CHƯƠNG 2 TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG
1.4.2. Thành phần gió động
Các số liệu xuất từ phần mềm etabs để tính gió động
Vì công trình có chiều cao H = 75,5 m > 40m nên ta phải tính toán tải trọng gió động tác dụng lên nhà
Theo TCXD 229-1999,thành phần động của tải trọng gió là lực do xung của vận tốc gió và lực quán tính của công trình gây ra .Để tính được các lực này ,trước hết cần xác định các dao động riêng của công trình ,so sánh tần số dao động riêng với tần số giới hạn fL để tiến hành các bước tính toán tiếp theo .Bản chất của fL là mốc tần số dao động mà qua đó cho phép kể đến hay không kể đến ảnh hưởng của lực quán tính tớit hành phần gió động.Với sự hỗ trợ của phần mềm phân tích kết cấu Etabs ,sử dụng sơ đồ tính toán khung không gian để xác định dao động riêng của công trình.Đồng thời qua đó xác định các thông số cần thiết khác cho tính toán gió động như khối lượng các tầng Mj (ở tầng thứ j), khối lượng hữu hiệu các tầng tham gia dao động riêng theo cácphương…
BẢNG DỊCH CHUYỂN TỈ ĐỐI THEO PHƯƠNG OX
STORY Diaphragm Mode Ux hi yij MassX (Tấn)
STORY2 D2 1 -0,0015 4,5 -0,0003 1568,47
STORY3 D3 1 -0,0022 7,8 -0,0003 1517,001
STORY4 D4 1 -0,0031 11,1 -0,0003 1517,001
STORY5 D5 1 -0,0039 14,4 -0,0003 1517,001
STORY6 D6 1 -0,0048 17,7 -0,0003 1464,069
STORY7 D7 1 -0,0056 21 -0,0003 1417,006
STORY8 D8 1 -0,0065 24,3 -0,0003 1417,006
STORY9 D9 1 -0,0073 27,6 -0,0003 1417,006
STORY10 D10 1 -0,0081 30,9 -0,0003 1417,006
STORY11 D11 1 -0,0088 34,2 -0,0003 1417,006
STORY12 D12 1 -0,0095 37,5 -0,0003 1417,006
SVTH: NGUYỄN TUẤN ANH – 5051101020 – XDDD & CN1-K50 Trang 40
STORY13 D13 1 -0,0101 40,8 -0,0002 1387,254
STORY14 D14 1 -0,0106 44,1 -0,0002 1361,398
STORY15 D15 1 -0,0111 47,4 -0,0002 1360,082
STORY16 D16 1 -0,0116 50,7 -0,0002 1360,082
STORY17 D17 1 -0,012 54 -0,0002 1360,082
STORY18 D18 1 -0,0123 57,3 -0,0002 1360,082
STORY19 D19 1 -0,0125 60,6 -0,0002 1237,375
BẢNG DỊCH CHUYỂN TỈ ĐỐI THEO PHƯƠNG OY
STORY Diaphragm Mode Uy hi yij MassY (Tấn)
STORY2 D2 1 -0,0031 4,5 -0,0007 1568,47
STORY3 D3 1 -0,0048 7,8 -0,0006 1517,001
STORY4 D4 1 -0,0067 11,1 -0,0006 1517,001
STORY5 D5 1 -0,0086 14,4 -0,0006 1517,001
STORY6 D6 1 -0,0106 17,7 -0,0006 1464,069
STORY7 D7 1 -0,0127 21 -0,0006 1417,006
STORY8 D8 1 -0,0147 24,3 -0,0006 1417,006
STORY9 D9 1 -0,0166 27,6 -0,0006 1417,006
STORY10 D10 1 -0,0185 30,9 -0,0006 1417,006
STORY11 D11 1 -0,0203 34,2 -0,0006 1417,006
STORY12 D12 1 -0,022 37,5 -0,0006 1417,006
STORY13 D13 1 -0,0235 40,8 -0,0006 1387,254
STORY14 D14 1 -0,0249 44,1 -0,0006 1361,398
SVTH: NGUYỄN TUẤN ANH – 5051101020 – XDDD & CN1-K50 Trang 41
STORY15 D15 1 -0,0262 47,4 -0,0006 1360,082
STORY16 D16 1 -0,0273 50,7 -0,0005 1360,082
STORY17 D17 1 -0,0283 54 -0,0005 1360,082
STORY18 D18 1 -0,0292 57,3 -0,0005 1360,082
STORY19 D19 1 -0,03 60,6 -0,0005 1237,375
* Chú thích:
yij - dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm phần công trình thứ j ứng với dạng dao động riêng thứ i, không thứ nguyên.
yij = UX/hi
hi :chiều cao dịch chuyển tại tầng tương ứng được tính từ mặt ngàm công trình.
1.1.1.1 Công thức tính toán tải trọng gió động
Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên phần thứ j với dạng dao động thứ i được xác định theo công thức:
Wpij = Mjξiψiyij
Trong đó:
Wp(ij) - lực
Mj - khối lượng tập trung của phần tử công trình thứ j.
ξi - hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i, không thứ nguyên, phụ thuộcvào thông số εi và độgiảm loga của dao động:
εi = fi Wo 940
Trong đó:
γ - hệ số tin cậy của tải trọng gió, lấy bằng 1.2 Wo – giá trị của áp lực gió.
fi tầng số dao động riêng thứ i. (Hz).
Từ εi tra đồ thị ta được ξi.
yij - dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm phần công trình thứ j ứng với dạng dao riêng động thứ i, không thứ nguyên;
SVTH: NGUYỄN TUẤN ANH – 5051101020 – XDDD & CN1-K50 Trang 42 ψi - hệ số được xác định bằng cách chia công trình thành n phần, trong phạm vi phần tải trọng gió có thể coi như không đổi:
n j
j ij n
j
Fj ij i
M y
W y
1 2
1
Trong đó :
WFj _ giá trị tiêu chuẩn của thành phần động của tải gió tác dụng lên phần thứ j của công trình, ứng với các dạng dao động khác nhau khi kể đến ảnh hưởng của xung vận tốc gió, có thứ nguyên là lực, xác định theo công thức:
WFj = WjζjSjν Với:
Wj – là giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió, tác dụng lên phần thứ j của công trình.
ζj - hệ số áp lực động của tải trọng gió, ở độ cao ứng với phần tử thứ j của công trình không thứ nguyên. Các giá trị ζj lấy theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1995.
ν - hệ số tương quan không gian áp lực động của trọng gió ứng với dao động khác nhau của công trình, không thứ nguyên
Kết quả tính toán tải gió động được lập thành bảng - Thành phần động theo phương OX
ɛi =
moden ɣ Wo fi ɛi
1 1,2 95 0,541 0,021
3 1,2 95 0,665 0,017
Tra bảng theo đường số 1 ta tìm được ζ = 1.3
Hệ số ν = ν1 được tính toán bằng cách tra bảng phụ thuộc vào các hệ số ρ và χ . Gío theo phương X lấy mặt phẳng toạ độ cơ bản ZOY có ρ = 0.4 x 47 = 0.4 x 47 = 18,8; χ
SVTH: NGUYỄN TUẤN ANH – 5051101020 – XDDD & CN1-K50 Trang 43
= H = 60,6 → nội suy có ν = 0.56 Tính WFj = WjζjSjν
WFj = WjζjSjν
Tầng Wj ζj Sj v WFj(kN)
Tầng 2 1,6758 0,5170 97,5 0,56 47,3048
Tầng 3 1,8514 0,4920 82,5 0,56 42,0822
Tầng 4 1,9312 0,4790 82,5 0,56 42,7362
Tầng 5 1,9950 0,4700 82,5 0,56 43,3194
Tầng 6 2,0429 0,4600 82,5 0,56 43,4153
Tầng 7 2,0908 0,4540 82,5 0,56 43,8533
Tầng 2,1386 0,4490 82,5 0,56 44,3635
Tầng 9 2,1706 0,4450 82,5 0,56 44,6245
Tầng 10 2,2025 0,4400 82,5 0,56 44,772
Tầng 11 2,2344 0,4350 82,5 0,56 44,9047
Tầng 12 2,2663 0,4310 82,5 0,56 45,1274
Tầng 13 2,2982 0,4270 82,5 0,56 45,3383
Tầng 14 2,3142 ,4250 82,5 0,56 45,4393
Tầng 15 2,3461 0,4220 82,5 0,56 45,7409
Tầng 16 2,3621 0,4200 82,5 0,56 45,8338
Tầng 17 2,3780 0,4180 82,5 0,56 45,9238
Tầng 18 2,3940 0,4156 82,5 0,56 45,9665
Tầng 19 2,4419 0,4130 82,5 0,56 46,5925
SVTH: NGUYỄN TUẤN ANH – 5051101020 – XDDD & CN1-K50 Trang 44 Xác định đại lượng Ѱ
OX
Tầng Yij WFj(kN) (yij)2 Mj ∑yij.WFj ∑(yij)2.Mj Ѱ Tầng 2 -0,0003 47,305 1,11E-07 1568,47 0,0158 0,0002 108,526 Tầng 3 -0,0003 42,082 7,96E-08 1517,001 0,0119 0,0001 108,526 Tầng 4 -0,0003 42,736 7,80E-08 1517,001 0,0119 0,0001 108,5 6 Tầng 5 -0,0003 43,319 7,34E-08 1517,001 0,0117 0,0001 108,526 Tầng 6 -0,0003 43,415 7,35E-08 1464,069 0,0118 0,0001 108,526 Tầng 7 -0,0003 43,853 7,11E-08 1417,006 0,0117 0,0001 108,526 Tầng 8 -0,0003 44,364 7,16E-08 1417,006 0,0119 0,0001 108,526 Tầng 9 -0,0003 44,625 7,00E-08 1417,006 0,0118 0,0001 108,526 Tầng 10 -0,0003 44,772 6,87E-08 1417,006 0,0117 0,0001 108,526 Tầng 11 -0,0003 44,905 6,62E-08 1417,006 0,0116 0,0001 108,526 Tầng 12 -0,0003 45,127 6,42E-08 1417,006 0,0114 0,0001 108,526 Tần 13 -0,0002 45,338 6,13E-08 1387,254 0,0112 0,0001 108,526 Tầng 14 -0,0002 45,439 5,78E-08 1361,398 0,0109 0,0001 108,526 Tầng 15 -0,0002 45,741 5,48E-08 1360,082 0,0107 0,0001 108,526 Tầng 16 -0,0002 45,834 5,23E-08 1360,082 0,0105 0,0001 108,526 Tầng 17 -0,0002 45,924 4,94E-08 1360,082 0,0102 0,0001 108,526 Tầng 18 -0,0002 45,967 4,61E-08 1360,082 0,0099 0,0001 108,526 Tầng 19 -0,0002 46,593 4,25E-08 1237,375 0,0096 0,0001 108,526
SVTH: NGUYỄN TUẤN ANH – 5051101020 – XDDD & CN1-K50 Trang 45 Bản tính lực Wpij
OX
Tầng Mj ζ Ѱ yij Wpij
Tầng 2 1568,470 1,3 108,526 -0,0003 88,51
Tầng 3 1517,001 1,3 108,526 -0,0003 72,44
Tầng 4 1517,001 1,3 108,526 -0,0003 71,73
Tầng 5 1517,001 1,3 108,526 -0,0003 69,56
Tầng 6 1464,069 1,3 108,526 -0,0003 67,22
Tầng 7 1417,006 1,3 108,526 -0,0003 63,97
Tầng 8 1417,006 1,3 108,526 -0,0003 64,17
Tầng 9 1417,006 1,3 108,526 -0,0003 63,45
Tầng 10 1417,006 1,3 108,526 -0,0003 62,89
Tầng 11 1417,006 1,3 108,526 -0,0003 61,73
Tầng 12 1417,006 1,3 108,526 -0,0003 60,77
Tầng 13 1387,254 1,3 108,526 -0,0002 58,14
Tầng 14 1361,398 1,3 108,526 -0,0002 55,4
Tầng 15 1360,082 1,3 108,526 -0,0002 53,92
Tầng 16 1360,082 1,3 108,526 -0,0002 52,68
Tầng 17 1360,082 1,3 108,526 -0,0002 51,17
Tầng 18 1360,082 1,3 108,526 -0,0002 49,43
Tầng 19 1237,375 1,3 108,526 -0,0002 43,21
SVTH: NGUYỄN TUẤN ANH – 5051101020 – XDDD & CN1-K50 Trang 46 - Thành phần động theo phương OY
ɛi=
moden ɣ Wo fi ɛi
2 1,2 95 0,574 0,02
Tra bản theo đường số 1 ta tìm được ζ = 1.3
Hệ số ν = ν1 được tính toán bằng cách tra bảng phụ thuộc vào các hệ số ρ và χ . Gío theo phương X lấy mặt phẳng toạ độ cơ bản ZOX có ρ = D=25; χ = H = 60,6
→ nội suy có ν = 0.64
SVTH: NGUYỄN TUẤN ANH – 5051101020 – XDDD & CN1-K50 Trang 47 Tính WFj = WjζjSjν
Tầng Wj ζj Sj v WFj(kN)
Tầng 2 1,6758 0,517 183,3 0,6400 101,638
Tầng 3 1,8514 0,492 155,1 0,6400 90,4165
Tầng 4 1,9312 0,479 155,1 0,6400 91,8217
Tầng 5 1,9950 0,47 155,1 0,6400 93,0749
Tầng 6 2,0429 0,46 155,1 0,6400 93,2808
Tầng 7 2,0908 0,454 155,1 0,6400 94,2219
Tầng 8 2,1386 0,449 155,1 0,6400 95,3182
Tầng 9 2,1706 0,445 155,1 0,6400 95,879
Tầng 10 2,2025 0,44 155,1 0,6400 96,1959
Tầng 11 2,2344 0,435 155,1 0,6400 96,481
Tầng 12 2,2663 0,431 155,1 0,6400 96,9595
Tầng 13 2,2982 0,427 155,1 0,6400 97,4126
Tầng 14 2,3142 0,425 155,1 0,6400 97,6296
Tầng 15 2,3461 0,422 155,1 0,6400 98,2776
Tầng 16 2,3621 0,42 155,1 0,6400 98,4772
Tầng 17 2,3780 0,418 155,1 0,6400 98,6705
Tầng 18 2,3940 0,4156 155,1 0,6400 98,7624
Tầng 19 2,4419 0,413 155,1 0,6400 100,107
SVTH: NGUYỄN TUẤN ANH – 5051101020 – XDDD & CN1-K50 Trang 48 Xác định ψ
OY
Tầng yij WFj(Kg) (yij)2 Mj ∑yij.WFj ∑(yij)2.Mj Ѱ Tầng 2 -0,0007 101,6378 4,76E-07 1568,470 0,0701 0,0007 115,563 Tầng 3 -0,0006 90,4165 3,84E-07 1517,001 0,0561 0,0006 115,563 Tầng 4 -0,0006 91,8217 3,60E-07 1517,001 0,0551 0,0005 115,563 Tầng 5 -0,0006 93,0749 3,60E-07 1517,001 0,0558 0,0005 115,563 Tầng 6 -0,0006 93,2808 3,60E-07 1464,069 0,056 0,0005 115,563 Tầng 7 -0,0006 94,2219 3,60E-07 1417,006 0,0565 0,0005 115,563 Tầng 8 -0,0006 95,3182 3,60E-07 1417,006 0,0572 0,0005 115,563 Tầng 9 -0,0006 95,8790 3,60E-07 1417,006 0,0575 0,0005 115,563 Tầng 10 -0,0006 96,1959 3,60E-07 1417,006 0,0577 0,0005 115,563 Tầng 11 -0,0006 96,4810 3,48E-07 1417,006 0,0569 0,0005 115,563 Tầng 12 -0,0006 96,9595 3,48E-07 1417,006 0,0572 0,0005 115,563 Tầng 13 -0,0006 97,4126 3,36E-07 1387,254 0,0565 0,0005 115,563 Tầng 14 -0,0006 97,6296 3,14E-07 1361,398 0,0547 0,0004 115,563 Tầng 15 -0,0006 98,2776 3,03E-07 1360,082 0,0541 0,0004 115,563 Tầng 16 -0,0005 98,4772 2,92E-07 1360,082 0,0532 0,0004 115,563 Tầng 17 -0,0005 98,6705 2,70E-07 1360,082 0,0513 0,0004 115,563 Tầng 18 -0,0005 98,7624 2,60E-07 1360,082 0,0504 0,0004 115,563 Tầng 19 -0,0005 100,1074 2,50E-07 1237,375 0,0501 0,0003 115,563
SVTH: NGUYỄN TUẤN ANH – 5051101020 – XDDD & CN1-K50 Trang 49 Xác định lực Wpij
OY
Tầng Mj ζ Ѱ yij Wpij
Tầng 2 1568,470 1,3 115,56 -0,0007 195,100
Tầng 3 1517,001 1,3 115,56 -0,0006 169,560
Tầng 4 1517,001 1,3 115,56 -0,0006 164,090
Tầng 5 1517,001 1,3 115,56 -0,0006 164,090
Tầng 6 1464,069 1,3 115,56 -0,0006 158,360
Tầng 7 1417,006 1,3 115,56 -0,0006 153,270
Tầng 8 1417,006 1,3 115,56 -0,0006 153,270
Tầng 9 1417,006 1,3 115,56 -0,0006 153,270
Tầng 10 1417,006 1,3 115,56 -0,0006 153,270
Tầng 11 1417,006 1,3 115,56 -0,0006 150,720
Tầng 12 1417,006 1,3 115,56 -0,0006 150,720
Tầng 13 1387,254 1,3 115,56 -0,0006 145,050
Tầng 14 1361,398 1,3 115,56 -0,0006 137,440
Tầng 15 1360,082 1,3 115,56 -0,0006 134,860
Tầng 16 1360,082 1,3 115,56 -0,0005 132,400
Tầng 17 1360,082 1,3 115,56 -0,0005 127,500
Tầng 18 1360,082 1,3 115,56 -0,0005 125,050
Tầng 19 1237,375 1,3 115,56 -0,0005 111,540
SVTH: NGUYỄN TUẤN ANH – 5051101020 – XDDD & CN1-K50 Trang 50 Tổng tại trọng gió tác dụng lên công trình theo phương OX
Tầng Tĩnh(Fx)-kN Động(Wp)-kN
Tầng 2 196,069 88,51
Tầng 3 183,285 72,44
Tầng 4 191,185 71,73
Tầng 5 197,505 69,56
Tầng 6 202,245 67,22
Tầng 7 206,985 63,97
Tầng 8 211,725 64,17
Tầng 9 214,885 63,45
Tầng 10 218,046 62,89
Tầng 11 221,206 61,73
Tầng 12 224,366 60,77
Tầng 13 227,526 58,14
Tầng 14 229,106 55,4
Tầng 15 232,266 53,92
Tầng 16 233,846 52,68
Tầng 17 235,426 51,17
Tầng 18 247,779 49,43
Tầng 19 271,049 43,21
SVTH: NGUYỄN TUẤN ANH – 5051101020 – XDDD & CN1-K50 Trang 51 Tổng tại trọng gió tác dụng lên công trình theo phương OY
Tầng Tĩnh(Fx) - kN Động(Wp) - kN
Tầng 2 368,609 195,1
Tầng 3 344,575 169,56
Tầng 4 359,427 164,09
Tầng 5 371,309 164,09
Tầng 6 380,221 158,36
Tầng 7 389,132 153,27
Tầng 8 398,044 153,27
Tầng 9 403,985 153,27
Tầng 10 409,926 153,27
Tầng 11 415,867 150,72
Tầng 12 421,807 150,72
Tầng 13 427,748 145,05
Tầng 14 430,719 137,44
Tầng 15 436,66 134,86
Tầng 16 439,63 132,4
Tầng 17 442,601 127,5
Tầng 18 465,825 125,05
Tầng 19 509,572 111,54
SVTH: NGUYỄN TUẤN ANH – 5051101020 – XDDD & CN1-K50 Trang 52