Bài thuyết trình nhà cao tầng SỰ PHÂN BỐ TẢI tRỌNG GIÓ VÀO CÔNG TRÌNH

Thành phần động của tải trọng gió ở độ cao z xác định : Đối với công trình và các bộ phận kết cấu có tần số dao động riêng cơ bản f1Hz lớn hơn tần số dao động riêng fL quy định: = W.

GVHD: LÊ THANH CAO

BÀI THUYẾT TRÌNH

NHÓM 02

SỰ PHÂN BỐ TẢI TRỌNG GIÓ VÀO

CÁCH KHAI BÁO TẢI TRỌNG GIÓ

VÀO MÔ HÌNH ETABS

1 HỒ VĂN LÊN ( TỔ TRƯỞNG)

2 NGUYỄN ĐỨC KHỎE

3 NGUYỄN DUY LẬP

4 NGUYỄN NGỌC HẢI

KHƯƠNG

ĐIỂM ĐẶT ĐỘ LỚN CỦA TẢI

TRỌNG GIÓ

1 NGUYỄN VĂN KIỆT (TỔ TRƯỞNG)

2 NGUYỄN ĐÌNH HIỀN MINH

( NHÓM TRƯỞNG)

3 LÊ ÍCH NHẬT

4 NGUYỄN ĐỨC LỢI

5 PHẠM NGỌC HUYNH

MÔ TẢ TẢI TRỌNG GIÓ XIÊN

 Sự phân bố áp lực gió lên bề mặt công trình là không đều

(phía đón gió áp lực lớn nhất tại trục giữa, phía gió hút áp lực lớn nhất tại các mép, các góc của kết cấu bao che), do

đó ngoài kiểm tra nội lực và chuyển vị tổng thể, cần kiểm tra các cấu kiện cục bộ chịu áp lực gió tăng cục bộ.

 Lực gió tác động lên bề mặt công trình có tính chất từng

đợt, thay đổi mạnh yếu theo thời gian làm cho công trình

chấn động, vì thế tác động của gió gồm hai thành phân tĩnh

và động Theo TCVN 2737-95, khi tính toán nhà nhiều tầng

cao dưới 40m, nhà công nghiệp một tầng cao < 36m với tỷ

số độ cao trên nhịp (H/B) < 1,5, không cần xét đến thành

phần động

 Thành phần tĩnh của tải trọng gió ở độ cao Z so với cốt

Thành phần động của tải trọng gió ở độ cao z xác định :

 Đối với công trình và các bộ phận kết cấu có tần số dao

động riêng cơ bản f1(Hz) lớn hơn tần số dao động riêng

fL quy định: = W.ζ.ν

Trong đó:

 W: giá trị tiêu chuẩn của thành phần tĩnh của tải trọng gió

 ζ : hệ số áp lực động của tải trọng gió ở độ cao z

 ν: hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió, lấy theo bề mặt tính toán (gồm bề mặt đón gió, khuất gió, tường bên, mái mà qua đó áp lực gió truyền lên kết cấu chịu lực)

  

công trình có f1 < fL < f2 (f2 là tần số dao động riêng thứ 2 của công trình):

 - khối lượng phần thứ k của công trình;

 - dịch chuyển ngang của trọng tâm phần thư k ứng với dao động

Theo tiêu chuẩn 229-1999

Ví dụ tính toán:

Thực hiện ví dụ tính toán với các số liệu như sau:

Công trình thuộc vùng gió II.B, dạng địa hình B (Wo=95 kG/m2)

Số tầng: 32 tầng (bao gồm 1 tầng hầm và 31 tầng nổi)

Chiều cao các tầng: tầng hầm 5.8m; tầng 1~4 cao 4.2m; tầng 5~31 cao 3.3m

Tổng chiều cao công trình: H = 111.7m

Cao độ của mặt đất so với móng (sàn tầng hầm): 4.3m

Bề rộng đón gió của công trình: B1~4 = 52m; B5~31 = 38.7m

Mặt bằng có hình dạng chữ nhật (c = 1.4)

Khối lượng tham gia dao động (quy đổi tập trung trên các sàn):

m1~4 = 167 t; m5~mái = 149 t

Giả thiết kết quả phân tích dao động trong phần mềm Etabs cho ra kết quả như bảng 2.

 Theo Bảng 2 của TCXD 229:1999, công trình BTCT thuộc vùng áp lực gió II có fL = 1.3 Hz; như vậy căn cứ vào bảng chu kỳ và tần số các dạng dao động trên có thể xác định cần tính toán thành phần động của tải trọng gió cho 2 dạng dao động (số 1 và số 2)

Tính toán phần động của tải trọng gió cho dạng dao động thứ nhất:

 Dạng dao động thứ 1 có T = 3.58 s và f = 0.28 Hz, tính toán theo mục 4.5 của TCXD 229:1999 được ε = 0.129;ξ =

2.094

 Bề rộng đón gió trung bình của công trình Bm = 40.8m,

chiều cao đón gió của công trình H = 107.4m, tra bảng 4

của TCXD 229:1999 được ν = 0.608

 Giá trị tính toán thành phần động của tải trọng Gió tác dụng lên các tầng trong dạng dao động thứ 1 được trình bày

trong Bảng 3

Diễn giải một số tính toán trong bảng 3 như sau:

Sàn tầng 8 có cao độ so với mặt đất là 28.2m, trong

THÀNH PHẦN GIÓ

THÀNH PHẦN GIÓ TĨNH( GÁN VÀO TÂM HÌNH HỌC):

Cách 1 : Gió tĩnh sẽ được gán vào tâm hình học của bề mặt đón gió, muốn

có tâm hình học thì phải gán Diaphragms.Khi khai báo diaphragm , khai

báo này lần đầu thì nó xác định ngay tâm hình học , tâm này cần kiểm

chứng ; tức là cần hiểu tâm hình học là gì , và thử xác định xem tọa độ tâm này bằng tay sau đó so sánh trong etabs nếu kết quả giống thì đó là tâm hình học , còn nếu không giống có thể bạn gán diaphragn theo area -diaphragn , nên gán point -diaphragn thì nó tính toán gần đúng với tính tay và chấp

nhận được

Cách 2 : Gán vào dầm hoặc cột biên theo phân bố diện tích bề mắt đón gió của công trình Nếu gắn vào cột theo lực phân bố thì cột biên bị momen cục

bộ, nếu gắn vào dầm biên thì bị momen cục bộ của dầm biên ,do đó

phương pháp gán rất lâu và không hiệu quả

Thành phần động của tải trọng gió có bản chất là lực quán tính tác dụng tại

tâm khối lượng của công trình

THÀNH PHẦN GIÓ ĐỘNG ( GẮN VÀO TÂM KHỐI LƯỢNG):

Gió động đặt vào tâm khối lượng vì nó là lực quán tính Xác định tâm

khối lượng bằng cách phải "RUN" file và xuất ra file TXT , có phần

trung tâm của khối đó là tâm khối lượng mà nó tính toán lúc đó đã có tâm khối lượng và nhập vào etabs với tâm vừa xuất

Gió động phụ thuộc chính vào độ cứng của công trình, khối lượng bản

thân, gia tốc và tần số riêng của công trình đó

TỔNG HỢP:

Ở Mỹ, áp dụng gió theo tiêu chuẩn ASCE 7 thì không phân biệt các

thành phần gió( tính gió tĩnh cộng gió động vào 1 loại gió) vì đã kể đến

các thông số đầu vào như đã nói trên nhưng nó là có kể đến cross wind

Tâm hình học là trung điểm của diện đón gió mỗi mặt Nếu công trình

có 2 mặt đón gió chính ( X và Y ) thì tâm hình học là giao điểm của 2

đường trung điểm này

Tâm khối lượng là trọng tâm của sàn , cột , vách và tường - bất cứ thứ

gì trên sàn miễn có trọng lượng ( cái này chỉ etabs tính mới được)

Tâm cứng là trọng tâm độ cứng của kết cấu chịu lực ngang ( cột và

vách) tính bằng etabs và tính tay đều được Nhưng tính tay phân biệt

cột và vách riêng tâm cứng chỉ xét cho vách lõi bỏ qua cột vì thế

phương pháp tính tay không hiệu quả (sách BTCT 2 của đại học XD

HN ) sẽ chứng minh cách tính toán tâm cứng

Gió xiên tác động vào không theo 2 phương x-y mà ta quy định.

Khi tính toán gió xiên này ta quy về 2 phương x-y để tính Tức là tải trọng gió xiên lên công trình ta qui về hai thành phần áp lực pháp tuyến Wx và

Wy

Tải trọng gió gồm 2 thành phần: phần tĩnh và phần động Phần động chỉ xét đến khi công trình nhà nhiều tầng và cao hơn 40m, nhà công nghiệp 1 tầng cao hơn 36m

thẳng đứng.

Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió W có độ cao Z so với

móc chuẩn xác định theo công thức:

W = W0 k c

Trong đó:

W được tính với phương bất kỳ thổi vào nhà ,khi tính gió xiên em phân ra 2

thành phần đồng thời tác dụng theo hướng x và y : véc tơ W = X+Y theo quy tắc cộng véc tơ

Ở đây: W0 – giá trị của áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng

k - hệ số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao

c - hệ số khí động

Hệ số tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1,2

Thành phần động thực chất là phần tăng thêm tác dụng của tải trọng gió lên công trình có dao động, xét đến ảnh hưởng của lực quán tính sinh ra do khối lượng bản thân công trình và xung của vận tốc gió.

Trình tự tính toán thành phần động của tải trọng gió:

1 Xác định xem công trình có thuộc pham vi phải tính thành phần động của tải

trọng gió hay không

2 Thiết lập sơ đồ tính toán động lực

3 Xác định giá trị tiêu chuẩn của thành phần tĩnh lên các thành phần của công

Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió tại điển j ứng với cao độ

so với mốc chuẩn xác định theo công thức:

= k().c

Trong đó:

 - có thứ nguyên là lực diện tích , tuỳ theo đơn vị tính toán của

 - giá trị của áo lực gió tiêu chuẩn

 C - hệ số khí động

 k() - hệ số không thứ nguyên , tính đến sự thay đổi áp lực gió, k() phụ thuộc

vào độ cao , mốc chuẩn để tính độ cao và dạng địa hình tính toán

  

động thứ i được xác định theo công thức sau:

Trong đó:

wFj trong công thức hệ số

Mj: khối lượng tập trung của phần công trình thứ j (t)

Hệ số động lức ứng với dao động thứ i, không thứ nguyên, phụ thuộc thông số

độ giảm lô ga dao động:

Trong đó :

hệ số tin cậu của tải trọng gió lấy bằng 1,2

Công thức tính phần động của tải trọng hoặc áp lực gió được xác

định theo công thức:

=

Trong đó:

 : Là giá trị tính toán của tải trọng gió hoặc áp lực gió

 W: Là giá trị tiêu chuẩn của tải trọng gió hoặc áp lực gió

 : H ệ s ố đ ộ tin c ậy đ ối v ới t ải tr ọng gi ó, l ấy b ằng 1,2

 : Hệ số điều chỉnh tải trọng gió theo thời gian sử dụng giả định của công

trình