Nghiên cứu tính toán và so sánh tải trọng gió tác dụng lên nhà cao tầng theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 2737-1995) và tiêu chuẩn Châu Âu (EN 1991-1-4)

BCH.ĐOÀN TP. HÀ NỘI
Hà Nội, ngày…..tháng…..năm 2016
PHIẾU ĐĂNG KÝ DỰ THI
GIẢI THƯỞNG SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC EURÉKA
LẦN THỨ XVIII NĂM 2016
----1. Tên công trình:
Nghiên cứu tính toán và so sánh tải trọng gió tác dụng lên nhà cao tầng theo tiêu chuẩn
Việt Nam (TCVN 2737-1995) và tiêu chuẩn Châu Âu (EN 1991-1-4)
⧠ Đánh dâu chọn nếu công trính nghiên cứu từ những vấn đề gợi ý, đặt hàng của doanh
nghiệp, cơ quan hoặc các tổ chức, cá nhân. (gửi kèm đơn,công văn hoặc hợp đồng đặt
hàng)
2. Lĩnh vực nghiên cứu: Quy hoạch, Kiến trúc và Xây dựng
Chuyên ngành: Xây dựng
3. Tóm tắt công trình,những vấn đề mới:
Tải trọng gió ảnh hưởng rất lớn đến độ bền và mức độ ổn định của công trình. Công
trình có chiều cao càng lớn thì mức độ ảnh hưởng của gió đến công trình càng lớn.
Nghiên cứu tính toán tải trọng gió theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN-2737) và tiêu chuẩn
Châu Âu - EN-1991-1-4 (EN-1) nhằm mục đích rút ra được sự chênh lệch về nội lực và
chuyển vị giữa hai tiêu chuẩn tính toán.
4. Tên giảng viên hướng dẫn (ghi rõ họ tên, học hàm, học vị, đơn vị công tác):
GVHD: Ths. Đặng Văn Phi
Đơn vị công tác: Trường đại học mỏ địa chất Hà Nội
5. Tác giả, nhóm tác giả:

•

Tác giả 1:
- Họ tên: Nguyễn Văn Nam
- Nam/Nữ: Nam
- Năm sinh : 1994
- Địa chỉ:

- điện thoai :
- Email :
- Khoa: Xây dựng
- Tỉnh/Thành phố: Thái Bình

•

- Trường: Đại học mỏ địa chất
Hà Nội
Tác giả 2:
- Họ tên:
Ảnh 3 x 4
(đóng dấu
giáp lai )


•

Nam/Nữ:
Năm sinh:
Địa chỉ:
Điện thoại :
Email :
Khoa:
Tỉnh/Thành phố:
Trường: Đại học mỏ địa chất Hà
Nội
Tác giả 3:
- Họ tên:
- Nam/Nữ:

- Năm sinh:
- Địa chỉ :
- Điện thoại :
- Email :
- Khoa:
- Tỉnh/Thành phố:
- Trường: Đại học mỏ địa chất Hà
Nội

Ảnh 3 x 4
(đóng dấu
giáp lai )

Ảnh 3 x 4
(đóng dấu
giáp lai )

6. Cam kết của tác giả, nhóm tác giả: Tôi xin cam đoan đề tài này là công trình
nghiên cứu khoa học của tôi (hoặc nhóm chúng tôi). Các số liệu, kết quả nêu trong
đề tài là trun thực và có nguồn gốc. Chúng tôi xin chịu trước Ban tổ chức Giải
thưởng và pháp luật về các kết quả nghiên cứu của đề tài này.
Xác nhận của đại diện nhà trường
TM. Ban tổ chức nhà trường
(ký tên, đóng dấu)

Tác giả ( hoặc nhóm trưởng )
(ký tên)


3

MỤC LỤC
TÓM TẮT CÔNG TRÌNH……………………………………………………………………..7

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TẢI TRỌNG GIÓ
TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM.........................................................................9
1.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TẢI TRỌNG GIÓ TRÊN THẾ GIỚI.
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TẢI TRỌNG GIÓ Ở VIỆT NAM.

9
10

CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG GIÓ LÊN NHÀ CAO
TẦNG.......................................................................................................................... 12
-CÁCH TÍNH TOÀN TẢI TRỌNG GIÓ TÁC DỤNG LÊN NHÀ CAO TẦNG:
12
A. TẢI TRỌNG GIÓ TĨNH
12
B. THÀNH PHẦN GIÓ ĐỘNG:
16
2.2. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG GIÓ TÁC DỤNG LÊN NHÀ CAO TẦNG THEO TIÊU CHUẨN TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU – EN
1991-1-4
20
2.2.1) Phân chia dạng địa hình: Theo TC EN1991 1-4 thì địa hình chia làm 5 dạng(0 IV ) đặc trưng bời chiều
dài nhám và chiều cao nhỏ nhất .Và dạng địa hình chuẩn là dạng địa hình II (ứng với độ nhám z0 = 0.05m).
........................................................................................................................................................................20
2.2.2) Tính Vận Tốc Gió Cơ Bản và các hệ số liên quan.................................................................................22
2.2.3. Tác động của gió...................................................................................................................................26

...................................................................................................................................... 56

KẾT LUẬN................................................................................................................. 57
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................59


4

DANH MỤC BẢNG
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TẢI TRỌNG GIÓ
TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM.........................................................................9
1.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TẢI TRỌNG GIÓ TRÊN THẾ GIỚI.
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TẢI TRỌNG GIÓ Ở VIỆT NAM.

9
10

CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG GIÓ LÊN NHÀ CAO
TẦNG.......................................................................................................................... 12
-CÁCH TÍNH TOÀN TẢI TRỌNG GIÓ TÁC DỤNG LÊN NHÀ CAO TẦNG:
A. TẢI TRỌNG GIÓ TĨNH

12
12

Bảng 1- Giá trị áp lực gió theo bản đồ phân vùng áp lực gió trên lãnh thổ Việt Nam...............................................................13
Bảng 2: bảng hệ số k kể đến sự thay đổi của dạng địa hình......................................................................................................13

B. THÀNH PHẦN GIÓ ĐỘNG:

16

Bảng 3 – Hệ số tương quan của tải trọng gió............................................................................................................................17
Bảng 4- giá trị giới hạn dao động cảu tâng số riêng..................................................................................................................18
Bảng 5- Hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió........................................................................................19
Bảng 6- Các tham số và.............................................................................................................................................................19
Bảng 7- Hệ số điều chỉnh tải trọng gió với thời gian sử dụng giả định của công trình khác nhau..............................................20

2.2. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG GIÓ TÁC DỤNG LÊN NHÀ CAO TẦNG THEO TIÊU CHUẨN TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU – EN
1991-1-4
20
2.2.1) Phân chia dạng địa hình: Theo TC EN1991 1-4 thì địa hình chia làm 5 dạng(0 IV ) đặc trưng bời chiều
dài nhám và chiều cao nhỏ nhất .Và dạng địa hình chuẩn là dạng địa hình II (ứng với độ nhám z0 = 0.05m).
........................................................................................................................................................................20
Bảng 8: Loại địa hình và các thông số địa hình..........................................................................................................................21
Bảng 9. Chiều dài nhám tương ứng với một số dạng địa hình..................................................................................................22

2.2.2) Tính Vận Tốc Gió Cơ Bản và các hệ số liên quan.................................................................................22
Bảng 10: Áp lực gió tiêu chuẩn (ứng với các vùng áp lực gió....................................................................................................23
Bảng 11. Vận tốc gió tiêu chuẩn ứng với các vùng áp lực gió:...................................................................................................23
Bảng 13. Giá trị Cr(z) theo chiều cao và các dạng địa hình........................................................................................................25
Bảng 15. Áp lực gió tiêu chuẩn () theo các vùng áp lực gió lãnh thổ Việt Nam.........................................................................26

2.2.3. Tác động của gió...................................................................................................................................26
Bảng 16: Lực gió X tác dụng vào công trình theo tiêu chuẩn EN-1 và TCVN 2737-1995............................................................55
Bảng 17: Lực gió Y tác dụng vào công trình theo tiêu chuẩn EN 1 và TCVN 2737-1995.............................................................55

...................................................................................................................................... 56
Hình 54: Chân cột để so sánh nội lực........................................................................................................................................56
Bảng 18: So sánh giá trị nội lực tính theo tiêu chuẩn EN-1991-1-4 với TCVN 2737-1995..........................................................56

KẾT LUẬN................................................................................................................. 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................59


5

DANH MỤC HÌNH ẢNH
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TẢI TRỌNG GIÓ
TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM.........................................................................9
1.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TẢI TRỌNG GIÓ TRÊN THẾ GIỚI.
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TẢI TRỌNG GIÓ Ở VIỆT NAM.

9
10

Hình 3: Cơn bão cấp 11 tại Đà Nẵng (nhìn từ trên cao)........................................................................................10

CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG GIÓ LÊN NHÀ CAO
TẦNG.......................................................................................................................... 12
-CÁCH TÍNH TOÀN TẢI TRỌNG GIÓ TÁC DỤNG LÊN NHÀ CAO TẦNG:
A. TẢI TRỌNG GIÓ TĨNH

12
12

Bảng 1- Giá trị áp lực gió theo bản đồ phân vùng áp lực gió trên lãnh thổ Việt Nam...............................................................13
Bảng 2: bảng hệ số k kể đến sự thay đổi của dạng địa hình......................................................................................................13
Hình 4: Khung nhà nhiều tầng..............................................................................................................................16

B. THÀNH PHẦN GIÓ ĐỘNG:

16

Bảng 3 – Hệ số tương quan của tải trọng gió............................................................................................................................17
Hình 5: hệ số động lực.........................................................................................................................................18
Bảng 4- giá trị giới hạn dao động cảu tâng số riêng..................................................................................................................18
Hình 6: Hệ tọa độ khi xác định hệ số tương quan................................................................................................19
Bảng 5- Hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió........................................................................................19
Bảng 6- Các tham số và.............................................................................................................................................................19
Bảng 7- Hệ số điều chỉnh tải trọng gió với thời gian sử dụng giả định của công trình khác nhau..............................................20

2.2. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG GIÓ TÁC DỤNG LÊN NHÀ CAO TẦNG THEO TIÊU CHUẨN TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU – EN
1991-1-4
20
2.2.1) Phân chia dạng địa hình: Theo TC EN1991 1-4 thì địa hình chia làm 5 dạng(0 IV ) đặc trưng bời chiều
dài nhám và chiều cao nhỏ nhất .Và dạng địa hình chuẩn là dạng địa hình II (ứng với độ nhám z0 = 0.05m).
........................................................................................................................................................................20
Bảng 8: Loại địa hình và các thông số địa hình..........................................................................................................................21
Bảng 9. Chiều dài nhám tương ứng với một số dạng địa hình..................................................................................................22

2.2.2) Tính Vận Tốc Gió Cơ Bản và các hệ số liên quan.................................................................................22
Bảng 10: Áp lực gió tiêu chuẩn (ứng với các vùng áp lực gió....................................................................................................23
Bảng 11. Vận tốc gió tiêu chuẩn ứng với các vùng áp lực gió:...................................................................................................23
Hình 7. Đồ thị liên hệ vận tốc trung bình trong các khoảng thời gian...................................................................23
Bảng 13. Giá trị Cr(z) theo chiều cao và các dạng địa hình........................................................................................................25
Bảng 15. Áp lực gió tiêu chuẩn () theo các vùng áp lực gió lãnh thổ Việt Nam.........................................................................26

2.2.3. Tác động của gió...................................................................................................................................26
Hình 8. Các hình dạng cấu trúc thuộc phạm vi áp dụng công thức (*)..................................................................29
Hình 9. Sơ đồ khối quy trình tính toán tải trọng gió lên công trình......................................................................31
Hình 10. Kết hợp hài hoà giữa không gian bên trong và bên ngoài nhà. Nơi đặt bàn thờ có tường chắn hai đầu

tăng độ cứng theo phương ngang nhà phía trên có hoạ tiết trang trí kết hợp làm giằng tăng độ cứng theo
phương dọc..........................................................................................................................................................32
Hình 11. Mái hiên rời giảm sự thò dài của mái.....................................................................................................32
Hình 12. Sử dụng giằng móng, giằng tường để...................................................................................................33
tạo khả năng chịu lực tổng thể............................................................................................................................33
Hình 13. Các cọc được nối chéo hoặc xây kín chân móng....................................................................................33
Hình 14: gia cố tường bằng các trụ bê tông.........................................................................................................34
Hình 15: khung nhà có giằng chéo.......................................................................................................................34
Hình 16: phương pháp tăng độ cứng cho tường đầu hồi.....................................................................................35
Hình 17: Neo đòn tay vào tường và kèo giả..........................................................................................................36
Hình 18. Neo kèo vào tường và trụ Hình 19. Ngói có lỗ neo chống tốc mái.........................................................36
Hình 20: Tăng các liên kết bằng đai sắt.................................................................................................................37
Hình 21: Neo chống nhà khung tre gỗ..................................................................................................................37


6
Hình 22: Xây bờ lóc bờ chảy.................................................................................................................................38
Hình 23: Chít mạch ngói tây.................................................................................................................................38
Hình 24: Chống tốc mái bằng con trạch................................................................................................................38
Hình 25: Liếp chặn mái ngói.................................................................................................................................39
Hình 26: Một số giải pháp diềm mái.....................................................................................................................40
Hình 27: làm trần cho hiên và diềm mái...............................................................................................................40
Hình 28 : Khai báo vật liệu cho công trình............................................................................................................42
Hình 29 : Khai báo tiết diện cột cho công trình....................................................................................................43
Hình 30 : Khai báo tiết diện dầm cho công trình..................................................................................................43
Hình 31 : Khai báo sàn cho công trình..................................................................................................................44
Hình 32 : Khai báo vách cho công trình................................................................................................................44
Hình 33 : Kích thước công trình............................................................................................................................45
Hình 34 : Tiết diện mặt đứng công trình..............................................................................................................45
Hình 35:Mô hình tính toán được xây dựng trên etabs.........................................................................................46

Hình 36:Khai báo tải trọng của công trình trên etabs...........................................................................................46
Hình 37: Gán tĩnh tải lên sàn................................................................................................................................47
Hình 38: Gán hoạt tải lên sàn...............................................................................................................................47
Hình 39: Gán tĩnh tải lên dầm...............................................................................................................................48
Hình 40: Gắn tải trọng tham gia dao động...........................................................................................................48
Hình 41: Chia sàn cho công trình..........................................................................................................................49
Hình 42: Chia vách cho công trình........................................................................................................................49
Hình 43: Khai báo sàn tuyệt đối cứng...................................................................................................................50
Hình 44: Khai báo bậc tự do cho công trình.........................................................................................................50
Hình 45: Kiểm tra cho cho công trình...................................................................................................................51
Hình 46: Kết quả sau khi chạy...............................................................................................................................51
Hình 47: Lấy các thông số từ công trình...............................................................................................................52
Hình 48: Giá trị của gió sau khi tính toán theo TCVN 2737-1995..........................................................................52
Hình 49: Giá trị của gió sau khi tính toán theo EN-1991-1-4.................................................................................53
Hình 50: Giá trị lực dọc do GX tại một chân cột lần lượt của TCVN-2737 & EN-1991...........................................53
Hình 51: Giá trị lực cắt do GX tại một chân cột lần lượt của TCVN-2737 & EN-1991............................................54
Hình 52: Giá trị momen do GX tại một chân cột lần lượt của TCVN-2737 & EN-1991..........................................54
Bảng 16: Lực gió X tác dụng vào công trình theo tiêu chuẩn EN-1 và TCVN 2737-1995............................................................55
Bảng 17: Lực gió Y tác dụng vào công trình theo tiêu chuẩn EN 1 và TCVN 2737-1995.............................................................55
Hình 53: Sự chuyển vị của các tầng do Gió X (trái) và Gió Y (phải)........................................................................56

...................................................................................................................................... 56
Hình 54: Chân cột để so sánh nội lực........................................................................................................................................56
Bảng 18: So sánh giá trị nội lực tính theo tiêu chuẩn EN-1991-1-4 với TCVN 2737-1995..........................................................56

KẾT LUẬN................................................................................................................. 57
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................59


7

TÓM TẮT CÔNG TRÌNH
1. Đặt vấn đề:
Tải trọng gió ảnh hưởng rất lớn đến độ bền và mức độ ổn định của công trình.
Công trình có chiều cao càng lớn thì mức độ ảnh hưởng của gió đến công trình
càng lớn. Nghiên cứu tính toán tải trọng gió theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN2737) và tiêu chuẩn Châu Âu EN 1991-1-4 nhằm mục đích rút ra được sự
chênh lệch về nội lực và chuyển vị giữa hai tiêu chuẩn tính toán.
2. Mục tiêu:
Tìm ra được sự giống và khác nhau về cách tính toán lý thuyết khi sử dụng
tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 & EN 1991-1-4. Đồng thời so sánh giá trị tính
toán của 2 tiêu chuẩn trên 1 công trình thực tế.
3. Phương pháp:
Sử dụng 2 tiêu chuẩn thiết kế để tính toán trên 1 công trình nghiên cứu cụ thể.
4. Kết quả - Thảo luận:
- Đưa ra được kết quả của việc so sánh về lý thuyết và cách tính toán của 2
tiêu chuẩn.
- Tìm được sự chênh lệch kết quả tính toán của 2 tiêu chuẩn, từ đó rút ra
được việc sử dụng tiêu chuẩn thiết kế TCVN 2737-1995 vào các công trình
tại Việt Nam so với tiêu chuẩn châu âu EN 1991-1-4 như thế nào.
5. Tài liệu tham khảo
Ở đây có nêu lên 1 số tài liệu mà nhóm nghiên cứu sử dụng để tham khảo
trong
việc nghiên cứu công trình của nhóm.

MỞ ĐẦU


8

1. Đặt vấn đề:

Tất cả các công trình đều chịu sự tác động của gió. Gió không chỉ xuất hiện một cách
thường xuyên liên tục mà còn có sức tàn phá rất lớn, làm ảnh hưởng rất nhiều đến sự
ổn định, độ bền vững các công trình xây dựng, đặc biệt là các công trình cao tầng.
Vì vậy, lựa chọn tiêu chuẩn thiết kế xây dựng để tính toán tải trọng gió tác dụng lên
các nhà cao tầng sao cho phù hợp với từng vùng, từng quốc gia, đặc biệt là ở Việt Nam
là có ý nghĩa cấp thiết.
2. Thực trạng:
Hiện nay, nhà cao tầng đang phát triển rất mạnh mẽ ở Việt Nam và trên thế giới; quy
mô và công năng sử dụng của các công trình đã đáp ứng được một phần nào đó về nhu
cầu nhà ở, văn phòng làm việc, khách sạn tăng ngày một tăng cao.
Các công trình cao tầng với chiều cao không ngừng tăng lên, hình dạng mặt
bằng ngày một phức tạp, độ nghiêng của một số công trình tương đối lớn… tất cả đã
tạo nên những công trình có hình dáng kiến trúc độc đáo và mang những nét đẹp thẩm
mỹ riêng. Nhiều công trình cao tầng đã và đang trở thành biểu tượng của một nền văn
minh và tiến bộ khoa học kỹ thuật của một tổ chức, một tập đoàn kinh tế hay một quốc
gia nào đó; thể hiện ý trí muốn chinh phục thiên nhiên, chinh phục các đỉnh cao khoa
học kỹ thuật của con người.
Tuy nhiên việc thiết kế công trình không phải là một quá trình đơn giản, một công trình
chịu rất nhiều về địa hình, thời tiết khí hậu. Trong đó đặc biệt phải kể đến sự tác động
của động đất và gió lên công trình, sức ảnh hưởng của nó rất lớn trong việc tính toán sự
ổn định, độ bền vững của công trình trong quá trình sử dụng.

Hình 1:Hình ảnh tàn phá của bão gió gây ra đối với nhà ở
Công trình càng cao tầng thì sức ảnh hưởng, dao động và chuyển vị công trình càng
lớn. Việc sử dụng tối ưu các TCCA hay TCVN áp dụng vào các công trình cao tầng ở
Việt Nam là một sự lựa chọn cần phải quan tâm hàng đầu.
3. Giải quyết vấn đề:
Sử dụng TCVN 2737-1995 & EN 1991-1-4 để giải quyết vấn đề.

9

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TẢI TRỌNG
GIÓ TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM
1.1. Tình hình nghiên cứu tải trọng gió trên Thế giới.
Về cơ bản, gió là sự chuyển động của dòng khí chảy rối trong khí quyển từ vùng có áp
suất cao về vùng có áp suất thấp. Gió phát sinh chủ yếu do phân bố không đều độ chiếu
nắng của mặt trời trên bề mặt trái đất và do sự quay của trái đất quanh trục bản thân
của nó. Đặc tính chủ yếu của gió là sự thay đổi tốc độ liên tục và không đều theo cả
không gian và thời gian.

Hình 2: Lốc xoáy tại Manitoba, Canada, năm 2007
Tải trọng gió được chia ra làm 2 thành phần: phần tĩnh và phần động. Thành phần động
của tải trọng do lực do vận tốc gió và lực quán tính của công trình gây nên.
Trên thế giới nhiều nhà khoa học cũng không ngừng nghiên cứu và thiết kế cho sự tác
động của gió lên các công trình. Năm 2003, tại viện nghiên cứu COPPETEC và Civil
Engineering Program của trường đại học COPPE ở Brazil đã phân tích “Cách thức dao
động và sự ổn định của các trụ truyền dẫn dưới tác dụng của lực gió” của tác
giả Ronaldo C.battista, Rosangela S. Rodri gues, Michele S. Pfeil đưa ra một mô hình
phân tích-số hóa mới cho sự phân tích cấu trúc của trụ thép dưới tác động của gió. Năm
2007 tại Khoa Mechanical & Materials Engineering, trường đại học Western Ontario,
London, Canada liên kết với Khoa School of Engineering, trường đại học Surrey,


10

Guildford. Surrey GU2 7XH, UK đã tiến hành nghiên cứu về “Sự giảm tải trọng gió
của trụ truyền dẫn bằng cách: so sánh tiêu chuẩn giữa nghiên cứu-thiết kế” của tác giả
E. Savory, G.A.R. Parke, P. Disney, N. Toy. Bài báo đã so sánh giữa tải trọng gió cơ
bản được đo bởi thiết bị truyền dẫn L6 trong suốt quá trình nghiên cứu tính toán sử

dụng mã UK thực tế cho các thanh giằng của trụ và tiêu chuẩn thiết kế BS8100. Tác
giả đã phân tích chủ yếu chuyển vị do gió lên trực tiếp chân trụ trên móng và cho
hướng gió trực tiếp tác động vào đầu trụ. Ngoài ra, một số nước cũng đã đưa ra tiêu
chuẩn tính toán tải trọng gió tác dụng lên công trình: Tiêu chuẩn Châu Âu - EN 1, Tiêu
chuẩn Nhật bản AIJ/RLB 2004, Tiêu chuẩn Hoa kỳ ASCE/SEI 7-05, Tiêu chuẩn
Canada NBCC 1995, Tiêu chuẩn Anh - BS 6399-2,…
1.2. Tình hình nghiên cứu tải trọng gió ở Việt Nam.
Về mặt địa lý, nuớc ta nằm ở vùng cận nhiệt đới, với địa hình nhiều đồi núi và đuờng
bờ biển dài trên 3350 km, thuộc vùng có tần suất xuất hiện của bão nhiệt đới lớn nhất
trên thế giới - vùng Tây Thái Bình Duong - Bắc. Thiệt hại do gió mạnh, bão, tố, lốc là
một trong những thiệt hại lớn nhất trong các loại thiên tai.

Hình 3: Cơn bão cấp 11 tại Đà Nẵng (nhìn từ trên cao)
Gió là một loại hoạt tải, tác dụng của nó lên công trình thay đổi theo cả không gian,
thời gian và phụ thuộc vào nhiều thông số phức tạp liên quan đến môi trường và các
đặc điểm của bản thân công trình. Ở Việt Nam đã có một số nghiên cứu về nhà thấp
tầng đuợc thí nghiệm trong các phòng thí nghiệm gió của Việt Nam như: Ðề tài Khoa
học cấp nhà nuớc “ Nghiên cứu các giải pháp kỹ thuật phòng chống bão lụt cho nhà ở
và công trình xây dựng” (1991) do các nhà khoa học của của Viện Khoa học Công
nghệ Xây dựng thực hiện, chủ trì đề tài PGS.TS Nguyễn Tiến Cuờng cùng nhóm
nghiên cứu. Ðề tài cấp Bộ “Xác định hệ số khí động cho một số dạng nhà công nghiệp


11

thấp tầng bằng thí nghiệm trong ống thổi khí động” (2008) ,chủ trì là TS. Nguyễn
Hồng Hà cùng nhóm nghiên cứu. Ðề tài cấp nhà nuớc theo Nghị định thư Hợp tác giữa
hai Chính Phủ, Hoa Kỳ và Việt Nam: “Nghiên cứu giải pháp thiết kế xây dựng nhà ở
vùng gió bão” (2012) do Viện Kiến trúc, Quy hoạch Ðô thị và Nông thôn chủ trì.
Ngoài ra, theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2737-1995 (tiêu chuẩn tài trọng và tác

động) đã đề cập đến vấn đề tải trọng gió tác dụng lên công trình.


12

CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG GIÓ LÊN NHÀ CAO
TẦNG
Tải trọng gió được chia ra làm hai thành phần: gió tĩnh và gió động
2.1 Phương pháp xác định tải trọng gió tác dụng lên nhà cao tầng theo tiêu chuẩn
Việt Nam TCVN 2737-1995
Trong quá trình biên soạn TCVN 2737:1995, một số nội dung trong tiêu chuẩn này
đã được hiệu chỉnh khác với tiêu chuẩn gốc СНиП 2.01.07-85. Một trong những
thay đổi đó là sử dụng số liệu áp lực gió có thời gian lấy trung bình vận tốc gió 3
giây và chu kỳ lặp 20 năm nhưng vẫn sử dụng công thức tính toán của СНиП
2.01.07-85 có số liệu đầu vào ứng với thời gian lấy trung bình vận tốc gió 10 phút
và chu kỳ lặp là 5 năm. Sự thay đổi này làm cho tính đồng bộ của phương pháp tính
toán tải trọng gió không đảm bảo. Ở đây trình bày cách thiết lập công thức tính toán
thành phần tĩnh và động của tải trọng gió trong dự thảo “TCVN 2737:2011 trên cơ
sở số liệu gió đã có và tuân thủ phương pháp tính toán nêu trong tiêu chuẩn СНиП
2.01.07- 85* 2009.”
2.1.1 Các thành phần của tải trọng gió tác dụng lên nhà cao tầng:
• Áp lực pháp tuyến
• Lực ma sát

đặt vào mặt ngoài công trình hay các cấu kiện

hướng theo tiếp tuyến với mặt ngoài và tỉ lệ với diện tích hình

chiếu bằng (đối với mái răng cưa, lượn sóng và mái cửa trời) hoặc với diện tích
hình chiếu đứng (đối với tường có lôgia và các cấu kiện tương tự).

• Áp lực pháp tuyến
đặt vào mặt trong cả hà với tường bao che không kín hoặc
có lỗ cửa đóng mở hoặc mở thường xuyên
• Áp lực pháp tuyến ,
được tính với mặt cản của công trình theo hướng các
trục x và y. Mặt cả của công trình là hình chiếu của công trình lên các mặt
vuông góc với các trục tương ứng.
-Cách tính toàn tải trọng gió tác dụng lên nhà cao tầng:
A. Tải trọng gió tĩnh
Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió W có độ cao Z so với mốc chuẩn
xác định theo công thức:
W=
Ở đây:

xkxc
- giá trị của áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng lấy theo bảng 1

k- hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao lấy bảng 2
c- hệ số khí động lấy theo bảng 3


13

Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió γlấy bằng 1,2
• Giá trị của áp lực gió

lấy theo bảng 1

Phân vùng gió trên lãnh thổ Việt Nam cho trọng phụ lục D. đường đậm nét rời là
Bảng 1- Giá trị áp lực gió theo bản đồ phân vùng áp lực gió trên lãnh thổ Việt

Nam
Vùng áp lực gió trên bản I
đồ
65

(daN/m2)

II

III

IV

V

95

125

155

185

Ranh giới giữa vùng ảnh hưởng của bão được đánh là yếu hoặc mạnh (kèm theo kí hiệu
vùng là A hoặc B).
Phân vùng áp lực gió theo địa danh hành chính cho trong phụ lục E.
Giá trị áp lực gió tính toán của một số trạm quan trắc khí tượng vùng núi và hải đảo và
thời gian sử dụng giả định của công trình khác nhau cho trong phụ lục F
Đối với vùng ảnh hưởng của bão được đánh giá là yếu (phụ lục D), giá trị của áp lực
gió

được giảm đi 10daN/
đối với vùng I-A, 12 daN/
đối với vùng II-A và
15daN/

đối với vùng III-A.

Các giá trị của hệ số k kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao so với mốc chuẩn và
dạng địa hình. Xác định theo bảng 2.
Địa hình dạng A là địa hình trống trải, không có hoặc có rất ít vật cản cao không quá
1,5m ( bờ biển thoáng, mặt sông, hồ lớn, đồng muối, cánh đồng không có cây cao...).
Địa hình dạng B là địa hình tương đối trống trái có một số vật cản thưa thớt cao không
quá 10m (vùng ngoại ô ít nhà, thị trán, làng mạc, rừng thưa hoặc rừng non, vùng trồng
cây thưa…)
Địa hình dạng C là địa hình bị che chắn mạnh, có nhiều vật cản sát nhau cao từ 10m trở
lên (trong thành phố, vùng rừng rậm…)

Bảng 2: bảng hệ số k kể đến sự thay đổi của dạng địa hình
Dạng địa hình

A

B

C

3

1,00

0,80

0,47

5

1,07

0,88

0,54

Độ cao Z, m


14

10

1,18

1,00

0,66

15

1,24

1,08

0,74

20

1,29

1,13

0,80

30

1,37

1,22

0,89

40

1,43

1,28

0,97

50

1,47

1,34

1,03

60

1,51

1,38

1,08

80

1,57

1,45

1,18

100

1,62

1,51

1,25

150

1,72

1,63

1,40

200

1,79

1,71

1,52

250

1,84

1,78

1,62

300

1,84

1,84

1,70

350

1,84

1,84

1,78

≥400

1,84

1,84

1,84

Chú thích:
1. Đối với độ cao trung gian cho phép xác định giá trị k bằng cách nội suy tuyến
tính các giá trị trong bảng 2
2. Khi xác định tải trọng gió cho một công trình, đối với các hướng gió khác nhau
có thể có dạng địa hình khác nhau.
Sơ đồ phân bố tải trọng gió lên nhà, công trình hoặc cấu kiện và hệ số khí động được
xác định theo chỉ dẫn của bảng 6-TCVN 2737. Các giá trị trung gian cho phép xác định
bằng phương pháp nội suy tuyến tính
Mũi tên trong bảng 6 chỉ hướng gió thổi lên nhà, công trình hoặc cấu kiện. hệ số khí
động được xác định như sau:


15

• Đối với mặt hoặc điểm riêng lẻ của nhà và công trình lấy như hệ số áp lực đã
cho (sơ đồ 1 đến sơ đồ 33 bảng 6). Giá trị dương của hệ số khí động ứng với
chiều áp lực gió hướng vào bề mặt công trình, giá trị âm ứng với chiều áp lực
gió hướng ra ngoài công trình.
• Đối với các kết cấu và cấu kiện (sơ đồ 34 đến sơ đồ 43 bảng 6) lấy như hệ số
cản chính diện cx và cy khi xác định các thành phần cản chung của vật thể tác
dụng theo phương luồng gió và phương vuông góc với luồng gió, ứng với diện
tích hình chiếu của vật thể lên mặt phẳng vuông góc với luồng gió; lấy như hệ
số lực nâng cz khi xác định thành phần đứng của lực cản chung của vật thể ứng
với diện tích hình chiếu của vật thể lên mặt phẳng nằm ngang.
• Đối với kết cấu có mặt đón gió nghiêng một góc D so với phương luồng gió lấy
như hệ số và . Khi xác định các thành phần cản chung của vật thể theo
phương trục của nó ứng với diện tích mặt đón gió. Những trường hợp chưa xét
đến trong bảng 6 (các dạng nhà và công trình khác, theo các hướng gió khác,
các thành phần cản chung của vật thể theo hướng khác), hệ số khí động phải lấy
theo số liệu thực nghiệm hoặc các chỉ dẫn riêng.
• Đối với nhà và công trình có lỗ cửa (cửa sổ, cửa đi, lỗ thông thoáng, lỗ lấy ánh
sáng) nêu ở sơ đồ 2 đến sơ đồ 26 bảng 6, phân bố đều theo chu vi hoặc có tường
bằng phibrô xi măng và các vật liệu có thể cho gió đi qua (không phụ thuộc vào
sự có mặt của các lỗ cửa), khi tính kết cấu của tường ngoài, cột, dầm chịu gió,
đố cửa kính, giá trị của hệ số khí động đối với tường ngoài phải lấy:
c = + 1 khi tính với áp lực dương
c = - 0,8 khi tính với áp lực âm
Tải trọng gió tính toán ở các tường trong lấy bằng 0,4.W 0 và ở các vách ngăn
nhẹ trọng lượng không quá 100daN/m2 lấy bằng 0,2.W 0 nhưng không dưới
10daN/m2
• Khi tính khung ngang của nhà có cửa trời theo phương dọc hoặc cửa trời thiên
đỉnh với a>4h (sơ đồ 9,10,25 bảng 6), phải kể đến tải trọng gió tác dụng lên các
cột khung.

Tiêu chuẩn việt nam TCVN 2737-1995:
Phía đón gió và phía khuất gió cũng như thành phần ngang của tải trọng gió tác
dụng lên cửa trời.
Đối với nhà có mái răng cưa (sơ đồ 24 bảng 6) hoặc có cửa trời thiên đỉnh khi a
d 4h phải tính đến lực ma sát
thay cho các thành phần lực nằm ngang của tải
trọng gió tác dụng lên cửa trời thứ hai và tiếp theo từ phía đón gió. Lực ma sát
Wt được tính theo công thức:
Trong đó:
- áp lực gió lấy theo bảng 4 tính bằng decaNewton trên mét vuông;
- hệ số ma sát cho trong bảng 6
k - hệ số lấy theo bảng 5


16

S - diện tích hình chiếu bằng (đối với răng cưa, lượn sóng và má có cửa trời)
hoặc diện tích hình chiếu đứng (đối với tường có lôgia và các kết cấu tương tự)
tính bằng mét vuông
 Cách xác định hệ số khí động cho khung nhà nhiều tầng:

Hình 4: Khung nhà nhiều tầng
Sơ đồ này dùng cho khung nhiều tâng liên kết với nhau, không có tường hay bộ
phận nhà xây vào khung đó. Và được tính:
Theo sơ đồ 34 TCVN 2737
Cđ = 0.8
Ch = -0.6
B. Thành phần gió động:
• Thành phần động của tải trọng gió phải được kể đến khi tính các công trình trụ,
tháp, ống khói, cột điện, thiết bị dạng cột, hành lang băng tải, các giàn giá lộ

thiên,…các nhà nhiều tầng cao trên 40m, các khung ngang nhà công nghiệp 1
tầng một nhịp có độ cao trên 36m, tỉ số độ cao trên nhịp lớn hơn 1,5.
• Đối với các công trình cao và kết cấu mềm (ống khói, trụ, tháp…) còn phải tiến
hành kiểm tra tình trạng mất ổn định khí động. Chỉ dẫn tính toán và giải pháp
giảm lao động của các kết cấu đó được xác lập bằng những nghiên cứu riêng
trên cơ sở các số liệu thử nghiệm khí động.
• Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió
ở độ cao z được xác
định như sau:
• Đối với công trình và các bộ phận kết cấu có tần số dao động riêng cơ bản
(Hz) lớn hơn giá trị giới hạn của tần số dao động riêng
6.14 TCVN 2737 được xác định theo công thức:
Trong đó:

quy định trong điều


17

W- Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió ở độ cao tính toán được
xác định theo điều 6.3;
- Hệ số áp lực của tải trọng gió ở độ cao z lấy theo bảng 8;
Q - Hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió xác định theo điều
6.15 TCVN 2737.

Bảng 3 – Hệ số tương quan của tải trọng gió
Chiều cao z, m

10
20

40
60
80
100
150
200
250
300
350

Hệ số áp lực động đối với các dạng địa hình
A
B
C
0,318
0,517
0,754
0,303
0,486
0,684
0,289
0,457
0,621
0,275
0,429
0,563
0,267
0,414
0,532
0,262

0,403
0,511
0,258
0,395
0,496
0,251
0,381
0,468
0,246
0,371
0,450
0,242
0,364
0,436
0,239
0,358
0,425
0,236
0,353
0,416
0,231
0,343
0,398

Đối với nhà nhiều tầng có độ cứng, khối lượng và bề rộng mặt đón gió không đổi theo
chiều cao, cho phép xác định giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió ở độ
cao z theo công thức:

Trong đó:
- Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng trong đó ở độ cao h của đỉnh

công trình, xác định theo công thức (1)
- Hệ số động lực được xác định bằng đồ thị, phụ thuộc vào thông sô
của dao động.

- hệ số tin cậy của tải trọng gió lấy băng 1,2

và độ giảm loga


18

- giá trị của áp lực gió (N/

)

Hình 5: hệ số động lực
Đường cong 1: đối với công trình bê tông cốt thép và gạch đá kể cả công trình
bằng khung thép có kết cấu bao che
Đường cong 2: các tháp, trụ thép, ống khói, các thiết bị dạng cột có bệ bằng bê
tông cốt thép (
• Giá trị dao động của tần số riêng (Hz) cho phép không cần tính lực quán tính
phát sinh khi công trình dao dộng riêng tương ứng, xác định theo bảng 9TCVN-2737 phụ thuộc vào giá trị của dao động.
• Đối với công trình bê tông cốt thép và gạch đá, công trình khung thép có kết cấu
bao che, = 0,3.
• Các tháp, trụ, ống khói bằng thép, các thiết bị dạng cột thép có bệ bằng bê tông
cốt thép = 0,15

Bảng 4- giá trị giới hạn dao động cảu tâng số riêng

Vùng áp lực gió

I
II
III
IV
V

1,1
1,3
1,6
1,7
1,9

Đối với công trình dạng trụ khi

3,4
4,1
5,0
5,6
5,9
<

cần phải kiểm tra tình trạng ổn định khí động.


19

• Hệ số tượng quan không gian thành phần động của áp lực gió được lấy theo bề
mặt tính toán của công trình trên đó xác định các tượng quan động. Bề mặt tính
toán gồm có phần bề mặt tường đón gió, khuất gió, tường bên, mái và các kết
cấu tượng tự mà qua đó áp lực gió truyền được lên các bộ phận kết cấu công

trình. Nếu bề mặt tính toán của công trình có dạng hình chữ nhật và được định
hướng song song với các trục cơ bản (xem hình 3) thì hệ số xác định theo
bảng 10-TCVN 2737 phụ thuộc vào các tham số
được xác định theo bảng 11-TCVN 2737.

và . Các tham số

Hình 6: Hệ tọa độ khi xác định hệ số tương quan

Bảng 5- Hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió
,m
0,1
5
10
20
40
80
160

Hệ số khi (m) bằng
5
10
20
0,95
0,92
0,88
0,89
0,87
0,84
0,85

0,84
0,81
0,80
0,78
0,76
0,72
0,72
0,70
0,63
0,63
0,61
0,53
0,53
0,52

40
0,83
0,80
0,77
0,73
0,67
0,59
0,50

Bảng 6- Các tham số
Mặt phẳng tọa độ cơ bản song song
với bề mặt tính toán

80
0,76

0,73
0,71
0,68
0,63
0,56
0,47
và

160
0,67
0,65
0,64
0,61
0,57
0,51
0,44

350
0,56
0,54
0,53
0,51
0,48
0,44
0,38

và


20

Zoy
Zox
Xoy

b
0,4a
b

h
h
a

• Các công trình có
cần tính toán động lực có kể dến s dạng giao động đầu
tiên, s được xác định từ điều kiện:
• Hệ số tin cậy đối với tải trọng gió lấy bằng 1,2 tương ứng với nhà và công
trình có thời gian sử dụng giả định là 50 năm. Khi thời gian sử dụng giả định
khác đi thì giá trị tính toán của tải trọng gió phải thay đổi bằng cách nhân với hệ
số trong bảng 12: TCVN 2737-1995
Bảng 7- Hệ số điều chỉnh tải trọng gió với thời gian sử dụng giả định của công
trình khác nhau
Thời gian sử dụng giả định, năm
Hệ số điều chỉnh tải trọng gió

5
0,61

10
0,72

20
0,83

30
0,91

40
0,96

50
1

2.2. Phương pháp xác định tải trọng gió tác dụng lên nhà cao tầng theo tiêu chuẩn
tiêu chuẩn Châu Âu – EN 1991-1-4
EN 1991-1-4 là một phần trong hệ thống các tiêu chuẩn chung được Ủy ban cộng
đồng châu Âu ban hành nhằm mục đích sử dụng như là một tài liệu chung để tính toán
thay thế cho các tiêu chuẩn riêng của từng quốc gia thành viên. Nội dung của EN
1991-1-4 là chỉ dẫn tính toán tải trọng tác động do gió vào kết cấu công trình.
Điểm đặc thù của các tiêu chuẩn nằm trong hệ thống tiêu chuẩn chung châu Âu EN
đó là được xây dựng trên nguyên tắc đưa ra các giả thiết, những chỉ dẫn tính toán
chung kèm theo các quy định kỹ thuật chặt chẽ. Trên cơ sở đó khi áp dụng, mỗi nước
phải có những nghiên cứu phù hợp với những điều kiện thực tế riêng của mình (Anh
có BS EN, Pháp có NF EN,...). Để áp dụng EN 1991-1-4 vào Việt Nam cũng phải dựa
trên nguyên tắc đó. Hiện nay, chúng ta chưa có điều kiện triển khai các nghiên cứu cơ
bản về tác động của gió, nhất là các nghiên cứu thực nghiệm để xác định quy luật thay
đổi hệ số độ cao, hệ số thay đổi xung áp lực động, ứng với các dạng địa hình. Vì vậy,
khi áp dụng EN 1991-1-4 vào Việt Nam chúng ta sẽ tuân thủ phương pháp tính toán
trong tiêu chuẩn gốc và thực hiện xử lý các số liệu đầu vào ứng với các điều kiện của
Việt Nam cho phù hợp.

 Vận tốc và áp lực gió:
2.2.1) Phân chia dạng địa hình:
Theo TC EN1991 1-4 thì địa hình chia làm 5 dạng(0 → IV ) đặc trưng bời chiều
dài nhám và chiều cao nhỏ nhất
.Và dạng địa hình chuẩn là dạng địa hình
II (ứng với độ nhám z0 = 0.05m).


21

Bảng 8: Loại địa hình và các thông số địa hình
Dạng địa hình

(m)

(m)

0 - Ở biển hoặc khu vực giáp ranh với biển

0.003

1

I - Ở hồ hoặc khu vực nằm ngang với thảm
thực vật chịu che chắn là không đáng kể
II - Khu vực với thảm thực vật thấp như: cỏ
và bị cô lập (Cây, các tòa nhà) với sự cách ly
ít nhất là 20 lần độ cao chướng ngại vật
III - Khu vực được bao bọc bởi các thảm
thực vật hoặc công trình với khoảng cách ly

lớn nhất là 20 lần độ cao chướng ngại vật,
như làng mạc, vùng ngoại ô
IV - Khu vực trong đó ít nhất 15% bề mặt
của công trình được bao phủ và che chắn bởi
các công trình với độ cao trung bình trên
15m

0.01

1

0.05

2

0.3

5

1.0

10

• Sự giống và khác nhau giữa 2 tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 & EN 1991-1-4:
- Tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 phân chia địa hình thành 03 dạng ký hiệu là A, B
và C. Dạng địa hình chuẩn được quy ước là dạng địa hình B (Địa hình tương đối
trống trải, có một số vật cản thưa thớt cao không quá 10m, vùng ngoại ô ít nhà,
thị trấn, làng mạc, rừng thưa hoặc rừng non, vùng trồng cây thưa…). Như vậy
giữa tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 và EN 1991-1-4 có sự khác nhau về phân
chia dạng địa hình, EN 1991-1-4 phân chia địa hình ra làm nhiều dạng hơn.

- Xem xét quá trình phát triển của tiêu chuẩn tải trọng và tác động của Việt Nam,
phiên bản TCVN 2737-1995 tuy được biên soạn dựa trên phương pháp tính toán
như tiêu chuẩn SNiP II-6-74 của Nga (sử dụng vận tốc gió trung bình trong 2
phút) nhưng có sự thay đổi về cách phân loại dạng địa hình. Phân loại dạng địa
hình được dựa theo tiêu chuẩn Úc AS 1170.2-1983 theo đó phân thành 3 dạng:
A, B, C trong đó B là dạng địa hình chuẩn. Đến phiên bản TCVN 2737:1995,
cách phân loại dạng địa hình này vẫn được giữ lại, tuy nhiên phương pháp tính
lại được điều chỉnh theo tiêu chuẩn Nga SNiP 2.01.07.85. Qua phân tích trên, ta
có thể thấy cách phân loại dạng địa hình của tiêu chuẩn Việt Nam TCVN
2737:1995 là dựa trên cách phân dạng địa hình của tiêu chuẩn Úc AS 1170.21983, dạng địa hình B của tiêu chuẩn Việt Nam tương ứng với dạng địa hình 2
của tiêu chuẩn Úc.
• Phân tích sâu về cách phân loại dạng địa hình của tiêu chuẩn Úc, tài liệu “JOHN
D.HOLMES. Wind Loading of Structure. 2003” chỉ ra cơ sở phân chia dạng địa
hình trong tiêu chuẩn ÚC AS 1170.2-1989 ứng theo các giá trị chiều dài nhám
như bảng sau:


22

Bảng 9. Chiều dài nhám tương ứng với một số dạng địa hình
Dạng địa hình
(m)
Dạng địa hình 1: Địa hình rất phẳng (tuyết, sa mạc)
Dạng địa hình 2: Địa hình mở (đồng cỏ, ít cây)

0.001 ~ 0.005
0.01 ~ 0.05

Dạng địa hình 3: Địa hình ngoại ô (nhà cao 3 ~ 5 m)

0.1 ~ 0.5

Dạng địa hình 4: Địa hình đô thị (nhà cao 10 ~ 30 m)

1~5

Các số liệu ở bảng 7 và 8 cho thấy dạng địa hình II của tiêu chuẩn EN có chiều dài
nhám phù hợp với chiều dài nhám dạng địa hình 2 của tiêu chuẩn Úc (bằng giới hạn
cận trên). Thêm một cơ sở khác để khẳng định điều này đó là mục 4.12 TCXD 229 :
1999[4] đã chỉ rõ độ nhám của dạng địa hình B là z0 = 0.05m (trùng khớp với giá trị độ
nhám dạng địa hình II trong bảng 1). Như vậy, qua các phân tích và so sánh ở trên,
chúng ta có cơ sở để xem dạng địa hình B theo tiêu chuẩn Việt Nam tương ứng với
dạng địa hình II theo tiêu chuẩn EN.
2.2.2) Tính Vận Tốc Gió Cơ Bản và các hệ số liên quan
a) Công thức:
Vận tốc gió tiêu chuẩn tham chiếu vb,0 là giá trị vận tốc gió đo được trung bình trong 10
phút không phân biệt hướng gió và time của năm với xác suất vượt 1 lần trong 50 năm
ở độ cao 10m từ mặt đất ở khu vực có dạng địa hình II.
Trong đó :
- giá trị vận tốc gió cơ bản được định nghĩa là đại lượng phụ thuộc vào hướng gió và
thời điểm trong năm;
- hệ số kể đến ảnh hưởng của hướng, xem ghi chú 1
- hệ số kể đến yếu tố theo mùa, xem ghi chú 2
- giá trị vận tốc gió cơ bản theo phụ lục quốc gia.
Ghi chú 1: giá trị của các yếu tố hướng,
, cho các hướng gió khác nhau có thể tìm
thấy trong các phụ lục quốc gia, trong trường hợp không có lấy giá trị bằng 1.
Ghi chú 2: giá trị của các yếu tố hướng,
, cho các hướng gió khác nhau có thể
tìm thấy trong các phụ lục quốc gia, trong trường hợp không có lấy giá trị bằng 1

b) Chuyển đổi:
Theo Quy chuẩn QCVN 02:2009/BXD, ta có áp lực gió tiêu chuẩn ở độ cao 10m, ứng
với vận tốc gió được lấy trung bình trong 3 giây, bị vượt 1 lần trong 20 năm, ở dạng
địa hình B (
như trong bảng 10.


23

Bảng 10: Áp lực gió tiêu chuẩn (
Vùng áp lực gió I
trên bản đồ
IA
55
daN/

II
IIA
83

IB
65

ứng với các vùng áp lực gió
IIB
95

III
IIIA
110

IIIB
125

IV

V

155

185

Từ các số liệu trong bảng 10 ta xác định được vận tốc gió tiêu chuẩn ở độ cao 10m,
ứng với vận tốc gió được lấy trung bình trong 3 giây, bị vượt 1 lần trong 20 năm, ở
dạng địa hình B (
như trong bảng 10 (tính ngược từ công thức
Bảng 11. Vận tốc gió tiêu chuẩn
Vùng áp lực gió I
II
trên bản đồ
IA
IB
IIA
29.95 32.56 36.80
daN/

ứng với các vùng áp lực gió:
IIB
39.37

III
IIIA
42.36

⇒ ta phải chuyển đổi số liệu đầu vào vận tốc gió từ (

IIIB
45.16

IV

V

50.28

54.94

sang (

- Vận

tốc gió ở độ cao 10m, ứng với vận tốc gió được lấy trung bình trong 10 phút, bị vượt 1
lần trong 50 năm, ở dạng địa hình II ( ).
Quy đổi vận tốc gió trung bình trong 3 giây sang vận tốc gió trung bình trong 10 phút
được tra theo đồ thị hình 7

1

10

100

1000

10000

Hình 7. Đồ thị liên hệ vận tốc trung bình trong các khoảng thời gian
v600 1.065
=
= 0.698
v3 1.525

-

Quy đổi vận tốc gió với chu kỳ lặp 20 năm sang vận tốc gió với chu lỳ lặp trong
50 năm được xác định theo công thức


24

=
-

vận tốc gió tính trung bình trong thời gian 10 phút với chu kỳ lặp 50 năm ứng
với dạng địa hình II được liên hệ với vận tốc gió trung bình trong 3 giây với chu kỳ
lặp
20
năm
ứng
với

dạng
địa
hình
B
=
-

Giá trị vận tốc

= 0.698*

*

cơ bản được tra bảng

Bảng 12. Vận tốc gió cơ bản ứng với các vùng áp lực gió
Vùng áp lực gió I
II
III
IV
trên bản đồ
IA
IB
IIA
IIB
IIIA
IIIB
22.90 24.90 28.14 30.10 32.39 34.53 38.45
daN/

V
42.01

c) Vận tốc gió hiệu dụng theo độ cao:
Vận tốc gió hiệu dụng vm(z) ở độ cao z trên một địa hình phụ thuộc vào độ nhám (gồ
ghề) địa hình và vận tốc gió cơ bản (vb) được xác định:
vm(z) = Cr(z) * C0(z) * vb
Trong đó:
Cr(z) - hệ số thay đổi vận tốc gió theo độ cao và dạng địa hình, xác định theo mục c
C0(z) - hệ số orography, lấy bằng 1.0 ngoại trừ trường hợp có các ghi chú khác.
d) Hệ số thay đổi vận tốc gió theo độ cao và dạng địa hình:
Hệ số thay đổi vận tốc gió theo độ cao và dạng địa hình, C r(z), là hệ số đặc trưng cho
sự thay thổi của vận tốc hiệu dụng gió trên bề mặt kết cấu do:
Độ
cao
trên
mặt
đất
- Độ nhám mặt đất phía trước hướng gió theo phương gió được xem xét. Giá trị C r(z) ở
độ cao z được cho bởi biểu thức sau trên cơ sở của một hàm số logarit:
 z
Cr ( z ) = k r *ln  ÷
 z0 

với trường hợp:
zMin ≤ z ≤ zmax => Cr ( z ) = Cr ( zmin )
với trường hợp z ≤ zmin
Trong
z0

-

chiều

dài

nhám,

lấy

theo

đó:
bảng 1


25

kr - yếu tố địa hình phụ thuộc vào chiều dài nhám z 0, được xác định theo
0.07

 z 
kr = 0.19*  0 ÷
z ÷
 0, II 

Trong
zmax

đó:

z0,II
=
0.05m
- giá trị chiều cao lớn nhất, được lấy giá trị là 200m, ngoại trừ có ghi chú

khác
z min- giá trị chiều cao nhỏ nhất tra bảng. Với các công trình nhà cao tầng có
zMin ≤ z ≤ zmax , hệ số giá trị Cr(z) sẽ được tra bảng:
Bảng 13. Giá trị Cr(z) theo chiều cao và các dạng địa hình
Dạng địa hình 0
I
II
III
IV
Độ cao (m)
3
5
10
15
20
30
40
50
60
80
100
120
150
180
200

1.08
1.16
1.27
1.33
1.37
1.44
1.48
1.52
1.55
1.59
1.63
1.65
1.69
1.72
1.73

0.97
1.05
1.17
1.24
1.29
1.36
1.41
1.45
1.48
1.53
1.56
1.59
1.63

1.66
1.68

0.78
0.87
1.01
1.08
1.14
1.22
1.27
1.31
1.35
1.40
1.44
1.48
1.52
1.56
1.58

0.61
0.61
0.76
0.84
0.90
0.99
1.05
1.10
1.14
1.20
1.25

1.29
1.34
1.38
1.40

0.54
0.54
0.54
0.63
0.70
0.80
0.86
0.92
0.96
1.03
1.08
1.12
1.17
1.22
1.24

e) hệ số áp lực gió thay đổi theo độ cao:
Áp lực gió theo độ cao qp(z) ở độ cao z được xác định theo công thức:
q p(z) = [1+7*Iv(z)]/2* ρ *vm2(z) = Ce(z)*qp
Trong

đó:
tỷ
trọng
khí

quyển,
=
1.25
kg/m3;
qp - giá trị áp lực gió tiêu chuẩn được xác định theo công thức: q p = 1/2* ρ *vb2
Ce(z) - hệ số mở rộng được xác định theo công thức: C e(z) = Cr2(z)*[(1 + 7*Iv(z)]
Iv(z) - một hàm đặc trưng rối được định nghĩa bằng biểu thức sau:
ρ-

ρ