Đồ án tốt nghiệp đại học: Nhà đa năng chống bão, lũ

Chia sẻ: 123share | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:152

Thêm vào BST

Báo xấu

343
lượt xem 69
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu những mô hình nhà chống thiên tai trong nước và thế giới từ đó đưa ra mô hình nghiên cứu, tìm hiểu về vật liệu và thu thập số liệu về những cơn bão, cơn lũ lớn tại khu vực trong những năm qua, tính toán khung bê tông cốt thép, hệ phao, mái, kết cấu thép,... là những nội dung trong đồ án tốt nghiệp đại học "Nhà đa năng chống bão, lũ". Mời các bạn cùng tham khảo để có thêm tài liệu phục vụ nhu cầu học tập và nghiên cứu.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp đại học: 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 Tính toán phao ...........................................................................................96 4.4 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 Độ Cấp 10 m trên mực cao Tình trạng mặt Tình trạng Mô tả Beaufort nƣớc biển (hải sóng biển đất liền lý / km/h /mph) (m) nhỏ hơn 1 / nhỏ 0 Êm đềm 0 Phẳng lặng Êm đềm hơn 1 / 1 Chuyển động Gió rất Sóng lăn tăn, của gió thấy 1 2 / 1-5 / 2 0,1 nhẹ không có ngọn. đƣợc trong khói. Cảm thấy gió Gió thổi trên da trần. 2 5 / 6-11 / 6 nhẹ vừa 0,2 Sóng lăn tăn. Tiếng lá xào phải xạc. Lá và cọng Gió nhẹ nhỏ chuyển 3 9 / 12-19 / 11 0,6 Sóng lăn tăn lớn. nhàng động theo gió. Bụi và giấy rời bay lên. Gió vừa 4 13 / 20-28 / 15 1 Sóng nhỏ. Những cành phải cây nhỏ chuyển động. Sóng dài vừa phải Gió (1,2 m). Có một Cây nhỏ đu 5 19 / 29-38 / 22 mạnh 2 chút bọt và bụi đƣa. vừa phải nƣớc.
xvi Cành lớn Sóng lớn với Gió chuyển động. 6 24 / 39-49 / 27 3 chỏm bọt và bụi mạnh Sử dụng ô nƣớc. khó khăn. Cây to chuyển động. Gió Biển cuộn sóng và 7 30 / 50-61 / 35 4 Phải có sự mạnh bọt bắt đầu có vệt. gắng sức khi đi ngƣợc gió. Sóng cao vừa phải Gió với ngọn sóng gãy Cành nhỏ gãy 8 37 / 62-74 / 42 mạnh 5,5 tạo ra nhiều bụi. khỏi cây. hơn Các vệt bọt nƣớc. Sóng cao (2,75 m) Một số công với nhiều bọt hơn. Gió rất trình xây 9 44 / 75-88 / 50 7 Ngọn sóng bắt mạnh dựng bị hƣ đầu cuộn lại. hại nhỏ. Nhiều bụi nƣớc. Cây bật gốc. Sóng rất cao. Mặt Một số công biển trắng xóa và 10 52 / 89-102 / 60 Gió bão 9 trình xây xô mạnh vào bờ. dựng hƣ hại Tầm nhìn bị giảm. vừa phải. Nhiều công 60 / 103-117 / Gió bão trình xây 11 11,5 Sóng cực cao. 69 dữ dội dựng hƣ hỏng. Gió bão Các con sóng Nhiều công 64 / 118-133 / 12 cực 14+ khổng lồ. Không trình hƣ hỏng 73 và cao hơn mạnh gian bị bao phủ nặng.
xvii bởi bọt và bụi nƣớc. Biển hoàn toàn trắng với các bụi nƣớc. Nhìn gần cũng không rõ. Sóng biển cực kỳ Gió bão 76 / 134-149 / mạnh. Đánh đắm Sức phá hoại 13 cực 14+ 88 tàu biển có trọng cực kỳ lớn. mạnh tải lớn. Sóng biển cực kỳ Gió bão 85 / 150-166 / mạnh. Đánh đắm Sức phá hoại 14 cực 14+ 98 tàu biển có trọng cực kỳ lớn. mạnh tải lớn. Sóng biển cực kỳ Gió bão 94 / 167-183 / mạnh. Đánh đắm Sức phá hoại 15 cực 14+ 109 tàu biển có trọng cực kỳ lớn. mạnh tải lớn. Sóng biển cực kỳ Gió bão 104 / 184-201 / mạnh. Đánh đắm Sức phá hoại 16 cực 14+ 120 tàu biển có trọng cực kỳ lớn. mạnh tải lớn. Sóng biển cực kỳ Gió bão 114 / 202-220 / mạnh. Đánh đắm Sức phá hoại 17 cực 14+ 131 tàu biển có trọng cực kỳ lớn. mạnh 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