SO SÁNH PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG GIÓ TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG THEO TIÊU CHUẨN ASCE 7-2010 VÀ TCVN 2737-1995. LUẬN VĂN THẠC SĨ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN MINH ĐĂNG - NGUYỄN MINH ĐĂNG SO SÁNH PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG GIĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP TÁC DỤNG LÊN CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG THEO TIÊU CHUẨN ASCE 7-2010 VÀ TCVN 2737-1995 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP KHỐ 2016 Đà Nẵng – Năm 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - NGUYỄN MINH ĐĂNG SO SÁNH PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG GIĨ TÁC DỤNG LÊN CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG THEO TIÊU CHUẨN ASCE 7-2010 VÀ TCVN 2737-1995 Chuyên ngành : Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình Dân dụng Công nghiệp Mã số: 60580208 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS ĐẶNG CÔNG THUẬT Đà Nẵng – Năm 2018 LỜI CẢM ƠN Sau hai năm theo học tại lớp Cao học chuyên ngành Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình Dân dụng Cơng nghiệp – Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng, đã được phân công làm luận văn tốt nghiệp với đề tài: “So sánh phương pháp xác định tải trọng gió tác dụng lên cơng trình xây dựng theo tiêu chuẩn ASCE 7-2010 TCVN 2737-1995” Đối với một kỹ sư thiết kế, việc tìm hiểu vận dụng tiêu ch̉n vào tính tốn là mợt việc rất khó khăn, đặc biệt là vận dụng và nghiên cứu tiêu chuẩn nước ngoài Tuy nhiên, suốt thời gian thực luận văn, đã nhận được giúp đỡ, quan tâm và chỉ bảo tận tình của thầy (cô) giáo, chuyên gia của Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng, bạn bè đồng nghiệp Vì đã có tinh thần và kiến thức để hoàn thành tốt và đúng thời hạn luận văn của mình Có được kết quả này, xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn TS Đặng Cơng Thuật - người đã tận tình hướng dẫn suốt thời gian thực luận văn, đồng thời xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng, bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ, đóng góp nhiều ý kiến trình thực luận văn này Do lực và thời gian nghiên cứu có hạn nên luận văn không thể tránh khỏi sai sót, tác giả mong muốn nhận được góp ý, chỉ bảo của thầy cô và đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện Trà Vinh, tháng 01 năm 2018 Tác giả luận văn Nguyễn Minh Đăng CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Đợc lập – Tự – Hạnh Phúc LỜI CAM ĐOAN Kính gửi: Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng Tên là: Nguyễn Minh Đăng, là học viên lớp cao học chun ngành Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình Dân dụng Công nghiệp khóa 2016 của Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng Tôi được nhà trường cho phép làm luận văn tốt nghiệp dưới hướng dẫn chính của thầy TS Đặng Công Thuật với đề tài: " So sánh phương pháp xác định tải trọng gió tác dụng lên cơng trình xây dựng theo tiêu chuẩn ASCE 7-2010 TCVN 2737-1995" Tôi cam đoan là công trình nghiên cứu của riêng tôi.Các số liệu, kết quả nêu luận văn là trung thực và chưa được công bố bất kỳ công trình nào khác Trà Vinh, tháng 01 năm 2018 Người viết cam đoan Nguyễn Minh Đăng MỤC LỤC Nội dung Trang PHẦN MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề Mục đích nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu .2 Đối tượng nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Kết cấu của luận văn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIÓ, TẢI TRỌNG GIÓ, MỘT SỐ TIÊU CHUẨN VỀ TÍNH TỐN TẢI TRỌNG GIĨ 1.1 Tổng quan về gió [3,5,6] 1.1.1 Khái niệm, nguyên nhân hình thành, phân loại .5 1.1.2 Tính chất, đặc điểm gió 1.2 Tác đợng của gió vào cơng trình 1.3 Tổng quan hệ thống tiêu ch̉n về tính tốn tải trọng gió 10 1.3.1 Tiêu chuẩn Việt Nam [1] .10 1.3.2 Tiêu chuẩn Hoa Kỳ [10] 11 1.4 Kết luận chương .12 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN TẢI TRỌNG GIĨ TÁC DỤNG LÊN CƠNG TRÌNH THEO TIÊU CHUẨN HOA KỲ VÀ THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM .13 2.1 Xác định tải trọng gió theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ ASCE 7-10 [10] 13 2.1.1 Dạng đón gió cơng trình 13 2.1.2 Tác động địa hình 14 2.1.3 Áp lực gió đơn vị 15 2.1.4 Áp lực gió tác dụng lên hệ kết cấu nhà công nghiệp .16 2.2 Xác định tải trọng gió theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 2737-1995) [1] 19 2.2.1 Phân chia dạng địa hình .19 2.2.2 Thành phần gió tác dụng lên nhà công nghiệp 19 2.3 So sánh tiêu chuẩn Hoa Kỳ tiểu chuẩn Việt Nam 23 2.4 Kết luận chương .25 CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG TÍNH TỐN TẢI TRỌNG GIĨ TÁC DỤNG LÊN CƠNG TRÌNH THEO TIÊU CHUẨN HOA KỲ VÀ THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM 26 3.1 Giới thiệu cơng trình tính tốn 26 3.2 Tính tốn tải trọng gió tác dụng vào cơng trình theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ ASCE 7-10 .28  Trường hợp 28 3.2.1 Quy trình tính tốn 28 3.2.2 Số liệu tính tốn 29 3.2.3 Kết tính tốn 30  Trường hợp 32 3.2.4 Quy trình tính tốn 32 3.2.5 Số liệu tính tốn 32 3.2.6 Kết tính tốn 33 3.3 Tính tốn tải trọng gió tác dụng vào cơng trình theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2737:1995 35  Trường hợp 35 3.3.1 Quy trình tính tốn 35 3.3.2 Số liệu tính tốn 35 3.3.3 Kết tính tốn 35  Trường hợp 37 3.3.4 Quy trình tính tốn 37 3.3.5 Số liệu tính tốn 38 3.3.6 Kết tính tốn 38 3.4 Sử dựng phần mềm Etab để tính tốn so sánh kết quả nợi lực .39  Trường hợp 39 3.4.1 Kết sử dựng phần mềm Etab để tính tốn trường hợp gió 39  Trường hợp 59 3.4.2 Kết sử dựng phần mềm Etab để tính tốn trường hợp gió 59 3.5 Kết luận chương .73 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 PHỤ LỤC A PHỤ LỤC B TÓM TẮT LUẬN VĂN SO SÁNH PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG GIĨ TÁC DỤNG LÊN CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG THEO TIÊU CHUẨN ASCE 7-2010 VÀ TCVN 2737-1995 Học viên: Nguyễn Minh Đăng Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình Dân dụng Cơng nghiệp Mã số: 60580208 Khóa:2016 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt - Gió mợt tượng tự nhiên gây áp lực lớn lên cơng trình, rất nguy hiểm có sức phá hoại rất lớn Nhà cơng nghiệp hệ kết cấu được sử dụng rất rộng rãi nhu cầu về xây dựng cơng trình cơng nghiệp, khu công nghiệp phát triển mạnh mẽ Đi kèm theo đó, quy trình thiết kế kết cấu thi cơng lắp dựng địi hỏi đợ tin cậy cao - Ở Việt Nam nay, kỹ sư nước trọng sử dụng tiêu chuẩn Việt Nam để thiết kế kết cấu nhà cơng nghiệp thì cơng ty đến từ nước ngồi lại ưu tiên sử dụng tiêu chuẩn Hoa Kỳ Điều dẫn đến sai khác nhất định kết quả tính tốn - Việc nghiên cứu ASCE 7-10 và đưa chỉ dẫn tính tốn chi tiết rất cần thiết Vì vậy, tác giả chọn đề tài luận văn: “So sánh phương pháp xác định tải trọng gió tác dụng lên nhà cơng nghiệp theo tiêu ch̉n ASCE 7-2010 TCVN 2737-1995” để phân tích sai khác quy trình tính tải trọng gió tác dụng lên nhà công nghiệp nêu lên một số vấn đề cần lưu ý áp dụng ASCE 7-10 điều kiện xây dựng nhà công nghiệp Việt Nam Từ khóa – Tải trọng gió; nhà cơng nghiệp; ảnh hưởng của tải trọng gió tác dụng lên cơng trình; tiêu chuẩn ASCE 7-2010; TCVN 2737-1995 COMPARISON DETERMINATION METHOD OF WIND LOAD ACTING ON CONSTRUCTION BETWEEN ASCE 7-2010 AND TCVN 2737-1995 STANDARD Abstract – Wind is a phenomenon in the natural cause more pressure on construction, very dangerous and have great destructive power Industrial structural system is used extensively when the demand for the construction of industrial works, industrial parks are growing strongly Comes with that, the process of structural design and construction of erection also requires high reliability - Nowaday in Vietnam, while the engineers in the country are still using Vietnam standard attention to structural design of industrial buildings then the companies came from abroad prior to used USA standard This will lead to certain other errors in calculation results -The study of the ASCE 7-10 and give instructions detailed calculations are essential So, the author chose the subject of dissertation: "comparison determination methods of of wind load acting on construction between ASCE 7-2010 and TCVN 2737-1995 standard " to analyze the difference in wind load calculation process acting on the industrialists and raised a issues to note when applying the ASCE 7-10 in the building industry conditions in Vietnam Key words – Wind load; industrial buildings; effects of wind loads on buildings; ASCE 7-2010; TCVN 2737-1995 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Số bão áp thấp nhiệt đới trung bình biển Đơng thời kỳ 1928 đến 1944 và 1947 đến 1980 (Nguồn bảng chương II [5]) Bảng 2.1: Giá trị hệ số zg α [10] 15 Bảng 2.2: Giá trị hệ số áp lực bên ngồi, trường hợp gió thổi theo phương ngang nhà [10] 17 Bảng 2.3: Giá trị hệ số áp lực bên ngoài, trường hợp gió thổi theo phương dọc nhà [10] .17 Bảng 2.4: Giá trị hệ số áp lực bên [10] 18 Bảng 2.5: Áp lực gió theo bản đờ phân vùng áp lực gió lãnh thổ Việt Nam [1] 20 Bảng 2.6 Hệ số k kể đến thay đổi áp lực gió theo đợ cao dạng địa hình [1] 22 Bảng 2.7: So sánh phân loại dạng địa hình theo TCVN 2737-1995 ASCE 7-10 [8] 23 Bảng 3.1: Giá trị GCpf tại vùng theo góc nghiêng θ gió thổi ngang nhà 29 Bảng 3.2: Giá trị GCpf tại vùng theo góc nghiêng θ gió thổi dọc nhà .29 Bảng 3.3: Kết quả tính tốn áp lực gió đơn vị 30 Bảng 3.4: Kết quả tính tốn áp lực gió tác dụng lên hệ kết cấu 30 Bảng 3.5: Giá trị GCpf tại vùng theo góc nghiêng θ gió thổi ngang nhà 32 Bảng 3.6: Giá trị GCpf tại vùng theo góc nghiêng θ gió thổi dọc nhà .33 Bảng 3.7: Kết quả tính tốn áp lực gió đơn vị 33 Bảng 3.8: Kết quả tính tốn áp lực gió tác dụng lên hệ kết cấu 33 Bảng 3.9: Kết quả tính tốn áp lực gió tác dụng lên hệ kết cấu 36 Bảng 3.10: Kết quả tính tốn áp lực gió tác dụng lên hệ kết cấu 38 Bảng 3.11: Giá trị nội lực của xà của khung (GCpi > 0) 43 Bảng 3.12: Giá trị nội lực của cột của khung (GCpi > 0) .44 Bảng 3.13: Giá trị chuyển vị (m) của khung (GCpi > 0) 46 Bảng 3.14: Bảng so sánh giá trị kết quả tiêu chuẩn ASCE 07-10 tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 55 Bảng 3.15: Bảng so sánh giá trị áp dụng tính tốn tiêu ch̉n ASCE 07-10 tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 58 Bảng 3.16: Bảng so sánh giá trị kết quả tiêu chuẩn ASCE 07-10 tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 68 Bảng 3.17: Bảng so sánh giá trị áp dụng tính tốn tiêu chuẩn ASCE 07-10 tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 71 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ Hình 2.1: Dạng địa hình đón gió .13 Hình 2.2: Phân vùng áp lực gió lên hệ kết cấu, nhà mái dốc, gió thổi theo phương ngang nhà [10] 16 Hình 2.3: Phân vùng áp lực gió lên hệ kết cấu, nhà mái dốc, gió thổi theo phương dọc nhà [10] 17 Hình 2.4: Ảnh hưởng của vị trí mở đến hệ số áp lực bên [11] 18 Hình 2.5: Bản đờ phân vùng áp lực gió lãnh thổ Việt Nam [1] 20 Hình 2.6: Các vùng chịu áp lực cục bộ [1] 24 Hình 3.1: Sơ đờ tính tốn trường hợp 27 Hình 3.2: Sơ đờ tính tốn trường hợp 28 Hình 3.3: Đồ thị tính áp lực gió theo tiêu ch̉n ASCE 07-10 gió thổi ngang nhà (daN/m) .30 Hình 3.4: Đờ thị tính áp lực gió theo tiêu chuẩn ASCE 07-10 gió thổi dọc nhà (daN/m) 31 Hình 3.5: Sơ đờ áp lực gió tác dụng lên khung (GCpi > 0) gió thổi ngang nhà (daN/m) 31 Hình 3.6: Sơ đờ áp lực gió tác dụng lên khung (GCpi > 0) gió thổi dọc nhà (daN/m) 32 Hình 3.7: Đờ thị tính áp lực gió theo tiêu ch̉n ASCE 07-10 gió thổi ngang nhà (daN/m) .34 Hình 3.8: Đờ thị tính áp lực gió theo tiêu chuẩn ASCE 07-10 gió thổi dọc nhà (daN/m) 34 Hình 3.9: Đờ thị tính áp lực gió theo tiêu ch̉n TCVN 2737:1995 (daN/m) .36 Hình 3.10: Sơ đờ áp lực gió tác dụng lên khung gió thổi ngang nhà (daN/m) 37 Hình 3.11: Sơ đờ áp lực gió tác dụng lên khung gió thổi dọc nhà (daN/m) .37 Hình 3.12: Đờ thị tính áp lực gió theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 (daN/m) .39 Hình 3.13: Sơ đờ áp lực gió tác dụng lên khung (GCpi > 0) gió thổi bên trái (daN/m) 39 Hình 3.14: Sơ đờ áp lực gió tác dụng lên khung (GCpi > 0) gió thổi bên phải (daN/m) 40 Hình 3.15: Sơ đờ áp lực gió tác dụng lên khung (GCpi > 0) gió thổi phía trước (daN/m) 40 Hình 3.16: Sơ đờ áp lực gió tác dụng lên khung (GCpi > 0) gió thổi phía sau (daN/m) 41 Hình 3.17: Sơ đờ lực dọc của khung (GCpi > 0) (daN) 41 Hình 3.18: Sơ đờ lực cắt của khung (GCpi > 0) (daN) 42 Hình 3.19: Sơ đờ moment của khung (GCpi > 0) (daN.m) .42 Hình 3.20: Sơ đờ lực dọc của khung (GCpi < 0) (daN) 46 Hình 3.21: Sơ đờ lực cắt của khung (GCpi < 0) (daN) 46 Hình 3.22: Sơ đồ moment của khung (GCpi < 0) (daN.m) .47 Hình 3.23: Sơ đờ lực dọc của khung biên (GCpi > 0) (daN) 47 Hình 3.24: Sơ đờ lực cắt của khung biên (GCpi > 0) (daN) 48 Hình 3.25: Sơ đờ moment của khung biên (GCpi > 0) (daN.m) .48 Hình 3.26: Sơ đờ lực dọc của khung biên (GCpi < 0) (daN) 49 Hình 3.27: Sơ đờ lực cắt của khung biên (GCpi < 0) (daN) 49 Hình 3.28: Sơ đồ moment của khung biên (GCpi < 0) (daN.m) .50 Hình 3.29: Sơ đờ áp lực gió tác dụng lên khung gió thổi bên trái (daN/m) 50 Hình 3.30: Sơ đờ áp lực gió tác dụng lên khung gió thổi bên phải (daN/m) 51 Hình 3.31: Sơ đờ áp lực gió tác dụng lên khung gió thổi dọc nhà (daN/m) .51 Hình 3.32: Sơ đờ lực dọc của khung (daN) .52 Hình 3.33: Sơ đờ lực cắt của khung (daN) 52 Hình 3.34: Sơ đồ moment của khung (daN.m) .53 Hình 3.35: Sơ đờ lực dọc của khung biên (daN) .53 Hình 3.36: Sơ đờ lực cắt của khung biên (daN) 54 Hình 3.37: Sơ đờ moment của khung biên (daN.m) 54 Hình 3.38: Đờ thị so sánh giá trị lực dọc lực cắt của khung giữa tiêu chuẩn ASCE 07-10 tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 56 Hình 3.39: Đồ thị so sánh giá trị moment của khung giữa tiêu chuẩn ASCE 07-10 tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 56 Hình 3.40: Đờ thị so sánh giá trị chuyển vị của khung giữa tiêu chuẩn ASCE 07-10 tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 56 Hình 3.41: Đờ thị so sánh giá trị lực dọc lực cắt của khung biên tiêu chuẩn ASCE 07-10 tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 57 Hình 3.42: Đờ thị so sánh giá trị moment của khung biên tiêu chuẩn ASCE 07-10 tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 57 Hình 3.43: Đờ thị so sánh giá trị chủn vị của khung biên tiêu chuẩn ASCE 07-10 tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 57 Hình 3.44: Sơ đồ lực dọc của khung (GCpi > 0) (daN) 59 Hình 3.45: Sơ đồ lực cắt của khung (GCpi > 0) (daN) 59 Hình 3.46: Sơ đồ moment của khung (GCpi > 0) (daN.m) .60 Hình 3.47: Sơ đờ lực dọc của khung (GCpi < 0) (daN) 60 Hình 3.48: Sơ đờ lực cắt của khung (GCpi < 0) (daN) 61