bài tập về nhà cao tầng

BÀI TẬP LỚN NHÀ CAO TẦNG GVHD: ThS. DƢƠNG NGỌC TUẤN

SVTH: LÊ VĂN HÙNG MSSV: 1051060021 1


TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN.

I. GIỚI THIỆU VÀ VẼ SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH.
II. XÁC ĐỊNH TẦN SỐ DAO ĐỘNG RIÊNG.
III. XÁC ĐỊNH DẠNG DAO ĐỘNG RIÊNG.
IV. XÁC ĐỊNH ÁP LỰC GIÓ TĨNH (tiêu chuẩn và tính toán)
V. XÁC ĐỊNH ÁP LỰC GIÓ ĐỘNG(tiêu chuẩn và tính toán)
VI. TỔNG HỢP ÁP LỰC GIÓ TĨNH ĐỘNG(tiêu chuẩn và tính toán)
VII. MỤC LỤC-TÀI LIỆU THAM KHẢO.













BÀI TẬP LỚN NHÀ CAO TẦNG GVHD: ThS. DƢƠNG NGỌC TUẤN

SVTH: LÊ VĂN HÙNG MSSV: 1051060021 2

1. GIỚI THIỆU VÀ VẼ SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH
 Giới thiệu công trình:
 Công trình nhà cao 23 tầng.
 Chiều cao mỗi tầng 3,4 m.
 Kích thƣớc mặt bằng nhà D x L là 24 x 24(m)
 Thời hạn sử dụng 50 năm.
 Độ cứng nhà theo phƣơng bất lợi :EJ
x
= EJ
y
= 955650,5 (kN.m
2
)
 Khối lƣợng tập trung ứng với các mức sàn m
j
= 1,2 (Tấn)
 Vùng địa hình theo tiêu chuẩn IIA (W
o
= 83 daN/m
2
)
 Sơ đồ tính toán công trình:
 Xem công trình nhƣ một dầm conson, ngàm dƣới đất.
 Vì tổng chiều cao công trình H
ct
= 78,2 (m) > 40 (m)(TCVN 2737-95)
nên công trình cần tính thêm áp lực gió động của công trình.

BÀI TẬP LỚN NHÀ CAO TẦNG GVHD: ThS. DƢƠNG NGỌC TUẤN

SVTH: LÊ VĂN HÙNG MSSV: 1051060021 3

2. XÁC ĐỊNH TẦN SỐ DAO ĐỘNG RIÊNG.
 Công trình có khối lƣợng phân bố đều, độ cứng Ẹ không đổi và liên
kết ngàm.
 Tần số dao động riêng đƣợc xác định theo công thức:

Trong đó:
f
i
– tần số dao động riêng thứ i (Hz);
q – trọng lƣợng đơn vị dài theo chiều cao công trình (kN/m);
EJ – là độ cứng chống uốn của công trình (kN.m
2
);
g – là gia tốc trọng trƣờng (m/s
2
);
h
tj
– là chiều cao tầng của điểm khối lƣợng thứ j (m)
m – là khối lƣợng phân bố đều các điểm (kg, T)
H – là chiều cao của toàn bộ công trình (m).
Với α
1
= 1,875 ; α
2
= 4,694 ; α
3
= 7,860 ; f

L
= 1,3
= 0,1506 < f
L
=1,3
= 0,9442 < f
L
=1,3
= 2,647 > f
L
=1,3
 Ta có f
1
< f
2
< f
L
< f
3.

Nên chỉ cần xét 2 thành phần f
1
và f
2
để tính toán.



BÀI TẬP LỚN NHÀ CAO TẦNG GVHD: ThS. DƢƠNG NGỌC TUẤN

SVTH: LÊ VĂN HÙNG MSSV: 1051060021 4

3. XÁC ĐỊNH DẠNG DAO ĐỘNG RIÊNG.
 Xác định biên độ dao động.
Công thức xác định biên độ dao động:

các hệ số α
i
và B
i
ứng với 3 dạng dao động đầu tiên lấy bằng:
α
1
= 1,875 B
1
= 1,635
α
2
= 4,694 B
2
= 0,980
α
3
= 7,860 B
3
= 1,000

Trong đó
h
j

– là chiều cao của điểm khối lƣợng thứ j (m);

 tính toán điển hình biên độ dao động cho dạng 1:
với α
1
= 1,875 , B
1
= 1,635 cho tầng 1 với h
j
= 3,4 (m).

Y
3,4-1
= sin(1,875.0,043) – sh(1,875.0,043) – B
1
(cos(1,875.0,043) - ch(1,875.0,043))
Y
3,4-1
= 0,011

 tính toán điển hình biên độ dao động cho dạng 2:
với α
1
= 4,694 , B
1
= 0,98 cho tầng 1 với h
j
= 3,4 (m).
Y
3,4-2

= sin(4,684.0,043) – sh(4,694.0,043) – B
1
(cos(4,694.0,043) - ch(4,694.0,043))
Y
3,4-2
= 0,038

Các tầng còn lại được tính toán trong excel ra bảng kết quả sau:





BÀI TẬP LỚN NHÀ CAO TẦNG GVHD: ThS. DƢƠNG NGỌC TUẤN

SVTH: LÊ VĂN HÙNG MSSV: 1051060021 5


BÀI TẬP LỚN NHÀ CAO TẦNG GVHD: ThS. DƢƠNG NGỌC TUẤN

SVTH: LÊ VĂN HÙNG MSSV: 1051060021 6


BÀI TẬP LỚN NHÀ CAO TẦNG GVHD: ThS. DƢƠNG NGỌC TUẤN

SVTH: LÊ VĂN HÙNG MSSV: 1051060021 7

4. XÁC ĐỊNH ÁP LỰC GIÓ TĨNH.
 Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió tác dụng lên phần thứ j
của công trình được tính theo công thức:

Giá trị tính toán thành phần tĩnh của áp lực gió tác dụng lên phần thứ j của
công trình được tính theo công thức:

: hệ số áp lực gió thay đổi theo độ cao z tại phần thứ j
c : hệ số khí động.


 Tính toán áp lực gió tĩnh điển hình:
Với hệ số kí động c = 1,4 ; W
0
=83 daN/m
2
; chiều cao tầng h
1
= 3,4 m .
Ta nội suy hệ số k
j
với h
1
= 3,4m => k
j
= 1,014.
BÀI TẬP LỚN NHÀ CAO TẦNG GVHD: ThS. DƢƠNG NGỌC TUẤN

SVTH: LÊ VĂN HÙNG MSSV: 1051060021 8

Tải trọng tiêu chuẩn gió tĩnh là :
(kN/m2)

Các tầng còn lại được tính toán trong excel ra bảng kết quả sau:






BÀI TẬP LỚN NHÀ CAO TẦNG GVHD: ThS. DƢƠNG NGỌC TUẤN

SVTH: LÊ VĂN HÙNG MSSV: 1051060021 9

5. XÁC ĐỊNH ÁP LỰC GIÓ ĐỘNG
 Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của áp lực gió tác dụng lên phần
thứ j của công trình được xác định theo công thức:

Trong đó:
: khối lƣợng tập trung của phần công trình thứ j, (N)
: hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i, phụ thuộc vào thông số ε
i
và
độ giảm lôga của dao động:

Với:
γ : hệ số độ tin cậy của tải trọng gió, γ = 1,2
W
0
: giá trị áp lực gió vùng.
f
i
: tầng số dao động riêng thứ i (Hz).

y
ji
: dịch chuyển ngang của trọng tâm phần công trình thứ j ứng với dạng dao
động riêng thứ i., không thứ nguyên.
: hệ số được xác định bằng cách chia công trình thành n phần, trong
phạm vi mỗi phần tải trọng gió không đổi.
BÀI TẬP LỚN NHÀ CAO TẦNG GVHD: ThS. DƢƠNG NGỌC TUẤN

SVTH: LÊ VĂN HÙNG MSSV: 1051060021 10


Trong đó:
: giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió tác dụng lên phần
thứ j của công trình.
: hệ số áp lực động của tải gió
mj : khối lƣợng phần công trình thứ j (N)
W
Fj
: 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 khi kể đến ảnh
hưởng xung của vận tốc gió, xác định theo công thức:
(N)
Trong đó:
υ : hệ số tƣơng quan không gian thành phần động của áp lực gió đƣợc lấy
theo bề mặt tính toán của công trình trên đó xác định các tƣơng quan động.
đối với dạng dao động thứ nhất, υ = υ
1
đối với các dạng dao động còn lại, υ =1.
S

j
– diện tích đón gió của phần j của công trình (m
2
).

 Tính toán điển hình WFj:


BÀI TẬP LỚN NHÀ CAO TẦNG GVHD: ThS. DƢƠNG NGỌC TUẤN

SVTH: LÊ VĂN HÙNG MSSV: 1051060021 11



Với h
1
= 3,4(m) nội suy ζ= 0, 318 ; = 117,8 daN/m
2
;
υ
1
= 0,67468 (lấy nội suy với p = 24 m , χ =78,2 m )
υ
2
= 1 ( lấy theo tiêu chuẩn )
S
3,4
= D.h
3,4
= 24.3,4 = 81,6 (m

2
)
 Tính toán với dạng 1: (υ
1
= 0,67468)

(daN) = 20,623 (kN)
 Tính toán với dạng 2: (υ
2
= 1)

(daN) = 30,568 (kN )
Các tầng còn lại được tính toán trong excel ra bảng kết quả sau:
BÀI TẬP LỚN NHÀ CAO TẦNG GVHD: ThS. DƢƠNG NGỌC TUẤN

SVTH: LÊ VĂN HÙNG MSSV: 1051060021 12



 Tính toán điển hình hệ số ψ
i

Với h
j
= 3,4 (m); khối lượng m = 1,2T ; biên độ dao động y
j1
= 0,011 , y
j2
=
0,038; WF

j
(dạng 1)= 20,623 (kN) ; WF
j
(dạng 2)= 30,568 (kN);
Các tầng còn lại được tính toán trong excel ra bảng kết quả sau:
BÀI TẬP LỚN NHÀ CAO TẦNG GVHD: ThS. DƢƠNG NGỌC TUẤN

SVTH: LÊ VĂN HÙNG MSSV: 1051060021 13


 Tính toán thông số ε
i


Với γ = 1,2
BÀI TẬP LỚN NHÀ CAO TẦNG GVHD: ThS. DƢƠNG NGỌC TUẤN

SVTH: LÊ VĂN HÙNG MSSV: 1051060021 14

Tần số giao động riêng : = 0,1506 ; = 0,944
Từ đó ta có kết quả nhƣ sau
Dạng giao động 1 : = 0,22

Dạng giao động 2 : = 0,04





BẢNG TỔNG GIÁ TRỊ THÀNH PHẦN GIÓ ĐỘNG

BÀI TẬP LỚN NHÀ CAO TẦNG GVHD: ThS. DƢƠNG NGỌC TUẤN

SVTH: LÊ VĂN HÙNG MSSV: 1051060021 15


BÀI TẬP LỚN NHÀ CAO TẦNG GVHD: ThS. DƢƠNG NGỌC TUẤN

SVTH: LÊ VĂN HÙNG MSSV: 1051060021 16

6. TỔNG ÁP LỰC GIÓ
Tải trọng gió được tính theo Tiêu chuẩn xây dựng TCVN 2737:1995
Tải trọng gió gồm hai thành phần: thành phần tĩnh và thành phần động.



BÀI TẬP LỚN NHÀ CAO TẦNG GVHD: ThS. DƢƠNG NGỌC TUẤN

SVTH: LÊ VĂN HÙNG MSSV: 1051060021 17

7. MỤC LUC – TÀI LIỆU THAM KHẢO

 TCVN 2737-1995 : Tải trọng và tác động.
 TCVN 229-1999 : Tính toán phần động tải trọng gió.
 Sổ tay thực hành kết cấu công trình – PGS.TS. Vũ Mạnh Hùng.
 Và một số tài liệu khác