TR NH B PH H Y D Y CHUY N
TS. NGU ỄN NGỌC NAM
Phá hủy d y chuyền là hi n tư ng rất nguy hiểm ối với các c ng tr nh x y d ng, tuy nhi n Vi t Nam chưa có nhiều các nghi n c u về vấn ề này. Bài báo tr nh b y về giải pháp s d ng khối c ng ể bảo v các tòa nhà khung, tránh s s p ổ d y chuyền. ưa ra phương pháp thiết kế c ng tr nh chống phá hủy d y chuyền có kể ến tính phi tuyến v t l và phi tuyến h nh h c s d ng ph n mềm tính toán kết cấu LIRA.
P
há h y d y chuy n là hi n t ng m t ho c m t vài c u ki n ch u l c b phá h y d n t i các c u ki n còn l i b quá t i và ti p t c b phá h y k t qu là toàn b ho c m t ph n c ng tr nh v i quy m l n so v i h h i ban đ u s p đ Có th h nh dung r t d hi u quá tr nh phá h y d y chuy n qua trò ch i đ mi n Khi m t qu n đ mi n đ u ti n đ nó s làm đ qu n đ mi n l n c n nó quá tr nh c ti p t c nh v y cho đ n khi các qu n đ mi n đ h t Do đó tr n th gi i hay d ng khái ni m Domino e ect đ m t hi n t ng s p đ d y chuy n Ngoài ra ng i ra còn d ng thu t ng Phá h y chu iS phá h y có th đ c g y ra b i các tr ng h p kh n c p các tác đ ng đ c bi t kh ng đ c xem xét trong thi t k th ng th ng Đ ng th i các tác đ ng do đ ng đ t h a ho n gió m nh đ c đ a vào ti u chu n quy chu n x y d ng c ng kh ng đ c d n đ n t nh tr ng s p đ d y chuy n
Trong khi các v n đ v b o v ch ng l i s phá h y d y chuy n cho các tòa nhà có h k t c u t ng ch u l c đã đ c nghi n c u khá nhi u các
ph ng pháp tính toán h ng d n thi t k đã đ c phát tri n và khá nhi u ví d v các tr ng h p kh n c p đã xác nh n tính hi u qu c a
chúng hi n ch a có nhi u gi i pháp t ng t cho các tòa nhà và c ng tr nh có h k t c u khung ch u l c
QUY HOAÏCH ÑOÂ THÒ I 46
Ti u chu n x y d ng m t s n c khuy n cáo t t c các c ng tr nh b t ng c t thép toàn kh i trong quá tr nh thi t k n n đ c đánh giá kh n ng ch ng phá h y d y chuy n c a h k t c u Các ti u chu n x y d ng hi n ch a đ a ra các ph ng pháp đánh giá tuy nhi n có khuy n cáo tính toán các h k t c u b ng ph ng pháp ph n t h u h n s d ng các ph n m m tính toán k t c u chuy n d ng
Vi c thi t k c ng tr nh b ng các ph n m m tính toán k t c u n n đ c th c hi n có k đ n tính phi tuy n v t lý và h nh h c c a các đ c tính đ c ng c a các ph n t đi u này đ m b o đ chính xác cao nh t trong tính toán và gi m đ c chi phí k t c u N n s d ng m h nh thi t k kh ng gian trong đó có th tính đ n các ph n t kh ng ch u l c trong đi u ki n ho t đ ng b nh th ng t ng ngoài nh ng trong tr ng h p kh n c p có th ch u các t i tr ng tác đ ng đ c bi t và tham gia tích c c vào vi c ph n b l i n i l c trong các ph n t c a h k t c u Các nhà phát tri n h th ng ph n m m tính toán k t c u SCAD và LIRA c a Li n bang Nga đ a ra các ph ng pháp tính toán c a ri ng h Tuy nhi n đ tin c y c a các k t qu thu đ c v n ch a đ c kh ng đ nh và c n ph i đ c nghi n c u th m
Tr c đ y Li n bang Nga phát tri n m t s tài li u h ng d n trong đó đã đ a ra các ph ng pháp và ví d tính toán s d ng ph ng pháp đ ng h c c a lý thuy t c n b ng gi i h n và các khuy n ngh đ b o v ch ng l i s phá h y d y chuy n cho các lo i c ng tr nh nh nhà s d ng panen t m l n nhà có h ch u l c b ng t ng g ch nhà khung b t ng c t thép toàn kh i nhà cao t ng k t c u nh p l n Các tài li u h ng d n có n i dung t ng t nhau ch khác nhau m t chút ph n gi i pháp thi t k trong đó có tính đ n đ c th ri ng c a t ng lo i c ng tr nh Ph ng pháp tính đ xu t d a tr n ph ng pháp đ ng h c c a lý thuy t
c n b ng gi i h n có kh i l ng tính toán r t l n khi áp d ng vào th c t Khi xem xét các ph ng án gi i pháp quy ho ch kh ng gian ph c t p h nh th c phá h y nguy hi m nh t ph i đ c thi t l p b ng cách l a ch n t t c các ph ng án phá h y c c b có th x y ra Tài li u h ng d n kh ng cung c p ph ng pháp lu n đ đánh giá đ v ng và chuy n v c a t m sàn S c n thi t ph i x y d ng các tài li u h ng d n xu t hi n sau khi các y u c u v an toàn cháy n đ c th t ch t Các bi n pháp đáp ng các y u c u c a quy đ nh v phòng cháy ch b o v các ph n t ri ng l c a tòa nhà kh i nh h ng c a cháy và trong tr ng h p kh n c p khác chúng có th v d ng Do đó c n thi t ph i b o v toàn b tòa nhà kh i s phá h y d y chuy n trong b t k tr ng h p kh n c p nào và các y u c u v kh n ng ch ng cháy c a các b ph n k t c u ri ng l đ c hi u có tính đ n vi c b o v toàn b c ng tr nh x y d ng tránh s phá h y d y chuy n
Các chuy n gia t các n c khác nhau có chung quan đi m r ng s n đ nh c a m t tòa nhà ch ng l i s phá h y d y chuy n c n đ c đ m b o b ng m t lo t các bi n pháp nh
Các bi n pháp an ninh phòng ng a Các gi i pháp quy ho ch và k t c u h p lý c a tòa nhà có tính đ n kh n ng x y ra các tr ng h p kh n c p
Các bi n pháp đ m b o tính li n t c c a h th ng k t c u c a tòa nhà
Vi c s d ng các v t li u và gi i pháp thi t k đ m b o s phát tri n c a bi n d ng d o trong các ph n t k t c u và các m i n i c a chúng
Các bi n pháp t ng t nh b o v các tòa nhà kh i tác đ ng c a đ a ch n Trong các Tài li u h ng d n v n đ v các gi i pháp k t c u và quy ho ch đã kh ng xem xét Kh ng có thu t toán th ng nh t cho vi c thi t k các tòa nhà và c ng tr nh đ c b o v kh i s s p đ d y chuy n Kh ng có ph ng pháp tính toán th ng nh t trong các ph n m m tính toán Th c t có r t ít các nghi n c u đ c xu t b n g n đ y v ch đ kh n ng s ng sót c a các
H nh 1. S kh i tính toán k t c u ch ng phá h y d y chuy n
QUY HOAÏCH ÑOÂ THÒ I 46
c ng tr nh Th c ti n thi t k cho th y nhu c u c p thi t v các gi i pháp k thu t đ n gi n kh ng y u c u ph n tích chi ti t t ng k t c u c th
S đ kh i sau đ y đ c đ xu t đ tính toán các k t c u ch ng phá h y d y chuy n H nh
Vi c tính toán n đ nh c a c ng tr nh ch ng l i s s p đ d y chuy n ph i đ c th c hi n đ i v i t h p t i tr ng đ c bi t v i các giá tr ti u chu n c a t i tr ng th ng xuy n và dài h n Các đ c tr ng v c ng đ và bi n d ng c a v t li u c ng đ c l y v i giá tr ti u chu n c a chúng
Vi c tính toán c n đ c th c hi n v i t t c các s đ phá h y c c b nguy hi m nh t Trong đó giá tr c a bi n d ng và chi u r ng c a v t n t trong k t c u kh ng đ c quy đ nh
C t là y u t then ch t c a các tòa nhà và c ng tr nh có h k t c u khung ch u l c V i l i c t th ng th ng s s p đ c a c t d n đ n s gia t ng g p hai l n nh p c a k t c u M men trong k t c u d m phía tr n c t b phá h y có th t ng l n đ n b n l n Cách ti p c n tr c ti p đ b o v các k t c u nh v y kh i s phá h y d y chuy n đ c đ a ra trong các tài li u khác nhau d n đ n vi c t ng m c ti u th c t thép l n
l n
Trong bài báo này đ xu t gi i pháp s d ng các kh i c ng t ng c ng theo chi u cao c ng tr nh đ b o v các tòa nhà khung tránh b s p đ d y chuy n mà kh ng làm t ng đáng k vi c ti u th v t li u Trong tr ng h p này các c t c a khung kh ng ch đ c tính toán nh c u ki n ch u nén l ch t m trong quá tr nh ho t đ ng b nh th ng c a chúng mà còn nh c u ki n ch u kéo x y ra trong tr ng h p kh n c p Trong tr ng h p này các t m t ng c a kh i c ng làm vi c nh các d m cao ch u t i tr ng t các c t b kéo và các t m sàn treo Cách ti p c n này có th làm gi m đáng k kh i l ng k t c u b phá h y
Xem xét ví d c th hai ph ng án k t c u c a m t c ng tr nh C ng tr nh
t ng v i h k t c u khung ch u l c th ng th ng v i l i c t m x m và m t c ng tr nh t ng t có t ng k thu t phía tr n là m t kh i c ng t ng c ng M h nh k t c u c a hai ph ng án này đ c th hi n tr n H nh S d ng ph n m m tính toán k t c u LIRA đ m ph ng và tính toán có k đ n phi tuy n v t lý và h nh h c hai c ng tr nh n u tr n v i tr ng h p phá ho i m t trong ba c t đ c xem xét t i t ng
Các b c chính c a ph ng pháp tính toán theo phá h y d y chuy n trong ph n m m tính toán k t c u LIRA nh sau
L p m h nh tính toán k t c u c ng tr nh có tính đ n các đi u ki n bi n L a ch n l a ph n t h u h n thích h p đ có th k đ n tính phi tuy n v t lý và h nh h c trong tính toán ph n tích k t
c u ví d Khai báo đ
c ng cho các ph n t có k đ n tính phi tuy n và các th ng s c a v t li u
H nh 2. Mô h nh không có kh i c ng
H nh 4. Phá h y c t góc
H nh 3. Mô h nh có kh i c ng
H nh 5. Phá h y c t bi n Hai tr ng h p gia t i đ c gán l n m h nh tính toán tr ng h p th nh t m ph ng t i tr ng th ng xuy n và dài h n tác d ng l n k t c u tr ng h p th hai cho phép tính đ n y u t đ ng l c h c Đ làm đ c đi u này gán m t l c vào nút tr n c a c t b phá h y l c này b ng m t ph n c a l c xu t hi n trong trong c t này d i tác d ng c a t i tr ng t l n gia t i đ u ti n
M h nh hóa các giai đo n phá h y v i s tr giúp c a Mounting Tables Hai giai đo n phá h y đ c h nh thành Giai đo n đ u có s tham gia làm vi c c a t t c các k t c u kh ng có ngo i l Giai đo n th hai lo i b s tham gia làm vi c c a c t b phá h y
Đ th c hi n tính toán ph n tích phi tuy n h k t c u có tính đ n các giai đo n làm vi c c n khai báo s l ng tr ng h p t i gia t i phi tuy n b ng s giai đo n làm vi c Đ i v i tr ng h p gia t i phi tuy n tính th hai ph i tính đ n tr ng h p gia t i tr c đó K t qu c a vi c tính toán là n i l c
ng su t và chuy n v m i giai đo n QUY HOAÏCH ÑOÂ THÒ I 46
tác d ng c a t i tr ng các d ng v t n t tr n t ng và sàn v trí h nh thành kh p d o th ng tin v các ph n t b phá h y đ u ti n Ph n m m cho phép xác đ nh t i tr ng t ng ng v i th i đi m ph n t k t c u đ u ti n b phá h y và t đó có th đánh giá d phòng v kh n ng ch u l c
K t qu ph n tích v s phá ho i d y chuy n đ c hi n th tr n h nh Trong đó các ph n t m u xanh l c là ph n t kh ng b phá h y v i h s s d ng t i đa các gi i h n Kmax các ph n t m u đ là ph n t b phá h y v i h s s d ng t i đa các gi i h n Kmax các ph n t m u vàng là ph n t r i vào kho ng kh ng xác đ nh t c là có th đ c quy v c ng m t xác su t cho c tr ng h p b và kh ng b phá h y Giá tr c a kho ng kh ng xác đ nh do k s thi t k đ nh tr c Khi áp d ng ph ng pháp tính toán bán t nh vi c xác đ nh h s đ ng thu c v trách nhi m c a ng i k s Ví d v các k t qu v chuy n v cho hai s đ khi c t bi n b phá h y đ c hi n th tr n h nh Giá tr d ch chuy n t i đa gi m l n mm đ i v i s đ kh ng có kh i c ng so v i mm đ i v i s đ có kh i c ng K t qu tính toán theo ph ng pháp đ ng h c c a lý thuy t c n b ng gi i h n g n v i k t qu thu đ c trong ph n m m tính toán k t c u LIRA đi u này kh ng đ nh kh n ng s d ng ph n m m đ tính toán các bài toán d ng này
C n l u ý r ng trong c ng tác thi t k
H nh 6. Bi n dạng theo phư ng ng cho mô h nh không có kh i c ng
H nh 7. Bi n dạng theo phư ng ng cho mô h nh có kh i c ng
truy n th ng vi c tính toán v i t ng ph n t đ c th c hi n t c là đ tin c y c n thi t c a t ng ph n t ri ng l đ c đ m b o Đ ng th i đ tin c y đ c hi u là đ c tính c a c ng tr nh đ m b o các ch c n ng đ t ra cho nó v i ch t l ng c n thi t trong su t th i gian s d ng đ c đ nh tr c Ph ng pháp ki m tra t ng ph n t này đ c g i là ph ng pháp ph n t y u nh t trong th c t kh ng ph i lúc nào c ng có th ch ra đ c kh n ng ch u l c c a h k t c u V kh ng th xác đ nh đ tin c y c a toàn b h k t c u do kh i l ng tính toán quá l n đ tin c y c a toàn b h k t c u đ c đánh giá th ng qua đ tin c y c a các ph n t ri ng l c a nó Do đó kh ng th đ a ra c u tr l i chính xác v đ tin c y th c t c a h k t c u đ c thi t k V i s phát tri n c a các ph n m m tính toán k t c u d a tr n ph ng pháp ph n t h u h n các k s có kh n ng ti p c n m t c ng c m nh m đ nghi n c u và ph n tích chi ti t s làm vi c c a h k t c u có kh n ng nhanh chóng so sánh m t vài ph ng
T I LIỆU THAM KHẢO
1. Cao Duy Khôi, S p (Phá h y) d y chuy n - m t s v n nghi n c u tr n th gi i và c n quan t m trong x y d ng Vi t Nam, Tạp chí KHCN X y d ng, s 4, 2011.
2. СП 385.1325800.2018. ЗА ИТА ЗДАНИ И СООР ЖЕНИ ОТ ПРОГРЕССИР Ю ЕГО О Р ШЕНИЯ.
Пр проек ро н . Осно н е по о ен / Ti u chu n Nga SP 385.1325800.2018. B o v nhà và công tr nh tránh s phá hoại d y chuy n. Nguy n l thi t k . Các i u kho n c b n.
3. Best Practise for Reducing the Potential for Progressive Collapse in Building. National Institute of Standards and Technology, 2007/ Các bi n pháp hi u qu gi m kh n ng s p d y chuy n trong tòa nhà.
NIST, 2007.
4. UFC 4-023-03. Uni ed Faclities Criteria (UFC). Design of Buildings to Resist Progressive Collapse. Department of Defense USA, 2005/ UFC 4-023-03. UFC.
Thi t k các công tr nh ch ng lại s s p d y chuy n. B Qu c phòng Hoa K , 2005.
án thi t k và l a ch n ph ng án h p lý nh t đ m b o c ng tr nh có kh n ng ch u các t i tr ng và tác đ ng th ng g p và ch ng l i phá h y d y chuy n khóa Phá h y d y chuy n kh c ng ph n m m tính toán k t c u LIRA
Protection of frame buildings from progressive collapse
Abstract Progressive Collapse is a very dangerous phenomenon for construction works, however, in Vietnam, there have not been many studies on this issue. The article presents the solution of using rigid blocks to protect frame buildings from chain collapse and design methods of anti-destructive works taking into account the physical nonlinearity and geometrical nonlinearity using the using LIRA structural calculation software.
ords:Progressive Collapse, hard block, software for calculating structure LIRA
* Khoa X y d ng - Trư ng ại h c Ki n trúc Hà N i
QUY HOAÏCH ÑOÂ THÒ I 46
