Tính toán dao động công trình và tải trọng gió tác động vào công trình

CHƯƠNG 5 TÍNH TỐN DAO ĐỘNG CƠNG TRÌNH VÀ TẢI TRỌNG GIĨ TÁC ĐỘNG VÀO CƠNG TRÌNH 5.1. TÍNH TỐN DAO ĐỘNG CƠNG TRÌNH Khi tính tốn thiết kế nhà cao tầng, chúng ta cần đặc biệt quan tâm đến tải trọng ngang (giĩ, động đất) tác động vào cơng trình. Theo điều 6.11 của [1] thì đối với các cơng trình cĩ chiều cao trên 40m khi tính tốn tải trọng giĩ ngồi thành phần tĩnh ra, ta cịn phải kể đến thành phần động. Để xác định được độ lớn thành phần động của tải trọng giĩ tác dụng lên cơng trình, cũng như phản ứng của cơng trình thì ta cần phải xác định tần số dao động riêng của nĩ. Chính vì lẽ đĩ, việc xác định chính xác tần số dao động riêng của cơng trình nhà cao tầng là hết sức cần thiết. Cơng trình Chung cư THANH AN cĩ chiều cao 54m nên ta phải tính thành phần động của tải trọng giĩ. Để phân tích và tính tốn dao động của cơng trình (xác định các giá trị chu kỳ dao động riêng, tần số dao động riêng, chuyển vị,. . . của cơng trình), trong đồ án này sử dụng chương trình ETABS Version 9.1 mơ hình khung khơng gian và giải bài tốn đàn hồi theo phương pháp phần tử hữu hạn. Để xác định được độ lớn thành phần động của tải trọng giĩ tác dụng lên cơng trình, cũng như phản ứng của cơng trình thì ta cần tiến hành các bước sau: TRÌNH TỰ TÍNH GIĨ ĐỘNG Xác định sơ bộ tiết diện dầm, cột và vách cứng. Xác định tải trọng để tính chu kỳ và tần số dao động của cơng trình. Xác định chu kỳ và tần số dao động của cơng trình, trong đồ án này sử dụng phần mềm ETABS.Version 9.1 mơ hình hĩa, tính tốn và phân tích. Kiểm tra lại chu kỳ dao động do chương trình xuất ra. Tính giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng giĩ. Tính giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng giĩ. XÁC ĐỊNH SƠ BỘ DẦM, CỘT VÀ VÁCH CỨNG Xác định sơ bộ kích thước cột Cơng thức tính sơ bộ tiết diện cột: (cm2) (5.1) Trong đĩ: kt - Hệ số hiệu chỉnh tùy theo vị trí cột Cột biên : kt = 1,2; Cột giữa : kt = 1,1; Cột gĩc : kt = 1,3; Rb - Cường độ chịu nén tính tốn của bê tơng; N - Lực nén dọc trục tại tiết diện chân cột, cĩ thể xác định sơ bộ theo theo cơng thức sau: N = msqFs (5.2) Fs - Diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét; ms - Số sàn phía trên tiết diện đang xét (kể cả mái); q - tải trọng tương đương tính trên mỗi mét vuơng mặt sàn trong đĩ gồm tải trọng thường xuyên và tạm thời trên bản sàn, trọng lượng dầm, tường, cột đem tính ra phân bố đều trên sàn. Giá trị q được lấy theo kinh nghiêm thiết kế. . Với nhà cĩ bề dày sàn bé (10 – 14cm kể cả các lớp cấu tạo mặt sàn), cĩ ít tường, kích thước của dầm và cột thuộc loại bé, q = 10 – 14kN/m2. . với nhà cĩ bề dày sàn trung bình (15 – 20cm), tường, dầm, cột là trung bình hoặc lớn, q = 15 – 18 kN/m2. . Với nhà cĩ bề dày sàn khá lớn (trên 25cm), cột và dầm đều lớn thì q cĩ thể đến 20kN/m2 hoặc hơn nữa. Bảng 5.1: Chọn sơ bộ tiết diện cột Vị trí cột Tầng hầm -Tầng 3 Tầng 4 - 7 Tầng 8 - 11 Tầng 12 – KT Cột biên (kt =1,2) 70x70 60x60 50x50 40x40 Cột giữa (kt =1,1) 80x80 70x70 60x60 50x50 Cột gĩc (kt = 1,3) 40x40 35x35 30x30 25x25 Kích thước dầm được chọn như ở chương 2, ta cĩ bảng kích thước dầm sau: Bảng 5.2: kích thước tiết diện dầm Loại dầm Số hiệu dầm Nhịp dầm ld (m) Hệ số md Kích thước tiết diện bd x hd (cm) Dầm khung D1 8,5 14 25x60 D2 5 14 20x35 D3 8,5 14 25x60 Dầm phụ D4 5 18 20x35 D5 8,5 18 20x45 D6 1,4 18 20x35 - Chiều dày vách cứng hv Theo điều 3.4.1 [3]: . Từng vách nên cĩ chiều cao chạy suốt từ mĩng đến mái và cĩ độ cứng khơng đổi trên tồn bộ chiều cao của nĩ. . Chiều dày vách cứng chọn khơng nhỏ hơn 150mm và khơng nhỏ hơn 1/20 chiều cao tầng. . Sơ bộ chọn chiều dày vách cứng hv = 250mm (cho vách của lõi thang máy và thang bộ) và hv=300 (cho 4 vách ở 4 gĩc biên nhà). XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG ĐỂ TÍNH CHU KỲ VÀ TẦN SỐ DAO ĐỘNG Theo TCVN 229:1999 [7] tải trọng dùng để xác định chu kỳ dao động Bao gồm tĩnh tải (TT) + 0.5 hoạt tải ngắn hạn (HT). Tĩnh tải Trọng lượng bản thân cấu kiện ETABS tự động tính tốn. Trọng lượng các lớp cấu tạo Trong chương 2 đã tính: gct = 271 daN/m2 Trọng lượng tường xây Ta lấy gtx = 100 daN/m2. Hoạt tải Theo [7] Chỉ lấy 50% hoạt tải ngắn hạn để tính tốn chu kỳ dao động. Bản sàn: Chung cư cĩ rất nhiều loại phịng do đĩ cĩ rất nhiều loại hoạt tải ngắn hạn khác nhau, để tiện việc tính tốn ta lấy hoạt tải ngắn hạn 1 phịng làm hoạt tải tính tốn chu kỳ dao động chung cho tất cả các phịng. Theo đĩ hoạt tải dùng tính tốn chu kỳ dao động: q = 200x1,2 = 240 daN/m2 Hồ nước mái: Hoạt tải tác dụng lên bản đáy của hồ nước pđ = 2000 daN/m2 Hoạt tải tác dụng lên bản nắp của hồ nước pn = 97.5 daN/m2 CÁC BƯỚC XĐ CHU KỲ VÀ TẦN SỐ DAO ĐỘNG BẰNG ETABS Khai báo đặc trưng vật liệu Sử dụng bêtơng B25 để thiết kế cho tồn bộ kết cấu khung khơng gian bao gồm sàn, dầm, cột và lõi cứng. Bêtơng B25 cĩ các đặc trưng sau đây: Mơđun đàn hồi Eb (T/m2) Hệ số Possion n Khối lượng riêng g (T/m3) 3 x106 0,2 2,5 Hình 5.1: Khai báo đặc trưng vật liệu Khai báo sàn Chiều dày bản sàn đã chọn ở Chương 2 là 10cm. Hình 5.2:Khai báo tiết diện sàn Khai báo vách cứng Chiều dày của lõi cứng chọn sơ bộ là 25 cm cho lõi thang bộ, thang máy, tường cứng các trục và 30 cm cho vách cứng 4 gĩc biên. Hình 5.3: Khai báo tiết diện vách cứng Khai báo tiết diện dầm và cột Tiết diện dầm đã chọn sơ bộ trong Chương 2, tiết diện cột được chọn sơ bộ như ở trên. Hình 5.4: Khai báo tiết diện dầm Hình 5.5: Khai báo tiết diện cột Mơ hình tổng thể của cơng trình trong ETABS 9.1 Hình 5.6: Mơ hình khơng gian bài tốn tính dao động Hình 5.7: Mơ hình mặt bằng tầng sàn điển hình cơng trình Khai báo tải trọng Hình 5.8: khai báo tải trọng Khai báo nguồn tải khối lượng Hình 5.9: khai báo nguồn tải khối lượng Tính tốn dao động .Khai báo: Analyze / Analysic Option/ Set Dynamic Parameters / Number of Modes / Chọn 12 Save / Run Hình 5.9: khai báo phân tích dao động . Kết quả Kết quả phân tích dao động của kết cấu từ chương trình ETABS Version_9.1 được tĩm tắt trong bảng sau: Bảng 5.3: Chu kì và tần số dao động riêng của kết cấu Mode Chu kì(s) Tần số Nhận xét 1 2.025424 0.493724 Chủ yếu theo phương OY 2 1.70564 0.58629 Chủ yếu theo phương OX 3 1.632948 0.612389 Chủ yếu theo phương OX 4 0.529504 1.88856 Chủ yếu theo phương OY 5 0.443586 2.254354 Chủ yếu theo phương OX 6 0.398033 2.512355 Chủ yếu theo phương OX 7 0,231118 4,326794 Chủ yếu theo phương OY 8 0,196952 5,077379 Chủ yếu theo phương OY 9 0,173987 5,747556 Chủ yếu theo phương OX 10 0,132316 7,557665 Chủ yếu theo phương OY 11 0,113773 8,789432 Chủ yếu theo phương OY 12 0,104765 9,545173 Chủ yếu theo phương OX Ta xác định được các Mode ứng với các dạng dao động như sau: Dao động theo phương Y: Mode 1, Mode 4, Mode 7. Trong đĩ Mode 1 là dạng dạng dao động thứ nhất theo phương Y, Mode 4 là dạng dao động thứ 2 theo phương Y, Mode 7 là dạng dao động thứ 3 theo phương Y. Dao động theo phương X: Mode 2; Mode 3; và Mode 6. Trong đó Mode2 là dạng dao động thứ nhất theo phương X, Mode 3 là dạng dao động thứ 2 theo phương X, Mode 6 là dạng dao động thứ 3 theo phương X. Kiểm tra chu kỳ dao động riêng . Qua nhiều tài liệu nghiên cứu, khảo sát dao động của cơng trình, đã đưa ra kết luận: độ cứng EI của cơng trình quyết định cho phần tiếp thu tải trọng ngang và độ võng cơng trình. Trong thiết kế cần phải đảm bảo độ cứng EI để đảm bảo ổn định cho cơng trình. . Nếu EI nhỏ, chu kỳ dao động T sẽ lớn, khơng đảm bảo ổn định. Nếu EI lớn, chu kỳ dao động T nhỏ, cơng trình ổn định nhưng sẽ lãng phí, nhất là lãng phí về vật liệu xây dựng tường cứng. . Qui phạm Việt Nam chưa qui định cụ thể về các chu kỳ dao động hợp lý của nhà cao tầng, nên trong đồ án này xin kiểm tra tính hợp lý của chu kỳ dao động theo cơng thức của [19]. + Ta cĩ: T1 = (0,09 4 0,1)n (5.3) Với: T1 : chu kỳ dao động riêng thứ nhất hợp lý nhất; n = 17 : số tầng của cơng trình. T1 = (0,09 4 0,1)´17 = (1,53 4 1,7) . Từ kết quả phân tích dao động xuất ra từ Chương trình ETABS 9.1 : T1 =0,7 x 2,0254 = 1,418(s) với 0,7 là hệ số kể đến ảnh hưởng độ cứng của các kết cấu khác và cấu kiện phi kết cấu (như tường gạch, song sắt, kết cấu hồn thiện...). Như vậy, chu kỳ dao động riêng của cơng trình cũng như các kích thước cấu kiện đã chọn cĩ EI là hợp lý. . Theo Tiêu Chuẩn Việt Nam, số mode cần tính là sao cho fs < fgh < fs+1. Theo TCVN 229:1999 thì với kết cấu BTCT: fgh = 1.3Hz Ts+1 < Tgh = 0,8s < Ts. + Theo phương OX . Ta thấy mode 2,3 cĩ T > Tgh = 0,8s, nên số mode cần phân tích là 2 mode. + Theo phương OY . Ta thấy mode 1 cĩ T > Tgh = 0,8s, nên số mode cần phân tích là 1 mode. Chu kỳ dao động riêng cần phân tích: Mode Chu kì(s) Tần số 1 2.0254 0.4937 2 1.7056 0.5863 3 1.6329 0.6124 TÍNH TỐN TẢI TRỌNG GIĨ TÁC ĐỘNG VÀO CƠNG TRÌNH . Tải trọng giĩ gồm 2 thành phần: thành phần tĩnh và thành phần động. Giá trị và phương tính tốn của thành phần tĩnh tải trọng giĩ được xác định theo các điều khoản ghi trong tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737:1995. . Thành phần động của tải trọng giĩ được xác định theo các phương tương ứng với phương tính tốn thành phần tĩnh của tải trọng giĩ. Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng giĩ Thành phần tỉnh tải trọng giĩ tác dụng lên cơng trình tính như sau: Wtc = k.c.Wo (5.4) trong đĩ: + k - hệ số tính đến sự thay đổi áp lực giĩ theo độ cao lấy theo bảng 5 [1]; + c - hệ số khí động (phía đĩn giĩ và hút giĩ), lấy theo bảng 6 [1] lấy c = 1.4; + W0- áp lực giĩ tiêu chuẩn, W0 = 83 (daN/m2) nằm trong vùng II-A Giá trị phân bố thành phần tĩnh của giĩ được quy về thành lực tập trung tác dụng lên các tầng tính theo cơng thức sau: F=n.Wtt. htt . L (5.5) trong đĩ: + n - hệ số điều chỉnh áp lực giĩ lấy bằng 1.2; + htt - chiều cao tính tốn của mỗi tầng; + L - bề rơng đĩn giĩ. Kết quả được trình bày trong bảng sau: Bảng 5.4: Tải trọng giĩ tĩnh tác dụng theo phương OX Tầng Cao độz(m) k Wtc(T/m2) htt (m) L(m) Fx (T) MAI 54.0 1.3543 0.1573 2 8.5 3.2089 PHU 52.0 1.3451 0.1563 1.3 8.5 2.0725 KY THUAT 50.7 1.3390 0.1556 3.3 32.5 20.026 THUONG 47.4 1.3229 0.1538 3.3 32.5 19.794 TANG 14 44.1 1.3058 0.1518 3.3 32.5 19.537 TANG 13 40.8 1.2877 0.1497 3.3 32.5 19.266 TANG 12 37.5 1.2682 0.1473 3.3 32.5 18.958 TANG 11 34.2 1.2474 0.1449 3.3 32.5 18.649 TANG 10 30.9 1.2248 0.1423 3.3 32.5 18.314 TANG 9 27.6 1.2002 0.1395 3.3 32.5 17.954 TANG 8 24.3 1.1730 0.1363 3.3 32.5 17.542 TANG 7 21.0 1.1426 0.1328 3.3 32.5 17.091 TANG 6 17.7 1.1079 0.1288 3.3 32.5 16.577 TANG 5 14.4 1.0675 0.1241 3.3 32.5 15.972 TANG 4 11.1 1.0187 0.1183 3.3 32.5 15.225 TANG 3 7.8 0.9560 0.1111 3.3 32.5 14.299 TANG 2 4.5 0.8659 0.1006 4.5 32.5 17.655 Bảng 5.5: Tải trọng giĩ tĩnh tác dụng theo phương OY Tầng Cao độz(m) k Wtc(T/m2) htt (m) L(m) Fy (T) MAI 54.0 1.3543 0.1573 2 8.5 3.2089 PHU 52.0 1.3451 0.1563 1.3 8.5 2.0725 KY THUAT 50.7 1.3390 0.1556 3.3 42.5 26.187 THUONG 47.4 1.3229 0.1538 3.3 42.5 25.885 TANG 14 44.1 1.3058 0.1518 3.3 42.5 25.548 TANG 13 40.8 1.2877 0.1497 3.3 42.5 25.195 TANG 12 37.5 1.2682 0.1473 3.3 42.5 24.791 TANG 11 34.2 1.2474 0.1449 3.3 42.5 24.387 TANG 10 30.9 1.2248 0.1423 3.3 42.5 23.949 TANG 9 27.6 1.2002 0.1395 3.3 42.5 23.478 TANG 8 24.3 1.1730 0.1363 3.3 42.5 22.939 TANG 7 21.0 1.1426 0.1328 3.3 42.5 22.35 TANG 6 17.7 1.1079 0.1288 3.3 42.5 21.677 TANG 5 14.4 1.0675 0.1241 3.3 42.5 20.886 TANG 4 11.1 1.0187 0.1183 3.3 42.5 19.91 TANG 3 7.8 0.9560 0.1111 3.3 42.5 18.698 TANG 2 4.5 0.8659 0.1006 4.5 42.5 23.088 Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng giĩ a. Cơ sở tính tốn + Tùy mức độ nhạy cảm của cơng trình đối với tác dụng động lực của tải trọng giĩ mà thành phần động của tải trọng giĩ chỉ cần kể tác động thành phần xung của vận tốc giĩ hoặc cả với lực quán tính của cơng trình. + Mức độ nhạy cảm được đánh giá tương quan giữa giá trị tần số dao động riêng cơ bản của cơng trình, đặc biệt là tần số dao động riêng thứ nhất, với tần số giới hạn fL. Theo bảng 2 [7], xác định giá trị giới hạn của tần số dao động riêng fL = 1.3(Hz) – (vùng II, ). + Ta cĩ f1 = 0,4645 (Hz), nhỏ hơn fL nên thành phần động của tải trọng giĩ phải kể đến tác dụng của cả xung vận tốc giĩ và lực quán tính của cơng trình. Thiết lập sơ đồ tính tốn + Sơ đồ tính tốn được chọn là thanh consol ngàm chặt ở mặt mĩng cĩ 17 điểm tập trung khối lượng Mi ứng với cao trình 17 sàn tầng tính từ mặt đất tự nhiên trở lên, ứng với mỗi tầng cĩ áp lực giĩ lên bề mặt cơng trình cĩ thể coi như là khơng đổi. Hình 5.10: Sơ đồ tính tốn động lực tải trọng giĩ lên cơng trình Ghi chú: Vị trí điểm tập trung khối lượng đặt tương ứng với cao trình trọng tâm của các kết cấu truyền tải trọng ngang của cơng trình (sàn nhà). + Theo [7] điều 4.5 và 4.6, giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng giĩ tác dụng lên phần tử thứ j ứng với dao động thứ i được xác định theo cơng thức: Wp (ji) = Mj (5.6) Trong đĩ: Wp (ji) - Lực, cĩ đơn vị tính tốn phù hợp với đơn vị tính tốn của WFj trong cơng thức tính hệ số ; Mj - Khối lượng tập trung của phần cơng trình thứ j; . Để xác định Mj sử dụng chương trình Etabs Version 9.1 với mơ hình khung khơng gian, giải bài tốn với trường hợp tĩnh tải và hoạt tải chất đầy khắp các tầng. . Giá trị Mj tầng mái sẽ bằng tổng các lực dọc tại chân cột và khối lượng lõi cứng của tầng mái. . Giá trị Mj tầng dưới sẽ bằng tổng các lực dọc tại chân cột và khối lượng lõi cứng của tầng trừ đi tổng các lực dọc tại chân cột của tầng kế trên. . Giá trị các khối lượng tập trung ở các mức trong sơ đồ tính tốn bằng tổng khối lượng của các kết cấu chịu lực, kết cấu bao che, trang trí… (5.7) - Hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i, khơng thứ nguyên phụ thuộc vào thơng số và độ giảm lơga của dao động = 0.3 (đối với cơng trình bê tơng cốt thép và gạch đá): Với: - hệ số độ tin cậy của tải trọng giĩ, lấy bằng 1.2; Wo- giá trị của áp lực giĩ, Wo =830 (N/m2); fi - tần số dao động riêng thứ i (Hz) - Hệ số xác định bằng cách chia cơng trình thành n phần, trong phạm vi mỗi phần tải trọng giĩ cĩ thể coi như là khơng đổi: (5.8) WFj = Wj. (5.9) Với: WFj - giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng giĩ tác dụng lên tầng thứ j của cơng trình, ứng với dạng dao động khác nhau thì chỉ kể đến ảnh hưởng của xung vận tốc giĩ, cĩ thứ nguyên là lực; Wj - giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực giĩ tác dụng lên tầng thứ j của cơng trình, xác định theo điều 4.10 [7]; - Là hệ số áp lực động của tải trọng giĩ, ở độ cao ứng với tầng thứ j của cơng trình, khơng thứ nguyên. Giá trị của lấy theo TCVN 2737: 1995 và được cho trong bảng 3 TCVN 229: 1999; - hệ số tương quan khơng gian áp lực động của tải trọng giĩ ứng với các dạng dao động khác nhau của cơng trình, khơng thứ nguyên, khi tính tốn dao động thứ nhất lấy bằng 1, đối với các dao động cịn lại lấy bằng 1. Các giá tri 1 được xác định theo điều 4.2 bảng 4 và 5 [7]; Sj - Diện tích đĩn giĩ của phần j cơng trình (m2); yji - là dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm phần thứ j ứng với dao động riêng thứ i, khơng thứ nguyên. Gía trị được xuất ra từ Etabs V9.1. Xác định các giá trị trong cơng thức Dựa vào các cơng thức đã được trình bày rõ ở mục 5.6.2.a ta xác định các giá trị trong cơng thức và được trình bày trong các bảng dưới đây: Xác định , Bảng 5.6: Xác định , Dạng dao động Phương X-Phương Y fi (Hz) 1 0.4937 0,068 1.55 2 0.5863 0,057 1,53 3 0.6124 0,055 1,52 Xác định chuyển vị ngang tỉ đối của trọng tâm cơng trình ứng với Mode 1, Mode 2 và Mode 3 (được trình bày từ các bảng dưới đây): Bảng 5.7: Kết quả chuyển vị ngang tỉ đối của trọng tâm cơng trình ứng với Mode 1, f1 = 0,4937Hz Tầng Diaphragm Mode UY(m) Yij TRET D1 1 -0.0005 0 TANG2 D2 1 -0.002 -0.000444 TANG3 D3 1 -0.0036 -0.000462 TANG4 D4 1 -0.0054 -0.000486 TANG5 D5 1 -0.0076 -0.000528 TANG6 D6 1 -0.0098 -0.000554 TANG7 D7 1 -0.0122 -0.000581 TANG8 D8 1 -0.0146 -0.000601 TANG9 D9 1 -0.0171 -0.000620 TANG10 D10 1 -0.0195 -0.000631 TANG11 D11 1 -0.0219 -0.000640 TANG12 D12 1 -0.0242 -0.000645 TANG13 D13 1 -0.0264 -0.000647 TANG14 D14 1 -0.0286 -0.000649 THUONG D15 1 -0.0307 -0.000648 KYTHUAT D16 1 -0.0326 -0.000643 PHU D17 1 -0.0334 -0.000642 MAI D18 1 -0.0345 -0.000639 Bảng 5.8: Kết quả chuyển vị ngang tỉ đối của trọng tâm cơng trình ứng với Mode 2, f2 = 0,5863Hz Tầng Diaphragm Mode UX(m) Yij TRET D1 2 0.0004 0 TANG2 D2 2 0.0018 0.000400 TANG3 D3 2 0.0032 0.000410 TANG4 D4 2 0.0049 0.000441 TANG5 D5 2 0.0068 0.000472 TANG6 D6 2 0.009 0.000508 TANG7 D7 2 0.0112 0.000533 TANG8 D8 2 0.0136 0.000560 TANG9 D9 2 0.0161 0.000583 TANG10 D10 2 0.0187 0.000605 TANG11 D11 2 0.0212 0.000620 TANG12 D12 2 0.0238 0.000635 TANG13 D13 2 0.0264 0.000647 TANG14 D14 2 0.0289 0.000655 THUONG D15 2 0.0313 0.000660 KYTHUAT D16 2 0.0338 0.000667 PHU D17 2 0.0347 0.000667 MAI D18 2 0.0362 0.000670 Bảng 5.9: Kết quả chuyển vị ngang tỉ đối của trọng tâm cơng trình ứng với Mode 3, f3 = 0,6124Hz Tầng Diaphragm Mode UX(m) UY(m) TRET D1 3 0 0 TANG2 D2 3 -0.0002 0 TANG3 D3 3 -0.0003 0 TANG4 D4 3 -0.0005 -0.0001 TANG5 D5 3 -0.0007 -0.0001 TANG6 D6 3 -0.001 -0.0001 TANG7 D7 3 -0.0012 -0.0002 TANG8 D8 3 -0.0015 -0.0002 TANG9 D9 3 -0.0017 -0.0003 TANG10 D10 3 -0.002 -0.0003 TANG11 D11 3 -0.0023 -0.0004 TANG12 D12 3 -0.0026 -0.0004 TANG13 D13 3 -0.0028 -0.0005 TANG14 D14 3 -0.0031 -0.0005 THUONG D15 3 -0.0034 -0.0006 KYTHUAT D16 3 -0.0036 -0.0006 PHU D17 3 -0.0037 -0.0007 MAI D18 3 -0.0039 -0.0007 Xác định khối lượng tập trung của cơng trình tầng thứ j, Mj : Bảng 5.10: Khối lượng tập trung tại các tầng Tầng Khối lượng theo phương X(T) Khối lượng theo phương Y(T) TRET 1851.929 1851.929 TANG2 1840.569 1840.569 TANG3 1754.457 1754.457 TANG4 1738.299 1738.299 TANG5 1738.299 1738.299 TANG6 1738.299 1738.299 TANG7 1722.938 1722.938 TANG8 1709.371 1709.371 TANG9 1709.371 1709.371 TANG10 1709.371 1709.371 TANG11 1696.6 1696.6 TANG12 1685.625 1685.625 TANG13 1685.625 1685.625 TANG14 1685.625 1685.625 THUONG 1685.625 1685.625 KYTHUAT 1557.121 1557.121 PHU 140.604 140.604 MAI 45.893 45.893 Xác định hệ số tương quan i khi xét tương quan xung vận tốc giĩ theo chiều cao và bề rộng đĩn giĩ phụ thuộc vào và : Khi giĩ tác động theo phương X = 0.4L = 0.4x32.5 = 13 m = H = 54 m Khi giĩ tác động theo phương Y = D = 42.5 m = H = 54 m Với: D chiều rộng cơng trình theo phương X; L chiều rộng cơng trình theo phương Y; H chiều cao cơng trình. Bảng 5.11: hệ số tương quan i Dạng dao động Phương X Phương Y = 0.4L = H = D = H 1 13 54 0.706 42.5 54 0.651 2 1 1 3 1 1 các giá trị , Si, WFj, và thành phần động của tải trọng giĩ được trình bày trong các bảng 5.12, 5.13 sau: Bảng 5.12: Tính giĩ động theo phương X Tầng Cao độzj(m) WJ(T/m2) Sjx(m2) WFj(T) Mj(T) x ji WFj.xij(T) Mj.xji2(T) W x tcp(ij)(T) W x ttp(ij)(T) MAI 54.0 0.540 0.1573 17 1.444 45.893 0.0006704 9.68E-04 2.06E-05 9.317 0.439 0.526 PHU 52.0 0.543 0.1563 11.05 0.9378 140.604 0.0006673 6.26E-04 6.26E-05 9.317 1.338 1.605 KYTHUAT 50.7 0.545 0.1556 107.25 9.095 1557.121 0.0006667 6.06E-03 6.92E-04 9.317 14.799 17.759 THUONG 47.4 0.550 0.1538 107.25 9.0723 1685.625 0.0006603 5.99E-03 7.35E-04 9.317 15.866 19.040 TANG 14 44.1 0.556 0.1518 107.25 9.052 1685.625 0.0006553 5.93E-03 7.24E-04 9.317 15.746 18.896 TANG 13 40.8 0.562 0.1497 107.25 9.0231 1685.625 0.0006471 5.84E-03 7.06E-04 9.317 15.549 18.659 TANG 12 37.5 0.568 0.1473 107.25 8.9732 1685.625 0.0006347 5.70E-03 6.79E-04 9.317 15.251 18.302 TANG 11 34.2 0.576 0.1449 107.25 8.9513 1696.6 0.0006199 5.55E-03 6.52E-04 9.317 14.993 17.991 TANG 10 30.9 0.584 0.1423 107.25 8.9128 1709.37 0.0006052 5.39E-03 6.26E-04 9.317 14.747 17.697 TANG 9 27.6 0.593 0.1395 107.25 8.8721 1709.37 0.0005833 5.18E-03 5.82E-04 9.317 14.214 17.056 TANG 8 24.3 0.604 0.1363 107.25 8.8294 1709.37 0.0005597 4.94E-03 5.35E-04 9.317 13.639 16.366 TANG 7 21.0 0.617 0.1328 107.25 8.7878 1722.938 0.0005333 4.69E-03 4.90E-04 9.317 13.098 15.718 TANG 6 17.7 0.631 0.1288 107.25 8.7165 1738.299 0.0005085 4.43E-03 4.49E-04 9.317 12.601 15.121 TANG 5 14.4 0.650 0.1241 107.25 8.6513 1738.299 0.0004722 4.09E-03 3.88E-04 9.317 11.701 14.041 TANG 4 11.1 0.674 0.1183 107.25 8.5515 1738.299 0.0004414 3.77E-03 3.39E-04 9.317 10.938 13.126 TANG 3 7.8 0.708 0.1111 107.25 8.4362 1754.457 0.0004103 3.46E-03 2.95E-04 9.317 10.262 12.314 TANG 2 4.5 0.754 0.1006 146.25 11.093 1840.569 0.0004 4.44E-03 2.94E-04 9.317 10.495 12.594 = 7.71E-02 8.27E-03 205.676 246.811 Bảng 5.13: Tính giĩ động theo phương Y Tầng Cao độzj(m) WJ(T/m2) SjY(m2) WFj(T) Mj(T) Y ji WFj.Yij(T) Mj.Yji2(T) W Y tcp(ij)(T) W Y ttp(ij)(T) MAI 54 0.54 0.1573 17 0.9401 45.893 -0.000639 -6.01E-04 1.87E-06 -76.189 0.346 0.416 PHU 52 0.543 0.1563 11.05 0.6105 140.604 -0.000642 -3.92E-04 5.80E-06 -76.189 1.066 1.279 KYTHUAT 50.7 0.545 0.1556 140.25 7.7427 1557.121 -0.000643 -4.98E-03 6.44E-05 -76.189 11.824 14.189 THUONG 47.4 0.55 0.1538 140.25 7.7233 1685.625 -0.000648 -5.00E-03 7.08E-05 -76.189 12.899 15.479 TANG 14 44.1 0.556 0.1518 140.25 7.706 1685.625 -0.000649 -5.00E-03 7.10E-05 -76.189 12.919 15.503 TANG 13 40.8 0.562 0.1497 140.25 7.6814 1685.625 -0.000647 -4.97E-03 7.06E-05 -76.189 12.879 15.455 TANG 12 37.5 0.568 0.1473 140.25 7.639 1685.625 -0.000645 -4.93E-03 7.01E-05 -76.189 12.839 15.407 TANG 11 34.2 0.576 0.1449 140.25 7.6203 1696.6 -0.00064 -4.88E-03 6.95E-05 -76.189 12.823 15.387 TANG 10 30.9 0.584 0.1423 140.25 7.5876 1709.37 -0.000631 -4.79E-03 6.81E-05 -76.189 12.738 15.285 TANG 9 27.6 0.593 0.1395 140.25 7.5529 1709.37 -0.00062 -4.68E-03 6.57E-05 -76.189 12.516 15.019 TANG 8 24.3 0.604 0.1363 140.25 7.5165 1709.37 -0.000601 -4.52E-03 6.17E-05 -76.189 12.132 14.558 TANG 7 21 0.617 0.1328 140.25 7.4811 1722.938 -0.000581 -4.35E-03 5.82E-05 -76.189 11.821 14.186 TANG 6 17.7 0.631 0.1288 140.25 7.4204 1738.299 -0.000554 -4.11E-03 5.34E-05 -76.189 11.373 13.647 TANG 5 14.4 0.65 0.1241 140.25 7.3649 1738.299 -0.000528 -3.89E-03 4.85E-05 -76.189 10.839 13.007 TANG 4 11.1 0.674 0.1183 140.25 7.28 1738.299 -0.000486 -3.54E-03 4.11E-05 -76.189 9.977 11.972 TANG 3 7.8 0.708 0.1111 140.25 7.1818 1754.457 -0.000462 -3.32E-03 3.74E-05 -76.189 9.572 11.487 TANG 2 4.5 0.754 0.1006 191.25 9.4439 1840.569 -0.000444 -4.19E-03 3.63E-05 -76.189 9.651 11.581 = -6.81E-02 8.94E-04 178.213 213.856 Tải trọng giĩ tồn phần tác dụng vào cơng trình Theo điều 4.12 (TCXD 229:1999) nội lực và chuyển vị gây ra do thành phần tĩnh và động của tải trọng giĩ được xác định như sau: (5.10) trong đĩ: X - momen uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc, hoặc chuyển vị; Xt - momen uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc, hoặc chuyển vị do thành phần tĩnh của tải trọng giĩ gây ra; Xiđ - momen uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc, hoặc chuyển vị do thành phần động của tải trọng giĩ gây ra khi dao động ở dạng thứ i; S - số dạng dao động tính tốn. Kết quả tính tốn tải trọng giĩ tồn phần được trình bày ở các bảng sau: Bảng 5.14: TÍNH TẢI TRỌNG GIĨ THEO PHƯƠNG X Tầng GIĨ TĨNH X (T) GIĨ ĐỘNG X (T) GIĨ TỒN PHẦN PHƯƠNG X(T) MAI 3.2089 0.526 3.7349 PHU 2.0725 1.605 3.6775 KY THUAT 20.026 17.759 37.785 THUONG 19.794 19.040 38.834 TANG 14 19.537 18.896 38.433 TANG 13 19.266 18.659 37.925 TANG 12 18.958 18.302 37.26 TANG 11 18.649 17.991 36.64 TANG 10 18.314 17.697 36.011 TANG 9 17.954 17.056 35.01 TANG 8 17.542 16.366 33.908 TANG 7 17.091 15.718 32.809 TANG 6 16.577 15.121 31.698 TANG 5 15.972 14.041 30.013 TANG 4 15.225 13.126 28.351 TANG 3 14.299 12.314 26.613 TANG 2 17.655 12.594 30.249 Bảng 5.15: TÍNH TẢI TRỌNG GIĨ THEO PHƯƠNG Y Tầng GIĨ TĨNH Y (T) GIĨ ĐỘNG Y (T) GIĨ TỒN PHẦN PHƯƠNG Y(T) MAI 3.2089 0.416 3.6249 PHU 2.0725 1.279 3.3515 KY THUAT 26.187 14.189 40.376 THUONG 25.885 15.479 41.364 TANG 14 25.548 15.503 41.051 TANG 13 25.195 15.455 40.65 TANG 12 24.791 15.407 40.198 TANG 11 24.387 15.387 39.774 TANG 10 23.949 15.285 39.234 TANG 9 23.478 15.019 38.497 TANG 8 22.939 14.558 37.497 TANG 7 22.35 14.186 36.536 TANG 6 21.677 13.647 35.324 TANG 5 20.886 13.007 33.893 TANG 4 19.91 11.972 31.882 TANG 3 18.698 11.487 30.185 TANG 2 23.088 11.581 34.669 KIỂM TRA ĐỘ CỨNG Kiểm tra ổn định chống lật Theo điều 3.2/[3], nhà cao tầng cĩ tỷ lệ chiều cao trên chiều rộng (H/B) lớn hơn 5 thì phải kiểm tra khả năng chống lật dưới tác dụng của động đất và tải trọng giĩ theo điều 2.6.3/[3]. Đối với cơng trình CHUNG CƯ THANH AN, tỷ số , do đĩ khơng cần kiểm tra khả năng chống lật của cơng trình. Kiểm tra chuyển vị Theo [3] chuyển vị theo phương ngang tại đỉnh kết cấu của nhà cao tầng tính theo phương pháp đàn hồi phải thoả mãn điều kiện: Đối với kết cấu khung vách: (5.11) trong đĩ: . f - chuyển vị theo phương ngang tại đỉnh cơng trình (m); . H - chiều cao cơng trình (m). Từ kết quả Etabs 9.1 ta cĩ f = 0,0362 (m), H = 57,5m à Do đĩ chuyển vị theo phương ngang tại đỉnh cơng trình thoả mãn . Nhận xét: Các kích thước chọn sơ bộ ban đầu của cột dầm như trên là thoả điều kiện kiểm tra.