Ngày đăng: 08/04/2018, 20:58

Trọng tải gió theo Tiêu chuẩn Việt Nam được trình bày trong TCVN 2737:1995 và TCXD 229:1999. Quy trình tính toán thành phần động của trọng tải gió được trình bày trong TCXD 229:1999, tuy nhiên quy trình này khá rắc rối, gây nhiều khó khăn khi thực hành. Nội dung này trình bày tóm tắt việc tính toán trọng tải gió theo TCVN, trong đó có đề cập đến quy đình đơn giản để tính toán thành phần động của trọng tải gió. Nội dung nội dung chỉ xét đến thành phần nằm ngang, và cùng phương với phương gió thổi.1. Các thông tin thiết yếu về công trình1.1. Vị trí xây dựĐịa điểm xây dựng của công trường tác động đến tác dụng của trọng tải gió thông qua hai yếu tố: Vùng gió và Dạng địa hình.Phân vùng gió theo địa danh hành chính được quy định trong phụ lục E của TCVN 2737:1995, bao gồm 2 thông số kỹ thuật là vùng căng thẳng gió và mức độ tác động của gió bão. Ví dụ huyện Kỳ Sơn tỉnh Hòa Bình thuộc vùng gió I.A, trong đó I là phân vùng căng thẳng gió, và A là mức độ tác động của gió bão.Dạng địa hình được phân loại thành A, B, C; tiêu chuẩn phân loại được đề cập đến trong mục 6.5 của TCVN 2737:1995.Cần lưu ý tránh nhầm lẫn giữa dạng địa hình và vùng tác động của gió bão vì các yếu tố này được ký hiệu giống nhau.Các công trình cao tầng thông thường thuộc dạng địa hình B (tương đối trống trải). TÍNH TỐN TẢI TRỌNG GIĨ TÁC DỤNG LÊN NHÀ CAO TẦNG THEO TCVN Tải trọng gió theo Tiêu chuẩn Việt Nam trình bày TCVN 2737:1995 TCXD 229:1999 Quy trình tính tốn thành phần động tải trọng gió trình bày TCXD 229:1999, nhiên quy trình rắc rối, gây nhiều khó khăn thực hành Nội dung trình bày tóm tắt việc tính tốn tải trọng gió theo TCVN, có đề cập đến quy đình đơn giản để tính tốn thành phần động tải trọng gió Nội dung viết xét đến thành phần nằm ngang, phương với phương gió thổi Các thơng tin thiết yếu cơng trình 1.1 Vị trí xây dự Vị trí xây dựng công trường tác động đến tác dụng tải trọng gió thơng qua hai yếu tố: Vùng gió Dạng địa hình Phân vùng gió theo địa danh hành quy định phụ lục E TCVN 2737:1995, bao gồm thông số kỹ thuật vùng căng thẳng gió mức độ tác động gió bão Ví dụ huyện Kỳ Sơn tỉnh Hòa Bình thuộc vùng gió I.A, I phân vùng căng thẳng gió, A mức độ tác động gió bão Dạng địa hình phân loại thành A, B, C; tiêu chuẩn phân loại đề cập đến mục 6.5 TCVN 2737:1995 Cần ý tránh nhầm lẫn dạng địa hình vùng tác động gió bão yếu tố ký hiệu giống Các cơng trình cao tầng thơng thường thuộc dạng địa hình B (tương đối trống trải) Như vậy, thông tin đầy đủ đề cập đến vị trí xây dựng cơng trình phải bao gồm: Vùng gió dạng địa hình Ví dụ cơng trình cao tầng xây dựng huyện Kỳ Sơn tỉnh Hòa Bình thuộc vùng gió I.A, dạng địa hình B 1.2 Các thơng số hình học cơng trình Các thơng số hình học cơng trình bao gồm: Số tầng Chiều cao tầng Bề rộng đón gió tầng Cao độ mặt đất so với mặt móng Hình dạng mặt (hình chữ nhật, hình tròn) Phương pháp quy đổi gán tải trọng Gió lên mơ hình kết cấu Tải trọng gió tải trọng tác dụng theo mặt phẳng cơng trình, tùy theo trường hợp mà quy đổi gán lên mơ hình kết cấu dạng sau: (a) Tác dụng lên cột biên dạng lực phân bố; (b) tác dụng lên dầm biên tầng dạng lực phân bố; (c) tác dụng lên điểm sàn tầng dạng lực tập trung Trong trường hợp kể trên, trường hợp (a) thường áp dụng cho việc tính tốn khung phẳng; trường hợp (b) thường áp dụng cho nhà thấp tầng; trường hợp (c) thường áp dụng cho nhà cao tầng Khi quy đổi tải trọng gió thành lực tập trung để gán vào điểm sàn (tâm hình học tâm khối lượng), cần lưu ý điểm sau: Hệ số khí động c bao gồm gió đẩy (cđẩy) gió hút (chút) So với mặt hình chữ nhật c = 1.4 (bao gồm hệ số cđẩy = 0.8 chút = 0.6) So với mặt hình tròn, hệ số c phụ thuộc vào tỉ lệ chiều cao cơng trình (H) đường kính mặt (d); ví dụ H/d = 5, c = 0.526 (xem thêm [3]) Thành phần tĩnh tải trọng gió tác dụng lên mặt ví trí tâm hình học, điểm có vị trí trung bình diện đón gió theo phương tác dụng tải trọng gió; thành phần động tải trọng gió tác dụng lên mặt vị trí tâm khối lượng (xem thêm [4]) Tâm khối lượng tính tốn software Etabs sau phân tích (Analysis), tìm thấy thơng tin vị trí tâm khối lượng bảng Center Mass Regidity (thực đơn Display > Show Tables) Tính tốn thành phần tĩnh Giá trị tính tốn thành phần tĩnh tải trọng gió tác dụng lên tầng thứ j cơng trình xác nhận theo cơng thức (theo mục 6.3 TCVN 2737:1995): Trong đó: γ: Hệ số độ tin cậy tải trọng gió, γ = 1.2 Wo: Giá trị căng thẳng gió, phụ thuộc vùng gió vị trí xây dựng cơng trình, tra bảng TCVN 2737:1995, ý Wo giảm đối cơng trình thuộc vùng chịu ràng buộc gió bão (I-A, II-A III-A; xem mục 6.4.1 tiêu chuẩn) k: hệ số tính đến thay đổi căng thẳng gió theo độ cao (tra bảng TCVN 2737:1995); k phụ thuộc vào dạng địa hình cao độ vị trí tính tốn c: hệ số khí động (xem mục tài liệu này) Bj hj: bề rộng đón gió chiều cao tầng thứ j Trong công thức (1), tải trọng gió WTj tổng tải trọng tác dụng lên tầng, tính tốn dạng lực tập trung, gán lên cơng trình thơng qua tâm hình học Trong software Etabs, gán tải trọng tâm hình học cách nhập vào Diaphragm tọa độ X, Y khai báo tọa độ tâm hình học (xem Hình 1) Cách khai báo tải trọng thơng qua Diaphragm xem [5] Hình 1: Gán tải trọng vị trí tác dụng thơng qua Diapgragm Tính tốn thành phần động Phương pháp xác nhận thành phần tĩnh thành phần động tải trọng gió theo tiêu chuẩn Việt Nam đề cập đến tiêu chuẩn TCVN 2737:19
95 (Tải trọng tác động) TCXD 229:1999 (Hướng dẫn tính tốn thành phần động tải trọng gió) Theo TCVN 2737:1995 mục 6.2, cơng trình BTCT cao 40m cần phải tính tốn thành phần động tải trọng gió Qui trình tính tốn thành phần động tải trọng gió trình bày TCXD 229:1999 rắc rối, thực chất gói gọn lại theo trường hợp phụ thuộc vào tương quan tần số dạng dao động riêng thứ f1 tần số hạn chế fL, fL phụ thuộc vào vùng căng thẳng gió vật liệu (xem bảng TCXD 229:1999) Ví dụ cơng trình BTCT thuộc vùng căng thẳng gió II fL = 1.3 Hz; thuộc vùng gió III fL = 1.6 Hz Trường hợp 1: f1 > fL , không cần xét đến số dạng dao động, giá trị tính tốn thành phần động tải trọng gió tác dụng lên tầng thứ j cơng trình xác nhận sau: Trường hợp 2: f1 < fL , cần tính tốn tải trọng cho n dạng dao động cơng trình, số n xác nhận theo điều kiện fn < fL < fn+1 Giá trị tính tốn thành phần động tải trọng Gió tác dụng lên tầng thứ j dạng dao động riêng thứ i xác nhận sau: Trong công thức số (2) (3): Mj : khối lượng tầng thứ j Φji: chuyển vị tỉ đối tầng thứ j dạng dao động riêng thứ i Φji tính tốn software Etabs sau phân tích (Analysis), tìm thấy thơng tin chuyển vị tỉ đối bảng Building Modes (thực đơn Display > Show Tables) WTj: giá trị tính tốn thành phần tĩnh tải trọng gió tác dụng lên tầng thứ j ζj: hệ số căng thẳng động cao độ tầng thứ j, phụ thuộc cao độ dạng địa hình (tra bảng TCXD 229:1999) ν: hệ số tương quan khơng gian, phụ thuộc bề rộng đón gió chiều cao cơng trình (tra bảng TCXD 229:1999) Lưu ý ν = dạng dao động bậc cao (dạng thứ 2, 3, v.v ) ξj: hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ j, phụ thuộc tần số dao động căng thẳng gió (xem mục 4.5 TCXD 229:1999) Khối lượng Mj tính theo quy định mục 3.2.4 TCXD 229:1999, khối lượng phải bao gồm tĩnh tải phần khối lượng tạm thời người đồ vật (hoạt tải), thông thường sử dụng (Tĩnh tải) + 0.5*(Hoạt tải), khối lượng tham gia dao động thiết lập Etabs thông qua thực đơn Define > Mass source Các cơng trình u cầu phải tính gió động (H > 40m) thường có f1 < fL, nằm trường hợp thứ Khi xác nhận n dạng dao động cần tính tốn, xác nhận n tải trọng gió thành phần động Trong Etabs, n tải trọng gán thành n trường hợp tải trọng gió động Nội lực tải trọng gió tổ hợp theo nguyên tắc sau (xem mục 4.12 TCXD 229:1999): Trong đó: Xt nội lực kết cấu tải trọng gió thành phần tĩnh, Xid nội lực kết cấu thành phần động tải trọng gió dạng dao động thứ i 5 Ví dụ tính tốn Thực ví dụ tính tốn với số liệu sau: Cơng trình thuộc vùng gió II.B, dạng địa hình B (Wo=95 kG/m2) Số tầng: 32 tầng (bao gồm tầng hầm 31 tầng nổi) Chiều cao tầng: tầng hầm 5.8m; tầng 1~4 cao 4.2m; tầng 5~31 cao 3.3m Tổng chiều cao cơng trình: H = 111.7m Cao độ mặt đất so với móng (sàn tầng hầm): 4.3m Bề rộng đón gió cơng trình: B1~4 = 52m; B5~31 = 38.7m Mặt có hình dạng văn bản nhật (c = 1.4) Khối lượng tham gia dao động (quy đổi tập trung sàn): m1~4 = 167 t; m5~mái = 149 t Chu kỳ chuyển vị tỉ đối dạng dao động xem bảng phía 5.1 Tính tốn thành phần tĩnh Giá trị tính tốn thành phần tĩnh tải trọng Gió tác dụng lên tầng xác nhận theo công thức số (1), trình bày Bảng Trong bảng 1, tầng cần hiểu sàn tầng, Sàn tầngcao độ so với mặt đất (5.8 – 4.3) = 1.5m Bảng 1: Giá trị tính tốn thành phần tĩnh tải trọng gió Diễn giải số tính tốn bảng sau: Sàn tầngcao độ so với mặt đất 28.2m, bảng (TCVN 2737:1995) vùng B có k20m = 1.13 k30m = 1.22; phép nội suy tuyến tính thu k28.2m = 1.204 Thành phần tĩnh tải trọng gió tác dụng lên sàn tầng là: WT8 = 1.2*95*1.204*1.4*38.7*3.3 /1000 = 24.5 (T) Sàn tầng 24 có cao độ so với mặt đất 81m, bảng (TCVN 2737:1995) vùng B có k80m = 1.45 k100m = 1.51; phép nội suy tuyến tính thu k81m = 1.453 Thành phần tĩnh tải trọng gió tác dụng lên sàn tầng là: W T8 = 1.2*95*1.453*1.4*38.7*3.3 /1000 = 29.6 (T) Trong bảng 1, tầng thể theo thứ tự từ xuống để thuận tiện cho việc nhập số liệu vào Etabs 5.2 Tính tốn thành phần động Giả thiết kết phân tích dao động software Etabs cho kết bảng Bảng 2: Chu kỳ tần số dạng dao động Theo Bảng TCXD 229:1999, cơng trình BTCT thuộc vùng căng thẳng gió II có fL = 1.3 Hz; vào bảng chu kỳ tần số dạng dao động xác nhận cần tính tốn thành phần động tải trọng gió cho dạng dao động (số số 2) 5.2.1 Tính tốn thành phần động tải trọng gió cho dạng dao động thứ Dạng dao động thứ có T = 3.58 s f = 0.28 Hz, tính tốn theo mục 4.5 TCXD 229:1999 ε = 0.129; ξ = 2.094 Bề rộng đón gió trung bình cơng trình Bm = 40.8m, chiều cao đón gió cơng trình H = 107.4m, tra bảng TCXD 229:1999 ν = 0.608 Giá trị tính tốn thành phần động tải trọng Gió tác dụng lên tầng dạng dao động thứ xác nhận theo cơng thức số (3), trình bày Bảng Bảng 3: Giá trị tính tốn thành phần động tải trọng gió, dạng dao động thứ Diễn giải số tính tốn bảng sau: Sàn tầngcao độ so với mặt đất 28.2m, bảng (TCXD 229:1999) vùng B có ζ20m = 0.457 ζ40m = 0.429; phép nội suy tuyến tính thu ζ28.2m = 0.446 Thành phần động tải trọng gió tác dụng lên sàn tầng là: Wp8 = (149.0*0.265*198.3/1698.0)*0.608*2.094 = 5.9 (T) 5.2.2 Tính tốn thành phần động tải trọng gió cho dạng dao động thứ Dạng dao động thứ có T = 1.23 s f = 0.82 Hz, tính tốn theo mục 4.5 TCXD 229:1999 ε = 0.044; ξ = 1.498 So với dạng dao động bậc cao, ν = Giá trị tính tốn thành phần động tải trọng gió dạng dao động thứ trình bày Bảng Bảng 4: Giá trị tính tốn thành phần động tải trọng gió, dạng dao động thứ Diễn giải số tính tốn bảng sau: Sàn t
ầng
cao độ so với mặt đất 28.2m, bảng (TCXD 229:1999) vùng B có ζ20m = 0.457 ζ40m = 0.429; phép nội suy tuyến tính thu ζ28.2m = 0.446 Thành phần động tải trọng gió tác dụng lên sàn tầng là: Wp8 = (149.0*-0.628*-63.7/1387.4)*1*1.498 = 6.4 (T) … trình, tra bảng TCVN 2737:1995, ý Wo giảm đối cơng trình thuộc vùng chịu ràng buộc gió bão (I-A, II-A III-A; xem mục 6.4.1 tiêu chuẩn) k: hệ số tính đến thay đổi căng thẳng gió theo độ cao (tra bảng… tính thu ζ28.2m = 0.446 Thành phần động trọng tải gió tác dụng lên sàn tầng là: Wp8 = (149.0 *-0 .628 *-6 3.7/1387.4)*1*1.498 = 6.4 (T)

See also  Ý nghĩa các con số 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ,9... Hung hay Cát?

– Xem thêm –

Xem thêm: TÍNH toán TẢI TRỌNG GIÓ tác dụng lên NHÀ CAO TẦNG theo TCVN, TÍNH toán TẢI TRỌNG GIÓ tác dụng lên NHÀ CAO TẦNG theo TCVN