TÍNH GẦN ĐÚNG KHUNG CHỊU TẢI TRỌNG NGANG PHÂN TÍCH CHUYỂN VỊ NGANG

LOGO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỀ TÀI:

TÍNH GẦN ĐÚNG KHUNG CHỊU TẢI TRỌNG NGANG
PHÂN TÍCH CHUYỂN VỊ NGANG

GVHD: Ngô Việt Dũng


DANH SÁCH NHÓM

NHÓM 3

Lưu Bá Vượt
Nguyễn Xuân Bách
Trần Văn Chiến
Ngô Văn Phong
Nguyến Hữu Vương

LOGO


NỘI DUNG

Tính gần đúng khung chịu tải trọng ngang

Phân tích gần đúng chuyển vị ngang

LOGO


4.4 TÍNH GẦN ĐÚNG KHUNG CHỊU TẢI TRỌNG NGANG

Các giả thuyết

 Bước đầu tiên trong tính toán gần đúng khung tuyệt đối cứng là ước tính phân bố tải trọng
bên ngoài vào mỗi khung chịu uốn.

 Ta giả thuyết sàn tuyệt đối cứng vì thế chuyển vị của khung chịu uốn tại cao trình sàn sẽ có
liên quan tới sự dịch chuyển theo phương ngang và sự xoay của sàn.

LOGO


4.4 TÍNH GẦN ĐÚNG KHUNG CHỊU TẢI TRỌNG NGANG

4.4.1 Sự phân bố tải trọng ngang vào các khung
4.4.1.1 Mặt bằng kết cấu đối xứng, chịu tải đối xứng, không bị xoắn.

 Từ giả định sàn cứng tuyệt đối → chuyển vị ngang của các khung là như nhau, hệ kết cấu sẽ
chuyển vị ngang.

 Tổng lực cắt ngang ở mỗi tầng sẽ phân bổ vào các khung theo tỉ lệ độ cứng chịu cắt tầng (GA) của
mỗi khung.

LOGO

4.4 TÍNH GẦN ĐÚNG KHUNG CHỊU TẢI TRỌNG NGANG

4.4.1  Sự phân bố tải trọng ngang vào các khung

4.4.1.1 Mặt bằng kết cấu đối xứng, chịu tải đối xứng, không bị xoắn.

 Độ cứng (GA) của khung tại tầng thứ i được xác định như sau:

Trong đó:
hi là chiều cao của tầng thứ i
G=Id/L) tổng độ cứng tất cả các dầm có nhịp L của sàn I
A =Ic/L) tổng độ cứng tất cả các cột tầng i
E modun đàn hồi của vật liệu
Ic, Id : momen quán tính của tiết diện cột và dầm
LOGO


4.4 TÍNH GẦN ĐÚNG KHUNG CHỊU TẢI TRỌNG NGANG

4.4.1 Sự phân bố tải trọng ngang vào các khung
4.4.1.2 Mặt bằng không đối xứng

 Tải ngang tác động vào hệ kết
cấu không đối xứng sẽ gây ra
xoắn trong mặt phẳng và lực
cắt ngang → hệ kết cấu sẽ có
chuyển vị ngang và bị xoắn.



Tọa độ tâm cứng của các cột:

LOGO


4.4 TÍNH GẦN ĐÚNG KHUNG CHỊU TẢI TRỌNG NGANG

4.4.1 Sự phân bố tải trọng ngang vào các khung
4.4.1.2 Mặt bằng không đối xứng
Lực cắt ngang Qji tác dụng vào khung thứ j thuộc tầng thứ i

Trong đó:
Qi- tổng lực cắt tầng i
ei- độ lệch tâm của Qi
(GA)j- độ cứng kháng cắt của khung j
cj- khoảng cáchtừ tâm khung j đến tâm cứng
LOGO


4.4 TÍNH GẦN ĐÚNG KHUNG CHỊU TẢI TRỌNG NGANG

4.4.2 Phân tích nội lực trong khung chịu tải trọng gió ngang bằng phương pháp poral methol

 Phương pháp dùng thích hợp cho nhà có chiều cao đến 25 tầng và có tỉ số chiều cao nhà trên bề rộng nhà
lớn hơn 4.

 Trong phương pháp này khung siêu tĩnh nhiều tầng, nhiều nhịp được phân thành một hệ các khung một
nhịp, một tầng dựa trên các giả thiết sau:

- Tải trọng ngang sẽ gây ra điểm uốn tại vị trí giữa nhịp dầm và giữa chiều cao cột. Điểm uốn của các
cột tầng trệt nằm ở vị trí 2/3 chiều cao cột.
- Lực ngang ở giữa cao trình tầng được phân vào các cột theo tỉ lệ với khoảng cách nhịp giữa các
cột .

LOGO


4.4 TÍNH GẦN ĐÚNG KHUNG CHỊU TẢI TRỌNG NGANG

4.4.2 Phân tích nội lực trong khung chịu tải trọng gió ngang bằng phương pháp poral methol

LOGO


4.4 TÍNH GẦN ĐÚNG KHUNG CHỊU TẢI TRỌNG NGANG

4.4.3 Ví dụ :
W3

Cho khung nhà như hình:
-Tiết diện cột: 400x400
-Tiết diện dầm: 200x400

W2

-Tải ngang tác động vào khung như hình với
các giá trị:

W1

W3=80 kN; W2=70 kN; W1=60 kN
Xác định nội lực trong khung bằng phương pháp
portal.

LOGO


4.4 TÍNH GẦN ĐÚNG KHUNG CHỊU TẢI TRỌNG NGANG

4.4.3 Ví dụ :
Bước 1: đặt các liên kết khớp tại các vị trí như hình

Khung đỉnh

Khung dưới 1

Khung dưới 2

LOGO


4.4 TÍNH GẦN ĐÚNG KHUNG CHỊU TẢI TRỌNG NGANG

4.4.3 Ví dụ :
Bước 2: tách riêng rẽ thành từng khung:

 

LOGO

4.4 TÍNH GẦN ĐÚNG KHUNG CHỊU TẢI TRỌNG NGANG

4.4.3 Ví dụ :
Bước 3: giải nội lực từng khung 3 khớp:
 

W'3*1.8 -N1*6 = 0 =>

N1 =

14.4 kN

W'3*1.8 -N2*6 = 0 =>

N'2=

14.4 kN

V1*1.8-N1*3= 0 =>

V1=

24

KN

V'2*1.8-N'2*3= 0 =>

V'2=

24

KN

 

W''3*1.8 -N''2*4 = 0 =>

N''2 =

14.4

kN

W''3*1.8 -N3*4 = 0 =>

N3=

14.4

kN

V''2*1.8-N''2*2= 0=>

V''2=

16

KN

V3*1.8-N3*2= 0 =>

V3=

16

KN

LOGO


4.4 TÍNH GẦN ĐÚNG KHUNG CHỊU TẢI TRỌNG NGANG

4.4.3 Ví dụ :
Các khung còn lại giải tương tự:

LOGO


4.4 TÍNH GẦN ĐÚNG KHUNG CHỊU TẢI TRỌNG NGANG

4.4.3 Ví dụ :
Kết quả nội lực:

BẢNH TỔNG HỢP (kN)
TẦNG

N1

N2

N3

V1

V'2

V''2

V2

V3

3

14.4

0

-14.4

24

24

16

40

16

2

55.8

0

-55.8

45

45

30

75

30

1

110.795

0

-110.795

63

63

42

105

42

LOGO


4.4 TÍNH GẦN ĐÚNG KHUNG CHỊU TẢI TRỌNG NGANG

4.4.3 Ví dụ :
So sánh kết quả pp portal với pp giải bằng ETABS:

PORTAL

ETABS
LOGO


4.5 PHÂN TÍCH GẦN ĐÚNG CHUYỂN VỊ NGANG

 Chuyển vị ngang trong kết cấu khung cứng có độ mảnh nhỏ chủ yếu gây ra bởi gió, chuyển vị
ngang do gió này có thể phân thành hai thành phần:

o Thành phần 1: chuyển vị xoay cảu nút khung do dầm chịu uốn (a).
o Thàng phần 2: chuyển vị gây ra do cột chịu uốn (b).

LOGO


4.5 PHÂN TÍCH GẦN ĐÚNG CHUYỂN VỊ NGANG

 Chuyển vị ngang trong kết cấu khung có độ mảnh lớn nó gây ảnh hưởng đến uốn tổng thể trong
toàn bộ khung, kết quả gây ra sự biến dạng dọc trục của các cột một cách đáng kể. Nếu khung
có chiều cao tỉ lệ với chiều rộng nhỏ hơn 4:1 thì uốn tổng thể so với chuyển vị ngang tại cao
trình tầng thường ít hơn 10% do gió gây ra.

 Theo công thức tính chuyển vị ngang cho phép xác định từng thành phần cấu kiện riêng lẻ dầm
chịu uốn, cột chịu uốn, khung chịu uốn như công sô.

LOGO


4.5 PHÂN TÍCH GẦN ĐÚNG CHUYỂN VỊ NGANG

4.5.1 Chuyển vị ngang do dầm khung bị uốn

 Tách một phần khung ở cao trình sàn thứ i gồm dầm sàn,một nửa cột phía trên và một nửa

cột bên dưới như H. 4.8. để cô lập ảnh hưởng dầm chịu uốn giả định phần cột khảo sát được
xem như thẳng.

LOGO


4.5 PHÂN TÍCH GẦN ĐÚNG CHUYỂN VỊ NGANG

4.5.1 Chuyển vị ngang do dầm khung bị uốn

 Góc xoay trung bình của nút khung có thể xem gần đúng bằng:

 Tổng momen tại các nút :

LOGO


4.5 PHÂN TÍCH GẦN ĐÚNG CHUYỂN VỊ NGANG

4.5.1 Chuyển vị ngang do dầm khung bị uốn

 Tổng độ cứng xoay của các nút ∑θ :

 Tổng độ cứng xoay của các nút ∑θ do chuyển vị của dầm (H.4.8):

LOGO


4.5 PHÂN TÍCH GẦN ĐÚNG CHUYỂN VỊ NGANG

4.5.2 Chuyển vị ngang gây ra do cột bị uốn:

Giả sử rằng chỉ có cột bị uốn và dầm thì thẳng (không bị uốn), chuyển vị ngang của
khung tại tầng thứ i:

LOGO

4.5 PHÂN TÍCH GẦN ĐÚNG CHUYỂN VỊ NGANG

4.5.2 Chuyển vị ngang gây ra do cột bị uốn:
Vậy chuyển vị ngang của tầng thứ i gây ra bởi sự xoay của các nút:

Nếu các dầm và cột ở tầng i-1 tương tự như các dầm vàcột ở tầng i. Gọi lực cắt trung bình
của Qi và Qi-1 là Qi ta được:

LOGO


4.5 PHÂN TÍCH GẦN ĐÚNG CHUYỂN VỊ NGANG

4.5.3 Chuyển vị ngang do uốn tổng thể.


 

Mặt dù các thành phần chuyển vị ngang do uốn tổng thể gây ra có thể tương đối nhỏ với gối đỡ từ uốn
nghiêng tăng theo chiều cao tầng, càng lên cao độ cứng càng giảm  Chuyển vị ngang do uốn tổng thể tăng dần
theo chiều cao → các tầng trên cao có chuyển vị ngang do uốn tổng thể đóng một vai trò đáng kể trong chuyển vị
ngang của tòan nhà.



Chuyển vị ngang do uốn tổng thể có thể uớc tính bằng cách xem nhà như một công son có momen quán
tính bằng momen quán tính của các tiết diện cột đối với trục đi qua trọng tâm của các tiết diện:

LOGO