Tính toán thành phần động của tải trọng gió- 123docz.net

CHƯƠNG 2: TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG

2.3.2. Tính toán thành phần động của tải trọng gió

Thành phần động của gió được xác định dựa theo tiêu chuẩn TCVN 229 -1999.

Thành phần động của tải trọng gió được xác định theo các phương tương ứng với phương tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió. Trong tiêu chuẩn chỉ kể đến thành phần gió dọc theo phương X và phương Y bỏ qua thành phần gió ngang và momen xoắn.

2.3.2.1.Thiết lập tính toán động lực

Theo tiêu chuẩn thì sơ đồ tính toán động lực là hệ thanh công xôn có hữu hạn điểm tập trung khối lượng phụ lục A của tiêu chuẩn

Hình 2-1 - Sơ đồ tính toán động lực tải trọng gió lên công trình theo phụ lục A tiêu chuẩn TCVN 229:1999

Việc xác định tần số và dạng đao riêng của sơ đồ tính toán trên bằng phương pháp giải tích là khá phức tạp và không thể xác định được nếu công trình có độ cứng thay đổi theo chiều cao. Do đó trong đồ án chọn phân tích bài toán dao động bằng sự hỗ trợ của phần mêm chuyên dụng thiết kế nhà cao tầng ETABS.

Mô hình sơ đồ kết cấu của công trình trên phần mềm ETABS và phân tích bài toán dao động theo 3 phương

37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.99

Page | 19 Hình 2-2 – Mô hình tính toán động lực tải trọng gió lên công trình trong Etabs

Page | 20 2.3.2.2.Kết quả phân tích dao động

Dựa vào kết quả tính toán của chương trình ETABS ta xác định được các tần số dao động riêng của công trình ứng với các dao động riêng như bảng dưới đây:

Bảng 2-6 – Thống kê các dạng dao động

Mode Chu kì UX UY

1 2.834121 11.4696 0.1995

2 2.163295 50.6818 6.7608

3 2.043182 6.7329 60.0736

4 0.966501 1.4239 0.0216

5 0.587631 10.023 0.0917

6 0.552257 5.6036 0.167

7 0.50383 0.2615 17.7671

8 0.375766 0.0647 0.0007

9 0.280924 0.0134 0.0013

10 0.271885 5.4424 0.0119

11 0.223513 0.106 0.3808

12 0.222375 0.0207 6.2422

Tra bảng 2 trang 7 TCVN 229-1999 ta được giá trị giới hạn của tần số dao động riêng f L = 1.3 (Hz).

Căn cứ vào kết quả ở trên, f 1  0.436  f L  1.3  f 2  1.614 do đó:

Theo phương X chỉ cần xét đến ảnh hưởng của dạng dao động 1(Mode 1) Theo phương Y chỉ cần xét đến ảnh hưởng của dạng dao động 1 (Mode 2)

Thành phần động của gió lúc này bao gồm cả thành phần xung và lực quán tính và được tính toán căn cứ theo TCXD 229:1999.

Sơ đồ tính thành phần động của gió : xem công trình như một thanh công sôn ngàm vào móng có 16 điểm tập trung khối lượng tương ứng cao trình 16 tầng sàn từ mặt đất hoàn thiện trở lên(

không xét tầng hầm khi tính gió)

2.3.2.3.Tính toán thành phần động của tải trọng gió (mục 4.5 – TCXD 229:1999)

1. Giá trị tiêu chuẩn thành động của gió tác dụng lên phần tử j của dạng dao động thứ i được xác định theo công thức:

P ji ( ) j i i ji

W  M . . .y  

Page | 21 Trong đó,

M j : khối lượng tập trung của phần công trình thứ j.

 i : hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i.

 i :hệ số được xác định bằng cách chia công trình thành nhiều phần, trong phạm vi mỗi phần tải trọng gió có thể xem như không đổi.

y ji :dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm phần công trình thứ j ứng với dạng dao động thứ I, không thứ nguyên

Xác định hệ số động lực  i

hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i, không thứ nguyên, phụ thuộc và thông số  i và độ giảm lôga của dao động  (đường cong 1 ứng với lô ga   3 ). Trong đó: 0

i 940

W f

   với   1.2 : hệ số độ tin cậy của tải trọng gió

f i : tần số dao động riêng thứ i W 0 : 0.95(kN/m2)

Hình 3.5. Đồ thị xác định hệ số động lực  i Xác định hệ số  i

Hệ số  i được xác định bằng công thức 1

2 1

( )

ji Fj j

i n

ji Fj j

y W y W

 



 



W Fj : giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên thành phần thứ j của công trình, được xác định tho công thức:

W Fj  W j   i S j

Với W j : giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió

Page | 22  i : hệ số áp lực động của tải trọng gió ở độ cao z ứng với phần tử thứ j của công trình, không thứ nguyên (Bảng 3, TCXD 229 -1999)

S j : diện tích đón gió của phần thứ j của công trình

 :Hệ số tương quan không gian áp lực động của tải gió ứng với các dạng dao động khác nhau, phụ thuộc vào ,  

2. Xác định giá trị tính toán thành phần động của tải trọng gió

Giá trị tính toán thành phần động của gió được xác định theo công thức:

Trong đó,   hệ số tin cậy lấy bằng 1,2

 - hệ số điều chỉnh tải trọng gió theo thời gian, lấy bằng 1.

p(ji) P(JI)

W = W . .  

Page | 23 3. Kết quả tính toán

Bảng 2-7 – Bảng giá trị tínhơ toán thành phần động của tải trọng gió theo phương X

Tên tầng

Chiều cao từng tầng (m)

Khoái lượng tầng

THEO PHƯƠNG X (mode 1) Giá trị tieâu chuaồn

X W PX

(kN/m 2 )

Giá trị tính toán Heọ

soá áp lực ủoõng

ξ j

Heọ soỏ tửụng quan khoâng gian ν

W j 1

=W j ξ j ν 1

(kN/m 2 ) W j 2,3

=W j ξ j

ν 2,3

(kN/m 2 )

Các thành phần động theo phương x W pji =M j ξ i Ψ i x ji

f 1x = 0.462

ε 1 ξ 1 Ψ 1 x 1 W pj 1 Dạng 1 Dạng 1 STORY18 3.500 34.960 0.529 0.717 0.482 0.673 0.073 1.684 0.056 0.010 0.033 0.033 2.618 STORY17 3.500 1420.931 0.533 0.717 0.478 0.667 0.073 1.684 0.056 0.009 1.257 1.257 198.030 STORY16 3.500 1445.847 0.538 0.717 0.475 0.663 0.073 1.684 0.056 0.009 1.198 1.198 188.640 STORY15 3.500 1445.847 0.544 0.717 0.472 0.659 0.073 1.684 0.056 0.008 1.116 1.116 175.778 STORY14 3.500 1445.847 0.549 0.717 0.468 0.653 0.073 1.684 0.056 0.008 1.021 1.021 160.773 STORY13 3.500 1452.031 0.554 0.717 0.463 0.646 0.073 1.684 0.056 0.007 0.943 0.943 148.544 STORY12 3.500 1460.462 0.560 0.717 0.458 0.639 0.073 1.684 0.056 0.006 0.852 0.852 134.249 STORY11 3.500 1460.462 0.567 0.717 0.453 0.632 0.073 1.684 0.056 0.006 0.756 0.756 119.092 STORY10 3.500 1460.462 0.578 0.717 0.447 0.624 0.073 1.684 0.056 0.005 0.674 0.674 106.100 STORY9 3.500 1460.462 0.588 0.717 0.442 0.616 0.073 1.684 0.056 0.004 0.577 0.577 90.943 STORY8 3.500 1460.462 0.598 0.717 0.434 0.606 0.073 1.684 0.056 0.004 0.481 0.481 75.786 STORY7 3.500 1468.631 0.608 0.717 0.426 0.594 0.073 1.684 0.056 0.003 0.401 0.401 63.145 STORY6 3.500 1479.048 0.618 0.717 0.417 0.581 0.073 1.684 0.056 0.002 0.320 0.320 50.436 STORY5 3.500 1479.048 0.637 0.717 0.408 0.570 0.073 1.684 0.056 0.002 0.237 0.237 37.279 STORY4 3.500 1479.048 0.659 0.717 0.397 0.554 0.073 1.684 0.056 0.001 0.167 0.167 26.314 STORY3 3.500 1479.048 0.681 0.717 0.379 0.528 0.073 1.684 0.056 0.001 0.111 0.111 17.543 STORY2 3.500 1479.048 0.726 0.717 0.356 0.496 0.073 1.684 0.056 0.000 0.056 0.056 8.771 STORY1 3.500 1479.048 0.754 0.717 0.306 0.427 0.073 1.684 0.056 0.000 0.014 0.014 2.193

Page | 24 Bảng 2-8 – Bảng giá trị tính toán thành phần động của tải trọng gió theo phương Y

Teân Taàng

Chieàu cao từng

taàng (m)

Khoái lượng taàng

THEO PHƯƠNG Y (mode 2) Giá trị tieâu chuaồn

X W PX

(kN/m 2 ) Giá trị tính toán Heọ

soá áp lực ủoõng

ξ j

Heọ soỏ tửụng quan khoâng gian ν

W j 1

=W j ξ j ν 1

(kN/m 2 ) W j 2,3

=W j ξ j

ν 2,3

(kN/m 2 )

Các thành phần động theo phương x W pji =M j ξ i Ψ i x ji

f 1x = 0.489

ε 1 ξ 1 Ψ 1 x 1 W pj 1 Dạng 1 Dạng 1 STORY18 3.500 34.960 0.529 0.654 0.440 0.673 0.069 1.658 0.046 0.011 0.030 0.030 2.433 STORY17 3.500 1420.931 0.533 0.654 0.436 0.667 0.069 1.658 0.046 0.010 1.136 1.136 183.684 STORY16 3.500 1445.847 0.538 0.654 0.433 0.663 0.069 1.658 0.046 0.010 1.078 1.078 174.324 STORY15 3.500 1445.847 0.544 0.654 0.431 0.659 0.069 1.658 0.046 0.009 1.000 1.000 161.744 STORY14 3.500 1445.847 0.549 0.654 0.427 0.653 0.069 1.658 0.046 0.008 0.922 0.922 149.164 STORY13 3.500 1452.031 0.554 0.654 0.422 0.646 0.069 1.658 0.046 0.008 0.837 0.837 135.363 STORY12 3.500 1460.462 0.560 0.654 0.418 0.639 0.069 1.658 0.046 0.007 0.763 0.763 123.442 STORY11 3.500 1460.462 0.567 0.654 0.413 0.632 0.069 1.658 0.046 0.006 0.674 0.674 108.920 STORY10 3.500 1460.462 0.578 0.654 0.408 0.624 0.069 1.658 0.046 0.005 0.595 0.595 96.212

STORY9 3.500 1460.462 0.588 0.654 0.403 0.616 0.069 1.658 0.046 0.005 0.505 0.505 81.690 STORY8 3.500 1460.462 0.598 0.654 0.396 0.606 0.069 1.658 0.046 0.004 0.427 0.427 68.982 STORY7 3.500 1468.631 0.608 0.654 0.388 0.594 0.069 1.658 0.046 0.003 0.350 0.350 56.590 STORY6 3.500 1479.048 0.618 0.654 0.380 0.581 0.069 1.658 0.046 0.002 0.273 0.273 44.122 STORY5 3.500 1479.048 0.637 0.654 0.372 0.570 0.069 1.658 0.046 0.002 0.205 0.205 33.092 STORY4 3.500 1479.048 0.659 0.654 0.362 0.554 0.069 1.658 0.046 0.001 0.148 0.148 23.900 STORY3 3.500 1479.048 0.681 0.654 0.346 0.528 0.069 1.658 0.046 0.001 0.091 0.091 14.707 STORY2 3.500 1479.048 0.726 0.654 0.324 0.496 0.069 1.658 0.046 0.000 0.045 0.045 7.354 STORY1 3.500 1479.048 0.754 0.654 0.279 0.427 0.069 1.658 0.046 0.000 0.011 0.011 1.838