Bài Giảng Kết Cấu Tháp - Trụ

BÀI GIẢNG : KẾT CẤU THÁP – TRỤ CHƯƠNG ĐẠI CƯƠNG VỀ KẾT CẤU THÁP - TRỤ 1.1 Đặc điểm chung - Tháp trụ cơng trình cao Nó dùng làm cột đường dây tải điện, cột phân phối trạm biến áp điện, cột ăng ten vơ tuyến, cột giàn khoan, ống khói, cột đỡ ống khói, tháp nước … Hình 1.1 Một số hình ảnh kết cấu tháp trụ - Tháp cơng trình đứng tự ngàm với móng - Trụ đứng vững nhờ dây neo - Tháp trụ cơng trình mảnh có chiều cao lớn nhiều so với tiết diện ngang (8/200) dể bị rung động - Kết cấu tháp trụ có kết cấu hệ khơng gian có mặt rỗng trở lên - Hình dáng đơn điệu khó tạo dáng kiến trúc - Các mặt, chi tiết phức tạp, chế tạo địi hỏi độ xác cao ThS PHẠM VIẾT HIẾU Trang: BÀI GIẢNG : KẾT CẤU THÁP – TRỤ - Tải trọng cơng trình tháp trụ tải trọng gió + SD: Tháp đài truyền hình, angten vơ tuyến, tháp dàn khoan, tháp nước… 1.2 Tải trọng tác động 1.2.1 Các loại tải trọng - Tải trọng thường xuyên - Hoạt tải sử dụng: tùy chức sử dụng họat tải lắp dựng, hoạt tải sửa chữa thiết bị, hoạt tải gây cố đứt dây dẫn điện - Tải trọng gió - Tải trọng đặc biệt ( động đất, nổ … ) - Tác dụng nhiệt độ - Lực căng trước dây cột 1.2.2 Tải trọng gió - Thành phần gió tĩnh - Thành phần gió động 1.2.2.1 Thành phần gió tĩnh (Wt) a Áp lực gió tiêu chuẩn độ cao Hk Wtk = k W0 b Lực gió tiêu chuẩn tác động lên diện tích A k cơng trình độ cao Hk Wtk = CWtkAk = KCW0Ak Ak: Diện tích hình chiếu bề mặt chắn gió mặt phẳng vng góc với hướng gió C = + 0.8 : mặt đón gió thẳng đứng vng góc hướng gió C = - 0.6 : mặt khuất gió thẳng đứng vng góc hướng gió c Lực gió tiêu chuẩn tác động lên thép độ cao Hk Wtk = W0KCxAk Ak: diện tích hình chiếu lên mặt phẳn g vng góc hướng gió Cx: hệ sơ khí động (hệ số cản diện) Cx = 1,4 thép hình có mặt đón gió vng góc với phương gió Cx = 1,2 dây dẫn điện dây cáp điện Cx = k0 Cx∞ với thép trịn trục vng góc hướn g gió; hệ số k0 Cx∞ ta tra bảng d Lực gió tác động lên dàn không gian từ mặt trở lên TH1: Đối với mặt đón gió vng góc với phương gió dàn khơng gian, áp lực gió quy đơn vị diện tích khơng gian dàn W1  W0 k  ThS PHẠM VIẾT HIẾU C xi Ai A Trang: BÀI GIẢNG : KẾT CẤU THÁP – TRỤ C xi Ai hệ số cản diện dàn A Cxi : hệ số khí động dàn thứ i Ai : diện tích chắn gió dàn thứ i A : diện tích giới hạn đường bao ngồi dàn (d iện tích hình bao Cx   dàn) TH2: Đối với mặt đón gió song song với phương gió dàn khơng gian , áp lực gió qui đơn vị diện tích dàn sau: W2 = Wo..Cx : hệ số kể đến giảm tải trọng gió dàn khuất gió cản gió d àn đón gió - Tổng áp l ực gió diện tích hình bao giàn không gian đoạn giàn không gian thứ k Wtk = ( W1 +W2) Ak k1 = Wo k Cx(1+  )Akk1 k1 : hệ số tính đến thay đổi hệ số cản C x dàn mặt dàn khơng vng góc hướng gió k1=1 : dàn khơng gian bốn mặt hướng gió vng góc mặt dàn k1= 0,9: dàn không gian mặt k1= 1,1 : dàn không gian mặt làm thép đ ơn; gió thổi theo đường chéo dàn không gian k1= 1,2: dàn không gian mặt gió thổi theo đường chéo dàn không gian ( trừ trường hợp trên) - Đặt C t = k1( 1+ )Cx : hệ số cản diện dàn khơng gian, tổng áp lực gió diện tích hình bao Ak dàn khơng gian Wtk = kCtWoAk 1.2.2.2 Thành phần động tải trọng gió: - Đầu tiên phải xác định dạng dao động tự cơng trình, với dạng dao động tự i có tần số fi, chu kỳ Ti từ xác định thành phần dao động tải trọng gió - Khi tính tồn sơ bộ, nên x ác định dao động riêng với chu kỳ T theo công thức gần + Đối với tháp: T  1,41 3g d  g tr y1 2g d  g tr + Đối với trụ: T  1,41t y1 ThS PHẠM VIẾT HIẾU Trang: BÀI GIẢNG : KẾT CẤU THÁP – TRỤ y1 : độ võng đỉnh tháp trụ (tính với trọng lượng thân tác dụng theo phương ngang) gd, gtr : trọng lượng 1m dài tháp chân đỉnh t : hệ số phụ thuộc số lớp dây neo cơng trình trụ ( tra bảng) Số lớp dây neo t 1,41 1,27 1,23 1,21 1,19 1,18 - Việc xác định thành phần động tải trọng gió thuộc s ự phân bố khối lượng cơng trình độ cứng cơng trình, cơng trình cứng tần số f lớn, lực quán tính nhỏ - Gọi f L tần số d ao động riêng giới hạn fL phụ thuộc vào áp lực gió độ giảm looga  dao động fL Vùng áp lực gió  = 0,3  = 0,15 I II 1,1 1,3 3,4 4,1 III IV V 1,6 1,7 1,9 5,0 5,6 5,9 Đối với cơng trình bê tơng cốt thép vμ gạch đá, cơng trình khung thép có kết cấu bao che,  = 0,3 Các tháp, trụ, ống khói thép, thiết bị dạng cột thép có bệ bê tông cốt thép  = 0,15 * Trường hợp 1: f1 > fL cơng trình có sơ đồ tính tốn hệ bậc tự có f 1 W= Wt+Wđ = (1+  )Wt  : hệ số xét đến thành phần tải trọng động gió - Khi f1 > fL :    - Khi cơng trình bậc tự có f < fL :     : hệ số áp lực động tải trọng gió; phụ thuộc dạng địa hình độ cao  : hệ số tương quan không gian áp lực động tải trọng gió  : hệ số động lực, phụ thuộc vào thông số  độ giảm lôga  dao động Thông số  phụ thuộc vào áp lực gió tầng số f1 xác định theo công thức : ThS PHẠM VIẾT HIẾU Trang: BÀI GIẢNG : KẾT CẤU THÁP – TRỤ  W0 940f1 Trong : W0 có đơn vị N/ m * Trường hợp 2: Với công trình cao có nhiều bậc tự Để x ác định thành phần động tải trọng gió Một cách gần chia cơng trình thành nhiều đoạn theo c hiều cao.Thứ tự đoạn khối lượng đoạn đánh số từ xuống Khối lượng đoạn xem đặt trọng tâm đoạn - Khi f1 < f2 thành phần động củ a tải trọng gió khung thứ k Wdk  M k y k r  y j Wtj Với :   j1 r yjMj j1 Đặt  k  yj yk  j  ta có : y1 y1 r   j Wtj `  j1 r y1   2j M j j1 Thay vào ta có : r  Wđk  M k  k j 1 r  Wtj   2j M j j 1 r   j Wtj Đặt :  k   k j1 r ta có : y1   2j M j j1 Wdk  M k  k Wđk : thành phần động tải trọng gió đoạn thứ k cơng trình (ứng với khối lượng M k) đặt trọng tâm đoạn Wtj : thành phần tĩnh tải trọng gió đoạn thứ j cơng trình Mj , Mk : khối l ượng đoạn thứ k,j cơng trình y1, yk , yj : chuyển vị ngang cơng trình tâm khối lượng thứ nhất, thứ k; thứ j dạng dao động thứ cơng trình ThS PHẠM VIẾT HIẾU Trang: BÀI GIẢNG : KẾT CẤU THÁP – TRỤ - Đối với cơng trình cao có nhiều bậc tự mà s dạng dao động có fs3 Mắt giao xiên liên kết ThS PHM VIT HIU Giá trị ldc xiên khảo sát giao với khảo sát chịu kéo không chịu lực chịu nén ld 1,3ld 0,8ld 1,3ld 1,6ld Ld (1,9 - 0,1n)ld 1,6ld Ld Ld ld ld (1,75 0,15n)ld 1,3ld ld Trang: 20