Đang tải... (xem toàn văn)
Chương 1 ViÖn Kü thuËt c«ng tr×nh ®Æc biÖt Bé m«n x©y dùng nhµ & CTCN Bµi gi¶ng KÕt cÊu nhµ cao tÇng TS Vò Ngäc Quang Hµ Néi 2012 Chương 1 Më ®Çu vÒ ph¬ng híng thiÕt kÕ nhµ cao tÇng 1 1 vµi nÐt vÒ x[.]
Viện Kỹ thuật công trình đặc biệt Bộ môn xây dựng nhà & CTCN Bài giảng Kết cấu nhà cao tầng TS Vũ Ngọc Quang Hà Nội 2012 Chng Mở đầu ph-ơng h-ớng thiết kế nhà cao tầng 1.1 vài nét xây dựng nhà cao tầng 1.1.1 Sự hình thành phát triển nhà cao tầng xu thÕ chung cđa thÕ giíi HiƯn nay, trµo l-u kiến trúc đại phát triển xu h-ớng quốc tế hóa quốc gia với nhiều tòa nhà văn phòng, th-ơng mại cao tầng - siêu cao tầng với hình dáng, cấu trúc đại, tiên tiến Cùng với phát triển mạnh mẽ kinh tế, xà hội dẫn đến thị giới dân số ngày đông đúc, nhu cầu nhà ở, văn phòng làm việc, trung tâm th-ơng mại, khách sạn tăng lên đáng kể Bên cạnh tăng dân số, hạn hẹp quỹ đất xây dựng thiếu trầm trọng làm giá đất tăng lên với phát triển mạnh khoa học công nghệ xây dựng, đa dạng vật liệu đà góp phần thúc đẩy mạnh mẽ phát triển xây dựng nhà cao tầng Có thể coi nhà cao tầng biểu t-ợng kiến trúc đô thị đại, sản phẩm biểu tr-ng tiến khoa học công nghệ xây dựng tiên tiến Xây dựng cải tạo nhà cao tầng mét biƯn ph¸p tÝch cùc quan träng cđa c¸c n-íc phát triển Hình 1.1 Một số hình ảnh kiến trúc tháp cao tầng: 1.1.2 Định nghĩa phân loại nhà cao tầng Định nghĩa: Theo ủy ban Nhà cao tầng Quốc tế: Ngôi nhà mà chiều cao yếu tố định điều kiện thiết kế, thi công sử dụng khác với nhà thông th-ờng đ-ợc gọi Nhà cao tầng Có thể định nghĩa theo cách khác: Nhà cao tầng nhà mà chiều cao ảnh h-ởng tới ý đồ cách thức thiết kế Một số n-ớc đ-a quy định nhà cao tầng: Các n-ớc SNG : Nhà 10 tầng trở lên, loại nhà khác tầng; Trung Quốc: Nhà 10 tầng trở lên, loại nhà khác >24m; Mỹ: Nhà 10 tầng trở lên, loại nhà 22-25m; Pháp: Nhà cao 50m, loại nhà khác cao 28m; Anh: Nhà có chiều cao từ 24,3m trở lên; Nhật: Nhà 11 tầng chiều cao từ 31m trở lên; Đức: Nhà cao 22m tính từ mặt nền; Phân loại: a Phân loại theo mục đích sử dụng: - Nhà ở; - Nhà làm việc dịch vụ khác; - Khách sạn b Phân loại theo hình dạng: - Nhà tháp: mặt hình tròn, tam giác, vuông, đa giác cạnh, giao thông theo ph-ơng đứng tập trung vào khu vực - Nhà dạng thanh: mặt chữ nhật, có nhiều đơn vị giao thông theo ph-ơng thẳng đứng c Phân loại theo chiều cao nhà: - Nhà cao tầng loại I: 09 - 16 tầng (cao 50m); - Nhà cao tầng loại II: 17 - 25 tầng (cao 75m); - Nhà cao tầng loại III: 26 - 40 tầng (cao 100m); - Nhà cao tầng loại IV: 40 tầng trở lên (nhà siêu cao tầng) d Phân loại theo vật liệu dùng để thi công kết cấu chịu lực: - Nhà cao tầng bê tông cốt thép; - Nhà cao tầng thép; - Nhà cao tầng có kết cấu tổ hợp Bê tông cốt thép thép Các n-ớc giới tùy theo phát triển nhà cao tầng mà có cách phân loại khác Hiện n-ớc ta có xu h-ớng theo phân loại ủy ban Nhà cao tầng Quốc tế Về mặt kết cấu, công trình đ-ợc định nghĩa cao tầng độ bền vững chuyển vị tải trọng ngang định Tải trọng ngang d-ới dạng gió bÃo động đất Mặc dù ch-a có thống chung định nghĩa nhà cao tầng nh-ng có ranh giới đ-ợc đa số Kỹ s- kết cấu chấp nhận, từ nhà thấp tầng sang nhà cao tầng có chuyển tiếp từ phân tích tĩnh học sang phân tích động học nhà chịu tác động tải gió, động ®Êt tøc lµ vÊn ®Ị dao ®éng vµ ỉn định nói chung Các công trình nhà cao tầng ngày cao hơn, nhẹ mảnh so với nhà cao tầng khứ Các nghiên cứu giới khẳng định xu h-ớng t-ơng lai, thông qua kết so sánh cho thấy công trình có độ mảnh cao đồng thời mang lại hiệu kinh tế cao 1.1.3 Lịch sử phát triển nhà cao tầng Hình 1.2 Minh họa kiến trúc công trình cao tầng đà xây dựng: Từ đầu kỉ XX, với phát triĨn cđa khoa häc kü tht (nh- c«ng nghƯ vËt liệu, công nghệ chế tạo máy ) đà đ-a giới vào chạy đua xây dựng công trình chọc trời Do nhà cao tầng xuất trở thành biểu t-ợng cho phồn thịnh phát triển mà điển hình phát triển Mỹ: năm 1913 cao ốc Woolworth xuất (chiều cao 241m); năm 1930 cao ốc Crystler trở thành công trình cao nhÊt víi chiỊu cao 319m nh-ng chØ sau vµi tháng đà bị đánh bại State Emprire Building cao 344m (102 tầng) Kỷ lục giữ đ-ợc đến World Trade Center đời cao 381m (110 tầng) Châu xu h-ớng phát triển năm 70 mà điển hình Bank of China Tower HongKong cao 269m (70 tÇng); Jin Mao Tower ShangHai cao 421m (86 tÇng); Petronas Tower Malaysia cao 450m (95 tầng) a.Nhà cao tầng Mỹ: - Tr-ờng phái nhà cao tầng Chicago: Là tr-ờng phái nhà cao tầng xuất tr-ớc đặc điểm phát triển nhà cao tầng theo kiến trúc High-Tech Super High-Tech Mang nặng mặt kỹ thuật, có hình thức khối t-ơng đối vuông vắn, cục mịch không đa dạng nh- không mang tính nghệ thuật Kiểu nhà cao tầng phổ biến thành phố Chicago nói riêng toàn n-ớc Mỹ nói chung tòa nhà chọc trời đ-ợc thiết kế thiên h-ớng theo công kết cấu đại mang tính công nghệ cao nh-ng không mang tính phong phú đa dạng nghệ thuật kiến trúc nhà cao tầng Kể từ đ-ợc giới thiệu sử dụng rộng rÃi, kiến trúc đà làm chuyển đổi tòa nhà theo phong cách Châu Âu cổ điển sang tr-ờng phái thiết kế theo công nghệ phô diễn kết cấu Hình 1.3 Tháp IBM BUILDING TOWER/Chicago - Mỹ - Tr-ờng phái nhà cao tầng New York: Là tr-ờng phái nhà cao tầng sau tr-ờng phái nhà cao tầng Chicago, có đặc điểm phong phú đa dạng hình thức kiến trúc tổ hợp Tr-ờng phái nhà cao tầng có xử lý hình khối kiến trúc tổ hợp cách nghệ thuật Bao gồm: Tổ hợp mặt bằng, tổ hợp mặt đứng mà hiệu phần kết mặt đứng Tr-ờng phái thể kiểu nhà cao tầng phổ biến thành phố New York tòa nhà chọc trời Kể từ đ-ợc giới thiệu sử dụng rộng rÃi đây, kiến trúc đà làm chuyển đổi tòa nhà New York từ kiểu truyền thống Châu Âu thấp khối nhà theo phong cách cao tầng thô mộc Chicago sang khu th-ơng mại v-ơn thẳng đứng lên cao có xử lý nghệ thuật phần mái Tính đến tháng năm 2008, New York có 5.538 tòa nhà cao tầng, nhiều thành phố khác Hoa Kỳ đứng hạng nhì giíi, chØ sau Hong Kong HiƯn thµnh cã 50 nhà chọc trời xây dựng xong, cao 200 mét Bị bao quanh mặt n-ớc, mật độ dân số giá trị bất động sản cao khu th-ơng mại khiến cho New York trở thành nơi tập trung nhiều tòa nhà, tòa tháp chung c- văn phòng giới New York có tòa nhà cao tầng với kiến trúc bật mang nhiều phong cách khác Woolworth Building 40 phố Wall, hoàn thành năm 1913, tòa nhà chọc trời mang kiến trúc Gothic phục h-ng thời kỳ đầu Nghị phân vùng năm 1916 bắt buộc tòa nhà phải đ-ợc xây theo kiểu hình chồng lên (phần d-ới có diện tích rộng phần trên) giới hạn tháp phần trăm đất bên d-ới ánh nắng mặt trời chiếu xuống đ-ờng phố bên d-ới Kiểu thiết kế art deco tòa nhà Chrysler năm 1930 với đỉnh thon nhỏ hình chóp thép đà phản ánh yêu cầu bắt buộc Tòa nhà đ-ợc nhiều sử gia kiến trúc s- xem nh- tòa nhà ®Đp nhÊt New York víi c¸ch trang trÝ râ nÐt, thí dụ góc tầng 61 có hình biểu t-ợng chim ó gắn nắp phía tr-ớc đầu xe Chrysler kiểu năm 1928 mẫu đèn hình chữ v đ-ợc ghép chặt tháp chóp thép đỉnh tòa nhà Một ví dụ ¶nh h-ëng lín cđa kiÕn tróc phong c¸ch qc tÕ Hoa Kỳ tòa nhà Seagram (1957), đặc biệt diện mạo sử dụng xà thép hình chữ H đ-ợc bọc đồng dễ nhìn thấy để làm bật cấu trúc tòa nhà Tòa nhà Condé nast (2000) thí dụ điển hình cho cÊu tróc thiÕt kÕ bỊn v÷ng (Sustainable Design) tòa nhà chọc trời Hoa Kỳ Đặc điểm khu dân c- lớn New York th-ờng dÃy nhà phố (rowhouse, townhouse) đá nâu tao nhà tòa nhà cao tầng tồi tàn đ-ợc x©y dùng mét thêi kú më réng nhanh tõ năm 1870 đến năm 1930 Đá gạch trở thành vật liệu xây dựng chọn lựa thành phố sau việc xây nhà gỗ bị hạn chế vụ cháy lớn vào năm 1835 Không giống nh- Paris nhiều kỷ đà đ-ợc xây dựng từ đá vôi mình, New York lấy đá xây dựng từ hệ thống mỏ đá xa xôi tòa nhà xây đá thành phố đa dạng kết cấu màu sắc Một điểm bật khác nhiều tòa nhà cao tầng thành phố có diện tháp n-ớc gỗ đặt Vào thập niên 1800, thành phố bắt buộc tòa nhà cao sáu tầng gắn tháp n-ớc nh- để không cần phải nén n-ớc cao cao độ thấp mà làm bể ống dẫn n-ớc thành phố Những tòa nhà cao tầng chung c- cã v-ên hoa trë nªn quen thuéc suèt thËp niên 1920 khu ngoại ô có Jackson Heights nằm quận Queens Dạng tr-ờng phái nhà cao tầng lan tỏa n-ớc Mỹ với nhiều công trình có thẩm mỹ đẹp bật D-ới vài công trình minh họa Hình 1.4 Th¸p NEW YORK CARNEGIE HALL TOWER/New York - Mü Hình 1.5 Tháp ATLANTA ONE PEACHTREE CENTER TOWER/Georgia -Mỹ b.Nhà cao tầng Châu âu: Châu Âu sau Mỹ trình phát triển nhà cao tầng Từ năm 1950 Frankfurt - Đức trở thành thành phố nhà cao tầng Châu Âu Năm 1960 tháp Henninge khu phố Sachsenhausen nhà Frankfurt v-ợt qua tháp tây nhà thờ lớn Frankfurt chiều cao (120 mét) nhà cao năm 1970 (Plaza Baro Center/khách sạn Marriott, DG-Bank (ngân hàng hợp tác xà Đức), Dresdner Bank) tòa nhà cao n-ớc Đức với chiều cao tròn 150m, tháp hội chợ (Messeturm) 1990 đạt chiều cao 257 m đà tòa nhà cao châu âu năm sau bị v-ợt qua tòa nhà cao 300 m trụ sở Commerzbank Hình 1.6 Tháp DG BANK TOWER/ Frankfurt - §øc Lưu ý A GI A = GI T t i i t i i nên ta có phương trình mơmen sau (3.108) − Ai EI i Ai V ''' + GI t V ' = T T (3.116) Nếu liên kết chân vách cứng ngàm hoàn toàn, điều kiện giới hạn có dạng V ( o ) = 0; V ' ( o ) = V '' ( H ) = (3.117) 3.4.2 Xác định tâm cứng trục A EI A T Do hệ trục OXY chọn nên ma trận i i i thường ma trận đầy đủ Ta chọn hệ trục O* X *Y * ma trận trở thành ma trận chéo Dưới dạng khai triển: ( I yi cos i + I xi sin i ) Doi xung ( I − I )sin cos −( I r ( I cos + I sin ) ( − I r ( I yi xi i xi yi yi i yi i yi cos i + I xi rxi sin i ) yi sin i + I xi rxi cos i ) yi ryi + I xi rxi + K ti ) i (3.118) Trước hết tìm góc đặt: *i = i − để cho: ( I yi (3.119) − I xi )sin *i cos *i = Từ suy ra: tg 2 = ( I ( I yi − I xi )sin 2i yi − I xi )cos 2i (3.120) Vị trí Ai hệ trục OX *Y * sau: X *Ai = X Ai cos + YAi sin YAi* = − X Ai sin + YAi cos 130 (3.121) Sau xoay trục, vị trí tâm cứng cơng trình xác định từ hai điều kiện sau [xem (6-118)] ( I r cos + I r sin ) = ( − I r sin + I r cos ) = * yi yi * i * yi yi * xi xi * i * xi xi * i * i đó: * * ) đến tâm ,YTC ri* - khoảng cách từ tâm cứng hệ hệ trục O* X *Y * ( X TC cứng vách cứng xét Ai ( X *Ai ,YAi* ) : * * rxi* = ( X *Ai − X TC )cos *i + ( YAi* − YTC )sin *i * * ryi* = −( X *Ai − X TC )sin *i + ( YAi* − YTC )cos *i (3.122) Thực phép tính ta tìm tọa độ tâm cứng hệ sau: X * TC = * YTC = − ( I yi − I xi )sin *i cos *i YAi* + ( I xi cos *i + I yi sin *i )X *Ai ( I xi cos *i + I yi sin *i ) − ( I yi − I xi )sin cos X + ( I xi cos + I yi sin )Y * i ( I * i xi * Ai * i * i * i * Ai (3.123) cos + I yi sin *i ) Trong hệ tọa độ chọn ban đầu OXY , tâm cứng có tọa độ: * * X TC = X TC cos − YTC sin * * YTC = X TC sin + YTC cos (3.124) Mômen quán tính hệ sau: I x = ( I xi cos *i + I yi sin *i ) I y = ( I xi sin *i + I yi cos *i ) K t = ( I xi rxi*2 + I yi ryi*2 + K ti ) (3.125) Sau xác định tâm cứng tính chất hình học - vật lý khác hệ vách cứng thành phần, việc phân phối ngoại lực ngang tính tốn ứng suất pháp phát sinh thực tương tự trình bày phần 6-2, 6-3 131 Hình 3-38 3.5 Tính tốn nhà có sơ đồ hỗn hợp vách cứng - khung chịu lực 3.5.1 Các giả thiết Như trình bày chương 2, hệ hỗn hợp vách cứng (lõi, tường) - khung chịu lực có hai sơ đồ sau: - Sơ đồ giằng khung có khả chịu tải trọng đứng - Sơ đồ khung - giằng khung vừa chịu tải trọng đứng vừa chịu tải trọng ngang với vách cứng Đối với nhà thuộc sơ đồ giằng, việc tính tốn phân phối tải trọng ngang xác định ứng suất pháp phát sinh loại tải trọng gây thực nhà có sơ đồ tường (lõi) chịu lực Phần sau trình bày cách tính tốn nhà có sơ đồ khung - giằng 132 Dưới tác động tải trọng ngang, khung cứng có kiểu biến dạng cắt khác so với kiểu biến dạng uốn vách cứng (h.3-39) Như hai loại cấu kiện thẳng đứng chịu lực biến dạng không tương đồng; nghĩa quy luật biến dạng theo chiều cao chúng khác Hiện phương pháp tính tốn đơn giản nhà nhiều tầng có hai Hình 3-39 cách quan niệm: - Cách thứ nhất: thay khung thực vách cứng đặc tương đương (có chiều cao, chuyển vị ngang đỉnh cao trình 0,8H, chịu loại tải trọng ngang) Bằng cách thay việc tính tốn nhà tác động tải trọng ngang thực theo cách thức trình bày phần trước - Cách thứ hai: xem khung làm việc côngxôn chịu cắt (độ cứng chống uốn khung lớn vơ cùng) Giả thiết dùng tính tốn thiết kế cơng trình với độ xác chấp nhận Phần sau trình bày phương pháp tính tốn theo quan niệm thứ hai 3.5.2 Các công thức Ta giả thiết vách cứng có độ cứng chống uốn EIi lẫn độ cứng chống xoắn GIti, cịn khung có độ cứng cắt GAk (chỉ số i vách cứng số k dành cho khung cứng) Để đơn giản ta xét trường hợp cấu kiện thẳng đứng chịu lực có trục qn tính song song với song song với hệ trục oxy (h.6-42) Ngoại lực ngang Ty(z) tác động theo phương y trục oy đoạn b 133 Hình 3.40 Các biểu thức biểu diễn mối quan hệ lực - chuyển vị cấu kiện thẳng chịu lực có dạng sau: - Vách cứng - biểu thức (3.86); - Khung cứng: dvx = Txk dz dv y GAk = Tyk dz GAk (3.126) Các điều kiện cân lực: T +T T +T xi yi ( xk yk = = Ty (3.127) T − yiTxi ) + ( xkTyk − ykTxk ) + M ti = bTy xi yi Bởi khung giả thiết có độ cứng chống cắt nên vị trí tâm cứng trường hợp xác định theo (6-8) Nếu chuyển ngoại lực tâm cứng ta có phương trình cân lực sau: T +T T +T xi yi ( r T xi yi xk yk = = Ty (3.128) − ryiTxi ) + ( rxkTyk − rykTxk ) + M ti = M t Trong đó: rxi = xi − xTC ;ryi = yi − yTC rxk = xk − xTC ;ryk = yk − yTC 134 (3.129) M t = Ty ( b − xTC ) (3.130) Sử dụng biểu thức (3.5) phép biến đổi toán học ta thu hệ phương trình vi phân sau: EI x d 3Vy dz = 0; d 3Vx − EI y = Ty dz d 3 d d − EKt + GI t + ( GAk rxk2 +GAk ryk2 ) = Mt dz dz dz (3.131) (3.132) Các ký hiệu dùng hai biểu thức có ý nghĩa tương tự (3.89) (3.90) Từ ta suy phương trình phân phối ngoại lực ngang sau: - Cho vách cứng theo (3.93); - Cho khung cứng: d dz d Tyk = rxk GAk dz Txk = ryk GAk (3.133) Trong trường hợp này, để tìm biến dạng cơng trình ta cần phải giải phương trình vi phân bậc với điều kiện sau: z =0: = ' = V = V ' = z=H: '' = V '' = (3.134) Tùy thuộc vào trường hợp chất tải, việc xác định biến dạng thực tương tự phần 6-3-3 3.5.3 Tính tốn độ cứng chống cắt tương đương khung cứng Xét khung cứng có n tầng m nhịp với kích thước hình 643 Ta giả thiết cột trung gian có mơ men qn tính 2I lớn gấp lần cột biên dầm có mơ men qn tính J 135 Hình 3-41 Dưới tác động tải trọng ngang, điểm uốn tất dầm cột nằm chiều dài chúng Để tính tốn, ta tách phần khung có chiều cao h Phần khung chịu lực cắt tổng cộng T có chuyển vị ngang tương đối (h.3-41) Chuyển vị ngang xác định sau: h3 = 12 EI Il T 1 + Jh m Hình 3-42 136 (3.135) Đem so sánh chuyển vị với chuyển vị trượt vách cứng đặc có chiều cao chịu trị số tải trọng ngang (h.6-45), ta độ cứng chống cắt khung: GA = Th 12 E Im = h ( + Il ) Jh (3.136) Hình 3-43 Như tính tốn khung cứng thay côngxôn chịu cắt với độ cứng GA, cịn độ cứng uốn lớn vơ Trong thực tế tồn loại khung thỏa mãn giả thiết Các khung có tên khung tỷ lệ Ở loại khung tỷ lệ, nút có chuyển vị ngang cao trình (chuyển vị theo phương đứng khơng) (h.3-44) Bằng cách tính toán tương tự, chuyển vị ngang lúc xác định theo biểu thức sau: Ti h3 Ti h i i −1 Ti h3 = + = + h 12 EI i E i + i −1 12 EI i (3.137) Trong đó: i = li ; Ji i −1 = li −1 J i −1 (3.138) Điều kiện khung tỷ lệ: h −1 = h 2Ii J i −1 J i + = const l i −1 li Độ cứng chống cắt tương đương khung: 137 GA = h Ti = 12 E I i 2I h 1 + i i −1 h i −1 + i (3.139) Hình 3-44 Ví dụ Xác định ứng suất tải trọng ngang gây hệ kết cấu chịu lực cho hình 6-47 vách cứng có bề dày t khơng đổi Các cấu kiện khung có kích thước sau: a a a3 a Dầm t ; cột biên t ; cột t ; chiều cao tầng h = Nhà cao 10 tầng 10 10 10 (H = 5a) Hình 3-45 1, Xác định độ cứng chống cắt tương đương khung a a3 a 3t I = ( 10 ) t.12 + ( 10 ) t 12 = 3000 I = J Theo (3.136) (3.139): 138 GA = 12 Ea 3t Eat = 3000 a 625 2, Xác định tâm cứng cơng trình a3t Mơ men qn tính vách cứng 1: I x1 = 12 Lõi cứng 2: mơ men qn tính a a a3t a I x = I y = ( )3 t + t( )2 = 12 12 Mô men chống xoắn túy (3.82) I t = a3t Do Ix1 = Ix2 bỏ qua độ cứng chống uốn khung nên vị trí tâm cứng sau: xTC = a; yTC = a 3, Xác định nội lực - Phương trình cân (h.3-46) Ty1 + Ty2 = Ty -aTy1 + aTy2 - aTx3 + aTx4 +Mt2 = Mt Trong đó; Ty = 3pa(H - z) Mt = pa ( H − z ) Từ (3.93) (3.133): Ea3t d Vy d 3 Ty1 = − [ −a ] 12 dz dz Ea3t d Vy d 3 Ty = − [ +a ] 12 dz dz Tx = −GAa Tx = GAa d dz d dz M t = −GI t d dz 139 Hình 3-46 Đưa lực vào phương trình cân ta có: - Phương trình uốn: d 3Vy dz =− pa( H − z ) a 3t E - Phương trình xoắn: a5t d 3 d pa E − [GI t + 2a 2GA] =− (H −z) dz dz Mô men uốn vách cứng 1: Ea 3t d Vy d 2 M x1 = − Ty1dz = [ −a ] 12 dz dz = Ea t p pa [ ( H − z )2 − a ( 12 a tE GI t + 2a 2GA Ở : a 5t E = GI t + 2a 2GA Mô men uốn lõi cứng 2: 140 ch z H H −z + sh − )] H ch M x2 = Ea 3t d Vy d 2 = − Ty dz = [ +a ] 12 dz dz Ea t p pa [ ( H − z )2 + a ( 12 a tE GI t + 2a 2GA ch z H H −z + sh − )] H ch Mô men xoắn xuất lõi cứng 2: M t = GI t = d dz GI t pa [ GI t + 2a 2GA sh z H H −z − ch −H −z ] H ch Lực cắt vách cứng lõi xác định theo biểu thức sau: Ty1 = − dM x1 dM x Ty = − dz dz Còn lực cắt khung cứng chịu: Tx = −Tx = − aGA pa [ GI t + 2a 2GA sh z H H −z − ch + H −z ] H ch Với chiều cao nhà H = 5a, biểu đồ biểu diễn biến thiên nội lực cho hình 6-49 Chuyển vị xoay đỉnh (z = H) ( H ) = pa 2 H H H2 [1th + ] H 2 2 GI t + 2a 2GA ch ( H ) 166 pa Et 4, Tính tốn ứng suất - Ứng suất pháp: cao trình z = + Vách cứng 1: max = 14,428 a pa pa = 86 at t 141 Hình 3-47 + Vách cứng 2: max = 23,072 a pa pa = 69 at t 12 + Khung cứng 3,4 Lực cắt cực đại: T = 0,135pa (khi z = 2a) Để xác định ứng suất ta lấy v = ,15 (hệ số poisson) Theo cách tính gần đúng, mơ men cực đại tác động lên cột khung (h.6-50) Hình 3-48 M= Ta = 0,0168 pa3 24 Ứng suất pháp cực đại tiết diện A A': max 0,0168 pa a pa = = 10 3, a t 20 t 12000 - Ứng suất tiếp: + Vách cứng 1: 142 1max = Ty1,max S tI x1 a 2t pa = 4,015 pa at t t 12 + Lõi cứng 2: Ứng suất tiếp lực cắt gây pa '2 max = 11,248 pa a 2t 25 at 16 t t 12 Ứng suất tiếp mô men xoắn gây "2 max = M t 2,3 pa pa = ,6 a At t t Ứng suất tiếp tổng cộng 2 max = ( 25 + 4,6 ) pa t 3.6 Tính tốn nhà có sơ đồ khung chịu lực Như trình bày phần 3.5.1, tác động tải trọng ngang, khung cứng có kiểu biến dạng cắt khác so với kiểu biến dạng uốn khung cứng Do việc phân phối tải trọng ngang cho khung chịu lực thực cao trình tầng Tọa độ tâm cứng xác định theo (3.8), trị số tải trọng ngang tác động lên khung cứng thứ i theo (3.14) thay độ cứng chống uốn EIi độ cứng tng i theo tng Rkj xỏc nh nh- phần Như sơ đồ khung chịu lực: - Tọa độ tâm cứng tầng jk xTC , jk yTC , jk R = R R = R y jk ,i y x jk ,i jk ,i x jk ,i x jk ,i y jk ,i (3.140) - Khi tải trọng ngang tác động theo hướng trục oy, phần tải trọng ngang phân đến cho khung cứng i (khung ngang) tầng jk: T y jk ,i = R jky ,i R y jk ,i T + y jk rjky ,i R jkx ,i Rt , jk M tjk 143 (3.141) khung cứng m (khung dọc) tầng jk: T jk ,m = rjky ,m R jkx ,m Rt , jk M tjk (3.142) Ở đây: Rt , jk = ( rjkx ,i )2 rjky ,i + ( R jky ,m )2 R jkx ,m (3.143) rjkx ,i = xjk ,i − xTC , jk (3.143) R jky ,m = yjk ,m − yTC , jk M tjk = T jky ( b − xTC , jk ) (3.144) Sau xác định tải trọng ngang T jky tác động lên khung i tầng jk; việc tính tốn nội lực cho khung phẳng thực theo phương pháp học kết cấu 144 ... chiều cao nhà: - Nhà cao tầng loại I: 09 - 16 tầng (cao 50m); - Nhà cao tầng loại II: 17 - 25 tầng (cao 75m); - Nhà cao tầng loại III: 26 - 40 tầng (cao 100m); - Nhà cao tầng loại IV: 40 tầng. .. 40 tầng trở lên (nhà siêu cao tầng) d Phân loại theo vật liệu dùng để thi công kết cấu chịu lực: - Nhà cao tầng bê tông cốt thép; - Nhà cao tầng thép; - Nhà cao tầng có kết cấu tổ hợp Bê tông... theo số tầng mà ta chọn hệ kết cấu chịu lực sau: Hình 1.30 Các hệ kết cấu khác nhà cao tầng 1.3.2 Các hệ kết cấu đặc biệt a Kết cấu có hệ dầm truyền Trong số tr-ờng hợp tầng d-ới nhà cao tầng,