- Tổ hợp lâu dài: , 2, , 1 1 k j i k i j i G Q (2.21)
Đối với các kết cấu nhà, công thức (2.21) có thể biểu diễn đơn giản như sau:
- Khi chỉ quan tâm đến duy nhất một tải trọng thay đổi bất lợi:
, ,1
k j k
j
G Q
(2.22)
- Khi quan tâm đến tất cả các tải trọng thay đổi bất lợi:
, , 1 0,9 k j k i j i G Q (2.23)
Hai công thức trên cũng có thể được dùng thay cho công thức (2.20)
2.2.5 Nhận xét chung về tải trọng thiết kế:
a. Nhận xét về việc sử dụng tải trọng theo AISC/ASD so với TCVN
Cách xác định tải trọng gió theo ASCE 7-95 (6.2) là vận tốc của cơn gió lấy trung bình trong 3 s ở độ cao 33ft (tương đương 10 m) trên mặt đất, kết hợp với xác xuất hàng năm bằng hoặc không vượt quá 0,02 (tức là 50 năm thì vượt một lần). Đây
cũng là tiêu chí mà tất cả việc tính tải trọng gió bắt đầu.
Về tiêu chuẩn tải trọng UBC 1997: Chương 16 của bộ UBC (mới nhất năm
1997) gồm 42 trang dành cho các loại tải trọng. Cho định nghĩa của hoạt tải là tải trọng
đặt lên do việc sử dụng công trình, không gồm tải trọng gió như tiêu chuẩn Việt Nam. Hoạt tải sàn luôn gồm tải trọng phân bố và tập trung. Ví dụ đối với nhà làm việc, tải phân bố là 50 pounds/foot vuông (nhân với 4,788) = 244 daN/m2; Tải tập trung là 960 daN (lớn hơn so với TCVN). Nhà ở, lớp học là khoảng 200 daN/m2 cũng lớn hơn
TCVN. Tải trọng gió như nêu ở trên, cách tính khác nhiều so với TCVN ở các hê số khí động, các hệ số địa hình, hệ số độ cao, hệ số tầm quan trọng của công trình, đặc biệt là không có cách tính về động lực. Ví dụ đối với kết cấu tháp trụ, chỉ đơn giản dùng hệ số khí động lớn hơn tới 3-4 lần so với kết cấu khác. Tiêu chuẩn tải trọng UBC
tương thích với cách tính toán kết cấu theo các tiêu chuẩn Mỹ khác như của AISC,
ACI. Không được tính toán theo các tiêu chuẩn kết cấu của Mỹ mà lại dùng tiêu chuẩn của Việt Nam hoặc nước khác để xác định tải trọng .
Sau đó các tiêu chuẩn UBC, BOCA, SSBC tiến triển thành IBC (international buildings code). Hiện nay IBC có các tiêu chuẩn phiên bản UBC 1994, UBC 1997, IBC 2000, IBC 2003. Tuy nhiên UBC, IBC, AISC và ACI lấy tiêu chuẩn ASCE 7 làm tài liệu tham khảo cơ bản. Một số phiên bản như ASCE 7-93; ASCE 7-95; ASCE 7-98; ASCE 7-02, phiên bản mới nhất là ASCE 7-05.
Cả hai tiêu chuẩn đều có các hệ số an toàn về tải trọng, vật liệu tuy nhiên hệ số
an toàn theo tiêu chuẩn BS 5950 lớn hơn tiêu chuẩn TCVN.
BS có một bộ tiêu chuẩn tải trọng là BS 6399 gồm ba phần: Phần 1 và phần 2 cho tĩnh tải, hoạt tải và tải trên mái, phần 3 cho tải trọng gió (ấn bản mới nhất của phần 3 ở năm 1997. Do vậy mà BS 5950: Part 1:1990 ấn bản 1992 chỉ quy định áp dụng phần 1 và phần 2 của BS 6399, còn tải trọng gió vẫn theo tiêu chuẩn cũ là CP3 chương
V phần 2 (ấn bản 1993).
Giữa CP3 và BS 6399 phần 3 có sự khác nhau rất cơ bản: CP3 dùng tốc độ gió trung bình trong 3s, với chu kỳ 50 năm còn BS 6399 thì dùng tốc độ gió trung bình trong một giờ với chu kỳ 50 năm. Do đó mà tốc độ gió V m/s dùng để tính toán áp lực là khác xa nhau trong 2 tiêu chuẩn. CP3 gần với TCVN 2737:1995 vì tốc độ gió cũng
là trung bình trong 3 giây, nhưng khác là chu kỳ gió của Việt Nam là 20 năm. Như vậy có thể nói độ an toàn khi tính theo CP3 là cao hơn khi tính theo TCVN.
Áp lực động gió vận tốc V gây ra được tính bằng công thức q = 0,613 V2 (đơn
vị SI) chung cho cả hai tiêu chuẩn CP3 và TCVN. Ngoài sự khác biệt không lớn về độ
cao, hệ số che khuất và địa hình, giữa hai tiêu chuẩn có sự khác nhau cơ bản về hệ số khí động (hay hệ số áp lực). Hệ số khí động của TCVN được xác định do kết quả đo (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
áp lực trên mô hình trong ống khí động nên áp dụng được cho những vật thể có hình khối giống mô hình: Nhà đóng kín, công trình nói chung. Hệ số của CP3 cũng như của tiêu chuẩn Tiêu chuẩn nhiều nước được cho đối với ngôi nhà thực nghĩa là có xét sự
mở cửa trên các bức tường, xét cả sự lọt gió qua khe cửa ngay khi cửa đóng kín, như
vây luôn có áp lực bên trong nhà. Hệ số áp lực tính toán là tổng hệ số áp lực ngoài và trong. Do không thể biết được tình hình lọt gió vào trong nhà là bao nhiêu nên CP3 sử
dụng hai giá trị áp đặt của hệ số áp lực trong (+0,2 đối với nhà kín và -0,3 đối với nhà hở), và chọn trường hợp bất lợi nhất. Như vậy, cách tính tải trọng gió theo CP3 là đầy
đủ hơn so với cách tính theo TCVN. Ngoài ra, CP3 còn quy định tính toán lực ma sát
kéo theo để xét ảnh hưởng của gió đối với các bộ phận không nhẵn của nhà.
Về xác định tĩnh tải và hoạt tải theo BS thì không khác mấy so với tiêu chuẩn Việt Nam tương ứng, riêng tải trọng gió thì cách tính khác hẳn.
Theo tiêu chuẩn Việt Nam, tổ hợp tải trọng gồm có hai loại tổ hợp cơ bản và tổ
hợp đặc biệt. Nhưng theo BS thì không có tổ hợp đặc biệt. Hệ số tổ hợp tải trọng, như
trình bày ở trên, theo BS được ghép chung vào hệ số vượt tải, còn theo TCVN thì tách riêng. Ví dụ với tổ hợp gồm tĩnh tải D, hoạt tải L, gió W thì hệ số vượt tải chung chỉ
còn 1,2 thay cho 1,4 của D, W và là 1,6 của L khi tác dụng riêng rẽ, tức là tính theo BS thì giảm 16% 33%. Trong khi đó hệ số tổ hợp của TCVN cho trường hợp này chỉ là 0,9 tức là giảm 11%. Kết quả là tính toán công trình dựa theo tải trọng của TCVN
thường cho nội lực lớn hơn tính theo BS. Kết hợp với nhận xét về vật liệu khi tính toán theo hai tiêu chuẩn, ta thấy khó có thể nói là tính toán theo tiêu chuẩn nào thì tiết kiệm vật liệu hơn, mà tuỳ theo từng trường hợp cụ thể.
c. Nhận xét về Eurocode 3 so với TCVN:
Khi tính toán tải trọng, cả hai tiêu chuẩn (TCXDVN 338:2005 và Eurocode 3)
đều quy định có hệ số vượt tải. Tuy nhiên hệ số vượt tải của Eurocode 3 lớn hơn của TCXDVN 338:2005. Cả hai tiêu chuẩn đều quy định đưa tải trọng vào tính toán cần nhân với hệ số tổ hợp, các hệ số tổ hợp theo hai tiêu chuẩn là khác nhau. Khi tính toán
theo trạng thái giới hạn về điều kiện sử dụng (trạng thái giới hạn thứ 2), TCXDVN 338:2005 dùng tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn giống như Eurocode 3 khi tính lấy các hệ số vượt tải bằng 1. Và chuyển vị (biến dạng) cho phép của kết cấu theo TCXDVN 338:2005 cũng như là theo Eurocode 3. Các giá trị cho trong bảng 6.2 của EN 1991-1- 1:2002 trên cũng tương đương với tiêu chuẩn TCVN 2737-95. Ví dụ văn phòng cơ
quan của trụ sở cơ quan theo TCVN 2737-95 là 200 daN/m2, theo EN 1991-1-1:2002 là loại B từ 200 đến 300 daN/m2. Nhà hàng ăn uống giải khát theo TCVN 2737-95 là 300 daN/m2, theo EN 1991-1-1:2002 là loại C1 từ 200 đến 300 daN/m2 . Tuy nhiên cũng theo EN 1991-1-1:2002 được biên soạn theo hướng mở, có tính chất giới thiệu để
các quốc gia áp dụng tuỳ theo từng trường hợp riêng.