Tác động của lũ lụt lên nhà có kết cấu khung bê tông cốt thép

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Thêm vào BST

Báo xấu

1
lượt xem 0
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu để đưa ra được đường cong phá hoại của tác động của lũ lụt lên nhà bê tông sẽ có ý nghĩa trong việc tạo nên các thông số đầu vào để đưa vào các mô hình tính toán trên diện rộng. Nghiên cứu trong báo cáo này sẽ thiết lập đường cong phá hoại trên hai yếu tố độ sâu và vận tốc sóng đối với khung nhà của một công trình cụ thể, từ đó có những đánh giá về mức độ phá hoại của nước lên nhà trong trường hợp lũ chậm. Nghiên cứu là cơ sở cho những đánh giá tiếp theo về phá hoại của nhà cửa do lũ lụt.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tác động của lũ lụt lên nhà có kết cấu khung bê tông cốt thép

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2024. ISBN: 978-604-82-8175-5 TÁC ĐỘNG CỦA LŨ LỤT LÊN NHÀ CÓ KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP Lương Thị Thanh Hương, Đoàn Xuân Quý Trường Đại học Thủy lợi, email: thanhhuong@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG 2. PHƯƠNG PHÁP VÀ QUY TRÌNH TÍNH TOÁN Nghiên cứu về phá hoại của nhà do lũ lụt dựa trên những tác nhân xảy ra đồng thời lên Phương pháp nghiên cứu là nghiên cứu lý nhà như tác động của sóng nước và các điều thuyết kết hợp sử dụng các tính toán về tải kiện tải trọng sẵn có. Trong đó, điều quan trọng lên nhà [1] [4], dùng phần mềm phần tử trọng nhất là nghiên cứu được giới hạn về sụp hữu hạn để xác định các nội lực trong cột và đổ trong những điều kiện tác động cụ thể để dầm của nhà. Sau khi có các kết quả nội lực, dự báo được chính xác nguy cơ có thể xảy ra. sử dụng tính toán theo tiêu chuẩn TCVN Thông thường, độ sâu ngập nước (d tính 5574:2018 [5] về kết cấu bê tông cốt thép để bằng m) được kể đến là tác nhân chính trong xác định giá trị nội lực phá hoại tương ứng các tính toán về ngập lụt, nhưng cũng có với chiều sâu và vận tốc sóng. những nghiên cứu đánh giá được cả hai yếu Quy trình tính toán tác động của nước lũ tố đồng thời của áp lực thủy tĩnh và thủy và các tải trọng khác lên nhà dân dụng được động của nước, vận tốc sóng (v tính bằng thực hiện như sau: m/s) và những tác động của vật nổi [1]. Phá i) Nghiên cứu thông số điển hình của công hoại của nhà đã được xác định bao gồm các trình nhà trong vùng lũ (kích thước dầm cột, trường hợp: phá hoại do xói lở móng, phá bước, nhịp khung, chiều cao tầng, số tầng). hoại tường gạch hoặc gây nứt hay làm phá ii) Tính toán tải trọng ngang lên công hoại khung bê tông cốt thép (phá hoại cột trình: trọng lượng bản thân và các lớp cấu hoặc dầm hoặc đồng thời) [2]. Trường hợp tạo, hoạt tải, tải trọng gió, áp lực thủy động. nghiên cứu ở đây là tác động của lũ chậm, đó iii) Đối với với mỗi giá trị vận tốc nước, là việc nước chảy từ từ lên nhà cho đến khi tăng dần độ sâu của mực nước tác dụng để gây ngập một phần cả trong và ngoài nhà. xác định tải trọng nước (cùng với các tải Nghiên cứu để đưa ra được đường cong trọng khác đã có). phá hoại của tác động của lũ lụt lên nhà bê iv) Tính toán nội lực và xác định các điểm tông sẽ có ý nghĩa trong việc tạo nên các phá hoại hoặc gây nứt kết cấu ứng với độ sâu thông số đầu vào để đưa vào các mô hình và vận tốc nước. tính toán trên diện rộng [1], [3]. Nghiên cứu trong báo cáo này sẽ thiết lập đường cong 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU phá hoại trên hai yếu tố độ sâu và vận tốc 3.1. Tải trọng tác dụng lên nhà sóng đối với khung nhà của một công trình cụ thể, từ đó có những đánh giá về mức độ Một công trình nhà điển hình trong vùng phá hoại của nước lên nhà trong trường hợp lũ bao gồm 5 gian, mỗi gian B = 4,2m, chiều lũ chậm. Nghiên cứu là cơ sở cho những ngang nhà L = 4,2 m, 2 tầng cao, chiều cao đánh giá tiếp theo về phá hoại của nhà cửa do mỗi tầng h = 3,3 m. Dầm khung có kích lũ lụt. thước (rộng  cao) 22  30 cm bố trí lớp trên 175
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2024. ISBN: 978-604-82-8175-5 và dưới 318, cột khung có kích thước 22  3.2. Xác định nội lực 22 cm bố trí 422 chịu lực. Bê tông cấp bền Nội lực được tính toán bằng phần mềm B15 (tương ứng mác 200#), cốt thép CB300- Etabs cho các trường hợp tải trọng ứng với V (tương ứng thép AIII). Địa điểm xây dựng từng vận tốc nước theo các độ sâu nước tại vùng II theo bản đồ phân vùng gió trong khác nhau. Kết quả tính được tổng hợp cho TCVN 2737:2023 [4] (áp lực gió tiêu chuẩn các vị trí có nội lực lớn của khung (mô men W0 = 95 daN/m2). dầm khung tầng 2, mô men và lực dọc cột Các thành phần tĩnh tải và hoạt tải tác khung trái). dụng được tính toán theo cấu tạo của công Bảng 1 trình bày kết quả nội lực khung trình nhà dân dụng. nguy hiểm ứng với các độ sâu khác nhau cho Tác động của nước lên công trình là áp lực trường hợp điển hình với v = 2 m/s. thủy động do nước ngập vào trong và ngoài nhà cân bằng nhau nên triệt tiêu áp lực thủy Bảng 1. Bảng xác định giá trị nội lực dầm tĩnh, được xác định theo [1]: và cột theo độ sâu nước (v = 2 m/s) ps = 1/2CD2 (1) Độ sâu Dầm Cột trong đó:  - dung trọng của nước (1000 kg/m3); g - gia tốc trọng trường (9,81 m/s2); d (m) M (KNm) M (KNm) N (KN) d - độ sâu ngập nước; CD - hệ số nhám của 0,55 43,34 19 133 nước (trong khoảng từ 1,2 đến 2); v - vận tốc 1,10 43,39 19 133 dòng nước (m/s). Áp lực tính toán sẽ được quy về tải trọng phân bố đều trên cột khung 1,65 43,49 19 133 (giá trị ps trong công thức (1) nhân với trị số 2,20 43,68 20 132 bước gian B) (Hình 1). 2,75 43,98 21 132 3,30 44,36 21 132 3,85 46,08 22 132 4,40 46,69 23 131 4,95 47,50 23 131 5,50 48,20 24 130 6,05 49,09 25 130 6,60 50,03 25 129 Hình 1. Áp lực thủy động của nước lên nhà [1] Giá trị của tải trọng gió được xác định theo TCVN 2737:2023 [4]: Wk = W3s,10k(ze)cGf (2) Các giá trị áp lực (W3s,10), hệ số tính toán theo chiều cao k(ze), hệ số khí động c, hệ số giật Gf được lấy theo chỉ dẫn trong tiêu chuẩn. Tải trọng gió được khai báo trên hai cột khung (tải trọng gió đẩy và gió hút) tương ứng diện truyền tải là bước gian B. Phạm vi tác dụng của tải trọng gió là từ mặt nước tới mái nhà. Khi mặt nước tăng lên, phạm vi của Hình 2. Mô men của dầm do tải trọng gió sẽ giảm xuống. theo độ sâu nước (v = 2 m/s) 176
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2024. ISBN: 978-604-82-8175-5 Hình 2 và Hình 3 minh họa đường cong Kết quả khảo sát cho thấy với vận tốc quan hệ giữa mô men dầm và mô men cột nước tăng lên, nhà nhanh chóng bị sụp đổ ở theo độ sâu ngập nước tác dụng lên công độ sâu ngập nước thấp. Trong khoảng vận tốc trình cho tương ứng trường hợp vận tốc nước từ 2 đến 5 m/s, tác động của nước thay đổi bằng 2 m/s. Đồ thị này nhằm nội suy các giá nhanh chóng, sau vận tốc 5 m/s, tác động của trị của nội lực theo độ sâu. nước lên nhà giảm dần. Để khung nhà bị phá hoại hoặc vết nứt xẩy ra, tốc độ của nước phải đạt tới một giá trị nhất định (2 hoặc 3 m/s). Trường hợp lũ chậm khi vận tốc dòng nước từ 4,5 m/s trở đi tác động đối với độ bền của khung xảy ra sau khi các cấu kiện khung bị nứt. 4. KẾT LUẬN Nghiên cứu đã được thực hiện về tác Hình 3. Mô men của cột do tải trọng động của lũ lụt tới kết cấu nhà thông qua tác dụng theo độ sâu nước (v = 2 m/s) việc xác định đường cong nứt và phá hoại kết cấu nhà hai tầng ứng với độ sâu và vận 3.3. Xác định đường cong phá hoại do lũ tốc của dòng nước. chậm tác dụng lên khung bê tông cốt thép Vận tốc nước quyết định độ sâu ngập nước Khả năng làm việc của khung đạt tới giới gây ảnh hưởng đến sự phá hoại của kết cấu hạn làm việc sau khi đã tiến hành thử các độ nhà khảo sát: vận tốc nước lớn sẽ làm kết cấu sâu nước ứng với tốc độ của dòng nước. Đối nhà phá hoại ở độ sâu ngập nước nhỏ và cần với trường hợp giới hạn nứt là giá trị mô men một vận tốc nước đủ lớn (từ 2 m/s) để nước ứng với giới hạn bề rộng vết nứt của tiết diện có thể gây nứt hoặc phá hoại khung nhà trong là 0,4 mm. Kết quả thu được như trên Hình 4 trường hợp lũ chậm. (bao gồm cả phá hoại theo cường độ và giới hạn nứt). 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] I. W. Roos and T. Bouw, “Damage to buildings,” Delft Clust., 2003. [2] I. Kelman and R. Spence, “An overview of flood actions on buildings,” Eng. Geol., vol. 73, no. 3-4, pp. 297-309, Jun. 2004, doi: 10.1016/j.enggeo.2004.01.010. [3] M. T. Marvi, “A review of flood damage analysis for a building structure and contents,” Nat. Hazards, vol. 102, no. 3, pp. 967-995, Jul. 2020, doi: 10.1007/s11069- 020-03941-w. [4] “Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2737:2023: Hình 4. Quan hệ giữa độ sâu và vận tốc Tải trọng và tác động”. của sóng nước tới phá hủy và nứt nhà [5] “Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2018: khung BTCT trong vùng lũ chậm Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép.” 177