d. Nhiệt độ tại các biên
2.7. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, THỦY VĂN KHU VỰC DỰ ÁN
2.7.1. Đặc điểm tự nhiên
- Địa hình Bình Thuận chủ yếu là đồi núi thấp, đồng bằng ven biển nhỏ hẹp, địa hình hẹp ngang kéo theo hƣớng đông bắc - tây nam, phân hoá thành 4 dạng địa hình chính gồm đất cát và cồn cát ven biển chiếm 18,22%, đồng bằng phù sa chiếm 9,43%, vùng đồi gò chiếm 31,65% và vùng núi thấp chiếm 40,7% diện tích đất tự nhiên.
- Nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, nhiều nắng, nhiều gió, không có mùa đông và khô hạn nhất cả nƣớc. Khí hậu nơi đây phân hóa thành 2 mùa rõ rệt là mùa mƣa và mùa khô. Mùa mƣa thƣờng bắt đầu từ tháng 5 đến tháng
10, mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau. Nhƣng trên thực tế mùa mƣa chỉ tập trung vào 3 tháng 8, 9 và tháng 10, vì vậy mùa khô thực tế thƣờng kéo dài.
- Bình Thuận có 10 loại đất với 20 tổ đất khác nhau, có kiểu rừng gỗ lá rộng, kiểu rừng rụng lá, kiểu rừng hỗn giao lá kim chiếm ƣu thế, kiểu rừng hỗn giao và tre nứa thuần loại. Bên cạnh đó, Bình Thuận có nhiều tích tụ khoáng sản đa dạng về chủng loại nhƣ vàng, wolfram, chì, kẽm, nƣớc khoáng và các phi khoáng khác. Trong đó, nƣớc khoáng, sét, đá xây dựng có giá trị thƣơng mại và công nghiệp.
- Sông ngòi tại Bình Thuận đều ngắn, lƣợng nƣớc không điều hòa, mùa mƣa thì nƣớc sông chảy mạnh, mùa nắng làm sông bị khô hạn. Tỉnh có bốn sông lớn là sông
Lũy, sông Lòng Sông, sông Cái và Sông Cà Ty.
Sông Lòng Sông phát nguyên từ dãy núi ranh giới hai tỉnh Ninh Thuận-Bình Thuận, chảy theo chiều Bắc-Nam dọc theo ranh giới hai quận Tuy Phong và Phan Lý Chàm. Sông này dài khoảng 40 cây số (từ nguồn ra đến cửa biển).
Sông Lũy phát nguyên từ cao nguyên Tuyên Đức.Từ nguồn đến ranh giới quận Hòa Đa, sông chảy theo hƣớng Bắc-Nam, dài 40 cây số; rồi rẽ ra đến biển, sông chảy theo hƣớng Tây-Đông và dài hơn 20 cây số, lòng sông hẹp, quanh co, vào mùa mƣa thƣờng gây lụt lội.
Sông Cái phát nguồn từ cao nguyên Lâm Đồng chảy qua địa phận Thiện Giáo, rồi chảy theo hƣớng Bắc-Nam và dài khoảng 40 cây số.
Sông Cà Ty phát nguồn từ cao nguyên phía Tây và chảy theo hƣớng Đông-Nam, dài 27 cây số.
2.7.2. Khí hậu, thủy văn 2.7.2.1. Khí hậu 2.7.2.1. Khí hậu
- Nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, ít mƣa, nóng ẩm, ít bão lớn, nắng nhiều, cƣờng độ ánh sáng mạnh, khí hậu chia thành hai mùa rõ rệt, mùa mƣa từ tháng 5 đến tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau .
* Nhiệt độ:
Cao đều trong năm, nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 27oC * Nắng:
Số giờ nắng trung bình trong năm 2919 giờ * Mƣa:
Mùa mƣa bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 10 hàng năm, chiếm hơn 80% lƣợng tổng lƣợng mƣa. Mƣa tập trung nhiều nhất vào tháng 7 và tháng 9.
Lƣợng mƣa trung bình khoảng 739 mm/năm (Suất bảo đảm 50% ) * Lƣợng bốc hơi, độ ẩm:
- Lƣợng bốc hơi cao nhất xảy ra vào các tháng mùa khô. Lƣợng bốc hơi trung bình tháng và năm cụ thể trong bảng sau:
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII NĂM
159,5 160 177,2 153,6 124,1 103,2 92,4 91,4 80,5 82,1 108 135,2 1467,3
- Lƣợng bốc hơi trung bình 1467,3 mm/năm. - Độ ẩm trung bình không khí 83,9 %.
* Gió:
Hàng năm có 2 loại gió chính ảnh hƣởng đến khí hậu là: - Hai mùa gió đi theo hai mùa mƣa và khô.
- Về mùa mƣa từ tháng 5 đến tháng 10, gió thịnh hành là Tây Nam. Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau gió thịnh hành là Đông Bắc.
- Khu vực này ít chịu ảnh hƣởng của bão lớn, tuy nhiên giông, gió giật, quét và lốc xoáy là các hiện tƣợng thƣờng xảy ra.
2.7.2.2. Thủy văn
Hệ thống thuỷ văn của huyện có lƣợng nƣớc tƣơng đối lớn, sóng do sông suối ngắn và dốc nên thƣờng gây lũ vào mùa mƣa và cạn kiệt vào mùa khô, khó khăn cho sản xuất và đời sống sinh hoạt của nhân dân. Trong những tháng mùa mƣa lƣợng dòng chảy chiếm đến 70% tổng lƣợng dòng chảy của cả năm, các khe suối nhỏ lƣu vực dƣới 20 km2 chỉ có nƣớc vào mùa mƣa. Từ thực trạng này cho thấy để khai thác đƣợc nguồn nƣớc nhằm phục vụ tốt cho sản xuất và đời sống sinh hoạt của nhân dân trong huyện, ngoài việc xây dựng trạm bơm ở các con sông lớn thì cần phải xây dựng hệ thống các hồ đập chứa nƣớc nhằm điều tiết lƣợng nƣớc giữa các khu vực và giữa các mùa.
2.7.3. Cảnh quan thiên nhiên
- Khu đất có địa hình kéo dài .
- Tại khu vực có một số dự án đã đƣợc phê duyệt Quy hoạch chi tiết xây dựng tỷ lệ 1/500 để tạo nên quần thể du lịch nghỉ dƣỡng đa dạng, tiện nghi trong tƣơng lai nhƣ Khu du lịch Ngọn Hải Đăng, Khu du lịch Hòn Lan của Công ty Cổ phần Xây dựng Mới.
CHƢƠNG 3: PHÂN TÍCH ẢNH HƢỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ MÔI TRƢỜNG ĐẾN PHẢN ỨNG CỦA CÔNG TRÌNH
3.1. Giới thiệu công trình
Nhằm đánh giá ảnh hƣởng của tải trọng nhiệt môi trƣờng đến ứng xử của nhà cao tầng có kiến trúc phức tạp kích thƣớc lớn, để tìm ra quy luật chung cho giải pháp xử lý kết cấu chịu ảnh hƣởng bởi tải trọng do nhiệt độ gây ra đối với kết cấu nhà cao tầng có kiến trúc phức tạp kích thƣớc lớn. Đề tài chọn phân tích công trình Thanh Long Bay ở Tỉnh Bình Thuận bằng phƣơng pháp phần tử hữu hạn dƣới tác động của tải trọng nhiệt độ môi trƣờng. Dự án Thanh Long Bay đƣợc thiết kế xây dựng bằng BTCT toàn khối có chiều dài kết cấu sàn tầng chuyển trên 300m, lớn hơn gấp trên 10 lần quy định của Tiêu chuẩn Việt Nam và Châu Âu nhƣng không thể cắt khe nhiệt.
Tên dự án: Tổ hợp Du lịch Nghỉ dưỡng Thanh Long Bay
Công trình: Khu căn hộ Thanh Long Bay – Giai đoạn 1
Địa điểm xây dựng: Xã Tân Thành, Huyện Hàm Thuận Nam, Tỉnh Bình Thuận.
Chủ đầu tư: Công Ty Cổ Phần Trung sơn Bắc
3.2. Giải pháp thiết kế kiến trúc
Công trình được xây dựng trên khu đất nằm trong Dự án Tổ hợp du lịch nghỉ
dưỡng Thanh Long Bay, Xã Tân Thành, Huyện Hàm Thuận Nam, có quy mô 27 tầng (gồm tầng 1, 2 dành cho bãi đậu xe, phòng kỹ thuật và các khu tiện ích; 25 tầng lầu cho các loại căn hộ) với tổng diện tích sàn xây dựng (không kể hầm): khoảng 118 303.3m2. Chiều cao đỉnh mái công trình: 100.3m (tính từ cao độ vỉa hè).
Dự án có dáng hình chữ S uốn dọc theo chiều dài của khu đất, là một khối chung cư cao 27 tầng bao gồm 1 tầng hầm sử dụng cho dịch vụ để xe và hệ thống kỹ thuật, Tầng 1 và tầng 2 là không gian công cộng sinh hoạt cộng đồng, các tiện ích … kết hợp với công viên cây xanh tạo nên môi trường sống trong lành và hài hòa với thiên nhiên. Từ tầng 3 đến tầng 27 là các căn hộ được thiết
kế với diện tích trung bình đáp ứng nhu cầu của mọi khách hàng, mỗi căn hộ được thiết kế đảm bảo thông thoáng và chiếu sáng tự nhiên, đầy đủ không gian nghỉ ngơi, sinh hoạt.
Hình 3.1 Phối cảnh công trình
Hình 3.3 Phối cảnh công trình
Hình 3.5 Mặt bằng công trình
Hình 3.6 Mặt bằng công trình
3.3. Giải pháp thiết kế kết cấu
Giải pháp kết cấu phần thân: Lựa chọn hệ kết cấu vách, lõi, cột đi từ móng đến mái là kết cấu chịu lực chính cho công trình kết hợp với hệ dầm sàn bê tông cốt thép.
Hệ dầm, sàn bê tông cốt thép thông thường với bước nhịp từ 4.7 (m) đến 9.2
(m). Với tiết diện điển hình như sau: Bề dày sàn sử dụng: 150 (mm), 200 (mm), 300 (mm). Tiết diện dầm sử dụng: B250x400 (mm), B300x400 (mm), B300x600 (mm), B400x600 (mm), B800x400 (mm), B600x1400 (mm), B800x1400 (mm), B1000x1400 (mm), B1200x1400 (mm), B1700x1400 (mm).
Sử dụng kết cấu cột, lõi, vách chịu lực theo phương đứng. Hệ vách được thiết
kế đi từ tầng 3 đến mái với các bề dày vách là: 200 (mm), 250 (mm), 300 (mm). Hệ cột được thiết kế từ tầng 1 đến tầng 3 với các tiết diện cột như sau: 600x600 (mm), 800x800 (mm), 1000x1000 (mm), 1200x1200 (mm), 1400x1400 (mm).
Tại các vị trí kết thúc một khối tại tầng 8, 13, 18, 23 sử dụng hệ dầm chuyển
đan hai phương để kết nối các vách không đồng trục giữa các khối với chiều cao dầm 1.4m, 1.2m . Tại tầng 3 sử dụng hệ dầm chuyển cao 1.4m nhằm kết nối chuyển từ hệ vách bên trên xuống hệ cột bên dưới.
Hình 3.7 Mô hình không gian kết cấu công trình
3.4. Tải trọng nhiệt độ
Tải trọng nhiệt độ được xem xét đối với các cấu kiện chịu ảnh hư ng trực tiếp
và lâu dài với sự thay đổi nhiệt độ môi trường. Đối với công trình đang khảo sát, khu vực tầng chuyển như: Tầng 8, 13, 18, 23 là khu vực landscape, sân thượng nên chịu ảnh hư ng trực tiếp từ việc thay đổi nhiệt độ môi trường.
Tải trọng nhiệt độ được tính toán dựa theo tiêu chuẩn Eurocode 01 kết hợp
với bảng thống kê nhiệt độ trung bình của địa phương theo QCVN 02:2009/BXD, địa điểm tham chiếu được lấy tại Khu vực Nha Trang.
Thành phần nhiệt độ đồng đều của cấu kiện:
u o
T T T
Trong đó:
+ T là nhiệt độ trung bình của cấu kiện do nhiệt độ khí hậu mùa đông hoặc mùa hè và do nhiệt độ khi vận hành công trình.
+ To là nhiệt độ ban đầu của cấu kiện lúc được liên kết.
Nhiệt độ tham chiếu của công trình lúc hoàn thành To, dự kiến là sau hơn 365
Bảng 3.1 Biến trình ngày của nhiệt độ không khí (o C ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 22.6 23.1 24.3 25.8 26.6 26.9 26.7 26.8 25.9 25.1 24.5 23.4 2 22.3 22.8 24 25.5 26.4 26.6 26.4 26.5 25.7 24.9 24.3 23.1 3 22.1 22.6 23.7 25.3 26.1 26.4 26.1 26.3 25.5 24.8 24.1 23 4 21.9 22.4 23.5 25.1 25.9 26.1 25.9 26 25.3 24.6 24 22.8 5 21.8 22.2 23.3 24.9 25.7 25.9 25.7 25.8 25.1 24.5 23.9 22.8 6 21.7 22.1 23.2 24.8 25.8 26 25.7 25.7 25.1 24.4 23.8 22.7 7 22 22.4 23.9 25.9 27.2 27.3 26.9 26.9 26 25.2 24.4 23 8 23.3 24.1 25.8 27.8 29 29.1 28.7 28.6 27.8 26.5 25.5 24.1 9 24.6 25.5 27.2 29 30 30.1 29.8 29.8 29 27.6 26.4 25 10 25.5 26.4 28 29.6 30.7 30.7 30.5 30.6 29.9 28.3 27 25.6 11 25.9 26.8 28.2 29.9 31 31.1 30.8 31.1 30.3 28.6 27.3 26 12 26.1 26.9 28.4 30.1 31.3 31.5 31.3 31.4 30.6 28.8 27.5 26.2 13 26.1 27 28.4 30.1 31.3 31.6 31.5 31.5 30.7 28.9 27.5 26.2 14 25.9 26.8 28.2 29.8 31 31.3 31.2 31.2 30.5 28.7 27.3 26 15 25.6 26.5 27.9 29.4 30.5 30.8 30.7 30.7 30 28.4 27.1 25.8 16 25.3 26.2 27.4 28.8 29.9 30.3 30.1 30.2 29.4 28.1 26.8 25.5 17 24.9 25.6 26.8 28.3 29.3 29.7 29.5 29.5 28.8 27.7 26.4 25.2 18 24.6 25.1 26.3 27.8 28.7 29 28.8 28.9 28.1 27.3 26.2 24.9 19 24.4 24.9 26 27.5 28.4 28.6 28.3 28.4 27.7 27 26 24.7 20 24.1 24.7 25.8 27.3 28.1 28.3 28 28.1 27.4 26.7 25.7 24.5 21 23.9 24.5 25.6 27.1 27.9 28 27.7 27.9 27 26.3 25.5 24.3 22 23.6 24.2 25.4 26.8 27.6 27.8 27.5 27.6 26.6 26 25.3 24.1 23 23.2 23.9 25.1 26.5 27.3 27.5 27.2 27.3 26.3 25.6 25 23.8 24 22.9 23.5 24.7 26.2 26.9 27.2 26.9 27 26.1 25.3 24.7 23.5 MAX 26.1 27 28.4 30.1 31.3 31.6 31.5 31.5 30.7 28.9 27.5 26.2 MIN 21.7 22.1 23.2 24.8 25.7 25.9 25.7 25.7 25.1 24.4 23.8 22.7 T 23.93 24.59 25.88 27.47 28.44 28.66 28.41 28.49 27.7 26.64 25.68 24.43 To 26.69
Nhiệt độ môi trường bên trong cấu kiện Tin= 28.5°C theo nhiệt độ mùa hè (trung bình nhiệt các tháng 5, 6, 7).
Nhiệt độ môi trường bên trong cấu kiện Tin= 24.32°C theo nhiệt độ mùa đông
(trung bình nhiệt các tháng 12, 1, 2).
Nhiệt độ môi trường bên ngoài cấu kiện Tout:
+ Giả sử bề mặt cấu kiện là màu sáng, khi đó nó sẽ hấp thụ nhiệt lớn hơn và làm cho nhiệt độ bề mặt cao hơn nhiều so với nhiệt độ không khí. Bảng 5-2 của EC1-5 theo nhiệt độ mùa hè, đƣợc tính:
o o u t m a x 4 T T T 3 1 .6 3 0 6 1 .6 C + Mùa đông o o u t m in T T 2 1 .7 C
Nhiệt độ trung bình của cấu kiện:
o i n o u t T T 2 8 .5 6 1 .6 T 4 5 C 2 2
Như vậy, nhiệt độ đồng đều của cấu kiện:
o
u o
T T T 4 5 2 6 .6 9 1 8 .3 1 C
Hình 3.8 Gán tải trọng nhiệt độ vào trong mô hình phân tích kết cấu
Đề tài sẽ phân tích bài toán qua hai trƣờng hợp tổ hợp tải trọng:
TH1: Tĩnh tải + Hoạt tải (TT + HT)
TH2: Tĩnh tải + Hoạt tải + Nhiệt độ (TT + HT +To)
Trong đó:
Tĩnh tải (TT): Trọng lượng bản thân kết cấu, tải trọng hoàn thiện mặt sàn, tải
trọng tường xây, tải trọng đất trồng cây.
Hoạt tải (HT): Hoạt tải sử dụng trên mặt sàn, gió…
3.6. Phần mềm phân tích tính toán
Sử dụng chƣơng trình ETABS để phân tích không gian hệ kết cấu công trình, nội lực vách, ứng suất trong sàn. Kết quả phân tích dùng để đánh giá ứng xử của sàn khi chịu nhiệt là các ứng suất theo các phƣơng 1, 2 của phần tử và các ứng suất chính (ứng suất pháp và ứng suất tiếp cực trị). Giá trị của ứng suất trong sàn khi chịu nhiệt đƣợc so sánh với cƣờng độ chịu kéo và nén của bê tông cấu kiện và dùng để đánh giá mức độ ảnh hƣởng của tải trọng nhiệt lên kết cấu. Ứng xử của kết cấu vách, cột, dầm khi chịu tải trọng nhiệt đƣợc đánh giá qua sự thay đổi nội lực và biến dạng của kết cấu. Liên kết giữa các phần tử vách, cột, dầm, sàn trong mô phỏng là liên kết cứng (rigid joints). Phần tử sàn sử dụng phần tử shell và phần tử cho vách sử dụng phần tử Shear wall.
3.7. Kết quả phân tích 3.7.1. Ứng suất trong sàn
Hình 3.9 Biểu đồ ứng suất S11 – Top Face Tầng 8 (TT+HT)
Hình 3.11 Biểu đồ ứng suất S11 – Bottom Face Tầng 8 (TT+HT)
Hình 3.13 Biểu đồ ứng suất S22 – Top Face Tầng 8 (TT+HT)
Hình 3.15 Biểu đồ ứng suất S22 – Bottom Face Tầng 8 (TT+HT)
Hình 3.17 Biểu đồ ứng suất Smax – Top Face Tầng 8 (TT+HT)
Hình 3.19 Biểu đồ ứng suất Smax – Bottom Face Tầng 8 (TT+HT)
Hình 3.21 Biểu đồ ứng suất Smin – Top Face Tầng 8 (TT+HT)
Hình 3.23 Biểu đồ ứng suất Smin – Bottom Face Tầng 8 (TT+HT)
Hình 3.24 Biểu đồ ứng suất Smin – Bottom Face Tầng 8 (TT+HT+To)
Về mặt biến dạng, nhiệt độ làm tăng biến dạng của sàn trong mặt phẳng ngang làm tăng ứng suất trong bê tông sàn. Khi nhiệt độ môi trƣờng tăng giảm, ứng suất kéo trong bê tông sàn ở mặt trên, mặt dƣới gia tăng đáng kể, có vị trí ứng suất kéo lên đến 7 MPa, vƣợt quá khả năng chịu kéo của bê tông. Vì vậy dẫn đến nứt bề mặt sàn. Cần lƣu ý và có giải pháp thiết kế để kháng nứt cho bê tông khi sàn bị biến dạng lớn do nhiệt độ môi trƣờng.
Bảng 3.2 So sánh Ứng suất của Shell F5672 Tầng 8 qua hai trƣờng hợp phân tích
TABLE: Element Stresses - Area Shells F5672 Story Shell Object Shell Element Output Case S11 Top S22 Top SMax Top