Xác định tải trọng ngang tác dụng vào công trình

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 7

4.4. Xác định tải trọng ngang tác dụng vào công trình

Tải trọng gió đƣợc tính theo Tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737-1995.

Do chiều cao công trình tính từ cos 0.00 đến mái là 47.4 >40m nên căn cứ vào Tiêu chuẩn ta phải tính thành phần động của tải trọng gió.

4.4.1. Thành phần gió tĩnh

Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió xác định theo công thức:

Wtc = W0.k.c (kN/m2)

Giá trị tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió xác định theo công thức:

Wtt = n.W0.k.c (kN/m2).

Trong đó:

Wo: giá trị áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng. Công trình xây dựng tại thị xã bắc ninh, TP Bắc Ninh , thuộc vùng II.B có Wo= 0,95(kN/m2).

c: hệ số khí động, xác định bằng cách tra bảng 6 TCVN 2737-1995 đối với mặt đón gió c = + 0.8, mặt hút gió c = - 0.6. Hệ số c tổng cho cả mặt hút gió và đón gió: c = 0.8 + 0.6 = 1.4

k: hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao tra bảng 5.

n: hệ số độ tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1,2.

Wdtt   n k WoCd : Áp lực gió đẩy tác dụng vào công trình.

Whtt   n k WoCh : Áp lực gió hút tác dụng vào công trình.

Cao trình cốt +0.00 của công trình so với mặt đất tự nhiên : +0.3m

Quan niệm truyền tải trọng gió tĩnh: quy áp lực gió về tác dụng thành lực tập trung vào từng tầng(đặt ở tâm hình học của sàn).

Pjtt W Sjtt. i

Si=Bi.hi :(m2 ) là diện tích mặt đón gió theo phương đang xét.

Bi(m) : Bề rộng mặt đón gió theo phương đang xét

hi = 0,5(ht + hd) (m) : Chiều cao đón gió của tầng đang xét (h đón gió ).

Wttj WdttWhtt

Kết quả tính toán gió tĩnh và điểm đặt tải trọng gió thể hiện trong bảng 8, bảng 9 phụ lục 1

4.4.2. Thành phần gió động

a. Xác định các đặc trƣng động lực của công trình

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

- Gán đầy đủ các đặc trƣng hình học(đặc trƣng vật liệu, tiết diện sơ bộ…) lên mô hình.

- Tiến hành chất tải lên mô hình, gồm tĩnh tải (TT) và hoạt tải(HT) - Khai báo khối lƣợng tham gia tính dao động:

0,5.

1,15 1, 2

TT HT

KLT   .

Trong đó:

HT: trường hợp hoạt tải chất lên toàn bộ trên tất cả các cấu kiện của công trình.

1,1; 1,2: lần lƣợt là hệ số độ tin cậy của tĩnh tải và hoạt tải.

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

Bài toán dao động riêng đƣợc thực hiện nhờ phần mềm tính toán kết cấu ETABS v2017 .

Theo TCVN 229-1999 .Công trình có tần số dao động riêng cơ bản thứ s,thỏa mãn bất đẳng thức : fs  fL  fs1 thì cần tính toán thành phần động của tải trọng gió với s dạng dao động đầu tiên.

Trong đó : fL=1,3Hz :là giá trị của tần số dao động riêng áp dụng đối với nhà cao tầng bê tông cốt thép ( 0,3)ở vùng có áp lực gió II (Tra bảng 2).

Hình Các dạng dao động riêng cơ bản của công trình

chu kỳ tầng số dao động xuất của các dạng dao động theo các phương được thể hiện trong các bảng 10, bảng 11 phụ lục 1

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

b. Thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên công trình:

. .ψ .ξ M

Wpj  j i i yji. (*) Trong đó:

Mj- khối lƣợng tập trung của phần công trình thứ j(KN).

i- hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i,không thứ nguyên ,phụ thuộc vào thông số jvà độ giảm loga của dao động.

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

i-hệ số đƣợc xác định bằng cách chia công trình thành n phần, trong mỗi phần tải trọng gió có thể coi nhƣ không đổi.

Xác định hệ số i:

Hệ số i đƣợc xác định theo công thức.

201

2 1

. .

n

ji Fj j

i X

ji j

j

X W X M

 



 

 ; 201

2 1

. .

n

ji Fj j

iY

ji j

j

Y W Y M

 



 



Trong đó:

Mode1

WFj- giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên phần thứ j của công trình, ứng với các dạng dao động khác nhau khi chỉ kể đến ảnh hưởng của xung vận tốc gió ,có thứ nguyên là lực , xác định theo công thức:

 . .ζ W

WFj  j i .Sj

Với: Wj- giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió, tác dụng lên phần thứ j của công trình.

Wj = Wo  k(zj)  cj (kN/m2).

-hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió ứng với các dạng dao động khác nhau của công trình. Với dạng dao động riêng thứ nhất nên  1lấy theo bảng 4, còn đối với các dạng dao động còn lại  1

Hệ số tương quan không gian υ ( Tra bảng 4 trang 9 TCXD 229-1999)

PHƯƠNG X PHƯƠNG Y

ρ = 36 ρ = 53

χ = 19.4 χ = 46.8

υ1 = 0.655 υ1 = 0.620

υ2 = υ3 1 υ2 = υ3 1

Sj: diện tích đón gió của phần j của công trình(m2).

1: hệ số áp lực động của tải trọng gió ở độ cao ứng với phần thứ j của công trình , không thứ nguyên. Lấy theo Bảng 3-Trang 8 -TCXD229-1999.

Xác định hệ số động lực i: Hệ số động lực xác định phụ thuộc vào thông số1 và độ giảm loga của dao động. Ở đây công trình bằng bê tông cốt thép nên có  =0.3. Tra đồ thị hình 2-TCXD229-1999

Thông số i xác định theo công thức:

i O

940.f W

.

i  . Trong đó:

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

Wo= 0,83 (kN/m2)