zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Kiến trúc - Xây dựng

Bài giảng Kết cấu nhà cao tầng: Chương 7 - TS. Nguyễn Hữu Anh Tuấn

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Báo xấu

3
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Kết cấu nhà cao tầng: Chương 7 Các phương pháp gần đúng để tính nhà cao tầng, cung cấp cho người học những kiến thức như: Tính nội lực khung chịu tải trọng ngang; Tính độ cứng và chuyển vị ngang của khung; Ví dụ tính chuyển vị ngang của khung; Vùng cứng tại nút khung;...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kết cấu nhà cao tầng: Chương 7 - TS. Nguyễn Hữu Anh Tuấn

21/11/2014 Bài 7 CÁC PHƯƠNG PHÁP G N ĐÚNG Đ TÍNH NHÀ CAO T NG Draft 01- Nguyen Huu Anh Tuan 91
21/11/2014 M đ u Thực tế thiết kế hiện nay dùng các phần mềm phân tích kết cấu Mô hình tính toán nào, dù phức tạp tới đâu, cũng là gần đúng, vì chúng được dựa vào các giả thiết và sự lý tưởng hóa. Các kỹ thuật mô hình hóa kết cấu có thể được định nghĩa là các phương pháp dùng để rút gọn, tổng hợp, và xấp xỉ “hợp lý” các hệ thống kết cấu thực. Các phương pháp tính tay đơn giản: o không thay thế cho việc phân tích trên máy tính o NHƯNG, chúng có thể vẫn hữu ích: hỗ trợ chọn sơ bộ kích thước các cấu kiện chịu lực, tính toán và kiểm tra sơ bộ nội lực, chuyển vị cho gợi ý khi so sánh, đánh giá các phương án kết cấu nhằm lựa chọn phương án hợp lý giúp hiểu thêm được về sự làm việc của kết cấu, và kiểm tra phần nào sự hợp lý của kết quả xuất ra từ máy tính Tính n i l c khung ch u t i tr ng ngang Tác động của gió hay động đất có thể được xem là một hệ các tải trọng ngang tĩnh tác dụng tại mức sàn tầng. Có thể dùng phương pháp Portal hoặc Cantilever để tính sơ bộ khung cứng, với giả thiết là điểm không moment sẽ xuất hiện ở chính giữa nhịp dầm và chiều cao cột Draft 01- Nguyen Huu Anh Tuan 92
21/11/2014 Tính n i l c khung ch u t i tr ng ngang Portal method Xem khung gồm nhiều khung một nhịp đứng cạnh nhau khi xác định lực dọc trong cột do moment lật gây bởi tải ngang, với cột phía đón gió chịu kéo và cột phía hút gió chịu nén. Sau khi phân phối lực cắt cho cột và giả thiết vị trí các điểm uốn thì dễ dàng xác định được moment trong cột và dầm. Ví dụ: xác định lực cắt ngang trong các cột tầng trên cùng, giả thiết lực cắt trong cột giữa gấp đôi lực cắt trong cột biên. Cũng có thể giả thiết là lực cắt cột tỷ lệ với chiều dài các nhịp dầm kề với cột đang xét. Tính n i l c khung ch u t i tr ng ngang Portal method Lực cắt cột Lực cắt dầm Moment cột Moment dầm Lực dọc Draft 01- Nguyen Huu Anh Tuan 93
21/11/2014 Tính n i l c khung ch u t i tr ng ngang Cantilever method Xem công trình là một thanh công-xon thẳng đứng, moment lật do tải ngang được chịu bởi lực nén trong các cột ở phía hút gió so với trục trung hòa của khung, và lực kéo trong các cột phía đón gió. Trục trung hòa được xác định dựa vào moment tĩnh của cột, và lực dọc phân cho một cột được giả thiết là tỷ lệ với khoảng cách từ cột đó đến trục trung hòa. Ví dụ: phân phối lực dọc trong các cột tầng trên cùng VR x h/2 = 2(F2X2 + F1X1) Ví dụ tính toán Sơ đồ khung và tải trọng Draft 01- Nguyen Huu Anh Tuan 94
21/11/2014 Ví dụ tính toán Lực cắt cột tích lũy Ví dụ tính toán Portal method Draft 01- Nguyen Huu Anh Tuan 95
21/11/2014 Ví dụ tính toán Cantilever method NHẬN XÉT: Hai phương pháp gần đúng cho kết quả khác nhau, và khác với kết quả phân tích khung bằng phần mềm. Kết quả giải khung cho thấy có sự sai lệch về vị trí giả thiết của điểm không moment, đặc biệt ở tầng trên cùng và tầng dưới cùng; cũng như giả thiết về sự phân phối lực cắt cột, vv… Tính đ c ng và chuy n v ngang c a khung Chuyển vị tương đối của một tầng so với tầng dưới nó là kết quả của biến dạng uốn và biến dạng cắt. Thành phần biến dạng uốn là do biến dạng dọc trục của các cột gây ra. Thành phần biến dạng cắt là do sự xoay tại nút khung, gây ra moment uốn trong dầm và cột. Với khung có tỷ số chiều cao trên chiều rộng nhỏ hơn 3 thì thành phần chuyển vị ngang do biến dạng dọc trục cột có thể được bỏ qua. Draft 01- Nguyen Huu Anh Tuan 96
21/11/2014 Xem như Tầng điển hình gần bằng nhau Tải ngang tích lũy Một tầng điển hình được tách riêng Tính đ c ng và chuy n v ngang c a khung Chuyển vị do sự xoay của cột Giả thiết lực cắt cột ở trên và ở dưới tầng đang xét là như nhau. Khi dầm được xem như cứng tuyệt đối theo phương ngang, chuyển vị ngang mỗi đầu cột được tính như thanh công-xon có chiều dài h/2 ݄ ଷ ∆ଵ ܸ 2 = 2 3‫ܫܧ‬௖ ܸ݄ଷ ∆ଵ = 12‫ܫ ∑ ܧ‬௖ Kể tới tất cả các cột của mỗi tầng, ta được Draft 01- Nguyen Huu Anh Tuan 97
21/11/2014 Tính đ c ng và chuy n v ngang c a khung Chuyển vị do sự xoay của dầm Lúc này cột được xem là cứng tuyệt đối, mỗi đầu dầm có góc xoay là θ, gây ra moment nội lực 12EIθ/L ở đầu đó. Tổng moment nội lực của các dầm tầng đang xét sẽ là 12EθΣ(Ibi/Li) với Ibi và Li là moment quán tính uốn và nhịp của dầm thứ i. Moment ngoại lực do lực ngang V là Vh. Từ điều kiện cân bằng của moment nội và ngoại lực, và quan hệ hình học ∆2=θh, ta tính được độ lệch ngang của tầng nhà. ܸ݄ଶ ∆ଶ = 12‫ܫ ∑ ܧ‬௕௜ ⁄‫ܮ‬௜ Tính đ c ng và chuy n v ngang c a khung Chuyển vị tổng do biến dạng cắt của khung tại một tầng ܸℎଶ ℎ 1 ∆௦ ൌ ∆ଵ ൅∆ଶ ൌ + 12 ∑ ‫ܫܧ‬ ௖ộ௧ ∑ ‫ܮ/ܫܧ‬ ௗầ௠ Lưu ý ∆S là chuyển vị lệch tại tầng đang xét, chưa phải là chuyển vị tuyệt đối của tầng đó Draft 01- Nguyen Huu Anh Tuan 98
21/11/2014 Ví d tính chuy n v ngang c a khung Lấy khung 30 tầng đã xét ở phần trước làm ví dụ. 1. Chuyển vị do biến dạng uốn khi xem nhà là một thanh công-xon Trục trung hòa trùng với trục đối xứng của khung Số liệu tính toán: a1 = 4 ft2; a2 = 6 ft2 ; d1 = 53 ft; d2 = 13 ft Tải ngang xem như phân bố đều w =12/13= 0.9231 k/ft Moment quán tính uốn của khung đối với trục trung hòa: ‫ܽ 2 = ܫ‬ଵ ݀ଵ + ܽଶ ݀ଶ = 24 500 ft4 (211.46 m4) ଶ ଶ Chuyển vị đỉnh nhà do hiệu ứng công-xon: ‫ ݈ݓ‬ସ ∆௖௔௡௧ = = 0.0245 ft (7.5 mm) 8‫ܫܧ‬ Ví d tính chuy n v ngang c a khung 2. Chuyển vị do biến dạng cắt khi cột xoay ΣIc = 2 × (0.33 + 0.5) = 1.66 ft4 Dùng giá trị trung bình của lực cắt tích lũy trong cột V=210 kip, và h = 13ft ܸℎଷ ∆ଵ ൌ = 0.0056 ft/tầng (1.70 mm/tầng) 12‫ܫ ∑ ܧ‬௖ 3. Chuyển vị do biến dạng cắt khi dầm xoay Với tất cả các dầm của 1 tầng: ΣI/L = 0.5/40 + 0.5/26 + 0.5/40 = 0.0442 ft Dùng giá trị trung bình của lực cắt tích lũy trong cột V=210 kip, và h = 13ft ܸℎଶ ∆ଶ ൌ = 0.016 ft/tầng (4.87 mm/tầng) 12‫ܮ⁄ ܫ ∑ ܧ‬ 4. Chuyển vị tổng Chuyển vị tổng do biến dạng cắt ∆s = ∆1 + ∆2 = 0.0216 ft/tầng (6.58 mm/tầng) Chuyển vị tại đỉnh nhà do biến dạng cắt: 30∆s = 0.648 ft (197.5 mm) Chuyển vị tổng tại đỉnh nhà do biến dạng uốn và cắt = 0.673 ft ( 205 mm) Draft 01- Nguyen Huu Anh Tuan 99
21/11/2014 Ví d tính chuy n v ngang - So sánh ảnh hưởng của biến dạng uốn và biến dạng cắt đến chuyển vị nhà? - Hình bên trình bày kết quả tính chuyển vị bằng phương pháp tính tay đơn giản và bằng phần mềm phân tích kết cấu. Cho nhận xét? Tính chuy n v b ng PP c t tương đương Khung được đơn giản hóa bằng một cột tương đương có moment quán tính uốn Ie và diện tích chịu cắt Av, đại diện cho biến dạng uốn và cắt của khung. ‫ܫ‬௘ = ෍ ‫ܣ‬௜ ‫ݔ‬௜ଶ Ai, xi _diện tích tiết diện ngang và khoảng cách đến trục trung hòa của cột i 12 ‫ܣ‬௩ = 1 1 ‫ܩ‬ℎ ∑(‫)ܮ/ܫܧ(∑ + )ܫܧ‬ ௖ộ௧ ௗầ௠ ‫ܣ‬௩ = 30 Giả thiết G = 0.4E và Ecột=Edầm= E 1 1 ℎ ∑ + ‫ܫ‬௖ộ௧ ∑(‫)ܮ/ܫ‬ௗầ௠ Draft 01- Nguyen Huu Anh Tuan 100
21/11/2014 Tính chuy n v b ng PP c t tương đương Xc (4 + 4 + 6 + 6) Xc = 4×30 + 6×50 + 6×90 Xc = 48ft (14.63 m) Khung Cột tương đương Vùng c ng t i nút khung Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm cho thấy việc tính toán xem nút khung là cứng tuyệt đối và do đó lấy chiều dài cấu kiện từ mép gối tới mép gối, sẽ cho độ cứng lớn hơn thực tế; bởi vì thực tế vẫn có biến dạng xảy ra trong các vùng “cứng” này. Các phần mềm phân tích kết cấu hiện nay cho phép dùng hệ số giảm độ cứng cho vùng nút (khi định nghĩa lengths of rigid offsets). Draft 01- Nguyen Huu Anh Tuan 101

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2411 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.