Nguồn : Hiệp hội kính và thuỷ tinh Việt Nam – Tài liệu : Cẩm nang sử dụng kính trong xây dựng
4.1. TỔNG QUAN
Dữ liệu tham khảo được trình bày ở đây mang tính tổng quan và được như tài liệu tra cứu và hướng dẫn thiết kế. nó không được dùng để thay thế các nghiên cứu cụ thể của các chuyên gia thiết kế có trách nhiệm thực hiện cho mỗi dự án.
Các quy phạm xây dựng trong nước đã đưa ra các tải trọng thiết kế tối thiểu và các yêu cầu an toàn khác đối với hầu hết các cấu trúc. Chuyên gia thiết kế nên kiểm tra đầy đủ các quy định này đối với một dự án nhất định hoặc một phần dự án. Đối với các tòa nhà cao tầng có hình dạng khác nhau thường nằm trong một địa hình khác thường, thì các thử nghiệm áp lực gió nên được thực hiện để thiết lập tải trọng gió có thể xuất hiện và thường không theo quy luật trên tòa nhà.
Nhu cầu tiết kiệm năng lượng cho các tòa nhà ngày càng tăng nên việc đưa ra các quy định bắt buộc về truyền nhiệt là yêu cầu thiết yếu trong thiết kế tòa nhà. Các sản phẩm kính phải được tính toán, lựa chọn giúp cho việc tiết kiệm năng lượng mà không giảm diện tích lắp kính. Hiện nay, các công trình kính của Việt Nam thường chú trọng đến khâu tính toán kết cấu, mà chưa chú trọng một cách thích đáng đến khâu tính toán, lựa chọn kính nhằm đảm bảo tiết kiệm năng lượng cho tòa nhà.
4.2. ĐẶC TÍNH CHỊU TẢI CỦA KÍNH
Với các kích thước và độ dày thông thưởng sử dụng cho cửa sổ, vách mặt dựng và mái kính lấy sáng, kính tác động lại với các tải trọng như một tổ hợp tấm ốp và vách ngăn. Các quy trình thiết kế truyền thống đối với các vách ngăn mỏng không thể áp dụng được khi độ võng ngang tối đa vượt quá nửa độ dày kính. Cường độ kính chỉ có thể được xác định bởi thử nghiệm tổng thể hoặc các phép phân tích kỹ thuật phức tạp.
Kính là vật liệu giòn, có tính đàn hồi trước điểm đứt gẫy. Độ cứng của kính phụ thuộc sự tương tác của các ứng suất kéo với các ứng suất xuất hiện ngẫu nhiên, không liên tục trên bề mặt hoặc bên trong tấm kính. Nếu một số lượng lớn các mẫu kính có kích thước giống hệt nhau được thử cho đến khu nứt vỡ sẽ có các kết quả về cường độ nứt vỡ khác nhau.
Vì vậy phải xác định cường độ của kính bằng các phương pháp thống kê.
Có thể sơ bộ chấp nhận rằng: đối với kính thường, khoảng 2/3 số tấm kính chịu áp lực đồng đều sẽ bị vỡ ở áp lực nứt vớ trung bình +/- 20-25% cho mỗi loại kích thước và chiều dày. Với kính bán tôi dung sai này là +/- 15% và kính tôi là 10%. Các dung sai này có thể sử sụng khi tính toán thiết kế về khả năng nứt vỡ của kính.
Các hưỡng dẫn lựa chọn sử dụng kính đã được tiến hành từ đầu những năm 1960. Người ta đã tiến hành hàng ngàn thử nghiệm độ chịu nứt vỡ của kính để lập các sơ đồ lựa chọn chiều dày kính trên cơ sở thực nghiệm. Các tài liệu này được các nhà sản xuất, các quy chuẩn xây dựng và các tiêu chuẩn tham chiếu cho đến những năm 1990. Những nghiên cứu thử nghiệm bổ sung được tiến hành từ những năm 1970 và quy định về việc lựa chọn kính được đưa vào ASTM E 1300 tiêu chuẩn ứng dụng xác định độ bền tải trọng của kính trong tòa nhà. Tiêu chuẩn này được chấp nhận là cơ sở để tính toán tải trọng cho hệ lắp kính phẳng, lắp nghiêng tùy theo tải trong của gió, tuyết và tự trọng. Biểu đồ lựa chọn chiều dày kính theo ASTM dựa trên mô hình dự báo nứt vỡ lý thuyết các kết quả thực nghiệm. Tiêu chuẩn này cũng trình bày ảnh hưởng của tỷ lệ dài/rộng của tấm kính đến độ bền của nó.
Mô hình dự báo sự nứt vỡ của kính ASTM E 1300 giả định rằng xác suất nứt vỡ của kính là hàm số của sự phân bố và mức độ nghiêm trọng của các điểm gián đoạn bề mặt phát sinh do ứng suất kéo bề mặt trên tấm kính. Nếu ứng suất tối đa của hai tấm kính có kích thước và chiều dày khác nhau mà bằng nhau thì tấm kính lớn hơn dễ vỡ hơn. Vì vậy không nên kết luận sự phù hợp của kết cấu kính dùng trong công trình mà chỉ dựa vào kết quả thử nghiệm mo đun đứt gẫy được xác định trên mẫu nhỏ trong phòng thí nghiệm.
Tiêu chuẩn ASTM E 1300 đưa ra một số khái niệm như hệ số độ bền cho các kết cấu kính bán tôi, kính tôi và kính cách nhiệt. Ngoài ra, ASTM E 1300 còn đưa vào các hệ số phân chia tải trọng cho kính hộp với các tấm kính có cùng hoặc khác chiều dày và chủng loại. Đồng thời, ASTM E 1300 cũng đưa vào các phương pháp xác định sự thay đổi độ bền của kính với thời gian chịu tải trọng bằng cách sử dụng các hệ số chủng loại kính cho thời gian chịu tải trọng ngắn và dài. Độ bền tải trọng của kính dán phụ thuộc vào sự tương quan giữa diện tích và độ dày của tấm kính, nhiệt độ của lớp trung gian và thời gian chịu tải.
Không giống hầu hết các vật liệu kim loại và các vật liệu kiến trúc khác, kính thường được thiết kế dựa trên cơ sở khả năng vỡ có thể chấp nhận được hoặc dựa trên cở sở kinh nghiệm theo thời gian và đánh giá kỹ thuật. ASTM E1300 cũng giới thiệu các phương pháp chung để xác định độ chịu tải của kính với độ xác suất nứt vỡ 8/1000.
Bảng 4.1 thể hiện các xác suất vỡ của kính trong khoảng từ 1/1000 đến 8/1000. Xác suất vỡ 8/1000 được dùng khi thiết kế kết cấu kính thẳng đứng, xác suất vỡ 1/1000 được dùng khi thiết kế kết cấu kính nghiêng, cửa trời hoặc các vị trí nguy hiểm khác. Xác suất vỡ lớn hơn 8/1000 không được khuyến nghị sử dụng cho tính toán thiết kế đối với kính phẳng.
Các ứng suất thiết kế trong bảng 4.1 có thể chuyển đổi sang ứng suất thiết kế với thời gian chịu tải 3 giây khi nhân với hệ số 1.21.
Ngoài cường độ cần xem xét đến độ biến dạng của kính sao cho các lớp đệm giữ cho cạnh của kính luôn được đỡ. Nếu kính được trám ướt thì biến dạng lớn có thể khiến chất bịt kín hoạt động không tốt. Các vấn đề cụ thể liên quan đến sự chuyển dịch của tấm kính dưới các điều kiện tải trọng thiết kế có thể ảnh hưởng đến việc lắp rèm, mành sáo hoặc các cơ cấu che khác. Trong các trường hợp nhất định độ biến dạng quá lớn của kính có thể làm ảnh hưởng xấu đến tính thẩm mỹ. Trong đánh giá độ biến dạng cảu kính, nhà thiết kế có thể cho kính thường, kính bán tôi và kính tôi có cùng một mô đun dẻo 70.000 Mpa và hệ số biến dạng ngang 0.22 và vì vậy chúng sẽ thể hiện cùng một độ biến dạng dưới cùng một tải trọng. Đối với một kích thước và tải trọng kính nhất định, kính dày hơn có độ biến dạng thấp hơn. ASTM E1300 giới thiệu cách tính độ biến dạng của kính với khung đỡ 1, 2, 3 và 4 cạnh.
Bảng 4.1. Các ứng suất thiết kế cho phép đối với các xác suất vỡ khác nhau
(thời gian chịu tải 60 giây)
| Xác suất vỡ (số tấm vỡ trên 1000 tấm) | Kính ủ thường (a)
(MPa) |
Kính bán tôi (b)
(Mpa) |
Kính tôi (c)
(Mpa) |
| 1.0 | 13.10 | 32.41 | 70.33 |
| 2.0 | 15.17 | 34.47 | 72.40 |
| 3.0 | 16.20 | 35.51 | 73.77 |
| 4.0 | 17.24 | 36.54 | 74.81 |
| 5.0 | 17.93 | 373.23 | 75.50 |
| 6.0 | 18.62 | 37.58 | 76.19 |
| 7.0 | 18.96 | 38.27 | 76.88 |
| 8.0 | 19.31 | 38.61 | 77.22 |
Chú thích:
- Hệ số dung sai được giả định là 22%
- Hệ số dung sai được giả định là 15%
- Hệ số dung sai được giả định là 10%
Khi lựa chọn kính tương đối dày như kính bề nuôi cá lớn, lan can kính, chuồng thú, thanh chống kính… có thể áp dụng theo kinh nghiệm các ứng suất cho phép đối với các ứng dụng này như sau:
- Kính ủ thường 4-8 Mpa;
- Kính bán tôi 8-21 Mpa;
- Kính tôi 17-41 Mpa.
Ứng suất thiết kế của kính ủ thường thấp hơn giới hạnh mỏi tĩnh có thể chấp nhận được đối với tải trong một thời gian dài, còn các ứng suất thiết kế đối với các loại kính qua xử lỹ nhiệt nằm dưới các yêu cầu tối thiểu của ứng suất nén dư bề mặt của các loại kính. Các xác suất vỡ liên quan đến các ứng suất thiết kế này sẽ nhỏ hơn 1/1000 rất nhiều. Các mức ứng suất cho phép này có thể được sử dụng trong thiết kế của các tay vịn kính kết cấu và các đồ bằng kính đỡ các bức tường kính.
4.3. ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC ĐẾN ĐỘ BỀN CỦA KÍNH
Các điều kiện làm việc khác nhau đòi hỏi các tính toán đặc biệt. Các điều kiện làm việc này có thể làm tăng ứng suất và khả năng vỡ kính. Cụ thể như sau:
- Bình phong, mái hắt, cửa chớp, có thể tăng hoặc giảm tải trọng gió và ứng suất nhiệt.
- Các hạt sỏi, đá trên mái do gió mang đến, mưa đá và các mảnh vỡ do gió mang đến có thể ảnh hưởng đến bề mặt, giảm cường độ và tăng khả năng vỡ theo tác động, tải trọng gió hoặc tải trọng nhiệt.
- Sự ảnh hưởng của nhiệt độ khắc nghiệt, nhiệt độ không cân bằng, ứng suất lắp kính, âm thanh, động đất, ứng suất cơ học khi sử dụng cửa, áp suất của hệ thống lắp điều hòa không khí, hiệu ứng áp suất của các hệ thống thông gió và các tải trọng xung khác… có thể gây ra các ứng suất lớn.
Khi tác dụng của các điều kiện làm việc không thể dự đoán chính xác nên chọn xác suất vỡ thấp, có thể là 4/1000, 2/1000 hoặc 1/1000.
4.4. TẢI TRỌNG THIẾT KẾ
Nhiều loại tải trọng và tải trọng kết hợp khác nhau phải được xem xét đối với thiết kế kính. Các loại tải trọng này bao gồm:
- Tải trọng gió, cả chiều dương (hướng vào trong) và chiều âm (hướng ra ngoài)
- Tải trọng bản thân
- Tải trọng nhiệt
- Tải trọng tuyết/băng (áp dụng với vùng khí hậu có băng tuyết)
- Tải trọng va đập
- Tải trọng động đất
- Áp suất bên trong từ thiết bị thông gió cấp nhiệt.
- Áp suất bên trong do hiệu ứng ống khói tòa nhà (những áp suất này có hướng vào trong tại tầng hầm của một tòa nhà và hướng ra ngoài gần đỉnh của tòa nhà).
- Hoạt tải (nói chung kính không được thiết kế dành cho người đi bộ lên nó, tuy nhiên, đôi khi các chuyên gia thiết kế đưa ra một hoạt tải có thể xuất hiện khi bảo trì).
Thời gian tác động của tải trọng rất quan trọng. Mặc dù, mọi loại tải trọng trên phải được chuyên gia thiết kế xem xét, phần dưới đây chỉ trình bày giới hạn cho tải trọng gió, áp suất bên trong, tải trọng xung và tải trọng liên quan đến lắp nghiêng.
4.4.1. Tải trọng gió
Tải trọng chủ yếu tác dụng lên kính trên tường bên ngoài là sự chên lệch áp suất tực do các điều kiện gió cục bộ gây ra. Vì vậy, hiểu được các loại tải trọng này để đảm bảo thiết kế thích hợp là rất quan trọng. Tải trọng gió thiết kế dành cho một tấm kính trên mặt bên của một tòa nhà phụ thuộc vào những điều sau: 1) tốc độ gió, 2) tầm quan trọng của cấu trúc, 3) dạng địa hình, 4)chiều cao tòa nhà; 5) hình dạng và hướng tòa nhà, 6)vị trí trên tòa nhà, 7) kích thước của kính. Mỗi yếu tố trên được thảo luận ngắn gọn dưới đây.
Tải trọng gió khi thiết kế phải đáp ứng được các yêu cầu trong TCVN 2737 – 95 “Tải trọng và tác động”, trong đó tải trọng gió gồm 2 thành phần tĩnh và động:
- Thành phần tĩnh: giá trị tiêu chuẩn của thành phần tĩnh của tải trọng gió ở độc ao Z so với mốc chuẩn được xác định theo công thức:
W=W0 x k x c
Trong đó:
W0: giá trị áp lực gió theo bản đồ phân vùng
k: hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình ( xem bảng IV.2 hoặc bảng 5 TCVN 2737 -1995)
c: hệ số khí động, xác định theo bảng 6, TCVN 2737 – 1995;
hệ số tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1.2
- Thành phần động: khi xác định áp lực mặt trong Wi cũng như tính toán nhà nhiều tầng cao dưới 40m, hoặc công nghiệp 1 tầng cao dưới 6.3m với tỷ số độ cao trên nhịp nhỏ hơn 1.5, xây dựng ở địa hỉnh dạng A và B (địa hình trống trải và tương đối trống trải theo điều 6.5 của TCVN 2737 -1995); không cần tính đến thành phần động của tải trọng gió.
4.4.1.1. Tốc độ gió
Ở một số nước khác như Bắc Mỹ, người ta dựa vào tốc độ gió để tính toán.
Tải trọng gió tỷ lệ thuận với bình phương của tốc độ gió.
Ở áp suất khí quyển tiêu chuẩn (áp suất khí quyển 101.325 kPa và nhiệt độ 150C), quan hệ giữa tốc đọ gió và áp lực gió được thể hiện qua công thức Ensewiler:
P= 0.00256V2
4.4.1.2. Dạng địa hình
Các dạng địa hình quy định trong mục 6.5 chương 6 TCVN 2737 -1995, được phân loại để phản ánh đặc biệt những bất thường của mặt đất đối với vị trí tòa nhà. Độ gồ ghề cảu mặt đất do địa hình tự nhiên, cây cối và các đặc tính xây dựng. Các địa hình được phân loại là:
- Địa hình dạng A: là địa hình trống trải, không có hoặc có rất ít vật cản cao không quá 1.5m (bờ biển thoáng, mặt sông hồ lớn, đông muối, cánh đồng không có cây cao…)
- Địa hình dạng B: là địa hình tương đối trống trải, có một số vật cản thưa thớt cao không quá 10m (vùng ngoại ô ít nhà, thị trấn, làng mạc, rừng thưa hoặc rừng non, vùng trồng cây thưa…)
- Địa hình dạng C: Là địa hình bị che chắn mạnh, có nhiều vật cản sát nhau cao từ 10m trở lên (trong thành phố, rừng rậm…)
Công trình được xem là thuộc một dạng địa hình đó không thay đổi trong khoảng 30h khi h < 60m và 2km khi h > 60m tính từ mặt đón gió của công trình, trong đó h là chiều cao của công trình.
4.4.1.3. Chiều cao tòa nhà
Hệ số k kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình (xem bảng 4.2)
Bảng 4.2: hệ số k tính đến sự thay đổi của áp lực gió
theo độ cao và dạng địa hình
| Dạng địa hình | A | B | C |
| Độ cao Z (m) | |||
| 3
5 10 15 20 30 40 50 60 80 100 150 200 250 300 350 >400
|
1.00
1.07 1.18 1.24 1.29 1.37 1.43 1.47 1.51 1.57 1.62 1.72 1.79 1.84 1.84 1.84 1.84
|
0.80
0.88 1.00 1.08 1.13 1.22 1.28 1.34 1.38 1.45 1.51 1.63 1.71 1.78 1.84 1.84 1.84 |
0.47
0.54 0.66 0.74 0.80 0.89 0.97 1.03 1.08 1.18 1.25 1.40 1.52 1.62 1.70 1.78 1.84 |
4.4.1.4. Phân vùng theo áp lực gió W0
– Theo áp lực gió, lãnh thổ Việt Nam được phân thành các vùng: IA, IIA, IIB, IIIA, IIIB, IVB, VB
Bảng 4.3: Áp lực gió trong vùng lãnh thổ
| Vùng | Ảnh hưởng bão | Áp lực gió W0 (daN/m2)
(daN/m2=kg/m2) |
| IA | Không | 65 (vùng núi, đồi, đồng bằng, thung lũng)
55 (các vùng còn lại) |
| IIA
IIB |
Yếu
Khá mạnh |
83
95 |
| IIIA
IIIB |
Yếu
Mạnh |
110
125 |
| IVB | Rất mạnh | 155 |
| VB | Rất mạnh | 185 |
Ghi chú:
+Khu vực IA bao gồm các tỉnh vùng rừng núi phía Bắc như: Cao Bằng, Hà Giang, Lai Châu, lạng Sươn, Lào Cai, Sơn la, Tuyên Quang, Yên Bái; các tỉnh vùng cao nguyên Trung Bộ như Kon Tum, Gia Lai, Đắc Lắc, Lâm Đồng, Đồng Nai; các tỉnh Tây Nam Bộ như An Giag, Đồng Tháp…
+ Khu vực IIA: Gồm thành phố Hồ Chí Minh, Khánh Hòa và các tỉnh miền Đông Nam Bộ như: Bà Rịa – Vũng Tàu, Long An, Bến Tre, tiền Giang, Sóc Trăng, Trà Vinh, Vĩnh Long, Cần Thơ, Bạc Liêu, Cà Mau…
+Khu vực IIB: Gồm thành phố Hà Nội, các tỉnh Bắc Giang, Bắc Ninh, Hà Tây và một số vùng phụ cận Hà Nội như: Hải Dương, Hưng Yên, Hòa Bình, Vĩnh Phúc, Phú Thọ…; một số vùng đồng bằng các tỉnh miền Trung như Nghệ An, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên – Huế, Quảng Nam, Đà Nẵng, Quảng Ngãi,…
+Khu vực IIIB: gồm một số vùng của các tỉnh đồng bằng Bắc bộ như Hải Dương, Hưng Yên, Nam Định, Hà Nam, Ninh Bình, vùng đồng bằng Thanh Hóa, một số vùng biển ven Quảng Ninh và các tỉnh miền Trung như Nghệ An, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa – Thiên Huế, Quảng Nam, Đà Nẵng, Quảng Ngãi, Phú Yên…
+Khu vực IVB: gồm tỉnh Thái Bình, Hải Phòng và một số vùng biển bắc bộ và Trung Bộ như Nam Định, hà Nam, Ninh Bình, Thanh Hóa, Hà Tĩnh…
+khu vực VB: là các khu vực ở ngoài hải đảo như quần đảo Hoàng Sa, Trường Sa
Đối với vùng ảnh hưởng của bão được đánh giá là yếu, giá trị của áp lực gió W0 được giảm đi 10kg/m2 đối với vùng IA, 12kg/m2 đối với vùng IIA và 15kg/m2 đối với vùng IIIA.
- Công trình ở vùng núi và hải đảo có cùng độ cao, địa hình và áp sát ở các trạm quan trắc khí tượng có trong bảng trên thì giá trị áp lực gió tính toán được lấy theo trị số độc lập của trạm đó.
- Công trình xây dựng ở vùng có địa hình phức tạp (hẻm núi, cửa đèo…) giá trị áp lực gió W0 phải lấy theo số liệu quan trắc tại hiện trường. Khi đó áp lực gió được tính theo công thức:
W0= 0.0631 x Wo2
Trong đó V0 là vận tốc gió (m/s) (vận tốc trung bình trong khoảng 3 giây, bị vượt trung bình 1 lần trong 20 năm), ở độ cao 10m so với mốc chuẩn, tương ứng địa hình dạng B (địa hình tương đối trống trải theo điều 6.5 TCVN 2737 -1995)
(Tham khảo thêm ở QCXD Việt Nam – 1997)
4.4.1.5. Hình dạng và hướng tòa nhà
Khi gió thổi vuông góc với bề mặt tòa nhà thì nó sẽ tạo ra áp suất lên bề mặt đó. Đồng thời, nó làm chệch hướng và được tăng tốc lên xung quanh các bức tường hồi và qua mái, tạo ra lực hút hoặc áp suất âm lên các khu vực này. Xem hình 4.1.
Độ lớn của áp suất âm trên tòa nhà hình vuông và hình chữ nhật trong địa hình loại B và C là tương đối phổ biến và nhìn chung có thể được dự tính trước trong thiết kế. Khó xác định hơn là các tác dụng lên tòa nhà với các góc không phải 90 độ, các tòa hà có hơn 4 mặt và các tòa nhà không hướng mặt theo hướng gió chủ yếu và các ảnh hưởng phân luồng của các tòa nhà bên cạnh. Các áp suất âm lớn hơn nhiều so với áp suất dương tại các khu vực góc tòa nhà.
4.4.1.6. Vị trí của tòa nhà
Các khu vực góc và các khu vực khác không liên tục chẳng hạn như chỏm mái, có tải trọng âm cao hơn cá bức tường phẳng. Vì vậy, các tải trọng âm lên kính tại các góc thường cao hơn các khu vực ở giữa.
4.4.1.7. Kích thước của kính
Kính là một bộ phận của hệ thống tường. Hiểu theo cách thông thường. Các diện tích nhỏ hơn chịu tải trọng gió lớn hơn các diện tích lớn. Vì vậy, áp suất trên đơn vị diện tích tấm kính cao hơn áp suất trung bình trên cả mảng tường.
Tài liệu của hiệp hội kỹ sư xây dựng Mỹ ASCE 7 đưa ra các bảng điều chỉnh cho các khu vực cụ thể.
4.4.1.8. Tải trọng gió thiết kế tối thiểu
Theo ASCE 7 áp suất thiết kế cho các chi tiết và cả mặt dựng không được NHỎ HƠN 0.48Kn/m2 tác động vuông góc với bề mặt.
Các nhà thiết kế có thể tham khảo thêm tài liệu của hiệp hội kỹ sư xây dựng Mỹ ASCE 7 và tài liệu của hiệp hội nhà sản xuất vật liệu kiến trúc Mỹ (AAMA) CW – 11 tải trọng gió thiết kế cho tòa nhà và thử nghiệm luồng gió bao quanh.
4.4.1.9. Áp suất bên trong tòa nhà
Khi xác định độ dày hoặc loại kính chịu được tải trọng cụ thể thì các áp suất bên trong tòa nhà cũng phải được xem xét. Các áp suất này đặc biệt lớn trong các tòa nhà cũng phải xem xét lại. Các áp suất này đặc biệt lớn trong các tòa nhà cũng được bao che từng phần và trong các tòa nhà tại các khu vực chịu ảnh hưởng của bão, đặc biệt là khi các lỗ thoáng không được thiết kế để chống va đập với các vật thể do gió mang đến. Có thể tham khảo thêm ASCE 7.
4.4.1.10. Các vật thể do gió mang đến
Các tiêu chuẩn và quy chuẩn thiết kế hiện tại đã đề cập đến sự tồn tại của các vật thể lớn hoặc nhỏ xuất hiện do gió thổi tới ảnh hưởng đến mặt tiền của tòa nhà. Các vật thể thường là các mảnh vỡ từ mái và từ nơi khác bị gió mang đến. Những cuộc điều tra tại Viên Nghiên cứu thảm họa tại trường Đại học Công Nghệ Texas, Lubblock, Hoa Kỳ chỉ ra rằng mảnh vỡ từ mái nặng 6.0g, trong khoảng cách 20m có thể đạt tốc độ 56km/h trong cơn gió có tốc độ 129km/h, có thể đạt được tốc độ 68km/h trong cơn gió có tốc độ 161km/h và có thể đạt được tốc độ 82km/h trong cơn gió có tốc độ 193km/h. hơn nữa, người ta cũng chỉ ra rằng mọi loại kính có độ dày kính có thể bị vỡ và hư hại khi bị ảnh hưởng bởi các mảnh vỡ ở tốc độ tương đối thấp. Ví dụ, hầu hết các độ dày chung của kính nổi đơn lớp sẽ bị vỡ từ mái với tốc độ 42km/h và đối với kính tôi thì với tốc độ 72km/h.
Các áp suất gió âm có thể nâng dễ dàng các mảnh vỡ và đưa chúng và luồng gió. Trọng lực sẽ khiến cho các mảnh vỡ có đường đi cong, và chúng được gió cuốn đi theo các luồng giữa các tòa nhà. Tốc độ gió phân luồng giữa các tòa nhà có thể lớn hơn nhiều so với tốc độ gió được ghi tại đạm đo đối với khu vực. Vì vậy, có thể kết luận rằng mọi kiểu và loại kính thông thường đều có khả năng bị vỡ do sự va đập của các mảnh vụn trong các cơn bão tương đối nhẹ.
4.4.2. Các loại tải trọng khác
Việc tính toán các loại tải trọng khác như tải trọng đất, tải trọng bản thân…. Có thể tham khảo TCVN 2737 – 95.
4.5. LẮP KÍNH NGHIÊNG
Là hệ lắp kính hướng dốc vào trong và hướng dốc ra ngoài cho một phần hoặc toàn bộ mặt tiền bắt đầu từ mái kính lấy sáng. “ Lắp kính nghiêng”, thuật ngữ mô tả sự bố trí cửa sổ trong nhà lắp nghiêng trên 150 so với chiều thẳng đứng, một thiết kế rất phổ biến lớn trong mọi loại tòa nhà. Hệ thống láp kính nghiêng đòi hỏi tính toán thiết kế chi tiết hơn so với cửa sổ thẳng đứng truyền thống hoặc các mặt dựng. Việc thiết kế và lựa chọn kính cho mái kính lấy sáng và láp kính nghiêng cần sự chú ý đặc biệt vì một số lý do sau:
- Do mức độ tiếp xúc với năng lượng mặt trời lớn nên cả kính lẫn hệ thống khung kim loại phải được thiết kế cẩn thận để chịu các áp suất nhiệt khác nhau và các tác động của tòa nhà đối diện. Đáng lưu ý nhất là kính lắp nghiêng có thể đạt nhiệt độ cao hơn nhiều so với lắp kính thẳng đứng bởi vì bức xạ mặt trời chiếu vuông góc nhiều hơn lên bề mặt kính và bởi vì sự phân tầng của không khí nóng dưới lớp kính, gây ra các ứng suất nhiệt. Vì vậy cần sử dụng kính đã được xử lý nhiệt.
- Do có nhiều hình dạng và vị trí địa lý khác nhau nên các tải trọng cố định, tải trọng tuyết, tải trọng động đất, hoạt tải và tải trọng gió phải được kết hợp phân tích phù hợp với quy phạm xây dựng hiện hành.
Khả năng thoát nước ngưng tụ và chống thấm nước hiệu quả là rất cần thiết. Bề mặt kính phải được thoát nước vào trong một máng nước và máng nước này phải cho phép nước thoát tự do ra bên ngoài. Chỉ phụ thuộc vào chất bịt kín để ngăn thấm nước là chưa đủ. Nói chung, hệ thống cửa sổ thẳng đứng và vách mặt dựng thông thường không đáng ứng yêu cầu để lắp nghiêng.
- Hệ thống thoát nước khi lắp hệ mặt dựng nghiêng nói chung không phát huy hiệu quả tốt khi được lắp ở vị trí thẳng đứng.
- Đầu cột ngang, nếu được sử dụng phải được thiết kế để cho phép thoát nước tốt và hoàn toàn. Nếu không, sự ăn mòn của kính, có thể khiến kính hộp sớm bị hỏng và dẫn đến tình trạng thấm nước.
- Kính được lắp nghiêng dễ bị vỡ do va đập của các vật thể rơi, hoặc do gió thổi đến hơn là kính được lắp thẳng đứng.
- Lắp kính nghiêng dễ, trong hầu hết các trường hợp, dễ bị rơi khi gỡ kính, bị vỡ hơn là lắp kính thẳng. Một thiết kế tốt phải đảm bảo lựa chọn kính với mục tiêu loại bỏ hoặc giảm thiểu bất kỳ nguy hại tiềm ẩn nào.
- Nếu lắp kính nghiêng gần với đường dành cho người đi bộ, thì phải cân nhắc tới những khả năng gây mất an toàn cho khách bộ hành, sự lựa chọn kích thước hơp là điều quan trọng nhất đối với hệ thống lắp kính nghiêng. Các yếu tố như độ an toàn khi kính bị vỡ và rời khỏi khung và trách nhiệm pháp lý đối với chủ sở hữu, kiến trúc sư, nhà sản xuất và nhà thầu lắp kính phải được xem xét một cách cẩn thận. Tra cứu các quy chuẩn đối với nhà ở và tòa nhà cao tầng.
4.6. LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC VÀ ĐỘ DÀY KÍNH
Để lựa chọn loại kính và độ dày phù hợp cho công việc cụ thể, chuyên gia thiết kế phải xác định tải trọng thiết kế lên kính. Có 2 tiêu chí được sử dụng để quyết định các tải trọng:
- Các nghiên cứu thử áp lực gió lên mô hình
- Các yêu cầu như được quy định trong TCVN 7505 – 2005: quy phạm sử dụng kính trong xây dựng – lựa chọn và lắp đặt
- Các quy chuẩn khác liên quan tới các công trình xây dựng
Các nghiên cứu thử áp lực gió lên mô hình là công việc đặc trưng và thường được dùng cho các tòa nhà có thiết kế xây dựng phức tạp và lớn.Các quy phạm xây dựng là yêu cầu tối thiểu phải được tuân thủ. Xác định tải trọng thiết kế lên tòa nhà theo ASCE 7 được áp dụng là phương pháp lựa chọn kính. Những vấn đề cụ thể cần lưu ý tới các tải trọng ảnh hưởng tới thiết kế bao gồm tải trọng gió, tải trọng tuyết, tải trong tĩnh, tải trọng động đất và các tải trọng động. ASCE 7 cung cấp các thông tin xác định các tải trọng cụ thể và kết hợp các tải trọng được áp dụng.
Sau khi tải trọng và thời gian chịu tải được xác định và xác suất vỡ được lựa chọn, có thể tiến hành lựa chọn loại kính và chiều dày kính. Có thể tham khảo tiêu chuẩn ASTM E 1300 để xác định:
- Kích thước và chiều dày kính
- Tính toán độ võng tối đa của kính
- Tính xác suất vỡ của kính vuông góc theo tải trọng thiết kế
- Các hệ sooscho kính qua xử lý nhiệt, kính dán và kính hộp
- Ảnh hưởng của lỷ lệ dải/rộng đến độ bền của kính.
4.7. ĐẶC TÍNH NHIỆT CỦA KÍNH
Các công năng cao cấp của sản phẩm kính kiến trúc ngày nay yêu cầu các nhà thiết kế phải có kiến thức chuyên sâu về các thuật ngữ đặc tính nhiệt và quang. Các thuật ngữ sau đây được dùng phổ biến để mô tả và phân tích đặc tính cảu các sản phẩm kính kiến trúc:
Độ phát xạ (e): là đại lượng đo khả năng của bề mặt có thể phát ra bức xạ hồng ngoại sóng dài hoặc nhiệt bức xạ trong phòng.
Công suất bức xạ: Tỷ số giữa lượng bức xạ nhiệt phát ra của vật thể do nhiệt độ và lượng bức xạ nhiệt phát ra tương ứng của vật thể đen tại cùng một nhiệt độ.
Tỷ số quang – nhiệt: là tỷ số giữa độ xuyên quang và hệ số thu nhiệt mặt trời (SHGC) cảu hệ lắp kính. Tỷ số này dùng để lựa chọn hệ thống kính phù hợp với các vùng khí hậu, nó phản ánh khả năng của hệ thống truyền sáng nhiều hơn nhiệt hay ngược lại.
Độ truyền nhiệt tương đối (RHG): tổng nhiệt năng mặ trời truyền qua kính, đơn vị tính là W/m2, công thức tính là:
RHG = (Umùa hè x 7.80C) + (Hệ số bóng râm x 360)
HRG càng nhỏ độ cản nhiệt của kính càng cao.
Nhiệt trở ( R- value): khả năng kháng nhiệt của hệ thống lắp kính được thể hiện bằng đơn vị m2/W/0C. Giá trị R là nghịc đảo của hệ số U. Giá trị R càng cao thì nhiệt được truyền qua vật liệu kính càng ít.
R = 1/U
Hệ số bóng râm (SC): Là tỷ số giữa lượng nhiệt mặt trời đi qua tấm kính bất kỳ (A) và lượng nhiệt mặt trời đi qua tấm kính trắng dày 3mm (B). Hệ số này bằng 1 đối với kính trắng 3mm nên công thức tính hệ số bóng râm là:
SC=A/B
Độ phản xạ năng lượng mặt trời: là tỷ lên phần trăm năng lượng mặt trời bị phản xạ từ bề mặt kính.
Hệ số thu nhiệt mặt trời (SHGC): là tỷ số giữa lượng nhiệt mặt trời truyền qua hệ thống cửa và tia tới của bức xạ mặt trời. Lượng nhiệt mặt trời thu được bao gồm cả lượng nhiệt mặt trời truyền trực tiếp và bức xạ nhiệt mặt trời đợc các vật xung quanh hấp thụ và phát xạ lại vào nhà).
SHGC = năng lượng mặt trời truyền qua kính/ năng lượng mặt trời tới bề mặt kính.
Nhà sản xuất và nhà chế tạo kính đưa ra các hệ số SHGC vùng trung tâm kính. Tổng giá trị truyền nhiệt qua cửa phải được xem xét đến các điều kiện của mọi bộ phận khung, cạnh cảu kết cấu kính và trung tâm của kính. Hệ số thu nhiệt mặt trời dành cho các sản phẩm kính khác nhau được ghi trong bảng 4.6.
Hệ số truyền nhiệt (giá trị U): Là đại lượng biểu thị sự truyền nhiệt giữa ngoài nhà và trong nhà do chênh lệch nhiệt độ. U càng nhỏ thì lượng nhiệt truyền qua kính càng thấp, đơn vị đo là W/m2/0C.
Các nhà sản xuất và gia công kính đưa ra các hệ số U trung tâm. Vì khu vực trong khoảng 64mm gần cạnh kính có thể có hệ số U cao hơn do ảnh hưởng của vật liệu thanh chèn cách nhiệt và vật liệu khung nên các nhà sản xuất cửa sổ thường công bố các hệ số U tổng của cửa sổ. hệ số U là nghịch đảo của giá trị R. Các hệ số U có thể được biến đổi thành giá trị R như sau:
R = 1/U
Các hệ số U được tính toán dựa trên cơ sở các điều kiện tiêu chuẩn của Hiệp hội Kỹ sư về sưởi và điều hòa không khí Mỹ ASHRAE, được trình bày trong bảng 4.4.
Danh mục các hệ số U trung tâm kính dành cho các sản phẩm kính khác nhau được cung cấp trong bảng 4.5.
Bảng 4.4. Các điều kiện tiêu chuẩn ASHRAE
| Đêm mùa đông (0C) | Ban ngày mùa hè (0C) | |
| Nhiệt độ bên ngoài | -17.8 | 31.7 |
| Nhiệt độ bên trong | 21.1 | 23.9 |
| Tốc độ gió | 6.7m/giây | 3.3m/giây |
| Hướng gió | Hướng gió thổi | Hướng gió thổi |
| Bức xạ mặt trời | 0 | 783 W m2 |
Bảng 4.5. Giá trị U trung tâm kính
| Kính trắng không phủ | Low – e
e = 0.05
|
Low – e
e = 0.10
|
Low – e
e = 0.20 |
|
| Đơn lớp | 1.04 | n/a | n/a | 0.68 |
| Hai lớp | ||||
| 1.4’’ (6mm) đệm không khí | 0.55 | 0.40 | 0.42 | 0.44 |
| 1.4’’ (6mm) đệm argon* | 0.50 | 0.33 | 0.35 | 0.38 |
| 1.2’’(12mm) đệm không khí | 0.48 | 0.30 | 0.31 | 0.35 |
| 1.2 (12mm) đệm argon* | 0.46 | 0.25 | 0.37 | 0.31 |
| Ba lớp ( một bề mặt Low – e) | ||||
| 1.4’’ (6mm) đệm không khí | 0.37 | 0.30 | 0.31 | 0.32 |
| 1.4’’ (6mm) đệm argon * | 0.34 | 0.25 | 0.26 | 0.28 |
| 1.2’’ (12mm) đệm không khí | 0.31 | 0.22 | 0.23 | 0.25 |
| 1.2’’ (12mm) đệm argon * | 0.29 | 0.19 | 0.20 | 0.22 |
| Ba lớp ( hai bề mặt Low – e) | ||||
| 1.4’’ (6mm) đệm không khí | 0.25 | 0.26 | 0.28 | |
| 1.4’’ (6mm) đệm argon* | 0.20 | 0.21 | 0.23 | |
| 1.2’’ (12mm) đệm không khí | 0.16 | 0.18 | 0.20 | |
| 1.2’’ (12mm) đệm argon* | 0.13 | 0.14 | 0.17 |
Ghi chú: e: độ phát xạ, *:90% argon
Độ phát xạ của ánh sáng nhìn thấy: Tỷ lệ phần trăm ánh sáng nhìn thấy trong phổ mặt trời (390 đến 770nm) được phản xạ từ bề mặt kính.
Độ truyền của ánh sáng nhìn thấy: tỷ lệ phần trăm ánh sáng nhìn thấy trong phổ mặt trời được truyền qua kính.
Các giá trị độ truyền ánh sáng nhìn thấy của các sản phẩm kính khác nhau đước trình bày trong bảng 4.7.
Các giá trị hệ sống bóng râm, các hệ số U và SHGC được công bố là các giá trị trung tâm kính dựa trên các phương pháp đo và tính toán thí nghiệm từ chương trình Window 5.2 dành cho việc phân tích hiệu suất của cửa sổ được phát triển bởi nhóm cửa sổ và ánh sáng của phòng thí nghiệm quốc gia lawrence berkeley tại trường đại học California thông qua hỗn trợ hợp đồng từ Bộ năng lượng Hoa Kỳ. Việc lựa chọn các hệ số U và SHGC phù hợp sẽ tùy thuộc vào vùng khí hậu. Với vùng khí hậu cận nhiệt đới như tại Việt Nam, người ta chú trọng hơn đế hệ số SHGC để giảm thiểu lượng nhiệt do bức xạ mặt trời lọt vào trong nhà.
Bảng 4.6. Hệ số thu nhiệt mặt trời (SHGC)
và độ truyền ánh sáng nhìn thấy
| Kích cỡ (độ dày kính) | Loại kính | Hệ số thu nhiệt mặt trời (SHGC) 1,2 | Độ truyền ánh sáng nhìn thấy 1,2 |
| Kính đơn | |||
| 3mm | Trắng | 0.86 | 0.90 |
| 6mm | Trắng | 0.81-0.83 | 0.88 |
| 6mm
3mm |
Xanh da trời – xanh lá cây | 0.63 | 0.76 |
| 3mm | Màu đồng thiếc | 0.73 | 0.68 |
| 6mm | Màu đồng thiếc | 0.62 | 0.53 |
| 3mm | Xanh lá cây | 0.71 | 0.83 |
| 6mm | Xanh lá cây | 0.61 | 0.76-0.77 |
| 3mm | Màu xám | 0.68-0.71 | 0.60-0.62 |
| 6mm | Màu xám | 0.58-0.60 | 0.45-0.46 |
| Kính hai lớp | |||
| 3mm | Trắng/trắng | 0.76 | 0.81 |
| 6mm | Trắng/trắng | 0.70 | 0.79 |
| 6mm | Xanh da trời – xanh lá cây/trắng | 0.51 | 0.67 |
| 3mm | Màu đồng thiếc/trắng | 0.63 | 0.61 |
| 6mm | Màu đồng thiếc/trắng | 0.50 | 0.47 |
| 3mm | Xanh lá cây/ trắng | 0.60 | 0.75 |
| 6mm | Xanh lá cây/trắng | 0.50 | 0.68 |
| 3mm | Màu xám/trắng | 0.58-0.60 | 0.54-0.56 |
| 6mm | Màu xám / trắng | 0.45-0.48 | 0.40-0.41 |
| 3mm | Màu hiệu suất cao | 0.48-0.51 | 0.69-070 |
| 6mm | Màu hiệu suất cao | 0.39-0.40 | 0.59-0.61 |
| Kính 2 lớp có Low – e )0.20) | |||
| 3mm | Trắng/low -e | 0.71 | 0.75 |
| 3mm | Trắng – low e | 0.67 | 0.73 |
| 6mm | Low e /trắng | 0.62 | 0.73 |
| 6mm | Xanh da trời – xanh lá cây/low e | 0.46 | 0.63 |
| 3mm | Màu đồng thiếc/low e | 0.57 | 0.57 |
| 6mm | Màu đồng thiếc/low e | 0.46 | 0.44 |
| 3mm | Xanh lá cây/low – e | 0.55 | 069-0.70 |
| 6mm | Xanh lá cây/ low e | 0.45 | 0.63-0.64 |
| 3mm | Màu xám /low e | 0.52-0.55 | 0.50-0.52 |
| 6mm | Màu xám /low e | 0.41-0.43 | 0.37 |
| 3mm | Màu hiệu suất cao | 0.43-0.46 | 0.64 |
| 6mm | Màu hiệu suất cao | 0.34-0.36 | 0.55-0.56 |
| Kính 2 lớp có Low – e(0.10) | |||
| 3mm | Trắng /low e | 0.61-0.64 | 0.75-0.78 |
| 3mm | Low e/ trắng | 0.55-0.58 | 0.75-0.78 |
| 6mm | Trắng/low e | 0.47-0.59 | 0.44-0.76mm |
| 6mm | Low e/ trong | 0.32-0.55 | 0.44-0.76mm |
| 3mm | Màu đồng thiếc/low e | 0.48-0.51 | 0.57-0.59mm |
| 6mm | Màu đồng thiếc/low e | 0.32-0.39 | 0.27-0.46mm |
| 3mm | Xanh lá cây / low e | 0.49-0.51 | 0.68-0.72mm |
| 6mm | Xanh lá cây/low e | 0.33-0.38 | 0.37-0.63mm |
| 3mm | Màu xám/low e | 0.46-0.48 | 0.54mm |
| 6mm | Màu xám /low e | 0.30-0.36 | 0.23-0.39mm |
| Kính 2 lớp có low e (0.05) | |||
| 3mm | Low e/trắng | 0.39-0.54 | 0.71-0.77 |
| 6mm | Low e / trắng | 0.38-0.49 | 0.70-0.73 |
| 6mm | Màu đồng thiếc/ low e | 0.27-0.36 | 0.41-0.44 |
| 6mm | Xanh lá cây/low e | 0.31-0.39 | 0.60-0.64 |
| 6mm | Màu xám/low e | 0.24-0.34 | 0.35-0.38 |
| 6mm | xanh da trời- xanh lá cây/low e | 0.32-0.40 | 0.60-0.63
|
| 6mm | Màu hiệu suất cao/low e | 0.27-0.32 | 0.54-0.57 |
Ghi chú: 1. Dung sai +/- 0.06 2. Tham khảo các tính chất quang học trong TL của NSX
4.8. LƯU Ý KHI LẮP KÍNH CHO CÔNG TRÌNH TRONG KHU VỰC CÓ
ĐỘNG ĐẤT
Chuyên gia thiết kế phải chỉ rõ các tải trọng khác nhau được dự đoán khi có động đất. Những điều sau cần phải được xem xét.
Đệm góc và/hoặc mép kính
Miếng đệm là vật liệu có độ cứng dẻo 70 (độ cứng shore A) được đặt trong đường xoi lắp kính hoặc trên mép kính/góc kính để tránh cho kính tiếp xúc với khung, do khung có thể bị lắc, vặn. Điều này quan trong đối với cả cấu trúc lắp kính khô và cấu trúc lắp kính ướt do cấu trúc tòa nhà sẽ chịu sự di chuyển và rung khi có động đất.
Hoạt động của lớp Gioăng
Đối với hệ thống lắp kính khô có một lớp gioăng khóa trên một mặt và một lớp đệm định vị (miếng chèn) trên mặt kia của tấm kính, lớp định vị nên lắp cố định vào khung để lớp đệm sẽ không rời ra khỏi hệ thống khung kim loại trong khi di chuyển lên xuống và sang hai bên khi có động đất. Lớp đệm phải được giữ cố định khi kính di chuyển do tòa nhà lắc lư.
Cục kê
Cục kê phải được giữ cố định trên thanh khung nằm ngang bằng một chất trám phù hợp đảm bảo cục kê không được dịch chuyển.
Miếng chèn kính
Miếng chèn kính được sử dụng trong các hệ thống lắp kính 4 cạnh để giảm thiểu khả năng vỡ kính từ các góc. Nếu cần, phải sử dụng chất trám phù hợp để giữ cố định miếng chèn.
Nẹp hoàn thiện để ốp hoặc lắp vào
Các cấu kiện của hệ thống kính đóng vai trò như các nẹp hoàn thiệt hoặc các bộ phận đỡ kính, được giữ bởi lực ép của gioăng hoặc kẹp bằng kim loại cần được cung cấp kèm theo và được thiết kế để bộ phận này có thể giữ kính chống lại độ rung và sự lắc lư do tải trọng động đất.
Thiết kế và ứng dụng chất trám
Các mối ghép chất trám và hướng dẫn thi công phải dự kiến các dịch chuyển của hệ thống kính đem lại khả năng kết cấu cảu hệ lắp kính và đáp ứng các yêu cầu chịu được thời tiết và khả năng giữ kính.
Các khung giữ kính
Các khung giữ kính phải được thiết kế để phù hợp với độ lệch giữa các tầng và độ dịch chuyển dự kiến khi có động đất và cho phép khe hở mép thích hợp để tránh các tải trọng trên các mép kính và bề mặt kính.
4.9. TRUYỀN ÂM THANH
4.9.1. Tổn thất truyền dẫn âm thanh (STL)
Khả năng giảm thiểu sự truyền âm thanh cảu một vật liệu hoặc của một nhóm vật liệu (tường, sàn, mái nhà…) được thể hiện bằng sự tổn thất truyền dẫn âm thanh (STL). STL được đo tại một tần số cụ thể và sự giảm năng lượng âm thanh được tính bằng dexiben. Dexibe là một đơn vị đo được sử dụng để đo mức độ áp suất âm lượng, nghĩa là độ lớn của âm thanh. Đối với tổn thất truyền dẫn âm thanh, số dexiben càng lớn thì âm thanh càng to. Đối với tổn thất truyền dẫn âm thanh, số tổn thất dexiben càng lớn thì khả năng cách âm của một vật liệu càng tốt. Hiệu suất tổn thất truyền dẫn ân thanh của một vật liệu phụ thuộc vào độ lớn, độ cứng và đặc tính giảm chấn của vật liệu đó.
Một cách để tăng STL của kính là tăng độ dày đồng thời cũng là tăng khối lượng và độ cứng của kính. Cũng có thể thay đổi đặc tính vật liệu kính để tăng độ cứng của kính nhưng cách này không thực tế. Lớp đệm không khí giữa 2 lớp kính cũng có thể cũng có thể làm tăng độ cách âm. Lớp đệm không khí để giảm âm thanh phải lớn hơn lớp đệm không khí của các loại kính hộp thông thường và có chiều dày 12mm đối với các công trình thương mại. Khi không gian lắp kính bị hạn chế, có thể giảm được âm thanh bằng cách thay không khí bằng sulfur hexafluoride (SF6), tuy nhiên, điều này chỉ hiệu quả đối với các đệm khí nhỏ. Lắp hai tấm kính có độ dày khác nhau cũng làm giảm tổng truyền dẫn âm thanh vì các tấm khác nhau làm giảm các tần số âm thanh khác nhau
Một cách để giảm âm thanh là giảm chấn là đặc tính cơ học của một vật liệu hoặc một hệ thống có khả năng chuyển động rung thành nhiệt năng. Cách hiệu quả nhất để tăng cường độ giảm chấn âm thanh của kính là sử dụng kính dán, với màng dẻo được kẹp giữa 2 lớp kính (xem mục 3.6, kính dán, chương 3). Trong trường hợp này, năng lượng âm thanh được lớp màng dẻo hấp thụ. Với việc sử dụng một lớp màng dẻo để tăng độ giảm chấn của kính có thể khiến STL được cải thiện, trong khi đối với kính hộp điều này chỉ có thể đạt được thông qua việc tăng đáng kể độ dày kính hoặc độ dày đệm không khí. Khi kính dán được sử dụng trong các kết cấu kính hộp thì hiệu quả của độ giảm chấn còn lớn hơn.
4.9.2. Phân loại độ truyền âm (STC) và độ truyền âm từ ngoài vào trong (OITC)
Việc xếp loại độ truyền âm (STC) dựa trên sự tổn thất truyền âm riêng lẻ tại các tần số thử nghiệm cụ thể. Nó được sử dụng cho các bức tường bên trong, trần nhà và sàn nhà và trước đây nó cũng được sử dụng để so sánh sơ bộ hiệu suất của các vật liệu lắp kính khác nhau. Theo ASTM E 413 Tiêu chuẩn phân loại để xác định cách truyền âm, STC được sủ dụng để phân loại sự cách âm của các vách ngăn trong nhà. Phương pháp thử nghiệm được sử dụng để đo tổn thất truyền âm được nêu trong ASTM E 90 phương pháp thử nghiệm rong phòng thí nghiệm để đo sự tổn thất truyền âm trong không khí của các vách ngăn tòa nhà.
Theo ASTM E 1332 Tiêu chuẩn phân loại để xác định cấp truyền âm từ ngoài vào trong, độ truyền âm từ ngoài vào trong (OITC) được sử dụng để phân loại hiệu suất lắp kính trong các ứng dụng ngoại thất. Phương pháp thử nghiệm được tiến hành theo ASTM E 1425 thực hành xác định hiệu suất âm thanh của cửa đi và cửa sổ ngoại thất.
Việc đánh giá sản phẩm dựa trên các quy trình theo các tiêu chuẩn ASTM E 413, ASTM E 1332, ASTM E 1425.
4.9.3. Lưu ý khi thử nghiệm
Nhiều khi yêu cầu kỹ thuật cửa sổ đòi hỏi xác định OITC hoặc STC trong phòng thí nghiệm dành cho các kiểu và kích cỡ cửa sổ cụ thể dự kiến sử dụng trong các dự án xây dựng. Mặc dù các tiêu chuẩn trong phòng thí nghiệm được đặt ra để giảm thiểu tác dụng của kích cỡ thí nghiệm mẫu, trên thực tế các mẫu thử nghiệm lớn hơn thường đo được tổn thất truyền âm lớn hơn các mẫu nhỏ. Các mẫu thử nghiệm dành cho OITC hoặc STC thường cũng được thử nghiệm để xác định độ lọt khí vì yếu tố này có thể ảnh hưởng đến STL.
4.9.4. Những lưu ý khi thiết kế
Thiết kế một hệ kính với các hiệu suất không khí, nước, kết cấu, nhiệt và địa chấn có thể chấp nhận được không có nghĩa là đảm bảo hiệu suất âm thanh cũng có thể chấp nhận được. Cách bố trí cửa với các mối nối hở hoặc các khung có trọng lượng nhẹ có thể có tổng hiệu suất cách âm thấp hơn hiệu suất cách âm của tấm kính thử nghiệm riêng. Do đó khi công trình có yêu cầu cụ thể đối với hiệu suất cách âm, cần phải tiến hành thử nghiệm OITC hoặc STC trong phòng thí nghiệm.
Điều quan trọng là toàn bộ lớp bọc bên ngoài (cả tường và mái) cần phải được thiết kế để đạt được thiết kế để đạt được STL mong muốn. STL của kính dễ bị ảnh hưởng bởi STL cảu các vật liệu liền kề như tường xây, bê tông đúc sẵn, hệ thống cách âm và hoàn thiện ngoại thất, các panel nhẹ bao gồm cả lớp mái.
Ngoài ra, độ ồn ào trong phòng bị ảnh hưởng bởi sự hấp thụ âm thanh cảu phòng. Ở một chừng mực nào đó, độ hấp thụ âm thanh càng lớn thì độ ồn sinh ra do âm thanh từ bên ngoài lọt vào càng ít. Tiếng vang có thể được giảm đi bằng cách lắp đặt các vật liệu phủ có khả năng hấp thụ âm thanh như trần cách âm, panel tường cách ấm hoặc đồ nội thất có đệm. làm như vậy sẽ hấp thu được tiếng vang và có thể giảm độ ồn trong phòng.
Chú ý rằng những kết quả này chỉ thu được tại các vị trí phòng cách xa cửa sổ. Tại các vị trí gần cửa sổ, độ ồn chủ yếu là do âm thanh được truyền trực tiếp qua cửa sổ. Chỉ cách xa cửa sổ thì lợi ích của việc kiểm soát tiếng vang mới có tác dụng.
4.9.5. Các ứng dụng kiến trúc
Nhu cầu cách âm từ các nguồn âm thanh bên trong và bên ngoài trong các không gian cảu tòa nhà phụ thuộc vào mục đích sử sụng không gian riêng. Ví dụ, studio phát thanh, studio ghi âm và các phòng đặc biệt để thuyết trình cần ly âm thanh.
4.10. SỬ DỤNG KÍNH CHO CÁC ỨNG DỤNG CHỐNG CHÁY
Vật liệu kính chống cháy nhằm mục đích khoanh vùng lửa và khói trong tào nhà, được lắp đặt cho cửa đi, lỗ mở trên tường, hoặc được dùng làm vách ngăn.
Độ chống cháy được xách định là khoảng thời gian mà một sản phẩm đáp ứng thử nghiệm cháy theo các tiêu chuẩn ngăn lửa và bền lửa (theo TCVN 8648). Độ ngăn lửa và bền lửa trong hầu hết các quy chuẩn xây dựng dựa trên các yêu cầu sử dụng. Những yêu cầu này phụ thuộc vào khoảng thời gian cần thiết mà công trình duy trì được tính nguyên vẹn của nó và đảm bảo an toàn cho người sử dụng. kính chống cháy cũng có thể được sử dụng với mục đích ngăn không cho lửa lan từ phòng này sang phòng khác.
Vật liệu kính chống cháy được gắn nhãn bao gồm tên nhà sản xuất, độ chống cháy và cơ quan tiến hành thử nghiệm.
Có nhiều sản phẩm chống cháy đáp ứng được những yêu cầu của quy chuẩn xây dựng. Những sản phẩm này được chai ra làm 2 nhóm: nhóm ngăn lửa và nhóm bền lửa.
4.10.1. Lắp kính ngăn lửa
Những loại kính ngăn lửa thông dụng bao gồm kính cốt lưới thép và những loại kính chuyên dụng khác như kính tôi, kính dán… những sản phẩm này thường có độ dày 6mm đến 16mm. Độ ngăn lửa khoảng 20 – 180 phút phục thuộc vào sản phẩm và cách sử dụng. Tham khảo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 06:2010/BXD về an toàn cho cháy nhà và công trình, tiêu chuẩn TCVN 8648 kính xây dựng. Các kết cấu kiến trúc có lắp kính – phân loại theo khả năng chịu lửa để có các thông tin chi tiết. Ngoài ra, có thể tham khảo tiêu chuẩn Hoa Kỳ NFPA 80 tiêu chuẩn cửa ngăn lửa.
KÍnh cốt lưới thép là kính ngăn lửa nhờ có lưới thép nằm chìm bên trong có nhiệm vụ giữ lớp kính ngăn lại với nhau trong suốt thời gian thử nghiệm chịu lửa. Kính dán không cốt lưới gồm có 2 lớp kính thường với một lớp ngăn lửa trung gian. Với các sản phẩm kính không cốt lưới, diện tích giới hạn lắp kính là 0.015m2 theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 06:2010/BXD.
Lưu ý đối với sản phẩm ngăn lửa – một số sản phẩm trên có thể có thêm các tính năng như kháng âm, tiết kiệm năng lượng, chống đạn, chống đột nhập… tùy thuộc vào sản phẩm lựa chọn.
Những câu hỏi quan trọng thường gặp trong việc lựa chọn sản phẩm kính theo khả năng chịu lửa.
- Yêu cầu ngăn lửa tối thiểu?
- Yêu cầu đánh giá tác động an toàn?
- Có giới hạn kích thước không?
4.10.2. Kính bền lửa
Nhóm này bao gồm kính dán nhiều lớp và kính có lõi keo. Những loại kính này được dùng để giới hạn sự phân tán và lan rộng của ngọn lửa và khói, giới hạn sự truyền bức xạ nhiệt trong vòng 60 đến 120 phút. Kính bền lửa có thể làm vách ngăn với hệ khung có độ bền lửa tương đương và không bị giới hạn về diện tích lắp kính 25% như đối với kính ngăn lửa.
Sản phẩm kính dán nhiều lớp gồm nhiều lớp kính thường được dán với các lớp màng dán đặc biệt. Số lượng màng dán và tổng độ dày quyết định đến tính bền lửa. Trong điều kiện có cháy, những lớp trung gian này trở nên đục và giãn nở để ngăn cản sự truyền nhiệt, khói và ngọn lửa.
Các sản phẩm kính lõi koe giống loại kính hộp cách nhiệt với các hốc được làm đầy bằng keo trong. Độ dày cảu hốc keo quyết định đến độ bền lửa. Khi xảy ra cháy, chất keo kết tinh thành khối hấp thụ nhiệt đục, giúp ngăn cản sự truyền nhiệt, lửa và khói.
Lưu ý đối với sản phẩm bền lửa – sản phẩm kính dán nhiều lớp và kính có lõi keo cũng có thể có các đặc tính khác như cách âm, tiết kiệm năng lượng, chống đạn, nổ, bão, chống đột nhập và các hình thức bảo vệ thông thường khác.
Những câu hỏi quan trọng thường gặp trong việc lựa chọn một sản phẩm kính bền lửa
- Độ bền lửa tối thiểu cần thiết khi sử dụng các loại kính này
- Có yêu cầu độ chống va đập không?
- Liệu khung có khả năng đáp ứng được độ bền lửa như cảu kính không?
- Giới hạn kích cỡ của kính bền lửa được chọn?
- Kính được sử dụng bên trong hay bên ngoài?
- Khung có đáp ứng được yêu cầu độ dày kính theo độ bền lửa đã chọn không?
4.10.3. Các định nghĩa
Độ ngăn lửa/ tính không dẫn lửa – khả năng của một bộ phận kiến trúc có chức năng phân cách, khi chịu sự tiếp xúc trực tiếp với lửa từ một mặt sẽ không dẫn lửa tới mặt đối diện. Khả năng ngăn lửa này được tính bằng thời gian và xác định bằng thử nghiệm.
Tính bền lửa – là khả năng của vật liệu hoặc kết cấu cảu chúng có thể ngăn hoặc làm chậm ngọn lửa hoặc khí nóng lọt qua mà vẫn giữ được công năng sử dụng.
Độ bền lửa – là thời gian mà bộ phận hoặc kết cấu công trình có thể ngăn lửa và tiếp tục suy trì công năng sử dụng của nó.
Bảng 4.8. So sánh các sản phẩm bền lửa thử
theo tiêu chuẩn NFPA 251 (Hoa Kỳ)
| Độ bền lửa | |
| Kính cốt lưới thép truyền thống | 20-90 phút (a) |
| Kính dán cốt lưới thép | 20-90 phút (a) |
| Kính dán thường | 20 phút |
| Kính tôi chuyên dụng | 20 phút |
| Kính dán nhiều lớp | 45 phút – 2 tiếng |
| Kính lõi keo | 45 phút – 2 tiếng |
Ghi chú: (a) lên tới 90 phút khi lắp cho cửa ra vào không vượt quá diện tích 100 inch vuông, 45 phút cho các sử dụng khác.