Xâc định câc tải trọng ngang tâc dụng văo công trình

*Tải trọng gió

Tải trọng gió được tính theo Tiíu chuđ̉n tải trọng vă tâc động TCVN 2737-1995. Do chiều cao công trình tính từ cos 0.00 đến mâi lă 48.65 >40m nín căn cứ văo tiíu chuđ̉n ta phải tính thănh phần động của tải trọng gió.

6.4.1. Thănh phần gió tĩnh

Giâ trị tiíu chuđ̉n thănh phần tĩnh của tải trọng gió xâc định theo công thức: Wtc = W0.k.c (kN/m2)

Giâ trị tính toân thănh phần tĩnh của tải trọng gió xâc định theo công thức: Wtt = n.W0.k.c (kN/m2).

Trong đó:

Wo : giâ trị âp lực gió lấy theo bản đồ phđn vùng. Công trình xđy dựng tại quận Ninh kiều, TP Cần Thơ, thuộc vùng II.A có Wo= 0,83(kN/m2).

mặt đón gió c = + 0.8, mặt hút gió c = - 0.6. Hệ số c tổng cho cả mặt hút gió vă đón gió: c = 0.8 + 0.6 = 1.4

k : hệ số tính đến sự thay đổi của âp lực gió theo độ cao tra bảng 5. n : hệ số độ tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1,2.

: Âp lực gió đđ̉y tâc dụng văo công trình. : Âp lực gió hút tâc dụng văo công trình. Cao trình cốt +0.00 của công trình so với mặt đất tự nhiín: +0.7m

: cao trình công trình đối với mặt đất tự nhiín dùng để tính tải trọng gió. Quan niệm truyền tải trọng gió tĩnh: quy âp lực gió về tâc dụng thănh lực tập trung văo từng tầng (đặt ở tđm hình học của săn).

Si=Bi.hi: (m2 ) lă diện tích mặt đón gió theo phương đang xĩt. Bi(m): Bề rộng mặt đón gió theo phương đang xĩt

Gió nhập vă tđm hình học :

Bảng 6.16: Bảng lực gió tĩnh tâc dụng lín công trình tại câc mức săn

B h P B h P 14 16,00 1,78 58,28 21,90 1,78 79,78 13 16,00 3,48 112,93 21,90 3,48 154,58 12 16,00 3,40 109,33 21,90 3,40 149,64 11 16,00 3,40 108,07 21,90 3,40 147,92 10 16,00 3,40 106,72 21,90 3,40 146,08 9 16,00 3,40 105,26 21,90 3,40 144,07 8 16,00 3,40 103,66 21,90 3,40 141,88 7 16,00 3,40 101,89 21,90 3,40 139,46 6 16,00 3,40 99,91 21,90 3,40 136,75 5 16,00 3,40 97,66 21,90 3,40 133,67 4 16,00 3,40 95,03 21,90 3,40 130,07 3 16,00 3,40 91,86 21,90 3,40 125,73 2 16,00 6,20 160,16 21,90 6,20 219,21 1 16,00 4,50 0,00 21,90 4,50 0,00 STT PHƯƠNG X PHƯƠNG Y 6.4.2. Thănh phần gió động

a) Xâc định câc đặc trưng động lực của công trình

- Dùng phần mềm ETABS 2017 mô hình hoâ kết cấu công trình với dạng sơ đồ không gian ngầm tại mặt móng.

- Gân đầy đủ câc đặc trưng hình học (đặc trưng vật liệu, tiết diện sơ bộ…) lín mô hình.

- Tiến hănh chất tải lín mô hình, gồm tĩnh tải (TT) vă hoạt tải (HT) - Khai bâo khối lượng tham gia tính dao động:

. Trong đó:

HT: trường hợp hoạt tải chất lín toăn bộ trín tất cả câc cấu kiện của công trình.

1,1; 1,2: lần lượt lă hệ số độ tin cậy của tĩnh tải vă hoạt tải.

0,5: hệ số chiết giảm khối lượng của trường hợp hoạt tải chất lín toăn bộ công trình

Băi toân dao động riíng được thực hiện nhờ phần mềm tính toân kết cấu ETABS . Theo TCVN 229-1999 .Công trình có tần số dao động riíng cơ bản thứ s,thỏa mên bất đẳng thức : thì cần tính toân thănh phần động của tải trọng gió với s dạng dao động đầu tiín.

Hình 6.4 Câc dạng dao động riíng cơ bản của công trình Bảng chu kỳ tầng số dao động xuất ra :

Hình 6.5 Biểu đồ dạng dao động câc mode tính toân

Dựa văo kết quả nhận được từ chương trình ta thấy. Do đó, ta chỉ tính phần động của gió cho dạng dao động đầu tiín.

b) Thănh phần động của tải trọng gió tâc dụng lín công trình

Wpj=Mj.ξi.ψi. y

ji. (*) Trong đó:

ξi - hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i, không thứ nguyín, phụ

thuộc văo thông số vă độ giảm loga của dao động.

yji- dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tđm phần công trình thứ j ứng với dạng dao động thứ i ,không thứ nguyín.

ψi -hệ số được xâc định bằng câch chia công trình thănh n phần, trong

mỗi phần tải trọng gió có thể coi như không đổi. Xâc định hệ số ψi :

Hệ số ψi được xâc định theo công thức.

; Trong đó:

WFj- giâ trị tiíu chuđ̉n thănh phần động của tải trọng gió tâc dụng lín phần thứ j của công trình, ứng với câc dạng dao động khâc nhau khi chỉ kể đến ảnh hưởng của xung vận tốc gió ,có thứ nguyín lă lực , xâc định theo công thức:

WFj=Wj.ζi.υ .S

j

Với: Wj- giâ trị tiíu chuđ̉n thănh phần tĩnh của âp lực gió, tâc dụng lín phần thứ j của công trình.

Wj = Wo ¿ k(zj) ¿ cj (kN/m2).

ν -hệ số tương quan không gian âp lực động của tải trọng gió ứng với câc dạng dao động khâc nhau của công trình. Với dạng dao động riíng thứ nhất nín ν=ν1 lấy theo bảng 4, còn đối với câc dạng dao động còn lại ν=1 .

Xâc định hệ số động lực ξi : Hệ số động lực xâc định phụ thuộc văo thông số ε1

vă độ giảm loga của dao động. Ở đđy công trình bằng bí tông cốt thĩp nín có δ =0.3. Tra đồ thị hình 2-TCXD229-1999.

Thông số εi xâc định theo công thức: εi=√γ.WO

940 .fi .

Trong đó:

γ -hệ số độ tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1.2 fi- tần số dao động riíng thứ i

Wo= 0,83 (kN/m2) Thănh phần động của tải trọng:

- Bảng tính gió động theo phương X ở dao động 1: Phụ lục 4, bảng 1. - Bảng tính gió động theo phương Y ở dao động 1: Phụ lục 4, bảng 2. - Bảng tính gió động theo phương X ở dao động 2: Phụ lục 4, bảng 3. - Bảng tính gió động theo phương Y ở dao động 2: Phụ lục 4, bảng 4. 6.5. Xâc định nội lực.

6.5.1. Phương phâp tính toân

- Sử dụng phần mềm Etabs 2017.

- Mô hình công trình với sơ đồ không gian. - Khai bâo đầy đủ đặc trưng vật liệu, tiết diện.

- Khai bâo câc trường hợp tải trọng tâc dụng lín công trình. - Tổ hợp tải trọng.

6.5.2. Câc trường hợp tải trọng

Căn cứ văo kết quả xâc định tải trọng mục 6.3 ta khai bâo câc trường hợp tải trọng: - TT ( tĩnh tải); HT ( hoạt tải).

- GTX ( gió tĩnh theo chiều dương trục X ); GTXX ( gió tĩnh ngược chiều GTX). - GTY ( gió tĩnh theo chiều dương trục Y); GTYY (gió tĩnh ngược chiều GTY). - GDX1 ( gió động theo chiều dương trục X mode 1 );GDXX1(ngược chiều GDX1).

- GDY1 ( gió động theo chiều dương trục Y mode 1); GDYY1 ( ngược chiều GDY1).

6.5.3. Tổ hợp tải trọng

Mômemdo tĩnh tải gđy ra Mômemdo hoạt tải gđy ra

Hình 6.6 Biểu đồ momen 6.6. Kiểm tra ổn định tổng thể công trình

6.6.1. Kiểm tra chuyển vị đỉnh

Theo TCVN 5574-2014, chuyển vị ngang tại đỉnh kết cấu của nhă cao tầng đối với kết cấu khung - vâch khi phđn tích theo phương phâp đăn hồi phải thoả mên điều kiện:

  [] = = =64,866 (mm).

Hình 6.7 Chuyển vị đỉnh theo phương X

Hình 6.8 Chuyển vị đỉnh theo phương Y

Kết luận: Chuyển vị đỉnh công trình theo hai phương X,Y nằm trong giới hạn cho phĩp.

6.6.2. Kiểm tra chuyển vị lệch tầng

Theo TCVN 5574-2018, chuyển vị ngang tại mỗi tầng tầng đối với kết cấu qui định tại bảng M.4.

Bảng 6.18: Bảng kiểm tra chuyển vị lệch tầng

6.6.3. Kiểm tra ổn định lật

Theo TCVN 198-1997, nhă cao tầng bí tông cốt thĩp có tỷ lệ chiều cao chia chiều rộng lớn hơn 5 phải kiểm tra khả năng chống lật.

Tỷ lệ momen gđy lật do tải trọng ngang phải thoả điều kiện: MCL 1.5MGL

Trong đó:

+ MCL lă momen chống lật công trình. + MGL lă momen gđy lật của công trình.

Công trình có chiều cao 47.95(m), bề rộng 16 (m). Ta có nín không cần kiểm tra điều kiện ổn định chống lật cho công trình

6.7. Tính toân dầm khung trục 1

6.7.1. Nội lực tính toân

- Tại mỗi tiết diện có hai giâ trị Mmax ,Mmin. - Cốt thĩp chịu moment đm dùng Mmin để tính. - Cốt thĩp chịu moment dương dùng Mmax để tính. - Nội lực dầm khung được cho trong phụ lục 1. * Vật liệu:

- Bí tông B25: Rb = 14,5 (MPa); Rbt = 1,05(MPa); Eb = 30.103(MPa). - Cốt thĩp dọc chịu lực dùng AII: RS=RSC=280(MPa); RSW=225(MPa). - Cốt thĩp đai dùng AI: RS = RSW = 225(MPa).

6.7.2. Tính toân cốt thĩp dọc

a) Với tiết diện chiu momen đm

Cânh nằm trong vùng chịu kĩo nín ta tính toân với tiết diện chữ nhật 30x70cm đặt cốt đơn.

Giả thiết trước chiều dăy của lớp bítông bảo vệ  a Tính:

αm= M Rb.b.h02

+ Nếu αm≤αR : thì tính ζ=0,5.[1+√1−2.αm]

Diện tích cốt thĩp yíu cầu:

ASTT= M

RS.ζ.h0(cm

2

)

+ Nếu αm>αR : thì tăng kích thước tiết diện hoặc tăng cấp độ bền nĩn của

bítông hoặc đặt cốt kĩp.

b) Với tiết diện chịu momen dương

Cânh nằm trong vùng chịu nĩn nín ta tính toân với tiết diện chữ T.

Bề dăy cânh >0,1h nín bề rộng mỗi bín cânh , tính từ mĩp bụng dầm không được lớn hơn 1/6 nhịp cấu kiện vă lấy không lớn hơn 1/2 khoảng câch câc dầm dọc.

Xâc định vị trí trục trung hoă:

Trong đó: : bề rộng cânh chữ T : : bề dăy cânh.

Mf: giâ trị mômen ứng với trường hợp trục trung hoă đi qua mĩp dưới của cânh.

+ Nếu M ¿ Mf thì trục trung hoă qua cânh, việc tính toân như đối với tiết diện chữ nhật xh.

+ Nếu M > Mf thì trục trung hoă qua sườn.

Tính :

Nếu αm≤αR : thì từ αm tra phụ lục ta được ξ

Diện tích cốt thĩp yíu cầu:

Nếu αm>αR : thì ta tính với trường hợp tiết diện chữ T đặt cốt kĩp.

+ Kiểm tra hăm lượng cốt thĩp. μmin ¿

μt= AS

bho ¿ μma x .

Hợp lí: 0,8% ¿ μt ¿ 1,5%.Thông thường với dầm lấy μmin =0,15%.

Hình 6.9 Tính toân chọn thĩp 6.7.3. Tính toân cốt thĩp ngang TCVN 5574-2018

a) Tính toân cấu kiện bí tông cốt thĩp theo dải BT giữa câc tiết diện nghiín Điều kiện: Q

Trong đó:

Q lă lực cắt trong tiết diện thẳng góc của cấu kiện;

b1 lă hệ số, kể đến ảnh hưởng của đặc điểm trạng thâi ứng suất của bí tông trong dải nghiíng, lấy bằng 0,3.

Khi điều kiện trín không thoả mên thì cần tăng kích thước tiết diện hoặc tăng cấp độ bền của bítông.

Điều kiện: Q (*) Trong đó:

Q lă lực cắt trín tiết diện nghiíng với chiều dăi hình chiếu C lín trục dọc cấu kiện, được xâc định do tất cả câc ngoại lực nằm ở một phía của tiết diện nghiíng đang xĩt; khi đó, cần kể đến tâc dụng nguy hiểm nhất của tải trọng trong phạm vi tiết diện nghiíng;

Qb lă lực cắt chịu bởi bí tông trong tiết diện nghiíng;

Qsw lă lực cắt chịu bởi cốt thĩp ngang trong tiết diện nghiíng Lực cắt Qb được xâc định theo công thức:

nhưng không lớn hơn 2,5Rbt bh0 vă không nhỏ hơn 0,5Rbt bh0,

Trong đó b 2 lă hệ số, kể đến ảnh hưởng của cốt thĩp dọc, lực bâm dính vă đặc điểm trạng thâi ứng suất của bí tông nằm phía trín vết nứt xiín, lấy bằng 1,5.

Lực cắt Qsw đối với cốt thĩp ngang nằm vuông góc với trục dọc cấu kiện được xâc định theo công thức

Qsw sw qswC

sw lă hệ số, kể đến sự suy giảm nội lực dọc theo chiều dăi hình chiếu của tiết diện nghiíng C,

qsw lă lực trong cốt thĩp ngang trín một đơn vị chiều dăi cấu kiện, được xâc định theo công thức:

Cần tiến hănh tính toân đối với một loạt tiết diện nghiíng, nằm dọc theo chiều dăi cấu kiện, với chiều dăi nguy hiểm nhất của hình chiếu tiết diện nghiíng C. Khi đó, chiều dăi hình chiếu C trong công thức lấy không nhỏ hơn h0 vă không lớn hơn 2h0.

Cho phĩp tính toân câc tiết diện nghiíng theo điều kiện mă không cần xem xĩt câc tiết diện nghiíng khi xâc định lực cắt do ngoại lực:

Trong đó:

Q1: lă lực cắt trong tiết diện thẳn góc do ngoại lực

Khi tiết diện thẳng góc, mă trong đó kể đến lực cắt Q1, nằm gần gối tựa ở khoảng câch a nhỏ hơn 2,5h0, thì tính toân theo điều kiện với việc nhđn giâ trị Qb,1 đê được xâc định theo công thức với hệ số bằng 2,5 (a /ho), nhưng lấy giâ trị Qb,1 không lớn hơn 2,5Rbt bh0 .

Khi tiết diện thẳng góc, mă trong đó kể đến lực cắt Q1, nằm ở khoảng câch a nhỏ hơn h0, thì tính toân theo điều kiện với việc nhđn giâ trị Qsw,1 đê được xâc định theo công thức với hệ số bằng a /h0 .

6.7.4. Bố trí cốt thĩp

- Cốt thĩp dầm sau khi tính ra được bố trí tuđn theo câc yíu cầu cấu tạo của cấu kiện chịu uốn.

- Việc cắt, uốn, neo cốt thĩp cũng tuđn theo câc yíu cầu cấu tạo như qui định. - Khi hăm lượng cốt thĩp μt < μmin . Lấy As = μmin .bho.

6.8. Tính toân cột khung trục 1

6.8.1. Nội lực tính toân vă tổ hợp nội lực cột

Mỗi phần tử được tính toân tại hai mặt cắt đầu cột vă chđn cột. Do sự lăm việc không gian của cột nín ta cần xâc định câc cặp nội lực sau dễ tính thĩp:

|Mmaxx |; Mtuy;Ntu Mtux;|Mmaxy |; Ntu

Mtux ; Mtuy; Nmax

6.8.2. Vật liệu

- Bí tông B25: Rb = 14,5 (MPa); Rbt = 1,05(MPa); Eb = 30.103(MPa). - Cốt thĩp dọc chịu lực dùng AIII: RS=RSC=365(MPa); RSW=365(MPa). - Cốt thĩp đai dùng AI: RS = RSW = 225(MPa).

6.8.3. Tính toân cốt thĩp dọc

* Nguyín tắc tính toân:

Dùng phương phâp gần đúng dựa trín việc biến đổi trường hợp nĩn lệch tđm xiín thănh nĩn lệch tđm phẳng tương đương để tính cốt thĩp.

Xĩt tiết diện có câc cạnh Cx, Cy

Điểm đặt tải eax Cx Cy Mx My eay

Hình 6.10 Sơ đồ tính toân cột Điều kiện để âp dụng phương phâp năy lă:

+ 0,5 ¿

Cx

Cy≤2 (tất cả câc cột đều thỏa mên)

Cốt thĩp được đặt theo chu vi, phđn bố đều hoặc mật độ cốt thĩp trín cạnh b có thể lớn hơn.

Tiết diện chịu lực nĩn N, mômen uốn Mx, My, độ lệch tđm ngẫu nhiín eax, eay. Sau khi xĩt uốn dọc theo 2 phương, tính được hệ số x, y Mômen đê gia tăng Mx1; My1.

Tuỳ theo tương quan giữa giâ trị Mx1, My1 với câc kích thước câc cạnh mă đưa về một trong hai mô hình tính toân (theo phương X hoặc Y).

Mô hình Theo phương X Theo phương Y

Điều kiện y y x x C M C M 1  1 x x y y C M C M 1 1 

Kí hiệu

h = Cx; b = Cy h = Cy; b = Cx M1 = Mx1; M2 = My1 M1 = My1; M2 = Mx1

ea = eax + 0,2.eay ea = eay + 0,2.eax Giả thiết chiều dăy lớp đệm a, tính h0 = h-a; Z = h-2a

Chuđ̉n bị câc số liệu Rb, Rs, Rsc, R như đối với trường hợp nĩn lệch tđm phẳng. Tiến hănh tính toân theo trường hợp đặt cốt thĩp đối xứng.

Xâc định x1: x1 =

N Rb.b

Xâc định hệ số chuyển đổi m0

Khi x1≤h0 thì m0=1−0,6 .x1 h0

Khi x1>h0 thì m

0 = 0,4.

Tính mômen tương đương (đổi nĩn lệch tđm xiín ra nĩn lệch tđm phẳng).

M=M1+m0.M2.h

b

Độ lệch tđm e1=

M

N . Với kết cấu siíu tĩnh e0 = max(e1,ea)

e = e0 +

h

2 - a

Tính toân độ mảnh theo hai phương λx=

lox ix ;

λ=max(λx; λy)

Dựa văo độ lệch tđm e0 vă giâ trị nĩn giâ trị x1 để phđn biệt câc trường hợp tính toân.

Trường hợp 1: Nĩn lệch tđm rất bĩ khi ε=

e0 h0≤0,30 tính toân gần như nĩn đúng tđm. Hệ số ảnh hưởng độ lệch tđm γe : γe= 1 (0. 5−ε).(2+ε) Hệ số uốn dọc phụ thím khi xĩt nĩn đúng tđm: