D−ới tác động của tải trọng ngang, độ nghiêng của từng bộ phận kết cấu phụ thuộc vào góc nghiêng của hệ kết cấu chịu lực, vào kích th−ớc và vị trí các bộ phận đó.
Trên hình (9-16) trình bày sơ đồ một hệ thống khung ngang của ngôi nhà bị uốn trong và ngoài mặt phẳng tác động của gió , ngoài hai hệ t−ờng cứng theo mặt cắt ngang có ba nhịp – khung có hoặc không có t−ờng nhồi.
Nhịp thứ nhất nằm giữa hai cột tự do , cột khung không nằm trong hệ t−ờng cứng. Do vậy độ xiên của của nhịp thứ nhất phải bằng độ xiên của kết cấu chịu lực nghĩa là β1 = ϕ (hình 9.16a) . Còn đối với những t−ờng cứng thẳng góc với ph−ơng tác động cua gió ( hình IV-16b) thì chỉ có nhịp nằm gi−ã hai t−ờng cứng hoặc kề bên một t−ờng thì mới có độ xiên , tr−ờng hợp này ngôi nhà không bị uốn xiên.
Các kết cấu bị nghiêng không chỉ do tác động của tải trọng gió mà còn do các nguyên nhân khác nh− do các kết cấu chịu lực của ngôi nhà chịu nén không đều, do nền bị lún không đều. Nh−ng những độ xiên này th−ờng xảy ra ngay vào thời kỳ đầu sử dụng ngôi nhà và có thể phát hiện và tiến hành sửa chữa ngay đ−ợc. Duy chỉ có độ nghiêng do tác động của gió sẽ xuất hiện trong suốt quá trình sử dụng nên có ảnh h−ởng đáng kể đối với các bộ phận ngôi nhà.
Tuỳ thuộc vào góc nghiêng của hệ t−ờng cứng chịu lực, vào kích th−ớc và vị trí của các nhịp khung nh− trên hình (9-17) ta có thể xác định đ−ợc các góc nghiêng của từng bộ phận ngôi nhà theo các công thức cho trong bảng (9-9).
Bảng 9-9 Mặt cắt Vị trí nhịp khung Góc nghiêng của kết cấu Nhịp nằm giữa những cột " tự do" β1 = ϕ Nhịp kề với một của t−ờng cứng β2 = ϕì ( 1 + C2/ d2 ) Trong mặt phẳng tác động của tải trọng
gío Nhịp nằm giữa hai
cột t−ờng cứng β3= ϕì[1+(C2+C3)/ d3] Nhịp kề với hai cột của hai t−ờng cứng nằm cách nhau một b−ớc cột ( khẩu độ ) β4 =ϕì[( C4 + C5 )/ d4] Trong mặt phẳng thẳng góc với h−ớng
tải trọng gió. Nhịp có một bên kề
với t−ờng cứng β5 = C5/d4
Ghi chú : Trong bảng (9-9), các ký hiệu theo hình ( 9-16).
Khi ngôi nhà có các khối cao, thấp chênh nhau nhiều th−ờng gây ra lún không đều với các trị số v−ợt quá quy định cho phép, nhất là phần móng lại đặt trên nền thiên nhiên, khi xác định độ nghiêng của kết cấu cần xét tới ảnh h−ởng lún không đều cuả nền móng .
9. 6 Tính toán dao động của hệ chịu lực
Với mô hình tính toán là một thanh công- xon một đầu ngàm vào móng và với giả thiết trọng khối phân bố đều theo chiều cao ngôi nhà ,ta có thể xác định đ−ợc chu kỳ dao động bản thân dạng thứ nhất theo công thức sau:
Tj = ( 2πH2/ 1,8752 ) √ m / Bj (9.110)
Trong đó: m - trọng khối tính theo đơn vị chiều cao có thể lấy trong khoảng 3-5 KN/m3.
Bj - độ cứng của nhà Bx, By khi uốn theo trục X và Y H – chiều cao tính toán
Thay chiều cao tính toán H = 1,1Ho ta đ−ợc
Tần số dao động dạng thứ nhất :
λj = 1 / Tj (9.112)
Tần số do động vòng :
ωj = 2π / Tj (9.113)
T−ơng tự nh− công thức (9.111) có thể xác định chu kỳ giao động xoắn : T xoắn = 2,17 Ho2√ γ . m/ Bω (9.114)
Trong đó : γ - xác định theo công thức (9.134 ),
m – trọng khối tính trên đơn vị chiều cao kN/m.
Công thức (9.114) cho kết quả chính xác khi trọng khối ngôi nhà phân bố đều theo thể tích .
Độ võng do phần gió động yđộng chính là biên độ dao động bản thân của ngôi nhà và đ−ợc thể hiện trong ph−ơng trình của các dao động điều hoà:
y (t) = yđ sinωt (9.115) Vận tốc : y' (t) = yđ cosωt (9.116) Gia tốc: y'('t) = - ω2 y sinωt (9.117)
Gia tốc lớn nhất tại đỉnh nhà với z = Ho: y = fđộng và sinωt = - 1 sẽ là: Y''
'max = ω2 fđộng (9.118) Trong (9.118) thay fđộng bằng độ võng tính theo (9.99) và tần số giao động vòng theo (9.101), đồng thời có xét tới (9. ) ta đ−ợc:
q3
Y''max = 1,085 --- ηj (9.119) m
Trong đó: q3 – thành phần động của tải trọng tiêu chuẩn gió tại đỉnh nhà đã đ−ợc nhân với chiều rộng mặt nhà, kN/m.
Ho – chiều cao nhà kể từ mặt đất, m;
Gtch – trọng l−ợng tiêu chuẩn phần trên mặt đất của ngôi nhà, kN;
ηj - hệ số xét tới chuyển vị tính theo công thức (9. ); y''max – gia tốc lớn nhất đỉnh nhà, m/sec2.
Theo công thức (9.119) ta thấy độ cứng kết cấu không ảnh h−ởng trực tiếp đến gia tốc lớn nhất . Độ cứng kết cấu chỉ ảnh h−ởng gián tiếp tới gia tốc qua hệ số ηj và thành phần gió động q3. Nh− vậy ngoài yếu tố về tải trọng gió,
tỷ số giữa trọng l−ợng và diện tích mặt đứng ngôi nhà cũng có ảnh h−ởng đến gia tốc.