HUONG DẪN TÍNH GIÓ ĐỘNG

Nguyễn Thạc Vũ - Khoa Xây dựng DD&CN
Trang 1
THÀNH PHẦN TĨNH CỦA TẢI TRỌNG GIÓ
1. Áp lực tiêu chuẩn của tải trọng gió tĩnh tác động vào điểm j (cao độ
j
z
) được xác định
theo công thức:
0
.().
tc
jjj
WWkzc
=
*
0
W
: Áp lực gió tiêu chuẩn lấy theo phân vùng áp lực gió trong TCVN 2737-1995.
(Ví dụ: Đà nẵng thuộc vùng IIB có
0
W
= 0,95 kN/m
2
).


Vùng áp lực gió trên bản đồ
IA IB
IIA IIB IIIA IIIB IV V
W
o

(kN/m
2
)
0,55 0,65
0,83 0,95 1,10 1,25 1,55 1,85

*
()
j
kz
: hệ số xét đến sự thay đổi áp lực gió, phụ thuộc địa hình tính toán và độ cao
j
z

của điểm j.

*
j
c
: hệ số khí động, lấy trong TCVN 2737-1995.
Đơn vị của
tc
j
W
là kN/m
2
.
2. Áp lực tính toán:

tttc

jj
WW
gb
=
*
g
: hệ số độ tin cậy (= 1,2).
*
b
: hệ số điều chỉnh theo thời gian sử dụng (lấy ở bảng 6, trang 12 TCXD 229).




Nguyễn Thạc Vũ - Khoa Xây dựng DD&CN
Trang 2
3. Tải trọng gió tĩnh tác động vào hệ:
a. Cách 1: Quy áp lực gió về tác dụng thành lực phân bố trên cột.
.
tttt
jj
qWB
=

b. Cách 2: Quy áp lực gió về tác dụng thành lực phân bố trên dầm.
Tương tự như cách 1, nhưng tải trọng gió phân bố trên dầm biên (phương vuông
góc hướng gió)
.
tttt
jj
qWH
=
c. Cách 3: Quy áp lực gió về tác
dụng thành lực tập trung vào nút.
.
tttt
jjj
PWS
=
d. Cách 4: Quy áp lực gió về
tác dụng thành lực tập trung vào
từng tầng.
.
tttt
jjj
PWS
=
S

j
: là diện tích đón gió của
cả tầng


















B
Gió đ
ẩy

Gió hút

q
3
đ

q
2
đ

q
1
đ

q
3
h

q
2
h

q
1
h

P
j
đ

S
j
Nguyễn Thạc Vũ - Khoa Xây dựng DD&CN
Trang 3
THÀNH PHẦN ĐỘNG CỦA TẢI TRỌNG GIÓ

* Xây dựng mô hình trên máy tính, khai báo khối lượng dùng để tính tần số và dạng
dao động riêng của hệ = (Trọng lượng Tĩnh tải tiêu chuẩn + 0,5 Hoạt tải tiêu chuẩn) /g.
(g: gia tốc trọng trường)
* Phân tích dao động theo từng phương (xét từng phương riêng biệt).
- Theo phương X: có các tần số dao động riêng
12
,,
ff
và các chuyển vị dao
động
1121112222
,, ,,,, ,,
nn
yyyyyy
- Theo phương Y: tương tự, cũng có các tần số dao động riêng
12
,,
ff
và các
chuyển vị dao động
1121112222
,, ,,,, ,,
nn
yyyyyy
* Xét 1 phương nào đó, dùng sơ đồ hệ thanh console để tính tải trọng gió động:


Dạng 1 Dạng 2 Dạng i
Chú ý ký hiệu: j: phần thứ j của công trình (tầng j); i: dạng dao động thứ i.
* So sánh

1
f
với tần số giới hạn
L
f
(
L
f
tra bảng 2, trang 7 TCXD 229, với kết cấu
bê tông cốt thép có
0,3
d
=
và kết cấu dạng tháp thép có
0,15
d
=
):

- Nếu
1
L
ff
>
: công trình có độ cứng lớn, thành phần động của tải trọng gió chỉ
do xung vận tốc gió gây ra.
- Nếu
1
L
ff

£
: công trình có độ cứng bé, thành phần động của tải trọng gió phải
kể đến tác động của cả xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình, và cần tính với s
dạng dao động đầu tiên có tần số dao động riêng
L
ff
£
.
1

2

j

n

m
1

m
2

m
j

m
n

y
n1

y
j1

y
n2

y
j2

y
ni

y
ji

Nguyễn Thạc Vũ - Khoa Xây dựng DD&CN
Trang 4
1. Xét trường hợp
1
L
ff
>
:
* Áp lực tiêu chuẩn của tải trọng gió động vào điểm j được xác định theo công thức:

tctc
pjjj
WW
zn

=
-
tc
j
W
: được xác định như trang 1 (
0
.().
jj
Wkzc
=
).
-
j
z
: hệ số áp lực động của tải trọng gió, lấy ở bảng 3, trang 8 TCXD 229, phụ
thuộc dạng địa hình và độ cao
j
z
.

-
n
: hệ số tương quan không gian của công trình, tra
ở bảng 4, trang 9 TCXD 229 với
;
BH
rc
==
.

* Áp lực tính toán:

tttc
pjpj
WW
gb
=

,
gb
được xác định giống gió tĩnh.
Hướng gió
H
B
Nguyễn Thạc Vũ - Khoa Xây dựng DD&CN
Trang 5
* Tải trọng gió động tác động vào hệ: đối với nhà nhiều tầng, để đơn giản thường
dùng cách đặt lực gió tập trung vào từng tầng.
Để xác định tải trọng gió động, ta có thể lập bảng như sau:
(1)
W
0
=

(kN/m
2
)
(2) γ =1.2
(3) β =
(4) ν =
Cao độ Hệ số HS khí độngDT đón/hút gióÁp lực gió tĩnh Lực gió tĩnh Hệ số ALĐ
Áp lực gió động
Lực gió động
z
j
k(z
j
) c
j
S
j
W
j
tc
P
j
tt
ζ
j
W
pj
tc
P
pj

tt
(m)
(m
2
) (kN/m
2
)
(kN)
(kN/m
2
)
(kN)
(5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14)
n
n-1
1
Thông tin chung:
Tầng

(1): Áp lực gió tiêu chuẩn, xác định theo phân vùng gió trong TCVN 2737-1995
(xem trang 1).
(3): Hệ số điều chỉnh theo thời gian sử dụng (xem trang 1).
(4): Hệ số tương quan không gian của công trình, tra bảng (xem trang 4) với
;
BH
rc
==
.
Nếu sử dụng Add-in Gio dong.xla có hàm số Nuy thì nhập công thức =Nuy(B, H)
(5): Tên các tầng của công trình.

(6): Cao độ của tầng.
(7): Hệ số xét đến sự thay đổi áp lực gió, phụ thuộc dạng địa hình và cao độ của tầng
(tra bảng trang 1).
Nếu sử dụng Add-in Gio dong.xla có hàm số k thì nhập công thức =k(ĐH, z)
Với: ĐH là dạng địa hình (=1 ứng với địa hình A; 2 # B; 3 # C)
z : cao độ
(8): Hệ số khí động, tra trong TCVN 2737-1995. Nếu quy tải trọng gió về tác dụng
trên từng tầng thì lấy bằng tổng hệ số bên đẩy + (trị tuyệt đối) bên hút.
(9): Diện tích đón gió của tầng.
(10): Xác định theo công thức:
0
.().
jj
Wkzc

(11): Xác định theo công thức:

tc
jj
WS
gb

(12): Hệ số áp lực động của tải trọng gió, tra bảng (trang 4) phụ thuộc dạng địa hình
và độ cao .
Nếu sử dụng Add-in Gio dong.xla có hàm số ALD thì nhập công thức =ALD(ĐH, z)
Với: ĐH là dạng địa hình (=1 ứng với địa hình A; 2 # B; 3 # C)
z : cao độ
(13): Xác định theo công thức:

tc

jj
W
zn

(14): Xác định theo công thức:

tc
pjj
WS
gb








Nguyễn Thạc Vũ - Khoa Xây dựng DD&CN
Trang 6
2. Xét trường hợp
1
L
ff
£
: cần xét s dạng dao động có tần số dao động riêng
L
ff
£
.

Giá trị tiêu chuẩn của tải trọng gió động vào tầng j ở dạng dao động i được xác định
theo công thức:
()

pjijiiji
WMy
xy
=

-
j
M
: khối lượng tầng j, bằng tổng khối lượng các nút trong tầng.
-
ji
y
: chuyển vị dao động của tầng j trong dạng dao động thứ i.
(Trong phần mềm Etabs, ta có thể xuất được kết quả khối lượng của các tầng và các
chuyển vị dao động của các tầng trong các dạng dao động)
-
i
x
: hệ số động lực ứng với dạng dao động i, tra đồ thị phụ thuộc
i
e
.
0
940.
i
i

W
f
g
e
=
+
g
: hệ số độ tin cậy (= 1,2).
+
0
W
: Áp lực gió tiêu chuẩn, xác định theo phân vùng gió trong TCVN
2737-1995. Đơn vị N/m
2
.
+
i
f
: tần số dao động riêng của dạng dao động thứ i.
Trường hợp
0
W
sử dụng đơn vị kN/m
2
có thể dùng công thức sau:
0
0,037.
i
i
W

f
e
=


-
i
y
được xác định theo công thức sau:
1
2
1
.
.
n
jiFj
j
i
n
jij
j
yW
yM
y
=
=
=
å
å

Fj
W
được xác định theo công thức

tc
Fjjjj
WWS
zn
= .
Trong đó: Giá trị
,,
tc
jjj
WS
z
được xác định giống trang 4.
Nguyễn Thạc Vũ - Khoa Xây dựng DD&CN
Trang 7

n
ứng với dạng dao động thứ 1 (
1
n
) được xác định như ở trang 3

n
ứng với dạng dao động thứ 2, 3, … (
23
,,

nn
) = 1.
Ta có thể lập bảng như sau:
(1)
W
0
=

(daN/m
2
)
(5)
f
i
=

(2) γ =1.2 (6)
ε
i
=

(3) β = (7)
ξ
i
=

(4) ν = (20)
ψ
i
=

Cao độ K.lượngC.vị d.động Hệ số HS khí độngDT đón/hút gióÁp lực gió tĩnhHệ số ALĐ
z
j
M
j
y
ji
k(z
j
) c
j
S
j
W
j
tc
ζ
j
(m) (tấn khối)
(m
2
) (kN/m
2
)
(kN) (kN) (kN)
(8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (21) (22)
n
n-1
1

y
ji
2
.M
j
W
p(ji)
tc
W
p(ji)
tt
Thông tin chung:
Tầng
W
Fj
y
ji
.W
Fj

(1): Áp lực gió tiêu chuẩn, xác định theo phân vùng gió trong TCVN 2737-1995
(xem trang 1).
(3): Hệ số điều chỉnh theo thời gian sử dụng (xem trang 1).
(4): Hệ số tương quan không gian của công trình.
Dạng dao động thứ 1,
1
n
tra bảng (xem trang 4) với
;
BH

rc
==
.
Nếu sử dụng Add-in Gio dong.xla có hàm số Nuy thì nhập công thức =Nuy(B, H)
Các dạng dao động khác,
12
,,
nn
lấy = 1.
(5): Tần số dao động riêng của dạng dao động thứ i.
(6):
0
0,037.
i
i
W
f
e
= (
0
W
đơn vị là kN/m
2
).
(7): Hệ số động lực ứng với dạng dao động i, tra đồ thị (xem trang 6).
(8): Tên các tầng.
(9): Cao độ của tầng.
(10): Khối lượng của cả tầng. (Kết quả được lấy từ phần mềm Etabs)
(11): Chuyển vị dao động của tầng j trong dạng dao động thứ i. (Kết quả được
lấy từ phần mềm Etabs)

(12): Hệ số xét đến sự thay đổi áp lực gió, phụ thuộc dạng địa hình và cao độ của
tầng (tra bảng trang 1)
Nếu sử dụng Add-in Gio dong.xla có hàm số k thì nhập công thức =k(ĐH, z)
Với: ĐH là dạng địa hình (=1 ứng với địa hình A; 2 # B; 3 # C)
z : cao độ
(13): Tổng hệ số khí động của hai mặt đẩy và hút, tra trong TCVN 2737-1995.
(14): Diện tích đón (hoặc hút) gió của tầng đang xét.
(15): Xác định theo công thức:
0
.().
jj
Wkzc

(16): Hệ số áp lực động của tải trọng gió, tra bảng (trang 4) phụ thuộc dạng địa
hình và độ cao.
Nếu sử dụng Add-in Gio dong.xla có hàm số ALD thì nhập công thức =ALD(ĐH, z)
Với: ĐH là dạng địa hình (=1 ứng với địa hình A; 2 # B; 3 # C)
z : cao độ
(17): Xác định theo công thức:

tc
jjj
WS
zn

(kN/m
2
)

Nguyễn Thạc Vũ - Khoa Xây dựng DD&CN

Trang 8
(18): Từ giá trị
.
jiFj
yW
ta xác định được
1
.
n
jiFj
j
yW
=
å

(19): Từ giá trị
2
.
jij
yM
ta xác định được
2
1
.
n
jij
j
yM
=
å

(20): Xác định theo công thức
1
2
1
.
.
n
jiFj
j
i
n
jij
j
yW
yM
y
=
=
=
å
å

(21): Xác định theo công thức

jiiji
My
xy

(22): Xác định theo công thức

()

tc
pji
W
gb