phụ lục đồ án tốt nghiệp TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG GIÓ TĨNH

Giá trị tính toán thành phần động của tải trọng gió...59 Bảng B.13:Giá trị tính toán thành phần gió động theo phương X Model 1.59 Bảng B.14:Giá trị tính toán thành phần gió động theo phư

Bảng A.1: Bề rộng đón gió theo 2 phương các tầng công trình 2

Bảng A.2: Tọa độ các điểm (1, 2, 3, 4, O, CR) 3

II Tổng hợp giá trị vectors hệ số khí động tương đương tại tâm cứng sàn 4

Bảng A.3: Giá trị vecto khí động quy về điểm đặt tâm cứng của sàn Gió X 4

Bảng A.4: Giá trị vecto khí động quy về điểm đặt tâm cứng của sàn Gió -X 6

Bảng A.5: Giá trị vecto khí động quy về điểm đặt tâm cứng của sàn Gió Y 8

Bảng A.6: Giá trị vecto khí động quy về điểm đặt tâm cứng của sàn Gió -Y 9

III Tính toán áp lực gió theo độ cao ứng với công trình 11

Bảng A.7: Áp lực gió theo độ cao ứng với công trình 12

IV Tính toán thành phần gió tĩnh 13

Bảng A.8: Giá trị tính toán tải trọng gió tĩnh (Gió X) 14

Bảng A.9: Giá trị tính toán tải trọng gió tĩnh (Gió -X) 16

Bảng A.10: Giá trị tính toán tải trọng gió tĩnh (Gió Y) 17

Bảng A.11: Giá trị tính toán tải trọng gió tĩnh (Gió -Y) 19

V Biểu đồ lực gió tĩnh tác động vào công trình 20

Gió theo phương X (TH1) 21

Gió theo phương X (TH2) 21

Gió theo phương (-X) (TH1) 22

Gió theo phương (-X) (TH2) 22

Bảng B.2: Xác định  cho các tầng 3 – Mái 3 28

Bảng B.3: Xác định  cho các tầng 1 và tầng 2 28

Bảng B.4: Xác định  cho các tầng 29

Bảng B5: Giá trị tính toán thành phần xung phương X (Model 1) 30

Bảng B.6: Giá trị tính toán thành phần xung phương X (Model 2-3) 31

Bảng B.7: Giá trị tính toán thành phần xung phương -X (Model 1) 32

Bảng B.8: Giá trị tính toán thành phần xung phương -X (Model 2-3) 32

Bảng B.9: Giá trị tính toán thành phần xung phương Y (Model 1) 32

Bảng B.10: Giá trị tính toán thành phần xung phương Y (Model 2-3) 33

Bảng B.11: Giá trị tính toán thành phần xung phương -Y (Model 1) 34

Bảng B.12: Giá trị tính toán thành phần xung phương -Y (Model 2-3) 34

III Giá trị tính toán thành phần động của tải trọng gió 35

1 Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió 35

Xác định thông số  cho gió theo hướng X mode 2 39

Xác định thông số  cho gió theo hướng X mode 2 40

Xác định thông số  cho gió theo hướng (-X) mode 1 42

Xác định thông số  cho gió theo hướng (-X) mode 2 44

Xác định thông số  cho gió theo hướng (-X) mode 3 46

Xác định thông số  cho gió theo hướng Y mode 1 48

Xác định thông số  cho gió theo hướng Y mode 2 50

Xác định thông số  cho gió theo hướng Y mode 3 51

Xác định thông số  cho gió theo hướng (-Y) mode 1 53

Xác định thông số  cho gió theo hướng (-Y) mode 2 55

Xác định thông số  cho gió theo hướng (-Y) mode 3 57

Hệ số động lực j 58

Bảng tổng hợp Hệ số  58

2 Giá trị tính toán thành phần động của tải trọng gió 59

Bảng B.13:Giá trị tính toán thành phần gió động theo phương X (Model 1).59

Bảng B.14:Giá trị tính toán thành phần gió động theo phương X (Model 2).60

Bảng B.19:Giá trị tính toán thành phần gió động theo phương Y (Model 1).64 Bảng B.20:Giá trị tính toán thành phần gió động theo phương Y (Model 2).65 Bảng B.21:Giá trị tính toán thành phần gió động theo phương Y (Model 3).65 Bảng B.22:Giá trị tính toán thành phần gió động theo phương -Y (Model 1)66 Bảng B.23:Giá trị tính toán thành phần gió động theo phương -Y (Model 2)67 Bảng B.24:Giá trị tính toán thành phần gió động theo phương -Y (Model 3)68

 Biểu đồ thành phần động của tải trọng gió vào công trình 69

Gió theo phương (X): 69

Gió theo phương (-X) 70

Gió theo phương (Y) 71

Gió theo phương (-Y) 72

 Phụ lục A là phần trình bày chi tiết các bước tính toán tải trọng gió tĩnh đã nêu trong tập thuyết minh.

I Tính toán vị trí các điểm gán vecto tổng tương đương của hệ số khí động

tác dụng vào mặt đón gió.

 Căn cứ vào hướng dẫn từ TCVN 2737-1995 ta đã có cơ sở xác định các điểm (1, 2,

3, 4) như trình bày trong tập thuyết mình như sau:

- Sau khi xác định kích thước mặt bằng đón gió từ bản vẽ kiến trúc và vị trí tâm hình học của sàn, từ tâm hình học của sàn lấy thêm các điểm 1, 2 theo phương Y cách tâm hình học một khoảng bằng 0.15B với B là chiều dài cạnh đón gió theo phương

Y của tầng Lấy thêm các điểm 3,4 theo phương X cách tâm hình học một khoảng bằng 0.15L với L là chiều dài cạnh đón gió theo phương X của tầng.

- Như vậy tọa độ các điểm 1, 2, 3, 4 được lấy theo tọa độ tâm hình học của sàn đã xuất từ Etabs như bảng sau:

Bảng A.1: Bề rộng đón gió theo 2 phương các tầng công trình.

TẦNG các tầng z Cao độ

(m)

Hệ số c mặt đón gió TCVN

Hệ số c mặt khuất gió TCVN

Hệ số c mặt khuất gió trung gian TCVN

Bề rộng đón gió phương X (m)

Bề rộng đón gió phương Y (m)

Tọa độ điểm đặt vecto hệ số khí động tương đương

Tọa độ diểm (1) Tọa độ diểm (2) Tọa độ diểm (3) Tọa độ diểm (4)

trên, ta tiến hành tổng hợp các giá trị vecto hệ số khi động tương đương bằng cách xác định 3 thành phần CX, CY và CMZ trong đó:

- CX : là vecto tổng tương đương theo phương X của hệ số khí động.

- CY : là vecto tổng tương đương theo phương Y của hệ số khí động.

- CMZ : là tổng momen xoắn (xét tới dấu các momen thành phần) do độ lệch giữa điểm đặt vecto tổng tương đương theo 2 phương X và Y so với tâm cứng của sàn.

 Với một mặt bằng đón gió bất kì ứng với mỗi phương X, Y, (-X), (-Y) ta luôn có 2 trường hợp để xác định cặp 3 thành phần CX, CY và CMZ Hai trường hợp này sinh

do sự thay đổi hướng xét của thành phần gió ngang có hướng tác dụng vuông góc với hướng gió chính.

- Như đã trình bày cụ thể với ví dụ tính toán cho tầng 7, ta có bảng kết quả sau cho toàn bộ công trình.

Bảng A.3: Giá trị vecto khí động quy về điểm đặt tâm cứng của sàn (Gió X).

 TH1:

Bảng A.4: Giá trị vecto khí động quy về điểm đặt tâm cứng của sàn (Gió –X).

Bảng A.5: Giá trị vecto khí động quy về điểm đặt tâm cứng của sàn (Gió Y).

Bảng A.6: Giá trị vecto khí động quy về điểm đặt tâm cứng của sàn (Gió -Y).

III Tính toán áp lực gió theo độ cao ứng với công trình:

 Từ số liệu hầm gió ta có: Uref = 27.6 m/s ở độ cao Zref = 200m Vì Uref từ hầm gió là

vận tốc trung bình trong khoảng thời gian 1 giờ, bị vượt trung bình 1 lần trong

gian 3 s, bị vượt trung bình 1 lần trong vòng 50 năm Để tiện tính toán và lập

biểu đồ so sánh như sau:

- Áp dụng công thức chuyển đổi vận tốc tốc gió:

Hình 1: Chuyển đổi vận tốc gió trung bình t- giây sang gió 1-giờ (theo ASCE 7-05)

(nguồn “Yêu cầu về tải trọng và tác động khi thiết kế nhà cao tầng ở Việt Nam” của TS Nguyễn Đại Minh, KS.Phạm Anh Tuấn – Viện KHCN xây dựng)

Với : U1h : là vận tốc gió thiết kế lấy từ hầm gió (vận tốc trung bình trong khoảng

thời gian 1 giờ, bị vượt trung bình 1 lần trong vòng 50 năm).

U3s : là vận tốc gió được qua đổi gió (vận tốc trung bình trong khoảng thời

gian 3s, bị vượt trung bình 1 lần trong vòng 50 năm).

- Vận tốc gió tại điểm đo gió bất kỳ (z) ứng với công trình:

0.23 (z)

(z) (ref) (ref)

IV Tính toán thành phần gió tĩnh.

 Áp dụng số liệu sử lý từ thí nghiệm hầm gió và quy trình tính toán theo TCVN ta tính toán các thành phần gió tĩnh như sau:

- Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió ở độ cao zj so với mốc chuẩn được xác định như sau:

0

Wtc W ( ) c

Trong đó: Wo: giá trị áp lực gió tiêu chuẩn.

k(zj): hệ số tính kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao.

c: hệ số khí động, phụ thuộc vào mặt đón gió của công trình.

- Giá trị tính toán thành phần tĩnh của áp lực gió ở độ cao zj so với mốc chuẩn:

Wtt W

Với: n = 1.2 hệ số tin cậy.

Trong đó: n = 1.2 : hệ số tin cậy.

hj : chiều cao tầng phía dưới tầng thứ j

hj+1 : chiều cao tầng phía trên tầng thứ j

b : bề rộng đón gió.

 Từ số liệu hầm gió ta đã có áp lực gió thay đổi theo độ cao của công trình với tốc độ gió thiết kế là Vtk = 32m/s, địa hình C:

2 ( )

Wz  0.0613  U z

Với: U(z) được tính theo (1)

Nên có thể viết lại phương trình (*) như sau:

Wtt   n Wz  C h

C   B c

12

c: ở đây ta hiểu c là một vecto chỉ hướng tác động của gió lên công trình.

C: là tổng tất cả các vecto hệ số khí động trên mặt bằng đón gió của công trình đặt tại tâm hình học của sàn.

B: bề rộng đón gió theo phương đang xét.

h: chiều cao đón gió của sàn thứ j.

 Kết quả được thể hiện theo phương X, -X, Y, -Y mỗi phương gồm 2 trường hợp.

Bảng A.9: Giá trị tính toán tải trọng gió tĩnh (Gió -X).

Bảng A.10: Giá trị tính toán tải trọng gió tĩnh (Gió Y).

Wtt MZ(T.m)

Wtt MZ(T.m)

Wtt MZ(T.m) (TH 1-3) (TH 1-4) (TH 2-3) (TH 2-4)

Bảng A.11: Giá trị tính toán tải trọng gió tĩnh (Gió -Y).

Wtt MZ(T.m)

Wtt MZ(T.m)

Wtt MZ(T.m) (TH 1-3) (TH 1-4) (TH 2-3) (TH 2-4)

V Biểu đồ lực gió tĩnh tác động vào công trình:

 Gió theo phương X (TH2):

0.00 4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20 31.30 34.40 37.50 40.60 43.70 46.80 49.90 54.10 57.40

WMz TH1/1-3 (T.m)

0.00 4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20 31.30 34.40 37.50 40.60 43.70 46.80 49.90 54.10 57.40 59.10 61.60 64.80

WMz TH2/1-3 (T.m)

0.00 4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20 31.30 34.40 37.50 40.60 43.70 46.80 49.90 54.10 57.40 59.10 61.60 64.80

0.00 4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20 31.30 34.40

-6.00 -5.00 -4.00 -3.00 -2.00 -1.00 0.00

Wy TH1 (T)

0.00 4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20 31.30 34.40

-50.00 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00

WMz TH1/1-3 (T.m)

0.00 4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20 31.30 34.40

-8.00 -7.00 -6.00 -5.00 -4.00 -3.00 -2.00 -1.00 0.00

Wx (T)

0.00 4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20

-120.00 -100.00 -80.00 -60.00 -40.00 -20.00 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00

WMz TH1/2-4 (T.m)

0.00 4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20

WMz TH1/1-4 (T.m)

0.00 4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20

-40.00 -20.00 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 140.00 160.00

4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20 31.30 34.40

-8.00 -7.00 -6.00 -5.00 -4.00 -3.00 -2.00 -1.00 0.00

Wx (T)

0.00 4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20 31.30 34.40

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00

Wy TH2 (T)

0.00 4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20 31.30

-80.00 -60.00 -40.00 -20.00 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00

WMz TH2/1-3 (T.m)

0.00 4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20 31.30 34.40 37.50 40.60 43.70 46.80

-140.00 -120.00 -100.00 -80.00 -60.00 -40.00 -20.00 0.00 20.00 40.00 60.00

WMz TH2/2-3 (T.m)

0.00 4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20 31.30 34.40 37.50 40.60 43.70 46.80 49.90

-30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00

WMz TH2/2-4 (T.m)

0.00 4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20 31.30 34.40 37.50 40.60 43.70 46.80

-20.00 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00

WMz TH2/1-4 (T.m)

0.00 4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20 31.30 34.40 37.50 40.60 43.70 46.80 49.90 54.10 57.40 59.10 61.60 64.80

-600.00 -500.00 -400.00 -300.00 -200.00 -100.00 0.00

WMz TH1/1-3 (T.m)

0.00 4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20 31.30 34.40 37.50 40.60 43.70 46.80 49.90 54.10 57.40 59.10 61.60 64.80

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00

Wy (T)

0.00 4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20 31.30 34.40 37.50 40.60 43.70 46.80 49.90 54.10 57.40 59.10 61.60 64.80

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50

Wx TH1 (T)

0.00 4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20 31.30 34.40 37.50 40.60 43.70 46.80 49.90 54.10 57.40 59.10 61.60 64.80

-500.00 -450.00 -400.00 -350.00 -300.00 -250.00 -200.00 -150.00 -100.00 -50.00 0.00

WMz TH1/2-3 (T.m)

0.00 4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20 31.30 34.40 37.50 40.60 43.70 46.80 49.90 54.10 57.40 59.10 61.60 64.80

-100.00 -50.00 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00 400.00

WMz TH1/2-4 (T.m)

0.00 4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20 31.30 34.40 37.50 40.60 43.70 46.80 49.90 54.10 57.40 59.10 61.60 64.80

-100.00 -50.00 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00 400.00

WMz TH1/1-4 (T.m)

 Gió theo phương (-Y) (TH1)

 Gió theo phương (-Y) (Th2)

0.00 4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20 31.30 34.40 37.50 40.60 43.70 46.80 49.90 54.10 57.40

-500.00 -450.00 -400.00 -350.00 -300.00 -250.00 -200.00 -150.00 -100.00 -50.00 0.00

WMz TH2/1-3 (T.m)

0.00 4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20 31.30 34.40 37.50 40.60 43.70 46.80 49.90 54.10 57.40

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00

Wy (T)

0.00 4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20 31.30 34.40 37.50 40.60 43.70 46.80 49.90 54.10 57.40

-2.50 -2.00 -1.50 -1.00 -0.50 0.00

Wx TH2 (T)

0.00 4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20 31.30 34.40 37.50 40.60 43.70 46.80 49.90 54.10 57.40 59.10 61.60 64.80

-600.00 -500.00 -400.00 -300.00 -200.00 -100.00 0.00

WMz TH2/2-3 (T.m)

0.00 4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20 31.30 34.40 37.50 40.60 43.70 46.80 49.90 54.10 57.40 59.10 61.60 64.80

-50.00 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00 400.00

WMz TH2/1-4 (T.m)

0.00 4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20 31.30 34.40 37.50 40.60 43.70 46.80 49.90 54.10 57.40 59.10 61.60 64.80

-50.00 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00 400.00

WMz TH2/2-4 (T.m)

0.00 4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20 31.30 34.40 37.50 40.60 43.70 46.80 49.90 54.10 57.40 59.10 61.60 64.80

WMz TH1/1-3 (T.m)

0.00 4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20 31.30 34.40 37.50 40.60 43.70 46.80 49.90 54.10 57.40 59.10 61.60 64.80

Wy (T)

0.00 4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20 31.30 34.40 37.50 40.60 43.70 46.80 49.90 54.10 57.40 59.10 61.60 64.80

-2.50 -2.00 -1.50 -1.00 -0.50 0.00

Wx TH1 (T)

0.00 4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20 31.30 34.40 37.50 40.60 43.70 46.80 49.90 54.10 57.40 59.10 61.60 64.80

-400.00 -350.00 -300.00 -250.00 -200.00 -150.00 -100.00 -50.00 0.00 50.00 100.00

WMz TH1/1-4 (T.m)

0.00 4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20 31.30 34.40 37.50 40.60 43.70 46.80 49.90 54.10 57.40 59.10 61.60 64.80

0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00 400.00 450.00 500.00

WMz TH1/2-3 (T.m)

0.00 4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20 31.30 34.40 37.50 40.60 43.70 46.80 49.90 54.10 57.40 59.10 61.60 64.80

-400.00 -350.00 -300.00 -250.00 -200.00 -150.00 -100.00 -50.00 0.00 50.00 100.00

WMz TH1/2-4 (T.m)

0.00 4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20 31.30 34.40 37.50 40.60 43.70 46.80 49.90 54.10 57.40 59.10 61.60 64.80

0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00 400.00 450.00 500.00

WMz TH2/1-3 (T.m)

0.00 4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20 31.30 34.40 37.50 40.60 43.70 46.80 49.90 54.10 57.40 59.10 61.60 64.80

Wy (T)

PHỤ LỤC B TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG GIÓ ĐỘNG.

 Phụ lục B là phần trình bày chi tiết các bước tính toán tải trọng gió động đã nêu trong tập thuyết minh.

I Xác định số mode dao động riêng tham gia tính toán gió động

 Từ Etabs ta xuất ra được 12 dạng dao động đầu tiên của công trình:

Bảng B.1: Chu kỳ và tần số của các Model

0.00 4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20 31.30

-400.00 -350.00 -300.00 -250.00 -200.00 -150.00 -100.00 -50.00 0.00 50.00

WMz TH2/2-4 (T.m)

0.00 4.80 7.90 11.00 15.80 18.90 22.00 25.10 28.20 31.30

WMz TH2/2-3 (T.m)

1995 ta thấy công trình sẽ ứng với vùng áp lực gió I với Wo = 65 daN/m

- Theo TCVN 2737-1995 đối với công trình bê tông cốt thép và gạch đá, công trình

khung thép có kết cấu bao che thì độ giảm loga dao động của kết cấu  = 0.3

- Dựa vào bảng tính toán tần số dao động của các model công trình ta thấy:

f  f  f

mode 3 lại là mode xoắn của công trình nên để quy trình tính toán đầy đủ

và an toàn ta tính toán thành phần gió động cho công trình với 3 model đầu tiên.

II Tính toán giá trị tiêu chuẩn thành phần xung của gió động:

W Wtc

Với: WFj: Giá trị tiêu chuẩn thành phần gió động của tải trọng gió tác

dụng lên phần thứ j của công trình, ứng với các dạng giao động khác nhau khi chỉ kể đến ảnh hưởng của xung vận tốc gió, có thứ nguyên

là lực.

- Wj tc: Giá trị tiêu chuẩn của lực gió tĩnh tác dụng lên phần thứ j của công trình (đã

quy thành tập trung) Ta có 3 thành phần của Wjtc là: Wx, Wy, WMj.

- j : hệ số áp lực động, phụ thuộc vào độ cao phần thứ j của công trình.

-  : lấy bằng 1 khi tính toán với dạng dao động đầu tiên, còn đối với các dạng dao

động còn lại lấy  = 1 Với  là hệ số tương quan không gian, phụ thuộc vào kích thước công trình và hướng gió tương ứng Hệ số  được xác định theo bảng 4 và

bảng 5 TCVN 229-1999:

Gió (-Y) zOy 0.4×25.1=10.0

Mái 2 57.40 0.536

 Từ các thông số trên tiến hành tính toán ta có bảng kết quả sau:

Bảng B.9: Giá trị tính toán thành phần xung WF gió theo phương Y (Model 1).

Bảng B.12: Giá trị tính toán thành phần xung WF cho gió -Y (Model 2-3).

III Giá trị tính toán thành phần động của tải trọng gió.

1 Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió.

( )

Wtc

p ji  Mj   j  yji

thuộc vào đơn vị của WFj.

Mj : khối lượng tham gia giao động của phần công trình thứ j Kết

quả lấy từ Etabs gồm 3 thành phần sau:

MASSX : khối lượng tham gia giao động thẳng theo phương x

của tầng.