bài tập tính toán gió và động đất cho nhà cao tầng. TÍNH TOÁN LỰC ĐỘNG ĐẤT TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM TCXDVN 375:2006 VÍ DỤ 1: Một công trình bằng BTCT 12 tầng cao 38,8m, nền móng cọc khoan nhồi BTCT tựa trên nền loại B (cát, cuội sỏi rất chặt) theo TCXDVN 375:2006, gia tốc đỉnh đất nền tham chiếu tại điểm xây dựng (TPHCM) có agR = 0,0848g. Tính toán lực động đất tác dụng lên công trình theo TCXDVN 375:2006. Giả sử công trình thỏa mãn những tiêu chí về tính đều đặn theo chiều cao. Tầng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 zi (m) 3,6 6,8 10 13,2 16,4 19,6 22,8 26 29,2 32,4 35,6 38,8 Wi (kN) 17303,01 16067,08 12359,29 12359,29 12359,29 12359,29 12359,29 12359,29 12359,29 12359,29 12359,29 12359,29 Đỉnh gia tốc nền tham chiếu: agR = 0,0848 Hệ số tầm quan trọng: I = 1 (đối với công trình cấp II) Gia tốc đỉnh đất nền thiết kế: ag = I.agR = 1x0,0848x9,81 = 0,8319 (ms2) Hệ số ứng xử: q = 3,9 (khung BTCT nhiều tầng nhiều nhịp) Khung bê tông: Ct = 0,075 Chiều cao nhà: H = 38,8 Chu kỳ cơ bản T: T = Ct.H34 = 0,075x38,834 = 1,166 (s)
Trang 1TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG GIÓ TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH
Bài 1: Một công trình dân dụng gồm 15 tầng và 1 tầng hầm Giả thiết tường gạch xây trên tất cả các dầm, tường dày 200, chiều cao của tầng là 3,5m, tầng hầm 3m Hoạt tải toàn phần ptp = 200kG/m2, hoạt tải sàn mái ptp.mái = 75 kG/m2, np = 1,2 Sàn có chiều dày 15cm, kích thước dầm được thể hiện trên hình Cột từ tầng Base đến story3 là b = 80cm, h = 80cm, story3 đến story6 là b = 70cm, h=70cm, story6 đến story9 là b = 60cm, h = 60cm, story9 đến story12 là b = 50cm, h = 50cm, story12 đến story16 là b
= 40cm, h = 40cm Cột trục 1-B3 và 5-B3 từ Base đến story16 là b = 30cm, h = 30cm Vách cứng dày 25cm
Mặt bằng công trình
30000
D
C
B5 B4 B3 B2 B1
B
A
V1 V2
V1 V2
B2'
B3'
Trang 2Mặt bằng kích thước phần tử dầm
TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG
1 Tĩnh tải tác dụng lên bản sàn
Stt Các lớp cấu tạo sàn
(kG/m3)
tc s
g
tt s
g
(kG/m2)
1 Gạch men Ceramic
30000
D25X40 D25X40 D25X40
D
C
B3
B
A
V1 V2
V1 V2
Trang 32 Tải trọng do tường xây trên dầm
gt = bt.ht.ng t = 0,2.(3,5-0,6).1,1 1800 = 1148,4 (kG/m)
3 Trọng lượng bản thân dầm, sàn, cột chương trình tự tính
4 Hoạt tải
- Hoạt tải sàn: ps
tt = ptp.np = 200.1,2 = 240 (kG/m2)
- Hoạt tải sàn mái: ps.mái
tt
5 Khối lượng tham gia dao động
- Dùng vật liệu bê tông M300, có môđun đàn hồi E = 2,9.106 T/m2
- Hệ số Poisson 0, 2
Cấu trúc tổ hợp khối lượng tham gia dao động:
MASS = 1TT + 0,5HT CÁC BƯỚC TÍNH TOÁN (SỬ DỤNG PHẦN MỀM ETABS)
Bước 1: Chọn đơn vị tính Ton-m
Bước 2: Tạo mô hình kết cấu
Bước 3: Vẽ mô hình
- Vẽ Vách cứng
- Vẽ cột
- Vẽ dầm
- Vẽ sàn
- Vẽ thêm phần tử dầm cho ô trống
- Vẽ thêm phần tử sàn cho ô trống
Bước 4: Định nghĩa đặc trưng vật liệu
Bước 5: Định nghĩa đặc trưng hình học
- Định nghĩa đặc trưng hình học dầm, cột
- Định nghĩa đặc trưng hình học sàn, vách
Bước 6: Gán đặc trưng hình học
- Gán đặc trưng hình học cho phần tử dầm
- Gán đặc trưng hình học cho phần tử cột
- Gán đặc trưng hình học cho phần tử sàn
- Gán đặc trưng hình học cho phần tử tường cứng
Bước 7: Định nghĩa loại tải trọng
Bước 8: Gán tải trọng cho kết cấu
Trang 4Bước 9: Khai báo tải trọng tham gia dao động (Mass Source)
Bước 10: Gán điền kiện biên cho kết cấu
Bước 11: Chia phần tử
- Chia phần tử vách cứng
- Chia phần tử sàn
Bước 12: Khai báo sàn tuyệt đối cứng (DIAPHRAGMS)
Bước 13: Khai báo bậc tự do cho phép
Bước 14: Thực hiện tính toán
Trang 5Bài 2:
Xét công trình dân dụng gồm 21 tầng và 1 tầng hầm, nhà có chiều cao 71,2 m Tầng hầm
cao 3,3 m, tầng 1 cao 4,5 m, tầng 2 cao 4 m, từ tầng 3 đến tầng 21 chiều cao mỗi tầng 3,3 m
Mặt bằng công trình và tiết diện dầm Kích thước các cấu kiện:
- Sàn bê tông cốt thép có chiều dày 18 cm
- Tiết diện dầm như hình trên
- Cột 1: từ tầng hầm tầng 3 có TD 90x90 cm, tầng 4 tầng 21 có TD 80x80 cm
- Cột 2: từ tầng hầm tầng 4 có TD 90x90 cm, tầng 5 tầng 21 có TD 80x80 cm
- Cột 3: từ tầng hầm tầng 4 có TD 100x100 cm, tầng 5 tầng 21 có TD 90x90 cm
- Lõi cứng có chiều dày 35 cm, được bố trí như hình trên
Vật liệu: sử dụng bê tông cấp độ bền B25 có Rb = 14,5 MPa, Rbt = 1,05 MPa; Thép
X
Y
270018002700 270018002700
35x60
22x60 35x60
22x60
35x60
35x60 35x60
35x60
35x60 35x60
C1
C1
C1
C1
C1
C1
C3
C2
C2
C3
C2
C2
C2
C3
C2
C2
C3
C1
C1
46200
A
B
C
D
E
F
Trang 6TÍNH TOÁN LỰC ĐỘNG ĐẤT TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH THEO TIÊU
CHUẨN VIỆT NAM TCXDVN 375:2006
VÍ DỤ 1:
Một công trình bằng BTCT 12 tầng cao 38,8m, nền móng cọc khoan nhồi BTCT tựa trên nền loại B (cát, cuội sỏi rất chặt) theo TCXDVN 375:2006, gia tốc đỉnh đất nền tham chiếu tại điểm xây dựng (TPHCM) có agR = 0,0848g Tính toán lực động đất tác dụng lên công trình theo TCXDVN 375:2006 Giả sử công trình thỏa mãn những tiêu chí về tính đều đặn theo chiều cao
zi
(m)
3,6 6,8 10 13,2 16,4 19,6 22,8 26 29,2 32,4 35,6 38,8
Wi
(kN)
17303,01 16067,08 12359,29 12359,29 12359,29 12359,29 12359,29 12359,29 12359,29 12359,29 12359,29 12359,29
- Đỉnh gia tốc nền tham chiếu: agR = 0,0848
- Hệ số tầm quan trọng: I = 1 (đối với công trình cấp II)
- Gia tốc đỉnh đất nền thiết kế: ag = I.agR = 1x0,0848x9,81 = 0,8319 (m/s2)
- Hệ số ứng xử: q = 3,9 (khung BTCT nhiều tầng nhiều nhịp)
- Khung bê tông: Ct = 0,075
- Chiều cao nhà: H = 38,8
- Chu kỳ cơ bản T: T = Ct.H3/4 = 0,075x38,83/4 = 1,166 (s)
- Với đất nền loại B có: S = 1,20; TB = 0,15 (s); TC = 0,5 (s) ; TD = 2,0 (s)
TC < T < TD
Nhận xét: T = 1,166 (s) < 4TC = 4x0,5 = 2(s)
Và T = 1,166 (s) < 2,0 (s)
Tính theo phương pháp tĩnh lực ngang tương đương
- Phổ thiết kế S T : d( )
2
2
0,8319.1, 2 0, 274( / )
3,9 1,166 ( )
0,2.0,8319 0,166( / )
C g
d
g
T
q T
S T
- Lực cắt đáy: F b S T W d( ) .
- Phân phối tải trọng động đất theo phương ngang lên các tầng: i i
j j
z W
z W