Tác động của gió lên nhà cao tầng-TS.Vũ Thành Hưng - Viện Khoa học công nghệ xây dựng

Tác động gió lên nh cao tầng TS, V Thnh Trung viện khoa học công nghệ xây dựng -Bộ xây dùng NỘI DUNG GIÓ TẢI TRỌNG GIÓ LÊN NHÀ CAO TẦNG XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG GIÓ THEO TCVN 2737-1995 Gió Gió: rối loạn lớp khí Lớp khí Gió •Gió tượng tự nhiên hình thành chuyển động khơng khí.Nó sinh nhiệt độ bề mặt trái đất không Do bề mặt trái đất bao gồm bề mặt đất biển nghiêng theo trục nên hấp thụ nhiệt độ từ mặt trời khơng Gió Gió • Gió tây ơn đới: loại gió thổi từ khu áp cao chí tuyến phía vùng áp thấp ơn đới Sở dĩ gọi gió tây hướng chủ yếu gió hướng tây (ở bán cầu Bắc hướng tây nam, bán cầu Nam hướng tây bắc) Gió tây thổi quanh năm, thường đem theo mưa, suốt bốn mùa độ ẩm cao • Gió mậu dịch (tín phong): loại gió thổi từ áp cao hai chí tuyến xích đạo, gió có hướng đơng bắc bán cầu Bắc đơng nam bán cầu Nam Gió thổi quanh năm đặn hướng gần cố định, tính chất gió nói chung khơ • Gió mùa: loại gió thổi theo mùa, hướng gió hai mùa có chiều ngược Gió mùa thường có đới nóng như: Nam Á, Đơng Nam Á, Đơng Phi, Đơng Bắc Ơtx-trây-lia Đơng Nam Liên Bang Nga, Đơng Nam Hoa Kì Ngun nhân hình thành gió mùa phức tạp, chủ yếu nóng lên lạnh không lục địa đại dương theo mùa, từ có thay đổi vùng khí áp cao khí áp thấp lục địa đại dương Gió Áp lực thấp Đường đẳng áp Áp lực Lực Coriolis Áp lực cao Khối lượng riêng khơng khí Tham số Coriolis Vận tốc quay trái đất Vĩ độ Gió F = 2m v × ω m khối lượng vật, v véctơ vận tốc vật, ω véctơ vận tốc góc hệ, dấu × tích véctơ Phương trình phương trình véctơ Vận tốc quay trái đất Vĩ độ Gió Lợi Gió thường có lợi cho người Nó quay cánh quạt cối xay gió giúp xay gạo, đẩy thuyền buồm, thả diều Nó nguồn lượng Bất lợi Đó bão, gió có vận tốc cao dễ làm ngã đổ cối, cột đèn, làm tốc mái nhà ; gây thiệt hại nghiêm trọng vật chất;sức khỏe tính mạng người Gió          Hoàn lưu toàn cầu (Global Circulations) Gió mùa (Monsoons Áp thấp (Frontal Depressions) Bão (Hurricanes, Typhoons, Cyclones) Dơng (Thunderstorms, Down Bursts) Vịi rồng (Tornadoes) Gió xốy cỡ nhỏ (Devils) Gió trọng lực (Gravity Winds) Gió sườn núi (Lee Waves) 10 TIÊU CHUẨN ViỆT NAM 2737:1995 Bảng 6.2 Tiết diện - hướng gió Hình chữ nhật  (độ) lb c x 1,5 3 0,2 0,5 2,1 1,6 2,0 1,7 0,5 2 1,9 1,6 1,1 40 ÷ 50 Hình thoi Tam giác 0 180 1,2 113 THÀNH PHẦN ĐỘNG Bắt đầu Nhà cao tầng có f1 > fL Đúng Sai Wp = W (z) v Xác định theo công thức 6.3 Lấy theo bảng Wp = m   y Lấy theo bảng 10 Tra theo hình số r  yW k 1 r k pk yk2 M k  k 1 114 THÀNH PHẦN ĐỘNG Đối với nhà nhiều tầng có độ cứng, khối lượng chiều rộng mặt đón gió khơng đổi theo chiều cao, giá trị tiêu chuẩn thành phần xung tải trọng gió độ cao z cho phép xác định theo cơng thức Wpi = 1,4.zi/H  Wph Trong đó: Wpi – tải trọng gió động tầng thứ i zi – cao độ tầng thứ i H – chiều cao nhà Wph – giá trị tiêu chuẩn thành phần xung tải trọng gió độ cao h đỉnh cơng trình, xác định theo công thức (8) tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 115 TẢI TRỌNG GIÓ WTổng = W + WP 116 TIÊU CHUẨN ViỆT NAM 2737:1995 Bảng 12 - Hệ số điều chỉnh tải trọng gió với thời gian sử dụng giả định cơng trình khác Thời gian sử dụng giả định, năm Hệ số điều chỉnh tải trọng gió 10 20 30 40 0.61 0.72 0.83 0.91 0.96 50 117 CẢM ƠN 118 119 KẾT LuẬN Việt Nam cần có qui định việc sử dụng OTKĐ để xác định tải trọng gió lên nhà cao tầng Thí nghiệm hệ thống bao che cho nhà cao tầng (đặc biệt hệ thống mặt dựng) cần thiết trước cho phép sử dụng vào cơng trình HỆ SỐ KHÍ ĐỘNG 121 HỆ SỐ KHÍ ĐỘNG 122 Hệ số áp lực động Bảng - Hệ số xung áp lực gió  dạng địa hình Chiều cao Z, m Hệ số áp lực động  dạng địa hình A B C 480 0,231 0,343 0,398 123 Giá trị giới hạn dao động tần số riêng fL Bảng - Giá trị giới hạn dao động tần số riêng fL Vùng áp lực gió I II III IV V fL (Hz)  = 0,3  = 0,15 1,1 1,3 1,6 1,7 1,9 3,4 4,1 5,0 5,6 5,9 CHÚ THÍCH: Giá trị giới hạn tần số dao động riêng fL, Hz, cho phép khơng kể đến lực qn tính xuất cơng trình dao động theo dạng dao động riêng tương ứng 124 Hệ số tương quan không gian áp lực động Bảng 10 - Hệ số tương quan không gian áp lực động tải trọng gió v Hệ số ν χ (m)  (m) 10 20 40 80 160 350 0,1 10 20 40 80 160 0,95 0,89 0,85 0,80 0,72 0,63 0,53 Hướng gió 0,92 0,87 0,84 0,78 0,72 0,63 0,53 0,88 0,84 0,81 0,76 0,70 0,61 0,52 0,83 0,80 0,77 0,73 0,67 0,59 0,50 0,76 0,73 0,71 0,68 0,63 0,56 0,47 0,67 0,65 0,64 0,61 0,57 0,51 0,44 0,56 0,54 0,53 0,51 0,48 0,44 0,38 Mặt phẳng tọa độ song song với bề mặt tính tốn   zoy b zox 0,4а xoy b h h 125 а Hệ số động lực  Hệ số động lực  CHÚ THÍCH:  = 0,3 - Đối với cơng trình bê tông cốt thép gạch đá, nhà khung thép với kết cấu bao che;  = 0,15 - Đối với tháp thép, trụ thép, ống khói thép, thiết bị dạng cột kể cột có bệ bê tơng cốt thép Hình - Hệ số động lực   0,58 f W0 940 f1 126 127 ... Cp Nhỏ -1 .6 Gió -0 .45 -0 .45 Lớn ˆ Cp -1 .6 -1 .4 -1 .4 -0 .4 -1 .2 -0 .35 -0 .1 -1 .6 -1 .6 TẢI TRỌNG GIÓ - Tải trọng gió gây ba loại tác động khác lên kết cấu: tĩnh, động khí động, - Gió tác động lên gồm... -0 .5 Gió ˆ Cp 0.4 -2 .0 -0 .8 -0 .8 -0 .6 -2 .2 -1 .8 -2 .4 -0 .7 -2 .6 -2 .6 -2 .8 -2 .8 -0 .6 -3 .2 -3 .0 -3 .4 -0 .5 -3 .8 -0 .9 -2 .4 0.2 0.0 Hệ số khí đơng Mặt cắt hình vng – chiều cao/ rộng =2,1 Mặt khuất gió. .. gió Tác động gió: - Áp lực bề mặt - Kết cấu nặng cứng  200m Chiều cao nhà 34 TÁC ĐỘNG CỦA GIÓ VÀ TÁC ĐỘNG CỦA ĐỘNG ĐẤT Thiết kế kháng chấn Động đất Tải trọng lên kết cấu Thiết kế kháng gió Gió