Ta chọn đơn vị là Tấn và Mét để tính và sau nay nhập vào Etabs, còn dùng nội lực tính thép thì chọnù theo hệ thống SI.
5.3.3.5.1. Xác định thành phần tĩnh của tải trọng gió.
Theo điều 6.3/ TCVN2737, giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió Wj ở độ cao zj so với mốc chuẩn xác định theo công thức sau:
c k W
Witc = 0 zi Trong đó:
W0 - áp lực gió tiêu chuẩn, công trình xây dựng ở TP.HCM thuộc khu vực IIA nên theo bảng 4 lấy W0 = 0.83 KN/m2 = 0.083 (T/m2);
kzi - hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao zj (tính từ mặt đất tự nhiên) lấy theo bảng 5/(TCVN 2737), công trình xây dựng ở dạng địa hình A
c - hệ số khí động lấy theo bảng 6 TCVN2737 cđ = 0.8 (phía đón gió);
ch = 0.6 (phía khuất gió);
Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1.2.
Kết quả tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió được trình bày trong bảng Bảng 5.8: Thành phần tĩnh của tải trọng gió
Phía đón gió Phía khuất gió Taàng
zj
(m) kzj
W0
(T/m2) củ
Wjtc
(T/m2)
Wjtt
(T/m2) ch
Wjtc
(T/m2)
Wjtt
(T/m2) Mai 42.9 1,4332 0.083 0.8 0.0952 0.1142 0.6 0.0714 0.0856
11 39.5 1,415 0.083 0.8 0.0940 0.1127 0.6 0.0705 0.0846 10 36.1 1,3952 0.083 0.8 0.0926 0.1112 0.6 0.0695 0.0834 9 32.7 1,3754 0.083 0.8 0.0913 0.1096 0.6 0.0685 0.0822 8 29.3 1,3508 0.083 0.8 0.0897 0.1076 0.6 0.0673 0.0807 7 25.9 1,3244 0.083 0.8 0.0879 0.1055 0.6 0.0660 0.0791 6 22.5 1,298 0.083 0.8 0.0862 0.1034 0.6 0.0646 0.0776 5 19.1 1,267 0.083 0.8 0.0841 0.1010 0.6 0.0631 0.0757 4 15.7 1,2328 0.083 0.8 0.0819 0.0982 0.6 0.0614 0.0737 3 12.3 1,1932 0.083 0.8 0.0792 0.0951 0.6 0.0594 0.0713 2 8.9 1,1316 0.083 0.8 0.0751 0.0902 0.6 0.0564 0.0676 1 5.5 1,0525 0.083 0.8 0.0699 0.0839 0.6 0.0524 0.0629
B ng K t Qu Tính Gió T nh Phía ón
Gió
Phía Khu t
Gió Sj (m2) T ng Gió T nh
T ng Wjtt(T/ m2)
W (T/
m2) OY OX
Fx (OY) (T/ m2)
Fy (OX) (T/ m2)
Mái 0.1142 0.0856 0.1998 141.1 86.7 28.191 17.32
11 0.1127 0.0846 0.1973 141.1 86.7 27.839 17.11
10 0.1112 0.0834 0.1946 141.1 86.7 27.458 16.87
9 0.1096 0.0822 0.1918 141.1 86.7 27.062 16.63
8 0.1076 0.0807 0.1883 141.1 86.7 26.569 16.33
7 0.1055 0.0791 0.1846 141.1 86.7 26.047 16.00
6 0.1034 0.0776 0.181 141.1 86.7 25.539 15.69
5 0.101 0.0757 0.1767 141.1 86.7 24.932 15.32
4 0.0982 0.0737 0.1719 141.1 86.7 24.255 14.90
3 0.0951 0.0713 0.1664 141.1 86.7 23.479 14.43
2 0.0902 0.0676 0.1578 141.1 86.7 22.265 13.68
1 0.0839 0.0629 0.1468 186.8 114.75 27.414 16.85
5.3.3.5.2. Xác định thành phần động của tải trọng gió
Tùy mức độ nhạy cảm của công trình đối với tác dụng động lực của tải trọng gió mà thành phần động của tải trọng gió chỉ cần kể đến tác động do thành phần xung của vận tốc gió hoặc với cả lực quán tính của công trình. Mức độ nhạy cảm được đánh giá qua tương quan giữa giá trị các tần số dao động riêng cơ bản của công trình, đặc biệt là tần số dao động riêng thứ nhaát.
So sánh với giá trị tần số giới hạn fL = 1.3 Hz (bảng 9/TCVN2737), ta thấy:
f1X = 0.86 < fL f1Y = 1.22< fL
Do đó, theo điều 4.3/TCVN229 thì thành phần động của tải trọng gió phải kể đến tác dụng của cả xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình.
Sơ đồ tính thành phần động của tải trọng gió là xem công trình như 1 thanh công xôn ngàm chặt vào mặt móng có 11 điểm tập trung khối lượng ứng với cao trình 11 sàn tầng tính từ mặt đất tự nhiên trở lên (không xét đến 1 tầng hầm khi tính tải trọng gió).
Theo điều 4.4/29, các công trình có fs < fL < fs+1 thì chỉ cần tính toán thành phần động của tải trọng gió với s dạng dao động đầu tiên. Theo đó thì công trình chỉ cần tính thành phần động của tải trọng gió với dạng dao động riêng thứ nhất (dao động 1) theo phương X và phương Y.
hj
H
yji
m1 mj mn
yni
y1i Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió tác động lên phần thứ j ứng với dạng dao động thứ i được xác định theo công thức:
ji i i j ji
p M y
W ( ) = ξ ψ Trong đó:
Mj - khối lượng tập trung của phần công trình thứ j (T)
ξi - hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i ψi - hệ số xác định bằng cách chia công trình thành
n phần,trong phạm vi mỗi phần đó xem như tải trọng gió là không đổi
yji - dịch chuyển ngang tỉ đối (biên độ dao động riêng) của trọng tâm phần công trình thứ j ứng với dạng dao động riêng thứ i.
a. Xác định yji
Biên độ dao động yji của 2 dạng dao động đầu tiên của công trình đã được xác định trong phần 4.3.3.4.
b. Xác định Mj
Để xác định các giá trị Mj , dùng chương trình ETABS mô hình khung không gian và giải bài toán với tĩnh tải và hoạt tải chất đầy các tầng.
Giá trị Mj của tầng kỹ thuật sẽ bằng tổng giá trị lực dọc tại các chân cột và khối lượng lõi cứng của tầng kỹ thuật.
Giá trị Mj của các tầng dưới sẽ bằng tổng giá trị lực lực dọc tại các chân cột và khối lượng lõi cứng của mỗi tầng trừ đi tổng giá trị lực dọc tại các chân cột của tầng kế trên.
Kết quả tính toán Mj được trìng bày chung trong bảng tính gió động.
c. Xác định i
Theo TCVN229-1999, i hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i phụ thuộc vào i và độ giảm lôga của dao động (tra hình 2/TCVN-229). Giá trị i được tính theo công thức sau:
i
i f
W 940
γ 0
ε = Trong đó: = 1.2 ; Wo = 0.830 KN/m2 giá trị của áp lực gió
fi tần số dao động riêng thứ i (Hz)
Hình C.1: Đồ thị xác định hệ số động lực ξi d. Xác định i
17
1 17
2 1
ji Fj j
i
ji j j
y W y M
ψ =
=
= ∑
∑ Trong đó:
WFj – giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió tác động lên phần thứ j của công trình, ứng với các dạng dao động khác nhau khi chỉ kể đến ảnh hưởng của xung vận tốc gió, có thứ nguyên là lực, xác định theo công thức sau:
ν ζi j
j
Fj W S
W = Với: Wj – giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của gió;
Sj – diện tích đón gió của phần thứ j;
j – hệ số áp lực động cho trong bảng 3/TCVN 229-1999 Bảng 3- hệ số áp lực động
ν là hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió, phụ thuộc kích thước mặt đón gió, trong đó với gió phương X, ρ = L , χ = H ; với gió phương Y, ρ = D , χ = H .
Bảng 4- hệ số tương quan không gian ν khi xét tương quan xung vận tốc gió Theo chiều cao và bề r ng
Bảng d.1: Hệ số của dạng dao động 1 theo 2 phương X, Y
Dạng dao động Phương Y Phương X
=0.4L = H = D = H
1 10.2 41.5 0,769 25.5 41.5 0.714 2 10.2 41.5 1.000 25.5 41.5 1.000
Mj – khối lượng tập trung phần công trình thứ j, đã xác định ở trên;
yji – biên độ dao dộng riêng thứ i của phần công trình thứ j.
Kết quả tính toán i được trình bày chung trong bảng tính gió động.
Kết quả tính toán thành phần động của tải trọng gió tác động lên công trình được trình bày từ bảng D.1 đến bảng D.2.
THÀNH PHẦN ĐỘNG CỦA TẢI GIÓ THEO PHƯƠNG Y với dạng dao động 1 Taàng Wjtc
(đón)
Wjtc
(khuaát)
j Sj
(m2)
WFj(T) (đón)
WFj(T) (khuaát)
11 0.952 0.714 0,27468 141.1 26.527 19.895 10 0.940 0.705 0,27675 141.1 26.388 19.791 9 0.926 0.695 0,27906 141.1 26.236 19.677 8 0.913 0.685 0,28137 141.1 26.077 19.558
7 0.897 0.673 0,28368 141.1 25.821 19.366 6 0.879 0.660 0,28599 141.1 25.523 19.142 5 0.862 0.646 0,2883 141.1 25.216 18.912 4 0.841 0.631 0,2922 141.1 24.947 18.710 3 0.819 0.614 0,29684 141.1 24.659 18.494 2 0.792 0.594 0,30146 141.1 24.238 18.179 1 0.751 0.564 0,3096 141.1 23.607 17.706
Tr t 0.699 0.524 0.318 186.8 30.754 23.066
∑
Heọ soỏ
1
Mj (T)
yj1 yj1WFj (đón)
yj1WFj (khuaát)
y2j1Mj Wpj1tc (đón)
Wpj1tc (khuaát) 63.549
-
0.00144 -0.0381 -0.0286 0.00131 4.2930 3.220 63.549
-
0.00144 -0.0379 -0.0284 0.00131 4.2962 3.222 63.549
-
0.00144 -0.0377 -0.0282 0.00131 4.2912 3.218 63.549
-
0.00143 -0.0373 -0.0280 0.00130 4.2755 3.207 64.9875
-
0.00142 -0.0366 -0.0274 0.00130 4.3303 3.248 64.9875
-
0.00140 -0.0357 -0.0268 0.00127 4.2768 3.208 65.8444
-
0.00137 -0.0346 -0.0259 0.00124 4.2473 3.185 66.8798
-
0.00134 -0.0334 -0.0251 0.00120 4.2120 3.159 66.8798
-
0.00130 -0.0320 -0.0240 0.00113 4.0850 3.064 67.9429
-
0.00126 -0.0306 -0.0229 0.00108 4.0306 3.023 67.9429
-
0.00124 -0.0294 -0.0220 0.00105 3.9741 2.981 72.8002
-
0.00131 -0.0403 -0.0302 0.00125 4.4894 3.367
-0.4235 -0.318 0.0135
-31.3565 -23.5173409
THÀNH PHẦN ĐỘNG CỦA TẢI GIÓ THEO PHƯƠNG X với dạng dao động 1
Taàng Wjtc Wjtc
j Sj WFj(T) WFj(T)
(đón) (khuất) (m2) (đón) (khuất)
11 0.952 0.714 0.27468 86.7 15.398 11.548 10 0.940 0.705 0.27675 86.7 15.317 11.488 9 0.926 0.695 0.27906 86.7 15.228 11.421 8 0.913 0.685 0.28137 86.7 15.137 11.352 7 0.897 0.673 0.28368 86.7 14.988 11.241 6 0.879 0.660 0.28599 86.7 14.815 11.111 5 0.862 0.646 0.2883 86.7 14.637 10.977 4 0.841 0.631 0.2922 86.7 14.480 10.860 3 0.819 0.614 0.29684 86.7 14.313 10.735 2 0.792 0.594 0.30146 86.7 14.069 10.552 1 0.751 0.564 0.3096 86.7 13.703 10.277
Tr t 0.699 0.524 0.318 114.75 17.851 13.388
∑
Heọ soỏ
1
Mj yj1 yj1WFj yj1WFj y2j1Mj Wpj1tc Wpj1tc
(T) (đón) (khuất) (đón) (khuất)
63.549 -
0.00147 -0.023 -0.017 0.00137 2.320 1.740 63.549
-
0.00146 -0.022 -0.017 0.00135 2.304 1.728 63.549
-
0.00144 -0.022 -0.016 0.00133 2.286 1.715 63.549
-
0.00143 -0.022 -0.016 0.00129 2.259 1.694 64.9875
-
0.00140 -0.021 -0.016 0.00128 2.269 1.702 64.9875
-
0.00137 -0.020 -0.015 0.00122 2.218 1.663 65.8444
-
0.00133 -0.020 -0.015 0.00117 2.186 1.640 66.8798
-
0.00129 -0.019 -0.014 0.00112 2.155 1.616 66.8798
-
0.00125 -0.018 -0.013 0.00104 2.082 1.561 67.9429
-
0.00121 -0.017 -0.013 0.00099 2.043 1.532 67.9429
-
0.00118 -0.016 -0.012 0.00095 1.996 1.497
72.8002 -
0.00127 -0.023 -0.017 0.00117 2.296 1.722
-0.2417 -0.1813 0.0131
-18.4475 -13.8356
Các bước đến đây là hoàn thành tính toán chu kỳ dao động, tần số dao động và tải trọng gió tính toán toàn phần của tải trọng gió tác dụng vào công trình dưới dạng lực tập trung đặt tại tâm kh i l ng của mặt bằng công trình.
Sau khi thu được giá trị tính toán của thành phần tĩnh và thành phần động của gio,ù ta đặt tải gió lên công trình rồi tổ hợp theo công thức:
∑=
+
= n
i
dong i tinh
gio X X
X
1
)2
( Trong đó
Xgio: moment uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc hoặc chuyển vị của tải trọng gió toàn phaàn.
Xtinh: moment uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc hoặc chuyển vị do thành phần tĩnh của tải trọng gió gây ra.
dong
Xi : moment uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc hoặc chuyển vị do thành phần động của tải trọng gió gây ra khi dao động ở dạng thứ i;
n : số dạng dao động tính toán.
Nhưng vì để đơn giản trong quá trình tính toán, theo kinh nghiệm thì người ta cho phép dùng công thức trên để tổ hợp tải trọng gió tính toán toàn phần.
∑=
+
= n
i
dong i tinh
gio X X
X
1
)2
( Trong đó:
Xgio: Giá trị tính toán của tải trọng gió toàn phần.
Xtinh: Giá trị tính toán của thành phần tĩnh của tải trọng gió.
dong
Xi : Giá trị tính toán thành phần động của tải trọng gió gây ra khi dao động ở dạng thứ i
n : số dạng dao động tính toán.
Bảng 5.12: Thành phần T nh và động của gió Y dưới dạng lực tập trung