CHƯƠNG 1: TẢI TRỌNG GIÓ Tải trọng gió gồm 2 phần: thành phần tĩnh và thành phần động. Giá trị và phương pháp tính thành phần tĩnh của tải trọng gió được ghi trong mục 6 TCVN 2737 – 1995 Theo mục 1.2 TCXD 229 – 1999 công trình có chiều cao trên 40 phải kể đến thành phần dộng cuả tải trọng gió. Trong phạm vi đồ án này, công trình có chiều cao 80m (so với mặt đất tự nhiên) vì vậy phải kể đến thành phần gió động lên công trình.1 Tải trọng của gió tĩnh Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió tại cao độ z xác định theo: Wtc Wo kz c (kN / m2 ) Wo - giá trị áp lực gió theo phân vùng áp lực gió, phụ lục D – TCVN 2737:1995 k z - hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao, xác định theo bảng 5 – TCVN 2737:1995 c – hệ số khí động, đối với mặt đón gió (gió đẩy) c= +0.8; mặt khuất gió (gió hút) c= -0. Tổng hệ số mặt đón và khuất gió c 0.4 Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió: n=1.2 Bảng 1-1: Bảng giá trị các vùng gió Vùng áp lực gió trên bảng đồ I II III IV V Wo (daN/m2) 65 95 125 155 185 Theo mục 6.1 TCVN 2737 – 1995 Đối với ảnh hưởng của bão được đánh giá là yếu tố, giá trị áp lực gió Wo được giảm đi 12 daN/m2 đối cới vùng II-A.
Công trình của sinh viên nằm ở quận Bình Thạnh, Tp Hồ Chí Minh thuộc vùng gió II-A, dạng địa hình C: W0 95 12 83 daN / m2 Tải trọng gió tác dụng lên bản sàn: W Wj S j (kN ) h j h j 1 Wj - áp lực gió tĩnh ( kN / m 2 ), S j B (m 2 ) - diện tích đón gió của từng tầng 2 h j , h j 1 - chiều cao tầng j, j-1 ; B - bề rộng đón gió. 1 Bảng 1-2: Bảng tính gió tĩnh theo phương X và phương Y tác dụng lên công trình Chiều cao Mặt đón Chiều cao Cao độ sàn Wđẩy Whút W (kN) STT Tầng đón gió k(zj) gió B (m) tầng (m) (m) (m) (kN/m2) (kN/m2) By Bx Wx Wy 1 T.2 Tải trọng gió động 1.1 Cơ sở lý thuyết tính toán thành phần động của gió Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của gió tác dụng lên phần tử j của dạng dao động thứ I được xác định theo công thức: WP(ji) M j i i y ji Trong đó: Mj: khối lượng tập trung của phần công trình thứ j. i : hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ I không thứ xuyên. i : hệ số được xác định bằng cách chia công trình thành nhiều phần, trong phạm vi mỗi phần tải trọng gió có thể được xem như không đổi.
y ji : dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm phần công trình thư j ứng dạng dao động riêng thứ I, không thứ xuyên. Xác định i Hệ số xác định i ứng với dạng dao động thứ I, không thứ nguyên, được xác định dựa vào đồ thị xác định hệ số động lực trong TCXD 229-1999, phụ thuộc vào hệ số i và độ giảm loga của dao động. Do công trình bằng BTCT nên có δ= 0,3. Thông số i xác định theo công thức: .
f i Trong đó γ : hệ số độ tin cậy lấy bằng 1. W0 N / m2 - giá trị áp lực gió, đã xác định ở trên W0 = 830 N/m2 f i : tần số dao động riêng thứ I (Hz). Xác định i Hệ số i được xác định bằng công thức: n y .M j 1 2 ji j Trong công thức trên, WFj là 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 chỉ để kể đến ảnh hưởng của xung vân tốc gió, có thứ nguyên là lực xác định theo công thức: WFj Wj i S j Trong đó: 3 i - hệ số áp lực động của tải trọng gió ở độ cao zj ứng với phần tử thứ j của công trình. Trong TCVN 2737 – 1995 Sau khi đã xác định đầy đủ các thông số M j , i , i , yi ta xác định được giá trị tiêu chuẩn thành phần động của gió tác dụng lên phần tử j ứng với dạng dao động thứ I, WP ( JI ).
Hình 1-1: Các dạng dao động công trình 1.2 Kết quả phân tích động học Kết quả phân tích: + Hệ số dao động Mass Source: 100% Tĩnh tải + 50% Hoạt tải toàn phần. + Sử dụng phần mềm Etabs 2016 khảo sát dao động với 12 mode dao động công trình. 4 Chu kỳ Tần số (fi) Kiểm Mode (Ti) UX UY RZ Dạng DĐ Tra (s) (Hz) 1 3.4057 Xét Couple giữa phương X và xoắn 2 2.001 Xét Thuần túy theo phương Y 3 2.0942 Xét Thuần túy theo phương X 4 0.1216 Không xét Xoắn Bảng 1-3: Bảng phần trăm khối lượng tham gia dao động theo phương X, Y 1.3 Kết quả tính toán gió động Xét Modal 1 dao động theo phương X- Dạng dao động thứ nhất: Bảng 1-3: Bảng tính gió động modal 1, theo phương X Cao độ Mj Wx WFj WtcPji H (m) Tầng yji yjiWFj y2jiMj ψi sàn (m) (kNs^2/m) (kN/m2) (kN) kN 1.33 Xét Modal 2 dao động theo phương Y- Dạng dao động thứ nhất: Bảng 1-5: Bảng tính gió động modal 2, theo phương Y Cao độ Mj Wy WFj WtcPji H (m) Tầng yji yjiWFj y2jiMj ψi sàn (m) (kNs^2/m) (kN/m2) (kN) kN 1.07 Xét Modal 3 dao động theo phương X- Dạng dao động thứ nhất: Bảng 1-6: Bảng tính gió động modal 3, theo phương X Cao độ Mj Wx WFj WtcPji H (m) Tầng yji yjiWFj y2jiMj ψi sàn (m) (kNs^2/m) (kN/m2) (kN) kN 1.4 Kết quả tổng hợp tải trọng gió Tải trọng gió được nhập vào tâm hình học của bề mặt đón gió đối với gió tĩnh và gió động được gán vào tâm khối lượng của các tầng công trình trong mô hình Etabs. Gió động X(GDX) được tổ hợp như sau: GDX GDX 21 GDX 2 2 .
GDX 2 n Gió động Y(GDY) được tổ hợp như sau: GDY GDY 21 GDY 2 2 . GDY 2 n Bảng 1-7: Bảng kết quả tổng hợp tải trọng gió Cao Thành phần gió tĩnh Thành phần gió động Tọa độ Moment phương Z độ Tầng Phương X Phương Y Phương X Phương Y Tâm khối sàn Tâm hình học MZx Mzy Wxj(Kn) Wyj(kN) Wxj(Kn) Wyj(kN) lượng (m) X - - - - Mode1 Mode3 Tổng Mode2 X (m) Y (m) Y (m) - - (m) T.4 10 CHƯƠNG 2: TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT 2.1 Tổng quan về động đất Động đất là một hiện tượng vật lý phức tạp đặc trưng qua sự chuyển động hỗn loạn của vỏ trái đất, có phương và cường độ thay đổi theo thời gian. Động đất xảy ra một cách bất ngờ và không kéo dài. Quan niệm hiện đại trong tính toán thiết kế kháng chấn.
Sự làm việc của công trình xây dựng trong thời gian xảy ra động đất phụ thuộc vào hai yếu tố chính: - Cường độ động đất hoặc độ lớn động đất. - Chất lượng công trình. Do đó quan điểm thiết kế kháng chấn hiện nay là chấp nhận tính không chắc chắn của hiện tượng động đất để tập trung vào việc thiết kế các công trình có mức độ an toàn chấp nhận được.1 Cơ sở lí thuyết Theo TCVN 9386-2012 ta có các phương pháp phân tích như sau: Phương pháp phân tích đàn hồi tuyến tính - Phương pháp “phân tích phổ phản ứng dao động” - Phương pháp “phân tích lực ngang tương đương” Phương pháp phi tuyến - Phương pháp tĩnh phi tuyến - Phương pháp phi tuyến theo thời gian Để tính toán lực động đất, ta cần các định các thông số được trình bày trong các bước sau: Bước 1: Phân tích dao động công trình + Xác định hệ số Mass Source. + Lựa chọn phương pháp phân tích động đất phù hợp.
Bước 2: Xác định các đặc trưng + Gia tốc đỉnh agR. + Dạng đất nền. + Hệ số tầm quan trọng. + Bản chất dao động: Mức độ phân tán năng lượng thông qua hệ số ứng xử q.
+ Xác định khối lượng tham gia dao động thông qua bước phân tích trên. Bước 3: Xác định phổ thiết kế + Tính toán phổ thiết kế Sd(T) theo phương ngang Bước 4: Tính lực cắt đáy Fb + Lực cắt đáy tính toán dựa theo phương pháp phân tích động đất đã chọn theo TCVN 9386:2012 + Phân phối lực động đất lên các tầng. Bước 5: Tổ hợp giá trị tải trọng động đất + Động đất theo phương X (DDX) được tổ hợp như sau: 11 DDX DDX 12 DDX 2 2 . DDX n 2 + Động đất theo phương Y (DDY) được tổ hợp như sau: DDY DDY12 DDY2 2 .2 Xác định hệ số Mass Source Theo Mục 3.4, TCVN 9386:2012, các hiệu ứng quán tính của tác động động đất thiết kế phải được xác định có xét đến khối lượng liên quan đến tất cả các lực trọng trường xuất hiện trong tổ hợp tải trọng như sau: G '' '' .Q k, j E ,i k ,i Trong đó: + Gk , j – Tĩnh tải trong công trình.
+ Qk ,i - Hoạt tải trong công trình + “+” có nghĩa là “tổ hợp với”. 2,i - Hệ số tổ hợp tải trọng đối với tác động thay đổi thứ i (Mục 4.4, TCVN 9386:2012) + - Giá trị tra bảng (Bảng 4.2, TCVN 9386:2012) + 2,i - Giá trị tra bảng (Bảng 3.4, TCVN 9386:2012) Công trình đang xét gồm các tác động A, D, E, G, H (Bảng 3.4, TCVN 9386:2012) Áp dụng mô hình ETABS: Bảng 2-1: Hệ số Mass Source STT Load Patterns Hệ số Mass Source 1 TINHTAI 1 2 HOANTHIEN 1 3 TUONG 1 4 HT1 0.3 Phân tích dao động Với chu kì T1 = 2.517s, không thỏa mãn các yêu cầu của phương pháp tĩnh lực ngang tương đương: 4T 2.2, TCVN 9386:2012) 2s Dùng phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động là hợp lý. 12 Bảng 2-2: Bảng % khối lượng tham gia dao động theo phương X,Y DD theo DDHH theo DD theo DDHH theo STT Kiểm phương X phương X phương Y phương Y Tra - % % % % 1 10.44 - Tại mode 17: Tổng % khối lượng hữu hiệu tham gia dao động phương X: 92.68% Tổng % khối lượng hữu hiệu tham gia dao động phương Y: 93.