bài tập ứng dụng SAP nhà cao tầng gió động và động đất

NHÀ CAO TẦNG GIÓ ĐỘNG & ĐỘNG ĐẤTLý thuyết :... TÍNH THÔ CHƯA MESH AREA để xác định khối lượng từng tầng Vẽ dạng hình học của kết cấu nên tạo 1 tầng Khai báo vật liệu Khai báo tiết d

NHÀ CAO TẦNG GIÓ ĐỘNG & ĐỘNG ĐẤT

Lý thuyết :

ĐỘNG ĐẤT

Đầu bài :

Nhà 14 tầng, chiều cao mỗi tầng 3.5 m, số nhịp theo hướng X = 4, Số nhịp theo hướng Y = 3, mỗi nhịp hướng X = 6 m, hướng Y = 5 m

Dầm dọc D1 có b x h = 0.2 x 0.4 m

Dầm ngang D2 có b x h = 0.2 x 0.5 m

Cột có b x h = 0.5 x 0.5 m

Tải bản thân : Sàn, dầm, cột máy tự tính nếu nhập W

Tải hoàn thiện : q phân bố lên sàn = 0.06 T/m2 Tải tường lên các dầm q = 0.5 T/m

Hoạt tải : Các sàn từ tầng 1 đến tầng 13 có q = 0.24 T/m2

Sàn sân thượng có q = 0.09 T/m2 Gió có W0 = 83 kG/m2; địa hình vùng IIA

I TÍNH THÔ CHƯA MESH AREA ( để xác định khối

lượng từng tầng )

Vẽ dạng hình học của kết cấu ( nên tạo 1 tầng )

Khai báo vật liệu

Khai báo tiết diện dầm, cột, sàn

Gán tiết diện dầm , cột , sàn

Khai báo các trường hợp tải trọng ( TT, HT, …)

Gán tải tường lên dầm ( TT )

Gán tải trọng lớp hoàn thiện của sàn ( TT )

Gán hoạt tải sàn ( HT )

Bỏ các liên kết dưới chân cột

Chọn All trong không gian 3D, copy thành 14 tầng

Gán liên kết ngàm dưới chân cột

Chọn tất cả các nút của từng tầng và thay thế bằng 1001… ( tầng 1 )

2001… ( tầng 2 ) v.v…

Giải bài toán

Xuất kết quả sang EXEL ( Chọn JOINTS RESULT )

Tại từng tầng SUM giá trị khối lượng của các nút ta được kết quả :

Xem File : THOJOINT.XLS

Ta được khối lượng tầng 1 14

Tầng 1 = 32.8348 Ton s2/m Tầng 2 = 32.8348 Ton s2/m Tầng 3 = 32.8348 Ton s2/m Tầng 4 = 32.8348 Ton s2/m Tầng 5 = 32.8348 Ton s2/m

Tầng 6 = 32.8348 Ton s2/m Tầng 7 = 32.8348 Ton s2/m Tầng 8 = 32.8348 Ton s2/m Tầng 9 = 32.8348 Ton s2/m Tầng 10 = 32.8348 Ton s2/m Tầng 11 = 32.8348 Ton s2/m Tầng 12 = 32.8348 Ton s2/m Tầng 13 = 32.8348 Ton s2/m Tầng 14 = 19.1324 Ton s2/m ( Đây là m = M/g ) Kiểm tra bằng tính tay :

Tầng 1 :

Tĩnh tải :

Sàn : 15 x 24 x 0.1 x 2.5 + 15 x 24 x 0.06 = 111.6 T

Dầm D1 + D2 : 15 x 5 x 0.2 x 0.5 x 2.5 + 4 x 24 x 0.2 x 0.4 x 2.5 = 37.95 T Cột : 3.5 x 20 x 0.5 x 0.5 x 2.5 = 43.75 T

Tường : 15 x 5 x 0.5 + 24 x 4 x 0.5 = 85.5 T

Tổng tĩnh tải : 111.6 + 37.95 + 43.75 + 85.5 = 278.8 T

Hoạt tải : 50 % = 15 x 24 x 0.24 x 50% = 43.2 T

Tổng trọng lượng : 278.8 + 43.2 = 322 T ( Đây là M )

Tầng sân thượng:

Tĩnh tải :

Sàn : 15 x 24 x 0.1 x 2.5 + 15 x 24 x 0.06 = 111.6 T

Dầm D1 + D2 : 15 x 5 x 0.2 x 0.5 x 2.5 + 4 x 24 x 0.2 x 0.4 x 2.5 = 37.95 T Cột : 1.75 x 20 x 0.5 x 0.5 x 2.5 = 21.875 T

Tổng tĩnh tải : 111.6 + 37.95 + 21.875 = 171.425 T

Hoạt tải : 50 % = 15 x 24 x 0.09 x 50% = 16.2 T

Tổng trọng lượng : 171.425 + 16.2 = 187.625 T

II TÍNH MỊN ( Đã MESH AREA và BẼ DẦM ) để xác định tần số dao động, các giá trị của Mode dao động, nội lực cho các trường hợp tính…

Chia sàn ( Mesh Area ) : 4,4

Bẽ gãy dầm ( Chọn All Edit  Device Frame  Break…

Gán sàn từng tầng tuyệt đối cứng ( Chọn các nút của từng tầng, Assign  Joints  Constraints  Diaphragm  Đặt tên Ví dụ T1….T15

Giải bài toán

Xem các dạng dao dộng cơ bản 1,2,3 của từng phương X, Y

Ví dụ :

Mode 3

Mode 6

Mode 9

Mode 10

Mode 11

Mode 12

Ghi lại các giá trị của Mode 1, 2 , 3 theo phương X

Xuất kết quả sang EXEL ( Chọn STRUCTURE OUTPUT ) có các kết quả :

Period : Chu kỳ

Frequency : Tần số f

CircFreq : Tần số ω

Eigenvalue : ω2

Bảng Modal Periods And Frequencies

OutputCase StepType StepNum Period Frequency CircFreq Eigenvalue

Text Text Unitless Sec Cyc/sec rad/sec rad2/sec2

MODAL Mode 1 3.289129726 0.304031791 1.91028808 3.649200547

MODAL Mode 2 2.577390188 0.387989372 2.437809121 5.942913309

MODAL Mode 3 2.34294347 0.426813541 2.681748573 7.191775406

MODAL Mode 4 1.059163902 0.944140938 5.932212469 35.19114478

MODAL Mode 5 0.838443978 1.192685529 7.493864193 56.15800054

MODAL Mode 6 0.762880953 1.310820511 8.236128174 67.8338073

MODAL Mode 7 0.596610475 1.676135504 10.53146997 110.9118598

MODAL Mode 8 0.477630765 2.09366748 13.15490075 173.0514138

MODAL Mode 9 0.436976683 2.288451622 14.37876561 206.7489004

MODAL Mode 10 0.395877024 2.526036972 15.87155839 251.9063656

MODAL Mode 11 0.325751989 3.069820094 19.28824851 372.0365306

MODAL Mode 12 0.296618081 3.371338652 21.18274548 448.7087062

Vậy Phương X : f1 = 0.304 ; f2 = 0.944 ; f3 = 1.676 > fL = 1.3 (3 dạng cơ bản của phương X )

Phương Y : f1 = 0.387 ; f2 = 1.192 ; f3 = 2.093 > fL = 1.3 (3 dạng cơ bản của phương Y )

Vào chương trình WINDLOAD KHONG GIAN, nhập các giá trị màu đỏ ( nên đọc trước Lý thuyết tính tốn giĩ động ) ta dược kết quả của tải trọng giĩ từ tầng 1 đến 14 như sau:

Tải tĩnh Tải động Tổng tải

(T) (T) (T) (T) (T) (T)

x-dir y-dir x-dir y-dir x-dir y-dir

9.333765 14.934024 0.1818369 0.3343547 9.52 15.27

6.83256 10.932096 0.5289799 0.9150759 7.36 11.85

7.259595 11.615352 0.9367353 1.54859 8.20 13.16

7.534118 12.054588 1.3444907 2.1821041 8.88 14.24

7.717133 12.347412 1.7467359 2.7980206 9.46 15.15

7.93065 12.68904 2.12143 3.3787418 10.05 16.07

8.083163 12.93306 2.4685731 3.9242678 10.55 16.86

8.29668 13.274688 2.7881652 4.4257998 11.08 17.70

8.41869 13.469904 3.0636755 4.8657402 11.48 18.34

8.5407 13.66512 3.3006145 5.2440889 11.84 18.91

8.601705 13.762728 3.4934718 5.5608459 12.10 19.32

8.66271 13.860336 3.6367372 5.8072125 12.30 19.67

8.876228 14.201964 3.7359209 5.9831886 12.61 20.19

4.453365 7.125384 0.5530324 0.8882197 5.01 8.01

110.54 176.87 29.90 47.86 140.44 224.72

Nhập giá trị tải trọng giĩ lên các tầng ( Lực tập trung ) theo GIOX, GIOTX, GIOY, GIOTY tại một điểm bất kỳ trên sàn vì sàn tuyệt đối cứng

Giải bài toán ta được các trường hợp :

DEAD

HT

MODAL

GIOX

GIOTX

GIOY

GIOTY

 TÍNH TOÁN ĐỘNG ĐẤT

Có 3 cách tính :

Tính lực tĩnh tương đương.( QPVN Exel )

Xem File EXEL kèm theo cho hướng X và Y , Lưu ý : Hướng X lấy chu kỳ ờ f1 ( trùng với MODE 1 của SAP ) , hướng Y Lấy chu kỳ f1 ( trùng với MODE2 của SAP )

Tính theo phổ động đất thiết kế ( Respond Spectrum )

Tính theo thời gian lịch sử ( Time History )

Cách 1 : Dùng chương trình Exel

Hướng X

Fi ( KN) ( CT.4.11)

10.69 0.0033

21.37 0.0096

32.06 0.017

42.74 0.0244

53.43 0.0317

64.12 0.0385

74.80 0.0448

85.49 0.0506

96.18 0.0556

106.86 0.0599

117.55 0.0634

128.23 0.066

138.92 0.0678

87.17 0.0689

587.74

Hướng Y

Fi ( KN) ( CT.4.11)

17.43 0.0038

34.86 0.0104

52.30 0.017600

69.73 0.024800

87.16 0.031800

104.59 0.038400

122.03 0.044600

139.46 0.050300

156.89 0.055300

174.32 0.059600

191.76 0.063200

209.19 0.066000

226.62 0.068000

142.21 0.069300

Cách 2 : Dùng phổ thiết kế:

Ở TCVN có phổ động đất A, B, C, D, E ( Xem TCVN )

Ví dụ ở đây Quận 7 TP HCM thuộc đất yếu , phổ động đất E

Define  Function  Response Spectrum  Spectrum from File  Chỉ đường dẫn File Phổ Động Đất thiết kế nhấp vào Browse Chọn Period vs Value , và chọn Display Graph

Sau đó : Khai báo trường hợp tải là phodd, vào Analys Case sữa Linear thành dạng là Response Spectrum ( Modify ), Scale Factor = ag trong File EXEL