên, đặc biệt là tại tỉnh Ninh Thuận, Khánh Hòa. - Trong năm 2014, Thủ tƣớng Chính phủ đã có các quyết định hỗ trợ địa phƣơng, các Bộ, ngành bị ảnh hƣởng bởi thiên tai với tổng kinh phí là 1.538,9 tỷ đồng (trong đó hỗ trợ khắc phục bão, lũ là 335 tỷ đồng; hạn hán, xâm nhập mặn là 1.203,9 tỷ đồng) và 2.000 tấn gạo, 1.400 tấn lúa giống, 267 tấn ngô giống, 17,7 tấn hạt giống rau các loại. Bên cạnh đó Bộ Xây Dựng củng đã có những công tác thiết thực để đối phó với thiên tai nhƣ [30]: - Rà soát quy chuẩn kỹ thuật quốc gia, tiêu chuẩn quốc gia về thiết kế, thi công xây dựng công trình đáp ứng yêu cầu phòng chống thiên tai. - Chỉ đạo thực hiện Dự án Điều tra, khảo sát tác động của siêu bão tới nhà ở, công trình dân dụng và đề xuất các giải pháp kiểm định, đánh giá chất lƣợng nhằm gia cƣờng khả năng chống bão cho các công trình dân dụng tại Việt Nam. - Năm 2013 ÷ 2014, hoàn thành thí điểm 700 nhà ở phòng tránh lũ, lụt tại 7 tỉnh miền Trung thƣờng xuyên bị ảnh hƣởng bởi thiên tai, lũ lụt đảm bảo an toàn cho ngƣời và tài sản của nhân dân. Trên cơ sở, đã trình Thủ tƣớng Chính phủ ban hành Quyết định số 48/QĐ-TTg ngày 28/8/2014 về chính sách hỗ trợ hộ nghèo xây dựng nhà ở phòng, tránh bão, lụt giai đoạn 2 cho 14 tỉnh khu vực miền Trung (từ 7 Thanh Hóa đến Bình Thuận) với số lƣợng trên 40.000 hộ dân đƣợc hỗ trợ xây dựng nhà ở phòng tránh lũ, lụt. - Tiếp tục triển khai Chƣơng trình xây dựng cụm, tuyến dân cƣ và nhà ở vùng ngập lũ đồng bằng sông Cửu Long theo Quyết định số 1151/QĐ-TTg ngày 16 26/8/2008 của Thủ tƣớng Chính phủ và đã cơ bản hoàn thành. Các địa phƣơng đã hoàn thành tôn nền, đắp bờ bao 178/179 dự án, đạt tỷ lệ 99,6%; Xây dựng hạ tầng kỹ thuật thiết yếu đạt 82-92% khối lƣợng; Hoàn thành 27.014/35.595 căn nhà, đạt 76%. Đến nay, đã có 47.929 hộ dân trên tổng số 56.510 hộ dân thuộc đối tƣợng của Chƣơng trình đƣợc đảm bảo an toàn nhà ở trong các cụm, tuyến và bờ bao (đạt 85%), trong đó có 27.014 hộ vào ở trong cụm, tuyến và 20.915 hộ đƣợc đảm bảo an toàn trong các bờ bao [30]. Một số bộ ngành nhƣ Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Bộ Quốc Phòng, Bộ Công an, Bộ Công Thƣơng, Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng, Bộ Thông tin và Truyền thông, Đài Truyền hình Việt Nam, Đài Tiếng nói Việt Nam và các cơ quan thông tin đại chúng, và Các Bộ, ngành Trung ƣơng khác. Củng đã đƣa ra những công tác đối phó với thiên tai tại Việt Nam [30]. Không chỉ có các ban bộ ngành thực hiện nghiên cứu các giải pháp đối phó với thiên tai mà còn có những tầng lớp nhân dân, tri thức tại Việt Nam củng đã và đang tham gia tích cực trong việc nghiên cứu tìm hiểu các giải pháp nhằm ứng phó với thiên tai tại Việt Nam. Đặc biệt là các chuyên gia về kiến trúc, xây dựng, các kỹ sƣ, kiến trúc sƣ và các sinh viên học tại các trƣờng đại học, cao đẳng củng đang ngày đêm nghiên cứu ra những mô hình nhà ở có khả năng chống thiên tai bão – lũ. Rất nhiều tài liệu nghiên cứu đƣợc đƣa ra ví dụ nhƣ tài liệu [1 ÷ 5, 17, 31 ÷ 35] …. Hay nhiều nghiên cứu về mô hình nhà đƣợc thiết kế nhắm ứng phó với thiên tai nhƣ [6 ÷ 16, 18, 19] Những mô hình này là những mô hình tiêu biểu đƣợc các sinh viên tại các trƣờng đại học trên cả nƣớc củng nhƣ nhiều kiến trúc sƣ nghiên cứu ra. Có nhiều mô hình đã đạt đƣợc những giải thƣởng cao trong các cuộc thi về thiết kế nhà ở và củng đã đƣợc đƣa vào thực tế. Tuy nhiên những mô hình này vẩn còn rất nhiều điểm hạn chế so với thực tế trong việc đối phó với tình hình thiên tai biến động mạnh nhƣ hiện nay. Sau đây là một số phân tích và thông tin về những mô hình nghiên cứu tiêu biểu trong nƣớc: 17 Hình 1.9 Mô hình “Nhà ở đa năng bán di động”. Mô hình “nhà ở đa năng bán di động” ở hình 1.9 là của sinh viên Nguyễn Ích Thắng, lớp 52KD3, Khoa Kiến trúc và Quy hoạch, Trƣờng Đại học Xây dựng Hà Nội, năm 2011. Mô hình đã giành giải nhất cuộc thi “Ý tƣởng sáng tạo ngôi nhà đa mục tiêu ứng phó với biến đổi khí hậu” do Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng tổ chức. Ngôi nhà đƣợc thiết kế gồm hai phần chính: phần cố định, giữ chức năng chính của một ngôi nhà, là không gian sinh hoạt của gia đình. Phần di động chính là phần sẽ nổi lên theo chiều đứng của lũ, giữ chức năng là nơi ở cho con ngƣời khi lũ lụt xảy ra. Tuy nhiên ngôi nhà củng có một số hạn chế nhƣ phần nhà nổi đƣợc làm bằng tre một vật liệu không bền bỉ với thời gian, không có khả năng chống chọi với dòng lũ chảy xiết, nền móng phần di đông không đảm bảo chắc chắn để có thể chống chọi đƣợc với bão. Nền của phần di động sát với mặt đất nên khó khăn trong việc bảo dƣởng và sữa chữa khi xảy ra hƣ hỏng [6]. 18 Hình 1.10 Mô hình “nhà nổi” của nhóm cựu sinh viên lớp K06A1, khoa Kiến trúc công trình, Đại học Kiến Trúc TP. Hồ Chí Minh. Mô hình (hình 1.10) là một trong 68 đề tài sáng tạo tiêu biểu toàn quốc năm 2011 đƣợc tuyên dƣơng tại thành phố Huế tối 10/10. Ngoài ra mô hình nhà nổi của cả nhóm đã ẵm nhiều giải thƣởng nhƣ: giải ba giải thƣởng nghiên cứu cấp Bộ, giải nhất lĩnh vực kiến trúc - xây dựng hội thi sinh viên nghiên cứu khoa học Eureka năm 2010 và giải ba giải thƣởng sáng tạo kỹ thuật Việt Nam Vifotec 2010. Ngôi nhà đƣợc thiết kế phần móng bằng hệ thống phao nổi EPS (xốp ngoài thị trƣờng đƣợc bọc một lớp nhựa), sàn đƣợc lót bằng gỗ hoặc gạch đá. Sƣờn nhà làm từ gỗ hoặc nhôm. Mái đƣợc lợp bằng tôn sandwich. Nhà nổi sẽ có 4 cọc giữ cố định, lúc nƣớc lên nhà sẽ trƣợt theo cọc nổi lên, và ngƣợc lại. Theo tính toán của cả nhóm, toàn bộ thể tích phao nổi EPS nâng đƣợc 27,6 tấn. Trong khi đó, nhà làm bằng khung nhôm chỉ có trọng lƣợng 7 tấn, khung gỗ là 9,8 tấn. Theo nhóm, giá một căn nhà nổi diện tích 7,2x7,2 m (đã bao gồm các vật dụng) hoàn chỉnh khung gỗ là khoảng 90 triệu đồng, khung nhôm là 120 triệu đồng. Tuổi thọ của phao nổi EPS đƣợc tính là hơn 60 năm. Tuy nhiên ngôi nhà củng có một số hạn chế nhƣ không ứng phó đƣợc với bão. Nền nhà nằm sát mặt đất nên rất 19 khó sữa chữa và thay thế nếu có hƣ hỏng, củng nhƣ khó khăn trong việc bảo dƣởng nền nhà [7]. Hình 1.11 Mô hình “nhà chống lũ” của Phạm Hữu Thủy, sinh viên năm thứ 5 của khoa Kiến trúc, Trường Đại học Quốc tế Hồng Bàng. Mô hình (hình 1.11) là mô hình đã đạt giải A cuộc thi thiết kế “Nhà ở nông thôn vùng bão lũ, ngập lụt” do Hội Kiến trúc sƣ Việt Nam tổ chức. Nhà chống lũ đƣợc phát triển trên cơ sở nhà truyền thống của ngƣời Việt, đơn giản, rộng rãi, phổ biến ở nhiều địa phƣơng. Ngôi nhà thiết kế đơn giản có một hệ thống phao nổi tự động khi lũ dâng cao. Phao đƣợc làm bằng sáu thùng phuy kết lại với nhau đặt dƣới nền nhà gần bếp nên không ảnh hƣởng đến sinh hoạt trong gia đình. Một nửa mái nhà đƣợc lợp bằng tôn lạnh, có cửa chớp để thoát hiểm bằng hệ thống phao khi lũ lên cao. Phần còn lại đƣợc đổ bê tông cốt thép để làm nơi phơi nông sản, nơi trú của ngƣời và vật nuôi khi lũ về. Tuy nhiên đƣợc biết, mô hình ban đầu mà Thủy thiết kế có giá thành khoảng 200 – 250 triệu đồng. Đây là giá thành cao so với mặt bằng kinh tế, thu nhập của ngƣời nông dân Việt Nam còn thấp, đặc biệt là với bà con miền lũ còn nhiều khó khăn. Hơn nữa ngôi nhà còn có một số hạn chế nhƣ phần nổi của ngôi nhà đƣợc bố trí ở một không gian nhỏ của ngôi nhà và chỉ nâng đƣợc khối lƣợng nhỏ nhƣ một số vật dụng cần thiết trong ngôi nhà. Ngôi nhà chỉ thiết kế để đối phó với lũ chứ không thiết kế để 20 chống chọi với bão nên hệ mái của ngôi nhà không đảm bão để chịu đƣợc những cơn bão lớn [8]. Hình 1.12 Mô hình “nhà nổi thông minh chống lũ” của nhóm sinh viên năm thứ 4 Khoa Kỹ thuật công trình, ngành xây dựng dân dụng Trường Đại học Tôn Đức Thắng. Mô hình (hình 1.12) đã đạt giải nhất toàn quốc (nhóm tự nhiên) cuộc thi Olympia dành cho sinh viên tổ chức tại Hà Nội đầu tháng 4-2013. Ngoài các tính năng bình thƣờng nhƣ đáp ứng các yêu cầu về bền vững, thích dụng, thẩm mỹ, nổi đƣợc thì nhà nổi thông minh chống lũ còn có các tính năng nổi bật nhƣ: môdul hóa, nhanh trong chế tạo, sản xuất hàng loạt dẫn đến giảm giá thành. Lắp dựng, tháo dỡ và mở rộng dễ dàng, nhanh chóng trong những trƣờng hợp khẩn cấp góp phần nâng cao tính khả thi của đề tài. Giá thành ngôi nhà là 108 triệu với diện tích xây dựng là 32m2. Độ bền của ngôi nhà lên tới 40 năm. Tuy nhiên ngôi nhà chỉ áp dụng đƣợc cho việc ứng phó 21 với lũ. Còn việc chống chọi với bão thì hoàn toàn không có khả năng. Khi có bão ngôi nhà phải sử dụng biện pháp lai dắt về vùng không có bão để tránh bão [9]. Hình 1.13 Mô hình “Nhà tre chống thiên tai” do nhóm kĩ sư của hãng H&P của Việt Nam thiết kế, 2013. Mô hình (hình 1.13) là một thiết kế nhà tre độc đáo đƣợc lấy từ nguyên liệu là tre nứa có sẵn trên khắp Việt Nam. Ƣu điểm loại vật liệu này là bền, rẻ, dễ dàng tạo thành cấu trúc chắc chắn. Sàn nhà đƣợc nâng cao hơn so với mặt đất để phòng tránh lũ lụt. Ý tƣởng xây những ngôi làng tre nứa với lối kiến trúc mái nhà xòe ra đón nắng và cụp lại khi trời mƣa. Nhà ở thông thoáng, thoải mái, phù hợp với phong tục tập quán của ngƣời dân tộc thiểu số. Ƣu điểm loại thiết kế này là nhanh gọn nhẹ, an toàn cho ngƣời sử dụng. Nhà đƣợc giữ bằng 4 cọc trụ bằng sắt, đảm bảo kết cấu vững chắc, làm nền tảng để xây dựng một ngôi nhà kiên cố. Dƣới móng nhà là hệ thống thoát nƣớc chống ngập lụt. Giá của mỗi ngôi nhà tre đƣợc ƣớc tính khá rẻ, chỉ khoảng hơn 40 triệu đồng. Tuy sử dụng vật liệu địa phƣơng quen thuộc nhƣng độ bền không cao. Kết cấu bằng tre không bền với thời gian khi phải chống chọi với những cơn bão lớn nhƣ ở miền trung, khả năng kháng lũ chỉ vài mét, kiến trúc có tính áp đặt, giá thành rất cao so với 22 tuổi thọ công trình, đòi hỏi khá nhiều kỹ thuật và khó có thể triển khai trên diện rộng. [16]. Hình 1.14 Mẩu “nhà lõi tránh bão lụt”, 2011 Phƣơng án “nhà lõi tránh bão lụt” (hình 1.14) đoạt giải A của cuộc thi kiến trúc Nhà ở nông thôn vùng bão lụt do Hội KTS Việt Nam phát động năm 2010. Do hai KTS thiết kế là KTS Trịnh Tuấn Hiệp và PGS.TS Phạm Hùng. Ngôi nhà đƣợc đƣa vào xây dựng thực tế đầu tiên vào năm 2011 ở Quảng Ngãi. Lõi nhà đƣợc thiết kế là một hệ khung bê tông cốt thép có hình dạng cơ bản, đƣợc cấu tạo từ 2 hình lập phƣơng kích thƣớc 3m x 3m x 3m đặt chồng lên nhau thành khối 2 tầng, tạo ra một môđun làm cơ sở để từ đây có thể phát triển không gian các hƣớng theo chiều cao, rộng hoặc sâu khi cần áp dụng trong thực tế. Do hình khối đơn giản nên lõi nhà dễ hình dung, thuận lợi trong việc triển khai, sắp đặt và tính toán. Khi đƣợc hƣớng dẫn đầy đủ, ngƣời dân có thể tự tổ chức làm lấy, giảm đƣợc các chi phí phụ, hoặc rất kinh tế khi sản xuất lắp ghép hàng loạt. Tuy nhiên mô hình không có tính tùy biến cao. Không có khả năng tự 23 nâng lên hạ xuống theo mực nƣớc lũ. Chỉ đối phó đƣợc với một mực nƣớc lũ nhất định là chiều cao của ngôi nhà. Nếu mực nƣớc lũ cao hơn chiều cao của ngôi nhà thì ngôi nhà mất khả năng đối phó với lũ. Khi lũ về vận ngƣời dân phải mất thời gian vận chuyển vật dụng trong gia đình lên tầng trên một cách khó khăn. Làm cho việc ứng phó với lũ khó khăn hơn, làm tăng thêm tính thiết hại do lũ gây ra. Nếu nhƣ trong gia đình không có ai khỏe mạnh thì thiệt hại lại càng lớn hơn[18]. Hình 1.15 Giải pháp “nhà chống lũ, lụt chủ động EBH Greenarchi 2.0” của nhóm nghiên cứu Greenarchi, 2014 . Cốt lõi của giải pháp EBH Greenarchi 2.0 (hình 1.15) là nền nhà tự nổi lên khi lũ, lụt tràn về một cách chủ động biến nền nhà thành một chiếc bè nổi ngay trong lòng nhà. Nền nhà tự nổi làm bằng mốp xốp EPS đƣợc bọc bởi tấm 3D hoặc vật liệu tƣơng đƣơng nên độ bền hàng trăm năm mà không cần phải bảo dƣỡng. Vật liệu làm tƣờng nhà chủ yếu bằng bao cát nên có khả năng chống lũ có vận tốc dòng chảy lớn, mát về mùa hè, ấm về mùa đông, không gây ảnh hƣởng môi trƣờng ngay cả giai đoạn thi công, tận dụng đƣợc rác thải (vỏ bao tải). Mái nhà có thể lợp bằng các vật liệu nhẹ nhƣ tôn, rơm, rạ, lá cọ…trên hệ thống dàn vì kèo bằng gỗ, thép, tre, nứa. Đỉnh mái có phần đóng mở đƣợc để đón gió, đối lƣu không khí, điều hòa vi khí hậu. Chi phí để hoàn 24 thiện ngôi nhà chỉ từ 1 triệu đến 2 triệu đồng/m2 (đối với công trình xây mới) và từ 500.000 – 700.000 đồng/m2 với công trình cải tạo. Tuy nhiên nó vẩn còn có một số hạn chế nhƣ khả năng chống bão thấp, không gian sử dụng bị thu hẹp khi có lũ, tƣờng nhà đƣợc xây dựng bằng bao cát nên làm cho kiến trúc của ngôi nhà không đẹp và không phù hợp với suy nghỉ của ngƣời dân. [19]. Hình 1.16 Mô hình nhà ở chống bão + lụt (mẩu số 2) của Chi Đoàn Thanh Niên Sở Xây Dựng Đà Nẵng, 2011. Hình 1.16 là mẩu nhà nằm trong chuổi đề án hỗ trợ hộ nghèo xây dựng nhà ở phòng, tránh bão, lụt trên địa bàn thành phố Đà Nẵng theo quyết định số 48/2014/QĐ – TTg ngày 28/8/2014 của Thủ tƣớng Chính phủ. Mô hình nhà chống bão + lụt là một trọng 3 mô hình mà Chi Đoàn Thanh Niên Sở Xây Dựng Đà Nẵng thiết kế và đem vào thực hiện cho đề án, trong đó có 2 mô hình đƣợc áp dụng để xây mới (một mô hình là hình 1.16), và 1 mô hình đƣợc đƣa vào để cải tạo. Theo đề án thì Đà Nẵng có 407 hộ thuộc diện đối tƣợng đƣợc hổ trợ xây dựng nhà ở phòng, tránh bão, lụt. Tổng số vốn để thực hiện đề án là 19,129 tỷ đồng [10]. 25 Hình 1.17 Mô hình xây dựng gôi nhà chòi phòng tránh lũ. Mẩu nhà ở hình 1.17 đƣợc xây dựng ở khu vực miền trung trong "chính sách hỗ trợ hộ nghèo xây dựng nhà ở phòng, tránh lũ, lụt khu vực miền Trung" mà bộ Xây Dựng trình chính phủ năm 2014. Tuy cách thức xây dựng kiến trúc đơn giản nhƣng tính khả thi chƣa đƣợc cao do sự áp đặt kiến trúc, khả năng kháng lũ, lụt thấp (chỉ khoảng vài mét), giá thành xây dựng, hiệu quả sự dụng và sự hài hòa với không gian kiến trúc chung. Với giải pháp này, rất khó để triển khai một quy hoạch định hƣớng thật chi tiết, rõ ràng và đồng bộ. Điều này đã thể hiện rõ qua thực tế. Hơn nữa với kết cấu nhƣ mô hinh này sẽ có khả năng gây nguy hiểm cho ngƣời dân khi gặp phải những cơn bão lớn vì khả năng kháng bão của mô hình này không cao. 26 Hình 1.18 Ngôi nhà chống lũ mang tên “Bên kia chợ nổi” do hai sinh viên Nguyễn Hồng Quân và Trần Trương Thúy Nhi, khoa Kiến Trúc, Đại học Văn Lang thiết kế. Ngôi nhà hình 1.18 là tác phẩm đạt giải nhất trong cuộc thi thiết kế Ngôi nhà thích ứng trong thời đại biến đổi khí hậu và thiên tai. Căn nhà đƣợc xây dựng với vật liệu chính là gỗ bạch đàn – loại gỗ phổ biến tại địa phƣơng. Các cột dầm cao 3 mét đƣợc làm bằng bê tông. Vách tƣờng làm bằng gỗ và đƣợc bao bọc bởi lớp vách trong suốt an toàn để vừa mang ánh sáng vừa che chắn gió. Sàn nhà đƣợc lót những tấm xi măng có thể tháo lắp dễ dàng và an toàn với sức khỏe. Sau một năm nhận gải thì đã đƣợc ban tổ chức cuộc thi hỗ trợ 100 triệu đồng để biến mô hình thành thực tế. Căn nhà đầu tiên đƣợc xây dựng từ tháng 1 đến tháng 3/2014 cho bác Nguyễn Văn Thƣơng (xã Hậu Mỹ Bắc B, huyện Cái Lậy, tỉnh Tiền Giang). Tuy vậy ngôi nhà còn có các hạn chế nhƣ khó khăn trong việc ứng phó với những cơn bão lớn, và có những hạn chế giống nhƣ những mô hình nhà lỏi và nhà chòi đã đƣợc nêu ở trên [11]. 27 CHƢƠNG 2 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU: 2.1.1 Vật liệu làm hệ bao che và sàn nhà nổi: Hiện nay trên thị trƣờng có nhiều loại vật liệu làm hệ bao che và vách ngăn cho nhà cửa. ví dụ nhƣ: - Tấm Compact HPL của công ty CP XNK Compact HPL [55]. Hình 2.1 Tấm Compact HPL chịu nước 100% 28 - Tấm bao che nhà xƣởng sandwich panel System của công ty tonxop Việt – Mỹ [56]. Hình 2.2 Tấm bao che nhà xưởng sandwich panel System. - Tấm calcium silicate (DURAflex) của công ty Vĩnh Tƣờng [57]. - Tấm Tấm xi măng sợi cellulose smartboard hay còn gọi là tấm cemboard của SCG. - Hay củng có thể làm bằng những tấm tôn lạnh hoặc bằng gỗ. Nhưng với đề tài này giải pháp tấm bao che nhà nổi được chọn là tấm xi măng sợi cellulose smartboard hay còn gọi là tấm cemboard của SCG [36]: - Tấm xi măng sợi cellulose smartboard ngày nay đã trở thành một trong những vật liệu thi công nội thất phổ biến ở Việt Nam. Chúng ta có thể dễ dàng nhận thấy vách hay trần bằng tấm xi măng sợi cellulose xuất hiện ngày càng nhiều tại những công trình từ dân dụng đến các trung tâm thƣơng mại, nhà xƣởng, trƣờng học hay bệnh viện. bên cạnh những lợi thế ƣu việt nhƣ gọn nhẹ, thi công nhanh và là sản phẩm thân thiện với môi trƣờng, tấm xi măng sợi cellulose Smartboard Thái Lan còn mang lại những tính năng vƣợt trội nhƣ chống cháy, cách âm, tiêu âm, cách nhiệt, chịu va đập và đặc biệt là chịu đƣợc môi trƣờng ẩm ƣớt mà không ảnh hƣởng đến kết cấu tấm. Nhờ đó, chính là giải pháp hiện đại nhất cho hệ vách và tƣờng… 29 - Việt Nam trong đới khi hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm mƣa nhiều, các khu vực nhƣ miền trung thƣờng xuyên chịu ảnh hƣởng của thời tiết khắc nghiệt nắng nóng, gió lào và bão lũ. Do vậy tấm xi măng sợi cellulose Smartboard Thái Lan với độ bền, có những đặc tính vật lý đáp ứng và chống chịu đƣợc sự thay đổi của thời tiết. - Đặc điểm của tấm xi măng sợi cellulose Smartboard Thái Lan:  Có thể chịu nƣớc mƣa nắng lâu dài mà không bị mục nát, không bị thấm khi tiếp xúc thƣờng xuyên với nƣớc.  Tấm cứng nên có khả năng chống chịu với những va đập mạnh.  Không bị nứt nẻ, răng cƣa tại cạnh cắt. lắp đặt dễ dàng và thuận tiện, thích hợp với cả khung gỗ và khung thép. Đồng thời dễ dàng tháo gỡ, chỉnh sữa nếu cần.  Có khả năng kháng nhiệt cao.  Có khả năng cách âm với các nguồn âm xung quanh.  Sản phẩm không cháy, không bắt lữa nên thích hợp để sử dụng trong các khu vực có yêu cầu về tiêu chuẩn an toàn chống cháy cao.  Rất dễ dàng trong vận chuyển, thi công và lắp đặt, có thể uốn cong trong thi công với đƣờng kính nhất định (phụ thuộc vào độ dày của tấm)  Có thể chống đƣợc mối mọt và các công trình gây hại.  Là một vật liệu nhẹ, mỏng phù hợp với những công trình cần kết cấu nhẹ nhƣ nhà nổi. - Bảng thông số của tấm cemboard: Bảng 2.1 Chỉ tiêu kỹ thuật của tấm xi măng sợi cellulose Smartboard Thái Lan Thuộc tính Kết quả thử nghiệm Tiêu chuẩn Độ trƣơng nở khi ngâm nƣớc (24h) 0.12 % JIS A 5420 Tỷ trọng 1260 Kg/m3 ASTM C 1185 Chống thấm nƣớc (ngâm 24h) Pass TIS 1427 – 2540 Hệ số hấp thụ nƣớc 34% - Lực căng vuông góc bề mặt 1.0 MPa JIS A 5905 Môđul kháng lại lực đàn hồi 10 N/Sq.mm ASTM C 1185 Hệ số dẫn nhiệt (K) 0.084 W/M0C ASTM C 117 30 Cách âm (STC) 38 dB BS 2750 Chống cháy và không bắt lửa Pass BS 476 Part 5,6 and 7 Hệ thống chống cháy 1&2 hours BS 476 Part 20 – 22 Tỷ lệ co ngót (sấy ở 600 trong 24h) 0.04 % - Môđul đàn hồi 4500 N/Sq.mm. ASTM C 1185 Bán kính uốn (tấm có độ dày lần lƣợt 4,6,8,10 mm) - 1.0, 1.5, 2.0, 4.0 m Thành phần của tấm xi măng sợi cellulose Smartboard Thái Lan Tấm smart board = xi măng + cát + vôi + sợi gỗ - Ứng dụng của sản phẩm: Bảng 2.2 Độ dày, trọng lƣợng tiêu chuẩn và ứng dụng của tấm cemboard Độ dày Kích thƣớc Trọng lƣợng (mm) (mm) (Kg/tấm) 3.5 610 x 1220 3.9 Làm trần thả 3.5 1220 x 2440 15.8 Làm trần chìm 4 1220 x 2440 18 Làm trần chìm 4.5 1220 x 2440 20.2 Làm trần chìm 6 1220 x 2440 27 Vách ngăn trong nhà 8 1220 x 2440 36 Vách ngăn trong nhà 9 1220 x 2440 40.4 Vách ngăn ngoài trời 12 1220 x 2440 54 Vách ngăn ngoài trời 16 1220 x 2440 72 Sàn gác nhà phố 18 1220 x 2440 80 Sàn kho xƣởng Ứng dụng 31 Bảng 2.3 Tải trọng tiêu chuẩn của hệ sàn làm bằng tấm cemboard Tải trọng cho từng loại bề dày tấm (Kg/m2) Nhịp (cm x cm) 12mm 14mm 16mm 18mm 20mm 40 x 40 450 610 770 960 1300 40 x 60 280 410 520 650 950 40 x 120 220 340 440 550 790 60 x 60 150 250 320 410 600 60 x 120 - - 180 230 330 Hình 2.3 Tấm xi măng sợi xenlulose smartboard 2.1.2 Vật liệu làm phao: Với phao cho nhà nổi thì có nhiều phƣơng án để lựa chọn. ví dụ nhƣ: Dùng thùng phi, phao nổi bê tông cốt thép Light Block [39], phao nổi nhựa FCC [40]… nhƣng với đề tài này phƣơng án đƣợc chọn đó là làm bằng khối mốp xốp EPS đƣợc bọc bởi tấm 3D hoặc sơn phủ vật liệu tƣơng đƣơng có độ bền hàng chục năm mà không cần phải 32 bảo dƣỡng. Phƣơng án này giống với phƣơng án của các mô hình nhà [5, 19, 25] đã nêu ở trên. Hình 2.4 Khối mốp xốp EPS- Kích thước xuất xưởng tỉ trọng cao nhất 30Kg/m 3 , dài nhất tại Việt Nam 6150 mm. - Đặc điểm của nhựa xốp EPS [37]: 1. Đặc tính chịu nén: Xốp EPS có các đặc tính chịu nén đƣợc kiểm nghiệm theo tiêu chuẩn DIN 53421. Tính chịu nén tăng khi tỷ trọng xốp tăng. 2. Đặc tính chịu kéo: Xốp EPS có các đặc tính chịu kéo đƣợc kiểm nghiệm theo tiêu chuẩn DIN 53430. Lực kéo đứt tăng khi tỉ trọng tăng. Đặc tính này còn phụ thuộc vào công nghệ sản xuất, các trạng thái sản xuất và chất lƣợng hấp ngấu xốp, đây cũng là đặc điểm khác với xốp gia công. 3. Tính chịu uốn: Thử nghiệm theo tiêu chuẩn DIN 53423. Tính chịu uốn tăng khi tỉ trọng tăng. 33 4. Tính chịu tải lâu dài: Thay đổi đến 90% hình dáng khi chịu tải lớn nhất trong vòng 24 giờ và trở lại hình dáng ban đầu sau khi thử nghiệm 04 tuần. Hiện tƣợng hồi phục này là nhờ sự thấm trở lại của không khí vào các hạt xốp. 5. Tính cách nhiệt: Nhiệt độ chỉ thay đổi khoảng 10% trong khoảng nhiệt độ từ 10oC đến 100oC. Nhờ có nhiệt dung riêng rất thấp nên xốp EPS có khả năng truyền nhiệt rất thấp. 6. Hệ số nở nhiệt: không phụ thuộc vào nhiệt độ và tính chất vật lý của xốp, không phụ thuộc vào độ ẩm và áp xuất khí quyển. 7. Tính không thấm nước: Xốp không bị ẩm, mốc do môi trƣờng xung quanh nhƣng có thể bị ẩm khi tiếp xúc trực tiếp với nƣớc. Độ ẩm cũng phụ thuộc nhiều vào tỷ trọng. 8. Tính cách điện: Xốp EPS là một chất cách điện, có thể cách điện đến 2KV/mm. Điện trở ở 23oC và độ ẩm không khí 50% là 1KW. Thử nghiệm theo tiêu chuẩn DIN 53482. 9. Tính bền hoá học: Xốp không bền với các chất hoá học phá huỷ Polyme nhƣng bền với các dung môi là nƣớc hoa quả, dầu thực vật, chất béo động thực vật và các sản phẩm của paraphin. Bền với tia tử ngoại: Xốp EPS chỉ chịu tác động khi tiếp xúc trực tiếp với tia tử ngoại một thời gian dài. 10. Tính chống cháy: Xốp có khả năng tự dập tắt lửa có nghĩa là khi cháy bề mặt, các chất khí thoát ra sẽ nhanh chóng dập tắt ngọn lửa (tính chất này chỉ có với nguyên liệu EPS mà Morning Star Corporation đang sử dụng). Các sản phẩm xốp EPS có thể gia công bằng phƣơng pháp thông thƣờng nhƣ sử dụng các dụng cụ cắt gọt, khoan, dán. Phƣơng pháp này phổ biến và rất kinh tế khi sản xuất các tấm và hộp với số lƣợng nhỏ và mẫu mã đa dạng. 11. Sơn trên sản phẩm: Các sản phẩm xốp đƣợc sơn phủ dễ dàng, nó làm tăng tính chất vật lý và cải thiện tính chống chọi với thời tiết, tăng tính chịu nƣớc của sản phẩm. Các phƣơng pháp sơn quét, lăn, phun đều có thể đƣợc sử dụng với yêu cầu sơn phủ không chứa các dung môi phá huỷ xốp. Chính nhờ những tính chất nổi bật này xốp EPS đƣợc sử dụng rất rộng rãi trong các nghành công nghiệp bao bì, công nghiệp xây dựng ... 34 Bảng 2.4 Bảng 2.4 tính chất vật lý của xốp Thử nghiệm theo Tỷ trọng DIN 53420 0 Dẫn nhiệt ở + 10 C DIN 52612 Ứng suất nén ở 10% nén DIN 53421 Ứng suất nén cho phép để tính bao bì DIN 55471 Độ bền uốn DIN 53423 Độ bền cắt DIN 53427 Độ bền kéo DIN 53430 Modul đàn hồi khí nén DIN 53457 Biến Thời gian ngắn DIN 53424 dạng Thời gian dài ở 5.000 N/m2 DIN 18164 do nhiệt Thời gian dài ở 20.000 N/m2 DIN 18164 Nội dung Hệ số co dãn Nhiệt dung riêng Sau 7 ngày Hấp thụ nƣớc Khi ngâm vào Sau 28 ngày nƣớc Tỷ trọng dòng khuyếch tán hơi nƣớc Đơn vị Kết quả thử nghiệm Kg / m3 W / (m.K) N/mm2 N / mm2 N / mm2 N / mm2 N / mm2 N / mm2 100 16 0.034-0.037 0.07-0.12 0.28 0.09- 0.22 0.07-0.11 0.10-.019 2.3-3.5 100 20 0.033- 0.036 0.11 – 0.16 0.039 0.15 – 0.39 0.12 – 0.17 0.17 – 0.35 3.4 – 7.0 100 25 0.032-0.036 0.15 – 0.20 0.055 0.22 – 0.47 0.15 – 0.20 0.22 – 0.40 5.6 – 9.2 100 30 0.031-0.035 0.20 – 0.25 0.071 0.33 – 0.57 0.21 – 0.26 0.30 – 0.48 7.7 – 11.3 100 80 – 85 80 – 85 80 - 85 80 – 85 80 – 85 80 – 85 80 – 85 80 - 85 80 - 85 80 - 85 1/K J / (kg.K) 0.5 – 1.5 -5 5 – 7.10 1210 0.5 – 1.5 -5 5 – 7.10 1210 0.5 – 1.5 -5 5 – 7.10 1210 0.5 – 1.5 5 – 7.10-5 1210 0.5 – 1.5 DIN 53434 1.0 – 3.0 1.0 – 3.0 1.0 – 3.0 1.0 – 3.0 1.0 – 3.0 DIN 52615 G / (m2.d) 40 35 25 - 30 20 DIN 4108 Giá của sản phẩm liên hệ tại công ty Cổ Phần Công Nghệ Và Xây Dựng Panel 3d Việt Nam là 70.000đ/kg 35 2.1.3 Vật liệu làm kết cấu chịu lực: - Kết cấu chịu lực của phần nhà nổi đƣợc làm từ thép hộp. - Kết cấu chịu lực cho nhà cố định đƣợc làm bằng bê tông cốt thép. 2.1.4 Vật liệu làm hệ mái che: - Hệ vì kèo, xà gồ mái làm bằng thép hộp. - Mái đƣợc lợp bằng tấm tôn màu steel-top (AZ50) của công ty cổ phần SNE (Công ty Cổ phần tôn mạ màu Việt - Pháp). Loại tôn này có cấu tạo nhiều lớp với nhịp l = 870 mm, đây là loại tôn mới có khả năng chịu gió bão hiệu quả hơn các loại tôn thông thƣờng [38]. - Nó đã đƣợc Phòng Nghiên cứu Thí nghiệm Gió - Viện Chuyên ngành kết cấu Công trình Xây dựng tiến hành thí nghiệm khả năng chịu lực. Với kết quả là ở áp lực p = 982 N/m2 (tƣơng ứng bão cấp 13 thang Beaufort mở rộng, vận tốc gió V =144 km/h) gây ra độ võng giới hạn [f] = l/120 = 7,2 mm; Áp lực p = 1370 N/m2 (tƣơng ứng bão cấp 14 thang Beaufort mở rộng, vận tốc gió V =170 km/h) gây ra độ võng giới hạn [f] = l/90 = 9,6 mm. Mẫu thí nghiệm chƣa bị hỏng tại áp lực p = 4000 N/m2 (tƣơng ứng bão cấp 17 thang Beaufort mở rộng, vận tốc gió V = 291 km/h). - Đặc điểm của tôn steel-top (AZ50) là:  Có giải pháp lắp đặt khác với những loại tôn thông thƣờng: Đó là một đầu của tôn đƣợc dập sóng dƣơng cài vào tấm tôn kia đƣợc dập với sóng âm, một bách liên kết hình chữ S một đầu đƣợc đặt vào trong lòng 2 sóng dƣơng âm đó, đầu kia bách liên kết đƣợc gắn chặt vào thanh xà gồ bên dƣới bằng vít. Sau đó dùng 1 dụng cụ đặc dụng để bóp chúng lại và quấn mí xuống, làm cho 2 mí tấm tôn và bách hình chữ S đƣợc liên kết cứng với nhau tạo thành 1 gờ sóng chạy dài trên mái, độ cao sóng khoảng 25mm , nhìn trên mặt mái hoàn toàn không có vít chỉ có những đƣờng sóng chạy dài.  Khổ tôn chỉ 330mm và có dập sóng gân tạo cứng ở giữa nên rất cứng có thể đi lại trên mái bình thƣờng nhƣ đi trên bê tông và không bị gió nhún tôn gây tiếng ồn cho bên dƣới nhƣ các loại tôn sóng thông thƣờng khổ 1090mm.  Nếu có bão không cần dùng dây cáp và tăng đơ giằng trên mái tôn từ bên này xà gồ qua bên kia xà gồ để hổ trợ nhƣ các loại tôn thông thƣờng. 36  Ƣu điểm chính của giải pháp là ngăn ngừa hiện tƣợng dột nƣớc một cách tuyệt đối, có khả năng chống bão tốt, chống lại sự gỉ sét, đi lại trên tôn dể dàng, chống lại sự biến dạng của tôn, không phải dùng keo silicon chống dột. Vít để bắt các bách cố định hình chữ S vào xà gồ nhỏ hơn và rẻ hơn vít bắn tôn.  Ngoài ra, phƣơng pháp này cũng tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thi công nhanh trong mọi địa hình và mọi thời tiết khác nhau vì máy cán tôn thế hệ mới nhất hiện nay gọn nhẹ, có thể chở đến chân công trình sản xuất và thi công tại chổ, tiết kiệm đƣợc tiền vận chuyển tôn thành phẩm đến chân công trình và nhƣ đã đề cập ở trên là có thể tạo ra mái tôn có độ dài bất kỳ thỏa mãn mọi yêu cầu của chủ đầu tƣ cũng nhƣ các kiến trúc sƣ (có thể dài đến 120m hoặc hơn). Đặc biệt tuổi thọ công trình tăng lên gấp nhiều lần có khả năng chống bão tốt và tháo dở tôn để lắp đặt nơi khác một cách dể dàng và mau chóng. Hình 2.5 Mái lợp bằng tôn steel-top (AZ 50), hình ảnh công trình nhà xưởng của công ty sắt thép Trường Quang Đà Nẵng - Nếu không có điều kiện sử dụng tấm lợp tôn steel-top (AZ50) thì củng có thể sử dụng tấm tôn kẻm dày 4.5mm đƣợc bán rộng rải trên thị trƣờng. Biện pháp liên kết giữa tôn và xà gồ đƣợc thực hiện theo biện pháp của mô hình nhà [10]. 2.1.5 Vật liệu làm nhà cố định: - Ximăng PC 30, xi măng trắng - Cát xây, cát tô. 37 - Đá 1x2, đá 4x6, đá chẻ, đá vôi - Gạch tuynel 6 lỗ 8,15x13x20 - Sơn tổng hợp (sơn gỗ), sơn nhà, sơn sắt thép. - Thép tròn D ≤ 10mm và D ≤ 18mm - Gạch men lát nền. Và một số vật liệu khác sẽ đƣợc nêu rỏ trong bảng dự toán. 2.2 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: 2.2.1 Nghiên cứu giải pháp kiến trúc và kết cấu cho nhà chống bão: 2.2.1.1 Những điểm yếu của nhà miền trung: - Phần móng, trừ những nhà 1 - 2 tầng ít chịu tác động đến móng khi có bão, còn lại qua khảo sát, thì thấy đa số có kết cấu sơ sài, không đủ khả năng chịu tải trọng phần trên nên dẫn đến lún móng, gây nứt vỡ công trình khi có gió bão [12]. - Phần thân sử dụng vật liệu xây dựng kém phẩm chất, không đúng quy cách nhƣ: viên gạch có kích thƣớc nhỏ; xi măng kém phẩm chất; cát đúc, cát xây kém chất lƣợng, nhiều tạp chất; Liên kết giữa các bộ phận kết cấu không đảm bảo nhƣ: liên kết giữa tƣờng với khung bêtông cốt thép, liên kết giữa tƣờng ngang với tƣờng dọc; Giải pháp kết cấu không hợp lý tạo ra các hệ kết cấu dễ bị biến dạng khi chịu lực tác động bên ngoài. - Phần mái, hàng trăm ngàn căn nhà bị bay tấm lợp hoặc bóc dỡ toàn bộ mái đều do kết cấu lỏng lẻo của tấm mái với hệ sƣờn mái, và sự liên kết yếu ớt giữa hệ sƣờn mái với kết cấu chịu lực chính của ngôi nhà. - Phần cửa của ngôi nhà miền Trung thƣờng đơn giản, thiếu vững chắc, dễ bị phá hoại khiến gió lồng vào bên trong và dễ dàng bóc dỡ phần mái và tƣờng... 2.2.1.2 Các giải pháp xây dựng được đề xuất: 2.2.1.2.1 Địa điểm xây dựng nhà: - Nên chọn địa điểm xây dựng nhà ở những nơi khuất gió bão, tránh đối mặt với hƣớng gió chủ đạo của gió bão. Có thể tận dụng các địa hình có nhiều vật cản nhƣ gò, đồi, hoặc trồng cây để cản bớt tác động trực tiếp của gió lên nhà. Không nên xây nhà ở những nơi trống trải, hay chịu ảnh hƣởng của lũ quét và tác động của gió bão mạnh nhƣ ven sông, hồ lớn, bờ biển hay những nơi hút gió (hẻm đồi, giữa hai 38 sƣờn đồi…). Đối với các cây to sát nhà thì cần tỉa bớt cành lá để tránh hiện tƣợng cây đổ vào nhà khi có mƣa bão, nhất là đối với các cây có rễ nông [31]. - Nên bố trí các ngôi nhà thành cụm. Các nhà nên bố trí so le nhau, tránh bố trí thẳng hàng vì dễ hình thành các túi gió hoặc luồng gió xoáy. Giải pháp mặt bằng mái nhà nên đơn giản. Tốt nhất là thiết kế nhà có dạng chữ nhật. Nhà không nên dài quá, thông thƣờng tỷ lệ chiều dài nhà trên chiều rộng không nên lớn hơn 2,5 lần. Không nên thiết kế nhà có mặt bằng dạng chữ U, L hoặc chữ T [31, 33]. 2.2.1.2.2 Giải pháp cho móng: - Đối với phần móng, tuỳ thuộc vào khả năng chịu lực của nền đất mỗi nơi, thƣờng thì diện tích đáy móng cột là khoảng 1m2 (cho nhà 1 - 2 tầng, lƣới cột 3,5m ÷ 4,5m). Độ sâu đáy móng nên chọn lớn hơn kích thƣớc đáy móng để đảm bảo móng ngàm chặt vào nền đất [12]. - Nếu nền đất cát Rtc = 1,2kg/cm2 là đất khá tốt, đảm bảo nền móng. Đề xuất giải pháp hệ móng đơn, yêu cầu phải có hệ giằng móng và bố trí thép đúng theo tính toán kết cấu, và tiết diện giằng móng Hgm = L/12 [13]. - Đối với kết cấu móng, yêu cầu phải đủ khả năng chịu lực, neo giữ đƣợc các kết cấu bên trên khi nhà chịu tác động của gió. Ngoài ra, do bão thƣờng đi kèm với ngập lụt bởi mƣa, nên móng nhà cần đảm bảo cho các kết cấu bên trên luôn khô ráo. Kết cấu và vật liệu làm móng phải không bị hƣ hỏng khi ngập úng, đảm bảo chức năng chịu lực trong trƣờng hợp bị ngập nƣớc. Kết cấu móng thƣờng dùng là móng gạch, đá hoặc bê tông cốt thép. Tại các chân cột có thể bố trí các neo bằng thép để néo các chân cột [31]. - Diện tích đáy móng của nhà một đến hai tầng tối thiếu là 1m2; Khoảng cách tối đa giữa hai trụ phải đạt 3,5m tối thiểu; Độ sâu chôn móng để đảm bảo móng ngàm chặt vào nền đất, nên chọn lớn hơn kích thƣớc đáy móng [17] 2.2.1.2.3 Giải pháp cho kết cấu khung bê tông cốt thép: - Với hệ thống cột bêtông cốt thép thì đỉnh cột phải đƣợc liên kết với xà ngang để tạo thành kết cấu khung cứng, đảm bảo khả năng chịu lực của toàn bộ công trình [12]. - Yêu cầu có bố trí cột đầy đủ nhƣ thiết kế, với tiết diện và bố trí thép đúng theo tính toán kết cấu. Yêu cầu bố trí dầm/giằng tƣờng ở toàn bộ tƣờng ngoài nhà với kích 39 thƣớc Hd = (1/8, 1/12).L. Hệ dầm đó phải đảm bảo liên kết cứng với hệ khung cột để gia cƣờng khả năng chống chịu lực gió bão cho tƣờng bao che [13]. - Phải bố trí hệ thống giằng và liên kết cứng tất cả các kết cấu lại với nhau tạo thành một khối liên tục để tăng khả năng chống trƣợt, chống xoắn và chống xô đổ cho nhà. Bố trí các trụ và giằng bằng bê tông cốt thép liên kết với nhau, trụ đứng bố trí ở góc tƣờng và ngăn nhỏ các bức tƣờng rộng. Giằng nên bố trí ở các cao trình mặt móng, mép trên cửa sổ, cửa đi. Giằng cần phải khép kín chu vi tƣờng bao nhà và nối tất cả các bức tƣờng trong nhà lại với nhau [31]. - Mỗi ngôi nhà cần chọn một phòng hoặc một khu vực để làm lõi cứng cho toàn nhà. Lõi cứng có thể là các tƣờng gạch, xây bằng vữa xi măng cát. Các tƣờng này thƣờng có chiều dày tối thiểu là 220mm. Nên kết hợp đổ sàn bê tông ở khu vực lõi cứng này của nhà làm gác lửng hoặc sàn tầng. Lõi cứng là nơi kiên cố để neo giữ các bộ phận, các kết cấu khác của nhà. Đây cũng là nơi để ngƣời dân có thể trú ẩn an toàn và cất giữ các tài sản, lƣơng thực thiết yếu, đề phòng bão lớn có thể làm hƣ hỏng nhà hoặc khi ngập lụt. Nhà truyền thống, ngƣời dân thƣờng kết hợp cấu trúc chỗ thờ cúng để làm chức năng lõi cứng cho nhà [31]. - Nên đặt các cột bê tông giữa những bức tƣờng cách nhau khoảng (2.5 ÷ 3.5) m. Các cột này cao trung bình 4 m đối với tầng trệt và khoảng (3.3 ÷ 3.6) m đối với những tầng tiếp theo [17]. 2.2.1.2.4 Giải pháp cho tường bao quanh: - Trƣớc hết là gạch, nên sử dụng loại gạch tuynen 6 lỗ và xây gạch nằm [12].(xem hình) Hình 2.6 Gạch 6 lỗ đặt nằm theo giải pháp nhà chống bão (trên) so với kiểu đặt gạch xây vẫn thường gặp (dưới) 40 - Phần thân tƣờng phía trên cửa sổ - cửa đi có bố trí dầm/giằng tƣờng để gia cố thêm liên kết cứng chống gió bão cho hệ mãng tƣờng bao che [13]. - Không nên sử dụng các tƣờng quá rộng hoặc quá cao mà không đƣợc gia cố để chịu đƣợc tác động của gió. Với các bức tƣờng này cần đƣợc gia cƣờng bằng các giằng và các cột bổ trụ hoặc neo vào các khung và sàn chịu lực. Tƣờng không nên trổ nhiều cửa hoặc cửa có diện tích lớn. Các cửa cần phải kín gió. Để tránh hiện tƣợng cửa dễ bị bung khi bị gió giật, nên làm cửa sổ dạng khung đẩy, theo phƣơng đứng hoặc ngang. Các khung cửa cần đƣợc liên kết chắc chắn với tƣờng [31]. - Bảo đảm liên kết bền vững giữa cột với tƣờng nên bố trí các thanh thép neo tƣờng vào cột, khoảng cách giữa các thanh thép neo tƣờng vào cột < 500mm, kết hợp bố trí giằng tƣờng [17]. 2.2.1.2.5 Giải pháp cho mái che: - Đối với mái tôn, khi sử dụng xà gồ gỗ nên liên kết bằng đinh vít có tán lớn; còn với xà gồ thép C hoặc thép hộp, nên liên kết bằng móc sắt. Khoảng cách giữa các liên kết đinh vít hoặc móc sắt khoảng 250mm, khoảng cách xà gồ khoảng 1.000mm. Nên sử dụng tấm lợp có chiều dày khoảng 0,4mm, loại sóng vuông bé. Phần vƣơn ra của tấm mái khỏi bờ tƣờng khoảng 250mm, tốt nhất không nên để phần mái vƣơn ra khỏi tƣờng, phía trên tấm mái nên có biện pháp chằng giữ tấm mái [12]. - Nếu mái nhà dốc thì phải có trần, độ dốc mái lấy từ 20-300. Gữa các kết cấu phải có giằng liên kết theo phƣơng đứng và ngang. Xà gồ, cầu phong, li tô phải neo chắc chắn với kết cấu mái và tƣờng hồi. Nên có giằng chéo ở các góc mái [33]. 41 Hình 2.7 Neo đòn tay vào tường và kèo giả Hình 2.8 Neo kèo vào tường và trụ 42 - Nên làm diềm mái để hạn chế tác động trực tiếp của luồng gió lên phần đầu mái. Với mái hiên, nên làm hiên rời để nếu bị tốc thì ít ảnh hƣởng tới mái của nhà chính hoặc làm hiên bằng bê tông cốt thép. Cần hạn chế đặt các thiết bị ở trên mái. Trong trƣờng hợp phải đặt thì cần có biện pháp gia cố để đảm bảo chắc chắn rằng chúng chịu đƣợc tác động của gió. Để tránh cho các tấm lợp nhẹ khỏi bị gió tốc, cần có biện pháp neo, giữ chúng chắc chắn vào hệ kết cấu mái. Việc neo giữ có thể thực hiện bằng cách neo buộc, xây bờ chảy, bờ nóc, chèn vữa xi măng hoặc đè giữ bằng các bao cát. Ngoài ra để đảm bảo cho cả hệ thống mái không bị tốc thì các kết cấu khác của mái nhƣ rui, mè, đòn tay, xà gồ phải đƣợc liên kết chặt với nhau và liên kết với vì kèo thành một hệ thống chắc chắn. Cuối cùng, vì kèo phải đƣợc néo chặt vào cột hoặc tƣờng chịu lực bằng thép phi 6 để truyền tải trọng gió xuống kết cấu móng [31]. - Dùng các tƣờng chắn mái với độ cao phù hợp để ngăn gió không bị áp lực bốc mái [17]. Hình 2.9 Dùng các tường chắn mái với độ cao phù hợp để chắn gió Hình 2.10 Tường chắn mái xây cao sẽ gây áp lực bốc mái 43 Hình 2.11 Tạo lỗ điều áp trên tường chắn mái sẽ có tác dụng bảo vệ tấm mái 2.2.1.2.6 Giải pháp cho cửa: - Toàn bộ cửa đi và cửa sổ (bao che ngoài nhà) đều mở ra, cửa đi có then cài. Đề nghị sử dụng vật liệu gỗ cho bản và khung cửa (không sử dụng vật liệu mong manh nhƣ kính, vải bạt). Cửa phải đảm bảo kín khít, bố trí thông thoáng, các hệ cửa đối diện cơ bản nhƣ nhau [13]. - Nếu làm cửa kính nên làm khung cửa chính và cửa sổ chắc chắn. Không nên làm cửa quá lớn, không để mảng kính lớn. Việc đóng khoá cửa phải bảo đảm không để bị gió giật ra [17]. - Dùng bản lề chôn sâu vào tƣờng hoặc dùng các loại cửa đẩy, cửa lật khung cửa phải có thép đuôi cá và cửa phải đƣợc chèn cẩn thận vào tƣờng. Cửa liếp, cửa gổ cần gia cƣờng thêm các thanh chữ Z buộc hoặc đóng đinh cẩn thận [33]. Hình 2.12 Cấu tạo cửa sổ 44 2.2.1.3 Lý thuyết tính toán kết cấu cho nhà chống bão: 2.2.1.3.1 Tính toán kết cấu móng: - Chọn giải pháp kết cấu móng là móng đá. - Móng đƣợc chông sâu dƣới nền đất là 1.5m - Thiết kế kết cấu móng theo [41, 42]. 2.2.1.3.2 Tính toán tải trọng: - Tính toán tải trọng gió tác dụng lên nhà theo [43]: W = W0.k.c.γ (2.1) W0 = 0,0613.V02 (2.2) Trong đó: W0 – giá trị áp lực gió tại vùng đang xét Vo – vận tốc gió bão. k – hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao. c – hệ số khí động lấy theo bảng 6 [43]. γ – hệ số độ tinh cậy của tải trọng gió lấy bằng 1,2. Tải trọng gió tác dụng vào tƣờng. Tƣờng chịu một phần lực, phần lực còn lại sẽ truyền vào cột. Để tính toán cột ta xem nhƣ cột chịu tải trọng toàn của tƣờng truyền vào khi tƣờng chịu tải trọng gió. Do đó khi tính toán tải mà cột phải chịu ta tính toán theo công thức: Wđ = W.B (2.3) (với B là bề rộng đón gió của phần tƣờng tuyền lực vào cột) - Tính tải trọng tỳ của phần nhà nổi lên phần nhà cố định theo [44]: Đặc điểm của lũ ở miền trung là chảy từ thƣợng lƣu về hạ lƣu. Mực nƣớc dâng lên rất nhanh và hạ xuống củng rất nhanh do đó sẽ tạo nên một dòng chảy với vận tốc khá lớn. Vì vậy ngoài chức năng chống bão ra thì nhà chính còn có thêm chức năng là giữ cho phần nhà nổi không bị trôi đi khi có lũ. Khi đó phần nhà chính phải chịu một tải trọng tỳ lên của nhà nổi do dòng chảy của nƣớc tạo ra. Ta xem nhà nổi nhƣ một cái thuyền (hay gọi là vật thể nổi) và nhà chính là một bức tƣờng chắn. khi thuyền chịu tác động của dòng chảy thì sẽ bị trôi đi. Giờ ta đi thiết kế tƣờng chắn để chắn giữ chiếc thuyền không bị trôi đi. Nhƣ vây ta có thể tính tải trọng do nhà 45 nổi tỳ lên nhà chính theo lý thuyết của [44]. Sử dụng công thức tính toán của mục 6.3 trang 47 tài liệu [44], công thức là: q = 1,1. Qtot ld (2.4) Trong đó: q – Cƣờng độ tải trọng tỳ của vật thể nổi (nhà nổi) lên công trình (nhà cố định), kN/m. Qtot – Lực nằm ngang trong tổng tác dụng của gió, dòng chảy và sóng. Ở đây ta chỉ xét tới lực nằm ngang do tác dụng của dòng chảy nƣớc lũ lên vật thể nổi ở đây là phần nhà nổi, (kN). Qtot = Qw = 0.59.AI.vt2 (2.5) AI – Phần diện tích cản nƣớc chính diện (dƣới nƣớc) của vật thể nổi, m2 vt – Vận tốc ngang của dòng chảy nƣớc, m/s ld – Chiều dài doàn tiếp xúc của vật thể nổi (nhà nổi) với công trình (nhà cố định), m. - Tải trọng bản thân sàn mái: Sàn mái gồm các lớp cấu tạo sau: lớp vữa xi măng trát trần mác 75 dày 1,5 cm ; sàn BTCT dày theo tính toán. Nếu sàn có lát thêm gạch thì có thêm lớp vữa lót dày 3cm và lớp gạch. Công thức tính tải trọng bản thân sàn mái gtt = ∑ gtc .n = ∑ i .γi .n i (2.6) Trong đó: gtc – tải trọng tiêu chuẩn của lớp cấu thứ i, T/m2 i – độ dày của lớp cấu tạo thứ i, m γi – khối lƣợng riêng của lớp cấu tạo thứ i, T/m3 n – hệ số an toàn, n = 1,3 đối với lớp vữa và n = 1,1 đối lớp các lớp còn lại. - Tải trọng tƣờng tác dụng lên dầm: Q= 0,7.St .q.n (T/m) lt Trong đó: Q –Tải trọng tính toán của tƣờng (kg/m) (2.7) 46 q –Tải trọng tiêu chuẩn của tƣờng. Với tƣờng gạch xây dày 20 tra bảng ta đƣợc q = 330 (kg/m) = 0,33 (T/m). St – Diện tích phần tƣờng gác lên dầm. n – Hệ số vƣợt tải ( chọn n=1,1) lt – Chiều dài của tƣờng phân bố lên dầm. 2.2.1.3.3 Tính toán kết cấu của nhà cố định theo [45, 46]: Bƣớc 1: Chọn sơ bộ kích thƣớc tiết diện.  Chọn sơ bộ kích thƣớc tiết diện cột: Tiết diện cột A0 đƣợc xác định: A0 = kt .N Rb (2.8) Trong đó : Rb – Cƣờng độ tính toán về nén của bê tông. N – Lực nén, đƣợc tính toán bằng công thức nhƣ sau : N = ms.q.Fs Fs – Diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét. ms – Số sàn phía trên tiết diện đang xét kể cả tầng mái. q – Tải trọng tƣơng đƣơng tính trên mỗi mét vuông mặt sàn trong đó gồm tải trọng thƣờng xuyên và tạm thời trên bản sàn, trọng lƣợng dầm, tƣờng, cột đem tính ra phân bố đều trên sàn. Giá trị q đƣợc lấy theo kinh nghiệm thiết kế. Với nhà có bề dày sàn là bé (10 ÷ 14 cm kể cả lớp cấu tạo mặt sàn), có ít tƣờng, kích thƣớc của dầm và cột thuộc loại bé q = 1÷1,4 (T/m2). kt – Hệ số xét đến ảnh hƣởng khác nhƣ mômen uốn, hàm lƣợng cốt thép, độ mảnh của cột. Xét sự ảnh hƣởng này theo sự phân tích và kinh nghiệm của ngƣời thiết kế, khi ảnh hƣởng của mômen là lớn, độ mảnh cột lớn thì lấy kt lớn, vào khoảng 1,3 ÷ 1.5. Khi ảnh hƣởng của mômen là bé thì lấy kt = 1,1÷1,2.  Chọn sơ bộ chiều dày sàn mái: - Đặt hs là chiều dày bản sàn. Chọn hs theo điều kiện khả năng chịu lực và thuận tiện cho thi công. Ngoài ra cũng cần hs ≥ hmin theo điều kiện sử dụng. 47 - Theo điều 8.2.2 trang 123 tài liệu [45] quy định : hmin = 40 mm đối với sàn mái. hmin = 50 mm đối với sàn nhà ở và công trình công cộng. - Chọn chiều dày của sàn phụ thuộc vào nhịp và tải trọng tác dụng. Có thể chọn chiều dày bản sàn xác định sơ bộ theo công thức : 1 .l (2.9) m t Với ô bản liên kết bốn cạnh, chịu uốn 2 phƣơng m = 40÷50 và lt là nhịp hb = theo phƣơng cạnh ngắn.  Chọn sơ bộ tiết diện dầm. Bảng 2.5 Chọn tiết diện dầm KÍCH THƢỚC TIẾT DIỆN DẦM Loại dầm Nhịp L (m) Dầm phụ  6m Dầm chính  10m Chiều cao h Một nhịp  1 1    L  15 12   1 1   L  12 8  Nhiều nhịp h 1 L 20 h 1 L 15 Chiều rộng b 1 2   h 3 3 Bƣớc 2: Tính toán cốt thép dọc dầm :  Tính cốt thép dọc: Dựa vào mô hình tính toán và kết quả nội lực từ phần mềm etab và các tiết diện,vật liệu đã chọn tiến hành tính toán cốt thép cho hệ dầm nhƣ sau: - Từ các giá trị mômen ở nhịp và ở gối, giả thiết a, tính cốt thép theo các công thức sau: h0 = h - a ; = 1 - √1 - 2 As = m = m .γb .Rb .b.h0 Rs M γb Rb .b.h20 (2.10) (2.11) (2.12) 48 - Kiểm tra bố trí thép: a bố trí  a chọn - Kiểm tra hàm lƣợng cốt thép: = 0,05% ≤ min = As ≤ b.h0 max = . pl γb .Rb Rs (2.13)  Bố trí cốt đai cho dầm : - Kiểm tra điều kiện tính toán: φb3(1+ φf + φn)γbRbtbh0 Nếu Qtt < φb3(1+ φf + φn)γbRbtbh0 (2.14) => Bê tông không đủ chịu cắt, cần phải tính cốt đai chịu lực cắt cho dầm. Xác định bƣớc cốt đai: stt = 4.φb2 .(1 + φf + φn ).γb .Rbt .b.h20 smax = Q2 4.φb4 .(1+ φn ).γb .Rbt .b.h20 Q Rsw .n.asw (mm) (mm) (2.15) (2.16) h  ( mm) s ct   3 500 mm Bƣớc 3: tính toán kết cấu cột cho toàn bộ công trình. Nội lực của cột đƣợc lấy ra từ kết quả của phần mềm Etabs xuất ra. Dựa vào kết quả xuất ra ta lực chọn những cặp nội lực tại hai tiết diện đầu cột và chân cột có giá trị lớn nhất để tính toán cho cột. Những cặp nội lực đƣợc chọn để tính toán thỏa mãn: 1. N max ; Mx, My (Tƣơng ứng) 2. Mx(max) ; My, N (Tƣơng ứng) 3. My(max) ; Mx, N (Tƣơng ứng) - Trong tiến trình tính toán thép cột ta sử dụng tổ hợp 1 để tính toán và tiến hành kiểm tra lại bằng tổ hợp 2,3. - Sau khi lựa chọn những cặp nội lực lớn nhất của từng cột, ta tiến hành quá trình tính toán. - Xét tiết diện có cạnh Cx, Cy. Tiết diện chịu lực nén N, mômen uốn Mx, My, độ lệch tâm ngẫu nhiên eax, eay. Sau khi xét uốn dọc theo hai phƣơng tính đƣợc hệ số ηx, ηy. Mômen lúc này đã gia tăng Mx1, My1. 49 Mx1 = ηx.Mx ; My1 = ηy.My - Tùy theo tƣơng quan giữa giá trị Mx1, My1 với kích thƣớc các cạnh mà đƣa về một trong hai mô hình tính toán (theo phƣơng x hoặc y). Điều kiện và kí hiệu trong bảng 2.6 : Bảng 2.6 Mô hình tính toán cột Mô hình Theo phƣơng x Theo phƣơng y Điều kiện Mx1 My1 > Cx Cy My1 Mx1 > Cy Cx h = Cx ; b = C y h = Cy ; b = Cx M1 = Mx1 ; M2 = My2 M1 = My1 ; M2 = Mx2 Ea = eax + 0,2eay Ea = eay + 0,2eax Ký hiệu - Giả thiết chiều dày lớp đệm a = a’, tính h0 = h – a ; za = h – 2a. Tiến hành tính toán theo trƣờng hợp đặt cốt thép đối xứng. - Chiều cao vùng nén: x = N/(Rb.b) - Hệ số chuyển đổi m0: Khi x ≤ h0 thì m0 = 1- (0,6x/h0) , x > h0 thì m0 = 0,4 - Tính mômen tƣơng đƣơng (đổi nén lệch tâm xiên ra lệch tâm phẳng) M = M1 + m0.M2.(h/b) - Độ lệch tâm tĩnh học e1 = M/N và độ lệch tâm ngẫu nhiên ea = max (l/600,h/30) - Với kết cấu siêu tĩnh: e0 = max (e1, ea) => e = eo + (h/2) –a - Tính toán độ mảnh theo hai phƣơng : λx = l0x/ix ; λy = loy/iy ; λ = max (λx, λy) - Dựa vào độ lệch tâm e0 và giá trị x1 để phân biệt các trƣờng hợp tính toán. Trường hợp 1 : Nén lệch tâm rất bé (LTRB) - Nén đúng tâm rất bé khi ε = e0/h0 ≤ 0,3 tính toán gần nhƣ nén đúng tâm - Hệ số ảnh hƣởng độ lệc tâm: γe = 1/{(0,5 – ε).(2+ε)} - Hệ uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm: φs = φ + {(1-φ)ε}/0,3 - Khi λ < 14 lấy φ = 1; khi 14 < λ < 104 lấy φ theo công thức thực nhiệm φ = 1,028 – 0,0000288λ2 – 0,0016λ 50 - Diện tích toàn bộ cốt thép dọc bố trí theo chu vi: Ast  eN  Rbbh e Rsc  Rb Trường hợp 2: Nén lệch tâm bé (LTB) - Khi ε = eo/h > 0,3 đồng thời x1 > Rh0 thì tính toán theo trƣờng hợp lệch tâm bé. - Xác định lại chiều cao vùng nén:  1  R  x1    R   h0 1  50 02   với ε0 = e0/h0 - Diện tích toàn bộ cốt thép dọc bố trí theo chu vi: x Ne  Rbbx(h0  ) 2 Ast  kRsc za với hệ số k = 0,4 Trường hợp 3 : Nén lệch tâm lớn (LTL) - Khi ε = e0/h0 > 0,3 đồng thời x1 ≤ Rh0 thì tính toán theo trƣờng hợp lệch tâm lớn - Diện tích toàn bộ cốt thép dọc bố trí theo chu vi Ast  x1  h0 ) 2 kRs za N (e  với hệ số k = 0,4 - Kiểm tra bố trí thép cột Kiểm tra bố trí thép : abố trí  achọn Kiểm tra hàm lƣợng cốt thép trong cột : =1% ≤ = min Ast ≤ bh0 max =4% Bƣớc 4: Tính toán và bố trí cốt thép sàn:  Tính toán cốt thép sàn - Tính thép bản sàn nhƣ cấu kiện chịu uốn có bề rộng b = 1m - Chọn chiều dày lớp bảo vệ: a = 15 (mm), Chiều cao làm việc thực h0 = hs - a (mm). 51 - Xác định: Với ( 0 m = M1/(Rbbh20) Kiểm tra: m ≤ R với R = 0.(1 – 0,5 0). – Hệ số hạn chế vùng nén, phụ thuộc vào mác bê tông). - Diện tích cốt thép tính đƣợc: As = ( γbRbbh0)/Rs - Kiểm tra hàm lƣợng cốt thép của sàn: min % ≤ %= As/(b1.h0).100% ≤ max %. - Đối với bản % = (0,30,9) là hợp lý,nếu không thì phải tăng hoặc giảm chiều dày sàn. - Bố trí thép chịu lực: Khoảng cách giữa các thanh thép là: Stt = (bas)/As. - Thông thƣờng S = 70  200 đối với thép chịu lực (hs < 15 cm). Cốt thép trong bản đƣợc đặt thành lƣới. - Thƣờng chọn đƣờng kính Ø6; Ø8;Ø10….nhƣng thỏa mản điều kiện Ø ≤ h/10  Bố trí thép sàn - Khoảng cách lớp bảo vệ: abv = khoảng cách từ mép BT đến đáy cốt thép. abv = 1 cm đối với h  10 cm. abv = 1,5 cm đối với h > 10 cm. - Khoảng cách từ mép bêtông đến trọng tâm cốt thép a: (h0 = h - a) a = abv + d1/2 hoặc a = abv + d1 + d2/2 Chú ý: đối với cốt thép chịu momen dƣơng thì a của 2 phƣơng khác nhau. Do momen cạnh ngắn > momen cạnh dài nên ngƣời ta thƣờng đặt thép cạnh ngắn nằm dƣới để tăng h0. - Khoảng cách của cốt thép: Đƣờng kính cốt chịu lực từ Ø6  Ø10 (không đƣợc > h/10). - Khoảng cách giữa các cốt thép a = 7  20 cm. - Cốt thép phân bố không ít hơn 10% cốt chịu lực nếu l2/l1  3; không ít hơn 20% cốt chịu lực nếu l2/l1 < 3. Khoảng cách các thanh  35cm, đƣờng kính cốt thép phân bố  đƣờng kính cốt thép chịu lực. - Chiều dài thép mũ: L/4 với L là chiều dài cạnh của ô sàn. Tại vùng giao nhau để tiết kiệm có thể đặt 50% Fa của mỗi phƣơng (ít dùng) nhƣng không ít hơn 3 thanh/1m dài. 52 2.3.1 Nghiên cứu giải pháp kiến trúc và kết cấu của nhà chống lũ: 2.3.1.1 Giải pháp kiến trúc: Giải pháp kiến trúc nhà đƣợc thiết kế theo hƣớng hiện đại bền vững nhƣng vẫn đáp ứng đƣợc các yếu tố văn hóa vùng miền, sử dụng vật liệu mới, nhẹ, bền bỉ và chịu lực tốt. Có thể tùy biến để mở rộng diện tích, sản xuất hàng loạt và kinh tế. 2.3.1.2 Giải pháp kết cấu: Yêu cầu kết cấu toàn bộ của ngôi nhà phải đƣợc làm bằng những vật liệu nhẹ từ kết cấu khung, kết cấu bao che cho đến kết cấu mái. Sử dụng thép hộp để làm kết cấu chịu lực cho ngôi nhà. Kết cấu bao che là các tấm Smart Board và tôn. Liên kết bằng hàn cứng, bulon và đinh vít. Do vậy ngôi nhà sẽ bền vững, nhẹ, nổi và ổn định đƣợc trên hệ thống phao. Kết cấu phải nhẹ và bền bỉ vững chắc, có thể đàm bảo ổn định khi chịu tải trọng lớn. Mái nhà liên kết hàn cứng với khung nhà, để không bị gió bão giật bay. Nhà phải bố trí hệ thống phao nổi để có thể nâng lên hạ xuống đƣợc theo mực nƣớc. Phao của ngôi nhà đƣợc tính toán để đủ nâng đƣợc toàn bộ tải trọng trên ngôi nhà. 2.3.1.3 Lý thuyết tính toán kết cấu nhà chống lũ: 2.3.1.3.1 Tính toán phao: - Tính toán lực nâng của khối xốp EPS:  Vận dụng lý thuyết lực trọng trƣờng và lực nổi (lực nâng thủy tĩnh) để tính toán sức nổi cho một khối phao xốp EPS [47]. Theo công thức 2.4, tr13 tài liệu [47], lý thuyết lực nổi thì ta có: Q= Ey.W γ Ey =1- w γ (2.17) (2.18) Trong đó: Q – Trọng lƣợng nổi (hoặc lực nổi) hay trọng lƣợng trong nƣớc của vật thể sẽ chìm. Nếu Q < 0 thì vật thể sẽ nổi. W – Trong lƣợng của vật thể trong không khí. Ey – Là hệ số lực nổi (hoặc sức chìm) của vật thể. γ – Trọng lƣợng riêng của vật thể. γw – Trọng lƣợng riêng của nƣớc, γw = 1000 kg/m3. 53  Vậy với một khối xốp EPS có tỷ trọng là 16 kg/m3 thì có sức nổi là: Ey = 1 - 1000 = - 61,5 16  Q = Ey.W = - 61,5 x 16 = - 984 kg  Nhƣ vậy với một khối xốp loại có tỷ trọng 16kg/m3 thì có sức nổi là -984 kg, hay có thể nâng đƣợc khối lƣợng là 984 kg. - Tính toán thể tích xốp cần thiết để nâng đƣợc ngôi nhà: - Để nhà nổi đƣợc thì: FA > Fnhà  Q.V > Fnhà  V > Fnhà/Q (2.19) Với FA: tổng lực đẩy nổi của phao xốp, Fnhà: tổng trọng lƣợng ngôi nhà 2.3.1.3.2 Tính toán hệ giàn sàn: - Xác định tải trọng lên giàn. - Mô hình etab hệ giàn sàn ngôi nhà. - Chọn tiết diện cần thiết của thanh giàn mục 5.3.5 trang 394 tài liệu [48]  Tính toán cho thanh chịu nén: Fyc ≥ N/φ.γ.R (2.20) Kiểm tra lại tiết diện đã chọn: σ = N/(φmin.F) ≤ γ.R và λmax ≤ [λ] (2.21) Trong đó: γ – Hệ số điều kiện làm việc lấy γ = 0,8 đối với thanh bụng chịu nén khi λ ≥ 60 (trừ thanh bụng ở gối tựa); γ = 1 cho các trƣờng hợp còn lại. φ – Hệ số uốn dọc, tra bảng 4.4 tài liệu [48]. R – Cƣờng độ tính toán của thép. F – Tiết diện thanh thép. φmin – hệ số uốn dọc bé nhất, tra bảng 4.4 tài liệu [45], phụ thuộc vào λmax = lmax (x, y) /r(x.y) Fyc – Dựa vào bảng quy cách thép hộp (phụ lục 5 tài liệu [48]). Chọn số hiệu thép cần dùng tra đƣợc các đặc trƣng hình học của tiết diện rx, ry, Fg.  Tính toán thanh chịu kéo: Fyc ≥ N/(γ.R) Kiểm tra lại tiết diện thanh đã chọn: σ = N/Fth ≤ γ.R và λmax ≤ [λ] (2.22) (2.23) với Fth – diện tích thực tế của tiết diện, độ mảnh λmax chọn từ độ mảnh λx và λy. 2.3.1.3.3 Tính toán kiểm tra liên kết hàn: Tính toán kiểm tra liên kết hàn theo mục 5 – chƣơng 2 , trang 71 tài liệu [49]: - Tính toán khi chịu mômen uốn M. điều kiện của đƣờng hàn đƣợc kiểm tra nhƣ sau: 54 M= M ≤ fwf .γc Wwf (2.24) ∑ l2w với Wwf = f hf . 6 2.25 Wwf - Là mô men kháng uốn của đƣờng hàn - Kiểm tra đƣờng hàn khi chịu lực cắt V: V= V ≤f .γ Awf wf c với Awf = h f f (2.26) ∑ lw (2.27) Awf - Diện tích tính toán của tiết diện đƣờng hàn - Kiểm tra đƣờng hàn khi chịu đồng thời M và V: 2 2 tđ =√ M + V (2.28) Trong đó: fws – Cƣờng độ tính toán của đƣờng hàn. γc – Hệ số điều kiện làm việc của kết cấu. f – Hệ số chiều sâu nóng chảy của đƣờng hàn. Khi hàn tay thì f = 0,7. hf – Chiều cao đƣờng hàn góc. Chiều cao này lớn nhất phải tuân theo điều kiện hf ≤ 1,2tmin. Với tmin là chiều dày nhỏ nhất trong số các bản thép đƣợc liên kết với nhau. Chiều cao đƣờng hàn nhỏ nhất không dƣới hfmin trong đó hfmin là chiều cao tối thiểu của đƣờng hàn góc cho trong bảng 2.3 tài liệu [49] lw – Chiều dài tính toán của đƣờng hàn. 2.3.1.3.4 Tính toán kiển tra bu lông: Tính toán kiểm tra bu lông theo bài 2.6 và 2.8 tr 79 và 91, tài liệu [49]. Bƣớc tính toán này dùng để kiểm tra khi sử dụng phƣơng án liên kết bằng bu lông. - - Khả năng chịu cắt của một bu lông đƣợc tính theo công thức: Khi chịu cắt: [N]vb = fvbγbAnv (2.29) Khi chịu ép mặt: [N]cb = d(Σt)minfcbγb (2.30) Kiểm tra bền cho bulông: 55 N/n ≤ [N]minbγc (2.31) Trong đó: fvb – Cƣờng độ tính toán chịu cắt của vật liệu bu lông lấy theo bảng I.10 phụ lục I [49]. γb – Hệ số điều kiện làm việc của liên kết bu lông, thƣờng lấy bằng 0,9. A – Diện tích tiết diện ngang của thân bu lông (phần không ren) A=πd2/4 lấy theo bảng 2.9 [46]. d – Đƣờng kính thân bu lông. nv – Số lƣợng mặt cắt tính toán của bu lông. (Σt)min – Tổng chiều dày nhỏ nhất của các bản thép cùng trƣợt về một phía. fcb – Cƣờng độ tính toán chịu ép mặt của vật liệu bulông, lấy theo bảng I.11, phụ lục I [49] 2.3.1.3.5 Tính toán hệ giàn mái: - Tính toán hệ giàn mái tƣơng tự tính toán hệ giàn sàn. - Tôn lợp mái do SNE kiểm tra. - Nếu sử dụng tôn thƣờng thì sử dụng biến pháp liên kết nhƣ mô hình nhà [10] và tính toán kiểm tra tấm tôn theo mục 5.1 tr367 tài liệu [48]. Cụ thể nhƣ sau:  Tải trọng tác dụng lên tấm tôn sóng: Tải trọng gió: q1 = W.B (daN/m) (2.32) với B =100cm bề rộng tính toán của tấm tôn Hoạt tải: q2 = pc.np.B (daN/m) (2.33) Trọng lƣợng tấm tôn sóng: q3 = gc.ng.B (daN/m) (2.34) Trong đó: gc – Trọng lƣợng tiêu chuẩn của tâm tôn song. gc = 1,2. .γT – với : bề dày tôn. 1,2 – Hệ số kể đến phần tôn dập sóng, γT: 7850 daN/m3. ng = 1,1 – Hệ số độ tin cậy đối với tỉnh tải pc = 30 daN/m2 – Hoạt tải mái tôn np = 1,3 – Hệ số độ tin cậy đối với hoạt tải B = 100 cm – Bề rộng tính toán của tấm tôn 56  Kiểm tra tiết diện tấm tôn sóng: Kiểm tra bền: σ = |Mmax|/Wx ≤ R.γ (2.35) Điều kiện độ võng: f f ≤ [] l l (2.36) Trong đó: [f/l] – Độ võng cho phép của tấm tôn. Lấy bằng độ võng cho phép của xà gồ = 1/200 f/l – Độ võng tƣơng đối của tấm tôn do tải trọng tiêu chuẩn gây ra. 57 CHƢƠNG 3 PHƢƠNG ÁN KIẾN TRÚC VÀ KẾT CẤU CHO “NGÔI NHÀ ĐA NĂNG CHỐNG BÃO - LŨ” CỦA ĐỀ TÀI 3.1 TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG ÁN: Phƣơng án về “Ngôi Nhà Đa Năng Chống Bão Lũ” đƣợc đề xuất là một ngôi nhà gồm có hai phần. Phần nhà cố định và phần nhà nổi. Hai phần này có chức năng khác nhau nhƣng có sự tƣơng tác và hổ trợ nhau. - Phần nhà cố định có chức năng chống bão, đƣợc thiết kế và xây dựng theo những nguyên tắc đã đƣợc nêu ở mục 2.2.1. Phần nhà nổi có chức năng đối phó vỡi lũ, đƣợc thiết kế và lắp dựng theo những nguyên tắc đã đƣợc nêu ở mục 2.2.2. - Hai phần của ngôi nhà tuy có hai chức năng khác biệt nhau nhƣng vẩn có sự tƣơng tác qua lại lẩn nhau. Khi làm việc cả hai phần của ngôi nhà sẽ tác động với nhau và cùng hổ trợ cho nhau. - Phần nhà cố định đƣợc xây trên nền đất, móng nhà đƣợc đặt sâu trong lòng đất. Ngoài chức năng chống bão ra thì phần nhà cố định còn có chức năng bảo vệ phần nhà nổi tránh khỏi sự tác động của thời tiết bên ngoài củng nhƣ giữ cho phần nhà nổi không bị trôi đi khi chịu tác động của dòng chảy của lũ. Điều này làm nâng cao đƣợc tuổi thọ của phần nhà nổi hơn so với những mô hình nhà nổi khác. Ngoài ra phần nhà cố định củng mang lại một lối kiến trúc bên ngoài quen thuộc và thân thiện với mỗi ngƣời dân địa phƣơng. - Phần nhà nổi đƣợc đặt trong phần nhà cố định. Móng của phần nhà nổi đƣợc đặt trên các đế đở của phần nhà cố định. Ngoài chức năng nổi khi lũ ra thì phần nhà nổi còn có chức năng là làm một hệ khung cứng thay thế những bức tƣờng ngang mà phần nhà cố định cần có để tăng độ cứng không gian cho ngôi nhà và củng là một kết cấu chắc chắn để neo giử phần mái của ngôi nhà khỏi bị gió bão làm tốc. Hơn nữa nó còn giúp cho ngôi nhà giảm đƣợc tiếng ồn, mát mẽ vào mùa hè và ấm áp vào mùa đông vì vật liệu làm nhà nổi là vật liệu cách âm, cách nhiệt. Ngoài ra phần nhà nổi còn tạo ra một lối kiến trúc bên trong hiện đại, sạch sẽ thoàng mát. Có thể dể dàng trang trí trong mổi căn phòng, thoải mái sơn màu, tạo hình và bố trí vật 58 dụng trong phòng mà không sợ bị giơ nhƣ ở những bức tƣờng xây bằng gạch. Từ đó có thể tạo nên một không gian đẹp đẽ, thoải mái và phù hợp với phong thủy và sở thích của mỗi thành viên trong gia đình. Nhƣ vậy với mô hình trên sẽ tạo một sự kết hợp về kiến trúc vừa có sự cổ điển, thân thiện với ngƣời dân vừa có sự hiện đại giúp cho ngƣời dân sống trong ngôi nhà vừa cảm thấy quen thuộc vừa cảm thấy đƣợc sự sang trọng của ngôi nhà. 2950 2150 500 2000 2000 1200 2150 1200 500 1200 500 1050 6200 3100 2400 800 100 1000 100 800 1000 3100 100 100 2000 1050 500 2950 1000 1200 4700 - 1000 150 1200 5900 8300 15400 Hình 3.1 Mặt bằng kiến trúc tầng trệt của ngôi nhà 59 8300 3100 6200 3100 7100 15400 Hình 3.2 Mặt bằng tầng mái 3.2 CẤU TẠO CỦA PHẦN NHÀ CỐ ĐỊNH: Dựa vào những nguyên tắc đƣợc nêu ở mục 2.2.1, cấu tạo của phần nhà cố định đƣợc đƣa ra nhƣ sau: 3.2.1 - Cấu tạo móng: Vì ngôi nhà chỉ một tầng nên phần móng ít chịu ảnh hƣởng của gió bão. Vì vậy phần móng của ngôi nhà đƣợc đề xuất là móng đá. Dƣới chân các cột đƣợc đổ trụ móng bằng BTCT có các kích thƣớc là 0,4x0,4m (các trụ móng TM2, TM3, TM4, TM5); 0,3x0,3m (tụ TM1). - Chiều sâu chôn móng là 1,5m. - Ngoài ra móng đƣợc xây thêm đá chẻ lên cao hơn mặt đất là 1,5m để có thể chống lại mực nƣớc lụt bình thƣờng. - Móng đƣợc đổ gằng bằng BTCT và chạy xung quanh nhà. Kích thƣớc giằng móng là 0,2x0,2m. 60 400 100 100 300 300 100 300 100 400 300 100 300 200 200 400 400 400 400 200 200 200 200 200 200 100 300 400 400 200 200 400 200 200 400 3100 400 3100 400 6200 3100 400 400 200 200 400 200 200 300 100 200 200 1600 300 400 300 300 150 150 300 150 150 300 200 100 400 2150 200 200 100 200 150 300 400 100 300 300 200 100 200 100 1500 150 150 150 2000 200 200 100 300 150 150 200 100 2000 300 400 2150 150 150 400 7100 150 150 1200 300 2950 300 100 300 400 400 300 100 400 100 200 400 300 300 400 400 2950 100 400 200 200 400 200 200 100 100 300 300 200 300 100 300 200 100 100 200 300 200 300 100 150 150 150 400 150 200 100 400 8300 15400 Hình 3.3 Mặt bằng bố trí trụ móng 3.2.2 - Cấu tạo phần thân: Kết cấu chịu lực của phần thân ngôi nhà là hệ dầm, cột, sàn mái BTCT và cả tƣờng xây. - Kích thƣớc cột đƣợc chọn là cột bổ trụ 0.2x0.2m, khoảng cách các cột bổ trụ là 2m; cột chính 0,2x0,3m đƣợc đặt ở các góc của ngôi nhà; cột tròn D0,2 m đƣợc ở phần mặt tiền của ngôi nhà. - Dầm móng có kích thƣớc là 0,2x0,3m. Giằng đỉnh tƣờng có kích thƣớc là 0,2x0,2 m và chạy xung quanh ngôi nhà. - Ở khu vực phòng khách của ngôi nhà đƣợc đổ tấm sàn dày 0,1m bằng BTCT (gọi là mái bằng) liên kết chắc chắn với hệ dầm cột của ngôi nhà. Tạo thành một lỏi cứng chắc chắn để làm phòng tránh bão cho các thành viên trong gia đình nhƣ đã đƣợc đề cập trong [31]. - Tƣờng đƣợc xây bằng gạch 6 lỗ và đặt mằm ngang. Có bố trí thêm các thanh thép d6 neo giữa tƣờng với cột với khoảng cách là 0,5m. - Ở phần nhà có mái, khi làm gằng đỉnh tƣờng có làm thêm phần tƣờng chắn mái để bảo vệ tấm mái khỏi bị gió bão thổi tốc. 61 - trên các cột của khu vực chứa nhà nổi có gắn thêm tấm cao su để chống lại sự bào 200 300 300 1300 1500 300 1200 300 4000 mòn vật liệu khi nhà nổi trƣợt lên nhà cố định. 100 200 150 150 100 300 150 150 200 200 2150 1200 2950 200 200 2000 200 200 2000 2150 300 100 8300 2950 15400 Hình 3.4 Mặt cắt đứng kết cấu dọc trục A – A của ngôi nhà 3.2.3 - Cấu tạo phần cửa. Cửa của phần nhà làm hoàn toàn bằng gỗ. Cửa sổ có hai loại loại kích thƣớc là 1,2x1m đƣợc dùng cho cửa phòng ngủ và loại 2x1,2m là dùng cho cửa phòng khách loại này sử dụng cửa kép 4 cánh. Cửa đi có kích thƣớc là 1x2,2m. Cửa chính là cửa kép có 4 cánh và có khích thƣớc là 2,4x2,2m. - Nếu nhà không có điều kiện làm khung ngoại thì bản lề cửa đƣợc chôn sâu vào tƣờng. Then cài đƣợc gắn chắc chắn vào cửa. - Nếu có điều kiện làm khung ngoại bằng gỗ thì bản lề cữa đƣợc gắn chặt vào khung ngoại. - Ô cữa sỗ đƣợc bố trí thêm các song cữa bằng gỗ để đảm bảo an toàn khi mở cữa. - Vì cữa đƣợc làm hoàn toàn bằng gỗ nên khi có bão hoặc lũ thì tất cả các cữa của ngôi nhà đƣợc đóng lại và chỉ cần cài then chắc chắn mà không cần phải gia cƣờng thêm nhƣ các loại cửa kính thông thƣờng. 62 Hình 3.5 Cấu tạo cửa chính của ngôi nhà Hình 3.6 Cấu tạo cửa đi của ngôi nhà” Hình 3.7Cấu tạo cửa sổ phòng ngủ của ngôi nhà 63 Hình 3.8 Cấu tạo cữa sổ phòng khách của ngôi nhà 3.3 CẤU TẠO CỦA PHẦN NHÀ NỔI: Dựa vào những nguyên tắc đƣợc nêu ở mục 2.2.2, cấu tạo của phần nhà nổi đƣợc đƣa ra nhƣ sau: 3.3.1 Cấu tạo phần mái. - Mái đƣợc chọn là hệ mái khung thép nhẹ, lợp bằng tôn và có độ dốc mái là 200. - Có cấu tạo phần mái gồm 3 phần chính: vì kèo, xà gồ và tấm lợp. - Hệ vì kèo mái làm bằng thép hộp kích thƣớc 50x100x2mm (đối với thanh cánh) và 30x60x1,2mm (đối với thanh xiên). Liên kết tại vị trí đỉnh cột thép của phần nhà nổi bằng liên kết hàn chắc chắn. Do đó phần mái có thể truyền lực tốc mài của gió bão xuống toàn bộ phần nhà nổi và không bị gió bão giật bay. - Trên giàn vì kèo ta đặt các thanh xà gồ bằng thép hộp có kích thƣớc 40x80x2mm cách nhau 0.5m chạy dọc theo chiều dài phần nhà. Đƣợc liên kết chắc chắn với vì kèo bằng bu lông. - Mái tôn sử dụng tấm tôn màu steel-top (AZ50) nhƣ đã nêu ở mục 2.1.4. Kích thƣớc tấm tôn đƣợc chọn là 330xLx0,45mm. Liên kết giữa tôn với hệ khung chịu lực đƣợc thực hiện theo những nguyên tắc lắp ráp của hệ thống tôn màu steel-top (AZ50) do công ty cổ phần SNE quy định. Khả năng chịu lực của tấm tôn do SNE kiểm định. 64 Nếu nhƣ không có điều kiện sử dụng tấm tôn màu steel – top thì sử dụng tôn - thƣờng dày 0,45 ly. Liên kết giữa tôn và xà gồ bằng đinh vít thép với khoảng cách 1060 1260 đinh vít là 70mm theo [10÷11]. 1067 1067 1067 1067 1067 1067 6400 Hình 3.9 cấu tạo phần mái của ngôi nhà 3.3.2 Cấu tạo phần thân. - Khung chịu lực là cột làm bằng thép hộp 100x100x2mm, trên mỗi cột đều đƣợc gắn cao su. Hệ đà giằng làm bằng thép hộp 40x80x2mm. - Kết cấu bao che và vách ngăn sử dụng tấm Smart Boart của SCG nhƣ đã nêu ở mục 2.1.1. Kích thƣớc tấm đƣợc chọn là 1220x2440x9mm. Tấm đƣợc lắp ráp vào hệ khung tiêu chuẩn của nhà sản xuất. Hệ khung này đƣợc lắp ghép với cột bằng những đoạn bản mã đã đƣợc hàn sẵn với cột, ta chỉ cần siết bu lông để cố định. - Cửa phòng đƣợc làm bằng loại cửa nhôm bình thƣờng. Cửa sổ không cần làm chỉ cần khoét ô cửa là đƣợc. Có thể gắn thêm những tấm bạt để che chắn khi nhà nổi nổi lên. - Trần nhà sử dụng tấm Smart Boart của SCG, kich thƣớc 1220x2440x3,5mm đƣợc gắn vào khung tiêu chuẩn của nhà sản xuất. Khung đƣợc liên kết với hệ đà giằng bằng bu lông. 3.3.3 Cấu tạo phần sàn: - Cấu tạo phần sàn gồm 3 phần chính: khung sàn, hệ giàn, khung phao. - Khung sàn: Vật liệu sử dụng cho khung sàn nhà là tấm Smart Board của SCG có kích thƣớc 1220x2440x18mm, đƣợc lắp ghép trực tiếp vào hệ xà gồ có kích thƣớc 40x80x2. Hệ xà gồ này đƣợc liên kết với hệ giàn bằng liên hàn cứng. 65 - Hệ giàn:  Hệ giàn có chức năng truyền tải từ sàn vào cột và giữ độ cứng không gian của phần khung sàn, giúp cho ngôi nhà đảm bảo đƣợc sự làm việc ổn định. Ngoài ra hệ giàn còn có chức năng truyền tải trọng của phao khi có chịu lực đẩy của nƣớc vào cột làm cho ngôi đƣợc nhà nổi lên.  Cấu tạo của hệ giàn bao gồm thanh cánh thƣợng và thanh cánh hạ bằng thép hộp tiết diện 40x80x2mm, đƣợc liên kết với nhau bằng những thanh giằng xiên bằng thép hộp tiết diện 30x30x1,5mm (đối với giàn theo phƣơng dài) và 40x40x1,5mm (đối với giàn theo phƣơng ngắn). Thanh cánh và thanh xiên liên kết với nhau bằng hàn cứng.  Hệ giàn đƣợc liên kết với cột bằng liên kết hàn cứng. - Khung phao:  Khung phao củng đƣợc cấu tạo nhƣ hệ giàn nhƣng có số lƣợng thanh giằng ít hơn. Thanh cánh khung phao làm bằng thép hộp 30x60x1,2mm. Thanh xiên làm bằng thép hộp 25x50x1,5mm.  Phao đƣợc làm bằng khối mốp xốp EPS có bọc một lớp nhƣa bên ngoài nhƣ đã nêu ở mục 2.1.2.  Ngoài ra còn có những thanh thép hộp 30x60x1,2 đƣợc hàn vào thanh cánh dƣới của khung phao với khoảng cách là 0,5m để đở khối xốp. 3.3.4 Cấu tạo phần móng - Phần nhà nổi sử dụng loại móng nổi, và đƣợc gối lên hệ móng của phần nhà cố định. - Cấu tạo móng gồm 1 bản thép vuông cạnh 0,2m, chiều dày 10 mm, đƣợc hàn trực tiếp vào chân cột làm đế móng, chiều cao đƣờng hàn là 8mm. 66 950 950 950 950 360 80 18 950 950 742 600 950 20 405 500 500 500 200 500 405 20 20 405 500 500 500 500 200 2950 405 20 200 2950 Hình 3.10 Cấu tạo phần khung sàn và phần móng 3.4 HỆ THỐNG ĐIỆN NƢỚC: 3.4.1 Hệ thống điện: - Hệ thống điện của ngôi nhà đƣợc chia tách biệt thành 2 phần tƣơng ứng với hai phần nhà. - Mạng lƣới ở phần nhà cố định có chức năng truyền tải điện năng từ lƣới điện quốc gia vào ngôi nhà và sử dụng phục vụ cho việc sinh hoạt ở phòng khách. - Mạng lƣới ở phần nhà nổi lấy điện từ phần nhà cố định qua một cầu dao hoặc aptomat. Có chức năng phục vụ cho việc sinh hoạt ở phần nhà nổi. - Khi có lũ thì cần ngắt và tháo liên kết ở cầu dao. Khi đó hai mạng lƣới điện sẽ không có liên kết với nhau. Và hai phần ngôi nhà không còn liên kết gì với nhau. 3.4.2 Hệ thống cấp nƣớc: - Hệ thống cấp nƣớc của ngôi nhà là sử dụng nƣớc bơm từ mực nƣớc ngầm lên bồn chứa. - Bồn chứa đƣợc đặt trên mái bằng của phần nhà cố định. - Đƣờng ống dẫn nƣớc từ bồn về bồn rữa chén ở bếp là sử dụng loại ống mềm. loại ống này có thể thay đổi hình dáng tùy ý. Khi nhà nổi nổi lên thì đƣờng ống dẩn nƣớc củng có thể thay đổi mà không làm cản trở việc nổi của ngôi nhà. - Khi nhà nổi nổi vƣợt quá chiều dài đƣờng ống thì có thể tháo ống ra khỏi vật dụng ở bếp. 67 CHƢƠNG 4 TÍNH TOÁN KẾT CẤU VÀ LẬP DỰ TOÁN CHO MÔ HÌNH 4.1 TẢI TRỌNG: Tải trọng đƣợc tính toán theo lý thuyết đã đƣợc nêu ở mục 2.2.1.3.2. 4.1.1 Tải trọng tác dụng lên hệ phao (tải trọng toàn bộ nhà nổi + hoạt tải): Bảng 4.1 Tải trọng của phần nhà nổi: Cấu kiện Quy cách (mm) Tổng trọng lƣợng thực tế (kg) Mái tôn 330xLx0.45 146.75 Xà gồ • 40x80x2 56 • 30x60x1,2 62 • 50x100x2 162.14 • 40x80x2 75.33 Cột • 100x100x2 370.66 Tấm sàn 1220x2440x18 1280 Tấm trần 1220x2440x3,5 252.8 Tấm vách 1220x2440x9 1656.4 Giằng dọc • 40x80x2 289.42 Giằng ngang • 40x80x2 579.83 • 30x60x1,2 147 • 25x50x1,5 68 • 30x30x1,5 28.56 • 40x80x2 318.06 •40x40x1,5 32.48 Hệ vì kèo Đà giằng Khung phao Hệ giàn Tổng khối lƣợng kết cấu 5525.43 Tải trọng phao 16 kg/m3 68 - Hoạt tải sử dụng lên sàn nhà: hoạt tải sử dụng lên sàn nhà ở đây chính là trọng lƣợng những vật dụng cần thiết đặt trong nhà và tải do con ngƣời. Đƣợc lấy bằng 350 kg/m2 (lấy đối với trƣờng hợp chất tải lớn nhất là khi chất vật tất cả vật dụng vào nhà để tránh lũ). - Hoạt tải mái lấy bằng 30 kg/m2. 4.1.2 Tải trọng gió tác dụng lên mái: - Ngôi nhà đƣợc thiết kế để chịu với lực gió bão cấp 14 với V0 = 46,1 (m/s) tra trong bảng 4.2. - Địa hình đƣợc chọn là địa hình B nên k = 0,8 - Mái ngôi nhà có độ dốc là 200 và lỷ lệ h1/l = 4/6 = 2,3. từ bảng 6 tài liệu [43] ta nội suy đƣợc hệ số khí động là: ce1 = - 0,499 ; ce2 = - 0,433 Bảng 4.2 Cấp gió tiêu chuẩn theo [1] BẢNG CẤP GIÓ VÀ CẤP SÓNG (nguồn: Trung Tâm Khí Tƣợng Thủy Văn Quốc Gia – bộ TNMT) Cấp gió Bô - pho Tốc độ gió m/s Độ cao sóng trung bình Km/h m Loại hình thời tiết Mức độ nguy hiểm Cây rung chuyển. Khó đi 6 10,8 – 13,8 39 – 49 3,0 Áp thấp ngƣợc gió. Biển động, 7 13,9 – 17,1 50 - 61 4,0 nhiệt đới nguy hiểm đối với tàu thuyền Gió làm gãy cây, tốc mái 8 17.2 – 20.7 62 – 74 5,5 9 20,8 – 24,4 75 - 88 7,0 Bão thƣờng nhà. Biển động rất mạnh. Rất nguy hiểm đối với tàu thuyền Gió làm đổ cây cối, nhà 10 24.5 – 28,4 89 – 102 11 28,5 – 32,6 103 – 117 11,5 9,0 Bão mạnh cửa, cột điện. Biển động dữ dội. Làm đắm tàu thuyền 69 - 12 32,7 – 36,9 118 – 133 13 37,0 – 41,4 134 – 149 14 41.5 – 46,1 150 – 166 15 46.2 – 50,9 167 – 183 16 51,0 – 56.0 184 – 201 17 56,1 – 61,2 202 – 220 Sức phá hoại cực lớn. 14,0+ Bão rất Sóng biển cực kỳ mạnh. mạnh Đánh đắm tàu thuyền có trọng tải lớn Tải trọng phía đón gió: (2.1) =Wđ = 0,0613.V02.k.ce1.n = 0,0613x46,12 x0,8x(-0,499)x1,2 = -62,407 (daN/m2) - Tải trọng phía khuất gió: (2.1) =Wk = 0,0613.V02.k.ce2.n = 0,0613x46,12 x0,8x(-0,433)x1,2 = -54,153 (daN/m2) 4.1.3 Tải trọng gió tác dụng vào nhà cố định: - Tải trọng phía đón gió: (2.1)=Wđ = 0,0613.V02.k.c.n = 0,0613x46,12x0,8x0,8x1,2 = 100,051 (daN/m2) - Tải trọng phía khuất gió: (2.1)=Wk = 0,0613.V02.k.c.n = 0,0613x46,12x0.8x(-0,6) x1,2 = - 75,038 (daN/m2) - Lập bảng tính toán tải trọng dồn về cột: Bảng 4.3 Tải tọng gió dồn về cột (tính theo công thức 2.3) B Wđ (daN/m) Wđ (daN/m) (m) phía đón gió phía khuất gió 2,8 226,128 169,596 1,95 157,482 118,1115 2,75 222,09 166,5675 2,3 185,748 139,311 4.1.4 Áp lực của nhà nổi tỳ lên nhà cố định do dòng chảy lũ tạo ra: - Phần diện tích cản nƣớc chính diện của vật thể nổi A, chính là diện tích mà phần tƣờng của nhà cố định chắn đở phần nhà nổi (dƣới nƣớc). Do đó A chính là diện tích những mặt ở phần có chứa phao của nhà nổi. chiều cao phần chứa phao là h =1m. Phƣơng của dòng nƣớc lũ có thể chảy theo hai phƣơng, phƣơng vuông góc 70 với cạnh dài và phƣơng vuông góc với cạnh ngắn của ngôi nhà. ở đây ta chỉ tính toán theo phƣơng nguy hiểm hơn đó là phƣơng vuông góc với cạnh dài của ngôi nhà. Chiều dài doàn tiếp xúc của phần nhà nổi với phần nhà cố định chính là cạnh dài của phần nhà nổi ld = 8,1 m => AI = ld.h = 8,1x1 = 8,1 (m2) - Vận tốc ngang của dòng chảy lũ đƣợc lấy số liệu từ bảng 8.13 tài liệu [50]. Số liệu đƣợc lấy ở lƣu vực Sông Gianh với vt = 5 Km/h = 1,39 m/s - Lực nằm ngang do tác dụng của dòng chảy nƣớc lũ lên phần nhà nổi: (2.5) = Qtot = Qw = 0,59.AI.vt2 = 0,59x8,1x1,392 = 9,23 (kN) - Cƣờng độ tải trọng tỳ của nhà nổi lên nhà cố định. (2.4) = q = 1,1. Qtot 9,23 = 1,1 = 1,25 (kN/m) = 125 (daN/m) ld 8,1 4.1.5 Tải trọng tƣờng xây tác dụng lên dầm: Ta chỉ tính toán tải trọng của tƣờng phần tác dụng lên đoạn dầm từ trục 4 đến trục 8 của dầm D1 (hình 4.1). Vì những đoạn dầm còn lại đều đặt trên móng đá chẻ nên chỉ có tác dụng nhƣ dầm móng không chịu hoàn toàn tải trọng của tƣờng dồn vào. - Tính tải trọng của tƣờng xây tác dụng lên dầm D1: Diện tích phần tƣờng gác lên dầm D1: St = 1,95x3,2 = 6,24 m2 (2.7) = Q = 0,7.St .q.n 0.7 6,24 0,33 1,1 = = 0,81 (T/m) lt 1,95 4.1.6 Tải trọng tác dụng lên 1m2 sàn phần nhà nổi: - Tải trọng bản thân của tấm sàn: qts = 26,87 Kg/m2 - Hoạt tải do ngƣời và vât dụng đặt lên sàn: qht = 350 Kg/m2  Tổng tải tọng tác dụng lên 1m2 sàn là: qtt = 1,1qts + 1,2qht = 1,1 x 26,7 + 1,2 x 350 = 449,37 kg/m2 4.1.7 Tải trọng tác dụng lên sàn mái bê tông cốt thép phần nhà cố định: - Tính tỉnh tải: Tính toán theo công thức (2.6) ta lập bảng tính nhƣ sau: 71 Bảng 4.4 Tính toán tỉnh tải sàn mái Tên các lớp sàn γ (T/m3) Chiều dày TT tiêu Hệ số TT tính bi (m) chuẩn(T/m2) vƣợt tải toán(T/m2) Vữa lớp sàn 1,8 0,03 0,054 1,2 0,0648 Vữa trát trần 1,8 0,01 0,018 1,2 0,0216 TỔNG TT = 0,0864 Tải trọng bảng thân của bê tông sàn sẽ đƣợc phần mền etab tự tính khi ta mô hình. - Tính hoạt tải: Hoạt tải tiêu chuẩn phân bố đều trên bản sàn lấy theo bảng 3 TCVN 2737:1995. Q = Ptc.n với Ptc – tải trọng tiêu chuẩn lấy theo bảng 3 TCVN 2737:1995, n – Hệ số tin cậy (lấy n=1,2).Với mái bằng có sử dụng thì Ptc = 0,15 (T/m2)  Q = 0,15 x 1,2 = 0,18 (T/m2). 4.2 TÍNH TOÁN KẾT CẤU CHO NHÀ CỐ ĐỊNH: Tính toán kết cấu nhà cố định theo lý thuyết đã đƣợc nêu ở mục 2.2.1.3.3. 8300 3100 4700 6200 3100 1500 5900 2150 1200 2950 2000 2000 2150 8300 2950 15400 Hình 4. 1 Mặt bằng dầm móng + dầm, cột tầng trệt phần nhà cố định 72 8300 7100 3100 4700 6200 1600 1500 7250 2150 1200 2950 2000 2000 2150 8300 2950 15400 Hình 4.2 Mặt bằng dầm mái phần nhà cố định 4.2.1 Sơ đồ chuyển vị và nội lực: Sử dụng phần mềm etab để mô hình và tính toán nội lực cho kết cấu của ngôi nhà. Hình 4.3 Sơ đồ chuyển vị dầm tầng trệt do tổ hợp bao gây ra 73 Hình 4.4 Sơ đồ chuyển vị dầm sàn mái do tổ hợp bao gây ra Hình 4.5 Sơ đồ chuyển vị cột trục 1 do TH9 gây ra 74 Hình 4.6 Biểu đồ M 3-3 của dầm tầng trệt do tổ hợp bao gây ra (đơn vị kg.cm) Hình 4.7 Biểu đồ M 3-3 của dầm mái do tổ hợp bao gây ra 75 Hình 4.8 Biểu đồ M 2-2 max của cột C1 (C11) Hình 4.9 Biểu đồ M 3-3 max của cột C1 (C14) 76 Hình 4.10 Biểu đồ P max của cột C1 (C17) Hình 4.11 Biểu đồ M 2 -2max của cột C2 (C7) 77 Hình 4.12 Biểu đồ M 3 -3max của cột C2 (C10) Hình 4.13 Biểu đồ P max của cột C2 (C8) 78 4.2.2 Tính toán cốt thép cột: - Sử dụng bê tông cấp độ bền B20 có: Rb = 1,15 MPa ; Rbt = 0,9 MPa ; Eb = 27x103 MPa - Sử dụng thép dọc thép dọc nhóm IIA có Rs  Rsc  280 Mpa, tra bảng ta có R  0,623; R  0,429 - Cột có L = Lx = Ly = 3,8 m 4.2.2.1 Tính toán cột C1 200X300: - Ta có l0x= l0y = 0,7L = 2,66 m ; Cx= 0,2m, Cy=0,3m - Từ bảng tổng hợp nội lực ta lọc đƣợc những giá trị trong bảng sau: đơn vị (T-m) Bảng 4 5 Nội lực cột C1: Story Column Load Loc P V2 M2-2max story2 C11 TH6 3.2 M3-3max story1 C14 TH9 0 -4,48 C17 TH9 0 -5,41 -0,09 Pmax story1 -2,57 -0,08 0,46 V3 -0,65 T M2 M3 -0,007 1,093 0,138 0 0,001 0,003 0,504 -0,26 0,019 -0,05 -0,066 M2(y) M3(x) 4.2.2.2 Tính cột C2 200X200: - Ta có l0x= l0y = 0,7L = 2,66 m ; Cx= 0,2m, Cy=0,2m - Từ bảng tổng hợp nội lực lọc đƣợc những cặp giá trị trong bảng sau: Bảng 4.6 Bảng 4.6: Nội lực cột C2 Story Column Load Loc V2 V3 T M2-2max story2 C7 TH6 3.2 -3,09 -0,01 -0,55 -0,002 0,663 0,021 M3-3max story2 C10 TH7 3.4 -2,16 0,13 0,09 -0,005 -0,18 C8 TH7 0 -6,54 0,06 0,39 -0,003 0,371 0,036 Pmax - P story1 -0,35 Sử dụng lý thuyết tính toán đƣớc nêu trong mục 2.2.1.3.3 ta lập bảng tính và chọn thép nhƣ sau: 79 Bảng 4.7 Chọn thép cột BẢNG CHỌN THÉP CỘT TẦNG C1 C2 - Cặp nội Tính toán thực tế chọn mtt(tổng) A's Ast=2,5A's Số (cm2) (cm2) thanh M-Nmax -0,53 -1,33 6.00 12.00 6.78 1.13% Mxmax-N 0,84 2,10 6.00 12.00 6.78 1.13% Mymax-N 1,67 4,18 6.00 12.00 6.78 1.13% M-Nmax 0,13 0,33 4,00 12,00 4,52 1,13% Mxmax-N 1,26 3,15 4,00 12,00 4,52 1,13% Mymax-N 1,59 3,98 4,00 12,00 4,52 1,13% lực Toàn bộ thép đai của cột đặt theo cấu tạo là Φ6a150. Φ Fa (cm2) (%) 80 Bảng 4.8 Tính toán thép cột tính 1 BẢNG TÍNH TOÁN THÉP CỘT BẢNG TÍNH 1 CỘT C1 C2 kích thƣớc chiều cao mômen tính cột cột toán Cặp nội lực cx cy l (cm) (cm) M-Nmax 20 Mxmax-N lo lực dọc tính toán Ix Iy eox eoy (cm4) (cm4) (cm) (cm) qx qy Ncrx Ncry (tấn) (tấn) lx ly hx hy Mx My N (cm) (cm) (t.m) (t.m) (tấn) 30 380 266 0,07 0,05 4,60 20,000 45,000 1,4 1,1 0,96 1,00 183 429 13 9 1,03 1,01 20 30 380 266 0,50 0,00 4,48 20,000 45,000 11,3 1,0 0,63 1,01 120 434 13 9 1,04 1,01 Mymax-N 20 30 380 266 0,14 1,09 2,57 20,000 45,000 5,4 42,5 0,79 0,43 151 185 13 9 1,02 1,01 M-Nmax 20 20 380 266 0,04 0,37 6,54 13,333 13,333 0,7 5,7 1,01 0,78 128 99 13 13 1,05 1,07 Mxmax-N 20 20 380 266 0,36 0,19 2,16 13,333 13,333 16,6 8,6 0,54 0,69 69 88 13 13 1,03 1,03 Mymax-N 20 20 380 266 0,02 0,66 3,09 13,333 13,333 0,7 21,5 1,01 0,48 128 61 13 13 1,02 1,05 81 Bảng 4.9 Tính toán thép cột bảng tính 2 BẢNG TÍNH TOÁN THÉP CỘT BẢNG TÍNH 2 CỘT C1 C2 Cặp nội lực lớp Mô hình tính toán b.vệ ho x1 (cm) (cm) mo M e0 e Za (t.m) (cm) (cm) (cm) e0 x A's (cm) (cm2) Ast=2 .5A's Mx* My* h b M1 M2 a=a' (t.m) (t.m) (cm) (cm) (t.m) (t.m) (cm) M-Nmax 0,07 0,05 20 30 0,07 0,05 4 16 1,57 0,94 0,10 2,16 8,2 12,0 0,135 1,57 -0,53 -1,33 Mxmax-N 0,52 0,05 20 30 0,52 0,05 4 16 1,53 0,94 0,55 12,32 18,3 12,0 0,770 1,53 0,84 2,10 Mymax-N 0,14 1,11 30 20 1,11 0,14 4 26 1,31 0,97 1,31 51,07 62,1 22,0 1,964 1,31 1,67 4,18 M-Nmax 0,05 0,40 20 20 0,40 0,05 4 16 3,34 0,87 0,44 6,69 12,7 12,0 0,418 3,34 0,13 0,33 Mxmax-N 0,37 0,19 20 20 0,37 0,19 4 16 1,10 0,96 0,55 25,58 31,6 12,0 1,598 1,10 1,26 3,15 Mymax-N 0,02 0,70 20 20 0,70 0,02 4 16 1,58 0,94 0,72 23,26 29,3 12,0 1,454 1,58 1,59 3,98 (cm2) 82 4.2.3 Tính toán cốt thép dầm: - Sử dụng bê tông cấp độ bền B20, có: Rb = 11.5 Mpa, Rbt =0.9 Mpa - Sử dụng thép dọc nhóm AII có: Rs = Rsc = 280 Mpa tra bảng ta có:  R  0,623 ; R  0,429 - - Hàm lƣợng thép min = 0.1% max = R.Rb/Rs = 0,623x11,5x100/280 = 2,56 Sử dụng lý thuyết tính toán đƣợc nêu trong mục 2.2.1.3.3 và các công thức (2.10)÷(2.16) ta lập bảng tính và chọn thép dầm nhƣ sau: Bảng 4.10 Tính toán và chọn thép dầm Vị Dầm D1 D2 D3 D4 D5 trí Giá trị M a h ho b Rb Rs (daN,cm) (cm) (cm) (cm) (cm) (MPa) (MPa) Gối -370404,2 4 30 26,0 20 11,5 280 Nhịp 189288,6 4 30 26,0 20 11,5 280 Gối -370404,2 4 30 26,0 20 11,5 280 Gối -855353,7 4 40 36,0 20 11,5 280 Nhịp 425616,05 4 40 36,0 20 11,5 280 Gối -855353,7 4 40 36,0 20 11,5 280 Gối -73407,29 4 20 16,0 20 11,5 280 Nhịp 42765,927 4 20 16,0 20 11,5 280 Gối -73407,29 4 20 16,0 20 11,5 280 Gối -117622,2 4 20 16,0 20 11,5 280 Nhịp 40539,651 4 20 16,0 20 11,5 280 Gối -117622,2 4 20 16,0 20 11,5 280 Gối αm 0,238 0,122 0,238 0,287 0,143 0,287 0,125 0,073 0,125 0,200 0,069 0,200 ζ 4 20 16,0 20 11,5 280 1,184 2 (cm ) Chọn thép n As Φ chọn μ% 1,108 -4,59 2 16 4,02 0,77 0,935 2,78 2 16 4,02 0,77 1,108 -4,59 2 16 4,02 0,77 1,127 -7,53 4 16 8,04 1,12 0,923 4,58 2 16 4,02 0,56 1,127 -7,53 4 16 8,04 1,12 1,059 -1,55 2 12 2,26 0,71 0,962 0,99 2 12 2,26 0,71 1,059 -1,55 2 12 2,26 0,71 1,092 -2,41 2 12 2,26 0,71 0,964 0,94 2 12 2,26 0,71 1,092 -2,41 2 12 2,26 0,71 4 16 8,04 2,51 -697010 As 1,418 10,98 83 Nhịp Gối D6 DB DG GM1 GM2 GM3 - 417655 4 20 16,0 20 11,5 280 0,409 0,713 -697010 4 20 16,0 20 11,5 280 Gối -93354,64 4 20 16,0 20 11,5 280 Nhịp 40987,144 4 20 16,0 20 11,5 280 Gối -93354,64 4 20 16,0 20 11,5 280 Gối -101910,9 4 20 16,0 10 11,5 280 Nhịp 50607,561 4 20 16,0 10 11,5 280 Gối -101910,9 4 20 16,0 10 11,5 280 Gối -75713,24 4 20 16,0 20 11,5 280 Nhịp 38396,17 4 20 16,0 20 11,5 280 Gối -75713,24 4 20 16,0 20 11,5 280 Gối -97540,81 4 20 16,0 20 11,5 280 Nhịp 41893,041 4 20 16,0 20 11,5 280 Gối -97540,81 4 20 16,0 20 11,5 280 Gối -147007,8 4 20 16,0 20 11,5 280 Nhịp 93132,582 4 20 16,0 20 11,5 280 Gối -147007,8 4 20 16,0 20 11,5 280 Gối -178791,2 4 20 16,0 20 11,5 280 Nhịp 103801,6 4 20 16,0 20 11,5 280 Gối -178791,2 4 20 16,0 20 11,5 280 1,184 0,159 0,070 0,159 0,346 0,172 0,346 0,129 0,065 0,129 0,166 0,071 0,166 0,250 0,158 0,250 0,304 0,176 0,304 13,07 4 16 8,04 2,51 1,418 10,98 4 16 8,04 2,51 1,074 -1,94 2 12 2,26 0,71 0,964 0,95 2 12 2,26 0,71 1,074 -1,94 2 12 2,26 0,71 1,150 -1,98 1 14 1,54 0,96 0,905 1,25 1 14 1,54 0,96 1,150 -1,98 1 14 1,54 0,96 1,061 -1,59 2 12 2,26 0,71 0,966 0,89 2 12 2,26 0,71 1,061 -1,59 2 12 2,26 0,71 1,077 -2,02 2 12 2,26 0,71 0,963 0,97 2 12 2,26 0,71 1,077 -2,02 2 12 2,26 0,71 1,112 -2,95 2 12 2,26 0,71 0,913 2,28 2 12 2,26 0,71 1,112 -2,95 2 12 2,26 0,71 1,134 -3,52 2 14 3,08 0,96 0,902 2,57 2 14 3,08 0,96 1,134 -3,52 2 14 3,08 0,96 Toàn bộ thép đai dầm đặt theo cấu tạo Φ6a150, tại các khu vực dầm có thép gia cƣờng thì đặt Φ6a100. 4.2.4 Cốt thép trụ móng và sàn mái: Cốt thép trụ móng chọn đắt theo cấu tạo là 4Φ16 đối với các trụ TM2, TM3, TM4, TM5. Còn thép trụ móng TM1 là dùng chung với thép cột. Thép đai trụ móng là Φ6a200. Cốt thép chủ của sàn mái chọn Φ8a150, cốt thép mủ của sàn mái chọn Φ8a150. 84 4.3 TÍNH TOÁN KẾT CẤU CHO NHÀ NỔI: 4.3.1 Sơ đồ chất tải và nội lực: 4.3.1.1 Sơ đồ chất tải và nội lực dàn sàn: 8100 330 300 300 300 300 330 330 300 300 300 300 330 330 300 300 300 300 330 1900 1900 1900 1900 950 950 2850 950 6000 950 950 2850 950 330 300 300 300 300 330 Hình 4.14 Mặt bằng giàn thép sàn 2850 106 608 105 608 105 608 105 608 105 608 105 608 105 608 304 280 302 52 2850 Hình 4.15 Sơ đồ tính giàn sàn phương cạnh ngắn 52 85 1900 386 89 386 89 386 89 193 386 89 386 89 386 89 386 280 193 89 44 44 Hình 4.16 Sơ đồ tính giàn sàn phương cạnh dài - Xác định tải trọng lên giàn: Xem dàn là môt dầm đơn giản, đƣợc gối lên cột. Các xà gồ thép hộp chịu lực từ sàn rồi truyền lên giàn bằng các tải trọng tập trung. Sơ đồ tính 950 950 950 2850 Hình 4.17 Sơ đồ tính giàn theo phương ngắn 350 300 300 300 300 350 1900 Hình 4.18 Sơ đồ tính giàn theo phương dài Tính toán Pn, Pd. Pn = 0,95 x 1,9 x 509,37 = 919,41 (Kg) Pd = 0,3 x 0,95 x 509,37 = 145,17 (kg) 86 - Mô hình etab tính toán nội lực giàn theo phƣơng ngắn: Hình 4.19 Sơ đồ gán tải lên giàn phương ngắn Hình 4.20 Sơ đồ chuyển vị của giàn Hình 4 21 Biểu đồ lực dọc - Mô hình etab giàn phƣơng dài Hình 4.22 Sơ đồ gán tải 87 Hình 4.23 Sơ đồ chuyển vị Hình 4.24 Biểu đồ lực dọc 4.3.1.2 Sơ đồ chất tải và nội lực khung sàn: - Tính toán khung sàn nhằm mục đích xác định các nội lực của cột, xác đinh ứng suất tại những điểm liên kết giữa cột với giàn từ đó đi tính toán và kiểm tra liên kết. - Do việc tính toán các khung cứng có cách thanh rỗng nhƣ giàn, cột khá phức tạp nên trong thực tế đã thay đổi sơ đồ tính toán thực của khung bằng sơ đồ đơn giản hóa với các giả thiết sau:  Thay dàn bằng một xà ngang đặc có độ cứng tƣơng đƣơng đặt tại cao trình cánh dƣới của dàn. Chiều cao khung tính từ đáy cột đến mẹp dƣới của thanh cánh dƣới dàn.  Sơ bộ chọn trƣớc độ cứng J của dàn, cột. Có thể giả thiết sơ bộ tỷ lệ các độ cứng theo kinh nghiệm nhƣ sau: Jd = 25 Jc Ta có tỷ lệ độ cứng giả thiết: EJ = EJc : EJd = 1:25 88 Chọn tiết diện:  Xem dàn là xà ngang có tiết diện là bxh = 40x360  Tiết diện cột là bxh = 100x100 - Ở đây ta chỉ tính toán đối với một khung giàn chịu lƣc lớn nhất để áp dụng cho tất cả các khung giàn còn lại của sàn. Khung Giàn đó là khung giàn theo phƣơng cạnh 360 dài. 2850 Hình 4.25 Sơ đồ tính khung giàn - Tính mômen quán tính của tiết diện:  Mômen quán tính của dàn: bd .h3d 40 3603 108 Jd = = = 18,6 12 12 12  Mô men quán tính của cột: bc .h3c 100 1003 108 Jc = = =1 12 12 12  Tỷ lệ mô men quán tính là: J = Jc : Jd = 0,83 : 15,55  Tỷ lệ modul đàn hồi là: E = Ec : Ed = 1/1 : 25/18,6 = 1 : 1,34  Môdul đàn hồi của dàn là Ed = 1,34, của cột là Ec = 1 - Sơ đồ chất tải và nội lực khung:  Tỉnh tải tác dụng lên phần khung: ptt = 82,96 x 5,64 = 467,89 (kg) => tỉnh tải phân bố dọc theo dàn là: qtt = 467,89/2,85 = 164,17 (kg/m)  Hoạt tải phân bố lên khung là: pht = 350x5,64 = 1974 (kg) => hoạt tải phân bố dọc theo dàn là: qht = 1974/2,85 = 692,63 (kg/m) 89 Hình 4.26 Sơ đồ tính khung với tỉnh tải Hình 4.27 Sơ đồ tính khung với hoạt tải Hình 4.28 Sơ đồ chuyển vị của khung 90 Hình 4.29 Biểu đồ nội lực momen 3-3 do TH bao gây ra Hình 4.30 Biểu đồ lực dọc do TH bao gây ra Hình 4.31 Biểu đồ lực cắt 2-2 do TH bao gây ra 4.3.2 Kiểm tra khả năng chịu lực của tấm tôn sóng: Phần tính toán này để kiểm tra độ chịu lực tốc của gió bão của tấm tôn khi sử dụng tấm tôn thƣờng. Tính toán theo mục 2.2.2.3 đã nêu ở trên. 91 Sơ đồ tính tấm tôn: 500 500 500 500 500 500 364 Hình 4.32 Sơ đồ tính toán tấm tôn - Dầm liên tục 7 nhịp gối đở là các xà gồ, nhịp l = 0.5 m - Chọn tôn dợn sóng dày 0.45mm 4.3.2.1 Tải trọng tác dụng lên tấm tôn: - Tải trọng gió: đã đƣợc tính toán ở mục 4.1.2 ta có: W = max(Wđ, Wk) = -62,41 (daN/m2) (2.32) = q1 = W.B = -62,407 x 1 = -62,407 (daN/m) - Hoạt tải mái: (2.33) = q2 = 30x1,3x1 = 39 (daN/m) - Trọng lƣợng tấm tôn sóng: (2.34) = q3 = gc.ng.B = (1,2. .γT).ng.B = 1,2x0,00045x7850x1,1x1 = 4,66 daN/m - Tổ hợp tải trọng tác dụng lên tôn:  TH1: tỉnh tải + hoạt tải: q(1) = q2+q3 = 39+4,66 = 43,15 daN/m qc(1) = qc2+qc3 = q2/np + q3/ng = (39/1,3) + (4,15/1,1) = 33,77 daN/m  TH2: gió + tỉnh tải q(2) = q1+q3 = -62,41 + 4,66 = -57,75 (daN/m) qc(2) = qc1+qc3 = q1/np + q3/ng = (-62,41/1,2) + (4,66/1,1) = -47,77 daN/m 4.3.2.2 Nội lực và kiểm tra tiết diện tấm tôn sóng: - Nội lực: |Mmax| = ql2/11 = (57,75x0,52)/11 = 1,31 daN.m 92 Đặc trƣng hình học của tiết diện tấm tôn: 64 64 64 64 64 22 20 22 22 20 22 64 64 64 25 16.5 22 20 22 8.5 - Hình 4.33 Đặc trưng hình học của tấm tôn F = 1,2x(0,045x10) = 0,54 (cm2) Jx = 8x(2x0,045x1,652)+7x(6,4x0,045x0,852)+16x(0,045x2,53/12) = 4,35 cm4 Wx = Jx/ymax = 4,35/1,65 = 2,63 Kiểm tra độ bền chịu uốn của tấm tôn - (2.35) = σ = Mmax/Wx = 131/2,63 = 49,8 daN/cm2 σ = 49,8 daN/cm2 < Rγ = 3285x1 = 3285 daN/cm2  vậy tôn đủ bền để chịu đƣợc gió bão. 4.3.3 Kiểm tra khả năng chịu lực của hệ giàn sàn: 4.3.3.1 Kiểm tra cho giàn theo phương ngắn của phần nhà nổi: 2850 640 360 2850 6000 Hình 4.34 Khung sàn theo phương ngắn - kiểm tra cho thanh cánh:  thanh cánh là thép hộp 80x40x1,4 có các đặc trƣng của tiết diện nhƣ sau: rx = 2,95 cm, ry = 1,73 cm, F = 1,66 (cm2)  Kiểm tra thanh chịu nén. 93  lực nén lớn nhất thanh phải chịu là : N = 1,67T = 16,7 KN  Chiều dài tính toán đoạn chịu lực dọc lớn nhất là: lx = ly = 0,608 m  Độ mảnh tính toán đƣợc là: λx = lx/rx = 0,608/0,0295 = 20,6 λy = ly/ry = 0,608/0,0173 = 35,14  λmax = 35.14  với R = 2100 daN/cm2 tra bảng 4.4 [48] nội suy ta đƣợc σmin = 0,921  kiểm tra tiết diện theo công thức: (2.21) = σ = N/(φmin.F) ≤ γR  1670/( 0,921 x 1,66 ) = 1092,31 daN/cm2 ≤ 2100 daN/cm2 với γ = 1. Vậy thanh cánh thỏa mản điều kiện ứng suất chịu nén.  Kiểm tra thanh chịu kéo.  Lực kéo lớn nhất thanh phải chịu là: N = 1,24T = 12,4KN  Kiểm tra tiết diện theo công thức: (2.23) = σ = N/Fth ≤ γR = 1240/1,66 = 746,98 daN/cm2 < 2100 daN/cm2  Vậy thanh thỏa mản điều kiện ứng suất chịu kéo. - kiểm tra cho thanh xiên:  thanh xiên làm bằng thép hộp 40x40x1,5 có các đặc trƣng của tiết diện nhƣ sau: rx = ry = 1,6 cm , F = 1,18 cm2  kiểm tra cho thanh xiên chịu nén.  Lực nén lớn nhất mà thanh xiên chịu có giá trị là: N =1,78 T=17,8 KN.  Chiều dài tính toán của thanh chịu nén lớn nhất là lx = ly = 0,376 m  Độ mảnh tính toán đƣợc là: λx = λy = λmax = lx/rx = 0,376/0,016 = 23,5  Với R = 2100 daN/cm2 tra bảng 4.4 [48] nội suy ta đƣợc σmin = 0,956  Kiểm tra tiết diện đã chọn theo công thức: (2.22) = σ = N/(φmin.F) ≤ γR  1780/(0,956x1,18) = 1577,9 daN/cm2 ≤ 2100 daN/cm2  vậy thanh thỏa mản điều kiện ứng suất.  kiểm tra cho thanh xiên chịu kéo.  Lực kéo lớn nhất mà thanh xiên chịu có giá trị là: N = 1,28 T = 12,8 KN. 94  Kiểm tra tiết diện theo công thức: (2.23) = σ = N/Fth ≤ γR = 1280/1,18 = 1084,74 daN/cm2 < 2100 daN/cm2  vậy thanh thỏa mản điệu kiện ứng suất. 4.3.3.2 Kiểm tra cho giàn theo phương dài của phần nhà nổi: 100 1900 100 1900 100 1900 100 640 360 1900 8100 Hình 4.35 Khung sàn theo phương dài - kiểm tra cho thanh cánh:  thanh cánh là thép hộp 80x40x1.4 có các đặc trƣng của tiết diện nhƣ sau: rx = 2,95 cm, ry = 1,73 cm, F = 1,66 (cm2)  Kiểm tra thanh chịu nén. Lực nén lớn nhất thanh cánh chịu có giá trị là : N = 0,51T = 5,1 kN < 16.7 kN vì vậy thanh cánh thỏa mản điều kiện ứng suất mà không cần tính toán kiểm tra.  Kiểm tra thanh chịu kéo. Lực kéo lớn nhất thanh cánh chịu có giá trị là : N = 0,20 T = 2 kN < 12,8 kN vì vậy thanh cánh thỏa mản điều kiện ứng suất mà không cần tính toán kiểm tra. - Kiểm tra cho thanh xiên:  thanh xiên làm bằng thép hộp 30x30x1,5 có các đặc trƣng của tiết diện nhƣ sau: rx = ry = 1,19 cm, F = 0,88 cm2  kiểm tra cho thanh xiên chịu nén.  Lực nén lớn nhất mà thanh xiên chịu có giá trị là: N =0,57 T=5,7 KN.  Chiều dài tính toán của thanh chịu nén lớn nhất là lx = ly = 0,317 m  Độ mảnh tính toán đƣợc là: λx = λy = λmax = lx/rx = 0,317/0,0119 = 26,63  Với R = 2100 daN/cm2 tra bảng 4.4 [48] nội suy ta đƣợc σmin = 0,947  Kiểm tra tiết diện đã chọn theo công thức: σ = N/(φmin.F) ≤ γR  570/(0,947x0,88) = 683,97 daN/cm2 ≤ 2100 daN/cm2 95  vậy thanh thỏa mản điều kiện ứng suất.  kiểm tra cho thanh xiên chịu kéo.  Lực kéo lớn nhất mà thanh xiên chịu có giá trị là: N = 0,37 T = 3,7 kN.  Kiểm tra tiết diện theo công thức: (2.23) = σ = N/Fth ≤ γR = 370/0,88 = 420,45 daN/cm2 < 2100 daN/cm2  vậy thanh thỏa mản điệu kiện ứng suất. 4.3.3.3 Tính toán kiểm tra liên kết giữa hệ giàn và cột: Liên kết giữa hệ giàn và cột là liên kết hàn cứng. Sử dụng lý thuyết tính toán đã đƣợc nêu ở mục 1.3.1.3.2 để tính toán. Sử dụng que hàn N42 và hàn bằng tay ta có fwf = 1800 daN/cm2 ; f = 0,7. Chọn chiều cao đƣờng hàn là hf = 3mm, Σlw = 40x2+80x2 = 240mm Từ biểu đồ nội lực đƣợc tính toán từ phần mềm etab trong mục 4.3.1.2 ta chọn đƣợc mô men ở gối lớn nhất là 33858,86 (daN.cm). Và lực cắt lớn nhất ở gối là 2761,08daN)  Tính toán khi chịu mômen uốn M. (2.24) = = M M 33858,86 = = 1679,50 (daN/cm2 ) Wwf 20,16 ∑ l2w 242 với (2.25) = Wwf = f hf = 0,7 0,3 = 20,16 (cm3 ) 6 6  Kiểm tra đƣờng hàn khi chịu lực cắt V: (2.26) = V = V 2761,08 = = 547,83 (daN/cm2 ) Awf 5,04 với (2.27) = Awf = h f f ∑ lw = 0.7 0.3 24 = 5,04 (cm2 )  Kiểm tra đƣờng hàn khi chịu đồng thời M và V (2.28) = Nhƣ vậy tđ tđ =√ 2 2 M+ V =√1679,502 +547,832 = 1766,59 (daN/cm2 ) = 1766,59 daN/cm2 < fwf = 1800 daN/cm2. Liên kết đủ bền 96 4.3.4 Tính toán phao: Sử dụng lý thuyết đã nêu ở mục 2.3.1.3.1 để tính toán - Với phần khung phao của phần nhà nổi có thể chứa đƣợc 16 khối xốp có kích thƣớc là 0,6x0,5x5,87. Nhƣ vậy số khối xốp để phần nhà nổi là Vxốp = 16x0,6x0,5x 5.87 = 28.17 m3 - Sử dụng khối xốp có tỷ trọng 16kg/m3 - Sử dụng lý thuyết đã đƣợc nêu ở mục 2.3.1.3.1 ta tính đƣợc trọng lƣợng mà khối xốp trên có thể nâng là: (2.19) = Pnâng = Vxốp.Q = 28,17x984 = 27719,28 (kg) ≈ 27,7 (T) - Theo mục 4.1.1 tổng trọng lƣợng của phần nhà nổi là:  Tỉnh tải: Qtt = Qkết cấu + Qphao = 5,53 + 27,65x0,016 = 5,97 (T)  Hoạt tải: Qht = Qhtm + Qhts = 0,03x8,2x3,2x2 + 0,35x7,9x5,88 = 17,83 (T)  Tổng trọng lƣợng phần nhà nổi: Qt = Qtt + Qht = 17,83 + 5,97 = 23,8 (T) < Pnâng = 27,7 (T) => dƣ nổi Nhƣ vậy ngôi nhà có thể nổi lên bình thƣờng. 4.4 DỰ TOÁN: 4.4.1 Dự toán phần nhà nổi: Bảng 4.11 Dự toán chi phí vật tƣ TÊN SỐ TT LOẠI VẬT TƢ ĐƠN KHỐI VỊ LƢỢNG ĐƠN THÀNH GIÁ TIỀN VNĐ VNĐ 1 + Thép tấm dày 10 mm Kg 154 12,700 1,955,800 3 + Tôn steel-top md 59,0 49,000 2,891,000 5 + Thép hộp 40x80x2mm kg 1318,64 16,500 21,098,240 6 + Thép hộp 30x60x1,2mm kg 209 16,000 3,344,000 7 + Thép hộp 100x100x2mm kg 370,66 17,000 6,301,220 97 8 + Thép hộp 40x40x1,5mm kg 100,48 16,900 1,698,112 9 + Thép hộp 30x30x1,5mm kg 28,56 16,900 482,664 10 + Thép hộp 50x100x2mm kg 162,14 16,000 2,594,240 11 + Bu lông M9 con 100 11,345 1,134,500 12 + Que hàn VN kg 70 50,000 3,500,000 tấm 41 290,000 tấm 16 550,000 Tấm 16 105,000 13 14 15 + Tấm Smart Board 1220x2440x9mm, phụ kiện đi kèm + Tấm Smart Board 1220x2440x18mm, phụ kiện đi kèm + Tấm Smart Board 1220x2440x3,5mm, phụ kiện đi kèm 8,800,000 1,680,000 16 + Cửa phòng ngủ Bộ 2,0 300,000 600,000 17 + khối mốp xốp kg 442,4 17,000 7,520,800 Tổng cộng - 11,890,000 86,360,396 Vậy tổng thành tiền vật tƣ sử dụng để xây dựng ngôi nhà là 86 (triệu đồng). Do tấm Smart Board có độ bền 30 năm, vì vậy nếu để độ bền của phần nhà nổi lên tới 60 năm thì ta tính thêm 1 lần thay tấm Smart Board, tổng thành tiền là. 86,360,396+11,890,000+ 8,800,000+1,680,000 = 108,730,396 (đồng) với độ bền của căn nhà lên đến 50 – 60 năm. Nhƣ vậy mỗi mét vuông hoàn thiện phần nhà nổi chỉ tốn khoảng 2,25 triệu đồng tiền vật tƣ và trong vòng 50-60 năm. 4.4.2 Dự toán phần nhà cố định: Căn cứ vào nghị định số 112/2009/NĐ-CP ngày 14 tháng 12 năm 2009 của Chính phủ về Quản lý chi phí đầu tƣ xây dựng công trình [51]; Thông tƣ số 04/2010/TT – BXD ngày 26 tháng 5 năm 2010 của bộ xây dựng về việc hƣớng dẩn lập và quản lý chi phí đầu tƣ xây dựng công trình [52]; Thông tƣ 06/2010/TT – BXD ngày 26/05/2010 của Bộ Xây dựng hƣớng dẫn phƣơng pháp xác định giá ca máy và thiết bị thi công xây dựng công trình[53]; Bảng giá gốc vật liệu xây dựng tháng 01 năm 2015 trên địa bàn 98 tỉnh Quảng Bình [54]. Sử dụng sự hổ trợ của phần mềm lập dự toán G8 ta lập đƣợc bảng tính toán tổng hợp chi phí xây dựng nhà cố định nhƣ sau: Bảng 4.12 bảng tổng hợp chi phí xây dựng nhà cố định STT CHI PHÍ CÁCH TÍNH GIÁ TRỊ (Đ) KÝ HIỆU CHI PHÍ THEO ĐƠN GIÁ Chi phí vật liệu 58,663,695 A1 Chênh lệch vật liệu 23,467,899 CLVL (A1 + CLVL) x 1 82,131,594 VL 700.000 x 100m2 70,000,000 I CHI PHÍ TRỰC TIẾP 1 Chi phí vật liệu 2 Chi phí nhân công 3 Chi phí máy xây dựng 4 Trực tiếp phí khác 0%x(VL+NC+M) Cộng chi phí trực tiếp VL+NC+M+TT CHI PHÍ CHUNG T x 0% II GIÁ THÀNH DỰ TOÁN XÂY DỰNG III THU NHẬP CHỊU THUẾ TÍNH TRƢỚC Giá trị dự toán xây dựng trước thuế IV THUẾ GIÁ TRỊ GIA TĂNG Giá trị dự toán xây dựng sau thuế T+C NC M TT 152,131,594 T C 152,131,594 (T+C) x 0% Z TL T+C+TL 152,131,594 G G x 10% 15,213,159 GTGT G + GTGT 167,344,753 GXDCPT 1,673,448 GXDLT Chi phí xây nhà tạm tại hiện G x 1% x trường (1+10%) CỘNG 169,018,201 LÀM TRÕN 169,018,000 99 Tổng kinh phi xây dựng ngôi nhà đa năng chống bao – lũ là: 108,730,396 + 169,018,000= 277,748,396 (đồng). Nhƣ vậy mỗi mét vuông hoàn thiện toàn bộ ngôi nhà nhà đa năng chống bão thì chỉ tốn khoảng 2,8 triệu đồng (diện tích của ngôi nhà là 6,4m x 15,6m ≈100m2). Với giá thành xây dựng này thì khá rẻ so với giá thành xây dựng những ngôi nhà khác trên thị trƣờng. Tuy nhiên với một giá thành tổng lớn hơn 250 triệu thì củng khá lớn so với tình hình kinh tế của ngƣời dân miền trung. Vì vậy nếu gia đình nào không có điều kiện làm ngôi nhà rộng 100m2 thì có thể làm một ngôi nhà có diện tích bé hơn để giảm chi phí xây dựng. 100 CHƢƠNG 5 MÔ HÌNH 3D NHÀ CHỐNG BÃO LŨ CỦA ĐỀ TÀI Từ những phƣơng án kiến trúc và kết cấu đã đƣợc nêu ở chƣơng 3 cộng với những tính toán ở chƣơng 4. Ta sử dụng phần mềm sketchup để tiến hành vẽ và đƣa ra mô hình 3D cho “nhà đa năng chống bão – lũ” của đề tài. Sau đây là một số hình ảnh của ngôi nhà đƣợc vẽ bằng phần mềm sketchup 5.1 HÌNH ẢNH 3D CỦA HAI PHẦN NGÔI NHÀ: Hình 5.1 Mô hình 3D phần nhà cố định của đề tài 101 Hình 5.2 Mô hình 3D phần nhà nổi của đề tài 102 5.2 HÌNH ẢNH CỦA NGÔI NHÀ KHI CÓ THIÊN TAI BÃO – LŨ: Hình 5.3 Mô hình 3D của ngôi nhà khi bình thường Hình 5.4 Mặt cắt đứng của ngôi nhà khi bình thường 103 Hình 5.5 Mặt cắt ngang của ngôi nhà khi bình thường Hình 5.6 Mô hình 3D của ngôi nhà khi có bão 104 Hình 5.7 Mắt cắt đứng của ngôi nhà khi có bão Hình 5.8 Mặt cắt ngang của ngôi nhà khi có bão 105 Hình 5.9 Mô hình 3D của ngôi nhà” khi có lũ cao dưới 5m (chiều cao của phần nhà cố định) Hình 5.10 Mắt cắt ngang ngôi nhà khi có luc cao dưới 5m (chiều cao của phần nhà cố định) 106 Hình 5.11 Mắt cắt đứng ngôi nhà khi có luc cao dưới 5m (chiều cao của phần nhà cố định) Hình 5.12 Mô hình 3D của “Ngôi Nhà Đa Năng Chống Bão Lũ” khi có lũ lớn cao trên 5m 107 5.3 HÌNH ẢNH KẾT CẤU CỦA NGÔI NHÀ: 5.3.1 Kết cấu phần nhà cố định: Hình 5.13 Mặt đứng kết cấu của phần nhà cố định Hình 5.14 Mặt bằng kết cấu của phần nhà cố định 108 5.3.2 Kết cấu phần nhà nổi: Hình 5.15 Kết cấu khung thép chịu lực của phần nhà nổi - Kết cấu khung chịu lực của phần nhà nổi Hình 5.16 Mô hình kết cấu khung thép chịu lực phần thân của nhà nổi 109 - Cấu tạo của hệ mái che: Hình 5.17 Cấu tạo mái của “Ngôi Nhà Đa Năng Chống Bão Lũ” 110 - Cấu tạo của khung sàn: gồm tấm lót sàn và các thanh xà gồ thép hộp: Hình 5.18 Cấu tạo khung sàn - Cấu tạo của hệ giàn: Hình 5. 19 Cấu tạo hệ giàn 111 - Cấu tạo khung phao: Hình 5. 20 cấu tạo khung phao - Trình tự các chi tiết cấu tạo nên phần khung sàn hoàn chỉnh Hình 5. 21 Kết cấu khung phao liên kết với cột 112 Hình 5.22 Kết cấu hệ giàn liên kết với cột Hình 5.23 Liên kết các thanh xà gồ đở ván sàn với hệ giàn 113 Hình 5.24 Lợp tấm ván sàn lên các thanh xà gồ tạo thanh một kết cầu khung sàn hoàn chỉnh. 114 CHƢƠNG 6 QUY TRÌNH XÂY DỰNG VÀ CƠ CHẾ VẬN HÀNH 6.1 QUY TRÌNH XÂY DỰNG: Quy tình xây dựng ngôi nhà có hai phần: xây dựng phần nhà cố định và gia công lắp ráp phần nhà nổi. Để tiết kiệm tiền nhân công và thời gian thi công thì quy trình xây dựng hai phần trên đƣợc tiến hành song song với nhau. Và đƣợc chia làm hai đội thi công riêng biệt. Một đội chuyên thi công nhà cấp 4 và một đội chuyên thi công kết cấu nhà thép. Quy trình đƣợc đƣa ra tổng quát nhƣ sau: 6.1.1 Xây dựng phần nhà cố định: Nhà cố định đƣợc xây dựng theo các bƣớc của biện pháp thi công một công trình nhà cấp 4. Các bƣớc thi công tổng quát nhƣ sau: - Bƣớc 1: Chuẩn bị mặt bằng và đào móng. Đào tới cốt yêu cầu. - Bƣớc 2: Thi công cốt thép và đổ bê tông móng, cổ cột - Bƣớc 3: Xây đá chẻ. - Bƣớc 4: Gia công cốt thép và đổ bê tông giằng móng. - Bƣớc 5: Lấp đất hố móng. - Bƣớc 6: Thi công cốt thép và đổ bê tông Dầm tầng trệt - Bƣớc 7: Thi công cốt thép và đổ bê tông cột. - Bƣớc 8: Xây tƣờng. Bƣớc này đƣợc chia làm 2 giai đoạn:  GĐ1: Xây tƣờng phần chứa nhà nổi  GĐ2: Xây tƣờng phần phòng khách - Bƣớc 9: Thi công cốt thép và đổ bê tông hệ thống dầm, sàn, giằng mái. - Bƣớc 11: Hoàn thiện: Tô, lát nền, sơn tƣờng, lắp ráp cửa… - Bƣớc 12: Bàn giao nhà cho chủ hộ. 6.1.2 Lắp ghép phần nhà nổi: Lắp ghép phần nhà nổi theo trình tự các bƣớc tổng quát nhƣ sau: - Bƣớc 1: Gia công các cấu kiện riêng biệt nhƣ giàn thép sàn, khung phao, hàn thép bản vào chân cột, gắn cao su vào cột, hệ vì kèo mái, khối xốp... Bƣớc này đƣợc tiến hành nhƣ sau: 115  Khi thi công xong bƣớc 7 của phần nhà cố định thì các thợ làm thép đến đo trực tiếp chi tiết các kích thƣớc thực tế cần thiết nhƣ chiều dài, chiều rộng, chiều cao... để tiến hành gia công. Không nên gia công theo kích thƣớc có trong bản vẽ. Nhƣ vậy sẽ đối phó đƣợc những những sai sót về kích thƣớc khi thi công phần nhà cố định so với bản vẽ.  Có đƣợc các kích thƣớc cần thiết thì thợ làm thép tiến hành gia công cắt thép và hàn thành từng cấu kiện riêng biệt nhƣ giàn chịu lực của sàn, cột, giàn khung phao….  Lƣu ý: Yêu cầu của bƣớc này là cần độ chính xác cực kỳ cao. - Bƣớc 2: Lắp ráp phần sàn và móng. Bƣớc này tiến hành nhƣ sau:  Đƣa những cấu kiện riêng biệt nhƣ hệ giàn chịu lực của sàn, khung phao, cột có gắn cao su và bản thép dƣới chân, hệ giằng đã đƣợc làm sẵn vào lắp ghép trong phần nhà cố định. Kiểm tra cao độ, cân chỉnh, cố định hệ dàn chịu lực của sàn và khung phao với cột bằng liên kết hàn cứng. Khi liên kết cần đảm bảo tuyệt đối tính áp sát của cột vào phần nhà cố định và tính nằm ngang của sàn. Tránh trƣờng hợp bị xiên lệch cột thì việc trƣợt lên phần nhà cố định của phần nhà nổi sẽ gặp khó khăn.  Đặt những khối xốp đã đƣợc gia công theo kích thƣớc yêu cầu và đã đƣợc bao bọc bằng một lớp nhựa hoặc đƣợc sơn bằng vật liệu tƣơng đƣơng vào khung phao.  Hàn những thanh giằng theo các phƣơng vào giàn thép chịu lực của sàn theo đúng thiết kế.  Lát sàn bằng tấm smart board cố định vào hệ giằng bằng vít tự khoan.  Chú ý: Bƣớc này tiến hành khi thực hiện xong GĐ2 của bƣớc 8 phần nhà cố định. - Bƣớc 3: lắp ráp mái. Đƣợc tiến hành nhƣ sau:  Đƣa hệ vì kèo đã đƣợc gia công lên mái và hàn cứng vào cột.  Lắp xà gồ vào hệ vì kèo, cố định bằng vít  Lắp mái tôn, cố định bằng vít. - Bƣớc 4: Lắp ráp kết cấu phần khung. Đƣợc tiến hành nhƣ sau: 116  Hàn cứng các thanh dằng dọc vào đỉnh cột.  Lắp dựng các khung sƣờn của tấm vách ngăn, vách bao che.  Lắp tấm vách vào khung sƣờn, cố định bằng vít.  Lắp dựng các khung sƣờn của tấm trần  Lắp trần vào khung sƣờn, cố định bằng vít  Dán băng keo lên mép mối nối tồi lấp đầy khe bằng keo Polyurethane, sau đó tháo băng keo ra và để cho khô.  Trám các mắt vít bằng hỗn hợp xử lý mối nối. Sơn phủ bề mặt tƣờng bằng 1 lớp sơn lót và tối thiểu bằng 2 lớp sơn Acrtylic. Hoặc củng có thể bã matit lên bề mặt.  Hoàn thiện các hệ cửa và nội thất.  Vệ sinh. Ghi chú chung: - Khi lắp vách và sàn thì tùy chủng loại vách mà sử dụng chủng loại vít và khoảng cách theo catalogue của nhà sản xuất. - Không lắp tất cả khung ngang (khung chƣa lắp vách) rồi mới tiến hành lắp các thanh giằng dọc đề phòng các khung ngã đổ (do khung lúc này chỉ đƣợc cố định bằng bu lông ở chân cột). - Tuyệt đối không lắp tất cả các khung ngang (khung đã đƣợc lắp vách xong) rồi mới lắp các thanh giằng dọc. - Tuân thủ các quy định về an toàn lao động. 6.2 CƠ CHẾ VẬN HÀNH: 6.2.1 Điều kiện bình thƣờng: - Khi không có bão lũ thì ngôi ngôi nhà đƣợc sử dụng bình thƣờng. Phần nhà nổi đƣợc đặt lên các gối đở của móng phần nhà cố định. - Nhà cố định có chức năng che chở cho nhà nổi tránh đƣợc các thời tiết tác động nhƣ nắng, mƣa, gió… - Ngƣời dân có thể sinh hoạt thoải mái tại cả hai phần nhà. 6.2.2 Điều kiện khi có bão: - Đóng chặt hết tất cả các cửa nhà cố định. 117 - Các thành viên trong gia đình sinh hoạt ở phòng khách của phần nhà cố định để tránh bão. Phòng này đƣợc trang bị mái bằng và có kết cấu rất vững chắc tạo thành một khung cứng nên rất an toàn cho việc tránh những cơn bão lớn. 6.2.3 Điều kiện có lũ - Ngắt kết nối tất cả hệ thống điện, nƣớc của phần nhà nổi với phần nhà cố định. - Chuyển tất cả những tải sản có thể bị hƣ hại bởi nƣớc lũ vào phần nhà nổi. - Các thành viên trong gia đình chuyển vào sinh hoạt hoàn toàn ở phần nhà nổi. - Phần nhà nổi sẽ trƣợt lên phần nhà cố định và đƣợc giữ trong phần nhà cố định cho tới khi mực nƣớc lũ vƣợt quá cao độ đỉnh của phần nhà cố định thì nhà nổi sẽ bị trôi đi theo dòng nƣớc lũ. - Nếu mực nƣớc lũ vƣợt quá cao độ đỉnh của phần nhà cố định thì dùng phƣơng án neo tại chỗ. - Sau khi nƣớc lũ hạ thì dùng xe cẩu, cẩu lên và đặt vào phần nhà cố định lại nhƣ bình thƣờng. 118 CHƢƠNG 7 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 7.1 KẾT LUẬN: Ngoài các tính năng đặc biệt nhƣ đáp ứng các yêu cầu về bền vững, thích dụng, thẩm mỹ, đối phó đƣợc lũ và chống chịu đƣợc bão đƣợc thì nhà đa năng chống bão lũ còn có các tính năng nổi bật sau: 7.1.1 Chủ động ứng phó với thiên tai bão – lũ: Đặc điểm thiên tai ở miền trung là vào mùa mƣa bão thì bão và lũ thƣờng xảy ra liên tục và gần nhau. Có lúc ngƣời dân ở đây vừa phải đối phó với cơn bão lớn xong thì lại phải gánh chịu một trận lũ lớn tràn về. Làm cho ngƣời dân không kịp đối phó, tâm trí không yên, gây thiệt hại nặng nề về ngƣời và của. Vì vậy với đặc điểm là có hai phần (phần nổi và phần cố định) thì nhà đa năng chống bão lũ có khả năng đảm bảo đƣợc sự chủ động đối phó khi có bão củng nhƣ khi có lũ một cách liên tục mà không gây tổn hại đến tính mạng và tài sản của ngƣời dân miền trung. Sau đây ta sẽ đi phân tích tính chủ động của ngôi nhà khi có bão và khi có lũ. 7.1.1.1 Chủ động ứng phó được với lũ: Để làm rõ đƣợc tính năng này, ta sẽ đi so sánh mô hình nhà đa năng chống bão lũ với những ngôi nhà có thể chống lũ và bão nhƣ nhà hai tầng bình thƣờng hoặc những mô hình nhà chòi tránh bão lũ nhƣ [11, 18]. Đặc điểm của lũ ở miền trung là lên rất nhanh và xuống củng rất nhanh, thƣờng xuất hiện rất bất ngờ. Dòng nƣớc lũ chảy xiết mang theo nhiều đất màu và rác rƣởi nên rất ô nhiễm. Tài sản sau khi bị ngâm bỡi nƣớc lũ này thì sẽ bị đất bùn bám bẩn, rất dể bị hƣ hại và rất khó để vệ sinh sạch sẽ. Thực phẩm nếu bị ngâm bởi nƣớc lũ sẽ hoàn toàn không sử dụng đƣợc. Sau đây là một số so sánh của ngôi nhà đa năng chống bão – lũ với nhà hai tầng bình thƣờng và các mô hình nhà chòi tránh bão - lũ [11, 18] để thấy đƣợc tính ƣu việt 119 của mô hình nhà đa năng chống bão lũ trong việc đối phó với những đặc điểm trên của dòng nƣớc lũ. Bảng 7.1 So sánh nhà đa năng chống bão – lũ với nhà hai tầng về phƣơng diện chống lũ Nhà hai tầng hoặc nhà chòi tránh lũ Nhà đa năng chống bão - lũ Khi lũ về ngƣời dân phải dọn tất cả tài Khi lũ về ngƣời dân có thể dọn dẹp đồ sản từ tầng dƣới lên tầng trên mất rất nhanh chóng mà không tốn nhiều sức lực. nhiều thời gian, tốn nhiều sức lực. Chỉ cần di chuyển tất cả các vật dụng từ Trong khi đó lũ thƣờng về bất ngờ phòng khách, thóc lúa, lợn gà… chuyển (thƣờng hay xảy ra vào ban đêm) và vào phần nhà nổi (di chuyển ngang). Với mực nƣớc dâng lên nhanh nên nếu dọn việc di chuyển ngang thi di chuyển lợn, gà đồ lâu thì sẽ không kịp. Thực tế ở quê củng sẽ dể dàng và nhanh chóng. Dù nƣớc đã có rất nhiều nhà 2 tầng củng phải lũ lên nhanh thế nào thì củng sẽ kịp thời chịu mất mát lớn về tài sản vì không bảo vệ tài sản của mình, không bị tổn thất kịp chạy lũ. tài sản. Sau đây ta sẽ xét một ví dụ cụ thể khi Ngƣời dân không cần phải tốn nhiều sức có cơn lũ tràn về để minh chứng cho lực và thời gian mà vẩn có thể giữ đƣợc việc mất mát tài sản đối với nhà hai toàn bộ tài sản, có nhiều thời gian để làm tầng: Nếu nhà có những tài sản nhƣ xe những việc khác. Tâm trạng đƣợc thoải mái máy, tủ lạnh, máy giặt, bếp ga hoặc không lo sợ trong việc đối phó với lũ. những tài sản lớn và nặng mà không Sau khi lũ rút chỉ việc quét dọn mặt bằng thể ngâm dƣới nƣớc nhƣ bao chứa lúa của phòng khách. Vệ sinh lại bàn ghế, tủ đƣợc đặt dƣới tầng 1… thì những trang trí ở phòng khách. Không tốn công thành viên trong gia đình cần phải tốn dọn vệ sinh sau khi lũ về. rất nhiều thời gian và sức lực để có thể Có đủ diện tích chứa khi lũ về. Có chổ để di chuyển chúng từ tầng 1 lên tầng 2 nuôi lợn, gà, lúa… tránh lũ. Nếu nhà có nuôi lợn gà thì lại Khi mực nƣớc lũ cao hơn phần nhà cố định càng gặp khó khăn trong việc di thì vẩn có thể giữ đƣợc toàn bộ tài sản và chuyển chúng lên tầng trên để tránh lũ vẩn đảm bảo đƣợc tính an toàn cho con vì lợn rất khó làm cho nó đi lên cầu ngƣời. 120 thang. Đó là chƣa kể đến chuyện mất Sau đây ta sẽ đi xét một ví dụ thực tế trong thêm thời gian để dọn dẹp rất nhiều đồ việc chủ động ứng phó khi có lũ về của dùng lặt vặt trong gia đình nhƣ áo ngôi nhà đa năng chống bão lũ: Nếu nhà có quần, chăn mền, xoong nồi.... Với đặc những vật dung nhƣ xe máy, tủ lạnh, máy điểm mực nƣớc lũ lên nhanh thì chắc giặt, bếp ga hoặc những vật dụng lớn và chắn những gia đình nhƣ vậy sẽ không nặng thì những vật dụng trên đều sẽ đƣợc thể đảm bảo đƣợc sự an toàn cho tất cả đặt ở phần nhà nổi (bởi vì những vật dụng tài sản của mình. Nếu nhƣ nhà nào trên không thể đặt ở phòng khách) do đó không có đàn ông hoặc chỉ gồm những không tốn công sức để di chuyển và dọn ngƣời chân yêu tay mềm thì chỉ biết dẹp chúng. Những vật dụng đƣợc bố trí ở ngồi nhìn những tài sản trên ngâm phòng khách thƣờng là những vật dụng nhẹ trong mực nƣớc lũ mà thôi. Mà để nhƣ tivi, tranh ảnh, chậu hoa trang trí..v.v. những tài sản trên bị ngâm trong một vì vậy khi di nhuyển những vật dụng đó dòng nƣớc lũ vừa bẩn vừa có bùn nhƣ vào nhà nổi củng không quá khó khăn và vậy thì chỉ còn cách vứt bỏ, hoặc nếu mất thời gian. Còn những vật dụng nặng vẩn còn sử dụng đƣợc thì củng rất mất nhƣ bàn gế, tủ đứng bằng gỗ nếu có thời công sức cho việc vệ sinh lại chúng vì gian dọn dẹp thì củng có thể di chuyển vào bị bùn bám vào. nhà nổi theo phƣơng ngang nên củng Sau khi lũ xong thì phải mất nhiều thời không khó khăn và không tốn nhiều công gian dọn dẹp cho tầng trệt bởi bùn sức, còn nếu không có thời gian thì có thể bám, mất công vệ sinh những đồ dùng ngâm trong nƣớc lũ. Vì chất bằng gỗ không bị ngâm, dọn dẹp lại đồ ngổn ngang, bị hƣ hỏng nhiều khi ngâm trong nƣớc, chỉ dọn dẹp rác rƣởi… trong một diện tích mất chút thời gian vệ sinh lại những bùn lớn có nhiều ngóc ngách dẩn tới khó bám khi lũ rút. Đối với vật nuôi nhƣ lợn gà khăn và tốn thời gian dọn dẹp. thì củng không quá khó khăn khi làm cho Đối với nhà hai tầng có diện tích nhỏ, nó di chuyển vào phần nhà nổi vì di chuyển tầng 1 chỉ có phòng khách còn các ngang. Trong phần nhà nổi đƣợc bố trí một phòng nhƣ phòng ngủ, phòng bếp, hành lang khá rộng nên có thể làm vị trí phòng vệ sinh nằm ở tầng 2 hay nhƣ cho vật nuôi ở tạm thời. Nhƣ vậy nếu nhƣ 121 các mô hình nhà chòi tránh lũ thì diện mực nƣớc lũ lên nhanh thì ngƣời dân củng tích chứa đồ khi lũ về bị hạn chế, sẽ có thời gian để dọn dẹp và di chuyển không có vị trí để nuôi lợn, gà. Khó những tài sản của mình. Đảm bảo đƣợc khăn trong việc bảo đảm an toàn cho việc bảo vệ cho toàn bộ tài sản của mình. vật nuôi. Không gian sinh hoạt không Đối với những nhà không có đàn ông thì đƣợc thoải mái. củng không phải lo lắng trong việc đối phó Nếu mực nƣớc lũ lên cao quá tầng 1 thì với lũ. Và củng không gặp khó khăn trong con ngƣời và cả tài sản trong nhà sẽ việc bảo vệ tài sản của mình. không còn đƣợc đảm bảo an toàn. Dể Nhƣ vậy đối với ngôi nhà đa năng chống gây ra thiệt hại về ngƣời và của. bão lũ thì khả năng chủ động ứng phó với Nhƣ vậy đối với nhà hai tầng hay lũ là rất cao. Ngƣời dân không phải tốn những mô hình nhà chòi thì khả năng nhiều công sức và thời gian để có thể đảm chủ động đối phó với lũ là chậm. Việc bảo đƣợc tài sản của mình. Việc bảo đảm ngƣời dân bảo đảm tài sản của mình tài sản của ngƣời dân không phải phụ thuộc phải phụ thuộc vào sức khỏe của con vào việc mực nƣớc lũ lên nhanh hay chậm. ngƣời và vào sự lên nhanh hay chậm của mực nƣớc lũ. Ở đây ta chỉ so sánh với những ngôi nhà bình thƣờng vừa có tính năng tránh lũ vừa có thể đối phó với bão chứ không so sánh với những ngôi nhà có chỉ có một tính năng là đối phó với lũ nhƣ [6÷9, 15]. Bởi vì những ngôi nhà kia củng có tính năng giống nhƣ ngôi nhà đa năng chống bão – lũ. Tuy nhiên nếu xét một cách tổng quát thì chức năng của những ngôi nhà nhƣ [6÷9, 15] không bằng đƣợc với ngôi nhà đa năng chống bão – lũ, bởi vì ngôi nhà đa năng chống bão lũ còn có thêm tính năng chống bão. 7.1.1.2 Chủ động ứng phó được với bão: Đặc điểm gió bão là thổi rất mạnh, nó thổi nhiều hƣớng khác nhau và rối loạn. Gió bão thƣờng chia thành hai đợt, đợt đầu tiên là đợt đi và đợt sau là đợt về, đợt về thƣờng lớn hơn đợt đi. Hai đợt gió này cách nhau một khoảng thời gian ngắn, khoảng thời gian này thƣờng là rất yên tỉnh. Nếu không có kinh nghiệm chống bão thì ngƣời 122 dân có thể hiểu nhầm là xong đợt một thì bão kết thúc, nhƣ vậy sẽ rất nguy hiểm. Khi gió thổi thƣờng có một âm thanh rất đáng sợ làm cho tinh thần ngƣời dân trong nhà bất an và rất hoảng sợ. Vì vậy với đặc điểm sử dụng những vật liệu bao che cách âm nhƣ mô hình nhà đa năng chống bão – lũt thì có thể ổn định đƣợc tinh thần của ngƣời dân Sau đây là một so sánh nhỏ của ngôi nhà đa năng chống bão lũ với nhứng ngôi nhà bình thƣờng tại miền trung. Việc so sánh này sẽ làm rỏ tình ƣu việt của ngôi nhà đa năng chống bão lũ trong việc chủ động ứng phó với bão. Bảng 7.2 So sánh nhà đa năng chống bão – lũ với nhà bình thƣờng về phƣơng diện chống bão Nhà đa năng chống bão lũ Nhà bình thƣờng Khi có bão thì tinh thần ngƣời dân ở trong Khi có bão về thì ngƣời dân chỉ cần ngôi nhà luôn bị hoang mang và lo sợ, nhất là đóng và cài then chắc chắn hết tất cả những đứa trẻ. Gió bão thổi rất mạnh, tiếng các cửa đi và cửa sổ rồi sinh hoạt gió thổi, tiếng và đập của những vật dụng ở bình thƣờng trong ngôi nhà. Nếu gió ngoài ngôi nhà bị gió bão quật bay tạo ra bão quá mạnh và cảm thấy tình hình những âm thanh rất đáng sợ tạo cho ngƣời nghiêm trọng thì tất cả thành viên dân ở trong nhà một cảm giác rất bất an. trong gia đình sẽ ra phòng khách Gió bão thƣờng kèm theo mƣa lớn. Đối với ngồi tránh bão. Ở phòng khách đƣợc những ngôi nhà lợp mái ngói thông thƣờng thì bố trí mái bằng BTCT liên kết cứng nƣớc mƣa sẽ đƣợc gió thổi tạt vào những khe với hệ thống dầm cột và tƣờng tạo hở nhỏ của các lớp ngói mang nƣớc mƣa vào thành một khung cứng nên đảm bảo trong nhà làm cho bên trong ngôi nhà chịu an toàn tuyệt đối cho ngƣời dân. nƣớc nhƣ mƣa, đặc biệt nếu mái ngói lâu năm Ngƣời dân có cảm giác đƣợc an toàn chất lƣợng ngói không còn tốt thì nƣớc mữa và không còn cảm giác hoang mang sẽ làm ẩm ngói, ngói giảm chất lƣợng và làm lo sợ khi sống trong ngôi nhà bình vở những mảnh nhỏ rớt xuống nhà làm cho thƣờng. môi trƣờng trong nhà vừa ƣớt vừa rất ô Mái nhà đƣợc lợp tôn và đƣợc thiết nhiểm. Do đó ngƣời dân phải mất thời gian kế liên kết chắc chắn và có hệ tƣờng 123 bao phủ hoặc che chắn đồ trong nhà để tránh chắn mái bao che nên không sợ gió bị dính bẩn và hƣ hỏng. Ngƣời dân ở trong giật bay. Đảm bảo ổn định và an ngôi nhà lợp bằng ngói chỉ biết trú dƣới gầm toàn cho không gian bên trong của dƣờng, gầm bàn hoặc một vị trí nào đó mà ngôi nhà. không bị nƣớc mƣa và vụn ngói rớt trúng đầu. Phần nhà nổi đƣợc bao che và làm Nếu ngƣời nào phải đứng ra để đối phó với trần che chắn bằng tấm cách âm nên bão thì phải mang áo mƣa và đội mủ bảo hộ việc âm thanh trong ngôi nhà củng để đảm bảo an toàn cho bản thân. đƣợc giảm bớt. Ngƣời dân không Đối với nhà lợp bằng tôn hoặc bằng phi rô xi phải hoang mang lo sợ khi phải măng thì tiến gió bão thổi, tiếng va đập của nghe những âm thanh ghê rợn nhƣ vật dụng bên goài nhà và tiếng mƣa lớn dội khi sống những ngôi nhà bình lên mái tạo ra một âm thanh trên mái rất thƣờng. khủng khiếp. Ngƣời dân sống trong ngôi nhà Nƣớc mƣa không thể tạt vào bên phải mang một tinh thần bất an và rất hoang trong ngôi nhà vì có hai lớp bảo vệ mang. là tƣờng và mái của nhà cố đình Mái của của những ngôi nhà này rất dể bị thổi cộng với kết cấu bao che và tấm trần bay vì liên kết không chắc chắn và thƣờng lồi của nhà nổi. Vì vậy ngƣời dân ra ngoài. Và khi bị thổi bay thì gió bão mang không cần phải mất thời gian lo lắng theo mƣa lớn sẽ luồn vào nhà làm cho những cho việc bảo vệ và che chắn cho vật dụng trong nhà bị thổi bay tung tóe, gây những vật dụng trong nhà. hƣ hại tài sản và ảnh hƣởng đến tính mạng Nhƣ vậy với mô hình nhà đa năng của ngƣời dân. chống bão thì ngƣời dân không phải Cửa của ngôi nhà này thƣờng làm bằng những mất nhiều công sức để chống chọi loại cữa không đảm bảo chịu lực hoăc then với bão, không phải chịu những cú cài không đƣợc chắc chắn. vì vậy rất để bị gió sốc về tinh thần do bão tạo ra. Có bão làm hƣ hỏng và luồn vào ngôi nhà. đƣợc một cảm giác an toàn mà Nhƣ vậy đối với những ngôi nhà bình thƣờng không sợ bị ảnh hƣởng đến tính thì ngƣời dân phải trực tiếp chống chọi với mạng và tài sản của mình. Các thành cơn bão. Phải tốn công sức để che đậy những viên trong gia đình khi ở trong ngôi 124 vị trí mà gió bão có thể lùa vào hoặc phải trực nhà có thể sinh hoạt bình thƣờng, có tiếp vá lại những lỗ hổng mà gió bão tạo tạo thể nấu ăn, uống trà, đọc truyện hay ra, điều đó rất nguy hiểm. Họ phải nấp trong cùng nhau ngồi cảm nhận tiếng gió những không gian chật hẹp và ẩm ƣớt. Không bão vi vu ngoài kia mà không cần những thế, họ còn phải vừa lo lằng cho việc phải lo lắng, suy nghỉ gì hết. Hơn bảo vệ tài sản của mình vừa phải chịu đựng nữa ngôi nhà có thể giúp đở những những cú sốc về tinh thần do bão tạo ra. Có ngƣời sống xung quanh bằng cách thể phải đi tránh bão nhờ ở những ngôi nhà cho vào cùng tránh bão. kiên cố hơn và để lại những tài sản trong nhà không ai bảo quản. Ở đây ta chỉ so sánh ngôi nhà đa năng chống bão lũ với những ngôi nhà bình thƣờng chứ không so sánh với những ngôi nhà đƣợc thiết kế để chống bão. Bởi vì tính năng chống bão của ngôi nhà đa năng chống bão – lũ củng giống với những mô hình nhà chống bão khác. Tuy nhiên những mô hình nhà chống bão khác không có chức năng đối phó với lũ. Vì vậy nhìn một cách tổng quát thì chức năng của các mô hình nhà chống bão khác không thể bằng với mô hình nhà đa năng chống bão – lũ. 7.1.2 Sự cân bằng và ổn định của nhà nổi: Với những mô hình nhà nổi bình thƣờng thì việc cân bằng cho ngôi nhà là rất phức tạp vì trọng lƣợng trên ngôi nhà không phải lúc nào củng phân bố đều lên ngôi nhà. Khi ngôi nhà nổi lên có thể bị nghiêng và nổi lên không đều. Hoặc củng có thể bị bập bênh nghiêng đi nghiên lại không ổn định. Nhƣ vậy sẽ vô tình làm cho kết cấu của ngôi nhà dể bị phá vỡ. Ngôi nhà đa năng chống bão lũ đã khắc phục đƣợc hoàn toàn yếu tố này. Bởi vì kết cấu của phần nhà cố định bao bọc hết toàn bộ kết cầu của phần nhà nổi, hai kết cấu đƣợc áp sát vào nhau và có thể trƣợt lên nhau. Dù cho tải trọng trên phần nhà nổi phân bố thế nào thì khi nổi lên thì phần nhà cố định sẽ làm khung dẩn hƣớng cho phần nhà nổi đƣợc nổi lên một cách ổn định mà không bị xiên lệch. Tuy nhiên khi mực nƣớc lũ vƣợt qua chiều cao phần nhà cố định mang phần nhà nổi vƣợt qua khỏi phần nhà cố định thì yêu tố cân bằng của phần nhà không còn nữa. 125 7.1.3 Thân thiện với ngƣời dân: Ngôi nhà đa năng chống bão lũ hƣớng tới một lối kiến trúc bình thƣờng phù hợp với cách nhìn nhận và tƣ tƣởng của ngƣời dân địa phƣơng từ xƣa tới nay. Nên ngôi nhà mang lại một sự thân thiện, thân quen cho ngƣời dân khi sống trong đó mà không cần phải mất thời gian làm quen với một môi trƣờng sống khác. Không giống nhƣ một số mô hình khác, có lối kiến trúc khác lạ không phù hợp với suy nghỉ của ngƣời dân làm ngƣời dân có cảm giác không quen và phải mất thời gian thích nghi khi sống trong những ngôi nhà đó. 7.1.4 Hiện đại và sang trọng: Ngôi nhà đa năng chống bão lũ đƣợc làm từ vật liệu hoàn toàn mới đó là tấm xi măng smart boart, một loại tấm có độ chịu lực và độ bền hơn những vật liệu địa phƣơng hơn nữa vật liệu này còn cách âm, cách nhiệt. Loại vật liệu này trên thế giới đã đƣợc áp dụng nhiều và củng đang dần thịnh hành trên thị trƣờng Việt Nam. Có thể sau này những vật liệu này sẽ thay thế toàn bộ những vật liệu truyền thống ở Việt Nam. Vì vậy trong lúc vật liệu đó đang trên đà phát triển ở các thành thị thì ta đem nó tới giới thiệu cho ngƣời dân ở vùng quê. Điều đó sẽ giúp cho ngƣời dân ở vùng quê có cơ hội đƣợc tiếp xúc làm quen dần với loại vật liệu này. Giúp họ có nhiều hiểu biết hơn về những vật liệu mới, từ đó có thể thay đổi tƣ tƣởng của ngƣời dân về việc sử dụng vật liệu mới. Sau này khi vật liệu mới bắt đầu phổ biến đến trên cả nƣớc thì ngƣời dân ở vùng quê sẽ không phải bở ngở và không phải mất nhiều thời gian để thay đổi tƣ tƣởng của mình. Góp phần phát triển đất nƣớc nhanh chóng hơn. Hơn nữa những vật liệu mới này sẽ mang đến sự sang trong cho không gian bên trong của ngƣời dân vùng quê. Ngƣời dân sẽ có đƣợc cảm giác sống trong một môi trƣờng sạch sẽ sang trọng nhƣ ở thành thị, họ không còn phải lo lắng việc lau chùi những lƣới nhện chi chít trên mái nhà. Ngôi nhà sẽ cho ho họ cảm giác mát mẻ khi mùa hè và ấm áp vào mùa đông mà những ngôi nhà bình thƣờng khác không có. Một ƣu điểm quan trọng của việc sử dụng vật liệu mới nữa là nó có thể chống đƣợc mối mọt cho ngôi nhà. ngƣời dân ở trong nhà không còn lo lắng về việc có mối mọt nhƣ những ngôi nhà làm bằng vật liệu địa phƣơng khác. 126 7.1.5 Dễ dàng vệ sinh phần móng của nhà nổi: Không giống nhƣ những ngôi nhà chống lũ khác là móng của ngôi nhà đƣợc đặt sát hoặc trong nền đất, với ngôi nhà đa năng chống bão lũ thì phần nhà nổi của ngôi nhà đƣợc đặt lên cao so với mặt đất là 0,3m do đó ngƣời dân có thể dể dàng sữa chữa và thay thế những chi tiết bị hƣ hỏng cƣng nhƣ dễ dàng vệ sinh lại phần móng của phần nhà nổi sau khi bị bùn bám do dòng nƣớc lũ gây ra. Khi lũ rút hết dƣới phần phao của nhà nổi sẽ bị dính bùn và rác rƣởi, khi đó ngƣời dân chỉ cần dùng vòi phun và xịt vào phần khung phao của nhà nổi để vể sinh lại phao và củng có thể chui xuống gầm nhà dọn dẹp lại rác rƣởi bám vào. Những ƣu điểm mà móng phần nhà nổi của ngôi nhà đa năng chống bão – lũ có đƣợc thì những loại móng đặt sát nền đất hoặc trong nền đất sẽ không thể có đƣợc. Vì vậy với những loại móng đó sẽ gặp rất nhiều khó khăn trong việc thay thế, bảo dƣởng củng nhƣ vệ sinh. Điều này làm cho chất lƣợng của những loại móng đó sẽ bị giảm sút và không còn an toàn. Nhƣ vậy với đặc điểm là phần nhà nổi của ngôi nhà đa năng chống bão – lũ đƣợc đặt trên cao 0,3m so với mặt đất, thì ngôi nhà sẽ có đƣợc những điểm ƣu việt hơn so với những mô hình nhà nổi khác. Một số nhƣợc điểm của ngôi nhà: Tuy ngôi nhà có nhiều điểm ƣu việt nhƣng vẩn còn có một số nhƣợc điểm chƣa khắc phục đƣợc nhƣ sau: - Nhà vệ sinh và phòng tắm không đƣợc bố trí trong ngôi nhà. - Yêu cầu kỷ thuật làm nhà phải có độ chính xác cao. Thời gian thi công lâu, tốn kém về công thi công. - Khi mực nƣớc lũ vƣợt quá phần nhà cố định và mang phần nhà nổi ra khỏi phần nhà cố định thì cần phải dung máy cẩu để cẩu phần nhà nổi vào lại vị trí ban đầu. - Phần nhà nổi không có đƣợc sự tự cân bằng khi vƣợt ra ngoài sự bao bọc của phần nhà cố định. 127 7.2 HƢỚNG PHÁT TRIỂN VÀ KIẾN NGHỊ: - Khắc phục những nhƣợc điểm còn tồn đọng trong đề tài, từ đó nghiên cứu chuyên sâu vào từng phần cấu kiện trong ngôi nhà để tối ƣu hóa khả năng chịu lực, khả năng tự cân bằng cũng nhƣ cách sử dụng vật liệu. - Nghiên cứu sâu hơn nhằm đƣa ra giải pháp cho hệ thống điện dự phòng khi có bão - lũ. Ví dụ nhƣ hệ thống điện năng lƣợng mặt trời. - Biện pháp chống ăn mòn vật liệu, đặc biệt là những vật liệu chịu ảnh hƣởng trực tiếp của nƣớc lũ. Tăng độ bền và tuổi thọ của ngôi nhà, giảm tối đa chi phí sửa chữa. - Đƣa ra nhiều phƣơng án vật liệu và nhiều phƣơng án kích thƣớc của ngôi nhà hơn để cho ngƣời dân có nhiều sự lựa chọn hơn và hƣớng đến nhiều tầng lớp ngƣời dân hơn. 128 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Sổ tay phòng ngừa giảm nhẹ ảnh hƣởng của lũ và bão dành cho cộng đồng. Do tổ chức CARE Quốc tế tại Việt Nam thực hiện, 2012. [2] Các loại thời tiết nguy hiểm, sở khao học và công nghệ Quảng Bình, 2012. [3] Tạp chí khoa học Kiến Trúc và Xây Dựng, trƣờng Đại học Kiến Trúc Hà Nội, 2012. [4] Hƣớng dẫn kỹ thuật xây dựng nhà vùng bão lụt, KS. Trịnh Thành Huy, Ks. Lê Quang Huy. Nhà xuất bản xây dựng Hà Nội, 1997. [5] Sống chung vỡi lũ lụt những vấn đề lý thuyết và thực tiễn. Vũ Thị Ngọc, viện phát triển bền vững vùng trung bộ. Thông tin KH-CN Nghệ An số 10/2013, 2013 [6] Mô hình “Nhà ở đa năng Bán di động” của sinh viên Nguyễn Ích Thắng, lớp 52KD3, Khoa Kiến trúc và Quy hoạch, Trƣờng Đại học Xây dựng Hà Nội, 2011. http://baodientu.chinhphu.vn/Khoa-hoc-Cong-nghe/Nha-chong-lu-tu-y-tuong-beca-song-Hong/104159.vgp [7] Mô hình “nhà nổi” của nhóm cựu sinh viên lớp K06A1, khoa Kiến trúc công trình, ĐH Kiến trúc TP HCM, 2011. http://www.tinmoi.vn/ban-tre-hien-ke-giup-nguoi-dan-song-chung-voi-lu01611409.html [8] Mô hình “nhà chống lũ” của Phạm Hữu Thủy, sinh viên năm thứ 5 của khoa Kiến trúc, Trƣờng Đại học Quốc tế Hồng Bàng, 2011. http://baodientu.chinhphu.vn/Tin-noi-bat/Mo-hinh-nha-chong-lu-cua-chang-sinhvien-mien-Trung/99789.vgp http://tuoitre.vn/tin/nhip-song-tre/20110516/nha-chong-lu-cua-chang-sinh-vienmien-trung/438130.html [9] Mô hình “nhà nổi thông minh chống lũ” của nhóm sinh viên năm thứ 4 Khoa Kỹ thuật công trình, ngành xây dựng dân dụng Trƣờng ĐH Tôn Đức Thắng (TP.HCM), 2011 http://giaoduc.edu.vn/news/chuyen-hoc-duong-672/ngoi-nha-thong-minh-chonglu-cua-9x-206186.aspx 129 [10] Bản thiết kế “mẩu nhà ở chống bão”. Chi Đoàn Thanh Niên Sở Xây Dựng thành phố Đà Nẵng. 8/2009 [11] Mô hình nhà chống lũ “bên kia chợ nổi” của hai sinh viên khoa Kiến Trúc của đại học Văn Lang. 2013 http://www.24h.com.vn/ban-tre-cuoc-song/9x-lam-nha-100-trieu-cho-nong-danchong-lu-c64a624377.html [12] “Giải pháp nhà chống bão”. ThS Nguyễn Thanh Bình, Phó giám đốc Công ty tƣ vấn kiến trúc miền Trung (Hội KTS Đà Nẵng). [13] Các phƣơng án kiến trúc nhà chống bão. ThS.KTS Lê Toàn Thắng - Phòng Kiến trúc Quy hoạch - Sở Xây dựng Thừa Thiên Huế. Tạp chí Kiến trúc Việt Nam số 6/2013 http://ashui.com/mag/chuyenmuc/kien-truc/9153-giai-phap-nha-o-thich-ung-voibien-doi-khi-hau.html [14] Giải pháp nhà chống bão trong làng chống bão của nhóm tác giả công ty CP Kiến Trúc TT-ARCH, 2013. http://hues.vn/nha-chong-bao-trong-lang-chong-bao/ [15] Mô hình “ngôi nhà sống chung với lũ” của ba học sinh Trƣờng THCS Nguyễn Bỉnh Khiêm huyện Triệu Phong, tỉnh Quảng Trị. 2013. http://dantri.com.vn/giao-duc-khuyen-hoc/doc-dao-ngoi-nha-chong-lu-chong-baocua-hoc-sinh-quang-tri-713482.htm [16] Mô hình “ nhà tre chống thiên tai” do nhóm kĩ sƣ của hãng H&P của Việt Nam thiết kế. 2013. http://www.tinmoitruong.vn/kham-pha/kham-pha-mo-hinh-nha-chong-lu-cuakien-truc-su-viet_26_34787_1.html http://khoahoc.tv/doisong/moi-truong/giai-phap/50852_ngoi-nha-tre-song-chungvoi-thien-tai-o-viet-nam.aspx [17] Tài liệu hƣớng dẫn kỹ thuật nhà phòng chống bão lụt cơ bản, văn phòng dự án PROMISE tại Đà Nẵng. [18] Mẩu “nhà lõi tránh bão lụt”. Do hai KTS thiết kế là KTS Trịnh Tuấn Hiệp và PGS.TS Phạm Hùng. 2011 130 http://kienviet.net/2012/11/12/nha-loi-tranh-bao-lut-mot-mo-hinh-thiet-thuc-voidan-ngheo-mien-trung http://www.baoxaydung.com.vn/news/vn/bat-dong-san/nha--o/hieu-qua-cua-nhachoi-tranh-lu.html [19] Giải pháp “ nhà chống lũ, lụt chủ động EBH Greenarchi 2.0” của nhóm nghiên cứu Greenarchi. 2014. http://vov.vn/kinh-te/bien-nha-binh-thuong-thanh-nha-phong-chong-lu-chu-dong355719.vov http://vov.vn/kinh-te/giai-phap-xay-nha-o-chong-lu-lut-chu-dong-voi-gia-100trieu-dong-353843.vov [20] Bàn về lũ lụt Quảng Bình và các biện pháp phòng chống. Phan Thanh Tịnh, thông tin KH-CN Quảng Bình số 5, 2011 [21] Kiến trúc nhà nổi ở Hà Lan. https://arquikunst.wordpress.com/2011/06/15/floating-architecture-in-netherlands/ [22] Đập nƣớc Marina Barrage. http://dwrm.gov.vn/index.php?language=vi&nv=news&op=Nhin-ra-Thegioi/Buoc-ngoat-trong-quan-ly-nuoc-o-Singapore-3582 [23] Rào chắn sông them nƣớc Anh. http://en.wikipedia.org/wiki/Thames_Barrier [24] Mô hình nhà đổ bộ (Amphibious Houses ) ở Thái Lan. http://inhabitat.com/amphibious-houses-could-provide-a-permanent-solution-for flooding-in-thailand/site-specific-amphibious-house-1/?extend=1 http://www.treehugger.com/sustainable-product-design/amphibious-house-designgoes-with-the-flow-rises-with-floods.html [25] Nhà đổ bộ (Amphibious Houses) đầu tiên của nƣớc Anh. http://www.themovechannel.com/news/stories/uks-first-amphibious-house-to-bebuilt-in-london/ http://www.baca.uk.com/index.php/living-on-water/amphibious-house# http://www.businessinsider.com/baca-architects-amphibious-house-2014-10 [26] Mô hình nhà float “ float house” của nƣớc Mỹ. 131 http://winskyserin.blogspot.com/2011/10/morphosis-float-house-for-make-itright.html http://www.digitaljournal.com/article/280145 http://www.dezeen.com/2009/10/20/float-house-by-morphosis-for-make-it-right/ [27] Dự án “Nhà ở chống bão vì một thành phố Đà Nẵng có khả năng chống chịu”. TP Đà Nẵng. 2013. http://phunudanang.org.vn/vn/1829-hoi-thao-tong-ket-du-an-nha-o-chong-bao-vimot-thanh-pho-da-nang-co-kha-nang-chong-chiu-giai-doan-i-2011-2014.html http://www.fad.danang.gov.vn/default.aspx?id_NgonNgu=VN&id_ThucDon_Sub =220&TinChinh=0&id_TinTuc=6088&TrangThai=BanTin [28] “Hội thảo Khu vực ASEAN về phòng chống lũ lụt và quản lý rủi ro”. http://www.ambafrance-vn.org/Hoi-thao-Khu-vuc-ASEAN-ve-phong [29] Văn bản định hƣớng xây dựng phƣơng án ứng phó với bão mạnh, siêu bão. Văn Phòng Thƣờng Trực Ban Chỉ Đạo Phòng Chống Lụt Bão Trung Ƣơng. 3/2015. [30] Văn bản báo cáo tổng kết công tác phòng, chống lụt, bão năm 2014, triển khai nhiệm vụ phòng chống, thiên tai năm 2015, 3/2015. [31] Nguyễn Võ Thông (2012), “Một số nguyên tắc cơ bản xây dựng nhà dân ở vùng gió bão”, Tạp chí Xây dựng, (12/2012), trang 62-65. [32] Luận án tiến sĩ “nghiên cứu giải pháp áp lực gió lên mái dốc nhà thấp tầng bằng thực nghiệm trong ống thổi khí động”, Nguyễn Hoài Nam, Viện Khoa Học Công Nghệ Xây Dựng, 2014. [33] “Hƣớng dẩn một số giải pháp kỹ thuật nhằm giảm thiểu ảnh hƣởng của gió bão và lốc xoáy đối với công trình bán kiên cố trên đại bàn tỉnh Hà Giang” Sở Xây Dựng tỉnh Hà Giang, 6/2013. [34] Kinh nghiệm của phillipnes ứng phó với siêu bão haiyan và giải pháp phòng chống bão cho nhà thấp tầng ở nƣớc ta. Táp chí khoa học công nghệ xây dựng – số 2/2014. TS. Nguyễn Đại Minh, TS. Vũ Thành Trung, viện khoa học công nghệ xây dựng. 2014. [35] Các giải pháp phòng chống lũ lụt, giảm nhẹ thiên tai ở miền trung, PGS.TS Lê Văn Nghinh, Th.S Hoàng Thanh Tùng. Tổng hợp kết quả đề tài NCKH cấp bộ. 132 [36] Tấm xi măng sợi cellulose smartboard Thái Lan. http://thegioivatlieu.net/san-pham/tam-xi-mang/tam-xi-mang-soi-cellulose-thailan.html#nbsp-dung-lam-tr http://thegioivatlieu.net/san-pham/tam-xi-mang/tam-xi-mang-soi-cellulose-thailan.html#nbsp-dung-lam-tr http://thegioivatlieu.net/san-pham/tam-xi-mang/tam-cemboard/tam-cemboardthai-lan.html [37] Khối mốp xốp EPS (nhựa xốp EPS). http://nhuaxop76.vn/1022/tnd/dac-diem-cua-nhua-xop.htm [38] Tấm tôn màu STEEL-TOP (AZ 50) của công ty cổ phần SNE. http://ibst.vn/tin-tuc/thi-nghiem-cau-kien-va-ket-cau/thi-nghiem-kha-nang-chiuluc-cua-he-thong-mai-ton-steel-%E2%80%93-top-az-50--3598.html http://tonchongbao.com/vi/gioi-thieu/index.php [39] Phao nổi bê tông cốt thép Light Block của công ty Phúc Tinh. http://phuctinh.com.vn/index.php [40] Phao nổi nhựa FCC. http://www.plastic04.com/product-by-sub.aspx?sc=9 [41] TCVN 9362:2012, tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình. [42] Bài giảng nền và móng, PGS.TS Nguyễn Đức Nguôn, trƣờng ĐH Kiến Trúc Hà Nội. [43] TCVN 2737:1995, tải trọng tác động, tiêu chuẩn thiết kế. [44] TCVN 8421:2010, công trình thủy lợi – tải trọng và lực tác dụng lên công trình do sóng và tàu. [45] TCVN 5574:2012, kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – tiêu chuẩn thiết kế. [46] Kết cấu bê tông cốt thép tập 1. Võ Bá Tầm, trƣờng ĐH Bách Khoa, ĐH Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh. NXB Đại Học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh. [47] Giáo trình khai thác thủy sản tập 2, Ths Hà Phƣớc Hùng, trƣờng ĐH Cần Thơ. [48] Bài tập thiết kế kết cấu thép, Trần Thị Thôn. Trƣờng Đại Học Bách Khoa – Đại Học Quốc Gia Hồ Chí Minh. Nxb Đại Học Quốc Gia, Tp Hồ Chí Minh – 2009. 133 [49] Giáo trình kết cấu thép cấu kiện cơ bản. PGS, TS Phạm Văn Hội. Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật. Hà Nội 2006. [50] Chƣơng 8 - đặc điểm thủy văn và địa chất thủy văn, sở khoa học công nghệ Quảng Bình.2011. [51] Nghị định số 112/2009/NĐ-CP ngày 14 tháng 12 năm 2009 của Chính phủ về Quản lý chi phí đầu tƣ xây dựng công trình. [52] Thông tƣ số 04/2010/TT – BXD ngày 26 tháng 5 năm 2010 của bộ xây dựng về việc hƣớng dẩn lập và quản lý chi phí đầu tƣ xây dựng công trình. [53] Thông tƣ 06/2010/TT – BXD ngày 26/05/2010 của Bộ Xây dựng hƣớng dẫn phƣơng pháp xác định giá ca máy và thiết bị thi công xây dựng công trình. [54] Bảng giá gốc vật liệu xây dựng tháng 01 năm 2015 trên địa bàn tỉnh Quảng Bình. [55] Tấm compact HPL. http://www.tienphong.vn/Kinh-Te-Thi-Truong/ban-tam-compact-hpl-chiu-nuoc100-647428.tpo [56] Tấm bao che nhà xƣởng - sandwich panel System. http://tonxop.com/xem-san-pham/49/bao-chenha-xuong-sandwich-panelsystem.html [57] Tấm calcium silicate (DURAflex) của công ty Vĩnh Tƣờng. http://www.vinhtuong.com/tam-cung-calcium-silicate-duraflex/359 [...]... Tính toán và chọn thép dầm 82 Bảng 4.11 Dự toán chi phí vật tƣ nhà nổi 96 Bảng 4.12 Bảng tổng hợp chi phí xây dựng nhà cố định 98 Bảng 7.1 So sánh nhà đa năng chống bão – lũ với nhà hai tầng về phƣơng diện chống lũ 119 Bảng 7.2 So sánh nhà đa năng chống bão – lũ với nhà bình thƣờng về phƣơng diện chống bão 122 xii GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ, TỪ VIẾT TẮT I MỘT SỐ KÝ... ngôi nhà khi có bão 104 Hình 5.9 Mô hình 3D của ngôi nhà khi có lũ cao dƣới 5m (chiều cao của phần nhà cố định) 105 Hình 5.10 Mắt cắt ngang ngôi nhà khi có luc cao dƣới 5m (chiều cao của phần nhà cố định) 105 Hình 5.11 Mắt cắt đứng ngôi nhà khi có luc cao dƣới 5m (chiều cao của phần nhà cố định) 106 Hình 5.12 Mô hình 3D của “Ngôi Nhà Đa Năng Chống Bão Lũ khi... chống bão lũ Đặc biệt là sự an toàn về nhà cửa đã có hàng chục tài liệu ngắn gọn hƣớng dẩn về tính toán tải trọng gió và biện pháp xây dựng phòng chống bão cho nhà ở, nhà xƣởng, cầu đƣờng, đê đập Viện khoa học công nghệ xây dựng củng đã nghiên cứu rất nhiều về tác động của gió bão, kể cả tiến hành kiểm tra bằng ống thổi khí động và đề xuất nhiều giải pháp kỹ thuật xây dựng phòng chống bão lũ cho nhà. .. đợt lũ, trong đó có trận mƣa lũ lịch sử làm 151 ngƣời chết, 360,000 ngôi nhà bị sập, hƣ hỏng Số ngƣời bị ảnh hƣởng lên đến 1,737,000 ngƣời tổng giá trị thiệt hại trong 10 năm khoảng 4.800 tỷ đồng Đặc biệt các năm 2007 và 2010 đã gây ra 3 đợt lũ rất lớn, đƣợc coi là lũ lịch sử, lũ chồng lên lũ Đợt lũ tháng 8/2007 gây lũ lớn trên khu vực Sông Gianh, mực nƣớc vƣợt cơn lũ lich sử năm 1993 là 0,44m Đợt lũ. .. Đa Năng Chống Bão Lũ khi có lũ lớn cao trên 5m 106 Hình 5.13 Mặt đứng kết cấu của phần nhà cố định 107 Hình 5.14 Mặt bằng kết cấu của phần nhà cố định 107 Hình 5.15 Kết cấu khung thép chịu lực của phần nhà nổi .108 Hình 5.16 Mô hình kết cấu khung thép chịu lực phần thân của nhà nổi 108 Hình 5.17 Cấu tạo mái của “Ngôi Nhà Đa Năng Chống Bão Lũ 109 Hình 5.18 Cấu tạo... trận bão, lũ Sức công phá của lũ đã phá hủy hàng ngàn căn nhà và những công trình đê biển Đã nhiều năm qua, cứ đến mùa mƣa bão, ngƣời dân sống dọc ven biển của các địa phƣơng vùng ven biển Miền Trung thƣờng rơi vào trạng thái lo lắng bởi nạn xâm thực của sóng biển Cứ vào mỗi mùa mƣa bão, nhà cửa, đất đai và nhiều tài sản khác bị sóng cuốn ra biển Môi trƣờng mất vệ sinh của dân cƣ sau khi bão lũ sẽ... Nhà ở đa năng bán di động” Mô hình nhà ở đa năng bán di động” ở hình 1.9 là của sinh viên Nguyễn Ích Thắng, lớp 52KD3, Khoa Kiến trúc và Quy hoạch, Trƣờng Đại học Xây dựng Hà Nội, năm 2011 Mô hình đã giành giải nhất cuộc thi “Ý tƣởng sáng tạo ngôi nhà đa mục tiêu ứng phó với biến đổi khí hậu” do Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng tổ chức Ngôi nhà đƣợc thiết kế gồm hai phần chính: phần cố định, giữ chức năng. .. một ngôi nhà, là không gian sinh hoạt của gia đình Phần di động chính là phần sẽ nổi lên theo chiều đứng của lũ, giữ chức năng là nơi ở cho con ngƣời khi lũ lụt xảy ra Tuy nhiên ngôi nhà củng có một số hạn chế nhƣ phần nhà nổi đƣợc làm bằng tre một vật liệu không bền bỉ với thời gian, không có khả năng chống chọi với dòng lũ chảy xiết, nền móng phần di đông không đảm bảo chắc chắn để có thể chống chọi... thần cho ngƣời dân vùng bão - lũ III Cách tiếp cận, phƣơng pháp và phạm vi nghiên cứu: III.1 Phương pháp nghiên cứu: - Tìm giải pháp kiến trúc - Thu thập các số liệu - Nghiên cứu giải pháp kết cấu - Đề xuất phƣơng án tối ƣu III.2 Phạm vị nghiên cứu: - Nghiên cứu về kết cấu thép, vật liệu nhẹ cho nhà nổi - Nghiên cứu về kết cấu nhà chống bão - Nghiên cứu về mô hình nhà chống lũ - Sử dụng lý thuyết của... – 2012, TCVN 9362 – 2012 để tính toán và thiết kết cấu cho “ngôi nhà đa năng chống bão -lũ của đề tài - Ngoài ra còn nghiên cứu một số tài liệu khác có liên quan đến việc tính toán thiết kế ngôi nhà nhƣ tài liệu về thủy lực, lực đẩy nổi, lực tỳ của tàu lên công trình 5 III.3 Nội dung nghiên cứu: - Bƣớc 1: Nghiên cứu những mô hình nhà chống thiên tai trong nƣớc và thế giới từ đó đƣa ra mô hình nghiên ... xuất mô hình nhà đa chống bão – lũ đáp ứng tiêu chí trên, cân ổn định chống chọi với bão lớn Với giá thành chấp nhận, đáp ứng tiêu chí đề ra, lũ, ổn định bão Mô hình nhà đa chống bão lũ thích hợp... CƢỜNG NHÀ ĐA NĂNG CHỐNG BÃO – LŨ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC (chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Xây Dựng) CÁN BỘ HƢỚNG DẪN TS NGUYỄN THẮNG XIÊM Nha Trang, năm 2015 i NHÀ ĐA NĂNG CHỐNG BÃO – LŨ LỜI... nhà 96 Bảng 4.12 Bảng tổng hợp chi phí xây dựng nhà cố định 98 Bảng 7.1 So sánh nhà đa chống bão – lũ với nhà hai tầng phƣơng diện chống lũ 119 Bảng 7.2 So sánh nhà đa