BAI TAP TÍNH TOÁN TẢI GIÓ, ĐỘNG ĐẤT CHO NHÀ CAO TẦNG

TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG GIÓ TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH
Bài 1: Một công trình dân dụng gồm 15 tầng và 1 tầng hầm. Giả thiết tường gạch xây
trên tất cả các dầm, tường dày 200, chiều cao của tầng là 3,5m, tầng hầm 3m. Hoạt tải
toàn phần ptp = 200kG/m2, hoạt tải sàn mái ptp.mái = 75 kG/m2, np = 1,2. Sàn có chiều
dày 15cm, kích thước dầm được thể hiện trên hình. Cột từ tầng Base đến story3 là b =
80cm, h = 80cm, story3 đến story6 là b = 70cm, h=70cm, story6 đến story9 là b =
60cm, h = 60cm, story9 đến story12 là b = 50cm, h = 50cm, story12 đến story16 là b
= 40cm, h = 40cm. Cột trục 1-B3 và 5-B3 từ Base đến story16 là b = 30cm, h = 30cm.
Vách cứng dày 25cm.

7500

7500

D

2000

C

V1

V1

V2

V2

24000

B3

B2
B1

2000

B2'

B4
9000

400
1200 400

5000

B3'

1500 1000 1000 1500

B5

7500

7500

B

A
3900

1600

2000

7500

7500

7500

7500

2000

1600

7500

3900
7500

30000

1

1'

1"

2

3

4

4'

4"

5

Mặt bằng công trình

1


D30X60

C

D30X60
3600

7500

4500
9000
4500
7500

D30X60

7500

3600

7500

A
3900

7500

30000

1

1'

2

3

4

4"

5

Mặt bằng kích thước phần tử dầm.

TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG
1. Tĩnh tải tác dụng lên bản sàn

Stt
1

Các lớp cấu tạo sàn
Gạch men Ceramic
(1cm)



g stc

(kG/m3)

(kG/m2)

2000

0,01x2000=20

1,2

24

n

g stt

(kG/m2)

2

Vữa lót sàn (3cm)

1800

0,03x1800=54

1,2

64,8

3

Vữa trát trần (1cm)

1800

0,01x1800=18

1,2

21,6

4

Đường ống, thiết bị
Tổng cộng:

60

B3

B

D30X60

D30X60

7500

7500

D30X60

D30X60

D30X60

D30X60

D30X60

D30X60

D30X60

D30X60

D30X60

V2

D30X60

D25X40

V2

D25X40

D25X40 D25X40

V1

D30X60
3900

D30X60

D30X60

D30X60
V1

D30X60

7500

D30X60

D25X40
D30X60

D25X40 D25X40

D25X40

D30X60
D30X60

D25X40

7500

D30X60

D30X60

7500

D30X60

D25X40

D30X60

D

D30X60

D30X60

D30X60

D30X60

D30X60

D30X60

D30X60

60
170,4

2


2. Tải trọng do tường xây trên dầm
gt = bt.ht.ng. t = 0,2.(3,5-0,6).1,1..1800 = 1148,4 (kG/m)
3. Trọng lượng bản thân dầm, sàn, cột chương trình tự tính
4. Hoạt tải
- Hoạt tải sàn: pstt = ptp.np = 200.1,2 = 240 (kG/m2)
- Hoạt tải sàn mái: ps.máitt = ptp.mái.np = 75.1,2 = 90 (kG/m2)
5. Khối lượng tham gia dao động
- Dùng vật liệu bê tông M300, có môđun đàn hồi E = 2,9.106 T/m2
- Hệ số Poisson   0,2

Cấu trúc tổ hợp khối lượng tham gia dao động:
MASS = 1TT + 0,5HT
CÁC BƯỚC TÍNH TOÁN (SỬ DỤNG PHẦN MỀM ETABS)
Bước 1: Chọn đơn vị tính Ton-m
Bước 2: Tạo mô hình kết cấu
Bước 3: Vẽ mô hình
-

Vẽ Vách cứng

-

Vẽ cột

-

Vẽ dầm

-

Vẽ sàn

-

Vẽ thêm phần tử dầm cho ô trống

-

Vẽ thêm phần tử sàn cho ô trống

Bước 4: Định nghĩa đặc trưng vật liệu
Bước 5: Định nghĩa đặc trưng hình học
-

Định nghĩa đặc trưng hình học dầm, cột

-

Định nghĩa đặc trưng hình học sàn, vách

Bước 6: Gán đặc trưng hình học
-

Gán đặc trưng hình học cho phần tử dầm

-

Gán đặc trưng hình học cho phần tử cột

-

Gán đặc trưng hình học cho phần tử sàn

-

Gán đặc trưng hình học cho phần tử tường cứng

Bước 7: Định nghĩa loại tải trọng
Bước 8: Gán tải trọng cho kết cấu
-

Gán tĩnh tải do tường tác dụng

-

Gán tĩnh tải lớp cấu tạo cho sàn

-

Gán hoạt tải cho sàn
3


Bước 9: Khai báo tải trọng tham gia dao động (Mass Source)
Bước 10: Gán điền kiện biên cho kết cấu
Bước 11: Chia phần tử
-

Chia phần tử vách cứng

-

Chia phần tử sàn

Bước 12: Khai báo sàn tuyệt đối cứng (DIAPHRAGMS)
Bước 13: Khai báo bậc tự do cho phép
Bước 14: Thực hiện tính toán

4

Bài 2:
Xét công trình dân dụng gồm 21 tầng và 1 tầng hầm, nhà có chiều cao 71,2 m. Tầng hầm
cao 3,3 m, tầng 1 cao 4,5 m, tầng 2 cao 4 m, từ tầng 3 đến tầng 21 chiều cao mỗi tầng 3,3 m.
Y

50x60

50x40
50x60

50x60
50x60

35x60
C1

80x60

80x60
C1

C2

C1

C3

22x60

7200

35x60

35x60

22x60

7200

50x60

50x60
50x40

35x60

35x60

C1

C2

50x60

C3

50x60

50x60

50x60

50x60

4750

270018002700

35x60

35x60

35x60

C1

C2 35x60

35x60

C2

C1

35x60
35x60

35x60

50x40

35x60

35x60

35x60
270018002700

35x60
C3

35x60
35x60

35x60

50x60

35x60

50x60

35x60

50x60

22x60

50x60

50x60

C1

50x40

23901610
3450

A

16102390

8200
4000

B

35x60 C2

C1

C2

22x60

C3

3450

C

4200

28600
4200

D

35x60

C1

4750

4000
8200

E

C1 80x60

80x60 C1

C2

F

C1

7200

3000

C2
7200

7200

X

7200

46200

1

2

3

4

5

6

7

8

Mặt bằng công trình và tiết diện dầm
Kích thước các cấu kiện:
- Sàn bê tông cốt thép có chiều dày 18 cm.
- Tiết diện dầm như hình trên
- Cột 1: từ tầng hầm  tầng 3 có TD 90x90 cm, tầng 4  tầng 21 có TD 80x80 cm.
- Cột 2: từ tầng hầm  tầng 4 có TD 90x90 cm, tầng 5  tầng 21 có TD 80x80 cm.
- Cột 3: từ tầng hầm  tầng 4 có TD 100x100 cm, tầng 5  tầng 21 có TD 90x90 cm.
- Lõi cứng có chiều dày 35 cm, được bố trí như hình trên
Vật liệu: sử dụng bê tông cấp độ bền B25 có Rb = 14,5 MPa, Rbt = 1,05 MPa; Thép
dọc AII có: Rs = Rsc = 280 MPa.

5


TÍNH TOÁN LỰC ĐỘNG ĐẤT TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH THEO TIÊU
CHUẨN VIỆT NAM TCXDVN 375:2006
VÍ DỤ 1:
Một công trình bằng BTCT 12 tầng cao 38,8m, nền móng cọc khoan nhồi
BTCT tựa trên nền loại B (cát, cuội sỏi rất chặt) theo TCXDVN 375:2006, gia tốc đỉnh
đất nền tham chiếu tại điểm xây dựng (TPHCM) có agR = 0,0848g. Tính toán lực động
đất tác dụng lên công trình theo TCXDVN 375:2006. Giả sử công trình thỏa mãn
những tiêu chí về tính đều đặn theo chiều cao.
Tầng 1

2

3

4

zi

3,6

6,8

10

17303,01

16067,08

12359,29

5

6

7

8

9

10

11

12

13,2 16,4 19,6 22,8 26

29,2

32,4 35,6 38,8

12359,29

12359,29

12359,29

(m)
Wi

12359,29

12359,29

12359,29

12359,29

12359,29

12359,29

(kN)

- Đỉnh gia tốc nền tham chiếu: agR = 0,0848
- Hệ số tầm quan trọng: I = 1 (đối với công trình cấp II)
- Gia tốc đỉnh đất nền thiết kế: ag = I.agR = 1x0,0848x9,81 = 0,8319 (m/s2)
- Hệ số ứng xử: q = 3,9 (khung BTCT nhiều tầng nhiều nhịp)
- Khung bê tông: Ct = 0,075
- Chiều cao nhà: H = 38,8
- Chu kỳ cơ bản T: T = Ct.H3/4 = 0,075x38,83/4 = 1,166 (s)
- Với đất nền loại B có: S = 1,20; TB = 0,15 (s); TC = 0,5 (s) ; TD = 2,0 (s)
T C < T < TD
Nhận xét: T = 1,166 (s) < 4TC = 4x0,5 = 2(s)
Và T = 1,166 (s) < 2,0 (s)
 Tính theo phương pháp tĩnh lực ngang tương đương
- Phổ thiết kế S d (T ) :

2,5 TC
2,5 0,5

2
 ag S q T  0,8319.1,2. 3,9 .1,166  0,274( m / s )
S d (T ) 
  a  0,2.0,8319  0,166(m / s 2 )
g

- Lực cắt đáy: Fb  Sd (T ).W .
- Phân phối tải trọng động đất theo phương ngang lên các tầng: Fi  Fb .

ziWi
 z jW j

6