Báo cáo nghiên cứu khoa học: "LỰA CHỌN DẠNG ĐỊA HÌNH CHUẨN KHI SOÁT XÉT TCVN 2737:1995 DỰA TRÊN CƠ SỞ TIÊU CHUẨN CTO 36554501-015-2008 НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Halinh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

Thêm vào BST

Báo xấu

84
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Vấn đề đặt ra là cần lấy dạng địa hình chuẩn thế nào cho phù hợp với quy định của tiêu chuẩn Nga và điều kiện thực tế của Việt Nam. Bài báo này trình bày một số kết quả phân tích về sự lựa chọn đó.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo nghiên cứu khoa học: "LỰA CHỌN DẠNG ĐỊA HÌNH CHUẨN KHI SOÁT XÉT TCVN 2737:1995 DỰA TRÊN CƠ SỞ TIÊU CHUẨN CTO 36554501-015-2008 НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ"

LỰA CHỌN DẠNG ĐỊA HÌNH CHUẨN KHI SOÁT XÉT TCVN 2737:1995 DỰA TRÊN CƠ SỞ TIÊU CHUẨN CTO 36554501-015-2008 НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ PGS. TS. NGUYỄN VÕ THÔNG Viện KHCN Xây dựng T óm tắt: V iện KHCN Xây dựng hiện đang tiến h ành soát xét TCVN 2737:1995 dựa trên cơ sở tiêu chuẩn Nga CTO 3 6554501- 015 - 2008 НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ. V ấn đề đặt ra l à cần lấy dạng địa hình chuẩn thế nào cho phù hợp với quy định của tiêu chu ẩn Nga và điều kiện thực tế của Việt N am. Bài báo này trình bày m ột số kết quả phân tích về sự lựa chọn đó. 1. Đặt vấn đề Tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế [2] đư ợc bi ên soạn dựa trên cơ s ở tiêu chu ẩn СНиП 2.01.07- 85 [3]. Trong quá trình biên so ạn, để phù hợp với việc đ ưa số liệu đầu v ào là vận tốc gió lấy trung bình trong 3 giây thay cho vận tốc gió c ơ s ở lấy trung bình trong 10 phút trong СНиП 2.01.07- 85, nên có nh ững quy định trong TCVN 2737:1995 đ ư ợc hiệu chỉnh khác v ới tiêu chu ẩn gốc. Một trong số các nội dung đ ư ợc hiệu chỉnh đó là dạng địa hình và dạng địa hình chuẩn. Hiện nay, Viện KHCN Xây dựng đang tiến h ành soát xét tiêu chu ẩn TCVN 2737:1995, trên cơ s ở dựa vào tiêu chuẩn Nga CTO 36554501- 015- 2008 Н АГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ (dư ới đây viết tắt là CTO 2008) [6]. Do chúng ta chưa có các nghiên c ứu, đặc biệt là các s ố liệu c ơ bản liên quan đến các dạng địa hình, bao gồm: định nghĩa, quy luật thay đổi hệ số độ cao, quy luật thay đổi hệ số xung áp lực gió, n ên chưa thể can thiệp sâu đối với các vấn đề n ày để vừa có thể không vi phạm các nguy ên tắc cơ bản về tính toán c ủa CTO 2008 lại vừa đưa đư ợc các đặc tr ưng c ụ thể của Việt Nam vào tiêu chu ẩn. Vì v ậy cũng như các tiêu chuẩn tương tự đã biên soạn, trong soát xét lần này, các quy định liên quan đ ến dạng địa hình, hệ số độ cao, hệ số xung áp lực gió… đều lấy theo CTO 2008. Vấn đề đặt ra là dạng địa hình chu ẩn sử dụng trong CTO 2008 là như th ế n ào và trong đi ều kiện Việt Nam thì lấy sao cho phù hợp. 2. Các dạng địa hình và dạng địa hình chuẩn 2.1. Dạng địa hình Trong các tiêu chuẩn về tính toán tải trọng gió, ngư ời ta thư ờng đưa ra một số địa hình tiêu bi ểu gọi là dạng địa hình, để làm cơ s ở tính toán tải trọng gió tác động lên các công trình thực khi xây dựng trong các dạng địa hình tương t ự. Mỗi một dạng địa hình đặc trưng cho một mức độ cản gió l ên công trình. Tùy tiêu chuẩn m à có thể quy định số lư ợng và đặc trưng của các dạng địa hình, từ mức không có vật cản (mặt biển lặng hay mặt hồ lớn) đến trung tâm các th ành ph ố lớn, có mật độ xây dựng đày đặc, chiều cao công tr ình l ớn theo các cách khác nhau. Các ti êu chuẩn thư ờng chia thành 3 dạng địa hình, nh ưng c ũng có tiêu chuẩn chia nhiều h ơn. Theo hệ thống tiêu chuẩn tải trọng và tác động của Liên Xô trư ớc đây và C ộng hòa Liên Bang Nga ngày nay [3, 4, 5, 6] thì có 3 d ạng địa hình, ký hi ệu là A, B và C. S ố lư ợng dạng địa hình và định nghĩa các dạng địa hình c ủa một số ti êu chuẩn cho trong bảng 1. 2.2. Dạng địa hình chuẩn Dạng địa hình chuẩn là dạng địa hình có hệ số độ cao bằng 1 ở độ cao 10m so với mốc chuẩn. Nh ư vậy, tại độ cao 10m so với mặt đất, hệ số thay đổ i áp lực gió theo độ cao có giá trị bằng 1. T ùy tiêu chuẩn mà dạng địa hình chuẩn cũng đư ợc quy định khác nhau. Trong hệ thống thống ti êu chu ẩn tải trọng và tác động của Li ên Xô trư ớc đây và C ộng h òa Liên Bang Nga ngày nay thì dạng địa hình chuẩn là dạng A. D ạng địa hình chuẩn trong ti êu chu ẩn của một số nư ớc cho trong bảng 1. Bảng 1. D ạng địa hình và d ạng địa h ình chu ẩn trong một số tiêu chuẩn D ạng địa Q uy chu ẩn, tiêu Ký Định nghĩa hình c huẩn hi ệu c huẩn B ờ biển mở, h ồ, hồ chứa nư ớc, hoang mạc, bình nguyên A x СНиП 2.01.07- 85 N go ại ô, rừng cây và các vùng khác có m ột số vật cản СНиП và B đều cao hơn 10m 2.01.07- 85* Trong thành phố với các công tr ình xây dựng cao tr ên C
25m Các bờ thoáng của: biển, hồ, hồ chứa n ư ớc; các vùng A x nông thôn, k ể cả có nhà cao dư ới 10m; đồng cỏ; b ìa rừng; bình nguyên CTO 2008 V ùng ngo ại ô thành ph ố, rừng rậm v à các vùng khác có B các vật cản phân bố đều cao tr ên 10 m Trong thành phố có mật độ xây nh à l ớn với nhiều nh à cao C trên 25m A Địa hình t ương đ ối trống trải, có một số vật cản th ưa th ớt B x Q CVN 02: 2009 cao không quá 10m C Địa hình tr ống trải, không có hoặc có rất ít vật cản cao A không quá 1,5m (b ờ biển thoáng, mặt sông, hồ lớn, đồng m u ối, cánh đồng không có cây cao,…) TCVN 2737: Địa hìn h tương đ ối trống trải, có một số vật cản th ưa th ớt 1 995 B x cao không quá 10m (vùng ngo ại ô ít nhà, thị trấn, làng m ạc, rừng th ưa ho ặc rừng non, vùng tr ồng cây th ưa,…) Địa hình bị che chắn mạnh, có nhiều vật cản sát nhau cao C từ 10m trở l ên (trong thành phố, rừng rậm,…). V ùng đất phẳng, các khu vực không bị che chắn v à bề D m ặt n ư ớc ngo ài khu vực dễ bị lốc. Địa hình này bao gồm các vùng đ ầm lầy, v ùng ngập mặn và vùng bị đóng băng Địa hình m ở với vật cản rải rác có chiều cao th ư ờng ít ASCE/SEI 7- 05 C x hơn 3 0ft (9,1m). Địa hình này bao g ồm v ùng đ ồng bằng, đồng cỏ, và m ặt nư ớc tại tất cả các khu vực dễ bị gió lốc Đ ô thị và các khu vực ngoại thành, các khu r ừng hoặc địa B hình khác v ới nhiều vật cản cách rời nhau m à kho ảng cách có kích thư ớc bằng chiều cao vật cản hoặc lớn hơn Biển hoặc khu vực bờ hư ớng ra vùng bi ển mở 0 Các hồ hoặc vùng bằng phẳng, có thảm thực vật không I đáng kể và không có các vật cản V ùng có th ảm thực vật thấp như c ỏ và các vật cản đ ơn II x độc (các cây và các côn g trình) cách nhau ít nhất bằng 20 E N 1991- 1- lần chiều cao của vật cản 4:2005 V ùng có th ảm thực vật phủ đều hay công tr ình ho ặc vật III cản đ ơn độc với các khoảng cách lớn nhất bằng 20 lần chiều cao của vật cản (như làng, vùng ngo ại ô, rừng cây) V ùng mà trong đó ít nhất 15% bề mặt bị phủ bởi các công IV trình và chiều cao trung bình v ư ợt quá 15 m 3. Phân tích lựa chọn dạng địa hình chuẩn Số liệu gió có tính pháp lý đư ợc quy định trong QCVN 02:2009/BXD [1], số liệu n ày đư ợc lập dựa tr ên các s ố liệu do Viện Khí tư ợn g Thủy văn cấp khi thiết lập Bản đồ phân v ùng áp lực gió trong TCVN 2737:1995. Vấn đề đặt ra l à nếu lấy dạng địa hình chuẩn theo quy định của CTO 2008 th ì s ố liệu này nên lấy thế n ào cho phù hợp. Hi ện tại, chúng ta chưa có các s ố liệu thực, liên quan giữa đ ộ nhám bề mặt của các dạng địa h ình với vận tốc gió. Các giá trị m - s ố mũ trong công thức xác định hệ số độ cao v à zg – đ ộ cao gradien nêu trong thuyết minh tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 chỉ là s ố liệu suy diễn dựa tr ên giá trị của các hệ s ố tương ứ ng trong tiêu chu ẩn Úc và СНиП 2.01.07- 85 để tính hệ số thay đổi áp lực gió theo độ cao ứ ng với vận tốc gió lấy trung bình trong 3 giây sao cho giá tr ị áp lực gió trong TCVN 2737:1995 là gần với giá trị áp lực gió tính toán theo TCVN 2737:1990, chứ không phải l à s ố liệu của khí tư ợng th ủy văn cho các số liệu gió đưa vào tiêu chuẩn TCVN 2737:1995. Vì vậy việc lựa chọn dạng địa hình chuẩn sẽ dựa chủ yếu vào các định nghĩa về dạng địa hình.
T ừ bảng 1 ta thấy: a. V ề mặt định nghĩa, dạng A, dạng địa hình chuẩn, trong СНиП 2.01.07- 85 [3] và СНиП 2.01.07- 85* [4, 5] là tương đương với dạng A trong TCVN 2737:1995. V ì vậy nếu dựa vào СНиП 2.01.07- 85* để biên sọan thì ph ải chuyển đổi số liệu gió c ơ sở trong tiêu chu ẩn TCVN 2737:1995 từ dạng B về dạng A. b. Ranh gi ới giữa dạng A và B trong СНиП 2.01.07- 85 và СНиП 2.01.07-85* không nêu rõ chi ều cao vật cản (điều này cũng giống như trong m ột số tiêu chu ẩn khác như: ASCE/SEI 7-05 [7], EN 1991 - 1- 4:2005 [9]…), mà là dựa vào hai đặc trưng chính: vùng bằng phẳng (bờ biển mở, hồ, hồ chứ a nư ớc, hoang mạc, bình nguyên) và vùng ngo ại ô thành phố. c. Dạng địa hình chu ẩn trong CTO 2008 – dạng A, có khác với СНиП 2.01.07- 85, СНиП 2.01.07- 85* và TCVN 2737:1995 m ột chút, đó là có thêm “ các vùng nông thôn, k ể cả có nhà cao dư ới 10m” . Mặc dầu vậy, trong CTO 2008, s ố liệu áp lực gió c ơ s ở (lấy ứng với dạng A trong CTO 2008) v à phương pháp tính toán tải trọng gió vẫn quy định lấy giống nh ư СНиП 2.01.07- 85 và СНиП 2.01.07- 85*. Ở đây có hai vấn đề cần làm rõ: (1) bản chất số liệu gió trong tiêu chu ẩn C TO 2008 là g ắn với dạng địa hình nào và (2) với một công tr ình c ụ thể thì áp dụng địa hình nào để tính toán theo số liệu gió trong tiêu chuẩn CTO 2008. - Về mặt số liệu gió: bản chất số liệu gió c ơ s ở trong CTO 2008 vẫn là lấy từ các số liệu gió c ơ sở quy định trong СНиП 2.01.07- 85 và СНиП 2.01.07- 85* (CTO không xây dựng số liệu gió khác). V ì vậy xét về bản chất số liệu gió c ơ s ở trong CTO vẫn phải lấy ph ù h ợp với dạng địa hình A đã đư ợc định nghĩa trong СНиП 2.01.07- 85, СНиП 2.01.07- 85*. Do đó để tính toán t heo CTO 2008 thì s ố liệu gió c ơ s ở trong TCVN 2737:1995 phải chuyển t ương ứ ng từ vùng B về vùng A; - Về mặt vận dụng áp dụng địa hình cho công trình c ụ thể để tính toán thiết kế: thì theo CTO 2008 “các vùng nông thôn, k ể cả có nhà cao dưới 10m” sẽ đư ợc tính v ới dạng địa hình A ch ứ không tính với dạng địa hình B như trong quy định của СНиП 2.01.07- 85, СНиП 2.01.07- 85*. Đi ều đó đư ợc hi ểu là theo CTO 2008, v ới công tr ình thuộc dạng địa hình “các vùng nông thôn, k ể cả có nh à cao dư ới 10m” , tải trọng gió sẽ đư ợc tính an toàn hơn so với СНиП 2.01.07-85, СНиП 2.01.07-85*. d. Mặt khác, nếu cho rằng số liệu gió c ơ sở của TCVN 2737:1995 (ứng với dạng B) l à tương ứ ng với vùng A c ủa CTO thì việc tính toán cho các công tr ình ở các vùng thoáng (biển, ven biển, hồ, hồ ch ứa nư ớc, hoang mạc, bình nguyên) nh ư các nhà ven biển, giàn khoan ngoài bi ển, các cầu như cầu B ãy C háy…. và các công trình n ằm trong vùng ngo ại ô thành ph ố hoặc trong các làng mạc là như nhau và cùng đư ợc tính với áp lực/vận tốc gió của v ùng B trong TCVN 2 737:1995 (áp lực gió tính toán cho vùng ngoại ô, làng mạc). Điều này là không h ợp lý và sẽ nguy hiểm cho các công tr ình xây dựng ở các vùng thoáng, nhất là vấn đề tốc mái cho các nhà ven biển lại c àng dễ xảy ra hơn. e. Ở m ột số tiêu chuẩn, ngư ời ta chú tr ọng đến các vùng thoáng, đặc biệt là các vùng bi ển và ven bi ển bằng cách chia nhỏ h ơn vùng này như vùng 0 c ủa tiêu chu ẩn EN 1991-1- 4:2005, vùng 1 c ủa tiêu chuẩn AS/NZS 1170.2:2002 [8] hoặc sử dụng hệ số v ư ợt tải n = 1 ÷ 1,2 tùy vào kho ảng cách đến bờ bi ển cho các công trình xây dựng trên biển như tiêu chuẩn Trung Quốc [10]. Do đó việc chuyển số liệu gió c ơ s ở trong TCVN 2737:1995 từ v ùng B v ề v ùng A là hợp lý. f. Trong Quy chuẩn QCVN 02:2009/BXD chỉ nêu một dạng địa hình B, là địa hình tương đ ối trống trải, có m ột số vật cản thưa thớt cao không quá 10m. Định nghĩa n ày không đầy đủ nh ư trong TCVN 2737:1995. Vì vậy nếu dự thảo lần này cho d ạng B trong TCVN 2009 là tương ứ ng với dạng A trong CTO thì với các định nghĩa trong Quy chuẩn v à tiêu chuẩn tải trọng tác động TCVN 2009 mới sẽ dễ làm ngư ời ta hiểu nhầm về bản chất của số liệu gió c ơ sở là ứ ng với dạng địa hình có độ nhám thay đổi từ 0 đến 10m (địa hình tương đối trống trải, có một số vật cản thưa thớt cao không quá 10m). Điều này không đúng với bản chất s ố liệu gió c ơ s ở quy định trong TCVN 2737:1995. g. Vi ệc chuyển số liệu gió c ơ s ở từ dạng B sang dạng A khi tính theo ti êu chuẩn CTO, xét tr ên quan đi ểm TCVN 2737:1995, tuy có làm cho áp lực gió lên các công trình ở dạng địa hình “ các vùng nông thôn, k ể cả có nhà cao dưới 10m” (tương ứ ng với dạng B trong TCVN 2737:1995) có tăng l ên nhưng là phù h ợp với 2 tiêu chí c ủa tiêu chuẩn CTO 2008 như đã phân tích trong (3). Ngoài ra, vi ệc chuyển s ố liệu áp lực/vận tốc gió c ơ s ở từ lấy trung bình trong 3 giây sang lấy trung bình trong 10 phút sẽ l àm cho tải trọng gió tính toán theo tiêu chuẩn mới giảm nhiều so với khi tính toán theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1995, xem kết quả tính toán trong ví dụ ở mục VI. Nếu coi số liệu gió c ơ s ở ở dạng B là tương ứ ng với dạng A trong CT O lại càng làm cho tải trọng gió giảm thêm nữa. Mặt khác, số liệu gió c ơ s ở trong TCVN 2737:1995 đư ợc lấy tr ên cơ s ở chuỗi số liệu đo đư ợc đến năm 1990. Đến nay, tình hình gió bão c ũng có những thay đổi nhất định, h ơn nữa những dự báo về hiện tư ợng biến đổ i khí hậu cho
th ấy xu thế tác động của gió ở nư ớc ta có h ư ớng gia tăng cả về tần suất v à cư ờng độ. Vì vậy việc giảm giá trị tải trọng gió c ơ s ở bằng việc xem dạng địa hình chuẩn - địa hình B trong TCVN 2737:1995 là tương ứ ng với dạng địa hình A trong CTO 2008 là không nên. 4. Kết luận Từ các phân tích tr ên cho th ấy nếu xem địa hình dạng B trong TCVN 2737:1995 là tương đương với dạng A trong CTO 2008 thì vi ệc sử dụng trực tiếp các số liệu gió đ ã cho, ứ ng với địa hình B trong Q CVN 02:2009/BXD, để tính toán ch o các công trình xây d ựng ở các v ùng thoáng như vùng ven bi ển hay hồ lớn,… sẽ nguy hiểm cho công tr ình hơn so với khi tính toán theo TCVN 2737:1995, v à chưa phù h ợp với bản chất số liệu gió c ơ s ở trong các tiêu chuẩn СНиП 2.01.07-85, СНиП 2.01.07- 85*, CTO 2 008 c ũng nh ư TCVN 2737:1995. 50 Số liệu vận tốc gió V10' cho trong QCVN 02:2009/BXD ứ ng với v ùng đư ợc định nghĩa là: vùng ngoại ô ít nhà, thị trấn, làng mạc, rừng th ưa hoặc rừng non, vùng tr ồng cây thưa… chưa thể đại diện cho đặc trưng chính c ủa v ùng A trong CTO 2008 và СНиП 2.01.07- 85* là các b ờ thoáng của biển, hồ, hồ chứa n ư ớc; đồng cỏ; bìa rừng; bình nguyên. Vì vậy, để sử dụng dạng địa hình A đư ợc định 50 nghĩa như trong CTO 2008 làm dạng địa hình chu ẩn thì cần phải chuyển đổi số liệu vận tốc gió V10' trong QCVN 02:2009/BXD cho phù h ợp với đặc tr ưng chính c ủa vùng này d ạng A của tiêu chuẩn CTO 2008. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. QCVN 02:2009/BXD. Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia số liệu tự nhi ên dùng trong xây dựng của Vi ệt Nam. 2. TCVN 2737:1995 T ải trọng v à tác động - Tiêu chu ẩn thiết kế, N hà xuất bản Xây dựng, Hà N ội, 2002. 3. СНиП 2.01.07- 85 НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ , Mockba, 1985. 4. СНиП 2.01.07-85* НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ, Mockba, 1996. 5. СНиП 2.01.07- 85* НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ, Mockba, 200 9. 6. CTO 36554501 - 015- 2008 НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ, Mockba, 2 008. 7. ASCE/SEI 7- 2005 Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures. 8. AS/NZS 1170.2:2002 Australian/New Zealand Structural design actions. 9. E N 1991- 1- 4:2005 Action on structures, Part 1- 4: General actions - W ind actions. 10. G B 50009- 2001 Load code for the design of building structures.