Tính toán tải trọng gió tác dụng lên công trình có mặt bằng đa giác, chữ l và chữ u theo một số tiêu chuẩn kết hợp với kết quả thí nghiệm bằng ống thổi khí động (luận văn thạc sĩ) (2)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRỪỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI VŨ QUANG THÀNH TÍNH TỐN TẢI TRỌNG GIĨ TÁC DỤNG LÊN CƠNG TRÌNH CĨ MẶT BẰNG ĐA GIÁC, CHỮ L VÀ CHỮ U THEO MỘT SỐ TIÊU CHUẨN KẾT HỢP VỚI KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM BẰNG ỐNG THỔI KHÍ ĐỘNG LUẬN VĂN THẠC SỸ XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP Hà Nội – 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRỪỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI VŨ QUANG THÀNH KHÓA: 2017-2019 TÍNH TỐN TẢI TRỌNG GIĨ TÁC DỤNG LÊN CƠNG TRÌNH CĨ MẶT BẰNG ĐA GIÁC, CHỮ L VÀ CHỮ U THEO MỘT SỐ TIÊU CHUẨN KẾT HỢP VỚI KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM BẰNG ỐNG THỔI KHÍ ĐỘNG Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình DD & CN Mã số: 60.58.02.08 LUẬN VĂN THẠC SỸ XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:` TS PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG TS VŨ THÀNH TRUNG XÁC NHẬN CỦA CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN PGS.TS CHU THỊ BÌNH Hà Nội – 2019 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, ngồi nỗ lực thân khơng thể không kể đến giúp đỡ Thầy cô, bạn bè đồng nghiệp Tác giả xin chân thành cảm ơn TS Phùng Thị Hoài Hương TS Vũ Thành Trung tận tình hướng dẫn, động viên tạo điều kiện thuận lợi trình nghiên cứu thực luận văn để Tác giả hoàn thành luận văn Tác giả xin trân trọng cảm ơn Thầy, Cô giáo, cán Khoa đào tạo Sau Đại Học, môn Kết cấu bê tông cốt thép thuộc trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội, bạn bè góp ý tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tác giả trình học tập nghiên cứu luận văn Trong trình thực luận văn thân có nhiều cố gắng, song thiếu sót luận văn điều khó tránh khỏi Tác giả mong muốn nhận đóng góp ý kiến Thầy, Cơ, bạn bè, đồng nghiệp để hồn thiện luận văn thân Xin trân trọng cảm ơn ! Hà Nội, 2019 Tác giả Luận văn Vũ Quang Thành LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập Các số liệu khoa học, kết nghiên cứu Luận văn trung thực có nguồn gốc rõ ràng Tác giả Luận văn Vũ Quang Thành MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt .6 Danh mục hình ảnh minh họa Danh mục Bảng biểu 10 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài .1 Mục đích nghiên cứu .2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài .2 NỘI DUNG CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC DẠNG MẶT BẰNG CƠNG TRÌNH NHÀ BÊ TƠNG CỐT THÉP VÀ TẢI TRỌNG GIĨ TÁC DỤNG LÊN CƠNG TRÌNH 1.1 Các dạng mặt nhà bê tông cốt thép 1.2 Tải trọng gió tác dụng lên cơng trình .7 1.2.1 Khái niệm gió, nguyên nhân hình thành 1.2.2 Tác động gió lên cơng trình 1.2.3 Tải trọng gió dọc hướng gió hình dạng mặt 12 1.2.4 Tải trọng ngang hướng gió hình dạng mặt .14 1.2.5 Thực trạng xác định tải trọng gió cơng trình có dạng mặt đa giác, chữ L chữ U Việt Nam 14 1.3 Giới thiệu số tiêu chuẩn, phương pháp xác định tải trọng gió 15 1.3.1 Xác định tải trọng gió theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 2737:1995) .15 1.3.2 Xác định tải trọng gió theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ (ASCE/SEI 7-2016) 15 1.3.3 Xác định tải trọng gió theo tiêu chuẩn Trung Quốc GB 50009-2012 16 1.3.4 Xác định tải trọng gió theo tiêu chuẩn Châu Âu EN 1991-1-4.2005 16 1.3.5 Xác định tải trọng gió theo tiêu chuẩn Ấn Độ IS 875-3 16 1.3.6 Phương pháp xác định tải trọng gió thí nghiệm ống thổi khí động học 17 1.4 Nhận xét chương I 26 CHƯƠNG 28 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG GIÓ TÁC DỤNG LÊN CƠNG TRÌNH CĨ MẶT BẰNG ĐA GIÁC; CHỮ L VÀ CHỮ U THEO MỘT SỐ TIÊU CHUẨN KẾT HỢP VỚI KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM BẰNG ỔNG THỔI KHÍ ĐỘNG 28 2.1 Xác định tải trọng gió tác dụng lên cơng trình có mặt dạng đa giác theo TCVN 2737 : 1995 [1] 28 2.1.1 Dạng địa hình 28 2.1.2 Tải trọng gió dọc 29 2.1.3 Tải trọng gió ngang 36 2.1.4 Tổ hợp tải trọng gió dọc gió ngang 37 2.2 Xác định tải trọng gió tác dụng lên cơng trình có mặt dạng đa giác theo tiêu chuẩn EN 1991-1-4.2005 [7] 38 2.2.1 Cơ sở tính tốn 38 2.2.2 Giá trị vận tốc gió 38 2.2.3 Vận tốc gió hiệu dụng theo độ cao 39 2.2.4 Hệ số thay đổi vận tốc gió theo độ cao dạng địa hình 39 2.2.5 Hệ số áp lực theo độ cao 41 2.2.6 Tác động gió 43 2.2.7 Các hệ số CsCd .45 2.2.8 Áp lực hệ số khí động 50 2.3 Xác định tải trọng gió tác dụng lên cơng trình có mặt đa giác, chữ L, chữ U theo tiêu chuẩn Trung Quốc GB 50009-2012 [5] 53 2.3.1 Dạng địa hình vận tốc gió sở 53 2.3.2 Tải trọng gió dọc hướng gió 54 2.3.3 Tải trọng gió ngang hướng gió 59 2.3.4 Tải trọng gió xoắn 63 2.3.5 Tổ hợp tải trọng gió dọc, gió ngang gió xoắn .65 2.4 Tổng hợp so sánh tiêu chuẩn tính tốn tải trọng gió 66 2.4.1 Dạng địa hình 66 2.4.2 Vận tốc gió sở 69 2.4.3 Quy đổi vận tốc gió trung bình từ tiêu chuẩn Việt Nam sang tiêu chuẩn châu Âu Trung Quốc [13] .71 2.4.4 Thành phần tải trọng gió 74 2.4.5 Hạn chế tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2737:1995 [1] 74 2.5 Kết xác định hệ số khí động số dạng mặt cơng trình ống thổi khí động theo điều kiện Việt Nam 75 CHƯƠNG 78 ỨNG DỤNG TÍNH TỐN TẢI TRỌNG GIĨ TÁC DỤNG LÊN CƠNG TRÌNH CĨ MẶT BẰNG ĐA GIÁC; CHỮ L VÀ CHỮ U THEO MỘT SỐ TIÊU CHUẨN KẾT HỢP VỚI KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM BẰNG ỐNG THỔI KHÍ ĐỘNG .78 3.1.1 Tính tốn tải trọng gió tác dụng lên cơng trình có dạng mặt hình chữ L theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 kết hợp với kết thí nghiệm ống thổi khí động 78 3.1.2 Tính tốn tải trọng gió tác dụng lên cơng trình có dạng mặt hình chữ L, chữ U theo tiêu chuẩn GB 50009-2012 kết hợp với kết thí nghiệm ống thổi khí động 91 3.1.3 So sánh kết tính tốn tải trọng gió tác dụng lên cơng trình có mặt chữ L theo tiêu chuẩn Việt Nam tiêu chuẩn Trung Quốc (TH gió tĩnh) .127 3.2 Tính tốn tải trọng gió tác dụng lên cơng trình có mặt dạng đa giác theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2737:1995 tiêu chuẩn EN 1991-1-4.2005 128 3.2.1 Tính tốn tải trọng gió tác dụng lên cơng trình có mặt dạng đa giác theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 .128 3.2.2 Tính tốn tải trọng gió tác dụng lên cơng trình có mặt dạng đa giác theo theo tiêu chuẩn Châu Âu EN 1991-1-4.2005 142 3.2.3 So sánh kết tính tốn tải trọng gió tác dụng lên cơng trình có mặt đa giác theo tiêu chuẩn Việt Nam tiêu chuẩn Châu Âu .154 3.3 Nhận xét đánh giá 155 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 156 Kết luận 156 Kiến nghị .157 TÀI LIỆU THAM KHẢO Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Chữ viết tắt Tên đầy đủ BTCT Bê tông cốt thép TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam EN Tiêu chuẩn Eurocode GB Tiêu chuẩn Trung Quốc Danh mục hình ảnh minh họa Số hiệu Tên hình hình Hình 1.1 Các dạng mặt cơng trình nhà BTCT điển hình Hình 1.2 Các dạng mặt cơng trình nhà BTCT dạng chữ L, chữ U Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 1.6 Hình 1.7 Hình 1.8 Hình 1.9 Hình 1.10 Cơng trình chung cư Sun Square 21 Lê Đức Thọ - Mỹ Đình – Nam Từ Liêm – TP Hà Nội (Dạng mặt hình đa giác) [17] Cơng trình chung cư Ellipse Tower Hà Đông - Số 110 Trần Phú – Hà Đông – TP Hà Nội (Dạng mặt hình Ellipse) [18] Cơng trình chung cư Tulip Tower – Số 15 Hồng Quốc Việt – Phú Thuận – Quận – TP Hồ Chí Minh (Dạng mặt hình tròn) [19] Cơng trình chung cư Mỹ Đình Pearl– Nam Từ Liêm – TP.Hà Nội (Dạng mặt hình chữ L) [20] Cơng trình Eco Lakeview– 32 Đại Từ - Hoàng Mai – TP Hà Nội (Dạng mặt hình chữ U) [21] Hình phối cảnh hình thành xốy dòng gió thổi qua cơng trình nhà cao tầng Sự hình thành xốy dòng gió thổi qua cơng trình nhà cao tầng Phản ứng cơng trình nhà cao tầng tác dụng tải trọng gió Hình 1.11 Hệ số khí động lên bề mặt khác cơng trình nhà cao tầng thay đổi theo khơng gian thời gian [14] Hình 1.12 Vai trò tải trọng gió nhà cao tầng Hình 1.13 Tác động tải trọng gió với mặt cơng trình Hình 1.14 Lực tác động lên vật thể Hình 1.15 Hệ số μs với mặt dạng đa giác [5] Hình 1.16 Hệ số μs với mặt dạng hình chữ L, chữ U [5] Hình 1.17 Hệ số μs với mặt dạng đa giác [5] Hình 1.18 Sơ đồ ống thổi khí động Viện KHCN Xây dựng [14] Hình 1.19 Sơ đồ tạo mơi trường gió [14] Hình 1.20 Mơ mơi trường gió ống thổi khí động[14] Hình 1.21 Hình 1.22 Hình 1.23 Hình 1.24 Hình 1.25 Hình 1.26 Hình 1.27 Profile vận tốc gió profile độ rối theo tiêu chuẩn theo thí nghiệm (dạng địa B TCVN 2737:1995) [14] Hình ảnh ống thổi khí động thiết bị sử dụng ống thổi Viện Khoa học Công nghệ Xây Dựng [14] Một số công trình Việt Nam tiến hành thí nghiệm ống thổi khí động [14] Mơ hình thí nghiệm nhà cao tầng có dạng mặt tiết diện chữ U [14] Mơ hình thí nghiệm nhà cao tầng có dạng mặt tiết diện chữ L [14] Mơ hình thí nghiệm nhà cao tầng với tiết diện ngang hình chữ U ống thổi khí động (nhìn phía trước) [14] Mơ hình thí nghiệm nhà cao tầng với tiết diện ngang hình chữ U Trong ống thổi khí động (nhìn phía sau) [14] Hình 1.28 Hình 1.29 Mơ hình thí nghiệm nhà cao tầng với tiết diện ngang hình chữ L ống thổi khí động (nhìn phía trước) [14] Mơ hình thí nghiệm nhà cao tầng với tiết diện ngang hình chữ L ống thổi khí động (nhìn phía sau) [14] Hình 2.1 Địa hình dạng A [1] Hình 2.2 Địa hình dạng B [1] Hình 2.3 Địa hình dạng C [1] Hình 2.4 Đánh giá phạm vi ảnh hưởng địa hình [7] Hình 2.5 Giá trị Ce(z) theo chiều cao dạng địa hình [7] Hình 2.6 Áp lực gió bề mặt [7] Hình 2.7 Các hình dạng cấu trúc thuộc phạm vi áp dụng cơng thức (2.47) [7] Hình 2.8 Đồ thị xác định giá trị áp lực gió ngồi, Cpe, cho cơng trình với diện tích chịu tải nằm khoảng từ 1m2 đến 10m2 [7] Hình 2.9 Mặt cắt tiết diện đa giác [7] Hình 2.10 Biểu đồ nội suy giá trị λ [7] Hình 2.11 Hệ số khí động s mặt dạng đa giác [5] Hình 2.12 Hệ số khí động s mặt dạng đa giác [5] Hình 2.13 Hệ số khí động s mặt dạng chữ L, chữ U [5] Hình 2.14 Sơ đồ xác định bề rộng góc lõm vát cơng trình dạng đa giác [5] Hình 2.15 Hàm mật độ phổ lượng SFL ứng với dạng địa hình A, B, C D [5] Hình 2.16 Hàm xác định hệ số lượng phổ momen xoắn FT [5] 145 I v ( ze ) = = 0,156 ln ( 30,78 / 0,05) e) Xác định hệ số địa hình (B2) B2 =  b+h  + 0,9 *    L( z e )  0,63 +Với b = D = 26,786m, H = 51,3m  B2 =  26,786 + 51,3  + 0,9 *   61,181   0,63 = 0,488 g) Xác định vận tốc gió độ cao ze, vm(ze), tần số dao động riêng cơng trình + Vận tốc gió độ cao ze, vm(ze):  0,05  vm ( ze ) = Cr ( z )e * C0 ( ze ) * vb = 0,19    0,05  0,07  30,78  ln   30,23 = 36,889  0,05  + Tần số dao động fL(ze, n1x): Bảng 3.40 Kết phân tích dao động cơng trình Etabs 2016 sau: Mode Period (Time) Ux Uy Uz Sum Ux Sum Uy 1,585 48,511 2,219 0,000 48,511 2,219 1,541 0,322 64,998 0,000 48,833 67,217 1,331 21,184 1,581 0,000 70,017 68,798 0,481 2,881 0,040 0,000 72,898 68,838 0,368 5,904 10,260 0,000 78,802 79,097 0,351 7,894 7,057 0,000 86,696 86,154 0,273 1,207 0,056 0,000 87,902 86,209 0,190 0,019 0,000 0,000 87,921 86,210 0,164 5,169 0,505 0,000 93,091 86,715 10 0,154 0,367 5,916 0,000 93,458 92,631 11 0,142 0,047 0,008 0,000 93,505 92,639 12 0,113 0,033 0,002 0,000 93,538 92,640 146 - Theo phương dao động X, ứng với dạng dao động thứ 1, tần số dao động n1,x = n1 x L( ze) 0,63.61,181 1 = = 1,045 = = 0,63 (Hz)  f L ( ze , n1x ) = vm ( ze ) 36,889 T1 1,585 - Theo phương dao động Y, ứng dạng dao động thứ 2, tần số dao động n1, y = n1 y L( ze) 0,648.61,181 1 = = 1,075 = = 0,648 (Hz)  f L ( ze , n1 y ) = vm ( ze ) 36,889 T2 1,541 h) Xác định hàm mật độ phổ SL SL ( z, n) = 6,8 f L ( z, n) (1 + 10,2 f L ( z, n))5/3 - Theo phương dao động X, ứng với dạng dao động thứ SL ( z, n1, x ) = 6,8.1,045 = 0,119 (1 + 10,2.1,045)5/3 - Theo phương dao động Y, ứng với dạng dao động thứ SL ( z, n1, x ) = 6,8.1,075 = 0,1168 (1 + 10,2.1,075)5/3 i) Xác định hệ số  h ,b h = 4.6h * f L ( ze , n1 , x ) L(z e ) b = 4.6b * f L ( ze , n1 , x ) L(ze ) - Theo phương dao động X, ứng với dạng dao động thứ h = 4,6h 4,6.51,3 * f L ( ze , n1, x ) = 1,045 = 4,03 L(z e ) 61,181 b = 4,6b 4,6.26,786 * f L ( ze , n1, y ) = 1,048 = 2,104 L(ze ) 61,21 - Theo phương dao động Y, ứng với dạng dao động thứ h = 4,6h 4,6.51,3 * f L ( ze , n1, x ) = 1,075 = 4,145 L(ze ) 61,181 b = 4,6b 4,6.26,786 * f L ( ze , n1, y ) = 1,075 = 2,164 L(ze ) 61,181 147 j) Xác định hàm hệ số khí động Rh , Rb Rh = h Rb = b − (1 − e −2h ); 2 h2 − (1 − e−2b ); 2 b - Theo phương dao động X, ứng với dạng dao động thứ Rh = 1 − (1 − e−2.4,04 ) = 0,217; 4,04 2.4,03 Rb = 1 − (1 − e−2.2,104 ) = 0,364; 2,104 2.2,104 - Theo phương dao động Y, ứng với dạng dao động thứ Rh = 1 − (1 − e−2.4,145 ) = 0,212; 4,145 2.4,145 Rb = 1 − (1 − e−2.2,164 ) = 0,357; 2,164 2.2,164 k, Xác định hệ số giảm lôga dao động δ:  = s + a + s =1 với kết cấu bê tông cốt thép + a = C f *  * m ( ze ) * n1 * e Cơng trình thuộc dạng kết cấu nhà bê tông cốt thép  δs = 0.10 Khối lượng cho đơn vị diện tích, µe = 1000 (daN/m2) - Theo phương dao động X, ứng với dạng dao động thứ 1:  x = 0,1 + 0,904.1,25.36,889 = 0,133 2.0,63.1000 - Theo phương dao động Y, ứng với dạng dao động thứ 2:  y = 0,1 + 0,904.1,25.36,889 = 0,132 2.0,648.1000 148 l) Xác định hệ số phản ứng động R2 2 R = * SL ( ze , n1, x ) * Rh (h) * Rb (b) 2 - Theo phương dao động X, ứng với dạng dao động thứ 1: R = 2 2.0,133 *0,119 *0,217 *0,364 = 0,347 - Theo phương dao động Y, ứng với dạng dao động thứ 2: R = 2 2.0,132 *0,1168*0,212 *0,357 = 0,33 n) Xác định hệ số kp: + Hệ số vượt tần số : - Theo phương dao động X, ứng với dạng dao động thứ 1: R2 0,347  = n1, x * = 0,63 = 0,406 B +R 0,488 + 0,347 - Theo phương dao động Y, ứng với dạng dao động thứ 2:  = n1,y * R2 0,33 = 0,648 = 0,412 2 B +R 0,488 + 0,33 + Hệ số kp xác định theo công thức k p = ln(600 ) + 0.6 ln(600 ) - Theo phương dao động X, ứng với dạng dao động thứ 1: k p = 2ln(600.0,406) + 0.6 = 3,496 2ln(600.0,406) - Theo phương dao động Y, ứng với dạng dao động thứ 2: k p = ln(600.0,412) + 0.6 = 3,5 ln(600.0,412) n) Xác định hệ số CsCd + * k p * I ( ze) * B + R + * I ( ze) * B Cs = ; Cd = + * I ( ze) + * I ( ze) * R - Theo phương dao động X, ứng với dạng dao động thứ 1: 149 Cs = + *0,156 * 0,488 = 0,843 + *0,156 Cd = + *3,496 *0,156 * 0,488 + 0,347 = 1,215 + *0,156 * 0,347 - Theo phương dao động Y, ứng với dạng dao động thứ 2: Cs = + *0,156 * 0,488 = 0,843 + *0,156 Cd = + *3,5*0,155* 0,488 + 0,33 = 1,221 + *0,155* 0,33 3.2.2.2 Xác định tải trọng gió tác dụng lên cơng trình có mặt đa giác Xác định lực gió tác động vào mặt ngồi cơng trình Lực gió tác dụng vào mặt ngồi cơng trình xác định theo cơng thức: Fw = Cs Cd * C f * q p( ze ) * Aref Với: + D đường kính đường tròn ngoại tiếp đa giác + Diện tích hiệu dụng Aref xác định theo cơng thức đề xuất chương II Aref = l * b - l: chiều cao cấu kiện xét Aref = D * ( hi + hi+1 ) + hi, hi+1 chiều cao tầng thứ i thứ i+1 Ghi chú: Trong ví dụ tải trọng gió tính thơng qua hệ số lực nên khơng phải tính lực ma sát gió bề mặt hơng cơng trình Trong trường hợp xác định theo hệ số áp lực bề mặt cần tính thêm lực ma sát Kết tính tốn chi tiết tải trọng gió tác dụng lên cơng trình theo tiêu chuẩn EN 1991-1-4.2005 [7]được thể phụ lục tính tốn đây: Bảng 3.41 Kết tính tốn tải trọng gió tác dụng lên cơng trình theo phương OX - Dạng dao động thứ * Xác định thơng số tính tốn - Chiều cao cơng trình H: 51,30 m - Ze 30,780 m - h 4,0301 - Bề rộng đón gió D: 26,79 m - L(Ze) 61,181 m - b 2,1043 0,63 Hz - vm(ze) 36,889 m/s - Rh 0,2174 1,045 Hz - Rb 0,3640 0,156 - R2 0,3475 0,1185 - B2 0,4879 - Tần số dao động n1,x: - Áp lực gió tiêu chuẩn qp: 0,5712 kN/m2 - Vận tốc gió tiêu chuẩn vb: 30,23 m/s zmax m - SL(z,n) zo 0,05 m − 0,520 - 0,4063 Cf 0,904 - kp 3,496 - 0,1331 - - fL(ze, n1,x) - Iv(ze) * Kết tính tốn Tầng z (m) ht (m) Cr(z) Ce(z) STORY16 51,3 2,5 1,3174 3,487 STORY15 48,8 3,2 1,3079 STORY14 45,6 3,2 1,2950 qp(z) D (m) Cs Cd 1,992 0,843 1,215 3,450 1,971 26,79 0,843 3,399 1,942 26,79 0,843 (kN/m2) Areff Cf Fw (kN) 6,25 0,904 11,516 1,215 76,340 0,904 139,147 1,215 85,715 0,904 153,940 (m2) 151 STORY13 42,4 3,2 1,2811 3,345 1,911 26,79 0,843 1,215 85,715 0,904 151,495 STORY12 39,2 3,2 1,2662 3,287 1,878 26,79 0,843 1,215 85,715 0,904 148,877 STORY11 36 3,2 1,2501 3,225 1,842 26,79 0,843 1,215 85,715 0,904 146,058 STORY10 32,8 3,2 1,2324 3,158 1,804 26,79 0,843 1,215 85,715 0,904 143,005 STORY9 29,6 3,2 1,2129 3,084 1,762 26,79 0,843 1,215 85,715 0,904 139,670 STORY8 26,4 3,2 1,1911 3,003 1,715 26,79 0,843 1,215 85,715 0,904 135,994 STORY7 23,2 3,2 1,1666 2,912 1,664 26,79 0,843 1,215 85,715 0,904 131,894 STORY6 20 3,2 1,1384 2,810 1,605 26,79 0,843 1,215 85,715 0,904 127,252 STORY5 16,8 3,2 1,1053 2,692 1,537 26,79 0,843 1,215 85,715 0,904 121,891 STORY4 13,6 3,2 1,0651 2,551 1,457 26,79 0,843 1,215 85,715 0,904 115,527 STORY3 10,4 3,2 1,0141 2,377 1,358 26,79 0,843 1,215 85,715 0,904 107,657 STORY2 7,2 3,2 0,9443 2,148 1,227 26,79 0,843 1,215 85,715 0,904 97,253 STORY1 4 0,8326 1,801 1,028 26,79 0,843 1,215 96,430 0,904 91,732 Bảng 3.42 Kết tính tốn tải trọng gió tác dụng lên cơng trình theo phương OY - Dạng dao động thứ * Xác định thơng số tính tốn - Chiều cao cơng trình H: 51,30 m - Ze 30,780 m - h 4,1452 - Bề rộng đón gió D: 26,79 m - L(Ze) 61,181 m - b 2,1644 - Tần số dao động n1,x: 0,648 Hz - vm(ze) 36,889 m/s - Rh 0,2122 - fL(ze, n1,x) 1,075 Hz - Rb 0,3567 - Iv(ze) 0,156 - R2 0,3297 0,1168 - B2 0,4879 - Áp lực gió tiêu chuẩn qp: - Vận tốc gió tiêu chuẩn vb: - zmax - 0,5712 kN/m2 30,23 m/s m - SL(z,n) zo 0,05 m - 0,520 - 0,4115 Cf 0,904 - kp 3,500 - 0,1321 * Kết tính tốn Tầng z (m) ht (m) Cr(z) Ce(z) STORY16 51,3 2,5 1,3174 3,487 STORY15 48,8 3,2 1,3079 STORY14 45,6 3,2 1,2950 qp(z) D (m) Cs Cd 1,992 10,5 0,843 1,221 3,450 1,971 26,79 0,843 3,399 1,942 26,79 0,843 (kN/m2) Areff Cf Fw (kN) 13,125 0,904 24,313 1,221 76,340 0,904 139,892 1,221 85,715 0,904 154,764 (m2) 153 STORY13 42,4 3,2 1,2811 3,345 1,911 26,79 0,843 1,221 85,715 0,904 152,306 STORY12 39,2 3,2 1,2662 3,287 1,878 26,79 0,843 1,221 85,715 0,904 149,674 STORY11 36 3,2 1,2501 3,225 1,842 26,79 0,843 1,221 85,715 0,904 146,840 STORY10 32,8 3,2 1,2324 3,158 1,804 26,79 0,843 1,221 85,715 0,904 143,770 STORY9 29,6 3,2 1,2129 3,084 1,762 26,79 0,843 1,221 85,715 0,904 140,418 STORY8 26,4 3,2 1,1911 3,003 1,715 26,79 0,843 1,221 85,715 0,904 136,722 STORY7 23,2 3,2 1,1666 2,912 1,664 26,79 0,843 1,221 85,715 0,904 132,600 STORY6 20 3,2 1,1384 2,810 1,605 26,79 0,843 1,221 85,715 0,904 127,933 STORY5 16,8 3,2 1,1053 2,692 1,537 26,79 0,843 1,221 85,715 0,904 122,543 STORY4 13,6 3,2 1,0651 2,551 1,457 26,79 0,843 1,221 85,715 0,904 116,145 STORY3 10,4 3,2 1,0141 2,377 1,358 26,79 0,843 1,221 85,715 0,904 108,234 STORY2 7,2 3,2 0,9443 2,148 1,227 26,79 0,843 1,221 85,715 0,904 97,773 STORY1 4 0,8326 1,801 1,028 26,79 0,843 1,221 96,430 0,904 92,223 3.2.3 So sánh kết tính tốn tải trọng gió tác dụng lên cơng trình có mặt đa giác theo tiêu chuẩn Việt Nam tiêu chuẩn Châu Âu Biểu đồ so sánh giá trị tải trọng gió theo phương X (kN) 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 EUROCODE TCVN Biểu đồ so sánh giá trị tải trọng gió theo phương Y (kN) 300 250 200 150 100 50 EUROCODE TCVN Hình 3.12 So sánh kết tính tốn tải trọng gió tác dụng lên cơng trình có mặt đa giác theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 tiêu chuẩn Châu Âu EN-1-41991.2005 155 3.3 Nhận xét đánh giá Qua q trình tính tốn chi tiết tải trọng gió tác dụng vào cơng trình theo ba tiêu chuẩn cho thấy Khi tính tốn tải trọng gió tác động vào cơng trình xây dựng Việt Nam theo tiêu chuẩn Việt Nam, Châu Âu Trung Quốc Có thông số xác định khác (Vận tốc gió bản; Dạng địa hình; Thành phần tải trọng gió…) dẫn đến khác kết tính tốn a) Khác biệt vận tốc gió trung bình tiêu chuẩn: Theo tiêu chuẩn Việt Nam tiêu chuẩn Trung Quốc, vận tốc gió trung bình đo độ cao 10 so với mốc chuẩn khoảng thời gian giây với chu kỳ lặp 20 năm, khoảng thời gian 10 giây với chu kỳ lặp 50 năm theo tiêu chuẩn Châu Âu b) Tiêu chuẩn Châu Âu xác định hệ số thay đổi áp lực gió theo độ cao dạng địa hình sở hàm logarit có xét đến ảnh hưởng rối dòng Tiêu chuẩn Việt Nam xác định hệ số hàm số m phụ thuộc vào độ cao dạng địa hình Trong đó, Tiêu chuẩn Trung Quốc xác định hệ số hàm số m chiều cao tính tốn lớp biên khí phụ thuộc vào dạng địa hình Ngồi ra, tính tốn tải trọng gió lên cơng trình theo tiêu chuẩn Châu Âu tùy thuộc vào kích thước cơng trình thay đổi áp lực gió theo độ cao dạng địa hình điều chỉnh lại theo phân đoạn chiều cao cơng trình dựa vào giá trị chiều cao tham chiếu ( phụ thuộc hình dáng cơng trình) Còn với tiêu chuẩn Việt Nam Trung Quốc khơng xét tới yếu tố này, dạng phân bố tải trọng gió tác dụng lên cơng trình theo chiều cao tính theo tiêu chuẩn Châu Âu khác với tính theo tiêu chuẩn Việt Nam Trung Quốc c) Kết tính tốn cho thấy tải trọng gió tác dụng vào cơng trình theo tiêu chuẩn Việt Nam, Châu Âu, Trung Quốc có khác Sai khác giá trị tải trọng tiêu chuẩn Việt Nam Châu Âu Trung Quốc tương đối lớn Nhìn chung, quy trình để tính tốn tải trọng gió lên cơng trình theo tiêu chuẩn Châu Âu Trung Quốc có phần phức tạp hơn, xét đến nhiều yếu tố ảnh hưởng đến tải trọng gió tính tốn theo tiêu chuẩn Việt Nam 156 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ • Kết luận a) Khi áp dụng tiêu chuẩn Châu Âu hay tiêu chuẩn Trung Quốc vào tính tốn thành phần tải trọng gió tác dụng lên cơng trình xây dựng Việt Nam, đòi hỏi cần phải có điều chỉnh số liệu tính tốn để phù hợp với đặc thù cơng trình xây dựng Việt Nam b) Để xác định tải trọng gió tác dụng lên cơng trình có dạng mặt đa giác, chữ L chữ U sử dụng tiêu chuẩn Việt Nam tiêu chuẩn Trung Quốc song cần kết hợp sử dụng hệ số khí động tổng hợp từ kết thí nghiệm ống thổi khí động c) Việc sử dụng hệ số khí động tổng hợp từ kết thí nghiệm ống thổi khí động để áp dụng vào lý thuyết tính tốn tải trọng gió theo TCVN tiêu chuẩn Trung Quốc hồn tồn hợp lý, kết thí nghiệm có độ tin cậy cao Từ giải thiếu xót tồn TCVN Trung Quốc, kết tính tốn tải trọng gió xác với việc áp dụng lý thuyết tính tốn tiêu chuẩn hành d) Khi tính tốn tải trọng gió lên cơng trình theo tiêu chuẩn Châu Âu, tùy thuộc vào kích thước cơng trình thay đổi áp lực gió theo độ cao dạng địa hình điều chỉnh lại theo phân đoạn chiều cao cơng trình dựa vào giá trị chiều cao tham chiếu (phụ thuộc hình dáng cơng trình) Còn với tiêu chuẩn Việt Nam Trung Quốc không xét tới yếu tố này, phân bố tải trọng gió tác dụng lên cơng trình theo chiều cao tính theo tiêu chuẩn Châu âu khác với tính theo tiêu chuẩn Việt Nam Trung Quốc e) Tiêu chuẩn Việt Nam tách biệt riêng thành phần tĩnh thành phần động tải trọng gió Tiêu chuẩn Châu Âu, Trung Quốc chia tác động gió thành hai thành phần tĩnh động ảnh hưởng thành phần động xác định với thành phần tĩnh cách đưa vào cơng thức tính tốn hệ số ảnh hưởng động phụ thuộc vào dạng địa hình đặc trưng phản ứng động kết cấu CsCd tính tốn theo tiêu chuẩn Châu Âu hệ số ảnh hưởng thành phần động tải trọng gió z tính tốn theo tiêu chuẩn Trung Quốc 157 • Kiến nghị a) Khi tính tốn tải trọng gió tác dụng lên cơng trình xây dựng Việt Nam có mặt dạng đa giác, chữ L, chữ U sử dụng hệ số khí động ứng với dạng mặt xác định kết thí nghiệm ống thổi khí động áp dụng với tiêu chuẩn tải trọng gió Việt Nam Ngồi nghiên cứu đề xuất bổ sung hệ số khí động cơng trình có dạng mặt đa giác, chữ L chữ U vào TCVN góp phần hợp thức hóa tính pháp lý quy trình xác định tải trọng gió tác dụng lên cơng trình có dạng mặt kể Việt Nam b) Đối với cơng trình chiều cao khơng lớn xây dựng địa điểm dạng B việc sử dụng TCVN đủ độ tin cậy Khi gặp trường hợp đặc biệt khơng có Tiêu chuẩn Việt Nam cần tham khảo tiêu chuẩn Châu Âu tiêu chuẩn Trung Quốc c) Những trường hợp đặc biệt nêu cách chuyển đổi vận tốc gió trung bình cần xem xét kỹ lưỡng để đưa vào bổ sung cho TCVN 2737:1995 để có tính pháp lý Hiện nước xây dựng cơng trình cao 50 tầng, nên có nghiên cứu khảo sát thiết kế thực trạng cơng trình sử dụng để có bổ sung vào tiêu chuẩn, hướng dẫn tính tốn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TCVN 2737: 1995, Tải trọng tác động, tiêu chuẩn thiết kế [2] QCVN 02-2009/BXD: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia số liệu điều kiện tự nhiên dùng xây dựng [3] TCXD 229: 1999, Chỉ dẫn tính tốn thành phần động tải trọng gió theo TCVN 2737: 1995 [4] ASCE/SEI 7-16, Minimum Design Loads and Associated Criteria for Buildings and Other Structures; [5] GB 50009-2012, Load Code for the Design of building Structures [6] IS: 875 (Part3), Wind Loads on Buildings and Structures [7] EN 1991-1-4 (2005) (English), Actions on structures - Part 1-4: General actions Wind actions [8] American Society of Civil Engineers (2017) ASCE/SEI 7-16: Minimum Design Loads and Associated Criteria for Buildings and Other Structures [9] Nguyễn Mạnh Cường (2011), Tính tốn tải trọng gió lên nhà cao tầng theo tiêu chuẩn EUROCODE, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội [10] Nguyễn Hải Diện (2015) So sánh tải trọng gió tác dụng lên ống khói bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1995, GB 50051-2013 ACI 30708, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, trường Đại học Kiến trúc Hà Nội [11] Trần Hoàng Việt (2015), Tính tốn tải trọng gió nội lực kết cấu nhà cao tầng tác động gió theo tiêu chuẩn Việt nam, Hoa kỳ ống thổi khí động, luận văn thạc sĩ kỹ thuật, trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội [12] Phạm Ánh Tuyết (2017), Tính tốn tải trọng gió cho nhà cao tầng có mặt hình tròn theo số tiêu chuẩn, luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội [13] TS Vũ Thành Trung KS Nguyễn Quỳnh Hoa, 2013, “Đánh giá Profile vận tốc gió theo tiêu chuẩn số nước”, Tạp chí KHCN Xây dựng số 2/2013 [14] TS Vũ Thành Trung, Ths Đỗ Văn Mạnh, Ths Hồ Hữu Thắng, Ths Nguyễn Hữu Quyền, Ths Nguyễn Trung Thành, Ks Nguyễn Ngọc Huy, “ Báo cáo tổng kết đề tài “Xác định hệ số khí động số dạng nhà cao tầng ống thổi khí động theo điều kiện Việt Nam - RD 73-16” [15] Xinyang Jina, Yaojun Geb, Shuyang Caob, Chinese Country Report 2012 Revision of wind loading code and wind tunnel test guidelines [16] Etabs 2016 version 16.2.1 Integrated Building Design Software, Lateral Loads Manual Website [17] www.sunsquareleductho.com [18] www.dothi.net [19] www.vanphathung.com [20] www.canhomydinhpearl.vn [21] www.ecolakeview.org ... KẾT HỢP VỚI KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM BẰNG ỐNG THỔI KHÍ ĐỘNG .78 3.1.1 Tính tốn tải trọng gió tác dụng l n cơng trình có dạng mặt hình chữ L theo ti u chuẩn TCVN 2737:1995 kết hợp với kết thí nghiệm ống. .. sánh kết tính tốn tải trọng gió tác dụng l n cơng trình có mặt chữ L theo ti u chuẩn Việt Nam ti u chuẩn Trung Quốc (TH gió tĩnh) .127 3.2 Tính tốn tải trọng gió tác dụng l n cơng trình có mặt. .. tác giả l a chọn đề tài: Tính tốn tải trọng gió tác dụng l n cơng trình có mặt đa giác, chữ L chữ U theo số ti u chuẩn kết hợp với kết thí nghiệm ống thổi khí động có ý nghĩa khoa học tính thực