CHƯƠNG 7. THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 2
7.2. KIỂM TRA ỔN ĐỊNH KẾT CẤU CÔNG TRÌNH
Chuyển vị lớn nhất tại đỉnh công trình được giới hạn nhằm mục đich đảm bảo kết cấu làm việc trong giao đoạn đàn hồi.
SVTH: NGÔ TUẤN DUY – MSSV: 1810077 Trang 138
Theo TCVN 198:1997, mục 2.6.3, đối với kết cấu dạng khung vách thì chuyển vị đỉnh công trình phải đảm bảo biểu thức sau:
f H ≤ [f
H] = 1
750
Trong đó:
- f là chuyển vị theo phương ngang tại đỉnh công trình.
- H là chiều cao công trình, sinh viên chọn chiều cao công trình tính từ mặt móng đến đỉnh mái công trình tương tự TCVN 5574:2018.
Theo bảng M.4 phụ lục M – TCVN 5574:2018 chuyển vị giới hạn theo phương ngang theo yêu cầu cấu tạo được xác định theo công thức:
f ≤ fu = h
500
Trong đó: h là chiều cao của công trình, lấy bằng khoảng cách từ mặt móng đến trục của xà gồ đỡ mái, sinh viên chọn h = 6.25 + 58.2 = 64.45 (m) – với 6.25m là chiều sâu 2 tầng hầm.
Kết quả chuyển vị ngang tại đỉnh công trình được sinh viên xuất ra từ phầ nmeefm Etabs cụ thể như sau: Display → Story Response Plots → Max story displ (kết quả biểu thị trong hình 7.2).
Kết quả biểu đồ chuyển vị đỉnh công trình
SVTH: NGÔ TUẤN DUY – MSSV: 1810077 Trang 139
Giá trị chuyển vị ngang lớn nhất thu được theo phương Y là 30.17mm theo phương trục X.
Giá trị tới hạn cho phép của tỷ số chuyển vị là [fu
H] = 1 750 .
Do đó, ta có tỷ số fmax
H = 30.17
65.45×103 ≈ 0.35750 ≤ [fHu] = 7501 .
Kết luận: Giá trị chuyển vị ngang lớn nhất của đỉnh công trình thỏa mãn thuộc khoảng cho phép.
7.2.2. Kiểm tra chuyển vị giữa các tầng
Chuyển vị lệch tầng cần được hạn chế vì tránh hư hỏng các vật liệu kiến trúc.
Theo bảng M.4, phụ lục M – TCVN 5574:2018, chuyển vị lệch tầng giới hạn đối với nhà cao tầng được xác định theo công thức:
di hi ≤ 1
500
Giá trị chuyển vị ngang giới hạn tương đối giữa các tầng (chuyển vị lệch tầng) được tuân thủ theo mục M.4, phụ luc M – TCVN 5574:2018 như sau:
- Đối với nhà có bộ phận phi kết cấu bằng vật liệu giòn gắn vào kết cấu:
drv ≤ 0.005h
- Đối với nhà có bộ phận phi kết cấu bằng vật liệu dẻo:
drv ≤ 0.0075h
- Đối với nhà có bộ phận kết cấu được cố định sao cho không ảnh hưởng đến biến dạng kết cấu hoặc các nhà không có bộ phận phi kết cấu:
drv ≤ 0.01h Trong đó:
o h là giá trị chiều cao tầng.
o v là hệ số chiết giảm xét đến chu kỳ lặp thấp hơn của tác động động đất liên quan đến yêu cầu hạn chế hư hỏng.
o dr là chuyển vị ngang thiết kế tương đối giữa các tầng như đã định nghĩa trong 4.4.2.2(2). Cụ thể: dr = q𝑑𝑐 với q là giá trị hệ số ứng xử và 𝑑𝑐 là chuyển vị lệch tầng được xác định bằng phương pháp tuyến tính trên phần mềm Etabs.
Nhận xét:
- Để thiên về an toàn, sinh viên chọn biểu thức drv ≤ 0.005h để kiểm tra.
- Theo mục 3.5 – Chương 3, đối với tải trọng động đất ta có một số thông số như sau:
SVTH: NGÔ TUẤN DUY – MSSV: 1810077 Trang 140
o Độ quan trọng công trình cấp I, nên sinh viên chọn v = 0.4.
o Hệ số ứng xử q = 3.6.
- Khi đó, giá trị chuyển vị lệch tầng theo TCVN 9386:2012 được xem là đạt yêu cầu thỏa mãn theo biểu thức sau:
dc
h ≤ 0.005
qv = 0.005
3.6 × 0.4 = 1
288
Kết luận: Theo TCVN 9386:2012 và TCVN 5574:2018, giá trị chuyển vị lệch tầng được xem là đạt yêu cầu khi thỏa mãn điều kiện biểu thức sau:
di
hi ≤ min( 1
288; 1
500) = 5001
Sinh viên tiến hành xem chuyển vị ngang đỉnh công trình trên phần mềm Etabs, các bước được trình bày như sau: Display → Story Response Plots → Max story drifts.
Kết quả biểu đồ tỷ lệ chuyển vị lệch tầng theo chiều cao tầng Theo biểu đồ ta nhận thấy giá trị lớn nhất của tỷ số (di
hi)
max
= 0.000688.
Khi đó (di
hi)
max= 0.000688 ≤ [𝑑𝑖
ℎ𝑖] = 1
500 = 0.002. Nên giá trị chuyển vị ngang giới hạn tương đối giữa các tầng thuộc khoảng cho phép.
7.2.3. Kiểm tra ổn định nghiêng lật
SVTH: NGÔ TUẤN DUY – MSSV: 1810077 Trang 141
Dựa theo mục 2.6.3 – TCVN 198:1997, kiểm tra ổn định chống lật công trình theo điều kiện công thức như sau:
MCL
ML ≥ 1.5 ∑GiZi
∑FiHi ≥ 1.5 Trong đó:
o MCL và ML lần lượt là mô men chống lật cho công trình và mô men gây lật công trình.
o Gi là khối lượng tham gia dao động tầng thứ “i”.
o Zi là bề rộng cụng trỡnh tham gia chống lật (bằng ẵ phương cạnh bộ).
o Fi là tải trọng tác dụng lên tầng thứ “i” theo phương ngang.
o Hi là chiều cao tầng thứ “i” đang xét.
Theo mục 3.2 TCVN 198:1997, Nhà cao tầng – Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối: nhà cao tầng BTCT có tỷ lệ chiều cao trên chiều rộng lớn hơn 5 phải kiểm tra khả năng chống lật dưới tác dụng của động đất và tải gió. Khi tính toán mô men chống lật, hoạt tải các tầng được kể dến 50%, còn tĩnh tải lấy 90%.
Nhận xét: Đối với công trình Phú Điền, có H
B = 64.45
27.5 = 2.34 < 5.
Kết luận: Không cần kiểm tra chống lật cho công trình.
7.2.4. Kiểm tra chuyển động ở đỉnh công trình dưới tác động gia tốc cực đại Theo yêu cầu sử dụng, gia tốc cực đại của chuyển động tại đỉnh công trình dưới tác động của gió động có giá trị nằm trong giới hạn cho phép:
|y| ≤ [Y] Trong đó:
o |y| là giá trị tính toán của gia tốc cực đại dưới tác động của tải gió động.
o [Y] là giá trị gia tốc cho phép, lấy bằng 150 mm/𝑠2.
Giá trị tính toán của gia tốc cực đại được xác định theo công thức thực nghiệm như trong cuốn “MonoGraph on Planning and Design of Tall Building – Structural design of Tall Steel Building – American Society of C.E, 1979”:
|y| = (2πf)2Aw Trong đó:
o Aw là chuyển vị tại đỉnh công trình do gió động.
o f là tần số dao động của mode dao động tương ứng.
- Mode 1: fy = 0.573.
SVTH: NGÔ TUẤN DUY – MSSV: 1810077 Trang 142
- Mode 2: fx = 0.728.
Chuyển vị đỉnh công trình dưới tác động gió động X (mode 2)
Chuyển vị đỉnh công trình dưới tác động gió động Y (mode 1) Giá trị gia tốc cực đại theo 2 phương ứng với các dạng dao động được tính toán như sau:
|𝑦𝐺𝑥| = |𝑦| = (2πf)2Aw = (2π×0.728)2×4.332 = 90.64 mm/𝑠2 < [𝑌] = 150mm/𝑠2.
|𝑦𝐺𝑦| = |𝑦| = (2πf)2Aw = (2π×0.573)2×7.78 = 100.84 mm/𝑠2 < [𝑌] = 150mm/𝑠2. Kết luận: Giá trị gia tốc cực đại của chuyển vị đỉnh công trình dưới tác động của gió động của công trình thỏa mãn yêu cầu.
SVTH: NGÔ TUẤN DUY – MSSV: 1810077 Trang 143