BAI GIANG GIO DONG THS HUYNH TRUNG TIN

Bài giảng giờ đông, sách bài giảng giờ đông, thuyết trình bài giảng giờ đông, thuyết minh bài giảng giờ đông, gió đông, Bài giảng giờ đông, sách bài giảng giờ đông, thuyết trình bài giảng giờ đông, thuyết minh bài giảng giờ đông, gió đông, Bài giảng giờ đông, sách bài giảng giờ đông, thuyết trình bài giảng giờ đông, thuyết minh bài giảng giờ đông, gió đông, Bài giảng giờ đông, sách bài giảng giờ đông, thuyết trình bài giảng giờ đông, thuyết minh bài giảng giờ đông, gió đông,

Trang 1

GV : THS HUỲNH TRUNG TÍN

Trang 2

 Phương pháp phân tích bài toán động lực học

 Tải trọng tĩnh: là tải trọng có độ lớn, chiều và điểm tác dụng của cókhông thay đổi theo thời gian;

 Tải trọng động: là tải trọng mà độ lớn, hoặc chiều, hoặc điểm tácdụng của nó thay đổi theo thời gian nên gây ra lực quán tính  phảnlực, nội lực phát sinh cũng thay đổi theo thời gian;

Trang 3

 Sự khác nhau giữa bài toán động và bài toán tĩnh

Sự biến thiên theo thời gian của tải trọng tác dụng, gây nên lực quántính và sự phản ứng của công trình cũng biến thiên theo thời gian mộtcách tương ứng

Trang 4

 Các dạng tải trọng động điển hình

Tác động biến thiên theo chu kỳ

Trang 5

 Các dạng tải trọng động điển hình

Tác động biến thiên không theo chu kỳ

Trang 6

 Phương pháp xác định lực quán tính do tác dụng của tải trọng động

Để xác định được lực quán tính phát sinh dưới tác động của tải trọng động,

ta cần xác định được gia tốc chuyển động của mỗi phần tử khối lượng tạothành kết cấu

Tuy nhiên, do kết cấu thường có khối lượng phân bố, nên việc xác địnhgia tốc chuyển động rất khó khăn  Việc tính toán sẽ đơn giản hơn nếu khốilượng kết cấu tập trung tại một số các điểm hữu hạn  Nhằm mô tả phảnứng của kết cấu mà vẫn đảm bảo được đặc trưng của dạng chuyển động

Trang 7

Nếu bỏ qua biến dạngdọc trục, hệ chỉ còn lại

3 bậc tự do

Nếu thanh dầm ngangcứng và nặng hơnnhiều so với cột, hệ cóthể đơn giản hoá thành

hệ 1 BTD

Trang 8

x(t)

Khối lượng hệ SDFlúc này là m, là khốilượng của thanhngang

1 m rigid beam

massless

1

= u

Trang 9

Mô hình tính toán của hệ kết cấu đàn hồi chịu tải trọng động đều phải thể hiện được các đặc trưng vật lý cơ bản sau:

 Khối lượng;

 Các tính chất đàn hồi (độ mềm hoặc độ cứng);

 Cơ chế phân tán năng lượng hoặc cản;

 Nguồn ngoại lực tác động hoặc lực cản;

F (t)

Trang 10

Trong phương trình chuyển động, khối lượng m của hệ kết cấu chịu tác động

của các lực sau:

 Lực đàn hồi, được giả thuyết tỉ lệ thuận với chuyển vị:

 Lực cản được giả thuyết tỉ lệ thuận với tốc độ:

 Lực quán tính tỷ lệc thuận với gia tốc:

 Lực tác động biến thiên theo thời gian:

-k.x(t) (t)

FH 

(t) x -c.

(t)

FC  

(t) x -m.

(t)

F(t)

Trang 11

F (t) F (t)

Ta có thể viết lại với dạng sau:

F(t) k.x(t)

(t) x c.

(t) x

m

F(t) x(t)

ω (t) x 2.β.

(t)

Trang 12

Phương trình:

m

F(t) x(t)

ω (t) x 2.β.

(t)

Với:

 c – hệ số cản nhớt của kết cấu/lực tác động để gây ra vận tốc đơn vị;

 k – độ cứng của kết cấu/lực tĩnh cần thiết để gây ra chuyển vị đơn vị;

 β – hệ số cản;

 ω – tần số riêng dao động không bị ảnh hưởng của lực cản;

Chú ý: Các đại lượng m, k, c trong phương trình là các đại lượng đặc trưngriêng của hệ kết cấu và được giả thuyết không thay đổi trong quá trình daođộng Điều này có nghĩa là hệ kết cấu làm việc tuyến tính và vật liệu của nó

không bao giờ vượt quá giới hạn đàn hồi

Trang 13

 Mô hình tính toán hệ kết cấu có nhiều bậc tự do động

c32

c21

[M]U [C]U [K]U W'( )

Phương trình vi phân tổng quá khi bỏ qua khối lượng của thanh:

Trang 14

τ

[M]U [C]U [K]U W'( )

 [M], [C], [K]: là ma trận khối lượng, cản, độ cứng của hệ;

 Ü, Ů,U: vector gia tốc, vận tốc, dịch chuyển của các toạ độ xác định bậc

tự do của hệ;

 W’(t): vector lực kích động đặt tại các toạ độ tương ứng;

 Tần số và dạng dao động riêng của hệ được xác định từ phương trình viphân thuần nhất không có cản (Bỏ qua hệ số cản C)



[M]U [K]U 0Giả thiết:

Trang 15

Với:

δij-Chuyển vị tại điểm j do lực đơn vị đặt tại điểm I gây ra;

ωi-Tần số vòng của dao động riêng (Rad/s) ;

Trang 16

Vì để hệ dao động nên: y=0; Do đó, phương trình trên có nghiệm khi:

Giải phương trình trên, ta xác định được ωi, tù đây ta sẽ xác định

được các dạng dao động riêng;

Với N > 3, việc giải bài toán trên trở nên cực kỳ phức tạp, khi đó tần

số và dạng dao động được xác định bằng cách giải trên máy tính hoặcbằng các phương pháp gần đúng hoặc công thức thực nghiệm (phươngpháp thay thế khối lượng, phương pháp khối lượng tương đương,phương pháp đúng dần, phương pháp sai phân) Một trong nhữngchương trình máy tính hổ trợ tính toán tần số và dạng dao động theođúng lý thuyết được trình bày ở trên là ETABS với Modul EigenVectorAnalysis

Trang 17

 Xác định tần số dao động riêng

a Nếu tiết diện không đổi theo chiều cao

q

EJg H

Trang 18

Hệ số αi, Bi tương ứng với 3 dạng dao động đầu tiên lấy như sau

Trang 19

Hình dạng 3 mode dao động đầu tiên

Trang 20

Dạng dao động 1 Dạng dao động 2 Dạng dao động 3

Trang 22

y P

gy f

Trang 23

 Xác định thành phần gió tĩnh TCVN 2737-1995

Wj = W0 k(zj) c

Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió Wj tại điểm j ứng với

độ cao zj so với mốc chuẩn

 Wj - Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn Tra theo vùng áp lực gió;

Trang 25

 k(zj)- Hệ số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao, lấy theo bảng:

hoặc tính theo công thức sau:

t

m

g t

j j

t

z

z z

k

2

844 ,

1 )

Trang 26

 γ – hệ số độ tin cậy; lấy γ = 1,2

 Áp lực gió tính toán

Wtt = Wtc 

Trang 27

 Ví dụ tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió

Trang 28

 Tham khảo bản vẽ kiến trúc chung cư Mỹ Phước

Trang 29

 Xác định thành phần gió động TCVN 229-1999

 Xác định các tần số và dạng dao động: việc xác định tần số dao động nhằmmục đích xác định đặc trưng động học của công trình Đồng thời, xác địnhmức độ nhạy càm của công trình đối với tác động do xung vận tốc gió hoặc

kể thêm cả lực quán tính tác động lên của công trình

 Mức độ nhay cảm được đánh giá qua tương quan giá trị các tần số dao độngriêng cơ bản của công trình, đặc biệt là tần số dao động riêng thứ nhất, vớitần số giới hạn fL cho trong bảng sau:

 Nếu f1 < fL (tần số giới hạn) thì quá trình tính toán phải kể đến tác dụng của

cả xung vận tốc gió và lực quán tính tác động lên công trình

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

•  = 0.30 : BTCT, gạch đá, khung thép có kết cấu bao che;

•  =0.15 : tháp trụ, ống khói thép, cột thép có bệ bằng BTCT;

Trang 31

•  - hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió;

- Với dạng dao dộng 1, xác định 1 theo bảng trang sau:

- Với dạng dao dộng thứ 2 và thứ 3, lấy 2 = 3 = 1;

• Mj - Khối lượng tập trung của phần công trình thứ j;

• i -hệ số được xác định bằng cách chia công trình thành n phần;

Giá trị tiêu chuẩn của thành phần động

n

j

Fj ji i

M y

W y

1 2

1



• yji- Dịch chuyển ngang tỷ đối của trọng tâm phần thứ j ứng với dạng daođộng riêng thứ i, không thứ nguyên;

Trang 32

 Nếu xét đến xung vận tốc gió+lực quán tính

x z

Trang 33

i -hệ số động lực (không thứ nguyên) ứng với dạng dao

động i, phụ thuộc thông số i (không thứ nguyên) và độ

giảm lôga của dao động

Trang 34

 Áp lực gió tính toán

Với:

• γ- Hệ số độ tin cậy, lấy γ = 1,2;

• β-Hệ số điều chỉnh tải trọng gió theo thời gian sử dụng công trình, được lấy theo bảng sau:

Wtt = Wtc  

Trang 35

X X

Trang 36

 Ứng dụng tính toán gió động bằng phần mềm ETABS 9.7.4

BƯỚC 1: Định nghĩa vật liệu, tiết diện, dựng hệ lưới công trình…

Trang 38

2 1

S4 S4

S1 S1

Trang 39

 Phương pháp phân tích TCVN 229-1999

BƯỚC 1: Định nghĩa vật liệu, tiết diện, dựng hệ lưới công trình…

Trang 40

BƯỚC 2: Dựng mô hình

Trang 41

Trang 42

Trang 43

Trang 44

Trang 45

Trang 46

Trang 47

Trang 48

Trang 49

BƯỚC 3: Xác định tải trọng (TLBT + HOÀN THIỆN)

TLBT

Trang 50

BƯỚC 3: Xác định tải trọng (TƯỜNG XÂY TRÊN SÀN)

Trang 51

BƯỚC 3: Xác định tải trọng (HOẠT TẢI)

Trang 52

BƯỚC 3: Xác định tải trọng (HOẠT TẢI)

Trang 54

BƯỚC 4: Khai báo khối lượng tham gia dao động trong Etabs

Khối lượng tham gia dao động theo TCXD229:1999 là 100% tĩnh tải và 50% hoạt tải

Trang 55

BƯỚC 4: Khai báo khối lượng tham gia dao động trong Etabs

Click Define menu  Mass source…

Trang 56

BƯỚC 5: Gán sàn tuyệt đối cứng

Assign  Shell/Area  Diaphragms

Trang 57

BƯỚC 5: Gán sàn tuyệt đối cứng

Assign  Shell/Area  Diaphragms

Trang 58

BƯỚC 6: Chia lưới tự động cho sàn

Mesh sàn : Assign  Shell/Area  Area Objects Mesh Option

Trang 59

BƯỚC 6: Chia lưới tự động cho sàn

Mesh sàn : Assign  Shell/Area  Area Objects Mesh Option

Trang 60

BƯỚC 6: Chia lưới thật cho vách

Mesh vách : Edit  Mesh Area

Chia ảo ( Auto Mesh) được không????

Trang 61

BƯỚC 7: Khai báo số mode cần phân tích

Trang 62

BƯỚC 8: Tỉ lệ phần trăm khối lượng công trình tham gia dao

động riêng theo từng phương

Trang 63

Trang 64

•  - hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió;

- Với dạng dao dộng 1, xác định 1 theo bảng trang sau:

- Với dạng dao dộng thứ 2 và thứ 3, lấy 2 = 3 = 1;

• Mj - Khối lượng tập trung của phần công trình thứ j;

• i -hệ số được xác định bằng cách chia công trình thành n phần;

Giá trị tiêu chuẩn của thành phần động

n

j

Fj ji i

M y

W y

1 2

1



• yji- Dịch chuyển ngang tỷ đối của trọng tâm phần thứ j ứng với dạng daođộng riêng thứ i, không thứ nguyên;

Trang 65

Trang 66

Trang 67

 Phương pháp phân tích TCVN 9396-2012 ( KHI TÍNH ĐỘNG ĐẤT)

 Dao động thực tế của công trình là sự tổng hợp của nhiều dạng dao động (mode) Mỗi mode có một sự đóng góp khác nhau vào dao động theo phương đang xét Phụ thuộc vào sự dao động của mode

đó theo phương đang xét là nhiều hay ít TCXDVN 9386 - 2012

quy định “ Tổng các khối lượng hữu hiệu của các dạng dao động được xét chiếm ít nhất 90% tổng khối lượng của kết cấu ” và “ Tất

cả các mode có khối lượng hữu hiệu lớn hơn 5% tổng khối lượng kết cấu đều được xét đến ” Xác định từ kết quả phân tích.

 Theo ví dụ ở hình trên, ta chỉ cần lấy đến mode thứ 11 vì khi đó hệ

số khối lượng tham gia theo cả 2 phương đều lớn hơn 90% Số mode được chọn còn phụ thuộc vào hình dạng dao động của các mode đó đã đủ mô tả được hình dạng dao động của công trình theo phương đó hay chưa.

Trang 68

 Phương pháp phân tích TCVN 9396 - 2012

Trang 69

Trang 70

BƯỚC 9: Khối lượng tham gia dao động của từng tầng Tọa độ tâm cứng

Tọa độ tâm khối lượng

Trang 71

BƯỚC 9: Khối lượng tham gia dao động của từng tầng

Trang 72

BƯỚC 10: Dịch chuyển theo phương trục X và Y ứng với các

mode dao động

Trang 73

BƯỚC 10: Dịch chuyển theo phương trục X và Y ứng với các

mode dao động

Trang 74

 Mode 1 : Dịch chuyển ngang theo phương trục X ( dạng dao động 1)

Trang 75

 Mode 2 : Dịch chuyển ngang theo phương trục X & Y( dạng dao động 2)

Trang 76

 Mode 3 : Dịch chuyển ngang theo phương trục Y( dạng dao động 1)

Trang 77

Khi xác định thành phần động của tải trọng gió theo TCVN 229-1999 ta bỏ qua mode 2 Vì:

- Ở mode 3 có tần số f 3 = 0.798 Hz và ở mode 4 có f 4 = 1.971 Hz thõa điều kiện f 3 < f L <f 4 nên ta chỉ cần xác định thành phần động của gió ứng với dạng dao động đầu tiên ( bỏ qua dạng dao động thứ 2 của mode 2).

- Ngoài ra phần trăm khối lượng tham gia dao động của mode

2 vào phương X và phương Y rất nhỏ ( chiếm < 5% tổng khối lượng)

Trang 78

Trang 79

Trang 80

Trang 81

Xác định thành phần tĩnh của tải trọng gió theo TCXD 2737 – 1995 [1]

Trang 82

Trang 83

Vùng áp lực gió IIA, dạng địa hình C

Trang 84

Trang 85

Trang 86

 Tham khảo bản vẽ kiến trúc chung cư Mỹ Phước

Trang 87

Xác định thành phần động của tải trọng gió theo 229-1999

Trang 88

i -hệ số động lực (không thứ nguyên) ứng với dạng dao

động i, phụ thuộc thông số i (không thứ nguyên) và độ

giảm lôga của dao động

Trang 89

Trang 90

Trang 91

Trang 92

x z

Trang 93

Kết quả tính thành phần động của tải trọng gió theo 229-1999

Trang 94

Kết quả tính thành phần động của tải trọng gió theo 229-1999

Trang 97

Cách gán tải gió vào mô hình ETABS theo TCVN 229-1999

Nhập tọa độ tâm hình học

GIOTINHX là gió tĩnh theo phương trục X

Định dạng
Số trang	110
Dung lượng	4,95 MB

BAI GIANG GIO DONG THS HUYNH TRUNG TIN

ỨNG DỤNG ETABS TRONG TÍNH TÓAN CÔNG TRÌNH