Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết mô tả phương pháp xác định hệ số áp lực gió lên các công trình có hình dạng phức tạp. Mô phỏng hầm gió bằng Robot Structural Analysis Professional và Flow Design cũng như phân tích dựa trên TCVN 2737-1995, EN 1991-1-4 và ASCE 7-05 được thực hiện trên một số công trình có hình dạng phức tạp điển hình.
Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học ĐỀ XUẤT CÁCH TÍNH TẢI TRỌNG GIĨ THEO TCVN 2737-1995 CHO CƠNG TRÌNH CĨ HÌNH DẠNG PHỨC TẠP Đặng Sĩ Khiêm*, Nguyễn Việt Khánh, Lê Ích Trọng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh *Tác giả liên lạc: dangsikhiem@gmail.com TĨM TẮT Bài báo mơ tả phương pháp xác định hệ số áp lực gió lên cơng trình có hình dạng phức tạp Mơ hầm gió Robot Structural Analysis Professional Flow Design phân tích dựa TCVN 2737-1995, EN 1991-1-4 ASCE 7-05 thực số cơng trình có hình dạng phức tạp điển hình Kết thí nghiệm hầm gió cho cơng trình “MR&S” sử dụng để xác minh kết phân tích Bên cạnh đó, việc mơ hầm gió sử dụng phần mềm thương mại để xác định hệ số áp lực gió cho cơng trình có hình dạng phức tạp khả thi hiệu Từ khóa: Hệ số áp lực gió, hệ số khí động; mơ áp lực gió; mơ thí nghiệm hầm gió; ống thổi khí động AN APPROACH IN DETERMINATION OF WIND LOAD FOR IRREGULAR SHAPED BUILDING ACCORDING TO VIETNAMESE STANDARD 2737-1995 Dang Si Khiem*, Nguyen Viet Khanh, Le Ich Trong Ho Chi Minh City University of Technology and Education *Corresponding Author: dangsikhiem@gmail.com ABSTRACT The article described an approach in determination of the pressure coefficient on irregular shaped buildings The wind tunnel simulation on Robot Structural Analysis Professional and Flow Design software as well as analytical method according to TCVN 2737-1995, EN 1991-1-4 and ASCE 7-05 are performed in several of typical irregular shaped buildings The results of wind tunnel for “MR&S” project were used for verifying it Therefore, the use of wind tunnel simulation on commercial software to determine the wind pressure coefficient for irregular shaped buildings is perfectly useful Keywords: Pressure coefficient, wind load simulation, wind tunnel, wind tunnel simulation experiment TỔNG QUAN Trong nhiều năm qua, thực tế cho thấy cơng trình nhà cao tầng đòi hỏi độ tin cậy ngày cao quy trình tính tóa n thiết kế tải trọng gió Việc lựa chọn hệ số khí động ảnh hưởng lớn đến tải trọng gió tác động lên nhà cao tầng, đặc biệt cơng trình có hình dạng phức tạp Để tính tóa n hệ số này, người ta sử dụng phương pháp chiếu vuông góc theo TCVN 2737-1995 Thế nhưng, liệu việc áp dụng TCVN 2737-1995 cho cơng trình có hình dạng phức tạp có hiệu khả thi, hệ số khí động dường phụ thuộc vào khuếch đại gió bề mặt cơng trình Xuất phát từ yêu cầu thực tế kế thừa kết đạt nhà nghiên cứu nước 588 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 giới, tác giả nghiên cứu đề xuất giải pháp “sử dụng phần mềm để mơ tải trọng gió qua mơ hình ống thổi khí động” để xác định hệ số áp lực gió Bằng cách xây dựng mơ hình tính gió sử dụng phần mềm Robot Structural Analysis Professional Flow Design Tải trọng gió mơ qua mơ hình ống thổi khí động phần mềm thể hiện, từ mơ hình dự báo đối tượng tải trọng gió cho cơng trình Phương pháp dự báo độ xác TCVN 2737-1995 tải trọng gió tác động lên cơng trình nhà cao tầng có hình dạng phức tạp Kết thu từ nghiên cứu sở để áp dụng thiết kế tải trọng gió cho dự án thực tế “MR&S” PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp giải tích: Các tác giả sử dụng cách thức tính tóa n đề cập đến TCVN 2737-1995, ASCE 705, EN 1991-1-4 để xác định giá trị áp lực gió cho cơng trình có hình dạng đơn giản phức tạp Phương pháp số: Sử dụng phần mềm Kỷ yếu khoa học Robot Structural Analysis Professional (RSAP) Flow Design (FD) để mô dịng khí đặc trưng cho cường độ gió vùng địa hình xét tác dụng lên cơng trình Ngồi ra, tác giả kiểm chứng đối chiếu áp lực gió tác dụng vào bề mặt cơng trình mơ phần mềm với thực tiễn, từ đưa cách tính hệ số khí động c đề xuất thơng qua cơng trình thực tế “MR&S” KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Áp lực gió tác dụng lên cơng trình có hình dạng đơn giản Cơng trình mơ hình thực q trình mơ thí nghiệm dựa phần mềm Robot Structural Analysis Professional với kích thước tỷ lệ thực, profile vận tốc gió, vận tốc gió sở, độ cao gradient địa hình v.v Giá trị áp lực gió thu tương đồng với kết tính tóa n giải tích theo TCVN 2737-1995 EN 1991-1-4 (Hình 1) Cho thấy độ tin cậy từ phần mềm so với tính tóa n giải tích theo tiêu chuẩn quy định Hình Giá trị áp lực gió theo tiêu chuẩn phần mềm cho cơng trình có hình dạng đơn giản 589 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Áp lực gió tác dụng lên cơng trình có hình dạng phức tạp Các tác giả đề xuất cơng trình có hình dạng phức tạp mặt bằng, mặt đứng tiến hành mô số dựa phần mềm RSAP (hình chữ H) Giá trị hệ số áp lực gió xử lý đề xuất cho cơng trình có hình dạng Kỷ yếu khoa học khác Cơng trình có dạng chữ H (cùng kích thước đón gió với cơng trình có hình dạng đơn giản 30x30x36m) làm ví dụ tính tóa n đặc trưng cho cơng trình có hình dạng phức tạp, giá trị áp lực gió thể Hình Hình 25 Giá trị áp lực gió tính theo tiêu chuẩn phần mềm cho cơng trình dạng chữ H Giá trị áp lực tính tóa n theo tiêu chuẩn đề xuất hệ số áp lực gió cho vài cho cơng trình dạng chữ H thực cơng trình có hình dạng điển hình dựa phương pháp hình chiếu Áp lực gió tác dụng lên cơng trình dự vng góc mặt đón gió án“MR&S” kết hợp thí nghiệm ống Kết phân tích cho thấy giá trị áp thổi khí động lực gió tính tóa n phần mềm Kết phân tích cho thấy tính tóa n RSAP cho cơng trình có hình dạng theo ba tiêu chuẩn có sai lệch, đặc phức tạp lớn so với phương pháp biệt kể đến yếu tố địa hình tính tóa n giải tích thơng thường thay đổi giá trị áp lực gió theo độ cao Những vùng góc cạnh chịu ứng suất Điều cho thấy bất cập áp cục có áp lực lớn Từ dụng phương pháp giải tích để tính tóa thấy tính tóa n giá trị áp lực n cho cơng trình có hình dạng phức gió theo phương pháp giải tích khơng tạp đảm bảo độ an tồn Các giá trị hệ số áp lực gió thu Từ đánh giá trên, tác giả tiến phần mềm Flow Desgin Hình hành mơ số cơng trình có xác định cách ghi nhận qua hình dạng phức tạp khác mặt 10 lần đo xác định thông qua đứng mặt bằng, mơ hầm gió giá trị trung bình Giá trị ghi phần mềm RSAP nhằm xác định nhận dịng khí chạy ổn định giá trị áp lực gió cho mặt khác thể biểu đồ biến thiên hệ 590 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 số áp lực gió theo thời gian qua mặt Kết thí nghiệm cho thấy hệ số áp lực gió thu từ thí nghiệm ống thổi khí động mơ số phần mềm RSAP có sai lệch Sự sai lệch chủ yếu phần mềm RSAP không mô hình dạng địa hình q trình tính tóa n gắn áp lực Giá trị hệ số áp lực gió tính tóa n phần mềm RSAP có vùng phân bố điểm gây ứng suất cục lên bề mặt diện tương đối giống với thí nghiệm ống thổi khí động KẾT LUẬN Sử dụng TCVN 2737-1995 để xác định tải trọng gió thiên hướng an toàn quy trung bình bề mặt đón gió Khi hình dạng cơng trình thay đổi, vị trí dịng rối khơng khí bị khuếch đại cục ảnh hưởng chắn khí thay đổi hình dáng bất Kỷ yếu khoa học thường (hình chữ H, chữ U, chữ C, ), phân vùng áp lực gió lớn nhiều so với giá trị trung bình Sử dụng phần mềm Robot Structural Analysis Professional Flow Design để mơ tính tóa n cho cơng trình nhà cao tầng có hình dạng phức tạp cho thấy tính khả thi hiệu quả, hệ số áp lực gió cho cơng trình nhà cao tầng có hình dạng phức tạp dự báo Bên cạnh đó, sử dụng phần mềm số để tính tóa n tải trọng gió cho thấy cách tổng quát ảnh hưởng gió lên cơng trình thơng qua biểu đồ màu áp lực cục thể hiện, với thuận tiện việc lưu trữ số liệu sử dụng lại sau Hạn chế báo xét đến cơng trình có độ cao 40 m, chưa xét đến ảnh hưởng từ gió động hệ số áp lực gió lên mặt nhà công nghiệp thấp tầng, đề cần giải nghiên cứu sau TÀI LIỆU THAM KHẢO EN 1991-1-4 (2005) Wind actions for EN 1991-Erocode 1, actions on structures MARTIN AND CHOCK Topographic wind speed-up and directionality factors for use in the city and county of Honolulu Building Code, USA PETER IRVIN, ROY DENOON AND DAVID SCOTT Wind tunnel testing of High-Rise Buildings VŨ THÀNH TRUNG VÀ NGUYỄN QUỲNH HOA (2013) Đánh giá Profile vận tốc gió theo tiêu chuẩn số nước Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng số 2/2013 591 ... cơng trình có hình dạng phức tạp, giá trị áp lực gió thể Hình Hình 25 Giá trị áp lực gió tính theo tiêu chuẩn phần mềm cho cơng trình dạng chữ H Giá trị áp lực tính tóa n theo tiêu chuẩn đề xuất. .. Flow Design để mơ tính tóa n cho cơng trình nhà cao tầng có hình dạng phức tạp cho thấy tính khả thi hiệu quả, hệ số áp lực gió cho cơng trình nhà cao tầng có hình dạng phức tạp dự báo Bên cạnh... gió tác dụng lên cơng trình có hình dạng phức tạp Các tác giả đề xuất cơng trình có hình dạng phức tạp mặt bằng, mặt đứng tiến hành mơ số dựa phần mềm RSAP (hình chữ H) Giá trị hệ số áp lực gió