So sánh phương pháp xác định tải trọng gió tác dụng lên nhà công nghiệp theo tiêu chuẩn ASCE 7 2010 và TCVN 2737 1995

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA --- NGUYỄN MINH ĐĂNG SO SÁNH PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG GIÓ TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG THEO TIÊU CHUẨN ASCE 7-2010 VÀ TCVN 2737-1995

SO SÁNH PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG GIÓ

TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG THEO TIÊU CHUẨN ASCE 7-2010 VÀ TCVN 2737-1995

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

NGUYỄN MINH ĐĂNG

SO SÁNH PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG GIÓ

TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG THEO TIÊU CHUẨN ASCE 7-2010 VÀ TCVN 2737-1995

Chuyên ngành : Kỹ thuật Xây dựng Công trình Dân dụng và Công nghiệp

LỜI CẢM ƠN

Sau hơn hai năm theo học tại lớp Cao học chuyên ngành Kỹ thuật Xây dựng Công trình Dân dụng và Công nghiệp – Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng, tôi đã được phân công làm luận văn tốt nghiệp với đề tài:

“So sánh phương pháp xác định tải trọng gió tác dụng lên công trình xây dựng

theo tiêu chuẩn ASCE 7-2010 và TCVN 2737-1995”

Đối với một kỹ sư thiết kế, việc tìm hiểu vận dụng tiêu chuẩn vào tính toán là một việc rất khó khăn, đặc biệt là vận dụng và nghiên cứu tiêu chuẩn nước ngoài Tuy nhiên, trong suốt thời gian thực hiện luận văn, tôi đã luôn nhận được sự giúp đỡ, quan tâm và chỉ bảo tận tình của các thầy (cô) giáo, các chuyên gia của Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng, các bạn bè đồng nghiệp Vì vậy tôi đã có tinh thần và kiến thức để hoàn thành tốt và đúng thời hạn luận văn của mình

Có được kết quả này, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn

chính TS Đặng Công Thuật - người đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt thời gian thực

hiện luận văn, đồng thời tôi cũng xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng, cùng các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ, đóng góp nhiều ý kiến trong quá trình thực hiện luận văn này

Do năng lực và thời gian nghiên cứu có hạn nên luận văn không thể tránh khỏi sai sót, tác giả mong muốn nhận được sự góp ý, chỉ bảo của thầy cô và đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn

Trà Vinh, tháng 01 năm 2018

Tác giả luận văn

Nguyễn Minh Đăng

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

LỜI CAM ĐOAN

Kính gửi: Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng

Tên tôi là: Nguyễn Minh Đăng, là học viên lớp cao học chuyên ngành Kỹ thuật Xây dựng Công trình Dân dụng và Công nghiệp khóa 2016 của Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng

Tôi được nhà trường cho phép làm luận văn tốt nghiệp dưới sự hướng dẫn chính của thầy TS Đặng Công Thuật với đề tài:

" So sánh phương pháp xác định tải trọng gió tác dụng lên công trình xây dựng

theo tiêu chuẩn ASCE 7-2010 và TCVN 2737-1995"

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Người viết cam đoan

Nguyễn Minh Đăng

MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Phạm vi nghiên cứu 2

4 Đối tượng nghiên cứu 2

5 Nội dung nghiên cứu 3

6 Kết cấu của luận văn 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIÓ, TẢI TRỌNG GIÓ, MỘT SỐ TIÊU CHUẨN VỀ TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG GIÓ 5

1.1 Tổng quan về gió [3,5,6] 5

1.1.1 Khái niệm, nguyên nhân hình thành, phân loại 5

1.1.2 Tính chất, đặc điểm của gió 9

1.2 Tác động của gió vào công trình 9

1.3 Tổng quan hệ thống tiêu chuẩn về tính toán tải trọng do gió 10

1.3.1 Tiêu chuẩn Việt Nam [1] 10

1.3.2 Tiêu chuẩn Hoa Kỳ [10] 11

1.4 Kết luận chương 1 12

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG GIÓ TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH THEO TIÊU CHUẨN HOA KỲ VÀ THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM 13

2.1 Xác định tải trọng gió theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ ASCE 7-10 [10] 13

2.1.1 Dạng đón gió của công trình 13

2.1.2 Tác động của địa hình 14

2.1.3 Áp lực gió đơn vị 15

2.1.4 Áp lực gió tác dụng lên hệ kết cấu nhà công nghiệp 16

2.2 Xác định tải trọng gió theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 2737-1995) [1] 19

2.2.1 Phân chia dạng địa hình 19

2.2.2 Thành phần gió tác dụng lên nhà công nghiệp 19

2.3 So sánh giữa tiêu chuẩn Hoa Kỳ và tiểu chuẩn Việt Nam 23

2.4 Kết luận chương 2 25

CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG GIÓ TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH THEO TIÊU CHUẨN HOA KỲ VÀ THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM 26

3.1 Giới thiệu công trình tính toán 26

3.2 Tính toán tải trọng gió tác dụng vào công trình theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ ASCE 7-10 28

 Trường hợp 1 28

3.2.1 Quy trình tính toán 28

3.2.2 Số liệu tính toán 29

3.2.3 Kết quả tính toán 30

 Trường hợp 2 32

3.2.4 Quy trình tính toán 32

3.2.5 Số liệu tính toán 32

3.2.6 Kết quả tính toán 33

3.3 Tính toán tải trọng gió tác dụng vào công trình theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2737:1995 35

 Trường hợp 1 35

3.3.1 Quy trình tính toán 35

3.3.2 Số liệu tính toán 35

3.3.3 Kết quả tính toán 35

 Trường hợp 2 37

3.3.4 Quy trình tính toán 37

3.3.5 Số liệu tính toán 38

3.3.6 Kết quả tính toán 38

3.4 Sử dựng phần mềm Etab để tính toán và so sánh kết quả nội lực 39

 Trường hợp 1 39

3.4.1 Kết quả sử dựng phần mềm Etab để tính toán các trường hợp gió 39

 Trường hợp 2 59

3.4.2 Kết quả sử dựng phần mềm Etab để tính toán các trường hợp gió 59

3.5 Kết luận chương 3 73

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 PHỤ LỤC A

PHỤ LỤC B

TÓM TẮT LUẬN VĂN

SO SÁNH PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG GIÓ

TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG THEO TIÊU CHUẨN ASCE 7-2010 VÀ TCVN 2737-1995

Học viên: Nguyễn Minh Đăng

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình Dân dụng và Công nghiệp

Mã số: 60580208

Khóa:2016 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt - Gió là một hiện tượng trong tự nhiên gây áp lực lớn lên công trình, rất nguy hiểm và

có sức phá hoại rất lớn Nhà công nghiệp là hệ kết cấu được sử dụng rất rộng rãi khi nhu cầu về xây dựng các công trình công nghiệp, các khu công nghiệp đang phát triển mạnh mẽ Đi kèm theo đó, các quy trình thiết kế kết cấu và thi công lắp dựng cũng đòi hỏi độ tin cậy cao

- Ở Việt Nam hiện nay, trong khi các kỹ sư trong nước vẫn chú trọng sử dụng tiêu chuẩn Việt Nam để thiết kế kết cấu nhà công nghiệp thì các công ty đến từ nước ngoài lại ưu tiên sử dụng tiêu chuẩn Hoa Kỳ Điều này sẽ dẫn đến những sai khác nhất định trong kết quả tính toán

- Việc nghiên cứu ASCE 7-10 và đưa ra chỉ dẫn tính toán chi tiết là rất cần thiết Vì vậy, tác giả chọn đề tài luận văn: “So sánh phương pháp xác định tải trọng gió tác dụng lên nhà công nghiệp theo tiêu chuẩn ASCE 7-2010 và TCVN 2737-1995” để phân tích những sai khác trong quy trình tính tải trọng gió tác dụng lên nhà công nghiệp và nêu lên một số vấn đề cần lưu ý khi

áp dụng ASCE 7-10 trong điều kiện xây dựng nhà công nghiệp ở Việt Nam

Từ khóa – Tải trọng gió; nhà công nghiệp; ảnh hưởng của tải trọng gió tác dụng lên công trình;

tiêu chuẩn ASCE 7-2010; TCVN 2737-1995

COMPARISON DETERMINATION METHOD OF WIND LOAD

ACTING ON CONSTRUCTION BETWEEN ASCE 7-2010 AND TCVN 2737-1995 STANDARD

dangerous and have great destructive power Industrial structural system is used extensively when the demand for the construction of industrial works, industrial parks are growing strongly Comes with that, the process of structural design and construction of erection also requires high reliability

- Nowaday in Vietnam, while the engineers in the country are still using Vietnam standard attention to structural design of industrial buildings then the companies came from abroad prior

to used USA standard This will lead to certain other errors in calculation results

-The study of the ASCE 7-10 and give instructions detailed calculations are essential So, the author chose the subject of dissertation: "comparison determination methods of of wind load acting on construction between ASCE 7-2010 and TCVN 2737-1995 standard " to analyze the difference in wind load calculation process acting on the industrialists and raised a issues to note when applying the ASCE 7-10 in the building industry conditions in Vietnam

TCVN 2737-1995

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Số bão và áp thấp nhiệt đới trung bình trên biển Đông trong thời kỳ 1928 đến

1944 và 1947 đến 1980 (Nguồn bảng 2 chương II [5]) 7

Bảng 2.1: Giá trị các hệ số zg và α [10] 15

Bảng 2.2: Giá trị hệ số áp lực bên ngoài, trường hợp gió thổi theo phương ngang nhà [10] 17

Bảng 2.3: Giá trị hệ số áp lực bên ngoài, trường hợp gió thổi theo phương dọc nhà [10] 17

Bảng 2.4: Giá trị hệ số áp lực bên trong [10] 18

Bảng 2.5: Áp lực gió theo bản đồ phân vùng áp lực gió lãnh thổ Việt Nam [1] 20

Bảng 2.6 Hệ số k kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình [1] 22

Bảng 2.7: So sánh phân loại dạng địa hình theo TCVN 2737-1995 và ASCE 7-10 [8] 23 Bảng 3.1: Giá trị GCpf tại các vùng theo góc nghiêng θ khi gió thổi ngang nhà 29

Bảng 3.2: Giá trị GCpf tại các vùng theo góc nghiêng θ khi gió thổi dọc nhà 29

Bảng 3.3: Kết quả tính toán áp lực gió đơn vị 30

Bảng 3.4: Kết quả tính toán áp lực gió tác dụng lên hệ kết cấu 30

Bảng 3.5: Giá trị GCpf tại các vùng theo góc nghiêng θ khi gió thổi ngang nhà 32

Bảng 3.6: Giá trị GCpf tại các vùng theo góc nghiêng θ khi gió thổi dọc nhà 33

Bảng 3.7: Kết quả tính toán áp lực gió đơn vị 33

Bảng 3.8: Kết quả tính toán áp lực gió tác dụng lên hệ kết cấu 33

Bảng 3.9: Kết quả tính toán áp lực gió tác dụng lên hệ kết cấu 36

Bảng 3.10: Kết quả tính toán áp lực gió tác dụng lên hệ kết cấu 38

Bảng 3.11: Giá trị nội lực của thanh xà của khung giữa (GCpi > 0) 43

Bảng 3.12: Giá trị nội lực của cột của khung giữa (GCpi > 0) 44

Bảng 3.13: Giá trị chuyển vị (m) của khung giữa (GCpi > 0) 46

Bảng 3.14: Bảng so sánh các giá trị kết quả giữa tiêu chuẩn ASCE 07-10 và tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 55

Bảng 3.15: Bảng so sánh các giá trị áp dụng tính toán giữa tiêu chuẩn ASCE 07-10 và tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 58

Bảng 3.16: Bảng so sánh các giá trị kết quả giữa tiêu chuẩn ASCE 07-10 và tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 68

Bảng 3.17: Bảng so sánh các giá trị áp dụng tính toán giữa tiêu chuẩn ASCE 07-10 và tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 71

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ

Hình 2.1: Dạng địa hình đón gió 13

Hình 2.2: Phân vùng áp lực gió lên hệ kết cấu, nhà 2 mái dốc, gió thổi theo phương ngang nhà [10] 16

Hình 2.3: Phân vùng áp lực gió lên hệ kết cấu, nhà 2 mái dốc, gió thổi theo phương dọc nhà [10] 17

Hình 2.4: Ảnh hưởng của vị trí ô mở đến hệ số áp lực bên trong [11] 18

Hình 2.5: Bản đồ phân vùng áp lực gió lãnh thổ Việt Nam [1] 20

Hình 2.6: Các vùng chịu áp lực cục bộ [1] 24

Hình 3.1: Sơ đồ tính toán trường hợp 1 27

Hình 3.2: Sơ đồ tính toán trường hợp 2 28

Hình 3.3: Đồ thị tính áp lực gió theo tiêu chuẩn ASCE 07-10 khi gió thổi ngang nhà (daN/m) 30

Hình 3.4: Đồ thị tính áp lực gió theo tiêu chuẩn ASCE 07-10 khi gió thổi dọc nhà (daN/m) 31

Hình 3.5: Sơ đồ áp lực gió tác dụng lên khung giữa (GCpi > 0) khi gió thổi ngang nhà (daN/m) 31

Hình 3.6: Sơ đồ áp lực gió tác dụng lên khung giữa (GCpi > 0) khi gió thổi dọc nhà (daN/m) 32

Hình 3.7: Đồ thị tính áp lực gió theo tiêu chuẩn ASCE 07-10 khi gió thổi ngang nhà (daN/m) 34

Hình 3.8: Đồ thị tính áp lực gió theo tiêu chuẩn ASCE 07-10 khi gió thổi dọc nhà (daN/m) 34

Hình 3.9: Đồ thị tính áp lực gió theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 (daN/m) 36

Hình 3.10: Sơ đồ áp lực gió tác dụng lên khung giữa khi gió thổi ngang nhà (daN/m) 37 Hình 3.11: Sơ đồ áp lực gió tác dụng lên khung giữa khi gió thổi dọc nhà (daN/m) 37

Hình 3.12: Đồ thị tính áp lực gió theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 (daN/m) 39

Hình 3.13: Sơ đồ áp lực gió tác dụng lên khung giữa (GCpi > 0) khi gió thổi bên trái (daN/m) 39

Hình 3.14: Sơ đồ áp lực gió tác dụng lên khung giữa (GCpi > 0) khi gió thổi bên phải (daN/m) 40

Hình 3.15: Sơ đồ áp lực gió tác dụng lên khung giữa (GCpi > 0) khi gió thổi phía trước (daN/m) 40

Hình 3.16: Sơ đồ áp lực gió tác dụng lên khung giữa (GCpi > 0) khi gió thổi phía sau (daN/m) 41

Hình 3.17: Sơ đồ lực dọc của khung giữa (GCpi > 0) (daN) 41

Hình 3.18: Sơ đồ lực cắt của khung giữa (GCpi > 0) (daN) 42

Hình 3.19: Sơ đồ moment của khung giữa (GCpi > 0) (daN.m) 42

Hình 3.20: Sơ đồ lực dọc của khung giữa (GCpi < 0) (daN) 46

Hình 3.21: Sơ đồ lực cắt của khung giữa (GCpi < 0) (daN) 46

Hình 3.22: Sơ đồ moment của khung giữa (GCpi < 0) (daN.m) 47

Hình 3.23: Sơ đồ lực dọc của khung biên (GCpi > 0) (daN) 47

Hình 3.24: Sơ đồ lực cắt của khung biên (GCpi > 0) (daN) 48

Hình 3.25: Sơ đồ moment của khung biên (GCpi > 0) (daN.m) 48

Hình 3.26: Sơ đồ lực dọc của khung biên (GCpi < 0) (daN) 49

Hình 3.27: Sơ đồ lực cắt của khung biên (GCpi < 0) (daN) 49

Hình 3.28: Sơ đồ moment của khung biên (GCpi < 0) (daN.m) 50

Hình 3.29: Sơ đồ áp lực gió tác dụng lên khung giữa khi gió thổi bên trái (daN/m) 50

Hình 3.30: Sơ đồ áp lực gió tác dụng lên khung giữa khi gió thổi bên phải (daN/m) 51

Hình 3.31: Sơ đồ áp lực gió tác dụng lên khung giữa khi gió thổi dọc nhà (daN/m) 51

Hình 3.32: Sơ đồ lực dọc của khung giữa (daN) 52

Hình 3.33: Sơ đồ lực cắt của khung giữa (daN) 52

Hình 3.34: Sơ đồ moment của khung giữa (daN.m) 53

Hình 3.35: Sơ đồ lực dọc của khung biên (daN) 53

Hình 3.36: Sơ đồ lực cắt của khung biên (daN) 54

Hình 3.37: Sơ đồ moment của khung biên (daN.m) 54

Hình 3.38: Đồ thị so sánh giá trị lực dọc và lực cắt của khung giữa giữa tiêu chuẩn ASCE 07-10 và tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 56

Hình 3.39: Đồ thị so sánh giá trị moment của khung giữa giữa tiêu chuẩn ASCE 07-10 và tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 56

Hình 3.40: Đồ thị so sánh giá trị chuyển vị của khung giữa giữa tiêu chuẩn ASCE 07-10 và tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 56

Hình 3.41: Đồ thị so sánh giá trị lực dọc và lực cắt của khung biên giữa tiêu chuẩn ASCE 07-10 và tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 57

Hình 3.42: Đồ thị so sánh giá trị moment của khung biên giữa tiêu chuẩn ASCE 07-10 và tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 57

Hình 3.43: Đồ thị so sánh giá trị chuyển vị của khung biên giữa tiêu chuẩn ASCE 07-10 và tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 57

Hình 3.44: Sơ đồ lực dọc của khung giữa (GCpi > 0) (daN) 59

Hình 3.45: Sơ đồ lực cắt của khung giữa (GCpi > 0) (daN) 59

Hình 3.46: Sơ đồ moment của khung giữa (GCpi > 0) (daN.m) 60

Hình 3.47: Sơ đồ lực dọc của khung giữa (GCpi < 0) (daN) 60

Hình 3.48: Sơ đồ lực cắt của khung giữa (GCpi < 0) (daN) 61

Hình 3.49: Sơ đồ moment của khung giữa (GCpi < 0) (daN.m) 61

Hình 3.50: Sơ đồ lực dọc của khung biên (GCpi > 0) (daN) 62

Hình 3.51: Sơ đồ lực cắt của khung biên (GCpi > 0) (daN) 62

Hình 3.52: Sơ đồ moment của khung biên (GCpi > 0) (daN.m) 63

Hình 3.53: Sơ đồ lực dọc của khung biên (GCpi < 0) (daN) 63

Hình 3.54: Sơ đồ lực cắt của khung biên (GCpi < 0) (daN) 64

Hình 3.55: Sơ đồ moment của khung biên (GCpi < 0) (daN.m) 64

Hình 3.56: Sơ đồ lực dọc của khung giữa (daN) 65

Hình 3.57: Sơ đồ lực cắt của khung giữa (daN) 65

Hình 3.58: Sơ đồ moment của khung giữa (daN.m) 66

Hình 3.59: Sơ đồ lực dọc của khung biên (daN) 66

Hình 3.60: Sơ đồ lực cắt của khung biên (daN) 67

Hình 3.61: Sơ đồ moment của khung biên (daN.m) 67

Hình 3.62: Đồ thị so sánh giá trị lực dọc và lực cắt của khung giữa giữa tiêu chuẩn ASCE 07-10 và tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 69

Hình 3.63: Đồ thị so sánh giá trị moment của khung giữa giữa tiêu chuẩn ASCE 07-10 và tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 69

Hình 3.64: Đồ thị so sánh giá trị chuyển vị của khung giữa giữa tiêu chuẩn ASCE 07-10 và tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 69

Hình 3.65: Đồ thị so sánh giá trị lực dọc và lực cắt của khung biên giữa tiêu chuẩn ASCE 07-10 và tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 70

Hình 3.66: Đồ thị so sánh giá trị moment của khung biên giữa tiêu chuẩn ASCE 07-10 và tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 70

Hình 3.67: Đồ thị so sánh giá trị chuyển vị của khung biên giữa tiêu chuẩn ASCE 07-10 và tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 70

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

- Với sự tiến bộ không ngừng của khoa học công nghệ, các công trình xây dựng trên Thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng đang phát triển với cấp tiến về chiều cao cũng như độ phức tạp Đặc biệt là việc xác định phản ứng của công trình trước các yếu tố tác động của điều kiện bên ngoài như tải trọng do gió, động đất, tải trọng nổ,… Để giải quyết điều này việc tiến hành nghiên cứu, cập nhật và biên soạn hệ thống các tiêu chuẩn thiết kế mới là vấn đề cấp thiết

- Ở Việt Nam hiện nay, trong khi các kỹ sư trong nước vẫn chú trọng sử dụng tiêu chuẩn Việt Nam để thiết kế kết cấu nhà công nghiệp thì các công ty đến từ nước ngoài như Zamil Steel, PEB Steel, Kirby Steel,… lại ưu tiên sử dụng tiêu chuẩn Hoa Kỳ (ASCE) Điều này sẽ dẫn đến những sai khác nhất định trong kết quả tính toán Bài báo phân tích những sai khác trong quy trình tính tải trọng gió tác dụng lên nhà công nghiệp

và nêu lên một số vấn đề cần lưu ý khi áp dụng ASCE 7-10 trong điều kiện xây dựng nhà công nghiệp ở Việt Nam

- Nhà công nghiệp là hệ kết cấu được sử dụng rất rộng rãi khi nhu cầu về xây dựng các công trình công nghiệp, các khu công nghiệp đang phát triển mạnh mẽ ở Việt Nam

Đi kèm theo đó, các quy trình thiết kế kết cấu và thi công lắp dựng cũng đòi hỏi độ tin cậy cao Về mặt thiết kế, bên cạnh hệ thống tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN), các kỹ sư kết cấu vẫn có thể sử dụng các bộ tiêu chuẩn nước ngoài như tiêu chuẩn Châu Âu (EC), tiêu chuẩn Anh (BS),… đặc biệt là tiêu chuẩn Hoa Kỳ (ASCE) Hầu hết các công ty liên doanh thiết kế và sản xuất nhà công nghiệp đều ưu tiên ASCE 07-10 vì nội dung của tiêu chuẩn đề cập rất đầy đủ quy trình tính toán từ hệ khung chính, hệ khung đầu hồi, hệ mái đến hệ kết cấu phụ như mái đua, kết cấu bao che…

- Để xây dựng đồng bộ hệ thống tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam theo hướng đổi mới

và hội nhập, Bộ Xây dựng đang có chủ trương sẽ đổi mới thay thế dần các tiêu chuẩn trong hệ thống tiêu chuẩn cũ Theo phương hướng đó, trong thời gian gần đây Bộ đã cho ban hành tiêu chuẩn TCXDVN 356:2005 “Kết cấu bêtông và bêtông cốt thép” (theo tiêu chuẩn SNIP 2.03.01-84) và tiêu chuẩn TCXDVN 375:2006 “Thiết kế công trình chịu động đất” (theo tiêu chuẩn Châu âu EN 1998)

- Các tiêu chuẩn nằm trong hệ thống tiêu chuẩn chung Châu Âu được xây dựng trên nguyên tắc đó là đưa ra các giả thiết, những chỉ dẫn tính toán chung kèm theo các qui định kỹ thuật rất chặt chẽ, rõ ràng Trên cơ sở đó mỗi nước phải có những nghiên cứu phù hợp với những điều kiện thực tế riêng của mình như tiêu chuẩn BS EN 1991-1-4:2005 của Anh, tiêu chuẩn NF EN 1991-1-4:2005 của Pháp… Vì vậy, để áp dụng ASCE 7-10 vào Việt Nam cũng phải dựa trên nguyên tắc đó và cần có sự nghiên cứu đưa ra chỉ dẫn tính toán để các kỹ sư có thể sử dụng mà không bị bỡ ngỡ

- Vấn đề đặt ra là khi vận dụng ASCE 07-10 vào quy trình thiết kế nhà công nghiệp ở Việt Nam, bắt đầu từ tính toán tải trọng, tính toán nội lực đến kiểm tính các cấu kiện chịu lực chính, các kỹ sư kết cấu sẽ gặp khá nhiều điểm khác biệt so với TCVN 2737-

1995 Riêng đối với tải trọng gió, sự khác biệt là rất rõ rệt Bài luận văn trình bày cụ thể nguyên tắc xác định tải trọng gió tác dụng lên nhà công nghiệp theo Minimum design loads for buildings and other structures ASCE 7-10 và so sánh với kết quả đạt được với tiêu chuẩn thiết kế tải trọng và tác động TCVN 2737-1995, từ đó kiến nghị một số vấn đề cần lưu ý khi áp dụng ASCE 7-10 trong điều kiện xây dựng nhà công nghiệp ở Việt Nam

- Việc nghiên cứu ASCE 7-10 và đưa ra chỉ dẫn tính toán chi tiết là rất cần thiết Nhưng đây là một vấn đề phức tạp, để hiểu và vận dụng cho đúng là rất khó không chỉ đối với các kỹ sư thiết kế mà còn đối với cả các nhà khoa học nên cần có thời gian đầu

tư nghiên cứu Vì vậy, tác giả chọn đề tài luận văn: “So sánh phương pháp xác định tải trọng gió tác dụng lên nhà công nghiệp theo tiêu chuẩn ASCE 7-2010 và TCVN 2737-1995” làm nội dung nghiên cứu

3 Phạm vi nghiên cứu

- Nhà công nghiệp một tầng không cửa mái

4 Đối tượng nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu là: Tải trọng gió tác dụng lên nhà công nghiệp theo phương gió thổi tính toán theo quan điểm của tiêu chuẩn ASCE 07-10 và TCVN 2737:1995

5 Nội dung nghiên cứu

- Tìm hiểu các khái niệm về gió bão, nguyên nhân hình thành gió và các số liệu thống

kê về gió bão ở Việt Nam

- Tìm hiểu một số giải pháp làm giảm thiểu tác hại của gió bão

- Tìm hiểu tiêu chuẩn về tính toán tải trọng gió tác dụng vào công trình của một số nước trên thế giới

- Tìm hiểu tiêu chuẩn ASCE 7-10 và TCVN 2737:1995 về quy trình toán toán tải trọng gió tác dụng lên nhà công nghiệp xây dựng ở Việt Nam theo quan điểm của cả hai tiêu chuẩn với các bổ sung thay thế phù hợp với điều kiện khí hậu đặc thù của Việt Nam

- Ví dụ thực tế áp dụng tính toán tải trọng gió lên công trình nhà công nghiệp tính theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ và theo tiêu chuẩn Việt Nam để có cái nhìn tổng quát

6 Kết cấu của luận văn

- Luận văn gồm những nội dung chính sau:

Mở đầu

Chương 1 : Tổng quan về gió, tải trọng gió, một số tiêu chuẩn về tính toán tải trọng gió

1.1 Tổng quan về gió

1.2 Tác động của gió vào công trình và các biện pháp giảm thiểu

1.3 Tổng quan hệ thống tiêu chuẩn về tính toán tải trọng do gió

1.4 Kết luận chương 1

Chương 2 : Tính toán tải trọng gió tác dụng lên công trình tiêu chuẩn Hoa Kỳ và theo tiểu chuẩn Việt Nam

2.1 Xác định tải trọng gió theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ ASCE 7-10

2.2 Xác định tải trọng gió theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 2737-1995)

2.3 So sánh giữa tiêu chuẩn Hoa Kỳ và tiểu chuẩn Việt Nam

2.4 Kết luận chương 2

Chương 3 : Áp dụng tính toán tải trọng gió tác dụng lên công trình theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ và theo tiểu chuẩn Việt Nam

3.1 Giới thiệu công trình tính toán

3.2 Tính toán tải trọng gió tác dụng vào công trình theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ ASCE 7-10 3.3 Tính toán tải trọng gió tác dụng vào công trình theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2737:1995

3.4 Kết luận chương 3

Kết luận và kiến nghị

Tài liệu tham khảo

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIÓ, TẢI TRỌNG GIÓ,

MỘT SỐ TIÊU CHUẨN VỀ TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG GIÓ

1.1 Tổng quan về gió [3,5,6]

1.1.1 Khái niệm, nguyên nhân hình thành, phân loại

- Gió là một hiện tượng trong tự nhiên hình thành do sự chuyển động của không khí Nguyên nhân hình thành gió là do bề mặt trái đất tiếp nhận sự chiếu sáng, đốt nóng của mặt trời không đều, sẽ có nhiệt độ không đều Sự chênh lệch nhiệt độ giữa các vị trí gây nên sự chênh lệch về khí áp, ở nơi có nhiệt độ gia tăng, không khí nóng lên (hạ áp) và bị không khí lạnh (áp suất lớn) ở xung quanh dồn vào, đẩy lên cao, tạo thành dòng thăng Dòng thăng này làm hạ khí áp tại nơi đó, không khí lạnh ở vùng xung quanh di chuyển theo chiều nằm ngang đến thay thế cho lượng không khí đã bị bay lên vì nóng, tạo thành gió ngang Quy luật tự nhiên là không khí thường xuyên chuyển động theo cả chiều nằm ngang và thẳng đứng Không khí di chuyển theo chiều nằm ngang càng mạnh thì gió thổi càng lớn

- Bão là một xoáy khí có đường kính lớn (tới vài trăm km) Nguyên nhân hình thành bão là do trên các đại dương nhiệt đới, ở vùng gần xích đạo, mặt biển bị đốt nóng (trên

170), nước bốc hơi mạnh và tạo thành vùng khí áp rất thấp, không khí lạnh hơn ở xung quanh lùa tới, bị đốt nóng và bay lên Quá trình này tiếp diễn liên tục, hơi nước bốc lên cao, gặp lạnh và ngưng tụ lại, nhiệt lượng toả ra do ngưng hơi rất lớn, lại làm cho hơi nước bốc lên mạnh hơn Đó là tiềm năng nuôi dưỡng và phát triển bão Khối khí lạnh từ bán cầu tràn về phía xích đạo, trái đất lại đang quay quanh trục của nó Điều này làm cho dòng khí xoáy mãnh liệt hơn, và cơn bão được hình thành Trong quá trình phát triển chu

kì của mỗi cơn bão được phân chia thành các giai đoạn như sau:

+ Nhiễu động nhiệt đới: giai đoạn hình thành, khi khí hậu không ổn định và nhiễu loạn

+ Xoáy tụ nhiệt đới: bắt đầu một chuyển động khép kín qua các đại dương (ngược chiều kim đồng hồ ở Bắc bán cầu và cùng chiều kim đồng hồ ở Nam bán cầu) Năng lượng của nó được thu từ hơi nước biển ấm có nhiệt độ cao hơn 170C

+ Áp thấp nhiệt đới: là xoáy tụ nhiệt đới mạnh và rộng hơn, với vận tốc gió trung bình đến 17m/s

+ Bão nhiệt đới: là áp thấp nhiệt đới mạnh và rộng hơn, với vận tốc gió trung bình đến 33m/s

+ Bão lớn (cuồng phong): là bão nhiệt đới rất mạnh, với vận tốc gió trung bình lớn hơn 33m/s, trong đó có những cơn gió mạnh vận tốc còn lớn hơn nhiều

+ Giai đoạn bão tan: khi vận tốc gió giảm, đồng thời với việc gia tăng áp lực khí quyển

- Lốc là một hiện tượng khí tượng đặc biệt Một vùng khí quyển hẹp có áp suất đột ngột giảm, nảy sinh sự đối lưu của các dòng khí ở các vùng xung quanh, tạo nên dòng xoáy có đường kính từ vài chục mét đến vài km, di chuyển ngang trong khoảng vài chục ki-lô-mét Sức gió ở vùng xa tâm thì nhỏ nhưng càng vào trong xoáy càng mạnh lên, ở giữa thì hình thành một cái lõi (vòi rồng) Lốc thường xuất hiện bất ngờ, có thể ở bất kỳ nơi nào (đồng bằng, trung du, miền núi) chứ không nhất thiết là ở biển như bão, nhưng vận tốc gió thì rất mạnh và đột ngột lên tới 70 đến 80m/s (252 đến 288km/h) Với sức mạnh như vậy, lốc như một vòi rồng hút theo mọi thứ mà nó gặp trên đường đi: đất, nước, vật liệu, xe cộ, người, mọi đồ vật… Trừ các công trình được xây dựng đặc biệt, nói chung các công trình xây dựng thông thường không chịu được lốc

- Bão và lốc khác nhau ở điều kiện hình thành, sức mạnh và đặc tính tác dụng nhưng bản chất của gió bão và gió lốc thì giống nhau: đều là gió mạnh và có đầy đủ các đặc tính tác dụng của gió Do vậy tác dụng của gió bão và gió lốc lên công trình là như nhau nên trong thực tế người ta thường gọi chung đó là tác dụng của gió

- Gió đặc trưng bởi hướng và vận tốc Chiều di chuyển của dòng khí tạo thành hướng gió gọi theo tên nơi xuất phát có 16 hướng gió tương ứng với 16 phương vị địa lý

- Vận tốc gió là vận tốc di chuyển của dòng khí qua một điểm nhất định Có thể biểu thị vận tốc gió theo các đơn vị khác nhau như ngành hàng hải và hàng không tính bằng hải lý/giờ Khi dùng đơn vị SI vận tốc gió tính bằng đơn vị m/s hoặc km/h

- Trên địa cầu có ba loại gió chính là: gió Tín Phong, gió Tây Ôn Đới, gió Đông Cực Gió Tín Phong thổi từ đai cao áp 30 độ B-N đến đai áp thấp 0 độ (xích đạo), gió Tây ôn Đới thổi từ đai cao áp 60 độ B-N về 90 độ B-N, còn gió Đông Cực thổi từ đai cao áp 90 độ B-N đến Vòng Cực B-N

- Do sự vận động tự quay của trái đất, gió Tín Phong và gió Tây Ôn Đới không thổi thẳng theo hướng kinh tuyến mà hơi lệch về phía tay phải ở nửa cầu Bắc và về phía tay trái ở nửa cầu Nam (nếu nhìn xuôi theo chiều gió thổi) theo Lực Coriolis Tín Phong và gió Tây Ôn Đới tạo thành hai hoàn lưu khí quyển quan trọng nhất trên bề mặt Trái Đất

Gió có nhiều cường độ khác nhau, từ mạnh đến yếu Nó có thể có vận tốc từ trên 1km/h

cho đến gió trong tâm các cơn bão có vận tốc khoảng 300km/h

- Việt Nam nằm trong khu vực Đông Nam Á trải dài trên 15 vĩ tuyến của vành đai nhiệt đới bán cầu Bắc Bờ biển Việt Nam tiếp cận biển Đông, một bộ phận của ổ bão Tây Bắc Thái Bình Dương Khi mới về bão và áp thấp nhiệt đới ảnh hưởng đến Việt Nam, trước hết phải nói đến những hoạt động của chúng trên biển Đông

 Tần số bão trên biển Đông:

- Trung bình mỗi năm có 12 cơn bão và Áp thấp nhiệt đới hoạt động trên biển Đông, năm nhiều nhất có tới 18 cơn bão (1961, 1964, 1973, 1974), năm ít nhất cũng có 4 cơn bão (1969)

- Bão và áp thấp nhiệt đới hoạt động trên biển Đông bao gồm những cơn hình thành tại chỗ và những cơn di chuyển từ Thái Bình Dương vào Trung bình trong 100 cơn bão hoạt động trên biển Đông có khoảng 45 cơn bão sinh ra tại đây và 55 cơn bão từ Thái Bình Dương di chuyển vào

Bảng 1.1: Số bão và áp thấp nhiệt đới trung bình trên biển Đông trong thời kỳ

- Nếu quy định mùa bão gồm những tháng có số bão trung bình đạt từ 8% số bão trung bình hàng năm trở lên thì mùa bão ở biển Đông diễn ra từ tháng 7 đến tháng 11, nghĩa là muộn hơn mùa bão Tây Bắc Thái Bình Dương

 Hướng di chuyển và dạng đường đi trung bình của bão trên biển Đông:

- Hướng di chuyển trung bình của bão trên biển Đông tương đối đơn giản: ở nửa phía Nam biển Đông, bão di chuyển chủ yếu theo hướng Tây, đổ bộ vào khu vực Trung Trung Bộ hoặc Nam Trung Bộ; trong khi ở nửa phía Bắc, bão di chuyển chủ yếu theo hướng Tây Tây - Bắc đến Tây – Bắc đổ bộ vào bờ biển Bắc Trung Bộ, bờ biển Bắc Bộ hoặc bờ biển phía Đông Nam lục địa Trung Quốc Một chi tiết đáng quan tâm là hướng bão trung bình ở khu vực phía Nam đảo Hải Nam hơi lệch trái so với các điểm xung quanh

 Mật độ bão và mùa bão ở Việt Nam:

- Mật độ bão ở mỗi khu vực là tổng mật độ bão và áp thấp nhiệt đới của các tỉnh, trong đó mật độ bão của mỗi tỉnh là tỷ số giữa số cơn bão và áp thấp nhiệt đới trung bình năm với chiều dài bờ biển tính bằng kinh tuyến Việt Nam được phân làm 4 khu vực: + Khu vực 1: từ Quảng Ninh đến Thanh Hóa có trị số mật độ bão và áp thấp nhiệt đới trung bình là 0.97, trong đó Hải Phòng có mật độ rất cao (1.70), ngược lại Thái Bình

có mật độ rất thấp (0.30)

+ Khu vực 2: từ Nghệ An đến Quảng Bình có mật độ bão và áp thấp nhiệt đới trung bình là 0.57, chỉ kém khu vực 1 trong đó Hà Tĩnh thấp nhất (0.40), Quảng Bình cao nhất (0.72)

+ Khu vực 3: từ Quảng Trị đến Ninh Thuận có mật độ bão và áp thấp nhiệt đới trung bình là 0.40, thấp hơn các khu vực phía Bắc, trong đó Khánh Hòa thấp nhất (0.30), Ninh Thuận cao nhất (0.67)

+ Khu vực 4: từ Bình Thuận vào Nam Bộ có mật độ bão và áp thấp nhiệt đới trung bình là 0.07, thấp nhất trong cả nước

- Mùa bão ở Việt Nam là từ tháng 6 đến tháng 11 Khu vực 1 có mùa bão từ tháng 6 đến tháng 9, bão nhiều nhất là trong tháng 8 Khu vực 2 có mùa bão từ tháng 7 đến tháng

10, bão nhiều nhất là trong tháng 10 Khu vực 3 có mùa bão diễn ra phức tạp: từ tháng 3 đến tháng 6 có bão lác đác, sang tháng 7, tháng 8 ít hẳn đi và đến tháng 10, tháng 11 bão nhiều lên và kéo dài cho đến tháng 12 Khu vực 4, bão và áp thấp nhiệt đới chủ yếu xảy

ra trong hai tháng 10 và 11

1.1.2 Tính chất, đặc điểm của gió

- Gió được hình thành là do sự khác biệt về nhiệt độ của khí quyển, do sự tự quay của Trái Đất, và do sự nóng lên không đồng đều của các lục địa và đại dương

- Gió có thể di chuyển rất nhẹ nhàng ở mức khó có thể cảm nhận được hoặc nó có thể

thổi quá mạnh và nhanh chóng Tốc độ đi và phạm vi ảnh hưởng của gió là không đồng

nhất giữa các khu vực, nó phụ thuộc vào vị trí địa lý và điều kiện địa hình

- Gió có một đặc điểm rất quan trọng là ảnh hưởng đến các vật xung quanh:

+ Gió tác động đến sự vận động của biển như: hiện tượng tạo sóng (sóng là một

trong sự vận động của biển)

+ Một số loài cây cũng phát tán quả và hạt nhờ gió như: hoa bồ công anh, hạt trâm

bầu

- Gió thường có lợi cho con người Nó có thể làm quay các cánh quạt của các cối xay

gió giúp chúng ta tạo ra nguồn điện, đẩy thuyền buồm, thả diều… Nó là một trong

những nguồn năng lượng sạch Nhưng đôi khi gió lại có hại cho đời sống của con người

Đó là trong các cơn bão, gió có vận tốc cao dễ làm ngã đổ cây cối, cột đèn, làm tốc mái

nhà… gây thiệt hại nghiêm trọng đối với cơ sở vật chất, sức khỏe và tính mạng của con

người

- Thời điểm xuất hiện và tốc độ gió là không tuân theo quy luật, gió có thể xuất hiện

tại một thời điểm và hướng bất kỳ với tốc độ mạnh yếu khác nhau

1.2 Tác động của gió vào công trình [3,4]

- Gió thổi gây áp lực lên mọi vật cản trên đường đi của nó, gọi là áp lực gió Áp lực

này tỷ lệ với bình phương vận tốc gió Theo thời gian, vận tốc gió luôn luôn thay đổi gây

nên sự mạch động của gió Vì thế gió bão gây áp lực lớn lên công trình, rất nguy hiểm và

có sức phá hoại rất lớn

- Khi gió thổi vượt qua một công trình thì tất cả các vùng của công trình đó đều chịu

một áp lực nhất định Phía đón gió xuất hiện áp lực trội đập trực tiếp vào mặt đón; ở phía

sau công trình, phía khuất gió và ở bên hông (mặt bên) công trình xuất hiện áp lực âm do

gió hút

- Trạng thái biến đổi của dòng thổi qua công trình phụ thuộc chủ yếu vào tỷ lệ các

kích thước của các mặt để tạo thành hình khối, vào thể loại và trạng thái bề mặt công

trình Trạng thái dòng thổi còn phụ thuộc vị trí tương đối của công trình so với các công

trình lân cận và cảnh quan khu vực (bờ cao, sườn dốc, núi đồi, thung lũng…) Trạng thái

này ảnh hưởng đến góc tới của dòng thổi, làm thay đổi cả định tính, định lượng của áp lực gió lên công trình

- Dưới tác dụng của tải trọng gió, các công trình cao, mềm, độ thanh mảnh lớn sẽ có dao động Tuỳ theo phân bố độ cứng của công trình mà dao động này có thể theo phương bất kỳ trong không gian Thông thường chúng được phân tích thành hai phương chính: phương dọc và phương ngang luồng gió, trong đó dao động theo phương dọc luồng gió là chủ yếu Với các công trình thấp, dao động này là không đáng kể; nhưng với các công trình cao khi dao động sẽ phát sinh lực quán tính làm tăng thêm tác dụng của tải trọng gió

- Tác dụng của gió lên công trình bị chi phối chủ yếu bởi vận tốc và hướng thổi của

nó Vì vậy mọi tham số làm biến đổi hai yếu tố này sẽ làm ảnh hưởng đến trị số và hướng của tác dụng Các thông số này có thể chia làm 3 nhóm chính sau đây:

+ Nhóm các thông số đặc trưng cho tính ngẫu nhiên của tải trọng: vận tốc, độ cao, xung áp lực động

+ Nhóm các thông số đặc trưng cho địa hình: Độ nhám môi trường mà gió đi qua, loại địa hình, mức độ che chắn

+ Nhóm thông số đặc trưng của bản thân công trình: hình khối công trình và hình dạng bề mặt đón gió; các yếu tố ảnh hưởng của dao dộng riêng (chu kỳ, tần số, giá trị, khối lượng và cách phân bố khối lượng, dạng và độ tắt dần của dao động)

1.3 Tổng quan hệ thống tiêu chuẩn về tính toán tải trọng do gió

1.3.1 Tiêu chuẩn Việt Nam [1]

- Tải trọng gió theo Tiêu chuẩn Việt Nam được trình bày trong TCVN 2737:1995, và TCXD 229:1999

- Ngoài ra, năm 2009 Bộ xây dựng có ban hành một quy chuẩn ngành QCVN 2009/BXD có một số điều chỉnh so với tiêu chuẩn tính toán tải trọng gió

- QCVN 02-2009/BXD đã bổ sung điều chỉnh thông số trong tính toán tải trọng gió: Tuổi thọ công trình, hệ sô độ tin cậy của tải trọng gió

 Tóm lược Tiêu chuẩn TCVN 2737-1995

- TCVN 2737:1995 Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế, bao gồm những chỉ dẫn về tải trọng( tĩnh tải và hoạt tải), và chỉ dẫn về tính toán 2 thành phần gió ( gió tĩnh và gió động) Cấu trúc của TCVN2737-1995 bao gồm 6 phần:

1 Phạm vị áp dụng

2 Nguyên tắc cơ bản

3 Khối lượng của kết cấu và đất

4 Tải trọng do thiết bị, người và vật liệu, sản phẩm chất kho

5 Tải trọng do cẩu trục và cẩu treo

6 Tải trọng gió

1.3.2 Tiêu chuẩn Hoa Kỳ [10]

Cấu trúc tiêu chuẩn ASCE/SEI 7-10 bao gồm 23 chương

Chương 1: General – giới thiệu chung

Chương 2: Combinations of Loads – Tổ hợp tải trọng

Chương 3: Dead Loads Soil Loads and Hydrostatic Pressure

Chương 4: Live Loads – Hoạt tải

Chương 5: Flood Loads – Tải trọng sàn

Chương 6: Wind Loads – Tải trọng gió

Chương 7: Snow Load – Tải trọng Tuyết

Chương 8: Rain Loads – Tải trọng mưa

Chương 9: Reserved for Future Provisions

Chương 10: Ice Loads-Atmospheric Icing

Chương 11: Seismic Design Criteria

Chương 12: Seismic Design Requirements for Building Structure

Chương 13: Seismic Design Requirements for Nonstructural Components

Chương 14: Material-Specific Seismic Design and Detailing Requirement

Chương 15: Seismic Design Requirements for Nonbuilding Structures

Chương 16: Seismic Response History Procedures

Chương 17: Seismic Design Requirements for Seismically Isolated Structures

Chương 18: Seismic Design Requirements for Structures with Damping Systems

Chương 19: Soil Structure Interaction for Seismic Design

Chương 10: Site Classification Procedure for Seismic Design

Chương 21: Site-Specific Ground Motion Procedures for Seismic Design

Chương 22: Seismic Ground Motion and Long-Period Transition Maps

Chương 23: Seismic Design Reference Documents

1.4 Kết luận chương 1

- Gió là một hiện tượng trong tự nhiên hình thành do sự chuyển động của không khí Gió bão gây áp lực lớn lên công trình, rất nguy hiểm và có sức phá hoại rất lớn Khi thiết kế công trình cần nghiên cứu tới các giải pháp để làm giảm thiểu ảnh hưởng do tác động của gió như: giải pháp quy hoạch, giải pháp kiến trúc, giải pháp kết cấu…

- Việt Nam nằm trong khu vực Đông Nam Á, trải dài trên 15 vĩ tuyến của vành đai nhiệt đới bán cầu Bắc Bờ biển Việt Nam tiếp cận biển Đông, một bộ phận của ổ bão Tây Bắc Thái Bình Dương Trung bình mỗi năm có 12 cơn bão và áp thấp nhiệt đới hoạt động trên biển Đông, năm nhiều nhất có tới 18 cơn với mức độ tàn phá lớn Vì thế, tác dụng do gió bão lên công trình là không thể không kể tới

- Tiêu chuẩn tính toán tải trọng gió mà các kĩ sư sử dụng phổ biến ở Việt Nam là TCVN 2737:1995, ngoài ra họ còn áp dụng những tiêu chuẩn khác để tính toán cho phù hợp với điều kiện Việt Nam

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG GIÓ TÁC DỤNG

LÊN CÔNG TRÌNH THEO TIÊU CHUẨN HOA KỲ

VÀ THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM

2.1 Xác định tải trọng gió theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ ASCE 7-10 [10]

2.1.1 Dạng đón gió của công trình

- Đối với hướng gió được xem xét, dạng đón gió của công trình được căn cứ vào độ nhám mặt đất được xác định từ địa hình tự nhiên, thảm thực vật và công trình xây dựng Theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ ASCE/SEI 7-05 phân chia địa hình thành 3 dạng: B, C, D

Hình 2.1: Dạng địa hình đón gió

- Dạng đón gió B: Đối với các công trình có chiều cao nhỏ hơn hoặc bằng 30ft

(9,1m), dạng đón gió B được áp dụng khi độ nhám của mặt đất, được xác định là độ nhám bề mặt loại B, chiếm ưu thế trong các hướng gió cho khoảng cách lớn hơn 1500ft (457m) Với công trình có chiều cao lớn hơn 30ft ( 9,1m), dạng địa hình B được áp dụng khi độ nhám bề mặt loại B chiếm ưu thế trong các trong hướng gió cho khoảng cách lớn

hơn 2600ft (792m) hoặc 20 lần chiều cao công trình, với giá trị nào lớn hơn ( đô thị và

các khu vực ngoại thành, các khu rừng hoặc địa hình khác với nhiều vật cản cách rời nhau mà khoảng cách có kích thước bằng chiều cao vật cản hoặc lớn hơn)

- Dạng đón gió C: được áp dụng cho các trường hợp không thuộc dạng B và D (địa hình mở với vật cản rải rác có chiều cao thường ít hơn 30 ft (9,1m) Địa hình này bao gồm vùng đồng bằng, đồng cỏ và mặt nước tại tất cả các khu vực dễ bị gió lốc)

- Dạng đón gió D: được áp dụng khi độ nhám mặt đất, được xác định là độ nhám bề

mặt loại D, chiếm ưu thế trong các hướng gió cho khoảng cách lớn hơn 5000 ft ( 1524m) hoặc 20 lần chiều cao công trình, với giá trị nào lớn hơn Dạng D còn có thể được áp dụng khi độ nhám mặt đất dạng B, C và khoảng cách nhỏ hơn 600 ft (183 m) hoặc 20 lần

chiều cao công trình, với giá trị nào lớn hơn (Vùng đất bằng phẳng, các khu vực không

bị che chắn và bề mặt nước,ngoài khu vự dễ bị gió lốc Địa hình này bao gồm các vùng đầm lầy, vùng ngập mặn, vàn vùng đóng băng

- Với công trình nằm trong khoảng chuyển tiếp giữa hai dạng đón gió, dạng đón gió nào cho kết quả tải trọng gió lớn hơn sẽ được sử dụng

2.1.2 Tác động của địa hình

- Hiệu ứng gió tăng tốc tại ngọn đồi độc lập, núi, vách núi tạo nên những thay đổi đột ngột trong địa hình chung, địa điểm công trình, với bất kỳ dạng đón gió nào, sẽ được kể đến trong thiết kế các công trình, địa điểm công trình, vị trí công trình, vị trí các kết cấu có các điều kiện sau:

+ Đồi, núi, vách đá cô lập và không bị cản gió bởi các địa hình tương tự khác có

chiều cao tương đương 100 lần chiều cao địa hình (100H) hoặc 2 dặm ( 3,22 km), với điều kiện nào bé hơn, khoảng cách này sẽ được tính theo phương ngang từ điểm dùng để xác định chiều cao H của đồi, núi, vách đá

+ Đồi, núi, vách đá cao hơn chiều cao H trong bán kính 2 dặm (3,22km)

+ Kết cấu có vị trí như hình Figure 6-4 [14] nằm ở nửa trên ngọn đồi, sườn núi

hoặc đỉnh vách đá

+ K z : là hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao cũng như theo mức độ luồng

gió tiếp xúc với địa hình Để xác định hệ số này, ASCE 7-10 chia các dạng địa hình xây dựng ra làm 3 loại B, C, D

- Hệ số Kz được xác định theo công thức sau:

+ K zt là hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió khi gió “trườn” lên hoặc đập vào các dạng

địa hình khác nhau, ví dụ như sườn đồi, chóp núi hay vách dốc đứng,…Kzt được tính

toán cụ thể trong mục 26.8 [10].Trong điều kiện địa hình thông thường, Kzt = 1;

+ K d là hệ số kể đến tác động của luồng gió theo hướng chính lên công trình K d được

trình bày cụ thể trong bảng 26.6-1 [10] Khi tính toán hệ khung chịu lực chính,

K d = 0.85;

+ V là vận tốc gió (m/s) trong điều kiện tiêu chuẩn luồng gió thổi trong thời gian 3s

tại cao độ 10m so với mặt đất tự nhiên, xét ở dạng địa hình C Giá trị V được trình bày

trong bảng 26.5 [10]

2.1.4 Áp lực gió tác dụng lên hệ kết cấu nhà công nghiệp

- Đối với các công trình nhà công nghiệp thấp tầng dạng kín hoặc có bố trí ô mở, áp lực gió tác dụng được xác định theo công thức:

p = q h *(GC pf - GC pi ) (daN/m 2 ) (2.3) trong đó:

mặt đất tự nhiên;

+ G: là hệ số hiệu ứng giật (Gust effect factor), xét đến ảnh hưởng độ rối của gió;

- Giá trị của GCpf được xác định từ thí nghiệm trong hầm gió với các mô phỏng tương

đối chính xác về đặc điểm tự nhiên của luồng gió như vận tốc, tính chất dòng chuyển động, về đặc điểm hình học và đặc tính bề mặt của công trình thí nghiệm và các công trình lân cận Giá trị áp lực gió được xem là áp lực tĩnh, giả định theo hướng vuông góc

với bề mặt công trình, nếu hướng vào bề mặt thì GCpf mang dấu dương còn hướng ra

khỏi bề mặt thì GCpf mang dấu âm

- Dưới đây trình bày các bảng tra hệ số GCpf, phụ thuộc góc dốc θ của mái, áp dụng

cho dạng nhà điển hình của nhà công nghiệp là nhà 1 nhịp 2 mái dốc Trong hình 1 và 2,

phạm vi của vùng biên được xác định thông qua trị số a = min

(10% kích thước cạnh nhỏ mặt bằng công trình và 0.4h) và không được nhỏ hơn (4% kích thước cạnh nhỏ mặt bằng công trình và 3ft (0.9m))

Hình 2.2: Phân vùng áp lực gió lên hệ kết cấu, nhà 2 mái dốc, gió thổi theo phương ngang nhà [10]

Hình 2.3: Phân vùng áp lực gió lên hệ kết cấu, nhà 2 mái dốc, gió thổi theo phương dọc nhà [10]

Bảng 2.2: Giá trị hệ số áp lực bên ngoài, trường hợp gió thổi theo phương ngang nhà [10]

Hình 2.4: Ảnh hưởng của vị trí ô mở đến hệ số áp lực bên trong [11]

- Hình 2.4 mô tả ảnh hưởng của vị trí ô mở so với hướng gió, gây ra hiệu ứng “phình, xẹp” cho công trình: Nếu ô mở trên bức tường đón gió, gió sẽ làm cho công trình phình

to và GCpi mang dấu dương, nếu ô mở trên bức tường hút gió hoặc vuông góc với hướng

gió, gió sẽ làm công trình xẹp xuống và GCpi mang dấu âm

- Hệ số áp lực bên trong phụ thuộc chủ yếu vào tính kín của công trình ASCE đã chia các công trình xây dựng ra làm 3 loại: nhà kín, nhà kín một phần và nhà hở thông qua tỷ

số giữa diện tích các ô mở với diện tích của toàn bộ các bề mặt bao che (xem mục 26.2

[10]) Giá trị GCpi được thể hiện trong bảng 2.4 dưới đây

Bảng 2.4: Giá trị hệ số áp lực bên trong [10]

- Một số điều cần lưu ý khi áp dụng các bảng tra của ASCE:

+ Tại những vùng biên của nhà, do tác động tương tác của các tấm tường bao che, hệ

số áp lực gió có thay đổi Vì vậy giá trị áp lực gió tác động lên các khung biên khác so

với các khung giữa

+ Tùy thuộc vào vị trí ô mở so với hướng gió mà lựa chọn hệ số áp lực tổng theo hệ

số áp lực trong âm hoặc dương Trong thực tế thiết kế sẽ tính luôn cả hai trường hợp này

và xét chọn trường hợp nguy hiểm hơn

+ Cho phép sử dụng phép nội suy tuyến tính với góc dốc θ, phép nội suy phải được thực hiện với hệ số áp lực ngoài sau đó kết hợp với hệ số áp lực trong thích hợp để ra hệ

số áp lực tổng

2.2 Xác định tải trọng gió theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 2737-1995) [1]

- Tiêu chuẩn hiện hành về tính toán tải trọng gió ở Việt Nam đang được áp dụng là

tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế

2.2.1 Phân chia dạng địa hình

- TCVN 2737:1995, lãnh thổ Việt Nam được chia ra làm 3 dạng địa hình sau:

+ Dạng địa hình A là địa hình trống trải, không có hoặc có ít vật cản cao quá

1.5m (bờ biển thoáng, mặt sông, hồ lớn, đồng muối, cánh đồng không có cây cao…)

+ Dạng địa hình B (được chọn là dạng địa hình chuẩn) là địa hình tương đối

trống trải, có một số vật cản thưa thớt cao không quá 10m (vùng ngoại ô ít nhà, thị trấn, làng mạc, rừng thưa hoặc rừng non, vùng trồng cây thưa…)

+ Dạng địa hình C là địa hình bị che chắn mạnh, có nhiều vật cản sát nhau, cao từ

10m trở lên (trong thành phố, vùng rừng rậm…)

- Công trình được xem là thuộc dạng địa hình nào nếu tính chất dạng địa hình đó không thay đổi trong khoảng cách 30h khi h < 60m và 2km khi h > 60m tính từ mặt đón gió của công trình, h là chiều cao công trình

2.2.2 Thành phần gió tác dụng lên nhà công nghiệp

- Công thức tổng quát tính tải trọng gió tác dụng lên nhà công nghiệp:

+ c: hệ số khí động, xác định theo Bảng 6 [1];

+ γ : hệ số tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1.2 ;

+ B: bước khung

- Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió ở độ cao z so với mốc chuẩn được xác định theo công thức:

Trong đó :

+ Wo: giá trị áp lực gió theo bản đồ phân vùng;

+ k: hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình xác định theo Bảng 5 [1];

+ c: hệ số khí động, xác định theo Bảng 6 [1];

+ Hệ số tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1.2

- Giá trị áp lực gió Wo được xác định theo Bảng 4 [1] theo đó lãnh thổ Việt Nam được phân ra làm 05 vùng áp lực gió như trong Bảng 1.2 Chi tiết phân vùng áp lực gió trên lãnh thổ Việt Nam theo các địa danh xem trong Phụ lục A

- Đối với vùng ảnh hưởng của bảo được đánh giá là yếu (Phụ lục D [1]), giá trị của áp lực gió W0 được giảm đi 10 daN/m2 đối với vùng I-A, 12 daN/m2 đối với vùng II-A và

15 daN/m2 đối với vùng III-A

Bảng 2.5: Áp lực gió theo bản đồ phân vùng áp lực gió lãnh thổ Việt Nam [1]

Hình 2.5: Bản đồ phân vùng áp lực gió lãnh thổ Việt Nam [1]

- Đối với vùng I, giá trị của áp lực gió W0 lấy theo bảng 4 được áp dụng để thiết kế

nhà và xây dựng ở vùng núi, đồi, vùng đồng bằng và các thung lũng Những nơi có địa hình phức tạp lấy theo mục 6.4.4 [1]

- Nhà và công trình xây dựng ở vùng núi, hải đảo có cùng độ cao, cùng dạng địa hình và ở sát cạnh các trạm quan trắc khí tượng cho trong phụ lục F[1] Thì giá trị áp lực gió tính toán với thời gian sử dụng giả định khác nhau được lấy theo trị số độc lập của các trạm này ( Bảng F1 và F2 phụ lục F [1])

- Đối với nhà và các công trình được xây dựng tại các vùng có địa hình phức tạp (hẻm núi, giữa các núi song song, các cửa đèo…), giá trị áp lực gió Wo được xác định theo công thức:

- Trong đó Vo là vận tốc gió ở độ cao 10m so với mốc chuẩn (vận tốc trung bình trong khoảng thời gian 3 giây, bị vượt trung bình 1 lần trong vòng 20 năm) tương ứng với dạng địa hình B tính theo đơn vị m/s

- Đối với nhà và công trình có lỗ cửa (cửa sổ và cửa đi, lỗ thông thoáng, lỗ lấy sáng) nêu ở sơ đồ 2 đến sơ đồ 26 bảng 6[1], phân bố đều theo chu vi hoặc có tường bằng phibrô xi măng và các vật liệu có thể cho gió đi qua ( không phụ thuộc vào sự có mặt của các lỗ cửa), khi tính kết cấu của tường ngoài, cột, dầm chịu gió, đố cửa kính, giá trị của hệ số khí động đối với tường ngoài phải lấy:

c = + 1 khi tính với áp lực dương

c = -0.8 khi tính với áp lực âm

- Tải trọng gió tính toán ở các tường trong lấy bằng 0.4W0 và ở các vách ngăn nhẹ trọng lượng không quá 100 daN/m2 lấy bằng 0.2W0 nhưng không dưới 10 daN/m2

- Khi tính khung ngang của nhà có cửa trời theo phương dọc hoặc cửa trời thiên đỉnh với a>4h (sơ đồ 9,10,25 bảng 6[1]), phải kể đến tải trọng gió tác dụng lên các cột khung phía đón gió và khuất gió cững như thành phần tải ngang của tải trọng gió tác dụng lên cửa trời

- Đối với nhà có mái răng cưa ( sơ đồ 24 bảng 6[1]) hoặc có cửa trời thiên đỉnh khi a<4h phải tính đến lực ma sát Wt thay cho các thành phần lực nằm ngang của tải trọng gió tác dụng lên cửa trời thứ hai và tiếp theo từ phía đón gió Lực ma sát Wt được tính theo công thức:

Trong đó:

ct: hệ số ma sát cho trong bảng 6[1]

S: diện tích hình chiếu bằng ( đối với răng cưa, lượn sóng và mái có cửa trời) hoặc diện tích hình chiếu đứng( đối với tường có lôgia và các kết cấu tương tự) tính bằng mét vuông (m2)

Bảng 2.6 Hệ số k kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình [1]

Dạng địa hình

2.3 So sánh giữa tiêu chuẩn Hoa Kỳ và tiểu chuẩn Việt Nam

Khi tiến hành phân tích so sánh giữa tiêu chuẩn ASCE 7-10 [10] với TCVN 2737-

1995 [1], có một số vấn đề khác biệt cần lưu ý sau:

- Cả ASCE 7-10 và TCVN 2737-1995 đều có 3 loại địa hình, cách phân loại địa hình chủ yếu phụ thuộc vào độ nhám bề mặt (thông qua chiều dài độ nhám zo) và quy luật hàm số mũ mô phỏng vận tốc gió [8] Có thể tham khảo sự khác nhau giữa hai tiêu chuẩn trong bảng 2.7

Bảng 2.7: So sánh phân loại dạng địa hình theo TCVN 2737-1995 và ASCE 7-10 [8]

Dạng A: Địa hình trống trải, không có hoặc

có ít vật cản quá 1.5m (theo profile vận tốc

Dạng B: Khu vực tương đối trống trải , có

một số vật cản thưa thớt cao không quá

10m (theo profile vận tốc gió mà TCVN

Dạng C: Khu vực bị che chắn mạnh, có

nhiều vật cản sát nhau cao từ 10m trở lên

(theo profile vận tốc gió mà TCVN

- TCVN 2737-1995 phân tích vận tốc gió trong khoảng thời gian 3s tại cao độ 10m so với mặt đất tự nhiên nhưng có chu kỳ lặp 20 năm và không phụ thuộc vào loại công trình Trong khi đó chu kỳ lặp của ASCE 7-10 với dạng nhà công nghiệp (công trình loại II) là 700 năm Ta có thể áp dụng công thức của Peterka và Shahid [10] để quy đổi:

trong đó:

V T là vận tốc gió có chu kỳ lặp T năm;

V 50 là vận tốc gió có chu kỳ lặp 50 năm

- TCVN 2737-1995 có xét đến áp lực cục bộ tại các vùng biên khi hệ số áp lực bên ngoài có giá trị âm (tại vị trí tiếp giáp tường ngang, tường dọc, vùng lân cận bờ mái, bờ nóc và chân mái), tuy nhiên áp lực cục bộ này phân phối đều lên các khung chịu lực và

chỉ áp dụng cho các công trình có góc dốc mái θ > 10 o (hình 2.8)

- Trong các công thức tính toán, TCVN 2737-1995 lấy hệ số độ tin cậy của tải trọng

gió γ = 1.2 còn ASCE 7-10 lấy hệ số độ tin cậy WLF = 1

Hình 2.6: Các vùng chịu áp lực cục bộ [1]

Trong đó:

Vùng 1: Có bề rộng a tính từ bờ mái, bờ nóc, chân mái và góc tường

Vùng 2: Có bề rộng a tiếp giáp với vùng 1

D: hệ số áp lực cục bộ, được nhân thêm vào hệ số áp lực gió trong công thức tính

a = min (10% kích thước cạnh nhỏ nhất công trình và 1.5m)

2.4 Kết luận chương 2

- Giữa tiêu chuẩn ASCE 7-10 và tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 có một số khác biệt lớn về công thức tính toán, điều kiện địa hình, hệ số nên cần đặc biệt lưu ý khi áp dụng tính toán giữa hai tiêu chuẩn Khi áp dụng tính toán đòi hỏi cần phải có những điều chỉnh để phù hợp với điều kiện đặc thù của khu vực xây dựng công trình Cần lưu ý về quy trình tính toán và các vấn đề cần liên quan khi vận dụng ASCE 7-10 vào tính toán tải trọng gió tác dụng lên một công trình xây dựng tại Việt Nam

CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG GIÓ TÁC DỤNG

LÊN CÔNG TRÌNH THEO TIÊU CHUẨN HOA KỲ

VÀ THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM

3.1 Giới thiệu công trình tính toán

- Để minh họa trình tự tính toán tải trọng gió vào công trình và có kết quả để so sánh với việc tính toán tải trọng gió vào công trình theo tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành, thực hiện chỉ dẫn tính toán chi tiết cho một công trình theo cả tiêu chuẩn Việt Nam và tiêu chuẩn ASCE 7-10 Công trình được lựa chọn để tính toán là: Xưởng gia công sản xuất các mặt hàng gỗ gia dụng Cao Mậu: với chức năng hỗ trợ việc làm cho người lao động

và sản xuất ra nhiều mặt hàng gia dụng chất lượng cao, góp phần phát triển kinh tế thành phố Xưởng gỗ có các thông tin như sau:

+ Vị trí xây dựng công trình: Khu công nghiệp Tây Bắc Củ Chi – TP Hồ Chí Minh + Quy mô công trình: gồm 01 tầng và 01 nhịp

+ Hình dạng công trình: hình chữ nhật

+ Diện tích mặt bằng: rộng 20m; dài 20m

+ Chiều cao công trình: cột cao 6m, tổng chiều cao đến mái 7.5m

+ Giải pháp kết cấu phần móng:

- Thiết kế lựa chọn giải pháp móng đơn bê tông cốt thép

- Đài móng sử dụng gồm một loại chiều cao là 0.8m

- Các đài móng được thiết kế kết nối với nhau bởi hệ thống giằng móng Giằng móng

sử dụng có một loại tiết diện là: 0.15x0.15m

+ Giải pháp kết cấu phần thân:

- Giải pháp kết cấu lựa chọn sử dụng cho phần thân là hệ kết cấu khung thép hình chữ

I Tiết diện cột và xà sử dụng là: I 160x300x10x6 (mm) và I 160x300x8x6 (mm); Xà gồ mái sử dụng là C 125x50x10x2 (mm); Mái sử dụng tole sóng vuông mạ màu, đóng trần thạch cao; Vách trên sử dụng tole lạnh cao 2.5m, tường xây gạch cao 3m

+ Vật liệu sử dụng:

* Bê tông:

- Bê tông đài, giằng móng sử dụng bê tông cấp độ bền B22.5 (tương đương mác 300) có cường độ tính toán về nén, Rn = 130 (daN/cm2); cường độ tính toán về kéo, Rk = 10 (daN/cm2)

- Bê tông lót sử dụng có cấp độ bền B15 (mác 200)

* Thép:

- Với cốt thép <10 dùng loại AI có cường độ tính toán Ra = 2300 (daN/cm2)

- Với cốt thép 1016 dùng loại AII có cường độ tính toán Ra = 2800 (daN/cm2)

- Với cốt thép 18 dùng loại AIII có cường độ tính toán Ra = 3650 (daN/cm2)

- Thép hình sử dụng CCT34

* Tường xây:

- Sử dụng tường xây gạch, vữa ximăng mác 75

- Gạch xây sử dụng loại gạch ống

+ Thông tin tính toán cho trường hợp 1:

- Tính tải trọng gió tác dụng lên khung nhà công nghiệp 1 tầng 1 nhịp 2 mái dốc, dạng nhà kín, nhịp L=20m, chiều dài nhà 4B = 4*5m = 20m, chiều cao đỉnh cột H = 6m, tổng chiều cao đến mái 7.5m

- Tốc độ gió V = 200km/h, dạng địa hình C theo ASCE 7-10, dạng địa hình B theo

+ Thông tin tính toán cho trường hợp 2:

- Tính tải trọng gió tác dụng lên khung nhà công nghiệp 1 tầng 1 nhịp 2 mái dốc, dạng nhà kín, nhịp L=30m, chiều dài nhà 4B = 4*5m = 20m, chiều cao đỉnh cột H = 10m, tổng chiều cao đến mái 12.5m

- Tốc độ gió V = 250km/h, dạng địa hình D theo ASCE 7-10, dạng địa hình A theo

TCVN 2737:1995

Hình 3.2: Sơ đồ tính toán trường hợp 2

3.2 Tính toán tải trọng gió tác dụng vào công trình theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ

ASCE 7-10

 Trường hợp 1:

3.2.1 Quy trình tính toán:

a/ Tính áp lực gió đơn vị theo công thức (2.1)

- Quy đổi về tải trọng phân bố đều trên khung ta có:

K zt : hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió khi gió “trườn” lên hoặc đập vào các dạng

địa hình khác nhau;

b/ Tính áp lực gió tác dụng lên hệ kết cấu

- Dựa vào góc nghiêng θ của công trình

- Tra bảng 2.2, 2.4 để tìm ra các hệ số áp lực ngoài GCpf và GCpi cho 2 trường hợp

khung giữa và khung biên (dạng nhà kín) khi gió thổi ngang nhà:

- Áp dụng công thức (2.3), ta có kết quả tải trọng tác dụng lên khung giữa như sau (đơn vị daN/m):

- Góc nghiêng θ của công trình: θ = tan-1 (1.5/10) = 8o31’

Bảng 3.1: Giá trị GCpf tại các vùng theo góc nghiêng θ khi gió thổi ngang nhà Góc nghiêng θ