NHA NHIEU TANGP docx

Tính hệ trục quán tính chính từng vách.. Tính áp lực giĩ tác động lên cơng trình.. Tính tải trọng động đất tác dụng lên cơng trình.. Phân tải về từng vách ở mỗi tầng đối với tải trọng do

I:Nội dung yêu cầu: 2

II:Số liệu tính toán: 2

III:Tính hệ trục quán tính chính từng vách: 3

1.Vách số I: 3

2.Vách số II: 3

3.Vách số III: 4

4.Vách số IV: 4

IV: Xác định hệ quán tính chính cả hệ: 5

1.Trọng tâm cả hệ: 5

2.Hệ quán tính chính cả hệ: 6

V: Tính áp lực gió tác động lên công trình: 7

1.Thành phần gió tĩnh: 7

2.Thành phần gió động: 7

VI: Tính tải trọng động đất tác dụng lên công trình: 11

VII: Phân tải về từng vách ở mỗi tầng đối với tải trọng do động đất: 13

BÀI TẬP NHÀ NHIỀU TẦNG (STT: 26)

MSMH: CN347 I:Nội dung yêu cầu:

1 Tính hệ trục quán tính chính từng vách

2 Xác định hệ quán tính chính cả hệ

3 Tính áp lực giĩ tác động lên cơng trình

4 Tính tải trọng động đất tác dụng lên cơng trình

5 Phân tải về từng vách ở mỗi tầng đối với tải trọng do động đất

II:Số liệu tính tốn:

Số thứ tự theo danh sách lớp: 26

Sử dụng sơ đồ 2

III

III

IV II

I

I

SƠ ĐỒ 2

6800 6800

8160 8160

6800 6800

200

43520

Số liệu lấy theo cột 6.

STT Số tầng m (T) n (m) W 0 (kg/m 2 ) Cấp động đất Chiều cao tầng

Chú ý:Vách dày: 0.2 m

Bê tông mac 300

III:Tính hệ trục quán tính chính từng vách:

1.Vách số I:

6800 6800

I

200

x X

Y

2

 Xác định trọng tâm I:

A = 0,2×6,6 + 0,2×13,6= 0,2×20,2(m2)

0 04 4

=

=

∑

∑

i

i i

A

x A x

11 1 04

4

4 3

* 2 , 0

* 6 ,

=

=

∑

∑

i

i i

A

y A y

 Moment quán tính I:

3

3

12

2 0

* 6

=

x

12

6 6

* 2

x

I m4 )

* (

)

*

1 2

I

I x = x + + x + m4

9 41 12

6 13

* 2

12

2 0

* 6

=

y

9 41 10

4 4 9

2

y y

y I I

2.Vách số II:

200

II

A= 16.52 x 0.2 = 3.264 m2.

Moment quán tính của vách II:

45 72 12

52 16

* 2 0 12

3 3

=

=

= bh

3 3

3

10 8 10 12

2 0

* 52 16 12

−

×

=

=

= bh

3.Vách số III:

13600

A= 0.2 x 13.6 = 2.72 m2

Moment quán tính của vách III:

3 3

3

10 9 12

2 0

* 6 13 12

−

×

=

=

= bh

9 41 12

6 13

* 2 0 12

3 3

=

=

= bh

4.Vách số IV:

 Diện tích của vách IV:

⇒ A1= 8.36 x 16.52 – 7.96 x 16.12 = 9.792 m2

⇒ A2= 7.96 x 0.2 = 1.592 m2

⇒ AIV= A1 + A2 = 9.792 + 1.592 =11.384 m2

 Moment quán tính của vách IV:

8 126 12

96 7

* 12 16 12

36 8

* 52

x

4 8 12

96 7

* 2

x

2 135 4 8 8 126

2

x I I

3 362 12

12 16

* 96 7 12

52 16

* 36

3

3

12

2 0

* 96

=

y

3 362 10

3 5 3

2

y y

y I I

Y

IV: Xác định hệ quán tính chính cả hệ:

1.Trọng tâm cả hệ:

IV II III I

IV IV II II III III I

I i

i i

A A A A

x A x A x A x A A

x A x

+ + +

+ +

+

=

=

∑

∑

2 2

2 2

384 11 264 3 72 2

* 2 04 4

* 2

0

* 384 11 ) 96 14 (

* 264 3 96 14

* 72 2

* 2 ) 96 14 (

* 04 4

*

+ +

+

+

− +

+

−

IV II III I

IV IV i

i i

A A A A

y A A

y A y

+ + +

=

=

∑

∑

2

168 28

08 4 384

IV II

SƠ ĐỒ 2

6800 6800

8160 8160

6800 6800

200

43520

Y

X Y

X

3,14 m

2 1

Y

X

200

I

13600

III

13600

III

II

200

6800 6800

I

200

X

Y

1 2

2.Hệ quán tính chính cả hệ:

)

*

) (

) (

) (

) (

) (

)

IV IV IV III

III III III

III III II

II II I I I I I

I + + + + + + + + + + +

=

















× +

+

× +

+

× +

+

× +

+

× +

+

× +

) 384 11 43 2 2 135 ( ) 264 3 65 1 45 72 ( ) 72 2 61 16 10

* 9

(

) 72 2 31 13 10

* 9 ( ) 04 4 2 22 8 4 ( ) 04 4 9 18 8

4

(

2 2

2 3

2 3

2 2

= 4960 m4

)

*

) (

) (

) (

) (

) (

)

IV IV IV III

III III III

III III II

II II I I I I I

=

) (

) (

) (

2 ) (

IV IV IV II

II II III III III I

I

I + + + + + + +

=

















× +

+

× +

×

+

× +

+

× +

) 384 11 14 3 3 362 ( ) 264 3 82 11 10 8

10

(

) 72 2 1 18 9 41 (

* 2 ) 04 4 82 11 9 41 (

*

2

2 2

3

2 2

= 4009 m4

V: Tính áp lực gió tác động lên công trình:

Áp lực gió tác dụng vào công trình bao gồm gió tĩnh và gió động

1.Thành phần gió tĩnh:

-Xác định theo công thức: W t = W0×n×c×k (kg/m2)

-Trong đó:

+W0 = 95 (kg/m2)

+ n: hệ số tin cậy, lấy n = 1,2

+ c: hệ số khí động,đối gió đẩy c = 0,8 và gió hút c = - 0,6

+ k: hệ số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo cao độ z và dạng địa hình, tra theo bảng 5 TCXD 2737-1995 ứng với dạng địa hình B Biểu đồ gió tĩnh

có dạng bậc thang, được xác định giá trị mỗi tầng

2.Thành phần gió động:

Công trình càng cao thì chuyển vị ngang do gió càng lớn

Gió gây dao động cho công trình, dao động này kết hợp dao động riêng của gió tạo gió giật (xung)

Chiều cao công trình: H = 17×3,5 = 59,5m > 40m Ta phải tính gió động theo công thức sau:

Wp = ξςν

H

z

4 ,

1 Wt (kg/m 2 )

-Trong đó:

 Wt: giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió ở độ cao tính

 z :độ cao đang xét (m)

 H: chiều cao nhà, H = 59,5 m

 ξ: hệ số động lực được xác định bằng đồ thị phụ thuộc thông số ε và đọ giảm lôga của dao động

Với ε =

1

0

940 f

W

γ

Mà f1 = 1/T1

T1 tính gần đúng theo công thức sau: T1=0,021H= 0,021x 59,5= 1,25 (s)

⇒ f1=1/1,25= 0,8 < fL=1,3

fL: tra trong bảng 9 trong TCVN 2737 – 1995 ứng với δ = 0,3 vùng áp lực gió II

γ=1,2 hệ số độ tin cậy ⇒ε =

8 , 0 940

950 2 , 1

x

x

= 0,045 Dựa vào đồ thị →ξ= 1,6

+ ζ:hệ số áp lực động của tải trọng gió theo độ cao z (m) ứng với thành phần của công trình Lấy trong bảng 3 theo TCVN 2737-1995

+ ν:hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió lấy theo bề mặt tính toán của công trình.Lấy theo bảng 4 theo TCVN 2737-1995

Bảng 3 – Hệ số áp lực động ζ

Chiều cao z(m) Hệ số áp lực động đối với các dạng địa hình

-Xác định hệ số ν:

Chọn bề mặt tính toán song song với mặt tọa độ zoy, ta có:







=

=

= +

=

=

m H

m x

x x

B

5 , 59

52 , 43 2 8 , 6 2 , 1 4 8 , 6 χ

ρ

Tra bảng 4 TCXD 229-1999 ta được:

ρ = 43,52m →ν = 0,67 + (43,52 40)

40 80

67 , 0 59 ,

−

−

= 0,663

+Cố định χ = 80m

ρ = 40m →ν = 0,63

ρ = 43,52m →ν = 0,63 + (43,52 40)

40 80

63 , 0 56 , 0

−

×

−

−

= 0,624

+Xác định giá trị tính toán của ν: (cố định ρ = 43,52m)

χ = 59,5m →ν = 0,663 + (59,5 40)

40 80

663 , 0 624 , 0

−

×

−

−

= 0,644

Vậy







=

=

=

m H

m

1 , 48

4 , 44 χ

ρ

Vậy:

Wp = ξςν

H

z

4 ,

1 Wt=1,4x1,6x0,644xζH z Wt=1,443ζH z Wt (kg/m 2 )

Bảng 4 – Hệ số tương quan không gian ν (TCXD 229-1999)

ρ(m) Hệ số ν khi χ bằng (m)

BẢNG TÍNH TẢI TRỌNG GIÓ TÁC ĐỘNG VÀO CÔNG TRÌNH

7.0m

14m

21m

28m

35m

42m

49m

56m

59.5m

GIÓ TĨNH GIÓ ĐỘNG ÁP LỰC GIÓ TỔNG CỘNG

Áp lực giĩ tổng cộng: q = qt + qđ

Biểu đồ áp lực giĩ cĩ dạng hình bậc thang

VI: Tính tải trọng động đất tác dụng lên công trình:

Những công trình cao bằng tường cứng , có tỉ số giữa chiều cao và chiều rộng tương

đối nhỏ H/B < 5 (59,5/43,52= 1,37 < 5)

Hình dạng dao động và chu kỳ dao động riêng với công thức gần đúng sẽ là:

Phương trình dao động là:

yi = sinνiξ - Bi(cosνI - chνiξ) - Dishν1ξ Chu kỳ dao động là:

Ti =2 (1 2)

2 2

2

i

m H

ν

λ ν

AG

EIK

= λ

A:Diện tích chịu trượt (A = 28,168 m2) G: mođun đàn hồi chịu trượt.(G = 290000 kg/cm2)

10 9 , 2 168 , 28

17 4009 10

9 , 2

9

9

=

=

x x

x x x

λ

2 2

1

i

Hλ ν

ν ν

+

=

(ν1 =1,8)

Giới hạn sử dụng 2 <1,5

H

λ

(0,683<1,5 thỏa)

x 59,5 1,8 ) 2,91

2420 1

( 4009

* 10 9 , 2

650000 8

, 1

5 , 59

*

2 9

2

2

= +

π

Hệ số B1 và D1

2

/ H

⇒ B1= 0,36 ; D1= 0,163

 Lực ngang tổng cộng

 Si= KsβiεiψP (Với điều kiện: nếu Si < 0.02P thì lấy Si = 0.02P)

 Lực động đất ngang đặt tại tầng k:

ki i ki

y

y S S

Với :

2

1

ξ

ch i

2

1

ν

ξ

sh i Trong đó:

Bêtông mác 300 có E = 290000 kg/cm2

 P: tổng khối lượng trên một tầng P = m = 650 T

 I : môment quán tính nhỏ nhất của hệ vách cứng, lấy Imin = Iy = 4009

m4



H

z

=

ξ ; z_độ cao tính toán (m) ;

 H = 59.5 m _chiều cao nhà

Ks = 0.1(động đất cấp 9)_hệ số động đất

 βI = fi = 1/Ti _hệ số động (β1 = f1 = 1/T =1/2.91 =0,34)

( ∑ )

∑

2

ki

ki i

y n

y

ma sát gây ra

Bảng VI.1 :với ν1 = 1,8 B1 = 0,36 D1 = 0,163

ε1 = 179×,48726,95792 = 0,76

 Kiểm tra điều kiện: ε1 =0,76

S1 = 0,1x0,34x0,76x1,2x(17x650) = 343 T

S1 = 343 T > 0.02P = 0,02 x17x 650 = 221 T → S1 = 343 T

VII: Phân tải về từng vách ở mỗi tầng đối với tải trọng do động đất:

Ta có công thức phân như sau:

















+

=

∑

i i

i i

x I

dx I

HI

Theo trục X ta có d = 3.14

BẢNG GIÁ TRỊ TẢI TRÊN TỪNG VÁCH CỦA TỪNG TẦNG