tính toán tải trọng ngang nhà cao tầng

TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG NGANGNHÀ CAO TẦNG PHẠM VĂN MẠNH Khoa Xây dựng – Đại học Kiến trúc Tp.HCM... TẢI TRỌNG NGANGGió tĩnh Gió động... Mô hình hóa công trình để tính tải ngangXác nh các d ạ

TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG NGANG

NHÀ CAO TẦNG

PHẠM VĂN MẠNH Khoa Xây dựng – Đại học Kiến trúc Tp.HCM

TẢI TRỌNG NGANG

Gió tĩnh

Gió động

A1 Gió t ĩnh (TCVN 2737-1995)

0

W k

c

Giá tr ị áp l ự c tiêu chu ẩ n c ủ a gió t ĩ nh t ạ i độ cao hj:

c : h ệ s ố khí độ ng; tra b ả ng 6 ph ụ thu ộ c hình d ạ ng công trình

kj : h ệ s ố thay đổ i áp l ự c gió theo độ cao hj; tra b ả ng 5

W0: giá tr ị áp l ự c gió tra b ả ng 4 theo vùng mi ề n

Phân loại vùng miền xem phụ lục E

Nhà công nghiệp 1 nhịp cao ≥ 36m; H/L>1,5

Công trình có độ mảnh lớn

Trụ, tháp, ống khói, giàn giá lộ thiên

PHẠM VĂN MẠNH – Khoa XD – ĐH Kiến trúc Tp.HCM

Wp = hàm số của ( W, M , ζ , ξ , υ , dạng dao động riêng )

Tùy vào tính ch t c a công trình mà gió

ch k n tác độ ng c ủ a xung c ủ a v ậ n t ố c gió hay c ả hai

Tùy vào tính ch ấ t c ủ a công trình mà gió

ch ỉ k ể đế n tác độ ng c ủ a xung c ủ a v ậ n t ố c gió hay c ả hai Các thành phần gió động

Xác định tính chất của công trình

B ả ng 9- Giá tr ị gi ớ i h ạ n c ủ a t ầ n s ố dao độ ng riêng f L

( )

Công trình BTCT, g ạ ch đ á, khung thép có k ế t c ấ u bao che

Tính ch ấ t công trình ph ụ thu ộ c vào t ươ ng quan gi ữ a t ầ n s ố dao

độ ng riêng th ứ nh ấ t f1 và t ầ n s ố gi ớ i h ạ n fL

Công trình BTCT, g ạ ch đ á, khung thép có k ế t c ấ u bao che

PHẠM VĂN MẠNH – Khoa XD – ĐH Kiến trúc Tp.HCM

Các bước chính tính toán gió động

Wp = hàm số của ( W, M , ζ , ξ , υ , dạng dao động riêng )

Mô hình hóa công trình để tính tải ngang

Kh i l ượ ng tham gia dao độ ng:

Chuy ể n v ị không th ứ nguyên t ầ ng (j)

t ươ ng ứ ng v ớ i d ạ ng dao độ ng th ứ (i) :

yji

Xác đị nh các d ạ ng dao độ ng riêng Xác đị nh các d ạ ng dao độ ng riêng

γcg : HS chiết giảm khối lượng tạm thời; Đa số các trường hợp nhà cao tầng γcg=0.5;

xem bảng 1 TCXD 229:1999

T ầ n s ố dao độ ng riêng c ủ a d ạ ng dao

độ ng th ứ (i) :

fi

Mô hình hóa công trình để tính tải ngang

Xác nh các d ạ ng dao độ ng riêng Xác đị nh các d ạ ng dao độ ng riêng

Mode 1 Mode 2 Mode 3

Thành phần gió động khi chỉ kể đến xung

của vận tốc gió (f 1 ≥ f L )

j j

Giá tr tiêu chu n áp l c gió độ ng t ạ i độ cao hj:

ν : h ệ s ố t ươ ng quan không gian áp l ự c độ ng ; tra b ả ng 10&11

ph ụ thu ộ c kích th ướ c công trình

ζj : h ệ s ố thay đổ i áp l ự c độ ng c ủ a gió theo độ cao hj; tra b ả ng 8

Wj: giá tr ị áp l ự c t ĩ nh c ủ a gió t ạ i độ cao hj

( đ ã tính toán ở ph ầ n gió t ĩ nh)

Thành phần gió động khi chỉ kể đến xung

Ví d ụ : - Gió th ổ i h ướ ng x, m ặ t đ ón gió zoy: ρ=b và χ=h

- Gió th ổ i h ướ ng y, m ặ t đ ón gió zox: ρ=a và χ=h

M ặ t ph ẳ ng t ọ a độ c ơ b ả n / / v ớ i b ề m ặ t t ính t oán

Thành phần gió động khi chỉ kể đến xung

của vận tốc gió (f 1 ≥ f L )

B ả ng 11- hệ số thay đổi áp lực động của gió theo độ cao ζ

Thành phần gió động khi kể đến xung của

Thành phần gió động khi kể đến xung

ji i

i j

ji

W ( ) = × ξ × Ψ ×

Giá tr tiêu chu n thành ph ần động của t ải gió tác

dụng lên phần thứ j của công trình có độ cao hj:

Thành phần gió động khi kể đến xung

1 0

= ε

Thành phần gió động khi kể đến xung

M y

W y

1 2 1

WFj : Giá tr tiêu chu n thành ph ầ n độ ng c ủ a gió khi ch ỉ

k ể đế n xung c ủ a v ậ n t ố c gió tác d ụ ng lên ph ầ n j:

hj

Sj : di ệ n ch ị u t ả i ph ầ n j (di ệ n đ ón gió)

: giá tr ị tiêu chu ẩ n áp l ự c gió độ ng t ạ i độ cao hj

t ươ ng ứ ng v ớ i mode i khi ch ỉ k ể đế n xung c ủ a v ậ n

t ố c gió

i

pj

W

Thành phần gió động khi kể đến xung

Giá tr tiêu chu ẩ n áp l ự c gió độ ng t ạ i độ cao hj t ươ ng ứ ng v ớ i mode i khi chỉ

kể đến xung của tốc gió :

j j

Giá trị tính toán của tải trọng gió

W W

Chất tải gió động lên công trình

Tải gió động ~ lực quán tính

Đặt vào tâm khối lượng

PHẠM VĂN MẠNH – Khoa XD – ĐH Kiến trúc Tp.HCM

Hệ quả của tải trọng gió

) (

) (

) (

i

i E W E W E W W

Các bước chính tính tác động ngang của

A đá hoặc cá c kiến tạ o địa chất khá c tựa đá , kể cả cá c đất yếu hơn trê n

bề mặt vớ i bề dày lớ n nhất là 5m.

> 800 -

-B đất cá t, cuội sỏi rất chặt hoặc đất sét rất cứng có bề dày ít nhất hàng

chục mét, tính chất cơ học tăng dần theo độ sâu.

D đất rời trạ ng thá i từ xốp đến chặt vừa (có hoặc không xen kẹp vài lớ p

đất dính) hoặc có đa phần đất dính trạ ng thá i từ mềm đến cứng vừa.

< 180 < 15 < 70

E địa tầng bao gồm lớ p đất trầm tích sông ở trê n mặt vớ i bề dày trong

khoảng 5-20m có giá trị tốc độ truyền sóng nh loạ i C, D và bê n dớ i là

cá c đất cứng hơn vớ i tốc độ truyền sóng "#> 800m/s

$

1 địa tầng bao gồm hoặc chứa một lớ p đất sét mềm/bù n (bụi) tính dẻ o

cao (PI > 40) và độ ẩm cao, có chiều dày ít nhất là 10m.

< 100 (tham khảo)

- 10-20

$

2 địa tầng bao gồm cá c đất dễ hoá lỏng, đất sét nhạ y hoặc cá c đất

khá c vớ i cá c đất trong cá c loạ i nền A-E hoặc S1.

PHẠM VĂN MẠNH – Khoa XD – ĐH Kiến trỳc Tp.HCM

Mô hình hóa công trình

Mụ hỡnh húa cụng trỡnh

Kh ố i l ượ ng tham gia dao độ ng:

1,0 0,8 0,5

Tải trọng đặtlê n nhà, loạ i ψ2

Loạ i A: Khu vực nhà ở, gia đ ình 0,3 Loạ i B: Khu vực văn phòng 0,3 Loạ i C: Khu vực hội họp 0,6 Loạ i D: Khu vực mua bá n 0,6 Loạ i E: Khu vực kho lu trữ 0,8 Loạ i F: Khu vực giao thông, trọng lợ ng xe ≤ 30kN 0,6 Loạ i G: Khu vực giao thông, 30kN≤ trọng lợ ng xe ≤ 160kN 0,3

d D C

a

T

T q

S

a T

S T T

T

.

5 , 2 :

d D

a

T

T

T q S

a T

S T T

.

5

, 2

Gia tốc nền thiết kế cho nền loại A

PP tĩnh lực ngang tương đương

Theo ph ươ ng đ ang xét (X/ Y), l ự c c ắ t đ áy có giá tr ị :

PP tĩnh lực ngang tương đương

L c ngang tác d ụ ng lên t ầ ng j có kh ố i l ượ ng Mj đặ t t ạ i tâm kh ố i l ượ ng:

Phân phối lực cắt lên CT

yj1 : chuy ể n v ị t ỉ đố i c ủ a t ầ ng j ở mode 1 theo ph ươ ng xét

∑ =

k k k

j j b

j

y M

y

M F

PP phõn tớch phổ phản ứng

Theo m i ph ươ ng; ph ả i xột t ấ t c ả cỏc mode dao độ ng sao cho:

Tổng cá c khối lợ ng hữu hiệu của cá c dạ ng dao động

đ-ợ c xét chiếm ít nhất 90% tổng khối lđ-ợ ng của kết cấu

Tất cả cá c dạ ng dao động có khối lợ ng hữu hiệu lớ n hơn 5% của tổng khối lợ ng đều đợ c xét đến

Ứ ng v ớ i m ộ t mode dao độ ng i ; tớnh l ự c c ắ t đ ỏy nh ư tr ườ ng h ợ p

M y

M

y M

1 2

2 1

) (

) (

dd E F E F E F E F

Theo phương X:

) (

) (

) (