Tính tải trọng gió
Tài liệu Tính tải trọng gió: CHƯƠNG 4 TÍNH TẢI TRỌNG GIÓ 4.1. Khái quát Khi tính toán thiết kế nhà cao tầng, chúng ta cần quan tâm đến tải trọng gió, tác động vào công trình. Chiều cao phần chính của công trình (ngang cao trình sân thượng) là 41.3m lớn hơn 40m, do đó gió tác dụng vào công trình gồm 2 thành phần : gió tĩnh và gió động. Việc tính toán gió động được tính theo TCXD 229:1999. Công trình có tỉ số chiều cao và chiều rộng là H/B = 41.3/14.8 = 2.8 < 8 nên không cần xem xét và kiểm tra tính mất ổn định khí động của công trình. Để xác định được độ lớn thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên công trình, cũng như phản ứng của công trình thì ta cần tiến hành các bước sau: Trình tự tính toán Xác định sơ bộ tiết diện dầm, cột. Xác định tải trọng để tính chu kỳ và tần số dao động của công trình Xác định chu kỳ và tần số dao động của công trình, trong đồ án này sử dụng p...
Bạn đang xem nội dung tài liệu Tính tải trọng gió, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
CHÖÔNG 4
TÍNH TAÛI TROÏNG GIOÙ
4.1. Khaùi quaùt
Khi tính toaùn thieát keá nhaø cao taàng, chuùng ta caàn quan taâm ñeán taûi troïng gioù, taùc ñoäng vaøo coâng trình.
Chieàu cao phaàn chính cuûa coâng trình (ngang cao trình saân thöôïng) laø 41.3m lôùn hôn 40m, do ñoù gioù taùc duïng vaøo coâng trình goàm 2 thaønh phaàn : gioù tónh vaø gioù ñoäng. Vieäc tính toaùn gioù ñoäng ñöôïc tính theo TCXD 229:1999.
Coâng trình coù tæ soá chieàu cao vaø chieàu roäng laø H/B = 41.3/14.8 = 2.8 < 8 neân khoâng caàn xem xeùt vaø kieåm tra tính maát oån ñònh khí ñoäng cuûa coâng trình.
Ñeå xaùc ñònh ñöôïc ñoä lôùn thaønh phaàn ñoäng cuûa taûi troïng gioù taùc duïng leân coâng trình, cuõng nhö phaûn öùng cuûa coâng trình thì ta caàn tieán haønh caùc böôùc sau:
Trình töï tính toaùn
Xaùc ñònh sô boä tieát dieän daàm, coät.
Xaùc ñònh taûi troïng ñeå tính chu kyø vaø taàn soá dao ñoäng cuûa coâng trình
Xaùc ñònh chu kyø vaø taàn soá dao ñoäng cuûa coâng trình, trong ñoà aùn naøy söû duïng phaàn meàm Etabs.
Kieåm tra laïi chu kyø dao ñoäng do chöông trình xuaát ra.
Tính giaù trò tieâu chuaån thaønh phaàn tónh cuûa taûi troïng gioù.
Tính giaù trò tieâu chuaån thaønh phaàn ñoäng cuûa taûi troïng gioù
Maët baèng taàng 1 ñeán 11:
Maët baèng taàng treät:
4.2. Choïn sô boä kích thöôùc tieát dieän khung:
4.2.1. Choïn tieát dieän daàm hình chöõ nhaät
Choïn daàm coù tieát dieän 20x40cm cho taát caû caùc loaïi daàm.
4.2.2 Coät
Choïn sô boä kích thöôùc tieát dieän coät theo dieän truyeàn taûi cuûa taûi troïng taùc duïng vaø theo khaû naêng chòu löïc cuûa BTCT.
Taûi troïng taùc duïng vaøo coät:
Do Taûi troïng töø saøn truyeàn xuoáng:(T)
qs=taûi troïng tính toaùn taùc duïng leân saøn
si= dieän tích truyeàn taûi töø saøn vaøo coät.
Do troïng löôïng baûn thaân daàm doïc (ngang):
Do töôøng xaây treân daàm trong Si:
.
Do troïng löôïng baûn thaân coät truyeàn vaøo:
.
Toång löïc doïc taùc duïng leân chaân coät cuûa 1 taàng baát kyø:
n:soá taàng nhaø.
Ngoaøi ra coøn moment trong gioù :
Dieän tích tieát dieän coät(xem coät neùn ñuùng taâm):
Rn: cöôøng ñoä chòu neùn cuûa beâ toâng (duøng beâtoâng Mac 300 coù Rn=130)
Trong thöïc teá tính toaùn vì xaùc ñònh kích thöôùc sô boä neân thöôøng boû qua gc.
Tính coät bieân truïc 1:
Tính coät 1A:(1A=1F=12A=12F)
Taûi troïng taùc duïng vaøo coät goàm:
Do troïng löôïng baûn thaân daàm:
Do töôøng xaây treân daàm trong Si:
Do Taûi troïng töø saøn truyeàn xuoáng:
Toång taûi troïng taùc duïng vaøo coät 1A:
Vôùi n laø soá taàng nhaø:
k = 1.2 – 1.5 :heä soá keå tôùi taûi troïng ngang
Dieän tích tieát dieän coät (xem coät neùn ñuùng taâm):
Tính coät 1B:(1B=1E=12B=12E)
Taûi troïng taùc duïng vaøo coät goàm:
Do troïng löôïng baûn thaân daàm:
Do töôøng xaây treân daàm trong Si:
Do Taûi troïng töø saøn truyeàn xuoáng:
Toång taûi troïng taùc duïng vaøo coät 1A:
Vôùi n laø soá taàng nhaø:
k = 1.2 – 1.5 :heä soá keå tôùi taûi troïng ngang
Dieän tích tieát dieän coät (xem coät neùn ñuùng taâm):
Tính coät 1C:(1C=1D=12C=12D)
Taûi troïng taùc duïng vaøo coät goàm:
Do troïng löôïng baûn thaân daàm:
Do töôøng xaây treân daàm trong Si:
Do Taûi troïng töø saøn truyeàn xuoáng:
Toång taûi troïng taùc duïng vaøo coät 1A:
Vôùi n laø soá taàng nhaø:
k = 1.2 – 1.5 :heä soá keå tôùi taûi troïng ngang
Dieän tích tieát dieän coät (xem coät neùn ñuùng taâm):
Tính coät 3F:( coät 3F=6F=10A=7A)
Do troïng löôïng baûn thaân daàm:
Do töôøng xaây treân daàm trong Si:
=
Do Taûi troïng töø saøn truyeàn xuoáng:
Toång taûi troïng taùc duïng vaøo coät 1A:
Vôùi n laø soá taàng nhaø:
k = 1.2 – 1.5 :heä soá keå tôùi taûi troïng ngang
Dieän tích tieát dieän coät (xem coät neùn ñuùng taâm):
Tính coät truïc 2
Tính coät 2 A
Taûi troïng taùc duïng vaøo coät goàm:
Do troïng löôïng baûn thaân daàm:
Do töôøng xaây treân daàm trong Si:
Do Taûi troïng töø saøn truyeàn xuoáng:
Toång taûi troïng taùc duïng vaøo coät 1A:
Vôùi n laø soá taàng nhaø:
k = 1.2 – 1.5 :heä soá keå tôùi taûi troïng ngang
Dieän tích tieát dieän coät (xem coät neùn ñuùng taâm):
Tính coät 2 B
Taûi troïng taùc duïng vaøo coät goàm:
Do troïng löôïng baûn thaân daàm:
Do töôøng xaây treân daàm trong Si:
Do Taûi troïng töø saøn truyeàn xuoáng:
Toång taûi troïng taùc duïng vaøo coät 1A:
Vôùi n laø soá taàng nhaø:
k = 1.2 – 1.5 :heä soá keå tôùi taûi troïng ngang
Dieän tích tieát dieän coät (xem coät neùn ñuùng taâm):
Tính coät 2 C
Taûi troïng taùc duïng vaøo coät goàm:
Do troïng löôïng baûn thaân daàm:
Do töôøng xaây treân daàm trong Si:
Do Taûi troïng töø saøn truyeàn xuoáng:
Toång taûi troïng taùc duïng vaøo coät 1A:
Vôùi n laø soá taàng nhaø:
k = 1.2 – 1.5 :heä soá keå tôùi taûi troïng ngang
Dieän tích tieát dieän coät (xem coät neùn ñuùng taâm):
Baûng choïn sô boä kích thöôùc coät
Taàng
1,2,3,4
5,6,7,8
9,10,11,12
Kích thöôùc (cm)
40x40
30x30
30x20
4.3. Xaùc ñònh giaù trò taûi troïng taùc duïng leân khung:
Taûi troïng taùc duïng leân khung goàm tónh taûi vaø hoaït taûi
Taûi troïng saøn:
STT
Tónh Taûi
Hoaït Taûi
OÂ
KN/m2
KN/m2
1
3.91
3.90
2
3.91
3.90
3
3.91
3.90
4
8.01
1.95
5
3.91
1.95
6
3.91
1.95
7
8.01
1.95
8
3.91
3.90
9
3.91
3.90
10
3.91
1.95
11
3.91
1.95
12
3.91
1.95
13
3.91
3.90
14
3.91
3.90
15
3.91
1.95
Quan nieäm caùc saøn truyeàn taûi vaøo daàm theo caùc dieän truyeàn taûi hình thang vaø tam giaùc.
Sau khi ñaõ qui ñoåi ta thu ñöôïc giaù trò taûi troïng taùc duïng leân daàm cho taàng ñieån hình nhö sau:
Taûi troïng saøn phaân boá leân daàm
Taûi troïng töôøng phaân boá leân daàm:
Troïng löôïng rieâng cuûa töôøng laáy baèng gt = 18 kN/m3
Töôøng daøy 20cm, chieàu cao töôøng 3m, taûi phaân boá:
qt = 1.1 ´ 0.2 ´ 3 ´ 18 =11.88 kN/m
Töôøng daøy 10cm, chieàu cao töôøng 3m, taûi phaân boá:
qt = 1.1 ´ 0.1 ´ 3 ´ 18 = 5.94kN/m
Taïi vò trí töôøng coù chöøa loã cöûa:
qttñ = 0.8 ´ 11.88 = 9.504 kN/m( ñoái vôùi töôøng daøy 20cm)
qttñ = 0.8 ´ 5.94 = 4.752 kN/m( ñoái vôùi töôøng daøy 10cm)
Taûi troïng caàu thang:
Toång tónh taûi taùc duïng vaøo caàu thang
Theo chöông 3 ta coù:
G = taûi troïng chieáu nghó + taûi troïng baûn thang.
G = 4.692 + 7.453 = 12.145 (KN/m2)
Taûi troïng taùc duïng do hoà nöôùc maùi:
Taûi troïng do hoà nöôùc maùi taùc duïng vaøo khung döôùi daïng löïc taäp trung. Xem saùu coät ñôõ hoà nöôùc bò ngaøm taïi maët saøn taàng maùi. Löïc truyeàn vaøo coät khung taïi vò trí moãi ñaàu ngaøm laø:
N =139.45 KN (ñaõ tính ôû phaàn hoà nöôùc maùi).
4.4. Xaùc ñònh thaønh phaàn gioù tónh taùc duïng vaøo coâng trình:
Gioù ñaåy (phía ñoùn gioù cuûa coâng trình ).
Cöôøng ñoä gioù ñaåy ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc:
(kg/m)
Theo TCVN 2737-1995: WO = 83(Kg/m2) = 0.83(KN/m2) ñoái vôùi ñòa hình IIA. (coâng trình thuoäc thaønh phoá HCM)
K: heä soá keå ñeán söï thay ñoåi aùp löïc gioù theo ñoä cao vaø daïng ñòa hình.
Heä soá khí ñoäng :
Phía ñoùn gioù: C=+0.8
Phía khuaát gioù: C=-0.6
H (kN)
n: heä soá tin caäy(n=1.2)
H: chieàu cao cuûa caùc taàng.
B beà roäng ñoùn gioù cuûa khung ñang xeùt.
Taûi troïng gioù tieâu chuaån taùc duïng vaøo nhaø.
Taàng
Chieàu cao taàng m
Cao trình z m
k
W0 KN/m2
c
Wtc KN/m2
Treät
1.5
1.5
0.9010
0.083
1.4
1.256
1
3.9
5.4
1.0779
0.083
1.4
1.436
2
3.4
8.8
1.1542
0.083
1.4
1.568
3
3.4
12.2
1.2082
0.083
1.4
1.654
4
3.4
15.6
1.2505
0.083
1.4
1.719
5
3.4
19
1.2855
0.083
1.4
1.772
6
3.4
22.4
1.3155
0.083
1.4
1.817
7
3.4
25.8
1.3418
0.083
1.4
1.855
8
3.4
29.2
1.3652
0.083
1.4
1.890
9
3.4
32.6
1.3864
0.083
1.4
1.921
10
3.4
36
1.4058
0.083
1.4
1.949
11
3.4
39.4
1.4237
0.083
1.4
1.974
12
3.4
42.8
1.4403
0.083
1.4
1.998
4.5. Xaùc ñònh thaønh phaàn gioù ñoäng taùc duïng vaøo coâng trình:
Caùc giaù trò chu kyø T (Period), taàn soá giao ñoäng f (Frequency), ñöôïc xaùc ñònh töø vieäc moâ hình tính toaùn treân Etabs.Vôùi toå hôïp tónh taûi+0.5 hoaït taûi chaát ñaày
* Taïo moâ hình khoâng gian cho coâng trình;
* Khai baùo vaät lieäu, söû duïng beâ toâng M300 cho coät, daàm Eb = 2.9x106 (T/m2 ),
Hình 5.1: Khai baùo vaät lieäu
* Khai baùo taûi troïng
Vaøo DefineStatic load cases
Hình 5.2: khai baùo taûi troïng
* Khai baùo nguoàn taûi khoái löôïng
Vaøo DefineMass source
Hình 5.3: khai baùo nguoàn taûi troïng
* Tính toaùn dao ñoäng.
Khai baùo AnalyzeSet Analysis Option Dynamic -AnalysisSet Danamic Parameters
Hình 5.3: khai baùo mode dao ñoäng
* Save Run: giaûi baøi toaùn
Hình 5.4: moâ hình khoâng gian baøi toaùn tính dao ñoäng
Keát quaû phaân tích
BAÛNG XAÙC ÑÒNH TAÀN SOÁ F VAØ CHU KYØ T
Ta coù caùc taàn soá dao ñoäng rieâng f1=0.50623; f2=0.52395; f3=0.54542; thoûa ñieàu kieän f3< fL=1.3< f4=1.5208
Vôùi fL laø giaù trò giôùi haïn cuûa taàn soá dao ñoäng rieâng, tra baûng 2/trang 7 (cuoán “Chæ daãn tính toaùn thaønh phaàn ñoäng cuûa taûi troïng gioù”, TCXD 229-1999), vôùi nhaø daân duïng vaø coâng nghieäp d=0.3 ® fL=1.3 (Hz).
Neân vieäc xaùc ñònh thaønh phaàn ñoäng cuûa taûi troïng gioù phaûi caàn keå ñeán aûnh höôûng cuûa 3 daïng dao ñoäng ñaàu tieân .
Nhaän xeùt: coâng trình thuoäc nhaø nhieàu taàng coù maët baèng ñoái xöùng, khoái löôïng vaø beà maët ñoùn gioù khoâng ñoåi theo chieàu cao coù .Cho pheùp xaùc ñònh giaù trò tieâu chuaån thaønh phaàn ñoäng cuûa aùp löïc gioù ôû ñoä cao Z theo coâng thöùc:
(*)
Trong ñoù:
- aùp löïc, coù ñôn vò tính toaùn phuø hôïp vôùi ñôn vò tính toaùn cuûa WpH
: giaù trò tieâu chuaån thaønh phaàn ñoäng cuûa aùp löïc gioù ôû ñoä cao H cuûa ñænh coâng trình.
Xaùc ñònh -heä soá ñoäng löïc öùng vôùi daïng dao ñoäng cô baûn cuûa coâng trình (töùc öùng vôùi taàn soá taàn soá fx vaø fy xaùc ñònh theo hình 2 vaø ñieàu 4.5 TCXD 229-1999).
Giaù trò x phuï thuoäc vaøo thoâng soá ei vaø ñoä giaûm loâga cuûa dao ñoäng.
Vôùi f1 = 0.50623 ®
Tra baûng ta coù x1 = 1.75
Vôùi f2 = 0.52395 ®
Tra baûng ta coù x2 = 1.70
Xaùc ñònh :
Trong ñoù:
n: heä soá töông quan khoâng gian aùp löïc ñoäng cuûa taûi troïng gioù (laáy theo baûng 4.5 TCXD 229-1999). Ñöôïc xaùc ñònh phuï thuoäc vaøo tham soá vaø daïng dao ñoäng.vôùi maët phaúng toïa ñoä cô baûn song song vôùi beà maët tính toaùn ZOX ta coù :
beà roäng nhaø.
=H= chieàu cao nhaø.
Töø baûng 4 vaø 5 ta coù :
Theo phöông X: D=17.1;H=41.3m n1 (X) = 0.74;
Theo phöông Y: D=39.1;H=41.3m n2 (Y) = 0.67;
Xaùc ñònh z j : heä soá aùp löïc ñoäng cuûa taûi troïng ôû ñoä cao z öùng vôùi phaàn thöù j cuûa coâng trình . Tra baûng 3 trong quyeån “TCXD 229 :1999”. Vôùi ñòa hình C (laø ñòa hình b ò che chaén maïnh, coù nhieàu vaät caûn).
öùng vôùi ñænh coâng trình: Z=41.3mzj (z)=0.561.
Vaäy
theá vaøo phöông trình (*) ta coù keát quaû nhö baûng sau:
BAÛNG GIAÙ TRÒ GIOÙ ÑOÄNG VAØ GIOÙ TÓNH
Taàng
Z m
Ht m
zj(z)
Wj(z) KN/m2
Wfz(x) KN/m2
Wfz(y) KN/m2
Treät
1.5
1.5
0.754
1.256
0.0739
0.0648
Laàu 1
3.9
3.9
0.754
1.436
0.192
0.1686
Laàu 2
7.3
3.4
0.722
1.568
0.3594
0.3155
Laàu 3
10.7
3.4
0.68
1.654
0.5268
0.4625
Laàu 4
14.1
3.4
0.658
1.719
0.6942
0.6094
Laàu 5
17.5
3.4
0.637
1.772
0.8617
0.7564
Laàu 6
20.9
3.4
0.618
1.817
1.0291
0.9033
Laàu 7
24.3
3.4
0.608
1.855
1.1965
1.0503
Laàu 8
27.7
3.4
0.598
1.890
1.3639
1.1972
Laàu 9
31.1
3.4
0.589
1.921
1.5313
1.3442
Laàu 10
34.5
3.4
0.579
1.949
1.6987
1.4911
Laàu 11
37.9
3.4
0.569
1.974
1.8661
1.6381
Saân thöôïng
41.3
3.4
0.561
1.998
2.0335
1.785
Toång aùp löïc gioù tónh vaø ñoäng: Wtx(z) vaø Wty(z)
Ñaët:
BAÛNG GIAÙ TRÒ GIOÙ PHAÂN BOÁ THEO DIEÄN TÍCH (GIOÙ ÑOÄNG+GIOÙ TÓNH)
Taàng
Z m
a(z) m
b(z) m
Wj(z) KN/m2
Wtx(z) KN/m2
Wty(z) KN/m2
Treät
1.5
0.059
0.052
1.256
1.330
1.321
Laàu 1
3.9
0.134
0.117
1.436
1.628
1.605
Laàu 2
7.3
0.229
0.201
1.568
1.927
1.883
Laàu 3
10.7
0.319
0.280
1.654
2.181
2.117
Laàu 4
14.1
0.404
0.354
1.719
2.413
2.329
Laàu 5
17.5
0.486
0.427
1.772
2.634
2.528
Laàu 6
20.9
0.566
0.497
1.817
2.846
2.720
Laàu 7
24.3
0.645
0.566
1.855
3.052
2.906
Laàu 8
27.7
0.722
0.634
1.890
3.254
3.087
Laàu 9
31.1
0.797
0.700
1.921
3.452
3.265
Laàu 10
34.5
0.872
0.765
1.949
3.647
3.440
Laàu 11
37.9
0.945
0.830
1.974
3.841
3.613
Saân thöôïng
41.3
1.018
0.893
1.998
4.032
3.783
Ñöa taûi veà taûi taäp trung vaø phaân phoái veà taâm cöùng:
Aùp löïc gioù tính ñöôïc Wtx,Wty, nhaân vôùi dieän nhaän taûi cuûa töøng taàng =ht*L(Lx,Ly)
Sau khi tính ñöôïc taûi taäp trung cuûa aùp löïc gioù, gaùn vaøo coâng trình (chöông trình ETABS töï phaân boá veà töøng coät cuûa khung).
BAÛNG GIAÙ TRÒ GIOÙ PHAÂN BOÁ THEO TAÛI TAÄP TRUNG (GIOÙ ÑOÄNG+GIOÙ TÓNH)
Taàng
Ht m
Lx m
Ly m
Wtx(z) KN/m2
Wty(z) KN/m2
Wtx(z) KN/m2
Wty(z) KN/m2
Treät
1.5
39.1
17.1
1.33
1.32
140.42
16.94
Laàu 1
3.9
39.1
17.1
1.63
1.60
232.36
74.09
Laàu 2
3.4
39.1
17.1
1.93
1.88
256.21
117.55
Laàu 3
3.4
39.1
17.1
2.18
2.12
289.93
123.05
Laàu 4
3.4
39.1
17.1
2.41
2.33
320.84
135.39
Laàu 5
3.4
39.1
17.1
2.63
2.53
350.12
147.00
Laàu 6
3.4
39.1
17.1
2.85
2.72
378.30
158.13
Laàu 7
3.4
39.1
17.1
3.05
2.91
405.71
168.93
Laàu 8
3.4
39.1
17.1
3.25
3.09
432.52
179.47
Laàu 9
3.4
39.1
17.1
3.45
3.26
458.88
189.81
Laàu 10
3.4
39.1
17.1
3.65
3.44
484.88
199.99
Laàu 11
3.4
39.1
17.1
3.84
3.61
510.56
210.03
Saân thöôïng
3.4
39.1
17.1
4.03
3.78
268.00
219.96
Các file đính kèm theo tài liệu này:
5-gio.doc
