CHƯƠNG 4
TÍNH KHUNG TRỤC 2, VÁCH P2
A.TÍNH KHUNG TRỤC 2
4.1 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC 4.1.1 Kính thước dầm
Sơ bộ chọn chiều cao dầm theo công thức sau:
d d
d l
h m 1
= Trong đó:
md = 8 ÷ 12 - đối với hệ dầm chính, khung một nhịp;
md = 12 ÷ 16 - đối với hệ dầm chính, khung nhiều nhịp;
md = 16 ÷ 20 - đối với hệ dầm phụ;
ld - nhịp dầm.
Bề rộng dầm được chọn theo công thức sau:
d
d h
b )
4 1 2 ( 1 á
=
-Do trong đồ án này nhip 7m và 8 m trên 1 khung nên ta chọn nhịp 8 m để xác định sơ bộ kích thước dầm
Kích thước tiết diện dầm được trình bày trong bảng
D1 8 12 0.67 0.22 70x30
D2 7 12 0.58 0.19 70x30
D3 7 16 0.44 0.15 50x25
D4 8 16 0.50 0.17 50x25
Dầm phụ còn lại D5 40x20
Daàm Moâi D6 40x20
Daàm chính Dầm phụ
Chieàu cao
Bề rộng bd(m)
Chọn tieỏt dieọn
Loại dầm Kí hiệu Nhịp
daàm(m)
Heọ soỏ md
Mặt bằng kích thước dầm
4.1.2 Kích thước cột
Mặt bằng định vị cột và vách ỉ Tải trọng tớnh toỏn gồm:
- Tổng tải trọng tác dụng lên sàn qS = gS + pSvới gS là trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn, pS là hoạt tải sàn.
- Trọng lượng bản thân dầm dọc và dầm ngang trong phạm vi diện tích FS là
1
( )
n
d d d g b
g = ồ b h n g L KN . - Trọng lượng tường xây trên dầm trong phạm vi FS là
( )
t t t g t t
g = b h n g L KN . - Trọng lượng bản thân cột của tầng đang xét
( )
c c c g b c
g = b h n g H KN . Lực dọc tác dụng lên chân cột của 1 tầng bất kỳ đang xét
( )
i S i d t c
N = q S + g + g + g KN Tổng lực dọc tác dụng lên chân cột của tầng bất kỳ đang xét
( S i d t c)( )
N = n q S + g + g + g KN với n – số tầng trên tầng đang xét.
Tiết diện cột được tính theo công thức
c .
b
F k N
= R
với : Rb – cường độ tính toán chịu nén của bêtông. Đối với bêtông B25
3 2 2
14.5 10 KN/ 1.45 KN/c
Rb = ´ m = m
ỉ Tớnh toỏn ỏp dụng và bảng chọn tiết diện sơ bộ:
Ở đây ta thay đổi tiết cột 3 tầng 1 lần ,riêng cột từ tầng hầm đến tầng 4 ta giữ nguyên tiết diện
Nhóm I (Các cột ở giữa) +Từ tầng 11-1
S S S
q = g + p
2.4 7 7.5 4.409 7 7.5 357.5 q ss i = ´ ´ + ´ ´ = KN
25 1.1 (0.7 0.1) (7 7.5) 0.3 25 1.1 (0.5 0.1) (7 7.5) 0.25 111.65
gd = ´ ´ - ´ + ´ + ´ ´ - ´ + ´ = KN
ị N =357.5+111.65=469.15KN
11 13 469.15 3 1407.45
N á = ´ = KN
11 13 1407.45 2
. 970
c 1.45
b
F k N cm
R
ị = á = =
Chọn tiết diện cột từ tầng 11 đến tầng 13 : Fc= (40 40) ´ cm2 +Từ tầng 8-10
gc=0.4x0.4x25x1.1x11.7=51.48KN
8 10 469.15 6 51.48 2866.38
N á = ´ + = KN
8 10 2853.51 2
. 1976.8
c 1.45
b
F k N cm
R
ị = á = =
Chọn tiết diện cột từ tầng 8 đến tầng 10 : Fc= (40 50) x cm2 +Từ tầng 5-7
gc=0.4x0.5x25x1.1x12=66KN
5 7 469.15 9 51.48 66 4339.83
N á = ´ + + + = KN
5 7 4339.83 2
. 2993
c 1.45
b
F k N cm
R
ị = á = =
Chọn tiết diện cột từ tầng 5 đến tầng 7: Fc = (40 70) ´ cm2 +Từ tầng hầm-4
gc=0.4x0.7x25x1.1x12=92.4KN
5 7 469.15 13 51.48 66 92.4 6308.83
N á = ´ + + + = KN
5 7 6308.83 2
. 4350
c 1.45
b
F k N cm
R
ị = á = =
Chọn tiết diện cột từ tầng hầm đến tầng 4: Fc = (50 850) x cm2 Nhóm II (Các cột ở biên trục 6)
+Từ tầng 11-13
S S S
q = g + p .
2.4 5.5 7.5 4.409 5.5 7.5 280.8 q ss i = ´ ´ + ´ ´ = KN
25 1.1 (0.5 0.1) (7.5 2) 0.25 25 1.1 (0.7 0.1) (5.5 7.5) 0.3 25 1.1 (0.4 0.1) (7.5) 0.2 102.85
gd
KN
= ´ ´ - ´ + ´ + ´ ´ - ´ + ´ +
´ ´ - ´ ´ =
gt = 1.1x0.2x18x0.7x3.3x7.5=68.6KN ị N =280.8+102.85+68.6=452.25KN
11 13 452.25 3 1356.75
N á = ´ = KN
11 13 1257.75 2
. 867.4
c 1.45
b
F k N cm
R
ị = á = =
Chọn tiết diện cột từ tầng 11 đến tầng 13 : Fc= (40 40) ´ cm2 +Từ tầng 8-10
gc=0.4x0.4x25x1.1x11.7=51.481KN
8 10 452.25 6 51.48 2767.98
N á = ´ + = KN
8 10 2764.98 2
. 1906.88
c 1.45
b
F k N cm
R
ị = á = =
Chọn tiết diện cột từ tầng 8 đến tầng 10 : Fc = (40 50) ´ cm2 +Từ tầng 5-7
gc=0.4x0.5x25x1.1x12= 66KN
5 7 452.25 9 51.48 66 4187.73
N á = ´ + + = KN
5 7 4187.73 2
. 2888
c 1.45
b
F k N cm
R
ị = á = =
Chọn tiết diện cột từ tầng 5 đến tầng 7: Fc = (40 70) ´ cm2 +Từ tầng hầm-4
gc=0.4x0.7x25x1.1x12=92.4KN
5 7 452.25 13 51.48 66 92.4 6089.13
N á = ´ + + + = KN
5 7 6089.13 2
. 4199.4
c 1.45
b
F k N cm
R
ị = á = =
Chọn tiết diện cột từ tầng hầm đến tầng 4: Fc = (50 850) x cm2 Nhóm III (Các cột ở biên trục A-D)
+Từ tầng 11-13
S S S
q = g + p .
2.4 3.5 7.5 4.409 3.5 7.5 178.73 q ss i = ´ ´ + ´ ´ = KN
25 1.1 (0.5 0.1) 7.5 0.25 25 1.1 (0.7 0.1) (3.5 7.5) 0.3 75
gd = ´ ´ - ´ ´ + ´ ´ - ´ + ´ = KN
gt = 1.1x0.2x18x0.7x3.3x7.5=68.6KN ị N =178.73+75+68.6=322.33KN
11 13 322.33 13 42030
N á = ´ = KN
11 13 42030 2
. 2898.6
c 1.45
b
F k N cm
R
ị = á = = chọn Fc= (40 70) x cm2
Ta bố trí các cột biên Nhóm III không thay đổi tiết diện từ dưới lên trên
Cột S(m2) Số tầng phía trên Achọn (mm)
52.5 3 400x400
52.5 6 400x500
52.5 9 400x700
1 52.5 13 500x850
41.25 3 400x400
41.25 6 400x500
41.25 9 400x700
2 41.25 13 500x850
26.25 3 400x700
26.25 6 400x700
26.25 9 400x700
3 26.25 13 400x700
Bảng tổng hợp kích thước cột các tầng 4.2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG
4.2.1 Tính tãi
S1 Văn phòng 4.409 2.75 1.7
S2 Văn phòng 4.409 2.75 1.7
S3 Sảnh 4.409 2.75 1.7
S4 Sảnh 4.409 2.75 2.2 3.9
S5 Sảnh 4.409 2.75 1.7
S6 Sảnh 4.409 2.75 1.7
S7 Sảnh 4.409 2.75 1.7
S8 Veọ sinh 5.033 2.75 2.21 4.5
S9 Văn phòng 4.409 2.75 1.7
S10 Văn phòng 4.409 2.75 1.7
Mái 4.833 2.75 2.1
Haàm 7.164 5.5 1.7
Soỏ hieọu sàn
Coâng năng sử
duùng
Tĩnh tải gstt (KN/m2)Kể cả bản bt
Tải tường
phaân
Tĩnh tải nhập vào Etabs KN/m2 Bản BTCT
gbtt (KN/m2)
4.2.2 Hoạt tải
S1 Văn phòng 200 1.2 2.4
S2 Văn phòng 200 1.2 2.4
S3 Sảnh 300 1.2 3.6
S4 Sảnh 300 1.2 3.6
S5 Sảnh 300 1.2 3.6
S6 Sảnh 200 1.2 2.4
S7 Sảnh 300 1.2 3.6
S8 Veọ sinh 300 1.2 3.6
S9 Văn phòng 200 1.2 2.4
S10 Văn phòng 200 1.2 2.4
S 1 2 S a ûn h 2 0 0 1 . 2 2 . 4
Mái 150 1.3 1.95
Haàm 500 1.2 6
Hoạt tải tính toán Ptt (KN/m2) Soỏ hieọu
sàn
Coâng naêng sử dụng
Hoạt tải tchuaồn
Ptc (daN/m2)
Heọ soỏ
n
-Ô cầu thang ta xem như nó là 1 bản sàn dày 14cm ,tĩnh tải là các lớp hoàn thiện Ght=2.39Kn/m2 (tính toán ở chương tính cầu thang). Hoạt tải: p=3 Kn/m2
4.3 .XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG GIÓ:
4.3.1 Phân tích dao động công trình
-Tòa nhà có chiều cao H >40m ,nên ta tính tải trọng gió ở đây gồm thành phần tĩnh và thành phần động ,để tiện tính toán tải trọng gió ta sử dụng phần mềm Etabs 9.2 để phân tích và tính toán.Trình tự tính toán sử dụng trong Etabs được làm như sau :
4.3.1.1Khai báo đặc trưng vật liệu
Sử dụng bê tông B25 cho kết cấu khung và vách cứng của công trình. Khai báo đặc trưng vật liệu trong ETABS, đơn vị Kn-m: Define – Material Properties – Chọn CONC –Modify/Show material
Khai báo đặc trưng vật liệu.
4.3.1.2 Khai báo tiết diện phần tử cột và dầm
Cột và dầm trong công trình được mô hình trong ETABS bằng phần tử thanh.
Khai báo: Define – Frame Section – Add Rectangular …
- Dầm gồm có dầm thang và dầm hồ nước mái với kích thước đã được tinh toán như chương trên.
- Cột công trình đã được chọn sơ bộ như phần trên với kích thước tiết diện như sau:
+ Cột giữa C1 :Tầng hầm –Tầng4(500x850)mm,Tâng 5-7 (400x700)mm, Tầng 8-10 (400x500)mm , Tầng11-13 (400x400)mm
+ Cột biên C2: Tầng hầm –Tầng4(500x850)mm,Tâng 5-7 (400x700)mm, Tầng 8-10 (400x500)mm , Tầng11-13 (400x400)mm
+ Cột biên C3: Chọn cột (400x700) Từ tầng hầm đến 13
Khai báo tiết diện cột và dầm 4.3.1.3 Khai báo tiết diện vách cứng và sàn
- Chiều dày vách cứng không <150mm và không < 1/20 chiều cao tầng (h = 4m). Chọn chiều dày vách (Wall ) là 300mm.
- Chiều dày sàn (Slab) là 100mm.
Khai báo: Define – Wall/Slab/Deck Section – Chọn Slab – Modify/Show Section….
Khai báo tiết diện vách cứng và sàn.
4.3.1.4Mô hình tổng thể khung không gian
Mô hình tổng thể công trình trong ETABS
Mô hình mặt bằng tầng điển hình trong ETABS.
4.3.1.5 Khai báo hệ số chiết giảm khối lượng khi tính toán dao động công trình : Hệ số giảm khối lượng lấy 0.5 đối với tải trọng tạm thời sàn: Define/ Mass Source
Khai báo hệ số chiết giảm khối lượng.
Ghi chú:
+ TLBT: tải trọng phần BTCT do chương trình tự tính, lấy 100% giá trị;
+ TT: tải trọng các lớp hoàn thiện và tải trọng tường qui đổi thành tải phân bố đều trên sàn giá trị phụ thuộc vào vị trí sàn lấy 100% giá trị;
+ HTCTC-HTCTL : tải trọng tạm thời phân bố đều trên sàn giá trị tùy thuộc vào công năng của vị trí sàn, lấy 50% giá trị.
4.3.1.6 Khai báo số dạng dao động trước khi phân tích
- Khai báo: Analyse – Set Analysis Option – Set Dynamic Parameters ….
- Ta cho etabs xuất ra 6 modes đầu tiên
Khai báo số dạng dao động trước khi phân tích.
4.3.1.7 Kết quả phân tích dao động
Kết quả phân tích dao động của công trình do chương trình xuất ra như sau:
M o d e P e ri o d U X U Y
1 1 .7 2 8 7 7 4 -6 .2 5 7 4 3 9 6 .0 0 4 8 5 2 1 .5 3 7 9 2 7 9 6 .8 4 7 5 9 .4 1 4 6 2 4 3 1 .3 6 6 4 7 1 1 2 .1 5 4 6 1 -2 4 .9 3 0 9 4 0 .4 6 0 7 4 5 1 .2 6 9 1 5 -4 5 .1 0 3 5 5 0 .3 7 5 8 6 4 -1 8 .3 4 8 9 -1 1 .7 4 8 2 6 0 .3 5 6 3 4 9 4 7 .4 0 5 8 2 -3 .1 6 5 1
Bảng giá trị chu kì và tần số dao động.
Sau khi phân tích đông lực học công trình băng etabs ta nhận được các phương dao động ứng với các dạng dao động sau:
-Dạng dao động thứ 1mode 1) dao động theo phương Y -Dạng dao động thứ 2(mode 2) dao động theo phương X
-Dạng dao động thứ 3(Mode 3) dao động xoán quanh tâm cứng công trình
4.3.1.8 Kiểm tra chu kỳ và tần số các dạng dao động ỉ Kiểm tra chu kỳ, tần số của 3 mode đầu tiờn
Từ kết quả xuất ra từ chương trình tính toán cùng với hình dạng của dao động công trình so sánh với 3 dạng dao đông đầu tiên à xác định được sơ đồ 3 dạng dao động theo phương X và Y của công trình như sau:
Dạng 1 Dạng 2 Dạng 3
Mode 1 T1=1.754
`
Mode 2 T2= 1.508
Mode 3 T3 =1.332
Bảng giá trị chu kì và tần số dao động 6 mode đầu tiên.
M ode Period f (hz) 1 1.754439 0.569983 2 1.508293 0.663001
3 1.33235 0.750554
4 0.45748 2.185888
5 0.365316 2.737356 6 0.345855 2.891385
Sau khi phân tích 4.3.2 Xác định thành phần tĩnh của tải trọng gió
- Theo TCVN 2737 – 1995, giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió Wj ở độ cao zj
so với mốc chuẩn xác định theo công thức :
j0 0 ( )j
W =W k z´ ´c
- Giá trị tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió Wj ở độ cao zj so với mốc chuẩn xác định theo công thức :
j 0
W =Wj ´n
- Giá trị tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió Wj ở độ cao zj so với mốc chuẩn của tải trọng gió được qui về lực tập trung tại các tầng :
Wgj =W Sj ´ j Trong đó :
n : hệ số độ tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1,2.
k(zj) : hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao zj, chọn địa hình dạng vùng B. Lấy k theo bảng 5 TCVN 2737 – 1995.
ổ ử
= ỗ ữ
ố ứ
2mt
j
t j g
t
k (z ) 1.844 z z Các hệ số : Zj = cao trình tầng thứ j.
g
zt và mt : lấy theo bảng sau:
Dạng địa hình z (m)gt mt
A 250 0.070
B 300 0.090
C 400 0.140
c : hệ số khí động; c= +0,8 cho phía đón gió & c = -0,6 cho phía khuất gió.
c = cđón + chút = 0,8 + 0,6 = 1,4 ( ta quy tải trọng công trình về tâm cứng ).
W0 : giá trị áp lực gió tiêu chuẩn . Chọn W0 =83 kG/m2 ( Công trình xây dựng ở TP.HCM, khu vực IIA).
Sj : diện tích mặt đón gió tại các tầng.
Bảng thành phần tĩnh của tải trọng gió
Cao độ Wo Wtt
(m) h(m) (kn/m2) (kn/m2) Sxj (m2) Wgj (kn) Syj (m2) Wgj (kn) ẹổnh 53.9 1 1.052 1.4 1.2 1.222 1.466 7 10.262 8 11.728 Đáy hồ 51.9 1 1.041 1.4 1.2 1.21 1.452 7 10.164 8 11.616 Taâng 13 50.3 1.85 1.032 1.4 1.2 1.199 1.439 70.3 101.1617 40.7 58.5673 Taâng 12 46.6 4 1.01 1.4 1.2 1.174 1.409 152 214.168 88 123.992 Taâng 11 42.6 4 0.985 1.4 1.2 1.145 1.374 152 208.848 88 120.912 Taâng 10 38.6 4 0.958 1.4 1.2 1.113 1.336 152 203.072 88 117.568 Taâng 9 34.6 4 0.929 1.4 1.2 1.079 1.295 152 196.84 88 113.96 Taâng 8 30.6 4 0.898 1.4 1.2 1.043 1.252 152 190.304 88 110.176 Taâng 7 26.6 4 0.863 1.4 1.2 1.003 1.204 152 183.008 88 105.952 Taâng 6 22.6 4 0.825 1.4 1.2 0.959 1.151 152 174.952 88 101.288 Taâng 5 18.6 4 0.781 1.4 1.2 0.908 1.09 152 165.68 88 95.92 Taâng 4 14.6 4 0.73 1.4 1.2 0.848 1.018 152 154.736 88 89.584 Taâng 3 10.6 4 0.667 1.4 1.2 0.775 0.93 152 141.36 88 81.84 Taâng 2 6.6 4 0.584 1.4 1.2 0.679 0.815 152 123.88 88 71.72 Taàng 1 2.6 4.6 0.45 1.4 1.2 0.523 0.628 174.8 109.7744 101.2 63.5536
Taàng
Gió Y Gió X
k c n
4.3.3 Xác định thành phần động của tải trọng gió
-Theo TCXD 229 – 1999, Thành phần động của của tải trọng gió phải được kể đến khi tính toán công trình nhà nhiều tầng cao hơn 40m. Như vậy đối với chiều cao công trình cao 53.9m
> 40m, nên phải xét đến ảnh hưởng của thành phần động tới công trình.
-Thành phần động của tải trọng gió được xác định theo các phương tương ứng với phương tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió.
-Thành phần động của tải trọng gió tác động lên công trình là do xung của vận tốc và lực quán tính của công trình gây ra.
-Tuỳ mức độ nhạy cảm của công trình đối với tác dụng động lực của tải trọng gió mà thành phần động của tải trọng gió chỉ cần kể đến tác động do thành phần của xung vận tốc gío hoặc cả với lực quán tính của công trình.
Mức độ nhạy cảm được đánh giá qua tương quan giữa các giá trị các tần số dao động riêng cơ bản của công trình, đặc biệt là tần số dao động riêng thứ nhất,hai,ba với tần số giới hạn fL
.Theo Bảng 2 TCXD 229-1999 thì giá trị fL = 1,3 Hz
Như vậy f1, f2, f3< fL = 1.3 (Hz) Thỏa mãn bất đẳng thức fs < fL < fs+1
Do:
-Dạng dao động thứ 1mode 1) dao động theo phương Y -Dạng dao động thứ 2(mode 2 dao động theo phương X
-Dạng dao động thứ 3(Mode 3 dao động xoán quanh tâm cứng công trình
Nên khi tính toán thành phần động của tải trọng gió ta chỉ xét đến mode dao động theo phương trục X và Y bỏ qua mode dao động xoán
Vậy ta phải tính toán thành phần động 2 mode dao động là mode 1 và mode 3( Wp j1( )Y , Wp j3( )X ) v CÔNG THỨC XÁC ĐỊNH :
Theo điều 6.13.3 TCVN 2737 – 1995, giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên nhà cao tầng Wp ở độ cao z.
Công trình có f1 < f3 < fL nên Wp(ji) ở độ cao z được tính theo công thức : p(ji)
W = Mj ´ xi ´ yi ´ yji Trong đó:
1) Mj : khối lượng tập trung của phần công trình thứ j.
Khối Lượng của tầng công trình được xác định nhờ Etabs giải mô hình ta tìm được khối lượng tập trung Mj cho các điểm nut như sau:
M ode Period f (hz) UX UY
1 1.754439 0.569983 -5.60535 95.34774 2 1.508293 0.663001 96.03849 8.853391 3 1.33235 0.750554 12.98805 -23.3475 4 0.45748 2.185888 1.082359 -45.619 5 0.365316 2.737356 19.35815 10.66338 6 0.345855 2.891385 -46.7307 3.263573
Taàng Diaphragm MassX MassY
ẹổnh D1 35.965 35.965
Đáy hồ D1 58.7642 58.7642
13 D1 761.8695 761.8695
12 D1 918.9136 918.9136
11 D1 927.485 927.485
10 D1 928.8086 928.8086
9 D1 930.6033 930.6033
8 D1 930.6033 930.6033
7 D1 933.2505 933.2505
6 D1 936.8399 936.8399
5 D1 936.8399 936.8399
4 D1 942.3095 942.3095
3 D1 948.8153 948.8153
2 D1 911.2936 911.2936
1 D1 942.5585 942.5585
Chú thích :
Mass X : Khối lượng mức sàn tại tầng thứ j theo phương X (KN-s2/m) Mass Y : Khối lượng mức sàn tại tầng thứ j theo phương Y (KN-s2/m) : 2) xxxxi hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i.
Hệ số động lực được xác định ứng với 3 dạng dao động đầu tiên trên:
Hệ số động lực phụ thuộc vào các hệ số ei, và đồ thị xác định hệ số động lực (Hình 2 – TCXD 229 – 1999).
e = g ´
´
0 i
i
w 940 f Trong đó :
g : Hệ số tin cậy của gió , lấy bằng 1.2 . W0 = 830 N/m2 : Giá trị áp lực gió fi : tần số dao động riêng thứ i (Hz)
Ở Hình 2 ta nội suy từ đường cong thứ 1, đường cong này sử dụng cho các công trình bêtông cốt thép… ( d = 0.3).
ồ ồ
=
=
´
´
= Y n
j
j ji n
j
Fj ji
M y
W y
1 2 1
) (
) (
Hệ số xi theo 3 dạng dao động đầu tiên được thể hiện ở bảng sau :
Mode fi(hz) ei xi
1 0.57 0.059 1.515
2 0.66 0.051 1.507
3 0.75 0.045 1.50
3) yi :dịch chuyển ngang của phần công trình thứ j ứng với dạng dao động riêng thứ i:
-Sự chuyển ngang của phần công trình thứ j được xác đính nhờ Etabs .Sau khi phân tích dao động ta có bảng sau :
Y j2 Mode2 ẹổnh 53.9 -0.0147 Đáy Hồ 51.9 -0.015
13 50.3 -0.0149
12 46.6 -0.0137
11 42.6 -0.0123
10 38.6 -0.0109
9 34.6 -0.0095
8 30.6 -0.008
7 26.6 -0.0066
6 22.6 -0.0052
5 18.6 -0.0038
4 14.6 -0.0026
3 10.6 -0.0016
2 6.6 -0.0008
1 2.6 -0.0002
Tâng Cao độ (m)
Theo trục Y Theo trục X
4) y y y yi : hệ số xác định bằng cách chia công trình thành n phần, trong phạm vi mỗi phần xem như tải trọng gió là không đổi.
- Xác định hệ số Yi
Theo TCXD 229 – 1999, hệ số Yi được xác định theo công thức
với:
-WFj – giá trị tiêu chuẩn thành phần động cuả tải trọng gió tác dụng lên phần thứ j cuả công trình, ứng với các dạng dao động khác nhau khi chỉ kể đến ảnh hưởng cuả xung vận tốc gió, được xác định theo công thức:
WFj = Wj´ zj´ Sj ´ n Trong đó:
Y j1 Mode1
ẹổnh 53.9 -0.0162
Đáy Hồ 51.9 -0.0161
13 50.3 -0.0142
12 46.6 -0.0132
11 42.6 -0.012
10 38.6 -0.0107
9 34.6 -0.0094
8 30.6 -0.0081
7 26.6 -0.0067
6 22.6 -0.0054
5 18.6 -0.0041
4 14.6 -0.0028
3 10.6 -0.0018
2 6.6 -0.0009
1 2.6 -0.0002
Cao độ (m) Taâng
Wj – giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải gió ở độ cao Z
zj – hệ số áp lực động cuả tải trọng gió ở độ cao Z ứng với phần thứ j cuả công trình, tra bảng 3 TCXD 229 –1999 địa hình C
Sj - diện tích đón gió của phần j của công trình.
n – hệ số tương quan không gian áp lực động cuả tải trọng gió được xác định phụ thuộc vào các tham số r, c và dạng dao động.
Đối với dạng dao động thứ nhất n1 phụ thuộc kích thước mặt đón gió, trong đó với gió phương X (mặt đón gió zoy), r=0.4L=8.8m, c = H = 53.9 m; với phương Y(mặt đón
gió zox), r = D =38m , c = H= 53.9 m. Với các dạng dao động khác ni = 1
Tra bảng 4 và bảng 5 TCXD 229 –1999, đối với dạng dao động thứ nhất theo phương Y: n1= 0.755; theo phương X: n2= 0,662. Đối với dạng dao động thứ 3trở đi theo 2 phương X, Y:
n3=1.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG PHƯỚC
Giá trị tiêu chuẩn thành phần động WWj được xác định trong bảng sau : Mode 1:
Chieàu cao
đón gió (m) v1 Sxj (m2)
ẹổnh 53.9 1 1.222 0.541 0.755 7 3.494
Đáy hồ 51.9 1 1.21 0.544 0.755 7 3.479
Taâng 13 50.3 1.85 1.199 0.577 0.755 70.3 36.72
Taâng 12 46.6 4 1.174 0.552 0.755 152 74.37
Taâng 11 42.6 4 1.145 0.558 0.755 152 73.321
Taâng 10 38.6 4 1.113 0.567 0.755 152 72.422
Taâng 9 34.6 4 1.079 0.578 0.755 152 71.571
Taâng 8 30.6 4 1.043 0.59 0.755 152 70.62
Taâng 7 26.6 4 1.003 0.601 0.755 152 69.178
Taâng 6 22.6 4 0.959 0.613 0.755 152 67.464
Taâng 5 18.6 4 0.908 0.629 0.755 152 65.543
Taâng 4 14.6 4 0.848 0.655 0.755 152 63.742
Taâng 3 10.6 4 0.775 0.68 0.755 152 60.479
Taâng 2 6.6 4 0.679 0.731 0.755 152 56.961
Taàng 1 2.6 4.6 0.523 0.754 0.755 174.8 52.043
Theo phửụng Y Wo (kn/m2)
Tầng Cao độ (m) xj 1
W Fj
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG PHƯỚC
Mode 2
Chieàu cao
đón gió (m) v2 Syj (m2)
ẹổnh 53.9 1 1.222 0.541 0.66 8 3.501
Đáy hồ 51.9 1 1.21 0.544 0.66 8 3.486
Taâng 13 50.3 1.85 1.199 0.577 0.66 40.7 18.64
Taâng 12 46.6 4 1.174 0.552 0.66 88 37.753
Taâng 11 42.6 4 1.145 0.558 0.66 88 37.22
Taâng 10 38.6 4 1.113 0.567 0.66 88 36.764
Taâng 9 34.6 4 1.079 0.578 0.66 88 36.332
Taâng 8 30.6 4 1.043 0.59 0.66 88 35.849
Taâng 7 26.6 4 1.003 0.601 0.66 88 35.117
Taâng 6 22.6 4 0.959 0.613 0.66 88 34.247
Taâng 5 18.6 4 0.908 0.629 0.66 88 33.272
Taâng 4 14.6 4 0.848 0.655 0.66 88 32.358
Taâng 3 10.6 4 0.775 0.68 0.66 88 30.701
Taâng 2 6.6 4 0.679 0.731 0.66 88 28.915
Taàng 1 2.6 4.6 0.523 0.754 0.66 101.2 26.419 Wo (kn/m2)
Theo phửụng X
Tầng Cao độ (m) xj 2
WFj
Tính toán từ các giá trị của Mj, yji và WFj ta xác định được các hệ số Yi ứng với 2 dạng dao động mode 1 và mode 3 theo công thức:
Yi =
ồ ồ
=
=
´
´
n
j ji j
n
j
Fj ji
M y
W y
1 2 1
) (
) (
1
yj y2j1 yj2 y2j2 Tầng
Mode 1 Mode 1 Mode 2 Mode 2
M (Kn)
1
WFj WFj2 yj1. WFj1 y2j1. M yj2. WFj2 y2j2.M Đỉnh -0.0162 0.0002624 -0.0147 0.0002161 35.965 35.965 3.494 3.501 -0.0566 0.009439 -0.05146 Đáy hồ -0.0161 0.0002592 -0.015 0.000225 58.7642 58.7642 3.479 3.486 -0.05601 0.015232 -0.05229 Tâng 13 -0.0142 0.0002016 -0.0149 0.000222 761.8695 761.8695 36.72 18.64 -0.52142 0.153623 -0.27774 Tâng 12 -0.0132 0.0001742 -0.0137 0.0001877 918.9136 918.9136 74.37 37.753 -0.98168 0.160112 -0.51722 Tâng 11 -0.012 0.000144 -0.0123 0.0001513 927.485 927.485 73.321 37.22 -0.87985 0.133558 -0.45781 Tâng 10 -0.0107 0.0001145 -0.0109 0.0001188 928.8086 928.8086 72.422 36.764 -0.77492 0.106339 -0.40073 Tâng 9 -0.0094 8.836E-05 -0.0095 9.025E-05 930.6033 930.6033 71.571 36.332 -0.67277 0.082228 -0.34515 Tâng 8 -0.0081 6.561E-05 -0.008 0.000064 930.6033 930.6033 70.62 35.849 -0.57202 0.061057 -0.28679 Tâng 7 -0.0067 4.489E-05 -0.0066 4.356E-05 933.2505 933.2505 69.178 35.117 -0.46349 0.041894 -0.23177 Tâng 6 -0.0054 2.916E-05 -0.0052 2.704E-05 936.8399 936.8399 67.464 34.247 -0.36431 0.027318 -0.17808 Tâng 5 -0.0041 1.681E-05 -0.0038 1.444E-05 936.8399 936.8399 65.543 33.272 -0.26873 0.015748 -0.12643 Tâng 4 -0.0028 7.84E-06 -0.0026 6.76E-06 942.3095 942.3095 63.742 32.358 -0.17848 0.007388 -0.08413 Tâng 3 -0.0018 3.24E-06 -0.0016 2.56E-06 948.8153 948.8153 60.479 30.701 -0.10886 0.003074 -0.04912 Tâng 2 -0.0009 8.1E-07 -0.0008 6.4E-07 911.2936 911.2936 56.961 28.915 -0.05126 0.000738 -0.02313 Tầng 1 -0.0002 4E-08 -0.0002 4E-08 942.5585 942.5585 52.043 26.419 -0.01041 3.77E-05 -0.00528 Tổng -5.96082 0.817786 -3.08714 0.845756
Kết quả tính toán
ü Theo phương trục Y : Y1 = -7.288 ü Theo phương trục X : Y2= -3.650
Yi
Mode f i(hz) ei xi
Theo phương X Theo phương Y
1 0.57 0.059 1.515 -7.288
2 0.66 0.051 1.507 -3.650
v THÀNH PHẦN ĐỘNG TẢI TRỌNG GIÓ:
Từ giá trị Mj, xxxxI, Y Y Y Yi và yji , ta xác định được các giá trị tiêu chuẩnthành phần động của tải trọng gió
( ) j i i ji Wp ji = M ´ ´ ´ x y y
Giá trị tính toán thành phần động của tải trọng gió
( ) ( ) =1,2 ( )
tt
WP ji = Wp ji ´ ´ g b ´ Wp ji với g =1,2 – hệ số tin cậy của tải trọng gió
b = 1 – hệ số điều chỉnh tải trọng gió theo thời gian THÀNH PHẦN ĐỘNNG GIÓ THEO PHƯƠNG Y
1
yj Wp j1( )y Tầng Cao độ
(m)
Mass Y
(kn) Mode 1 (Kn)
Đỉnh 53.9 35.965 -0.0162 6.434
Đáy hồ 51.9 58.7642 -0.0161 10.448 Tâng 13 50.3 761.8695 -0.0142 119.467 Tâng 12 46.6 918.9136 -0.0132 133.945 Tâng 11 42.6 927.485 -0.012 122.904 Tâng 10 38.6 928.8086 -0.0107 109.746 Tâng 9 34.6 930.6033 -0.0094 96.599 Tâng 8 30.6 930.6033 -0.0081 83.239 Tâng 7 26.6 933.2505 -0.0067 69.048 Tâng 6 22.6 936.8399 -0.0054 55.865 Tâng 5 18.6 936.8399 -0.0041 42.416 Tâng 4 14.6 942.3095 -0.0028 29.136 Tâng 3 10.6 948.8153 -0.0018 18.86 Tâng 2 6.6 911.2936 -0.0009 9.057 Tầng 1 2.6 942.5585 -0.0002 2.082
THÀNH PHẦN ĐỘNG CỦA TẢI TRỌNG GIÓ THEO PHƯƠNG X
Theo TCXD 229 –1999 : Nội lực và chuyển vị gây ra do thành phần tĩnh và động của tải trọng gió được xác định như sau :
X = Xt + ồ
= s
i d
X i 1
)2
(
Trong đó
X – moment uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc, hoặc chuyển vị
Xt – moment uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc, hoặc chuyển vị do thành phần tĩnh của tải trọng gió gây ra
Xid – moment uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc, hoặc chuyển vị do thành phần động của tải trọng gió gây ra
- Giá trị tính toán của tải trọng gió được xác định như sau :
( ) tt
Wg j = Wt j( )tt + Wp jtt( ) Kết quả tính toán:
2
yj Wp j2( )X Tầng Cao độ
(m)
Mass X
(kn) Mode 2 (Kn)
Đỉnh 53.9 35.965 -0.0147 2.908
Đáy hồ 51.9 58.7642 -0.015 4.849 Tâng 13 50.3 761.8695 -0.0149 62.444 Tâng 12 46.6 918.9136 -0.0137 69.25 Tâng 11 42.6 927.485 -0.0123 62.753 Tâng 10 38.6 928.8086 -0.0109 55.69 Tâng 9 34.6 930.6033 -0.0095 48.631 Tâng 8 30.6 930.6033 -0.008 40.952 Tâng 7 26.6 933.2505 -0.0066 33.882 Tâng 6 22.6 936.8399 -0.0052 26.797 Tâng 5 18.6 936.8399 -0.0038 19.583 Tâng 4 14.6 942.3095 -0.0026 13.477 Tâng 3 10.6 948.8153 -0.0016 8.351 Tâng 2 6.6 911.2936 -0.0008 4.01 Tầng 1 2.6 942.5585 -0.0002 1.037
GIÁ TRỊ TÍNH TOÁN CỦA TẢI TRỌNG GIÓ THEO PHƯƠNG Y
1 ( ) y
Wp j Wp jtt( ) Wt( )t tj Wg jtt( )(kn)
Tầng Cao độ m
(Kn) g =1.2 C=1.4 Wp jtt( )+ Wt j( )tt
Đỉnh 53.9 6.434 7.7208 10.262 17.9828
Đáy hồ 51.9 10.448 12.5376 10.164 22.7016
Tâng 13 50.3 119.467 143.3604 101.1617 244.5221
Tâng 12 46.6 133.945 160.734 214.168 374.902
Tâng 11 42.6 122.904 147.4848 208.848 356.3328
Tâng 10 38.6 109.746 131.6952 203.072 334.7672
Tâng 9 34.6 96.599 115.9188 196.84 312.7588
Tâng 8 30.6 83.239 99.8868 190.304 290.1908
Tâng 7 26.6 69.048 82.8576 183.008 265.8656
Tâng 6 22.6 55.865 67.038 174.952 241.99
Tâng 5 18.6 42.416 50.8992 165.68 216.5792
Tâng 4 14.6 29.136 34.9632 154.736 189.6992
Tâng 3 10.6 18.86 22.632 141.36 163.992
Tâng 2 6.6 9.057 10.8684 123.88 134.7484
Tầng 1 2.6 2.082 2.4984 109.7744 112.2728
GIÁ TRỊ TÍNH TOÁN CỦA TẢI TRỌNG GIÓ THEO PHƯƠNG X
3 ( )
x
Wp j Wp jtt( ) Wt jtt( ) Wg jtt( )(kn)
Tầng Cao độ m
(Kn) n=1.2 C=1.4
( ) ( )
tt tt
p j t j
W + W
Đỉnh 53.9 2.908 3.4896 11.728 15.2176
Đáy hồ 51.9 4.849 5.8188 11.616 17.4348
Tâng 13 50.3 62.444 74.9328 58.5673 133.5001
Tâng 12 46.6 69.25 83.1 123.992 207.092
Tâng 11 42.6 62.753 75.3036 120.912 196.2156
Tâng 10 38.6 55.69 66.828 117.568 184.396
Tâng 9 34.6 48.631 58.3572 113.96 172.3172
Tâng 8 30.6 40.952 49.1424 110.176 159.3184
Tâng 7 26.6 33.882 40.6584 105.952 146.6104
Tâng 6 22.6 26.797 32.1564 101.288 133.4444
Tâng 5 18.6 19.583 23.4996 95.92 119.4196
Tâng 4 14.6 13.477 16.1724 89.584 105.7564
Tâng 3 10.6 8.351 10.0212 81.84 91.8612
Tâng 2 6.6 4.01 4.812 71.72 76.532
Tầng 1 2.6 1.037 1.2444 63.5536 64.798
-Sau khi tính toán được tải trọng gió ta nhập vào Etabs:
Gió phương X
Gió phương Y
4.4.TÍNH TOÁN CỐT THÉP CHO KHUNG TRỤC 2
Trong giai đoạn hiện nay, với sự pháp triển mạnh mẽ của máy tính điện tử, nó đã giúp ích rất nhiều trong việc phân tích cũng như tính toán nội lực cho nhà cao tầng, Trong đồ án tốt nghiệp này em xin phép mô hình và tính toán khung theo Phần mềm Etabs V9.2.
Phần mềm với độ chính xác cho phép và phù hợp với khả năng tính toán hiện nay, kết cấu chịu lực chính của công trình là cột, dầm, sàn và vách, được mô hình hóa toàn bộ vào công trình.
4.4.1 Các trường hợp tải trọng và tổ hợp tải trọng 4.4.1.1.Trường hợp tải :
Tải trọng bản thân (Máy tự tính): TT
Hoạt tải chất tầng chẵn HTCTTC Hoạt tải chất tầng lẽ HTCTL Gió X : GX Gió Y : GY 4.1.1.2.Tổ hợp tải trọng
Sau khi khai báo các trường hợp tải trọng trên ta tiến hành tổ hợp như sau:
Trước tiên ta tạo các trường hợp tổ hợp phụ như sau:
COMBO1 TT+HTCTC
COMBO2 TT+HTCTL
COMBO3 TT+HTCTC+HTCTL
COMBO4 TT+GX
COMBO5 TT+GY
COMBO6 TT-GX
COMBO7 TT-GY
COMBO8 TT+0.9HTCTL+0.9GX
COMBO9 TT+0.9HTCTL-0.9GX
COMBO10 TT+0.9HTCTL+0.9GY
COMBO11 TT+0.9HTCTL-0.9GY
COMBO12 TT+0.9HTCTC+0.9GX
COMBO13 TT+0.9HTCTC-0.9GX
COMBO14 TT+0.9HTCTC+0.9GY
COMBO15 TT+0.9HTCTC-0.9GY
COMBO16 TT+0.9HTCTL+0.9HTCTC+0.9GX COMBO17 TT+0.9HTCTL+0.9HTCTC-0.9GX COMBO18 TT+0.9HTCTL+0.9HTCTC+0.9GY COMBO19 TT+0.9HTCTL+0.9HTCTC-0.9GY
BAO ENVE(COMBO1+COMBO2+…+COMBO19)
Khung trục 2 4.4.2 Tính toán dầm
Dầm được tính như tiết diện chữ T chịu uốn.
-Phần tiết diện chịu momen dương (nhịp), cánh nằm trong vùng nén, tham gia chịu lực với sườn.
hb hdc
c b c
Chiều rộng cánh được xác định như sau:
b’c = bd + 2C1
trong đó: bd – bề rộng dầm tính toán (ở đây bd = 300 mm);