Kết Cấu Nhà Cao Tầng.pdf

Microsoft PowerPoint Ket cau nha cao tang 1 KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG NHỮNG KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU KHOA XAÂY DÖÏNG, TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH KHOA TP HCM TS LÖÔNG VAÊN HAÛI 2 Baøi 3 NHÖÕNG NGUYEÂN TAÉC CÔ BAÛN THI[.]

KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG

- NHỮNG KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU

KHOA XÂY DỰNG, TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM

TS LƯƠNG VĂN HẢI

Bài 3: NHỮNG NGUYÊN TẮC CƠ BẢN THIẾT KẾ

KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG BTCT TOÀN KHỐI

1.Vật liệu

−Cường độ chịu lực, độ bền mỏi, tính biến dạng, khả năng chống cháy

−Mác Bêtông ≥ 300 (BTCT thường), ≥ 350 (BTCT ứng lực trước.)

−Dùng thép cường độ cao, có thể dùng thép hình trong kết cấu hỗn hợp thép−BTCT

-Trọng lượng kết cấu ảnh hưởng đến tải trọng động đất

2.Hình dạng công trình

a/Mặt bằng

−đơn giản, nên đối xứng, tránh dùng MB trải dài hoặc có các cánh

mảnh

−MB hình chữ nhật: thỏa L/B ≤ 6 (với cấp phòng chống động đất ≤ 7)

−MB gồm phần chính và các cánh nhỏ: tỷ số chiều dài cánh và chiều

rộng cánh nên thỏa l/b ≤ 2 (với cấp phòng chống động đất ≤ 7)

Mặt bằng

Mặt bằng

Mặt bằng

Mặt bằng

b/Hình dạng theo

phương đứng

−đều hoặc thay đồi đều,

giảm kích thước dần lên

phía trên

−Theo chiều cao, không

nên thay đổi vị trí trọng

tâm và tâm cứng của

mặt bằng các tầng

- Tránh mở rộng ở tầng

trên hoặc nhô ra cục bộ

quá nhiều (nguy hiểm

khi động đất)

c/Chiều cao nhà

3.Chọn hệ kết cấu chịu lực

Theo Taranath B.S,

đối với nhà cao

tầng, hệ chịu lực

Yêu cầu không gian kiến trúc

−Nhà ở (chung cư ), khách sạn không yêu cầu không gian lớn → tường

(vách) cứng chịu lực.

−Nhà có chức năng hành chính và công cộng (văn phòng, dịch vụ …) cần

không gian linh hoạt, các phòng lớn không có vách ngăn → cấu khung;

khung kết hợp vách cứng, lõi cứng.

Chọn hệ kết cấu chịu lực

Mặt bằng chạy dài → khung, khung+vách MBcó hình dạng giao nhau→ khung + lõi cứng

Giảm ảnh hưởng của nhiệt độ và co ngót của BT: -Tăng thép tại nơi nhạy cảm với nhiệt độ: sàn mái, sàn tầng dưới cùng, tường đầu hồi, vv

4 Bố trí khe lún, khe co giãn, khe kháng chấn

Khe lún :do lệch tầng lớn, do địa chất thay đổi phức tạp …

Có thể không cần khe lún nếu :

-Công trình tựa trên nền cọc chống vào đá; hoặc bằng các biện pháp khác chứng minh được độ lún công trình không đáng kể

•-Việc tính lún có độ tin cậy cao thể hiện độ chênh lún giữa các bộ phận nằm trong giới hạn cho phép

• -Thi công phần cao tầng trước, phần thấp tầng sau, có tính mức độ chệnh lệch lún hai khối đề khi làm xong thì độ lún hai khối xấp xỉ nhau Phải chừa một mạch bêtông giữa hai khối để

đổ sau khi độ lún hai khối đã ổn định

Nhà có “cánh” dạng chữ L, T, U, H, Y … thường hay bị hư hỏng hoặc bị đổ

khi gặp động đất mạnh ⇒ bố trí khe kháng chấn tách rời phần cánh ra khỏi công trình Các khe kháng chấn phải đủ rộng để khi dao động các phần của công trình đã được tách ra không va đập vào nhau

Khe kháng chấn

-Nên điều chỉnh mặt bằng, dùng các biện pháp thi công và cấu tạo để giảm số lượng khe(co giãn, lún, kháng chấn).

-Khe co giãn và khe kháng chấn không cần xuyên qua móng, trừ trường hợp trùng với khe lún.

a/ Theo phương ngang

¾Độ cứng và cường độ Ỉ bố trí đều đặn và đối xứng trên mặt bằng Tâm cứng nên trùng hoặc gần trùng với tâm khối lượng để giảm thiểu biến dạng xoắn do tải trọng ngang.

¾Hệ thống chịu lực ngang chính Ỉ bố trí theo cả hai phương

¾Các vách cứng theo phương dọc không không nên bố trí chỉ ở một đầu nhà mà nên bố trí ở khu vực giữa nhà hoặc cả ở giữa nhà và hai đầu nhà.

¾Khoảng cách các vách cứng: theo quy định

b/ Theo phương đứng

¾Tránh thay đổi độ cứng đột ngột Độ cứng có thể được giảm dần lên phía trên, tuy nhiên độ cứng của kết cấu ở tầng trên phải không nhỏ hơn 70% độ cứng của kết cấu ở tầng dưới kề với nó Nếu 3 tầng giảm độ cứng liên tục thì tổng mức giảm không vượt quá 50%

¾Trong trường hợp độ cứng kết cấu bị thay đổi đột ngột, ví dụ như dùng hệ khung ở các tầng dưới và hệ khung−vách ở các tầng trên thì cần có các giải pháp kỹ thuật đặc biệt

5 Phân bố độ cứng và cường độ

Độ cứng chống lực ngang của một tầng nhà

K = (G w A w + 0,12G c A c )/H

6 Bố trí kết cấu khung chịu lực

-Khung đối xứng, độ siêu tĩnh cao

-Các nhịp gần bằng nhau

-Tránh hẫng cột, thông tầng,

công-son (động đất phương đứng)

-Nếu tầng dưới không chèn gạch

mà tầng trên chèn gạch thì phải

tăng độ cứng tầng dưới

“ CỘT KHỎE- DẦM YẾU”

khi phá họai, các khớp dẻo phải được hình thành trong dầm trước khi hình thành trong các cột.

Kết cấu khung

7 Bố trí vách cứng

¾Ít nhất có 3 vách cứng trong một đơn nguyên, trục 3 vách không được gặp nhau tại một điểm

¾Đối xứng (độ cứng và hình học); tâm cứng trùng với tâm khối lượng

¾ Chiều dày vách ≥150 mm và ≥ 1/20 chiều cao tầng nhà

¾ Sơ bộ xác định diện tích vách :

F vách = 1,5 /100 diện tích một sàn tầng

¾ Không nên chọn vách

có khả năng chịu tải lớn

nhưng số lượng ít; mà

nên phân đều ra trên

mặt bằng

¾ Gia cố lỗ cửa vách

Vách cứng trong kết cấu khung-vách cứng

1.Vách cứng theo phương ngang: đều đặn, đối xứng tại vi trí gần đầu hồi,

ô thang máy, …

2.Vách cứng theo phương dọc: ở khỏang giữa đơn nguyên Khi nhà dài, không nên tập trung vách dọc ở hai đầu Ỉ nhiệt độ, co ngót Ỉ bố trí mạch thi công

3.Vách cứng phương dọc nên bố trí thành nhóm: chữ L, T,

4.Vách chạy suốt chiều cao nhà; có thể giảm dần (không đột ngột) chiều dày vách

Vách trong kết cấu Vách cứng

1.Bố trí vách theo hai chiều hay nhiều chiều, nên vuông góc với nhau

2.Có thể chia vách cứng dài thành nhiều đọan độc lập, nối với nhau

bằng dầm hoặc sàn tầng

3 Lỗ vách cứng phải đều đặn từ trên xuống dưới, không lệch

Bài 4.

KHÁI NIỆM VỀ ĐỘNG LỰC HỌC KẾT CẤU

1.Các dạng

tải trọng động

điển hình

Số thành phần chuyển vị cần xem xét để đại diện cho tác động của mọi lực quán tính chủ yếu của kết cấu gọi là số bậc tự do (động lực học) dynamic degrees of freedom

2 Bậc tự do

3 HỆ MỘT BẬC TỰ DO (SDOF)

HỆ SDOF – DAO ĐỘNG TỰ DO

DAO ĐỘNG TỰ DO KHÔNG CẢN

) sin(

B ) cos(

A )

u = ωn + ωn

m k

n =

ω

n t

t

u u u

u u u

ω

B

A

o o

o o

C ) (t = ω t+ θ

Khối lượng m được đưa

khỏi vị trí cân bằng rồi thả

cho nó dao động tự do.

Phương trình chuyển động: m  u + u k =0

Nghiệm của p/trình:

) sin(

) cos(

) (t uo t uo t

cos )

4

25

5 Phương pháp chồng chất dạng dao động

29

Bài 6.

XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG ĐỘNG LỰC HỌC

(chu kỳ & dạng dao động tự nhiên)

1 Theo TCXD 229:1999

[ chỉ dẫn tính toanù thành phần động của tải trọng gió ]

Aùp dụng cho công trình có sơ đồ tính là thanh công-xon có khối lượng phân bố đều (m), ngàm ở đáy

a.Nếu độ cứng không đổi theo chiều cao

q

EJg H

fi _ tần số dao động riêng thứ i (Hz)

q _ trọng lượng đơn vị dài theo chiều cao nhà (kN/m)

EJ _ độ cứng chống uốn (kNm2)

g _gia tốc trọng trường (m/s2)

H _chiều cao nhà (m)

hj _chiều cao của điểm khối lượng thứ j (m)

Tung độ của ba mode

shape đầu tiên

H

y P

gy f

g _ gia tốc trọng trường (m/s2)

yH, yj _ chuyển vị ngang ở đỉnh và ở trọng tâm đọan

thứ j của công trình, do lực ngang P = 1kN đặt ở đỉnh công trình gây ra

Pj _ trọng lượng của đọan công trình thứ j (kN)

33

2 Theo tài liệu Trung Quốc

Δ

T

PP tải trọng ngang giả

Δ (m) _ chuyển vị đỉnh nhà khi lấy trọng lượng Gj các tầng làm lực ngang

tập trung tại các mức sàn

α0 _ hệ số giảm chu kỳ khi xét ảnh hưởng của tường gạch chèn

Theo dạng kết cấu và số tầng N

Kinh nghiệm ( để kiểm tra kết quả)

Các mode tiếp theo: T2 = (1/5 ÷1/3)T1 ; T3 = (1/7 ÷1/5)T1

Dạng dao động:

¾ dạng 1: không có điểm không ở trên

¾dạng 2 : điểm không ở trên vào khoảng cao độ (0.72 ÷ 0.78)H

¾dạng 3 : điểm không ở trên vào khoảng cao độ (0.85 ÷ 0.9)H và

điểm không ở dưới vào khoảng cao độ (0.42 ÷ 0.5)H

3 Theo TCXDVN 375:2006 [Thiết kế công trình chịu động đất]

H

l A

i c

Với kết cấu có vách cứng,

có thể lấy C t như sau

Ac _ tổng diện tích hữu hiệu các vách cứng ở tầng đầu tiên, [m 2 ]

Ai _ diện tích tiết diện ngang hữu hiệu vách cứng thứ i

theo hướng đang xét ở tầng đầu tiên, [m 2 ]

lwi _ chiều dài vách cứng ở tầng đầu tiên theo hướng song song

lực tác động, [m], với lwi/H ≤ 0.9

nhà, kích thước mặt

bằng nhà theo

phương đang xét

n

i

i i

F g

W T

δi _ chuyển vị tại cao trình i (có trọng lượng W i )

do bộ lực ngang bất kỳ ΣF i tác dụng.Sự phân phối của F i có thể theo hình dạng của đường đàn hồi.

g _gia tốc trọng trường.

3 Phân tích bằng phần mềm phần tử hữu hạn

Phân tích bằng phần mềm phần tử hữu hạn

Phân tích bằng phần mềm phần tử hữu hạn Mode shape

Bài 7.

TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG 1.Tải trọng gió

Tác động của gió lên công trình phụ thuộc hai nhóm thông số:

¾Các thông số của không khí: tốc độ, áp lực, nhiệt độ, sự biến động theo thời gian

¾Các thông số của vật cản: hình dạng, kích thước, độ nhám của bề

mặt, hướng của vật cản so với chiều gió và các vật cản kế cận

Tải trọng gió gồm hai thành phần (hiệu ứng) tĩnh và động

Theo TCVN 2737-1995 và TCXD 229:1999

Thành phần động của tải trọng gió :

ƒCần xét khi nhà nhiều tầng cao H > 40m

ƒThành phần động được xác định theo phương tương ứng với thành phần tĩnh

ƒDo xung của vận tốc gió và lực quán tính của công trình.(Gió tĩnh × hệ số)

ƒTính gió động và phản ứng công trình do gió động ứng với từng dạng dao động

ƒSơ đồ tính: thanh công-xon có hữu hạn điểm tập trung khối lượng

ƒCó thể kể khối lượng chất tạm thời trên công trình, với hệ số chiết giảm

a Gió tĩnh

Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió

W j tại điểm j ứng với độ cao z j so với mốc chuẩn W j = W 0 k(z j ) c

Hệ số khí động c, nếu gộp chung phía đón gió và phía khuất gió, c = 0,8 + 0,6 = 1,4

m

g t

j j

t

z

z z

k

2

844,1)

b Gió động

ƒXác định các tần số và dạng dao động

ƒNếu f1 < fL (tần số giới hạn) thì phải kể đến tác dụng của cả xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình

ƒCần tính toán với s dạng dao động đầu tiên, thỏa điều kiện fs < fL < fs+1

δ= 0.3 : BTCT, gạch đá, khung thép

có kết cấu bao che

δ =0.15 : tháp trụ, ống khói thép,

cột thép có bệ bằng BTCT

W Fj _ giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió

tác dụng lên phần thứ j của công trình, ứng với dạng

dao động khác nhau, khi chỉ kể xung vận tốc gió

Nếu chỉ kể ảnh hưởng của xung vận tốc gió

W Fj = W j ζjν S j

S j _ diện tích đón gió của phần j của công trình (m 2 )

W j _ gió tĩnh

ν _ hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió

Với dạng dao dộng 1, xác định ν1 theo bảng trang sau.

Với dạng dao dộng thứ 2 và thứ 3, lấy ν2 = ν2 = 1.

Nếu chỉ kể ảnh hưởng của xung vận tốc gió

Tải bản FULL (86 trang): https://bit.ly/3IXd84e

Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net

Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió

Với phần thứ j của công trình

(khối luợng Mj) và dạng dao

động riêng thứ i : Wp(ji) = Mj ξi ψi yji

ξi _hệ số động lực (không thứ nguyên) ứng với dạng dao động i, phụ thuộc

thông số εi (không thứ nguyên) và độ giảm lôga của dao động

1 0

=

ε

W0 có thứ nguyên N/m 2

fi _ tần số dao động riêng thứ i (Hz)

Tải bản FULL (86 trang): https://bit.ly/3IXd84e

Dự phịng: fb.com/TaiHo123doc.net

j

Fj ji

i

M y

W y

1 2

1ψ

y ji _ Dịch chuyển ngang tỷ đối của trọng tâm phần thứ j ứng với dạng dao động riêng thứ i, không thứ nguyên

Công thức đơn giản nhất

Với nhà nhiều tầng có mặt bằng đối xứng, độ cứng, khối lượng và bề rộng mặt đón gió không đổi theo chiều cao, có f 1 <f L cho phép tính áp lực gió động như sau:

j j

H

z

W = 1 4 ξ1ν1ζ

ξ1 và ν1 _ xác định với dạng dao động cơ bản (mode 1)

ζj và W j _ xác định tại đỉnh nhà (z = H)

4057857