Bai giang ket cau thep cong trinh cao 30

Khoa Công trình Học viện KTQS Bài giảng Biên soạn : PGS.TS Trần Nhất Dũng Đặc điểm Kết cấu thép Công trình cao 1.1 Mở đầu Cho n kỉ 20 danh sách cơng trình cao giới xác định tương đối rõ ràng Tuy nhiên, kể từ đó, có nhiều tranh luận nhầm lẫn tiêu chuẩn định nghĩa liên quan Với khái niệm chiều cao tuyệt đối, hầu hết cơng trình cao giới tháp phát vơ truyến truyền hình, có khoảng chừng 12 cái, với chiều cao khoảng 600 mét, tương đương 2000 feet  Hiện nay, kết cấu cao giới, bao gồm kết cấu có phần nằm phía mặt nước giàn khoan Mars vịnh Mexico với độ cao 990,6 m tương đương 3250 ft Đó hệ giàn chân căng, hệ loại kết cấu gồm sàn công tác nằm đỉnh hệ thống giàn kết nối với hệ thống phao chìm nằm mặt nước, hệ thống cung cấp lực đẩy cho phần kết cấu phía mặt nước Tồn cấu trúc nối với hệ thống chân đế đáy biển hệ thống cáp căng vững chắc, tương tự hệ kết cấu cáp căng trợ lực tháp cao Do hệ thống giàn khoan dầu biển nâng lực đẩy phao chìm mặt nước nên nhiều ý kiến cho hệ thống dây cáp trợ lực mặt biển khơng phép tính Theo đó, tương tự độ cao phần chìm mặt đất tịa khơng phép tính  Giàn khoan Mars, phần lớn đứng bất động mặt biển, không hoạt động tác hại bão Katrina vào cuối tháng năm 2005 Mặt sàn công tác giàn khoan thiết kế chống lại đồng thời sóng có độ cao 22 m (72 ft) gió với tốc độ 225 km/h Tuy nhiên vận tốc gió bão Katrina ước lượng khoảng từ 265 km/h đến 280 km/h  Kết cấu cao đất liền Tháp vô tuyến KVLY gần Mayville, bang North Dakota, Mỹ với độ cao 629 m (2063 ft) Đây ăngten phát sóng, bao gồm cấu trúc thép sử dụng kết cấu cáp căng trợ lực Tháp phát sóng radio Gabin-Konstantynow gần Warszawa, Ba Lan có độ cao 645 m (2115 ft) bị sụp đổ tháng năm 1991 Những cấu trúc tương tự thường khơng coi cơng trình cao, chủ yếu kết cấu khơng tự bảo đảm độ vững thân, mà phải sử dụng đến hệ thống cáp trợ lực  Giàn khoan Petronius với độ cao 610 m (2001 ft) kết cấu độc lập cao giới Tháp truyền hình CN thành phố Toronto, Canada với độ cao 553,33 m (1815 ft) kết cấu độc lập cao đất liền  Tháp cao sử dụng hệ thống lưới mắt cáo thép tháp truyền hình Kiev với độ cao 386 m Tháp radio Mühlacker Đức xây dựng năm 1934 bị phá hủy năm 1945 tháp gỗ cao giới xây dựng với độ cao 190 m Hiện nay, tháp gỗ cao giới tháp radio Gliwice Ba lan với độ cao 118 m 1.2 KÕt cÊu d¹ng cét  Chiều cao lớn so với kích thước lại Chịu tác động lớn môi trường Trọng lượng thân lớn Dễ bị lật - hình dạng thường thiết kế theo dạng đối xứng, chân tháp đa giác cạnh, thân tháp có hình dạng thuôn dần từ lên Vật liệu làm tháp thường sử dụng thép cường độ cao để giảm bớt trọng lượng thân Thường có từ chân đế trở lên, trọng tâm chân đế trùng với trọng tâm kết cấu 1.3 Kết cấu máy xây dựng (cần trục tháp, xe cẩu tự nâng ) Chân đế máy khó bố trí vững máy trình vận hành thường xuyên phải di chuyển Chiều cao máy liên tục thay đổi theo độ cao công trình mà phục vụ Do đặc điểm vận hành, chân tháp thường có tiết diện vuông tròn, tiết diện theo chiều cao; Khi vận hành vị trí chiều tác dụng lực lên phần tử kết cấu phức tạp liên tục thay đổi Khi vận hành xuất loại lực động lực quán tính Trạng thái làm việc mức độ ảnh hưởng tải trọng gió phức tạp kết cấu thông thường nhiều 1.4 Nhà chọc trời Thường sử dụng dạng vật liệu kết hợp vËt liƯu tỉng hỵp (thÐp + BT nhĐ, kÝnh, xèp ); Có trọng lượng công trình lớn dẫn đến việc gia cố thi công hệ móng, cột đỡ phức tạp tốn kém; Tiết diện ngang công trình thường có dạng đối xứng thu hẹp dần lên cao Khả kháng chấn chống đỡ với gió bÃo yếu tính toán cần có giải pháp đặc biệt; Khả chuyển vị ngang công trình lớn gây thành phần Mômen phụ có trị số lớn trọng tâm công trình bị lệch Các tác động nhiệt độ, hướng mặt trời, hướng gió ảnh hưởng lớn đến công trình Cơ sở tính toán công trình cột thép dạng dàn 2.1 Thành phần tĩnh gió tác động lên công trình công trình có chiều cao f L (f1 ,f L tính b»ng Hz) Pdtcéng  W pj  W j   j   víi : W pj - ¸p lực tác dụng lên phần thứ j công trình W j - trị số tiêu chuẩn thành phần tĩnh áp lực gió tác dụng lên phần tử thứ j công trình j - hệ số áp lực động tải trọng gió độ cao Z j (tra bảng 3.4), đại lượng không thứ nguyên; - hệ số tương quan không gian với áp lực động gió (tra bảng 3.5 ) Bảng 3.4 - hệ số áp lực động Chiều cao Zi (m) Hệ số áp lực động với dạng địa hình A B C 0.318 0.517 0.754 10 0.303 0.486 0.684 20 0.289 0.457 0.621 40 0.275 0.429 0.563 60 0.267 0.414 0.532 80 0.262 0.403 0.511 100 0.258 0.395 0.496 150 0.251 0.381 0.468 200 0.246 0.371 0.450 250 0.242 0.364 0.436 300 0.239 0.358 0.425 350 0.236 0.353 0.416 480 0.231 0.343 0.398 B¶ng 3.5 - hệ số tương quan không gian hệ số tương quan không gian (m)  (m) 10 20 40 80 160 350 0.1 0.95 0.92 0.88 0.83 0.76 0.67 0.56 0.89 0.87 0.84 0.80 0.73 0.65 0.54 10 0.85 0.84 0.81 0.77 0.71 0.64 0.53 20 0.80 0.78 0.76 0.73 0.68 0.61 0.51 40 0.72 0.72 0.70 0.67 0.63 0.57 0.48 80 0.63 0.63 0.61 0.59 0.56 0.51 0.44 160 0.53 0.53 0.52 0.50 0.47 0.44 0.38 xác định theo bảng 3.6 Bảng 3.6 - tra Mặt phẳng toạ độ song   Zox (Đối với cột điện) (B đáy+B ngọn)  H zoy 0.4A H xoy B A song với bề mặt tính toán Z Y Bngn H A Bỏy X Hình 3.3 - kích thước hình häc cña kÕt cÊu Pdtcéng = W p=W   + Đối với công trình có số tần số dao động riêng f < f L < f s thành phần động tải trọng gió phải kể đến tác dụng xung vận tốc lẫn lực quán tính công trình Khi giá trị tiêu chuẩn thành phần động tải trọng gió W p(ij) tác dụng lên phần tử thứ j công trình ứng với dạng dao động thứ i xác định theo công : n tc déng P   W p21 j  W p22 j  W psj2 j 1 W p(ij) =M j  i   i  yji ; ®ã :  i - hƯ sè động lực (tra đồ thị) Hệ số phụ thuộc vật liệu xây dựng công trình vào độ giảm lôga i dao động W0 940 f1 i   : hƯ sè ®é tin cËy lÊy 1.2 Mj - khối lượng phần công trình thø j; y ji - dÞch chun ngang cđa träng tâm phần thứ j ứng với dạng dao động riêng thứ i (là đại lượng không thứ nguyên); i - hệ số xác định cách chia công trình thành n phần, mà phạm vi phần tải trọng gió coi không đổi ( Trong chương trình tính đề tài số phần chia để xác định i tổng số phần tư tÝnh to¸n ) n  y ji  WFj i  j 1 n  y 2ji  M j j W Fj - giá trị tiêu chuẩn thành phần động tải trọng gió tác dụng lên phần tử thứ j công trình, kể đến ảnh hưởng xung vận tốc gió xác định theo c«ng thøc : W Fj = W j  i S j  (víi S j - diện tích đón gió phần thứ j) f , f : tần số dao động riêng thứ nhất, thứ hai công trình tính Hz f L : Tần số giới hạn phụ thuộc vào kết cấu vào vùng áp lực gió f L (tra bảng TCVN 2737-1995) Bảng 3.7 - Giá trị giới hạn tần số dao động riêng f L fL (Hz) Vïng ¸p lùc giã  = 0.3 (BTCT)  = 0.15 (thÐp) I 1.1 3,4 II 1.3 4.1 10 ... bị phá hủy năm 1945 tháp gỗ cao giới xây dựng với độ cao 190 m Hiện nay, tháp gỗ cao giới tháp radio Gliwice Ba lan với độ cao 118 m 1.2 KÕt cÊu d¹ng cét  ChiỊu cao rÊt lín so víi kích thước... thành phố Toronto, Canada với độ cao 553,33 m (1815 ft) kết cấu độc lập cao đất liền  Tháp cao sử dụng hệ thống lưới mắt cáo thép tháp truyền hình Kiev với độ cao 386 m Tháp radio Mühlacker Đức... niệm chiều cao tuyệt đối, hầu hết cơng trình cao giới tháp phát vơ truyến truyền hình, có khoảng chừng 12 cái, với chiều cao khoảng 600 mét, tương đương 2000 feet  Hiện nay, kết cấu cao giới,