TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TÒA NHÀ NHÀ CT1 – DỰ ÁN ĐẦU TƯ XD HTKT VÀ TRƯỜNG DẠY NGHỀ, NHÀ Ở KẾT HỢP NHÀ TRẺ TẠI PHƯỜNG TRUNG HÒA – QUẬN CẦU GIẤY (Phần kết cấu + nền móng+thi công)

động đất tránh sử dụng những hình dạng mở rộng ở các tầng trên hoặc nhô ra cục bộ đốivới hệ kết cấu. Mặt bằng các tầng nên bố trí sao cho không thay đổi nhiều, tốt nhất là không thay đổ

Tại phờng trung hòa – quận cầu giấy

Phần kết cấu

A.giải pháp kết cấu công trình

Thiết kế kết cấu nhà cao tầng so với thiết kế nhà thấp tầng thì vấn đề lựa chọn giảipháp kết cấu có vai trò rất quan trọng Việc chọn hệ kết cấu khác nhau có liên quan đếnvấn đề bố trí mặt bằng, hình thể khối đứng, độ cao các tầng, thiết bị điện, đờng ống, yêucầu về kỹ thuật thi công, tiến độ thi công và giá thành công trình

Đối với cồng trình nhà cao tầng, có nhiều yếu tố ảnh hởng đến vấn đề chọn giải phápkết cấu và khả năng chịu lực của công trình Nhng những nguyên tắc chủ yếu để thiết kếnhà cao tầng gồm:

II Đặc điểm công trình:

II.1 Mặt bằng nhà:

 Khi thiết kế nhà cao tầng cần lựa chọn mặt bằng nhà đơn giản, tránh dùng các mặtbằng trải dài hoặc mặt bằng nhà có các cánh mảnh vụn Các dạng mặt bằng đối xứng vàcác hình dạng mặt bằng có khả năng làm giảm tải trọng nên đợc u tiên sử dụng

Nói cách khác mặt bằng ngôi nhà nên lựa chọn các hình dạng sao cho công trìnhchống đỡ lại các tải trọng ngang nh động đất và gió bão một cách hiệu quả nhất

+ L/B  6 với cấp phòng chống động đất  7

+ L/B  5 với cấp phòng chống động đất 8 và 9

 Đối với các nhà có mặt bằng gồm phần chính và các cánh nhỏ thì tỷ số giữa chiều dàicánh và bề rộng cánh cần thoả mãn điều kiện 1/b  2 với cấp phòng chống động đất 7

II.2 Hình dạng nhà theo phơng đứng:

 Hình dạng của nhà cao tầng theo phơng thẳng đứng nên lựa chọn dáng đều hoặc thay

đổi đều, giảm dần kích thớc lên phía trên Nhằm giảm hậu quả bất lợi của tác động

động đất tránh sử dụng những hình dạng mở rộng ở các tầng trên hoặc nhô ra cục bộ đốivới hệ kết cấu.

 Mặt bằng các tầng nên bố trí sao cho không thay đổi nhiều, tốt nhất là không thay đổitrọng tâm cũng nh tâm cứng của công trình trên các tầng

II.3 Chiều cao của nhà:

Hiện nay do ứng dụng các loại vật liệu có tính năng cao nên chiều cao nhà có thể đạt

đợc các giá trị ngày càng lớn song trong những điều kiện cụ thể chỉ nên khống chế ởnhững độ cao giới hạn thì mới đạt hiệu quả kinh tế kỹ thuật

III Nguyên tắc cấu tạo các bộ phận kết cấu, phân bố độ cứng và cờng độ của kết cấu.

III.1 Bậc siêu tĩnh:

Các hệ kết cấu nhà cao tầng cần phải đợc thiết kế với bậc siêu tính cao để khi chịu tác

động của tải trọng ngang lớn công trình có thể bị phá hoại ở một số cấu kiện nhng côngtình vẫn không bị sụp đổ

III.3 Phân bố độ cứng và cờng độ theo phơng ngang:

 Độ cứng và cờng độ của kết cấu nên đợc bố trí đều đặn và đối xứng trên mặt phẳngcông trình Để giảm độ xoắn khi dao động tâm cứng của công trình cần phải đợc bố trígần trọng tâm của nó còn để giảm biến động xoắn dới tác dụng của tải trọng gió thì tâmcứng của công trình cần đợc bố trí gần tâm của mặt đón gió

 Hệ thống chịu lực ngang chính của công trình cần đợc bố trí theo cả hai phơng Cácvách cứng theo phơng dọc nhà không nên bố trí ở một đầu mà nên đợc bố trí ở khu vựcgiữa nhà hoặc cả ở giữa nhà và hai đầu nhà Khoảng cách giữa các vách cứng (lõi cứng)cần phải nằm trong giới hạn sao cho có thể xem kết cấu sàn không bị biến dạng trongmặt phẳng của nó khi chịu các tải trọng ngang

Đối với kết cấu khung bê tông cốt thép (BTCT), độ cứng của dầm tại các nhịp khácnhau cần đợc thiết kế sao cho độ cứng của nó trên các nhịp đều nhau tránh trờng hợpnhịp này quá cứng so với nhịp khác, điều này tránh cho sự gây tập trung ứng suất tại cácnhịp ngắn làm cho kết cấu ở các nhịp này bị phá hoại sớm

III.4 Phân bố độ cứng và cờng độ theo phơng đứng:

 Độ cứng và cờng độ của kết cấu nhà cao tầng cần đợc thiết kế đều hoặc thay đổi giảmdần lên phía trên Tránh thay đổi đột ngột Độ cứng của kết cấu ở tầng trên không nhỏ

Tại phờng trung hòa – quận cầu giấyhơn 70% độ cứng của kết cấu tầng dới kề nó Nếu 3 tầng giảm độ cứng liên tục thì tổngmức giảm không vợt quá 50%.

IV Lựa chọn giải pháp kết cấu:

IV.1 Phơng án sàn.

Trong công trình hệ sàn có ảnh hởng rất lớn tới sự làm việc không gian của kết cấu.Việc lựa chọn phơng án sàn hợp lý là điều rất quan trọng Do vậy, cần phải có sự phântích đúng để lựa chọn ra phơng án phù hợp với kết cấu của công trình Ta xét các phơng

án sàn sau

IV.1.1 Sàn sờn toàn khối :

Cấu tạo bao gồm hệ dầm và bản sàn

 Ưu điểm: Tính toán đơn giản, đợc sử dụng phổ biến ở nớc ta với công nghệ thi công

phong phú nên thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệ thi công

 Nhợc điểm: Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn rất lớn khi vợt khẩu độ lớn.

Không tiết kiệm không gian sử dụng

IV.1.2 Sàn ô cờ:

Cấu tạo gồm hệ dầm vuông góc với nhau theo hai phơng, chia bản sàn thành các ôbản kê bốn cạnh có nhịp bé, theo yêu cầu cấu tạo khoảng cách giữa các dầm không quá2m

 Ưu điểm: Tránh đợc có quá nhiều cột bên trong nên tiết kiệm đợc không gian sử dụng

và có kiến trúc đẹp, thích hợp với các công trình yêu cầu thẩm mỹ cao và không gian sửdụng lớn nh hội trờng, câu lạc bộ

 Nhợc điểm: Không tiết kiệm, thi công phức tạp Mặt khác khi mặt bằn sàn quá rộng

cần phải bố trí thêm các dầm chính Vì vậy nó cũng không tránh đợc những hạn chế dochiều cao dầm chính phải cao để giảm độ võng

IV.1.3 Sàn không dầm (sàn nấm):

Cấu tạo gồm các bản kê trực tiếp lên cột

 Ưu điểm:

+ Chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm đợc chiều cao công trình

+ Tiết kiệm đợc không gian sử dụng

+ Dễ phân chia không gian

+ Thích hợp với những công trình có khẩu độ vừa và nhỏ

 Nhợc điểm: Tính toán phức tạp, cấu tạo và thi công đòi hỏi công nghệ cao, khi tính

toán đối với nhịp lớn sẽ không kinh tế

IV.1.4 Kết luận:

Căn cứ vào:

 Đặc điểm kiến trúc và đặc điểm kết cấu, tải trọng của công trình

 Cơ sở phân tích sơ bộ ở trên

 Đợc sự đồng ý của thầy giáo hớng dẫn.

Em lựa chọn phơng án sàn sờn toàn khối để thiết kế cho công trình.

IV.2 Hệ kết cấu chịu lực:

IV.2.1 Hệ kết cấu khung:

Hệ kết cấu thuần khung có khả năng tạo ra các không gian lớn, linh hoạt thích hợp vớicác công trình công cộng, hệ kết cấu khung có sơ đồ làm việc rõ ràng nhng lại có nhợc

điểm là kém hiệu quả khi chiều cao công trình lớn, khả năng chịu tải trọng ngang kém,biến dạng lớn Do đó, để đáp ứng đợc yêu cầu biến dạng nhỏ thì mặt cắt tiết diện , dầmcột phải lớn nên lãng phí không gian vật liệu, thép phải đặt nhiều Trong thực tế kết cấuthuần khung BTCT đợc sử dụng cho các công trình có chiều cao 20 tầng đối với cấpphòng chống động đất  7 và có chiều cao15 tầng đối với nhà trong vùng có chấn động

động đất đến cấp 8 và 10 tầng đối với cấp 9

IV.2.2 Hệ kết cấu vách và lõi cứng:

Hệ kết cấu vách cứng có thể đợc bố trí thành hệ thống một phơng, 2 phơng hoặc liênkết lại thành các hệ không gian gọi là lõi cứng, đặc điểm quan trọng của loại kết cấu này

là khả năng chịu lực ngang tốt nên thờng đợc sử dụng cho các công trình có chiều caotrên 20 tầng Tuy nhiên, độ cứng theo phơng ngang của các vách tờng tỏ ra là hiệu quả ởnhững độ cao nhất định Khi chiều cao công trình lớn thì bản thân vách cũng phải cókích thớc đủ lớn mà điều đó khó có thể thực hiện đợc Ngoài ra hệ thống vách cứngtrong công trình là sự cản trở để tạo ra các không gian rộng

IV.2.3 Hệ kết cấu khung giằng (khung và vách cứng):

 Hệ kết cấu khung giằng (khung và vách cứng) đợc tạo ra bằng sự kết hợp hệ thốngkhung và hệ thống vách cứng Hệ thống vách cứng thờng đợc tạo ra tại khu vực cầuthang bộ, cầu thang máy Khu vệ sinh chung hoặc ở các tờng biên là các khu vực có tờngliên tục nhiều tầng Hệ thống khung đợc bố trí tại các khu vực còn lại của ngôi nhà Hai

hệ thống khung và vách đợc liên kết với nhau qua hệ kết cấu sàn trong trờng hợp này hệsàn liền khối có ý nghĩa rất lớn Thờng trong hệ thống kết cấu này hệ thống vách đóngvai trò chủ yếu chịu tải trọng ngang Hệ khung chủ yếu đợc thiết kế để chịu tải trọngthẳng đứng (trọng lợng bản thân công trình và hoạt tải sử dụng) Sự phân rõ chức năngnày tạo điều kiên để tối u hoá các cấu kiện, giảm bớt kích thớc cột và dầm nhằm đápứng đợc yêu cầu của kiến trúc

 Hệ kết cấu khung - giằng tỏ ra là hệ kết cấu tối u cho nhiều loại công trình cao tầng.Loại kết cấu này sử dụng hiệu quả cho các công trình đến 40 tầng, nếu công trình đợcthiết kế cho vùng động đất cấp 8 thì chiều cao tối đa cho loại kết cấu này là30 tầng vàcho vùng động đất cấp 9 là 20 tầng

Với những phân tích trên, công trình “tòa ct1 – trung hòa – cầu giấy – hà nội” gồm 03tầng hầm, 27 tầng nổi Tổng chiều cao 95,7m so với cốt 0.00 Công trình là khu thơng

Tại phờng trung hòa – quận cầu giấymại, văn phòng và nhà ở Vì vậy yêu cầu về không gian khá lớn Với những yêu cầu vềchịu lực và kiến trúc ta thấy hệ kết cấu khung - vách là thích hợp nhất Hệ kết cấu khung

- vách đáp ứng đợc cả về khả năng chịu lực theo phơng đứng và tải trọng ngang khá lớn

Vậy ta chọn loại kết cấu khung - vách cho công trình xây dựng.

định luật Hooke Trong giai đoạn hiện nay, nhờ sự phát triển mạnh mẽ của máy tính điện

tử, đã có những thay đổi quan trọng trong cách nhìn nhận phơng pháp tính toán côngtrình Khuynh hớng đặc thù hoá và đơn giản hoá các trờng hợp riêng lẻ đợc thay thếbằng khuynh hớng tổng quát hoá Đồng thời khối lợng tính toán số học không còn làmột trở ngại nữa Các phơng pháp mới có thể dùng các sơ đồ tính sát với thực tế hơn, cóthể xét tới sự làm việc phức tạp của kết cấu với các mối quan hệ phụ thuộc khác nhautrong không gian

V.2 Tải trọng.

 Tải trọng đứng: Gồm trọng lợng bản thân kết cấu và các hoạt tải tác dụng lên sàn,mái Tải trọng tác dụng lên sàn, kể cả tải trọng các vách ngăn, thiết bị … đều qui về tảiphân bố đều trên diện tích ô sàn

 Tải trọng ngang: Tải trọng gió và tải trọng động đất đợc tính toán qui về tác dụng tạicác mức sàn

V.3 Nội lực và chuyển vị.

 Để xác định nội lực và chuyển vị, sử dụng chơng trình tính kết cấu SAP2000 Đây làmột chơng trình tính toán kết cấu rất mạnh hiện nay Chơng trình này tính toán dựa trêncơ sở của phơng pháp phần tử hữu hạn, sơ đồ đàn hồi Lấy kết quả nội lực và chuyển vịứng với từng phơng án tải trọng

V.4 Tính cốt thép.

 Sử dụng một số chơng trình tính toán tự lập bằng ngôn ngữ EXCEL Chơng trình này

có u điểm là tính toán đơn giản, ngắn gọn, in đẹp, dễ dàng và thuận tiện khi sử dụng

B Chọn vật liệu và sơ bộ kích thớc cấu kiện

II Sơ bộ chọn kích thớc tiết diện mặt bằng tầng điển hình (tầng 3 – tầng 25)

II.1 Chọn chiều dày sàn.

 Có thể chọn sơ bộ chiều dày của bản sàn theo công thức sau: l

m

D

h b  Trong đó :

II.2 Chọn kích thớc tiết diện dầm.

Căn cứ vào điều kiện kiến trúc, bớc cột và công năng sử dụng của công trình mà chọngiải pháp dầm phù hợp Với điều kiện kiến trúc tầng nhà cao 3,3 m trong đó nhịp 9.6m,9m, 8.6m, 8m, 8.4m và 7.8m với phơng án kết cấu BTCT thông thờng thì chọn kích th-

ớc dầm hợp lý là điều quan trọng, cơ sở chọn tiết diện là từ các công thức giả thiết tínhtoán sơ bộ kích thớc Từ căn cứ trên ta sơ bộ chọn kích thớc dầm nh sau:



Trong đó:

Tại phờng trung hòa – quận cầu giấy

Hình: Kích thớc tiết diện cột tầng 3 – 25 và tầng mái

 Kích thớc cột phải đảm bảo điều kiện ổn định Độ mảnh  đợc hạn chế nh sau:

 Cấu tạo bản sàn: Xem bản vẽ Kiến trúc

 Tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán (xem bảng 1)

I.2 TÜnh t¶i sµn vÖ sinh:

 CÊu t¹o b¶n sµn vÖ sinh: Xem b¶n vÏ KiÕn tróc

 T¶i träng tiªu chuÈn vµ t¶i träng tÝnh to¸n (xem b¶ng 2)

I.3 TÜnh t¶i m¸i:

 CÊu t¹o b¶n sµn m¸i: Xem b¶n vÏ KiÕn tróc

 T¶i träng tiªu chuÈn vµ t¶i träng tÝnh to¸n (xem b¶ng 3)

I.4 TÜnh t¶i cÇu thang:

 CÊu t¹o b¶n sµn cÇu thang: Xem b¶n vÏ KiÕn tróc

 T¶i träng tiªu chuÈn vµ t¶i träng tÝnh to¸n (xem b¶ng 4)

TÜnh t¶i t¸c dông lªn sµn (B¶ng 1)

TT CÊu t¹o c¸c líp

qtc n qtt(KG/m2) (KG/m2)

T¹i phêng trung hßa – quËn cÇu giÊyDiÖn tÝch sµn nhµ lµ:

TT Cấu tạo các lớp

qtc

n

qtt(KG/m2) (KG/m2)

I.5 .Trọng lợng tờng ngăn và tờng bao che:

Tờng ngăn giữa các đơn nguyên, tờng bao chu vi nhà dày 220 ; Tờng ngăn trong cácphòng, tờng nhà vệ sinh trong nội bộ các đơn nguyên dày 110 đợc xây bằng gạch rỗng,

có  =1500 KG/m3

 Trọng lợng tờng ngăn trên dầm tính cho tải trọng tác dụng trên 1 m dài tờng

 Trọng lợng tờng ngăn trên các ô bản (tờng 110, 220mm) tính theo tổng tải trọng củacác tờng trên các ô sàn sau đó chia đều cho diện tích toàn bản sàn của công trình

Chiều cao tờng đợc xác định : ht= H-hd,s

Trong đó: ht -chiều cao tờng

H-chiều cao tầng nhà

hd,s- chiều cao dầm, hoặc sàn trên tờng tơng ứng

Và mỗi bức tờng cộng thêm 3 cm vữa trát (2 bên) : có  =1800 KG/m3

Ngoài ra khi tính trọng lợng tờng – một cách gần đúng ta phải trừ đi phần trọng lợng

do cửa đi, cửa sổ chiếm chỗ

Kết quả tính toán khối lợng (KG/m) của các loại tờng trên các dầm biên trong bảng 5:

T¹i phêng trung hßa – quËn cÇu giÊy

a)TÇng hÇm3 hc =2,9 - 0,8= 2,1m

(0,6x0,6+1x1)x2,1x2500+4x0,015x(0,6+1)x2,1x1800 1,3 1,1 7502,88 7971,936b) TÇng hµm 2, 1 hc = 3,9-0,8 =3,1m

1 D1 ÷ D11: b=0,3 (m),

h=0,8 (m) 0,3x0,8x2500+ 1,3 1,1 +{2.(0,8-0,15)+0,3}x

2 D12 ÷ D17: b=0,2 (m),

h= 0,6 (m) 0,2x0,6x2500+ 1,3 1,1 +{2.(0,6-0,15)+0,2}x

Träng lîng b¶n th©n lâi cøng (B¶ng 8)

B¶ng tÝnh tæng khèi lîng lâi c¸c tÇngThø tù TiÕt diÖn lâi Gtc(Kg) n Gtt(Kg)

Tại phờng trung hòa – quận cầu giấyDiện tích lõi:

II Ap lực đất tác dụng lên tờng tầng hầm.

Dùng lý thuyết Rankine để tính áp lực đất lên tờng chắn Sẽ đợc xác định ở phần thiết

(Kg/m2) (Kg/m2)Sàn tầng hầm 3

III.1.2 T¶i träng têng trªn dÇm:

T¹i phêng trung hßa – quËn cÇu giÊy

cét (Kg/cét) (Kg/cét) (Kg/tÇng) (Kg/tÇng)TÇng hÇm 3

18 8121 9057,3 146178 163031,4(V1,V2,V3)

TÇng m¸i

18 9095,5 10144,2 163719,4 182595,24(V1,V2,V3)

Theo bảng 4, ta có trọng lợng cầu thang phân bố đều của mỗi cầu thang.Theo đặc

điểm kiến trúc trên mặt bằng tầng hầm có 3 cầu thang bộ, mặt bằng tầng 1 và 2 có 4 cầuthang bộ và trên mặt bằng từ tầng 3 đến tầng mái có 2 cầu thang bộ.Tất cả các cầu thang

đều là cầu thang 2 vế Mỗi cầu thang gồm 20 bậc 2 cầu thang ở lõi nối lên đến tầng th ợng(tầng 26)

- bề rộng bản thang b=1,6m,vế thang dài l= 3,421,652 =3,78 m

T¹i phêng trung hßa – quËn cÇu giÊy

III.2 Hoạt tải:

Dựa vào công năng sử dụng của các phòng và của công trình trong mặt bằng kiến trúc và theoTCVN 2737-95 về tiêu chuẩn tải trọng và tác động, ta có số liệu hoạt tải cho các loại sàn sau(Bảng17):

Bảng hoạt tải tác dụng lên sàn theo TCVN 2737-1995 (bảng 17)

Tại phờng trung hòa – quận cầu giấy

III.3 tĩnh tải+Hoạt tải:

Sau khi có đủ tĩnh tải và hoạt tải tác dụng lên các tầng công trình ta lập bảng tính tải trọng tácdụng tập trung trên các tầng và tải trọng tác dụng toàn bộ công trình nh sau (đợc đa về các mứcsàn tầng tơng ứng) (Bảng18)

trọng lợng tập trung tại các mức sàn (bảng 18)Tầng Tải trọng tiêu chuẩn (T) Tải trọng tính toán (T)

Hầm

3 2124,39 2983,66 5108,06 2311,07 3580,61 5891,68Hầm

2 25,87 2885,82 2911,69 11,85 3463,42 3475,27Hầm

Trong đó :

 Gtc, Gtt :tải trọng tĩnh tiêu chuẩn, tải trọng tĩnh tính toán

 Ptc, Ptt : hoạt tải tiêu chuẩn, hoạt tải tính toán

IV Tính tải trọng gió tác dụng lên công trình

IV.1 Tải trọng gió tĩnh:

 Công trình đợc xây dựng ở Hà Nội, do vậy phân vùng áp lực gió thuộc khu vực II-B

 Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió W ở độ cao Z so với mốc chuẩnxác định theo công thức:

W

tt = n x W  B

Tại phờng trung hòa – quận cầu giấyTrong đó:



 với zi là cao trình tầng thứ i(m)

 Tổng tải trọng tĩnh tải gió tác động lên công trình quy về lực tập trung:

Tại phờng trung hòa – quận cầu giấy

mái 89,5 2,85 1,485 0,8 -0,6 95 1,2 112,86 -84,65 197,51 22,70

IV.2 Tải trọng gió động:

IV.2.1 Xác định dao động của công trình

 Để tính tải trọng gió động tác dụng lên công trình, ta cần phải tìm đợc các dạng dao

động của công trình Có hai cách để xác định dao động của công trình đó là theo cáccông thức kinh ngiệm hoặc là theo kết quả tính toán các dạng dao động của phần mềm

hỗ trỡ tính kết cấu ở đây em chọn kết quả phân tích động của chơng trình ETABS9.0.4với 12 Mode đầu tiên

Các dạng dao động của công trình

Mode

Period (T) (s) Frequence (f) (Hz)

Vì tần số dao dộng cơ bản 1 theo hai phơng: f1 < fL < f2 và f1 < fL nên theo

TCVN2737-1995 việc xác định thành phần động của tải trọng gió chỉ cần xét đến ảnh

h-ởng của dạng dao động cơ bản 1

Bảng dịch chuyển ngang tỉ đối theo phơng OX

TÇng (m) h Diaphragm Mode y ij MassX (t)

Tại phờng trung hòa – quận cầu giấy

Bảng dịch chuyển ngang tỉ đối theo phơng OY Tầng h (m) Diaphragm Mode y ji

MassY (t)

x z





Trong đó:

 - hệ số tin cậy của tải trọng gió, lấy bằng 1,2

W0 - giá trị của áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng gió

1995 phụ thuộc vào các tham số  và , các tham số này đợc xác định theo bảng

11 - TCVN 2737 : 1995

svth: nguyễn đức định – lớp 2003x7 trang 137

Tại phờng trung hòa – quận cầu giấy

+ Với mặt phẳng toạ độ cơ bản song song với bề mặt tính toán zOy , ta có :

 = b = 33,6 m ;  = h = 89,5 m

Tra bảng 10 - TCVN 2737:1995, nội suy ta đợc k = 0,634

+ Với mặt phẳng toạ độ cơ bản song song với bề mặt tính toán zOx, ta có :

 = 33,6;  = h = 89,5 m

Tra bảng 10 - TCVN 2737:1995, nội suy ta đợc  = 0,634

k : hệ số áp lực động của tải trọng gió ở độ cao z theo từng độ cao của côngtrình tra theo bảng 8 - TCVN 2737:1995

IV.2.2 Các thông số khi tính toán:

Khi tính toán thành phần động của tải trọng gió ta lấy hệ số khí động c nh sau:

C = Cđ + Ch = 0,8 + 0,6 = 1,4

k đựơc sử dụng khi tính toán WFj

Khi tính toán W ta dùng hệ số động lực pij i

Hệ số động lực i ứng với dạng dao động thứ nhất:

 Theo phơng Y: có f1 = 0,418 (Hz)

0889 , 0 418 , 0 940

950 2 , 1 f

950 2 1 f

,

Mj = tĩnh tải + 0,5.hoạt tải

Kết quả tính cho trong các bảng sau:

B¶ng c¸c gi¸ trÞ cña i

TÇng

h(m)

0.00238

-3 10 12154.52 -0.0022 -0.0023 0.432

4 13.3 12154.52 -0.0029 -0.0030 0.440

5 16.6 12154.52 -0.0037 -0.0038 0.445

Tại phờng trung hòa – quận cầu giấy

Bảng các giá trị của thành phần gió động

(quy thành lực tập trung tại tâm cứng tơng ứng với các mức sàn)

V.tính toán tải trọng động đất tác dụng lên công trình.

Động đất là những rung động tự nhiên của vỏ trái đất, xẩy ra đột ngột bất ngờ khôngkéo dài Khi động đất chuyển động của nền làm phát sinh ra lực quán tính ở các bộ phậncông trình nh vậy mục tiêu của thiết kế kháng chấn là bảo vệ cho công trình trong nhữngtrận động đất xẩy ra trong tơng lai

Tính toán công trình chịu động đất theo TCVN 375 : 2006

V.1 Xác định hệ quả động đất trên cơ sở ứng xử đàn hồi - tuyến tính của kết cấu.

Công trình đợc xây dựng ở quận Cầu Giấy và dựa vào điều kiện địa chất công trình taxác định đất nền của công trình thuộc loại C

Giá trị của phổ phản ứng mô tả đàn hồi đối với nền đất loại C:

Phờng Trung Hoà - Quận Cầu Giấy 105.799 21.033 0.1032

Tại phờng trung hòa – quận cầu giấyVì công trình có chiều cao khá lớn (95,7m) nên từ kết quả tính chu kỳ bằng phầnmềm etabs cho ta thấy rằng: theo mỗi phơng, đều đóng góp đáng kể vào phản ứng tổngthể của công trình

Do đó ta cần tính toán tác dụng của động đất với tất cả các dạng dao động trên

Mode dao động theo phơng OX

Mode

Chu kỳ(T) Tần số (f)

V.2 Lý thuyết tính toán.

V.2.1 Lực cắt đáy:

Theo mỗi hớng đợc phân tích, ứng với mỗi dạng dao động, lực cắt đáy động đất Fbk

phải đợc xác định theo biểu thức sau:

F = S (T ).m (1)

Trong đó:

Sd(Tk): Tung độ của phổ thiết kế tại chu kỳ Tk

Tk: Chu kỳ dao động thứ k của nhà và công trình ;

mk: Khối lợng hữu hiệu ứng với dạng dao động thứ k và nó bằng khối lợng kếtcấu

V.2.2 Phân bố lực động đất theo phơng ngang:

Tác động động đất phải đợc xác định bằng cách đặt các lực ngang Fi vào tất cả cáctầng ở hai mô hình phẳng:

Fi: Lực ngang tác dụng tại tầng thứ i ;

Fb: Lực cắt đáy động đất tính theo (1) ;

si; sj: Lần lợt là chuyển vị của các khối lợng mi ; mj trong các dạng dao động;

V.3 Nội dung tính toán.

V.3.1 Xác định lực cắt đáy theo hai phơng:

d

a

T T T q 5 2 S a T

S

.

, )

Trong đó:

+ ag: gia tốc nền thiết kế; a = ag γI gR

+ γI - hệ số tầm quan trọng (phụ lục F, TCXDVN 375 : 2006), γI = 1

+ S: hệ số nền; S = 1,15 (Với đất nền loại A - tra bảng 3.2 TCXD 375:2006)+ q: hệ số ứng xử (lấy theo bảng 7.1 – TCXDVN 375:2006), lấy q = 1,5

+ T: chu kỳ dao động thứ nhất theo phơng X – X; T = 2,182 s

Tại phờng trung hòa – quận cầu giấy+  = 0,2: hệ số ứng với cận dới của phổ thiết kế theo phơng nằm ngang.

0 2 0

0,0498 182

2 2 4 0 5 1 5 2 15 1 1032 0 T

d

, ,

, , ,

, , , )

 Xác định khối lợng của công trình mk:

Khối lợng hữu hiệu mk ứng với dạng dao động k, đợc xác định sao cho lực cắt đáy Fbk

tác động theo phơng tác động của lực động đất, có thế biểu thị dới dạng Fbk = Sd(Tk) mk

Có thể chứng minh rằng tổng các khối lợng hữu hiệu (đối với tất cả các dạng dao động

và đối với một hớng cho trớc) là bằng khối lợng kết cấu

Theo bảng khối lợng xuất từ Etab, ta có tổng khối lợng hữu hiệu:

m = 34500,99.0,7565 = 26099,99 (t)

Thay số vào (1) ta đợc lực cắt đáy theo phơng X – X, ứng với dạng dao đông thứ nhất:

(t) 18 1301 99

26099 026

0 m T

, ) (  (do TB = 0,2s <T1 = 0,546s < TC = 0,6s)

1978 0 5 1

5 2 15 1 1032 0 T

,

, , , )

Thay số vào (1) ta đợc lực cắt đáy theo phơng X – X, ứng với dạng dao đông thứ hai:

) ( , )

, , (

, ).

, ) (  (do TB = 0,2s <T1 = 0,237s < TC = 0,6s)

1978 0 5 1

5 2 15 1 1032 0 T

,

, , , )

Thay số vào (1) ta đợc lực cắt đáy theo phơng X - X, ứng với dạng dao đông thứ ba:

) ( , )

, , (

, ).

d

a

T T T q 5 2 S a T

S

.

, )

+ ag: gia tốc nền thiết kế; ag = 0,1032 m/s2

+ S: hệ số nền; S = 1,15

+ q: hệ số ứng xử (lấy theo bảng 7.1 – TCXDVN 375:2006), lấy q = 1,5

+ T: chu kỳ dao động thứ nhất theo phơng Y – Y; T = 2,394 s

+  = 0,2: hệ số ứng xử với cận dới của phổ thiết kế theo phơng ngang

0 2 0

041 0 394 2 2 4 0 5 1 5 2 15 1 1032 0 1 T

d

, ,

, ,

, ,

, , , )

Vậy ta lấy Sd(T1) = 0,041

Thay số vào (1) ta đợc lực cắt đáy theo phơng Y – Y, ứng với dạng dao đông thứ nhất:

) ( , )

,

, (

, ).

d

a

T

T q 5 2 S a T

S

.

, )

0 2 0

1978 0 6 0 6 0 5 1 5 2 15 1 1032 0 T

Sd

, ,

, ,

, ,

, , , )

, ).

) (  (do TB = 0,2s <T1 = 0,302s < TC = 0,6s)

1978 0 5 1

5 2 15 1 1032 0 T

,

, , , )

, ).

( T m 0 1978 952 23 188 351 T S

F1  d 1 k1  

Tại phờng trung hòa – quận cầu giấyV.3.2 Phân bố lực động đất theo phơng ngang đối với từng dạng dao động Y–Y và X–X.

T¹i phêng trung hßa – quËn cÇu giÊy

T¹i phêng trung hßa – quËn cÇu giÊy

22 72,7 1215,452 -0,0056 -6,807 -0,04575 791,62 -36,22

23 76 1215,452 -0,008 -9,724 -0,06536 791,62 -51,74

24 79,3 1215,452 -0,0103 -12,519 -0,08415 791,62 -66,61

25 82,6 1215,452 -0,0125 -15,193 -0,10212 791,62 -80,84Thuong 85,9 1638,527 -0,0146 -23,922 -0,16080 791,62 -127,29

V.3.3 Phân bố toàn bộ lực động đất theo phơng ngang Y – Y và X – X.

Công thức tổng quát: F   Fi 2

 Phân bố theo phơng ngang Y – Y

Công thức:      Y 2

3 2 Y 2 2 Y

 Phân bố theo phơng ngang X – X

Công thức:      X 2

3 2 X 2 2 X

F