Tải trọng ngang tác dụng

Chương 3 Xác định tải trọng tác dụng và nội lực kết cấu

3.5 Tải trọng ngang tác dụng

Theo điều 6.11 TCVN 2737-1995 công trình CAO ỐC TÂN THỊNH LỢI có chiều cao 55.8m >40m thì ta tính tải trọng gió theo 2 thành phần (thành phần tĩnh và thành phần động).

3.5.1.Thành phần tĩnh.

Gồm 2 phương X và Y (phương ngang nhà và dọc nhà).

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: W W n k Ci  0  i

Trong đó:

W0 :giá trị áp lực gió theo bản đồ phân vùng( tra bảng áp lực gió vùng IIA)

W0 = 95-12=83 daN/m2 công trình xây dựng trong thành phố bị che chắn mạnh nên có địa hình dạng C.

n:hệ số tin cậy (công trình có thời gian sử dụng 50 năm trở lên n=1.2)

k : hệ số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình ( bảng 5 ,TCVN 2737 – 1995).

c - hệ số khí động (gồm Cd và Ch) xác định theo bảng 6, TCVN 2737 – 1995 với cách xác định mốc tiêu chuẩn theo phụ lục G, TCVN 2737 – 1995.

Tải trọng gió được qui đổi thành lực phân bố đều trên mặt bằng sàn tầng theo công thức:

Q W Hi  i i=>Wi W n k C h0   i i (daN/m) Trong đó:

Wi :tính như trên

hdi:Chiều cao mặt đón gió tính cho từng tầng 1 1 2

d i i

i

H H

h     (m) Với: i :Là thứ tự vị trí tầng.

Hi-1 và Hi+1:Là cao độ sàn tầng trên và tầng dưới.

Số liệu tính toán và kết quả được thể hiện ở bảng sau 3.6 và bảng 3.7.

QXd, QXh là tải trọng gió theo phương X.

QYd

, QYh

tải trọng gió theo phương Y.

Kết quả tính toán thành phần tĩnh của gió xem phụ lục 2 ,trang 167.

Thành phần tĩnh của tải trọng gió tác động vào công trình được quy về tải phân bố đều theo phương ngang tại mỗi cao trình sàn .sơ đồ minh hoạ cho việc quy thành phần tĩnh của tải trọng gió được cho hình bên dưới .

Hình 3.1-Sơ đồ minh hoạ cho việc quy gió tĩnh vào mổi sàn

3.5.2.Thành phần gió động.

a.Xác định các đặc trưng động lực học công trình .

Trong tính toán động lực tải trọng gió (thành phần động của tải trọng gió ),cần đưa vào hệ số chiết giảm khối lượng (khối lượng chất tạm thời công trình) theo bảng 1 của TCVN 299-1999.

Khối lượng tham gia dao động được tính toán như sau :100% tĩnh tải +50% hoạt tải . Kết quả phân tích dao động của công trình bằng phần mềm tính toàn kết cấu chuyên dụng ETASB V9.7.1.

Bảng 3.8-Giá trị chu kỳ và tần số dao động của công trình.

Dạng dao động thứ i

(Mode thứ i) Chu kỳ dao động Ti(s) Chu kỳ dao động fi(Hz)

1 1,756 0,569

2 1,591 0,628

3 1,394 0,718

4 0,557 1,795

5 0,484 2,066

6 0,354 2,827

7 0,308 3,251

8 0,248 4,028

9 0,203 4,934

10 0,158 6,328

11 0,154 6,479

12 0,146 6,869

Vì là công trình kết cấu bê tông cốt thép ta lấy độ giảm loga  0.3,công trình xây dựng trong vùng gió IIA tra bảng ta có tần số dao động riêng fL=1,3; W0=83daN/m2=0,083T/m2. Xét thấy 3 Mode đầu tiên thỏa mãn bất đẳng thức fs<fL<fs+1 và f1<fL ta chỉ cần tính với s dạng dao động đầu tiên

Vậy số dao động cần xét là :

1 0,569; 2 0,628; 3 0,718< L 1,3 4 1,795

f  f  f  f   f 

Sơ đồ dao động của 3 modem đầu tiên.

Xét thấy chuyển vị ngang lớn nhất của công trình: ở 3 mode dao động ta thấy =0.044 (m ) đạt giá trị lớn nhất.

Tổng chiều cao kết cấu công trình tính tới ngàm là H=60.5(m).

Vậy 0.044 1 1

60.5 1375 1000 H

    (đảm bảo chuyển vị ngang)

Xét 3 Mode dao động:

Ta nhận thấy Mode 1 công trình dao động theo phương X, Mode 2 công trình dao động xoắn tương đối, Mode 3 công trình dao động theo phương Y. Gió động gây ra nhiều đối với công trình dao động theo một phương và ảnh hưởng ít đối với công trình chịu xoắn. Vì vậy ta chỉ cần xét đến Mode 1 và Mode 3.

b.Tính toán áp lực gió động tác dụng lên công trình.

Giá trị thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên tầng thứ j ứng với dạng dao động thứ i được xác định theo công thức : Wp ji( ) Mj iiyji

Trong đó : Wp ji( ) : Giá trị thành phần động tiêu chuẩn

Mj : Khối lượng tập trung của phần công trình thứ j

i : Hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i, phụ thuộc vào thông số ivà độ giảm loga của dao động : W0

i 940.

fi

  

Trong đó :  : Hệ số tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1,2.

W0: Giá trị áp lực gió W0 83(daN m/ 2) 0,083( / T m2). fi : tần số dao động riêng thứ i.

Xác định hệ số tương quan không gian  áp lực động của tải trọng gió ứng với các dạng dao động khác nhau của công trình.

Hệ số tương quan không gian  được xác định từ kết quả nội suy Bảng 4 trong TCVN 229-1999 qua các tham số và .

Xác định các tham số và theo bề mặt tính toán của công trình

Mặt phẳng tính toán  

zOx D H

zOy 0.4L H

xOy D L

Trong đó kích thước của công trình :

+ Chiều dài mặt đón gió D30,5( )m

+ Chiều rộng mặt đón gió L21( )m

+ Chiều cao công trình H 57,5( )m tính từ cao độ mặt đất.

+ Hệ số động lực  được xác định thông qua nội suy từ giá trị  :

yji: Dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm phần công trình thứ j ứng với dạng dao động riêng thứ i được xác định theo công thức :

* * * *

sin sin ( os os )

ji i j i j i j i j

y       B c   c   Với 3 dạng đầu tiên ta có : 11,1875;2 4,694;3 7,86

1 1,365; 2 0,98; 3 1

B  B  B  ; *j j

h

  H

Với hjlà khoảng cách từ điểm đặt khối lượng thứ j đến mặt móng của công trình.

i: Hệ số được xác định bằng cách chia công trình thành n phần, trong phạm vi mỗi phần tải trọng gió có thể coi như là không đổi : 1

2 1

W

n

ji Fj j

i n

ji j j

y y M

 





 :

Trong đó : WFjlà giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên phần thứ j của công trình . WFj  M Sj i j 

Sj: diện tích đón gió của phần j của công trình

i: Hệ số áp lực động nội suy bảng 4 trong TCVN 229-1999.

Giá trị tính toán thành phần động của tải trọng hoặc áp lực gió được xác định theo công thức : Wtt  Wp ji( )

Trong đó :  là hệ số tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1.2

 1là hệ số điều chỉnh tải trọng gió theo thời gian sử dụng 50 năm.

Kết quả tính toán được trình bày ở phụ lục 2,trang 169.