Hiểu đúng về lớp vỏ bao che cho công trình khi đối phó với mưa bão

Lớp vỏ bao che công trình chịu tác động của mưa và gió do bão gây ra được chia thành hai diện chính: Mái theo diện ngang hoặc chéo. Tường, cửa và mặt dựng theo diện đứng, trong đó mặt dựng hay còn gọi là vách kính, tường kính, hiểu nôm na là cấu kiện lai giữa tường và cửa (kính) xuất hiện ngày càng nhiều, nhất là đối với tường bao nhà cao tầng bởi đặc tính nhẹ, tăng cường ánh sáng tự nhiên và thẩm mỹ hiện đại.

Thực tế cho thấy, trong các cơn bão, đặc biệt là bão Yagi vừa qua, những thiệt hại và tổn thất cho công trình đa phần đến từ việc lớp vỏ bao che bị hư hỏng hay phá hủy, không còn hoặc giảm khả năng chống đỡ, gây ảnh hưởng đến con người và tài sản bên trong công trình. Mặt khác, với một số địa phương trước đây do ít chịu tác động của bão nên cả người thiết kế lẫn người sử dụng đều không có nhiều kinh nghiệm trong việc đối phó với bão thì hiện nay, bởi những biến đổi khí hậu mang tính toàn cầu gây ra các hiện tượng thời tiết bất thường, những địa phương này hoàn toàn có thể chịu ảnh hưởng mạnh từ các cơn bão, mà đồng bằng Bắc Bộ trong những ngày qua là một minh chứng. Do đó, nếu hiểu được những vấn đề mà mưa gió của bão tác động lên lớp vỏ bao che công trình thì chúng ta hoàn toàn có thể giảm thiểu tối đa các thiệt hại do bão gây ra.

Các vấn đề về vỏ bao che cho nhà cao tầng

Với nhà cao tầng, do chiều cao nổi bật hơn nhiều so với chiều rộng và chiều dài của mặt bằng công trình nên tác động của gió và mưa bão chủ yếu lên vỏ bao che diện đứng, mà trong đó cửa và mặt dựng là những cấu kiện cần chú ý cao nhất.

Thứ nhất, về hướng công trình: Gió bão thổi xoáy tròn cuộn vào trung tâm nên trên nguyên tắc, xác suất của gió tác động lên các mặt nhà là như nhau. Tuy nhiên, tùy vào vị trí của nhà so với vị trí tâm bão và đường đi của bão mà mặt nhà hướng nào sẽ chịu tác động nhiều hơn theo từng thời điểm. Ví dụ với cơn bão Yagi vừa rồi, trước thời điểm 23h ngày 07/09/2024, Hà Nội nằm ở phía tây nam của cơn bão nên các mặt nhà hướng tây, tây bắc, tây nam nhận nhiều gió hơn so với các hướng còn lại. Sau thời điểm 23h, Hà Nội lại nằm ở phía nam rồi sau đó là đông nam so với bão nên lúc đó các mặt nhà hướng nam và đông nam mới chịu tác động mạnh, nhưng lúc này bão đã suy yếu dần do ma sát với mặt đất. Trong khi đó, ở Hải Phòng hay Hạ Long nằm trên đường đi của bão thì các mặt nhà hướng tây nam, nam và đông nam lại bất lợi.

Thứ hai, về các khe lấy sáng, lấy thoáng trên mặt đứng công trình: Đây được xem là những nơi bẫy gió, nghĩa là gió trượt trên mặt đứng khi gặp các khe sẽ bị “hút” vào tạo thành nơi tụ gió và tác động mạnh vào phần cửa hoặc mặt dựng bao quanh khe. Nếu các cửa và mặt dựng được đóng kín và đủ khả năng chống chịu thì gió sẽ trượt trong khe theo chiều dọc công trình, đặc biệt thổi xuống phía dưới mặt đất gây hiệu ứng “lốc” cục bộ.

Thứ ba, về chống gió cho cửa và mặt dựng: Gió tác động lên phần che bịt của cửa và mặt dựng, mà hiện nay phổ biến là kính. Về bản chất, kính là loại vật liệu không đàn hồi nên khi có lực tác động vuông góc mạnh lên bề mặt thì kính sẽ dễ dàng bị phá hủy, đặc biệt khi sử dụng kính tấm lớn. Do đó, nếu sử dụng các loại kính dày, kính cường lực, kính hai lớp hoặc gia cường thêm các sườn vuông góc bề mặt thì sẽ làm cho kính cứng hơn và tăng khả năng chống gió tốt hơn cho kính. Một cách chống gió khác là cho gió xuyên qua công trình, tức là giảm thiểu mặt cản gió. Theo cách này, cần phải mở hết cửa các mặt và cả cửa thông phòng để gió xuyên qua dễ dàng nhưng rõ ràng điều này là không thể được trên thực tế. Do đó, khi có gió bão, cần phải đóng toàn bộ cửa trên mặt đứng và phần mở cửa trên mặt dựng bởi lúc đó, gió sẽ tác động một chiều ép cửa và mặt dựng vào công trình. Lực ép này sẽ truyền từ phần che bịt lên hệ khung xương của cửa hay mặt dựng, và cuối cùng truyền vào hệ thống tường hay kết cấu công trình.

Tuy nhiên, nếu mở bất kỳ một cửa nào, gió sẽ luồn vào bên trong công trình và cuộn ngược trở ra khi các cửa khác bị đóng kín khiến của và mặt dựng bị đẩy ra phía ngoài. Với lực đẩy này thì hệ thống tường và kết cấu công trình lại không giúp ích được nhiều nên khả năng chống chịu phụ thuộc hoàn toàn vào cấu trúc bản thân và vật liệu của cửa và mặt dựng cũng như cách thức liên kết của chúng với tường và kết cấu công trình. Ngoài ra, trong một số trường hợp, lực đẩy ra và lực ép vào liên tục thay đổi luân phiên nhau khiến cửa và mặt dựng sẽ rung theo cả hai chiều. Điều này gây nguy hiểm cao bởi cửa và mặt dựng sẽ nhanh chóng bị “mỏi” và dễ dàng bị phá hủy.

Thứ tư, về chống mưa hắt cho cửa và mặt dựng: Đối với mặt dựng, do tính liền mạch nên khả năng chống mưa hắt của mặt dựng cao hơn nhiều so với cửa. Thực tế cho thấy, các vấn đề mưa hắt khiến nước mưa lọt được vào bên trong nhà đều do cấu tạo của cửa và liên kết giữa cửa với tường gây ra. Tổng hợp lại, có thể thấy tập trung vào mấy vấn đề sau.

Đối với phần mép trên của cửa: Nước mưa chảy trượt trên mặt tường, nhưng do không có gờ cắt nước ở mặt nằm ngang phía trên lỗ cửa nên nước sẽ chảy theo mặt này. Nếu phần khe tiếp giáp giữa mép trên của cửa với mặt nằm ngang lỗ cửa được bịt kín khít thì nước sẽ chuyển hướng chảy trượt trên mặt cửa. Tuy nhiên, phần khe tiếp giáp này thường bị hở ra sau một thời gian sử dụng bởi sự co ngót và giãn nở giữa vật liệu làm cửa và vật liệu làm tường là không giống nhau, cộng với sự lão hóa của vật liệu chèn bịt nên nước sẽ thấm qua và chảy nhỏ giọt vào bên trong nhà.

Đối với các phần cấu tạo của cửa: Cửa sổ nhà cao tầng đa phần là cửa sổ trượt nên thường có hai ray chạy song song. Nước mưa sau khi chảy trượt trên bề mặt cửa sẽ rơi vào rãnh ray này. Nếu gặp một trong các vấn đề sau như mưa kèm gió to, rãnh ray không có gờ chắn cao phía trong, gioăng che bịt cánh cửa bị lão hóa hay lỗ thoát nước rãnh ray bị tắc đều có thể dẫn đến tình trạng nước lọt và tràn qua rãnh ray chảy vào bên trong nhà.

Đối với phần mép dưới của cửa: Đây là phần nhận nước mưa sau khi chảy trượt trên mặt cửa. Tương tự như vấn đề của phần mép trên, khe tiếp giáp giữa mép dưới cửa với tường hoặc sàn là nguyên nhân của việc thấm nước vào. Nước thấm vào vị trí này để lại hậu quả tương đối lớn bởi phần lớn các sàn được phủ bề mặt bởi gỗ công nghiệp, thảm... là những vật liệu “kỵ” nước.

Các vấn đề về vỏ bao che cho nhà thấp tầng

Với nhà thấp tầng, do chiều cao thấp và được che chắn bởi những yếu tố như các kiến trúc khác, cây xanh... nên phần vỏ bao che chịu tác động nhiều nhất là mái. Sẽ có các trường hợp sau đây.

Mái làm bằng vật liệu cứng, nặng, liền khối như bê tông cốt thép: Đây là loại mái được xem là kiên cố và an toàn. Tuy nhiên, nếu so sánh giữa mái dốc và mái bằng (vẫn có độ dốc nhưng độ dốc nhỏ, chỉ 5-8%) thì mái dốc thoát nước mưa nhanh hơn và không gây ra hiện tượng đọng nước trên mái làm tăng tải trọng tác động lên mái do thoát nước không kịp nếu mưa to. Trên thực tế, mái bằng lại được yêu thích hơn và phổ biến hơn do có thể sử dụng không gian mái để làm một việc gì đó (phơi quần áo, trồng cây...). Điều này đã làm tăng nguy cơ thoát nước mưa cũng như thấm dột cho mái. Do đó, hầu hết người sử dụng thường làm thêm một lớp mái “nhẹ” phía trên để tăng cường khả năng chống mưa, chống nóng mà phổ biến nhất là mái tôn với hệ khung thép đỡ đặt sát mái bằng bê tông cốt thép hoặc đặt cách xa tạo ra tầng “áp mái”. Tuy nhiên, khi có gió lớn, do lớp mái tôn này nhẹ và thường không được liên kết chắc chắn, nếu gió thốc từ phía dưới lên thì sẽ dễ dàng cuốn bay mái, dẫn đến khả năng nguy hiểm rất cao như gây sát thương người, va đập vào các công trình hoặc tài sản khác.

Mái làm bằng các tấm lợp rời, nhẹ, có kích thước lớn như tôn, nhựa, bạt...: Loại mái này chống mưa tương đối tốt nhưng dễ dàng bị thổi bay nếu có gió lớn hoặc lốc xoáy. Một kinh nghiệm phổ biến là đặt các thanh sườn cứng nẹp, đè chắn các tấm lợp, hoặc đơn giản hơn là đặt các vật nặng, đặc biệt là vào những chỗ giao nhau của các tấm lớp để tránh lật tấm lợp. Các vật nặng này có thể là các cục đá, bê tông, gạch viên... nhưng chúng vẫn có thể bị thổi trượt khi có gió to, gây nguy hiểm. Do đó, một trong những cách thức rẻ tiền là sử dụng các bao tải gai chứa cát. Cát bản thân đã nặng và khi gặp nước thì các bao cát sụt ngang, nặng và đặc chắc hơn khiến gió khó thổi bay nên tương đối hiệu quả trong việc chống bão. Tuy nhiên, sau bão, các bao gai gặp nắng sẽ bị oxy hóa, bị giòn và phá hủy khiên cát bị đổ ra ngoài, gây tắc đường ống thoát nước khi có mưa cũng như dễ bị phát tán gây bụi khi có gió.

Mái làm bằng các tấm lợp rời, kích thước nhỏ như ngói đất nung, ngói đá, bản gỗ...: Đặc tính của mái này là có nhiều khe hở tiếp giáp giữa các tấm lợp. Do đó, nếu gió to thì có thể làm các tấm lợp xô lệch và mất khả năng che chắn. Ngoài ra, khi mưa to kết hợp với gió lớn thì nước vẫn có thể theo gió luồn qua các khe hở để lọt vào trong nhà. Vì vậy, để giảm thiểu điều này thì phần lợp sẽ cấu tạo thành nhiều lớp trên nguyên tắc các khe hở giữa các tấm lợp trong một lớp là so le nhau, các khe hở giữa các lớp cũng so le nhau. Cấu tạo nhiều lớp cũng tạo ra độ nặng cho mái khiến mái khó bị tốc hơn nhưng lại lằng tăng tải trọng công trình cũng như gây tốn kém.

(*) Trưởng Bộ môn Kiến trúc dân dụng, Khoa Kiến trúc và Quy hoạch, Trường Đại học Xây dựng Hà Nội

PGS.TS Trần Minh Tùng (*)