Sử dụng chươn trình tính toán ETABS 9 để mô hình và tính kết cấu công trình.
Mô hình công trình với sơ đồ không gian.
-Khai báo đầy đủ đặc trưng vật liệu, tiết diện.
-Khai báo các trường hợp tải trọng tác dụng lên công trình.
Các trường hợp tải trọng: Căn cứ vào kết quả xác định tải trọng từ chương 5 ta khai báo các trường hợp tải trọng sau:
- TT( tĩnh tải).
- HT( hoạt tải).
- GTX: (gió tĩnh theo phương X trái).
- GTXX: (gió tĩnh theo phương X phải).
- GTY: (gió tĩnh theo phương Y trái).
- GTYY: (gió tĩnh theo phương Y phải).
- GDY1: (gió động theo phương Y trái ở dạng dao động thứ 1).
- GDYY1: (gió động theo phương Y phải ở dạng dao động thứ 1).
- GDY2: (gió động theo phương Y trái ở dạng dao động thứ 2).
- GDYY2: (gió động theo phương Y phải ở dạng dao động thứ 2).
- GDX1: (gió động theo phương Y trái ở dạng dao động thứ 1).
- GDXX1: (gió động theo phương Y phải ở dạng dao động thứ 1).
Các trường hợp tổ hợp:
-GX=ADD(1*GTX,1*GDX1).
-GXX=ADD(1*GTXX,1*GDXX1).
-GY=ADD(1*GTY,1*GDY).
-GYY=ADD(1*GTYY,1*GDYY).
-TH1=ADD(1*TT+1*HT).
-TH2=ADD(1*TT+1*GX) -TH3=ADD(1*TT+1*GXX) -TH4=ADD(1*TT+1*GY).
-TH5=ADD(1*TT+1*GYY)
-TH6=ADD(1*TT+0,9*(HT+GX)).
-TH7=ADD(1*TT+0,9*(HT+GXX)).
-TH8=ADD(1*TT+0,9*(HT+GY)).
-TH9=ADD(1*TT+0,9*(HT+GYY)).
-THBAO=ENVELOP(TH1,TH2,…TH9)..
Chạy etabs ta xuất được nội lực ( XEM PHỤ LỤC 5) 5.2.1. Tải trọng ngang
+Tải trọng gió được tính theo Tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737-1995 và theo theo Tiêu chuẩn tính toán tải trọng gió ASCE/SEI 7-05.
+Do chiều cao công trình tính từ mặt móng đến mái là 85.1>40m nên căn cứ vào Tiêu chuẩn ta phải tính thành phần động của tải trọng gió.
+Tải trọng gió động được tính toán rồi gán vào tâm khối lượng của tòa nhà a. Tải trọng gió tĩnh
Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió xác định theo công thức:
Wtc = W0.K.C (KG/m2)
Giá trị tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió xác định theo công thức:
Wtt = n.W0.K.C (KG/m2).
Trong đó:
+Wo: giá trị áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng. Công trình xây dựng tại Thủ đô HÀ NỘI , thuộc vùng II.B có Wo= 95(KG/m2).
+C: hệ số khí động, xác định bằng cách tra bảng 6.
Phía đón gió : C= +0,8.
Phía khuất gió: C= -0,6.
+K: hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao.
+n: hệ số độ tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1,2.
*Quan niệm truyền tải trọng gió tĩnh:
-Đưa tải trọng gió tĩnh phân bố vào tâm hình học của nhà Thành phần gió tĩnh theo phương x và y xem phụ lục 4
b. Tải trọng gió động
Dùng phần mềm ETABS mô hình hoá kết cấu công trình với dạng sơ đồ không gian ngàm tại móng gồm 25 phần sao cho mỗi phần có áp lực gió lên bề mặt và độ
cứng có thể coi là không đổi:
-Lập mô hình kết cấu trong ETABS.
-Gán đầy đủ các đặc trưng hình học(đặc trưng vật liệu, tiết diện sơ bộ…) lên mô hình.
-Tiến hành chất tải lên mô hình, gồm tĩnh tải (TT) và hoạt tải(HT).
-Tổ hợp tải trọng để xuất khối lượng tập trung:
KL =
2 . 1
. 5 . 0 1 . 1
HT TT + .
Trong đó: HT: trường hợp hoạt tải chất lên toàn bộ trên tất cả các cấu kiện của công trình.
1,1;1,2: lần lượt là hệ số độ tin cậy của tĩnh tải và hoạt tải .
0,5: hệ số chiết giảm khối lượng của trường hợp hoạt tải chất lên toàn bộ
công trình.
❖ Theo phương X
Sau khi chạy chương trình ETABS thì ta có kết quả sau:
Mode Period f(Hz)
1 2.574 0.388
2 0.695 1.438
3 0.415 2.411
4 0.270 3.704
5 0.199 5.023
6 0.159 6.306
7 0.130 7.678
8 0.108 9.233
9 0.092 10.882
10 0.079 12.586
11 0.070 14.323
12 0.062 16.031
Ta nhận thấy 1 dạng dao động đầu tiên có chu kì nhỏ hơn fL = 1.3 Hz (với fL: “giá trị giới hạn của tần số dao động riêng” tra trong TCVN 229-1999 ứng với vùng áp lực gió II). Vì ảnh hưởng của 1 dạng dao động đầu tiên tới kết cấu là đáng kể nên ta sẽ tính gió động với 1 dạng dao động đầu
Giá trị thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên công trình:
Theo điều 4.3 (TCXD 229:1999): Wpj =Mj.i.i. yji
Trong đó:
Wpj: lực, có đơn vị tính toán phù hợp với đơn vị tính toán của WFj khi tính hệ số
i.
Mj: khối lượng tập trung của phần công trình thứ j.
i: hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i.
yji :dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm phần công trình thứ j ứng với dạng dao động thứ i.
i-hệ số được xác định bằng cách chia công trình thành n phần, trong mỗi phần tải trọng gió có thể coi như không đổi.
• Xác định hệ số 1:
Hệ số i được xác định theo công thức.
=
= n= j
j ji n
j
Fj ji i
M y
W y
1 2 1
) . (
.
Trong đó:
*WFj - giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió tác dụng 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:
. . . 1 j
j
Fj W S
W = .
Với: +Wj: giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió, tác dụng lên phần thứ j của công trình.
+ : hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió ứng với
các dạng dao động khác nhau của công trình. Với dạng dao động riêng thứ nhất thì
1
= . -Gió theo phương Y: ρ = D = 36 m; H = 84.8 m 1 = 0,632 (tra bảng 4 TCXD 229-1999).
Gió theo phương X: ρ = 0.4xL = 0.4x36 m; H = 84.8 m 1 = 0,694 (tra bảng 4 TCXD 229-1999)
+Sj:diện tích đón gió của phần j của công trình (m2).
+1: hệ số áp lực động của tải trọng gió ở độ cao ứng với phần thứ j của công trình. Lấy theo Bảng 3-TCXD229-1999.
*yji(m): chuyển vị của phần thứ j trong dạng dao động thứ i.
*Mj (kg): khối lượng của phần thứ j.
Xác định hệ số động lực i:
Hệ số động lực i xác định phụ thuộc vào thông sối và độ giảm loga của dao động .
Thông số i xác định theo công thức:
i O
940f W
.
i = .
Trong đ ó:
: hệ số độ tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1,2 fi : tần số dao động riêng thứ i
Wo = 950 N/m2.
Sau khi có được εi tra đồ thị hình 2-TCXD229-1999 ta được i (ở đây công trình bằng bêtông cốt thép nên có =0.3)
Ta có bảng tính sau:
PHƯƠNG X PHƯƠNG Y
MODE 1 MODE 2
0.029 0.038 0.012
i : 1.4 1.5 1.25 Xác định thành phần động của tải trọng gió:
Từ các giá trị Mj; i; i và yji ta xác định được các giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gó W(pji).
Giá trị tính toán thành phần động của tải trọng gió được xác định theo công thức:
. . W
W(pji)tt = (pji) . Trong đó:
- hệ số độ tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1,2.
- hệ số điều chỉnh tải trọng gió theo thời gian, lấy bằng 1.
Ta được các bảng tính ( xem phụ lục 4)