Chương 4. Tính khung trục 2 và vách P2 A.Tính khung trục 2 4.1.Xác định sơ bộ kích thước
4.2. Xác định tải trọng
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.