tính tải trọng gió

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001
CHƯƠNG 4 :
TÍNH TẢI TRỌNG GIÓ
Dùng chương trình Sap 2000 ; khai báo khung không gian cho công trình .
Gán đặc trưng vật liệu ; tiết diện (sơ bộ) cho khung .
Cột tiết diện vuông (frame) : C 0606; C 0505; C 0404; cột tiết diện tròn :
CTR06; CTR05; CTR04 .
Dầm dọc (frame) : D 0306; dầm ngang : D 0305, D02504 .
Vách (shell) t = 0.2 ; Sàn (shell) t = 0.15
* Khai báo : Analyze / Set Option / Dynamic Analysis / Set Dynamic
Parameters / Number of Modes chọn 18 / Save / Run .
Thu được các giá trò tần số , chu kỳ dao động, chuyển vò ... của công trình .
PROGRAM SAP2000 - VERSION N6.11 FILE:SKY-VIEW.OUT
NONLINEAR VERSION
M O D A L P E R I O D S A N D F R E Q U E N C I E S
MODE PERIOD FREQUENCY FREQUENCY EIGENVALUE
(TIME) (CYC/TIME) (RAD/TIME) (RAD/TIME)**2
1 1.487235 0.672389 4.224743 17.848454
2 1.360383 0.735087 4.618690 21.332297
3 0.830897 1.203518 7.561929 57.182770
4 0.379871 2.632470 16.540294 273.581340
5 0.360178 2.776402 17.444650 304.315806
6 0.356987 2.801223 17.600603 309.781242
7 0.355817 2.810430 17.658452 311.820937
8 0.354922 2.817518 17.702990 313.395862
9 0.354253 2.822841 17.736433 314.581049
10 0.353607 2.827997 17.768831 315.731344
11 0.353292 2.830518 17.784669 316.294437
12 0.352765 2.834745 17.811225 317.239751
13 0.352518 2.836733 17.823717 317.684880

14 0.352457 2.837229 17.826834 317.796006
15 0.352250 2.838897 17.837314 318.169772
16 0.352212 2.839199 17.839215 318.237583
17 0.352365 2.837970 17.831493 317.962156
18 0.352104 2.840073 17.844707 318.433551
Nhận xét : các tần số dao động riêng f
1
= 0.672389 ; f
2
= 0.735087 ; f
3
=
1.203518 đều nhỏ hơn f
L
=1.3 Hz ( giá trò giới hạn của tần số dao động riêng )
nên việc xác đònh thành phần động của tải trọng gió phải cần kể đến ảnh hưởng
của 3 dạng dao động đầu tiên .
PHẦN KẾT CẤU – Chương 4 : TÍNH TẢI TRỌNG GIÓ Trang
28
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001
 Giá trò tiêu chuẩn thành phần động của gió tác dụng lên phần tử j
của dạng dao động thứ i là :
W
P(j i)
= M
j
× ξ
i
× ψ

i
× y
j i
(Tấn) (*)
1) * Xác đònh biên độ dạng dao động riêng Yji : thu được từ kết quả chuyển
vò khi chạy chương trình Sap 2000 ứng với khai báo 18 Modes .
2 ) * Xác đònh M
j

:khối lượng của từng điểm tập trung của công trình .
Chia công trình thành 18 điểm tập trung khối lượng (Mass) ; mỗi
điểm tập trung khối lượng là một sàn có các thành phần chuyển vò theo 2 X , Y là
Ux ; Uy . M
j
= 400 T ( T )
3 ) * Xác đònh ξ
i :
hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i ; cụ thể là
ứng với 3 dạng dao động mode 1; 2; 3 của công trình .
Với f
1
= 0.672 → ε
1
=
.
940. 1
Wo
f
γ
=

1.2 830
940 0.672
×
×
= 0.05
Tra bảng ; ta có ξ
1
= 1.65
Với f
2
= 0.735 → ε
2
=
2
.
940.
Wo
f
γ
=
1.2 830
940 0.735
×
×
= 0.046
Tra bảng ; ta có ξ
2
= 1.48
Với f
3

= 1.204 → ε
2
=
.
940. 3
Wo
f
γ
=
1.2 830
940 1.204
×
×
= 0.0279
Tra bảng ; ta có ξ
3
= 1.43
4 ) * Xác đònh ψ
i
: xác đònh bằng cách chia công trình thành 9 phần trong
phạm vi mỗi phần tải trọng gió có thể coi là không đổi .
ψ
i
=
9
1
9
1
2
j

j
ji F
ji j
jy W
y M
=
=
×
×
∑
∑
Với W
Fj
= W
j
× ζ
j
× S
j
× ν (T)
• Wj : giá trò tiêu chuẩn thành phần tónh của gió (T/m
2
) .
• ζ
j
: hệ số áp lực động của tải trọng ở độ cao z ứng với phần thứ j của
công trình .
• Sj : diện tích bề mặt đón gió của phần thứ j của công trình (m
2
) .

• ν : hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió .
PHẦN KẾT CẤU – Chương 4 : TÍNH TẢI TRỌNG GIÓ Trang
29
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001
4.1 : giá trò tiêu chuẩn của thành phần tónh của gió ( T/m
2
) :
STT Wo (T/m
2
) z (m) K C Wz (T/m
2
)tc Wz (T/m
2
)tt
1 0.083 0 1 1.4 0.1162 0.1394
2 0.083 4.2 1.042 1.4 0.1211 0.1453
3 0.083 8.4 1.145 1.4 0.1330 0.1597
4 0.083 11.7 1.2 1.4 0.1394 0.1673
5 0.083 15 1.24 1.4 0.1441 0.1729
6 0.083 18.3 1.273 1.4 0.1479 0.1775
7 0.083 21.6 1.303 1.4 0.1514 0.1817
8 0.083 24.9 1.329 1.4 0.1544 0.1853
9 0.083 28.2 1.356 1.4 0.1576 0.1891
10 0.083 31.5 1.379 1.4 0.1602 0.1923
11 0.083 34.8 1.399 1.4 0.1626 0.1951
12 0.083 38.1 1.419 1.4 0.1649 0.1979
13 0.083 41.4 1.436 1.4 0.1669 0.2002
14 0.083 44.7 1.449 1.4 0.1684 0.2020
15 0.083 48 1.462 1.4 0.1699 0.2039

16 0.083 51.3 1.475 1.4 0.1714 0.2057
17 0.083 54.6 1.488 1.4 0.1729 0.2075
18 0.083 57.9 1.502 1.4 0.1745 0.2094
4.2 : Xác đònh ζ
j
: hệ số áp lực động của tải trọng ở độ cao z ứng với
phần thứ j của công trình ; tra bảng 3 trong quyển “ Chỉ dẫn tính toán thành phần
động của tải trọng gió theo TCVN 2737 :1995”
Mass 1 2 3 4 5 6 7 8 9
z (m) 0 4.2 8.4 11.7 15 18.3 21.6 24.9 28.2
ζ
j
0.318 0.308 0.307 0.3 0.296 0.288 0.287 0.283 0.281
Mass 10 11 12 13 14 15 16 17 18
z (m) 31.5 34.8 38.1 41.4 44.7 48 51.3 54.6 57.9
ζ
j
0.279 0.278 0.274 0.273 0.272 0.271 0.269 0.268 0.267
4.3 Xác đònh Sj:( diện tích bề mặt đón gió của phần thứ j của công
trình m
2
)
Mass 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Sj (X) 44.1 88.2 78.75 69.3 69.3 69.3 69.3 69.3 69.3
Sj (Y) 67.2 134.4 120 105.6 105.6 105.6 105.6 105.6 105.6
PHẦN KẾT CẤU – Chương 4 : TÍNH TẢI TRỌNG GIÓ Trang
30
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001
Mass 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Sj (X) 69.3 69.3 69.3 69.3 69.3 69.3 69.3 69.3 34.6
Sj (Y) 105.6 105.6 105.6 105.6 105.6 105.6 105.6 105.6 52.8
4.4 Xác đònh ν (hệ số tương quan không gian áp lực động của tải
trọng gió ) : tra bảng 4&5
Mode 1 : ν
1
(X) = 0.7513 ; ν
2
(Y) = 0.675 .
Mode 2 & 3 : ν = 1
→ Ta xác đònh được hệ số ψ
i
ứng với 3 dạng dao động đầu tiên
→ Thay các giá trò vừa tính được vào (*) : ta có giá trò thành phần động
của tải gió tác động lên phần tử thứ j của 3 dạng dao động đầu là :
W
P(j i)
= M
j
× ξ
i
× ψ
i
× y
j i
(Tấn) (*)
Ta thu được giá trò tiêu chuẩn của thành phần tónh của gió và giá trò tiêu
chuẩn của thành phần động của gió, sử dụng công thức gần đúng để quy gió tónh
và gió động thành áp lực gió cuối cùng tác dụng lên công trình :
3

2
1
( )
gio tinh dong
i
i
X X X
=
= +
∑
PHẦN KẾT CẤU – Chương 4 : TÍNH TẢI TRỌNG GIÓ Trang
31
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001
ÁP LỰC GIÓ THEO PHƯƠNG X
STT
TC
Z
W
(T)
1
( )
TC
j
WP T
2
( )
TC
j
WP T

3
TC
j
WP ( )
TC
gioX
W T ( )
TT
gioX
W T
1
5.1244 0.123890 0.086656 0.312016
5.4711
6.5653
2
10.6810 0.743341 0.344867 0.979406
11.9579
14.3494
3
10.4738 1.321494 0.735563 1.712046
12.7580
15.3096
4
9.6604 1.651868 1.115714 2.292830
12.6985
15.2382
5
9.9861 2.271318 1.560620 2.887634
13.9776
16.7731

6
10.2495 2.766879 2.064740 3.479312
15.1509
18.1810
7
10.4920 3.221142 2.605360 4.054595
16.2887
19.5464
8
10.6999 3.675406 3.189646 4.604102
17.3982
20.8778
9
10.9217 4.129670 3.806107 5.120175
18.5214
22.2257
10
11.1019 4.542637 4.438386 5.592244
19.5639
23.4766
11
11.2682 4.955603 5.110139 6.039291
20.6032
24.7238
12
11.4276 5.368570 5.789193 6.432520
21.6115
25.9338
13
11.5662 5.781537 6.479332 6.778402

22.5822
27.0986
14
11.6701 5.781537 7.162712 7.073594
23.2789
27.9346
15
11.7741 6.194504 7.872859 7.332223
24.1884
56.9607
16
11.8780 6.194504 8.569893 7.541780
24.8660
29.8392
17
11.9819 6.607471 9.263141 7.712294
25.7274
30.8729
18
6.0464 6.607471 9.929487 7.851531
14.4579
17.3494
ÁP LỰC GIÓ THEO PHƯƠNG Y
STT
TC
Z
W
(T)
1
( )

TC
j
WP T
2
( )
TC
j
WP T
3
TC
j
WP
( )
TC
gioY
W T ( )
TT
gioY
W T
1
5.1244 0.064875 -0.029664 0.298606
5.4314
6.5177
2
10.6810 0.194624 -0.227793 0.952404
11.6794
14.0153
3
10.4738 0.454123 -0.313274 1.610874
12.1765

14.6118
4
9.6604 0.583873 -0.181126 2.094603
11.8424
14.2109
5
9.9861 1.037996 0.078549 2.562447
12.7519
15.3022
6
10.2495 1.297495 0.247200 3.001323
13.5286
16.2343
7
10.4920 1.621869 0.549846 3.398668
14.2977
17.1573
8
10.6999 1.946243 0.905629 3.747319
15.0185
18.0222
9
10.9217 2.400366 1.349202 4.040838
15.8114
18.9736
10
11.1019 2.659865 1.903669 4.275486
16.4851
19.7821
11

11.2682 3.049113 2.282555 4.467151
17.1387
20.5664
12
11.4276 3.438362 2.753851 4.593093
17.7918
21.3501
13
11.5662 3.762736 3.312939 4.660476
18.4112
22.0934
14
11.6701 4.087110 4.019884 4.672520
19.0658
22.8789
15
11.7741 4.411483 4.408010 4.639399
19.5469
23.4562
16
11.8780 4.670982 4.943995 4.556857
20.0649
24.0779
17
11.9819 4.995356 5.567770 4.432265
20.6766
24.8119
18
6.0464 5.254855 6.445676 4.286180
15.4023

18.4827
PHẦN KẾT CẤU – Chương 4 : TÍNH TẢI TRỌNG GIÓ Trang
32
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001
GIÓ X ( MODE 1 )
STT z
(m)
M j
(T)
Wj
(T/m
2
)
ζ j S j
(m
2
)
ν
WFj
(T)
Yj1
(m)
Yj1
2
(m
2
)
WFj xYj1 Yj1
2

x Mj ψ
1
ξ
1
WP(j1) T/C
(T)
WP(j1) T/T
(T)
1 0 400 0 0.318 67.2 0.675 0 -0.0003 9E-08 0 0.000036 -0.62571 1.65 0.123890 0.148668
2 4.2 400 0.12108 0.308 134.4 0.675 3.383199 -0.0018 3.24E-06 -0.00609 0.001296 -0.62571 1.65 0.743341 0.892009
3 8.4 400 0.133049 0.307 120 0.675 3.308529 -0.0032 1.02E-05 -0.01059 0.004096 -0.62571 1.65 1.321494 1.585793
4 11.7 400 0.13944 0.3 105.6 0.675 2.981785 -0.004 0.000016 -0.01193 0.0064 -0.62571 1.65 1.651868 1.982241
5 15 400 0.144088 0.296 105.6 0.675 3.040095 -0.0055 3.03E-05 -0.01672 0.0121 -0.62571 1.65 2.271318 2.725582
6 18.3 400 0.147923 0.288 105.6 0.675 3.03665 -0.0067 4.49E-05 -0.02035 0.017956 -0.62571 1.65 2.766879 3.320254
7 21.6 400 0.151409 0.287 105.6 0.675 3.09742 -0.0078 6.08E-05 -0.02416 0.024336 -0.62571 1.65 3.221142 3.865371
8 24.9 400 0.15443 0.283 105.6 0.675 3.115195 -0.0089 7.92E-05 -0.02773 0.031684 -0.62571 1.65 3.675406 4.410487
9 28.2 400 0.157567 0.281 105.6 0.675 3.156021 -0.01 0.0001 -0.03156 0.04 -0.62571 1.65 4.129670 4.955603
10 31.5 400 0.16024 0.279 105.6 0.675 3.186708 -0.011 0.000121 -0.03505 0.0484 -0.62571 1.65 4.542637 5.451164
11 34.8 400 0.162564 0.278 105.6 0.675 3.221338 -0.012 0.000144 -0.03866 0.0576 -0.62571 1.65 4.955603 5.946724
12 38.1 400 0.164888 0.274 105.6 0.675 3.220377 -0.013 0.000169 -0.04186 0.0676 -0.62571 1.65 5.368570 6.442285
13 41.4 400 0.166863 0.273 105.6 0.675 3.247064 -0.014 0.000196 -0.04546 0.0784 -0.62571 1.65 5.781537 6.937845
14 44.7 400 0.168374 0.272 105.6 0.675 3.264458 -0.014 0.000196 -0.0457 0.0784 -0.62571 1.65 5.781537 6.937845
15 48 400 0.169884 0.271 105.6 0.675 3.281637 -0.015 0.000225 -0.04922 0.09 -0.62571 1.65 6.194504 7.433405
16 51.3 400 0.171395 0.269 105.6 0.675 3.286383 -0.015 0.000225 -0.0493 0.09 -0.62571 1.65 6.194504 7.433405
17 54.6 400 0.172906 0.268 105.6 0.675 3.303023 -0.016 0.000256 -0.05285 0.1024 -0.62571 1.65 6.607471 7.928966
18 57.9 400 0.174532 0.267 52.8 0.675 1.660829 -0.016 0.000256 -0.02657 0.1024 -0.62571 1.65 6.607471 7.928966
-0.53379 0.853104
PHẦN KẾT CẤU – Chương 4 : TÍNH TẢI TRỌNG GIÓ Trang
33
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001
GIÓ X ( MODE 2 )
STT z
(m)
M j
(T)
Wj
(T/m
2
)
Si j Sj
(m
2
)
ν
WFj
(T)
Yj2
(m)
Yj2
2

(m
2
)
WFj xYj2 Yj2
2
x M j ψ
2
ξ

2
WP(j2) T/C
(T)
WP(j2) T/T
(T)
1 0 400 0.1162 0.318 67.2 1 2.483148 -6.41E-04 4.11E-07 -0.00159 0.000164 -0.22836 1.48 0.086656 0.103987
2 4.2 400 0.12108 0.308 134.4 1 5.012147 -2.55E-03 6.51E-06 -0.01279 0.002603 -0.22836 1.48 0.344867 0.413840
3 8.4 400 0.133049 0.307 120 1 4.901525 -5.44E-03 2.96E-05 -0.02667 0.011842 -0.22836 1.48 0.735563 0.882675
4 11.7 400 0.13944 0.3 105.6 1 4.417459 -8.25E-03 6.81E-05 -0.03646 0.027245 -0.22836 1.48 1.115714 1.338856
5 15 400 0.144088 0.296 105.6 1 4.503845 -1.15E-02 0.000133 -0.05199 0.053306 -0.22836 1.48 1.560620 1.872744
6 18.3 400 0.147923 0.288 105.6 1 4.49874 -1.53E-02 0.000233 -0.06871 0.093306 -0.22836 1.48 2.064740 2.477688
7 21.6 400 0.151409 0.287 105.6 1 4.588771 -0.019272 0.000371 -0.08843 0.148564 -0.22836 1.48 2.605360 3.126432
8 24.9 400 0.15443 0.283 105.6 1 4.615104 -0.023594 0.000557 -0.10889 0.222671 -0.22836 1.48 3.189646 3.827575
9 28.2 400 0.157567 0.281 105.6 1 4.675586 -0.028154 0.000793 -0.13164 0.317059 -0.22836 1.48 3.806107 4.567329
10 31.5 400 0.16024 0.279 105.6 1 4.721049 -0.032831 0.001078 -0.155 0.43115 -0.22836 1.48 4.438386 5.326063
11 34.8 400 0.162564 0.278 105.6 1 4.772353 -0.0378 0.001429 -0.18039 0.571536 -0.22836 1.48 5.110139 6.132167
12 38.1 400 0.164888 0.274 105.6 1 4.77093 -0.042823 0.001834 -0.20431 0.733524 -0.22836 1.48 5.789193 6.947031
13 41.4 400 0.166863 0.273 105.6 1 4.810466 -0.047928 0.002297 -0.23056 0.918837 -0.22836 1.48 6.479332 7.775199
14 44.7 400 0.168374 0.272 105.6 1 4.836234 -0.052983 0.002807 -0.25624 1.122879 -0.22836 1.48 7.162712 8.595254
15 48 400 0.169884 0.271 105.6 1 4.861684 -0.058236 0.003391 -0.28313 1.356573 -0.22836 1.48 7.872859 9.447431
16 51.3 400 0.171395 0.269 105.6 1 4.868715 -0.063392 0.004019 -0.30864 1.607418 -0.22836 1.48 8.569893 10.283871
17 54.6 400 0.172906 0.268 105.6 1 4.893367 -0.06852 0.004695 -0.33529 1.877996 -0.22836 1.48 9.263141 11.115770
18 57.9 400 0.174532 0.267 52.8 1 2.460488 -0.073449 0.005395 -0.18072 2.157902 -0.22836 1.48 9.929487 11.915385
-2.66143 11.65457
PHẦN KẾT CẤU – Chương 4 : TÍNH TẢI TRỌNG GIÓ Trang
34