21/11/2014
BÀI 5
TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG
PHÂN LOẠI TẢI TRỌNG
1. TẢI TRỌNG THƯỜNG XUYÊN
• Tác dụng không biến đổi trong quá trình xây dựng và sử dụng công trình • Ví dụ: khối lượng kết cấu chịu lực và bao che, khối lượng và áp lực đất
(đắp và lấp)
(dài hạn, ngắn hạn và đặc biệt)
2. TẢI TRỌNG TẠM THỜI
Tải trọng tạm thời dài hạn
• Khối lượng vách ngăn tạm thời • Áp lực chất lỏng, chất rời trong bể chứa và đường ống • Một phần tải trọng trên sàn nhà ở, nhà công cộng, nhà sản xuất,vv…
Tải trọng tạm thời ngắn hạn
• Khối lượng người, dụng cụ và vật liệu sửa chữa • Tải trọng do chế tạo, vận chuyển và xây lắp các kết cấu xây dựng • Một phần tải trọng trên sàn nhà ở, nhà công cộng, nhà sản xuất,vv… • Tải trọng gió
Draft 01- Nguyen Huu Anh Tuan 62
21/11/2014
PHÂN LOẠI TẢI TRỌNG
Tải trọng đặc biệt
Động đất, nổ, vv…
Draft 01- Nguyen Huu Anh Tuan 63
21/11/2014
CÁC GIÁ TRỊ TẢI TRỌNG THƯỜNG GẶP KHÁC
Draft 01- Nguyen Huu Anh Tuan 64
21/11/2014
MỘT SỐ QUY ĐỊNH CHUNG
(cid:3) TẢI TRỌNG TIÊU CHUẨN VÀ TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN
(cid:3) HỆ SỐ ĐỘ TIN CẬY γγγγ
MỘT SỐ QUY ĐỊNH CHUNG
Hệ số độ tin cậy của các tải trọng do khối lượng thiết bị
Hệ số độ tin cậy hoạt tải phân bố đều trên sàn và cầu thang
γ = 1,3 khi pc < 200 daN/m2 γ = 1,2 khi pc ≥ 200 daN/m2
Draft 01- Nguyen Huu Anh Tuan 65
21/11/2014
MỘT SỐ QUY ĐỊNH CHUNG
(cid:3) HỆ SỐ GIẢM HOẠT TẢI TRÊN SÀN ψψψψ
(1)
(2)
MỘT SỐ QUY ĐỊNH CHUNG
(cid:3) HỆ SỐ GIẢM HOẠT TẢI TRÊN SÀN ψψψψ
(3)
(4)
(1), (2)
Draft 01- Nguyen Huu Anh Tuan 66
21/11/2014
MỘT SỐ QUY ĐỊNH CHUNG
(cid:3) TỔ HỢP TẢI TRỌNG
- Tổ hợp tải trọng cơ bản: gồm tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời dài
hạn và tạm thời ngắn hạn.
- Tổ hợp tải trọng đặc biệt: gồm tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời
dài hạn, tải trọng tạm thời ngắn hạn và một trong các tải trọng đặc biệt (nổ, động đất, cháy). Lưu ý là tổ hợp tải đặc biệt do tác động của động đất không tính đến tải trọng gió. (cid:3) HỆ SỐ TỔ HỢP TẢI TRỌNG
- TH cơ bản có 1 tải trọng tạm thời: giá trị của tải trọng tạm thời được lấy toàn bộ
- TH cơ bản có nhiều tải trọng tạm thời: tải tạm thời dài hạn và ngắn hạn nhân với 0,9
- TH đặc biệt có 1 tải trọng tạm thời: giá trị của tải trọng tạm thời được lấy toàn bộ
- TH đặc biệt có nhiều tải trọng tạm thời: tải trọng đặc biệt được lấy không giảm, tải trọng tạm thời dài hạn nhân với 0,95; tải trọng tạm thời ngắn hạn nhân với 0,8.
(TCVN 2737:1995)
MỘT SỐ QUY ĐỊNH CHUNG
Theo TCXDVN 198:1997
Khi tính nhà cao tầng với tổ hợp tải trọng đặc biệt, giá trị tính toán phải nhân với các hệ số tổ hợp sau:
Tĩnh tải × 0.9; Hoạt tải dài hạn × 0.8; Hoạt tải ngắn hạn × 0.5
Draft 01- Nguyen Huu Anh Tuan 67
21/11/2014
TẢI TRỌNG GIÓ
Tác động của gió lên công trình phụ thuộc hai nhóm thông số: • Các thông số của không khí: tốc độ, áp lực, nhiệt độ, sự biến động theo thời
gian
• Các thông số của vật cản: hình dạng, kích thước, độ nhám của bề mặt, hướng
của vật cản so với chiều gió và các vật cản kế cận.
• Tải trọng gió gồm hai thành phần (hiệu ứng) tĩnh và động
Theo TCVN 2737-1995 và TCXD 229:1999
Thành phần động của tải trọng gió : • Cần xét khi nhà nhiều tầng cao H > 40m • Thành phần động được xác định theo phương tương ứng với thành phần tĩnh • Do xung của vận tốc gió và lực quán tính của công trình.(Gió tĩnh ×××× hệ số) • Tính gió động và phản ứng công trình ứng với từng dạng dao động • Sơ đồ tính: thanh công-xon có hữu hạn điểm tập trung khối lượng • Có thể kể khối lượng chất tạm thời trên công trình, với hệ số chiết giảm
Wj = W0 k(zj) c
a. Gió tĩnh Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió Wj tại điểm j ứng với độ cao zj so với mốc chuẩn
Hệ số khí động c, nếu gộp chung phía đón gió và phía khuất gió, c = 0,8 + 0,6 = 1,4
Draft 01- Nguyen Huu Anh Tuan 68
Dạng địa hình không đổi trong khoảng cách : • 30H khi H ≤60m • 2 km khi H > 60m H là chiều cao công trình
2
tm
z
=
zk ( t
j
z
j g t
844,1)
21/11/2014
TẢI TRỌNG GIÓ
b. Gió động
• Xác định các tần số và dạng dao động tự nhiên • Nếu f1 < fL (tần số giới hạn) thì phải kể đến tác dụng của cả xung vận tốc
gió và lực quán tính của công trình.
• Cần tính toán với s dạng dao động đầu tiên, thỏa điều kiện fs < fL < fs+1
δ = 0.3 : BTCT, gạch đá, khung thép có kết cấu bao che δ=0.15 : tháp trụ, ống khói thép, cột thép có bệ bằng BTCT
Draft 01- Nguyen Huu Anh Tuan 69
21/11/2014
TẢI TRỌNG GIÓ
b. Gió động
Nếu chỉ kể ảnh hưởng của xung vận tốc gió
WFj = Wj ζζζζjνννν Sj
• Wj _ gió tĩnh • WFj _ giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên phần thứ j của công trình, ứng với dạng dao động khác nhau, khi chỉ kể
xung vận tốc gió
• Sj _ diện tích đón gió của phần j của công trình (m2) • ζj _hệ số áp lực động • ν _ hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió Với dạng dao dộng 1, tra bảng ν1 (xem các trang sau). Với dạng dao dộng thứ 2 và thứ 3, lấy ν2 = ν2 = 1.
TẢI TRỌNG GIÓ
b. Gió động
Draft 01- Nguyen Huu Anh Tuan 70
21/11/2014
TẢI TRỌNG GIÓ
b. Gió động
TẢI TRỌNG GIÓ
b. Gió động
Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió
Với phần thứ j của công trình (khối luợng Mj) và dạng dao động riêng thứ i :
Wp(ji) = Mj ξξξξi ψψψψi yji
2,1
W 0
=ε i
f
940
i
• ξi _hệ số động lực (không thứ nguyên) ứng với dạng dao động i, phụ thuộc thông số εi (không thứ nguyên) và độ giảm lôga của dao động.
n
Wy ji
Fj
• W0 có thứ nguyên N/m2 •
j
1
•
ψ i
2 My ji
j
∑ == n ∑
fi _tần số dao động riêng thứ i (Hz) yji _dịch chuyển ngang tỷ đối của trọng tâm phần thứ j ứng với dạng dao động riêng thứ i, không thứ nguyên
j
1 =
Draft 01- Nguyen Huu Anh Tuan 71
21/11/2014
TẢI TRỌNG GIÓ
b. Gió động ξ
ε
TẢI TRỌNG GIÓ
Công thức đơn giản nhất
Với nhà nhiều tầng có mặt bằng đối xứng, độ cứng, khối lượng và bề rộng mặt đón gió không đổi theo chiều cao, có f1 < fL cho phép tính áp lực gió động như sau:
W
4.1=
Fz
j
W ζνξ 11 j
z H
• ξ1 và ν1 _ xác định với dạng dao động cơ bản (mode 1) • ζj và Wj _ xác định tại đỉnh nhà (z = H)
Draft 01- Nguyen Huu Anh Tuan 72
21/11/2014
TẢI TRỌNG GIÓ
Hệ số độ tin cậy đối với tải trọng gió
sau
Phản ứng ứng của công trình do gió tĩnh và gió động
s
2
t
X
X
=
+
d i
)∑ ( X
i
1 =
i _ do thành phần động ở mode thứ i
Xt _ do thành phần tĩnh Xd
Draft 01- Nguyen Huu Anh Tuan 73
