CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KHUNG KHÔNG GIAN
4.4.2. Thành động của tải trọng gió
4.4.2.8. Tính gió động theo phương x và phương y
Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của áp lực gió theo muc 4.5, 4.6, 4.7, 4.8 TCXD 229 : 1999.
0
1, 4
j j
j j ji
d j j L jL
pH
j
W
W y
W W y
z W
H W
Theo đó giá trị tiêu chuẩn thành phần động của áp lực gió lên công trình được xác định bằng công thức: Wd Mj i i yji
Trong đó:
- Mj : khối lượng tập trung của phần công trình thứ j.
- Đối với công trình có f1 > fL
- Đối với công trình có fs < fL < fs-1
- Đối với công trình có fs < fL và có mặt bằng đối xứng
- Đối với công trình có f1 > fL, mặt bằng đối xứng, Mj và Sj = const - Đối với công trình có sơ đồ tính dạng bậc tự
do
SVTH : Nguyễn Khắc Quân MSSV : 20761234 Trang 59
j 9.81
M g MassD MassD(MassD lấy từ bảng center mass Rigidity
Hình 4.15: Center Mass Rigidity
Chú thích :
- MassX : khối lượng mức sàn tại tầng thứ j theo phương X (KN-s2/m) - MassY : khối lượng mức sàn tại tầng thứ j theo phương Y (KN-s2/m) - XCM : tọa độ tâm khối lượng theo phương X (m)
- YCM: tọa độ tâm khối lượng theo phương Y (m) - XCR : tọa độ tâm cứng theo phương X (m) - YCR : tọa độ tâm cứng theo phương Y (m)
i : hệ số động lực học với dạng dao động thứ i, phụ thuộc vào thông số i và độ giảm loga của dao động, tra đồ thị để xác định.
940
o i
i
W f
SVTH : Nguyễn Khắc Quân MSSV : 20761234 Trang 60 Bảng 4.6 : Bảng tra hệ số áp lực độngj
yji : dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm phần công trình thứ j đối với dao động riêng thứ i. yji được xác định:
Hình 4.16: Building Modes
i:
hệ số được xác định bằng cách chia công trình ra n phần, trong phạm vi mỗi tầng coi như tải trọng gió không đổi.
1 2 1 n
ji Fj
j
i n
ji j
j
y W
y M
SVTH : Nguyễn Khắc Quân MSSV : 20761234 Trang 61 Trong đó :
- WFi:Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên phần tử thứ j của công trình, ứng với các dạng dao động khác nhau kkhi chỉ kẻ đến ảnh hưởng của xung vận tốc gió : WFi Wj 1 Sj
- Wj:Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh áp lực gió, tác dụng lên phần tử thứ j của công trình.
- j:Hệ số áp lực động của tải trọng gió, ở độ cao ứng với phần tử thứ j của công trình.
- Sj : Diện tích đón gió của phần j của công trình.
- :Hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió ứng với các dạng dao động khác nhau của công trình.
Bảng 4.7: Xác định các tham số và
Hình 4.17 : Hệ tọa độ khi xác định hệ số tương quan Mặt phẳng tọa độ cơ bản
song song bề mặt tính toán
ZOX D H
ZOY 0.4L H
XOY D L
SVTH : Nguyễn Khắc Quân MSSV : 20761234 Trang 62 Mode phương f(Hz) Hệ số động lực
học Hệ số tương quan không gian áp lực động
i j MPSS
1 Y 0.396 0.0848 1.8 ZOX 26 48.8 0.702
2 Z 0.446 0.0753 1.75 ZOX 26 28 0.73
3 X 0.571 0.0588 1.7 ZOY 11.2 48.8 0.752
Bảng 4.8: Xác định các hệ số tính toán
Tải trọng gió quy về lực tập trung ngang mức sàn (đặt ở tâm khối lượng của sàn)
( )
tt tc
d d
W W KN Trong đó :
- : Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1.2.
- : Hệ số điều chỉnh tải trọng gió với thời gian sử dụng giả định công trình là 50 năm thì ta lấy = 1.
SVTH : Nguyễn Khắc Quân MSSV : 20761234 Trang 63 Bảng 4.9: Tính toán thành phần động của tải trọng gió theo phương x (mode 1)
Tầng
h
tầng cao
độ z L S Wj
ζj WFj Mj Mode 1
(m) (m) (m) (m2) (kN/m2) (kN) (T) yji yji.WFj (yji)^2.WFj i Wp(ji)(kN) Wtt(kN) Tầng trệt 0.9 0.9 28 78.4 0.388 0.958 20.46 1937.55 0.002 0.035 0.006 0.0191 0.113 0.136 Tầng lửng 3.8 4.7 28 106.4 0.617 0.76 35.03 826.0603 0.044 1.541 1.599 0.0191 1.25 1.5
1 3.8 8.5 28 99.4 0.729 0.7 35.61 1082.163 0.138 4.921 20.668 0.0191 5.142 6.17 2 3.3 11.8 28 92.4 0.799 0.668 34.62 1094.457 0.258 8.922 72.682 0.0191 9.697 11.636 3 3.3 15.1 28 92.4 0.856 0.646 35.87 1094.457 0.408 14.62 181.831 0.0191 15.337 18.404 4 3.3 18.4 28 92.4 0.905 0.628 36.87 1094.457 0.581 21.419 369.446 0.0191 21.862 26.234 5 3.3 21.7 28 92.4 0.947 0.614 37.72 1094.457 0.779 29.373 663.821 0.0191 29.304 35.165 6 3.3 25 28 92.4 0.986 0.602 38.5 1094.457 0.995 38.302 1083.105 0.0191 37.432 44.918 7 3.3 28.3 28 92.4 1.021 0.591 39.14 1094.457 1.225 47.958 1643.175 0.0191 46.105 55.326 8 3.3 31.6 28 92.4 1.053 0.582 39.75 1094.457 1.463 58.173 2343.824 0.0191 55.064 66.077 9 3.3 34.9 28 92.4 1.082 0.574 40.29 1094.457 1.713 69.004 3211.167 0.0191 64.452 77.342 10 3.3 38.2 28 92.4 1.11 0.567 40.82 1094.457 1.968 80.333 4237.998 0.0191 74.043 88.852 11 3.3 41.5 28 92.4 1.136 0.56 41.26 1094.457 2.226 91.85 5422.632 0.0191 83.755 100.51 S.thượng 3.3 44.8 28 91 1.161 0.554 41.09 1106.566 2.482 101.97 6815.156 0.0191 94.413 113.3
mái 3.2 48 28 44.8 1.183 0.549 20.43 896.0083 2.734 55.848 6698.913 0.0191 84.229 101.08
SVTH : Nguyễn Khắc Quân MSSV : 20761234 Trang 64 Tầng
h tầng
cao
độ z D S Wj
ζj WFj Mj Mode 1
(m) (m) (m) (m2) (kN/m2) (kN) (T) yji yji.WFj (yji)^2.WFj i Wp(ji)(kN) Wtt(kN) Tầng trệt 0.9 0.9 26 72.8 0.388 0.958 19 1937.55 0.002 0.032 0.006 0.0177 0.105 0.126 Tầng lửng 3.8 4.7 26 98.8 0.617 0.76 32.52 826.0603 0.044 1.431 1.599 0.0177 1.158 1.39
1 3.8 8.5 26 92.3 0.729 0.7 33.07 1082.163 0.138 4.57 20.668 0.0177 4.765 5.718 2 3.3 11.8 26 85.8 0.799 0.668 32.15 1094.457 0.258 8.285 72.682 0.0177 8.986 10.783 3 3.3 15.1 26 85.8 0.856 0.646 33.31 1094.457 0.408 13.576 181.831 0.0177 14.213 17.056 4 3.3 18.4 26 85.8 0.905 0.628 34.23 1094.457 0.581 19.889 369.446 0.0177 20.259 24.311 5 3.3 21.7 26 85.8 0.947 0.614 35.02 1094.457 0.779 27.275 663.821 0.0177 27.156 32.587 6 3.3 25 26 85.8 0.986 0.602 35.75 1094.457 0.995 35.566 1083.105 0.0177 34.688 41.626 7 3.3 28.3 26 85.8 1.021 0.591 36.34 1094.457 1.225 44.532 1643.175 0.0177 42.725 51.27 8 3.3 31.6 26 85.8 1.053 0.582 36.91 1094.457 1.463 54.018 2343.824 0.0177 51.028 61.234 9 3.3 34.9 26 85.8 1.082 0.574 37.41 1094.457 1.713 64.076 3211.167 0.0177 59.728 71.674 10 3.3 38.2 26 85.8 1.11 0.567 37.91 1094.457 1.968 74.595 4237.998 0.0177 68.616 82.339 11 3.3 41.5 26 85.8 1.136 0.56 38.32 1094.457 2.226 85.29 5422.632 0.0177 77.616 93.139 S. thượng 3.3 44.8 26 84.5 1.161 0.554 38.15 1106.566 2.482 94.687 6815.156 0.0177 87.493 104.99 mái 3.2 48 26 41.6 1.183 0.549 18.97 896.0083 2.734 51.861 6698.913 0.0177 78.056 93.667
Bảng 4.10: Tính toán thành phần động của tải trọng gió theo phương y (mode 1)
SVTH : Nguyễn Khắc Quân MSSV : 20761234 Trang 65 Tầng
h tầng
cao
độ z L S Wj
ζj WFj Mj Mode 2
(m) (m) (m) (m2) (kN/m2) (kN) (T) yji yji.WFj (yji)^2.WFj i Wp(ji)(kN) Wtt(kN) Tầng trệt 0.9 0.9 28 78.4 0.388 0.958 29.142 1937.55 0.0076 0.221 0.112 0.0165 0.425 0.51 Tầng lửng 3.8 4.7 28 106.4 0.617 0.76 49.893 826.0603 0.175 8.731 25.298 0.0165 4.174 5.009
1 3.8 8.5 28 99.4 0.729 0.7 50.724 1082.163 0.4861 24.657 255.708 0.0165 15.189 18.227 2 3.3 11.8 28 92.4 0.799 0.668 49.317 1094.457 0.7989 39.399 698.528 0.0165 25.247 30.296 3 3.3 15.1 28 92.4 0.856 0.646 51.095 1094.457 1.0873 55.556 1293.891 0.0165 34.361 41.233 4 3.3 18.4 28 92.4 0.905 0.628 52.515 1094.457 1.2985 68.191 1845.367 0.0165 41.036 49.243 5 3.3 21.7 28 92.4 0.947 0.614 53.727 1094.457 1.4002 75.229 2145.749 0.0165 44.25 53.1 6 3.3 25 28 92.4 0.986 0.602 54.846 1094.457 1.3637 74.793 2035.338 0.0165 43.096 51.715 7 3.3 28.3 28 92.4 1.021 0.591 55.755 1094.457 1.1791 65.741 1521.599 0.0165 37.262 44.714 8 3.3 31.6 28 92.4 1.053 0.582 56.627 1094.457 0.8572 48.541 804.198 0.0165 27.09 32.508 9 3.3 34.9 28 92.4 1.082 0.574 57.387 1094.457 0.4058 23.288 180.228 0.0165 12.824 15.389 10 3.3 38.2 28 92.4 1.11 0.567 58.154 1094.457 -0.145 -8.409 22.884 0.0165 -4.57 -5.484 11 3.3 41.5 28 92.4 1.136 0.56 58.781 1094.457 -0.763 -44.85 637.159 0.0165 -24.11 -28.94 S. thượng 3.3 44.8 28 91 1.161 0.554 58.531 1106.566 -1.41 -82.55 2201.212 0.0165 -45.07 -54.08 mái 3.2 48 28 44.8 1.183 0.549 29.096 896.0083 -2.066 -60.1 3823.002 0.0165 -53.44 -64.13
Bảng 4.11: Tính toán thành phần động của tải trọng gió theo phương x (mode 2)
SVTH : Nguyễn Khắc Quân MSSV : 20761234 Trang 66 Tầng
h tầng
cao
độ z D S Wj
ζj WFj Mj Mode 2
(m) (m) (m) (m2) (kN/m2) (kN) (T) yji yji.WFj (yji)^2.WFj i Wp(ji)(kN) Wtt(kN) Tầng trệt 0.9 0.9 26 72.8 0.388 0.958 27.06 1937.55 0.0076 0.206 0.112 0.0153 0.394 0.473 tầng lửng 3.8 4.7 26 98.8 0.617 0.76 46.329 826.06 0.175 8.108 25.298 0.0153 3.871 4.645 1 3.8 8.5 26 92.3 0.729 0.7 47.101 1082.163 0.4861 22.896 255.708 0.0153 14.085 16.902 2 3.3 11.8 26 85.8 0.799 0.668 45.794 1094.457 0.7989 36.585 698.528 0.0153 23.411 28.093 3 3.3 15.1 26 85.8 0.856 0.646 47.445 1094.457 1.0873 51.587 1293.89 0.0153 31.862 38.234 4 3.3 18.4 26 85.8 0.905 0.628 48.764 1094.457 1.2985 63.32 1845.366 0.0153 38.051 45.661 5 3.3 21.7 26 85.8 0.947 0.614 49.889 1094.457 1.4002 69.855 2145.749 0.0153 41.032 49.238 6 3.3 25 26 85.8 0.986 0.602 50.928 1094.457 1.3637 69.451 2035.337 0.0153 39.962 47.954 7 3.3 28.3 26 85.8 1.021 0.591 51.773 1094.457 1.1791 61.046 1521.598 0.0153 34.552 41.462 8 3.3 31.6 26 85.8 1.053 0.582 52.582 1094.457 0.8572 45.073 804.198 0.0153 25.119 30.143 9 3.3 34.9 26 85.8 1.082 0.574 53.288 1094.457 0.4058 21.624 180.228 0.0153 11.892 14.27 10 3.3 38.2 26 85.8 1.11 0.567 54 1094.457 -0.145 -7.808 22.884 0.0153 -4.237 -5.084 11 3.3 41.5 26 85.8 1.136 0.56 54.583 1094.457 -0.763 -41.65 637.159 0.0153 -22.36 -26.83 S. thượng 3.3 44.8 26 84.5 1.161 0.554 54.35 1106.566 -1.41 -76.66 2201.212 0.0153 -41.79 -50.15 mái 3.2 48 26 41.6 1.183 0.549 27.018 896.008 -2.066 -55.81 3823 0.0153 -49.56 -59.47
Bảng 4.12: Tính toán thành phần động của tải trọng gió theo phương y (mode 2)
SVTH : Nguyễn Khắc Quân MSSV : 20761234 Trang 67 Tầng
h tầng
cao
độ z L S Wj
ζj WFj Mj Mode 3
(m) (m) (m) (m2) (kN/m2) (kN) (T) yji yji.WFj (yji)^2.WFj i Wp(ji)(kN) Wtt(kN) Tầng trệt 0.9 0.9 28 78.4 0.388 0.958 29.142 1937.5499 0.0212 0.618 0.871 0.0043 0.3 0.36 tầng lửng 3.8 4.7 28 106.4 0.617 0.76 49.893 826.0603 0.4415 22.028 161.02 0.0043 2.666 3.199
1 3.8 8.5 28 99.4 0.729 0.7 50.724 1082.1634 1.0541 53.468 1202.4 0.0043 8.339 10.007 2 3.3 11.8 28 92.4 0.799 0.668 49.317 1094.4573 1.4344 70.74 2251.9 0.0043 11.476 13.771 3 3.3 15.1 28 92.4 0.856 0.646 51.095 1094.4573 1.4882 76.04 2423.9 0.0043 11.906 14.287 4 3.3 18.4 28 92.4 0.905 0.628 52.515 1094.4573 1.1715 61.521 1502 0.0043 9.373 11.248 5 3.3 21.7 28 92.4 0.947 0.614 53.727 1094.4573 0.5457 29.319 325.92 0.0043 4.366 5.239 6 3.3 25 28 92.4 0.986 0.602 54.846 1094.4573 -0.22 -12.06 52.924 0.0043 -1.759 -2.111 7 3.3 28.3 28 92.4 1.021 0.591 55.755 1094.4573 -0.913 -50.88 911.51 0.0043 -7.301 -8.761 8 3.3 31.6 28 92.4 1.053 0.582 56.627 1094.4573 -1.334 -75.55 1947.9 0.0043 -10.67 -12.81 9 3.3 34.9 28 92.4 1.082 0.574 57.387 1094.4573 -1.378 -79.07 2077.9 0.0043 -11.02 -13.23 10 3.3 38.2 28 92.4 1.11 0.567 58.154 1094.4573 -1.024 -59.57 1148.3 0.0043 -8.195 -9.834 11 3.3 41.5 28 92.4 1.136 0.56 58.781 1094.4573 -0.376 -22.08 154.48 0.0043 -3.006 -3.607 S. thượng 3.3 44.8 28 91 1.161 0.554 58.531 1106.5658 0.3708 21.703 152.15 0.0043 2.999 3.599
mái 3.2 48 28 44.8 1.183 0.549 29.096 896.0083 1.0064 29.282 907.51 0.0043 6.592 7.91 Bảng 4.13: Tính toán thành phần động của tải trọng gió theo phương x (mode 3)
SVTH : Nguyễn Khắc Quân MSSV : 20761234 Trang 68 Tầng
h tầng
cao
độ z D S Wj
ζj WFj Mj Mode 3
(m) (m) (m) (m2) (kN/m2) (kN) (T) yji yji.WFj (yji)^2.WFj i Wp(ji)(kN) Wtt(kN) tầng trệt 0.9 0.9 26 72.8 0.388 0.958 27.06 1937.55 0.0212 0.574 0.871 0.004 0.279 0.335 tầng lửng 3.8 4.7 26 98.8 0.617 0.76 46.329 826.06 0.4415 20.454 161.02 0.004 2.48 2.976 1 3.8 8.5 26 92.3 0.729 0.7 47.101 1082.163 1.0541 49.649 1202.4 0.004 7.757 9.308 2 3.3 11.8 26 85.8 0.799 0.668 45.794 1094.457 1.4344 65.687 2251.8 0.004 10.675 12.81 3 3.3 15.1 26 85.8 0.856 0.646 47.445 1094.457 1.4882 70.608 2423.9 0.004 11.076 13.291 4 3.3 18.4 26 85.8 0.905 0.628 48.764 1094.457 1.1715 57.127 1502 0.004 8.719 10.463 5 3.3 21.7 26 85.8 0.947 0.614 49.889 1094.457 0.5457 27.224 325.92 0.004 4.061 4.873 6 3.3 25 26 85.8 0.986 0.602 50.928 1094.457 -0.22 -11.2 52.924 0.004 -1.637 -1.964 7 3.3 28.3 26 85.8 1.021 0.591 51.773 1094.457 -0.913 -47.25 911.51 0.004 -6.792 -8.15 8 3.3 31.6 26 85.8 1.053 0.582 52.582 1094.457 -1.334 -70.15 1947.9 0.004 -9.929 -11.92 9 3.3 34.9 26 85.8 1.082 0.574 53.288 1094.457 -1.378 -73.43 2077.9 0.004 -10.26 -12.31 10 3.3 38.2 26 85.8 1.11 0.567 54 1094.457 -1.024 -55.31 1148.3 0.004 -7.623 -9.148 11 3.3 41.5 26 85.8 1.136 0.56 54.583 1094.457 -0.376 -20.51 154.48 0.004 -2.796 -3.355 S. thượng 3.3 44.8 26 84.5 1.161 0.554 54.35 1106.566 0.3708 20.153 152.15 0.004 2.79 3.348
mái 3.2 48 26 41.6 1.183 0.549 27.018 896.008 1.0064 27.191 907.51 0.004 6.132 7.358 Bảng 4.14: Tính toán thành phần động của tải trọng gió theo phương y (mode 3)