So sánh phương pháp xác định tải trọng gió tác dụng lên nhà công nghiệp theo tiêu chuẩn ASCE 7 2010 và TCVN 27371995

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---------------------------------------

NGUYỄN MINH ĐĂNG

SO SÁNH PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG GIÓ
TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG
THEO TIÊU CHUẨN ASCE 7-2010 VÀ TCVN 2737-1995

Chuyên ngành: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH
DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP
Mã số: 60580208

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng – Năm 2018


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS. ĐẶNG CÔNG THUẬT

Phản biện 1: PGS.TS. TRẦN QUANG HƯNG
Phản biện 2: TS. TRẦN ANH THIỆN

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp
thạc sĩ Kỹ thuật Xây dựng Công trình Dân dụng và Công nghiệp họp
tại Trường Đại học Bách khoa vào ngày 27 tháng 01 năm 2018

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
 Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học
Bách khoa
 Thư viện khoa Xây dựng, Trường Đại học Bách khoa ĐHĐN


1
PHẦN MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
- Ở Việt Nam, các kỹ sư trong nước sử dụng tiêu chuẩn Việt Nam
để thiết kế thì các công ty đến từ nước ngoài lại sử dụng tiêu chuẩn
Hoa Kỳ. Điều này dẫn đến những sai khác nên cần phân tích quy
trình tính tải trọng gió và nêu lên vấn đề cần lưu ý.
- Nhà công nghiệp là hệ kết cấu được sử dụng rất rộng rãi. Đi kèm
theo đó, các quy trình thiết kế và thi công đòi hỏi độ tin cậy cao.
- Việc nghiên cứu ASCE 7-10 và đưa ra chỉ dẫn tính toán chi tiết
là rất cần thiết. Nhưng để hiểu và vận dụng cho đúng là rất khó. Vì
vậy, tác giả chọn đề tài luận văn: “So sánh phương pháp xác định tải
trọng gió tác dụng lên nhà công nghiệp theo tiêu chuẩn ASCE 72010 và TCVN 2737-1995” làm nội dung nghiên cứu.
2. Mục đích nghiên cứu
- Nghiên cứu ASCE 7-10 và TCVN 2737:1995 về quy trình tính
toán tải trọng gió tác dụng lên kết cấu nhà công nghiệp theo phương
gió thổi.
- Lập ví dụ tính toán để so sánh kết quả tính toán tải trọng gió tác
dụng lên công trình tính theo tiêu chuẩn ASCE 7-10 và tiêu chuẩn
Việt Nam hiện hành (TCVN 2737:1995).
3. Phạm vi nghiên cứu
- Nhà công nghiệp một tầng không cửa mái.
4. Đối tượng nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu là: Tải trọng gió tác dụng lên nhà công

nghiệp theo phương gió thổi tính toán theo quan điểm của tiêu chuẩn
ASCE 07-10 và TCVN 2737:1995.


2
5. Nội dung nghiên cứu
- Tìm hiểu các khái niệm về gió bão, một số giải pháp làm giảm
thiểu tác hại của gió.
- Tìm hiểu tiêu chuẩn về tính toán tải trọng gió tác dụng vào công
trình của một số nước trên thế giới.
- Tìm hiểu tiêu chuẩn ASCE 7-10 và TCVN 2737:1995 về quy
trình toán toán tải trọng gió tác dụng lên nhà công nghiệp xây dựng ở
Việt Nam theo quan điểm của cả hai tiêu chuẩn với các bổ sung thay
thế phù hợp với điều kiện khí hậu đặc thù của Việt Nam.
- Ví dụ thực tế áp dụng tính toán tải trọng gió lên công trình nhà
công nghiệp tính theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ và theo tiêu chuẩn Việt
Nam để có cái nhìn tổng quát.
6. Kết cấu của luận văn
- Luận văn gồm 3 chương:
Chương 1 : Tổng quan về gió, tải trọng gió, một số tiêu chuẩn
về tính toán tải trọng gió
Chương 2 : Tính toán tải trọng gió tác dụng lên công trình
tiêu chuẩn Hoa Kỳ và theo tiểu chuẩn Việt Nam
Chương 3 : Áp dụng tính toán tải trọng gió tác dụng lên công
trình theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ và theo tiểu chuẩn Việt Nam
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIÓ, TẢI TRỌNG GIÓ,
MỘT SỐ TIÊU CHUẨN VỀ TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG GIÓ
1.1 Tổng quan về gió. [3,5,6]
1.1.1 Khái niệm, nguyên nhân hình thành, phân loại
1.1.2 Tính chất, đặc điểm của gió

3
1.2 Tác động của gió vào công trình [3,4]
1.3 Tổng quan hệ thống tiêu chuẩn về tính toán tải trọng do gió
1.3.1 Tiêu chuẩn Việt Nam [1]
1.3.2 Tiêu chuẩn Hoa Kỳ [10]
1.4 Kết luận chương 1
- Gió là một hiện tượng trong tự nhiên hình thành do sự chuyển
động của không khí gây áp lực lớn lên công trình. Khi thiết kế công
trình cần nghiên cứu tới các giải pháp để làm giảm thiểu ảnh hưởng
do tác động của gió.
- Tiêu chuẩn tính toán tải trọng gió mà các kĩ sư sử dụng phổ biến
ở Việt Nam là TCVN 2737:1995, ngoài ra họ còn áp dụng những
tiêu chuẩn khác để tính toán cho phù hợp với điều kiện Việt Nam.
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG GIÓ TÁC DỤNG
LÊN CÔNG TRÌNH THEO TIÊU CHUẨN HOA KỲ
VÀ THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM
2.1 Xác định tải trọng gió theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ ASCE 7-10.
[10]
2.1.1. Dạng đón gió của công trình
2.1.2. Tác động của địa hình
2.1.3 Áp lực gió đơn vị
- Công thức xác định áp lực gió đơn vị q:
q = 0.0613* Kz *Kzt* Kd* V2 (daN/m2)

(2.1)

Trong đó:
+ Kz: là hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao cũng như

theo mức độ luồng gió tiếp xúc với địa hình.
- Hệ số Kz được xác định theo công thức sau:
Kz =

2.01*(z/zg)2/α
2/α

2.01*(15/zg)

nếu 15ft (4.6m) ≤ z ≤ zg
nếu z < 15ft (4.6m) (2.2)


4
● với z là chiều cao tính toán (ft), zg (ft) và α là các hệ số tra bảng 1
phụ thuộc địa hình.
+ Kzt là hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió khi gió “trườn” lên
hoặc đập vào các dạng địa hình khác nhau, Kzt = 1;
+ Kd là hệ số kể đến tác động của luồng gió theo hướng chính lên
công trình, Kd = 0.85;
+ V là vận tốc gió (m/s) trong điều kiện tiêu chuẩn luồng gió thổi
trong thời gian 3s tại cao độ 10m so với mặt đất tự nhiên.
2.1.4 Áp lực gió tác dụng lên hệ kết cấu nhà công nghiệp
- Đối với các công trình nhà công nghiệp thấp tầng dạng kín hoặc
có bố trí ô mở, áp lực gió tác dụng được xác định theo công thức:
p = qh *(GCpf - GCpi) (daN/m2)

(2.3)

trong đó:

+ qh: là giá trị áp lực gió tại cao độ mái h (cao độ trung bình
của mái dốc) so với mặt đất tự nhiên;
+ G: là hệ số hiệu ứng giật (Gust effect factor), xét đến ảnh
hưởng độ rối của gió;
+ GCpf : là hệ số áp lực bên ngoài;
+ GCpi: là hệ số áp lực bên trong.
- Giá trị áp lực gió được xem là áp lực tĩnh, phụ thuộc góc dốc θ
của mái.
- Hệ số áp lực bên trong phụ thuộc chủ yếu vào tính kín của công
trình chia các công trình xây dựng ra làm 3 loại: nhà kín, nhà kín một
phần và nhà hở.
2.2 Xác định tải trọng gió theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN
2737-1995) [1]
2.2.1 Phân chia dạng địa hình
2.2.2 Thành phần gió tác dụng lên nhà công nghiệp


5
- Công thức tổng quát tính tải trọng gió tác dụng lên nhà công
nghiệp:
q = Wo * k * c*γ*B (daN/m)

(2.4)

Trong đó :
+ W0 : giá trị áp lực gió
+ k: hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao và
dạng địa hình xác định theo Bảng 5 [1]
+ c: hệ số khí động, xác định theo Bảng 6 [1]
+ γ : hệ số tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1.2

+ B: bước khung
- Đối với nhà và các công trình được xây dựng tại các vùng có địa
hình phức tạp, giá trị áp lực gió Wo được xác định theo công thức:
W0 = 0.0613*V02 (daN/m2)

(2.6)

- Trong đó Vo là vận tốc gió.
2.3 So sánh giữa tiêu chuẩn Hoa Kỳ và tiểu chuẩn Việt Nam
- Cả ASCE 7-10 và TCVN 2737-1995 đều có 3 loại địa hình [8].
Bảng 2.1: So sánh phân loại dạng địa hình theo TCVN 2737-1995 và
ASCE 7-10 [8].
TCVN 2737- 1995
Dạng A: Địa hình trống trải,
không có hoặc có ít vật cản quá
1.5m
zo = 0.002m, α = 0.1
Dạng B: Khu vực tương đối
trống trải , có một số vật cản cao
không quá 10m
zo = 0.04m, α = 0.15
Dạng C: Khu vực bị che chắn
mạnh, có nhiều vật cản sát nhau
cao từ 10m trở lên zo = 2m, α =
0.36

ASCE
Dạng D: Khu vực phẳng và bề
mặt biển hồ, zo = 0.0039m, α =
0.1

Dạng C: Khu vực thoáng với ít
vật cản có chiều cao nhỏ hơn 30ft
(9.1m),
zo = 0.048m, α = 0.15
Dạng B: Khu vực đô thị,
zo = 0.5m, α = 0.24


6
- TCVN 2737-1995 phân tích vận tốc gió trong khoảng thời gian
3s tại cao độ 10m so với mặt đất tự nhiên nhưng có chu kỳ lặp 20
năm và không phụ thuộc vào loại công trình. Trong khi đó chu kỳ lặp
của ASCE 7-10 với dạng nhà công nghiệp (công trình loại II) là 700
năm. Ta có thể áp dụng công thức của Peterka và Shahid [10] để quy
đổi:
VT/V50 = 0.36+0.1*ln (12*T)

(2.8)

trong đó:
VT là vận tốc gió có chu kỳ lặp T năm;
V50 là vận tốc gió có chu kỳ lặp 50 năm.
Khi đó, ta có V700 = 1.391*V20

(2.9)

- TCVN 2737-1995 không kể đến sự thay đổi áp lực gió cho các
dạng địa hình khác nhau và tác động của luồng gió theo hướng chính
lên công trình.
- TCVN 2737-1995 chỉ xét hệ số áp lực gió bên ngoài chứ không

tạo được hiệu ứng cho toàn không gian trong nhà. đến ảnh hưởng của
sự tồn tại các ô mở. ASCE 7-10 mô tả sự thay đổi rõ rệt hệ số áp lực
trong đối với nhà kín và nhà kín một phần (bảng 4), điều này dẫn đến
sai khác lớn so với TCVN 2737-1995.
- TCVN 2737-1995 có xét đến áp lực cục bộ tại các vùng biên khi
hệ số áp lực bên ngoài có giá trị âm (tại vị trí tiếp giáp tường ngang,
tường dọc, vùng lân cận bờ mái, bờ nóc và chân mái), tuy nhiên áp
lực cục bộ này phân phối đều lên các khung chịu lực và chỉ áp dụng
cho các công trình có góc dốc mái θ > 10o.
- Trong các công thức tính toán, TCVN 2737-1995 lấy hệ số độ
tin cậy của tải trọng gió γ = 1.2 còn ASCE 7-10 lấy hệ số độ tin cậy
WLF = 1.


7
2.4 Kết luận chương 2
- Giữa tiêu chuẩn ASCE 7-10 và tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 có
một số khác biệt lớn về công thức tính toán, điều kiện địa hình, hệ số
nên cần đặc biệt lưu ý. Khi áp dụng tính toán đòi hỏi cần phải có
những điều chỉnh để phù hợp với điều kiện đặc thù của khu vực xây
dựng công trình.
CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG GIÓ
TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH
THEO TIÊU CHUẨN HOA KỲ
VÀ THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM
3.1 Giới thiệu công trình tính toán
- Để minh họa trình tự tính toán tải trọng gió vào công trình và có
kết quả để so sánh, công trình được lựa chọn để tính toán là: Xưởng
gia công sản xuất gỗ gia dụng Cao Mậu.
+ Vị trí xây dựng công trình: Khu công nghiệp Tây Bắc Củ Chi

– TP. Hồ Chí Minh.
+ Quy mô công trình: gồm 01 tầng và 01 nhịp.
+ Hình dạng công trình: hình chữ nhật
+ Diện tích mặt bằng: rộng 20m; dài 20m.
+ Chiều cao công trình: cột cao 6m, tổng chiều cao đến mái
7.5m.
+ Thông tin tính toán cho trường hợp 1:
- Tính tải trọng gió tác dụng lên khung nhà công nghiệp 1 tầng 1
nhịp 2 mái dốc, dạng nhà kín, nhịp L=20m, chiều dài nhà 4B = 4*5m
= 20m, chiều cao đỉnh cột H = 6m, tổng chiều cao đến mái 7.5m.
- Tốc độ gió V = 200km/h, dạng địa hình C theo ASCE 7-10,
dạng địa hình B theo TCVN 2737:1995.


10000

7500

6000

9°

1500

8

10000
20000

Hình 3.1: Sơ đồ tính toán trường hợp 1.

+ Thông tin tính toán cho trường hợp 2:
- Tính tải trọng gió tác dụng lên khung nhà công nghiệp 1 tầng 1
nhịp 2 mái dốc, dạng nhà kín, nhịp L=30m, chiều dài nhà 4B = 4*5m
= 20m, chiều cao đỉnh cột H = 10m, tổng chiều cao đến mái 12.5m.
- Tốc độ gió V = 250km/h, dạng địa hình D theo ASCE 7-10,

15000

15000
30000

Hình 3.2: Sơ đồ tính toán trường hợp 2.

12500

10000

9°

2500

dạng địa hình A theo TCVN 2737:1995.


9
3.2 Tính toán tải trọng gió tác dụng vào công trình theo tiêu
chuẩn Hoa Kỳ
ASCE 7-10
 Trường hợp 1:
3.2.1 Quy trình tính toán:

a/ Tính áp lực gió đơn vị theo công thức (2.1)
b/ Tính áp lực gió tác dụng lên hệ kết cấu
3.2.2 Số liệu tính toán:
3.2.3 Kết quả tính toán:
Bảng 3.1: Kết quả tính toán áp lực gió đơn vị.
Áp lực gió đơn vị
(daN/m)

Bước khung B = 5m

Bước khung B =
2.5m

qh1

724

362

qh2

756

378

Bảng 3.2: Kết quả tính toán áp lực gió tác dụng lên hệ kết cấu.
Áp lực gió
(daN/m)

Gió ngang

Gió dọc

GCpi > 0

GCpi < 0

GCpi > 0

GCpi < 0

p1

181

441.64

-456.12

-195.5

Khung

p2

-657.72

-385.56

-657.72

-385.56

giữa

p3

-435.46

-163.3

-415.8

-143.64

p4

-364.2

-103.53

-456.12

-195.5

p1E

172

302.3

-239

-108.6

Khung

p2E

-472.5

-336.42

-472.5

-336.42

biên

p3E

-283.5

-147.42

-268.4

-132.3

p4E

-239

-108.6

-239

-108.6


10
600

441.64

400
200

302.3
181

172

0
-200

-163.3

-400

-103.53

-147.42 -108.6
-239
-283.5
-336.42

-364.2
-385.56
-435.46

-600

GCpi > 0
GCpi < 0

-472.5

-657.72

-800
p1

p2

p3

p4

p1E

Khung giữa

p2E

p3E

p4E

Khung biên

Hình 3.3: Đồ thị tính áp lực gió
theo tiêu chuẩn ASCE 07-10 khi gió thổi ngang nhà (daN/m).
0
-200

-143.64

-195.5

-400
-600

-456.12

-385.56-415.8

-108.6
-195.5

-239

-456.12

-132.3
-268.4
-336.42

-108.6
-239

GCpi > 0

-472.5

GCpi < 0

-657.72

-800
p1

p2

p3

Khung giữa

p4

p1E

p2E

p3E

p4E

Khung biên

Hình 3.4: Đồ thị tính áp lực gió
theo tiêu chuẩn ASCE 07-10 khi gió thổi dọc nhà (daN/m).
 Trường hợp 2:
3.2.4 Quy trình tính toán:
3.2.5 Số liệu tính toán:
3.2.6 Kết quả tính toán:


11
Bảng 3.3: Kết quả tính toán áp lực gió đơn vị.
Áp lực gió đơn vị
(daN/m)
qh1
qh2

Bước khung B =
2.5m
741
772.6

Bước khung B = 5m
1482.4
1545.2

Bảng 3.4: Kết quả tính toán áp lực gió tác dụng lên hệ kết cấu.
Áp lực gió
(daN/m)

Khung
giữa

Khung
biên

Gió dọc

Gió ngang

p1
p2
p3
p4
p1E
p2E
p3E
p4E

GCpi > 0

GCpi < 0

GCpi > 0

GCpi < 0

385.4
-1344.3
-896.2
-756
363
-965.8
-587.2
-504

919
-788
-340
-222.4
630
-687.6
-309
-237

-934
-1344.3
-850
-934
-489
-965.8
-548.5

-489

-400.2
-788
-293.6
-400.2
-222.3
-687.6
-270.4
-222.3

1500
1000
500

919
630
363

385.4

0

GCpi > 0

-500

-340

-1000

-788

-1500

-896.2

-222.4
-687.6
-965.8

-756

-237
-309
-587.2 -504

GCpi < 0

-1344.3

p1

p2

p3

Khung giữa

p4

p1E

p2E

p3E

p4E

Khung biên

Hình 3.5: Đồ thị tính áp lực gió
theo tiêu chuẩn ASCE 07-10 khi gió thổi ngang nhà (daN/m).


12
0
-200
-400
-600
-800
-1000
-1200
-1400
-1600

-222.3

-293.6
-400.2

-400.2

-270.4

-489

-548.5

-222.3
-489

-687.6
-788
-934

-850

-934

GCpi > 0

-965.8

GCpi < 0

-1344.3

p1

p2

p3

p4

p1E

Khung giữa

p2E

p3E

p4E

Khung biên

Hình 3.6: Đồ thị tính áp lực gió
theo tiêu chuẩn ASCE 07-10 khi gió thổi dọc nhà (daN/m).
3.3 Tính toán tải trọng gió tác dụng vào công trình theo tiêu
chuẩn Việt Nam TCVN 2737:1995
 Trường hợp 1:
3.3.1 Quy trình tính toán:
3.3.2 Số liệu tính toán:
3.3.3 Kết quả tính toán:
Bảng 3.5: Kết quả tính toán áp lực gió tác dụng lên hệ kết cấu.
Áp lực gió
Gió ngang
Gió dọc

(daN/m)
q1
422.45
-221.23
q2
-151.67
-386.07
Khung
giữa
q3
-220.61
-386.07
q4
-211.23
-211.23
q1
211.23
-105.61
q2
-75.84
-193.04
Khung
biên
q3
-110.31
-193.04
q4
-105.61
-105.61

13
500
400
300
200
100
0
-100
-200
-300
-400
-500

422.45

211.23

Gió ngang
-105.61-75.84 -110.31 -105.61
-105.61
-151.67
-193.04 -193.04
-211.23
-220.61 -211.23
-221.23

Gió dọc

-386.07 -386.07

q1

q2

q3

q4

Khung giữa

q1

q2

q3

q4

Khung biên

Hình 3.7: Đồ thị tính áp lực gió theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1995
(daN/m).
 Trường hợp 2:
3.3.4 Quy trình tính toán:
3.3.5 Số liệu tính toán:
3.3.6 Kết quả tính toán:
Bảng 3.6: Kết quả tính toán áp lực gió tác dụng lên hệ kết cấu.
Áp lực gió

Gió ngang

Gió dọc

q1

868.3

-434

Khung

q2

-296

-779

giữa

q3

-445.2

-779

q4

-434

-434

q1

434

-217

Khung

q2

-148

-389.5

biên

q3

-222.6

-389.5

q4

-217

-217

(daN/m)


14
1000
800
600
400
200
0
-200
-400
-600
-800
-1000

868.3

434

Gió ngang
-217

-296
-434

-445.2
-779

q1

q2

-434
-434

-148

-217
-222.6 -217
-389.5 -389.5

Gió dọc

-779

q3

Khung giữa

q4

q1

q2

q3

q4

Khung biên

Hình 3.8: Đồ thị tính áp lực gió theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1995
(daN/m).
3.4 Sử dựng phần mềm Etab để tính toán và so sánh kết quả nội
lực
 Trường hợp 1:
3.4.1 Kết quả sử dựng phần mềm Etab để tính toán các trường
hợp gió
 Trường hợp 2:
3.4.2 Kết quả sử dựng phần mềm Etab để tính toán các trường
hợp gió


15
 So sánh các kết quả thu được của trường hợp 1
- Lập bảng so sánh các giá trị nội lực lớn nhất ở các trường hợp:
Bảng 3.7: Bảng Đồ thị so sánh các giá trị kết quả
giữa tiêu chuẩn ASCE 07-10 và tiêu chuẩn TCVN 2737:1995.
Sơ đồ
khung

ASCE 07-10

ASCE 07-10

(GCpi > 0)

(GCpi < 0)

TCVN 2737:1995

Nội lực

Lực dọc
(daN)
Lực cắt
(daN)
Khung

Moment

giữa

(daN.m)
Chuyển vị
ngang (m)
Chuyển vị
dọc (m)
Lực dọc
(daN)
Lực cắt
(daN)

Khung

Moment

biên

(daN.m)
Chuyển vị
ngang (m)
Chuyển vị
dọc (m)

Cột

Xà

Cột

Xà

Cột

Xà

4614.45

4457.93

1892.85

1634.98

2342.52

2635.17

3906.6

4144.99

3024.08

1816.39

2616.35

2007.23

11092.5 11092.45 5731.245 4463.687 6007.718 5663.682

0.024

0.0141

0.0236

0.1058

0.038

0.0576

3374.84

3008.67

2014.02

1596.94

968.37

1162.62

2962.89

3051.07

2521.47

1886.76

1161.04

826.22

8021.32

8021.32

4980.598 4706.797 2640.556

2317.27

0.0189

0.014

0.011

0.0765

0.0426

0.0232


16
5000
4000
3000
2000
1000
0

4614.45 4457.93
3906.6 4144.99
3024.08
1892.85

2616.352635.17
2342.52
2007.23
1816.39
1634.98

Lực dọc (daN)
Lực cắt (daN)
Cột

Xà

ASCE 07-10
(GCpi > 0)

Cột

Xà

Cột

ASCE 07-10
(GCpi < 0)

Xà

TCVN
2737:1995

Hình 3.9: Đồ thị so sánh giá trị lực dọc và lực cắt của khung giữa
giữa tiêu chuẩn ASCE 07-10 và tiêu chuẩn TCVN 2737:1995
12000
10000
8000
6000
4000

2000
0

11092.5 11092.45

5731.245

4463.687

6007.718 5663.682

Moment (daN.m)
Cột

Xà

Cột

Xà

Cột

Xà

ASCE 07-10 ASCE 07-10
TCVN
(GCpi > 0) (GCpi < 0) 2737:1995

Hình 3.10: Đồ thị so sánh giá trị moment của khung giữa
giữa tiêu chuẩn ASCE 07-10 và tiêu chuẩn TCVN 2737:1995

0.15

0.1058

0.1
0.05

0.0576
0.024

0.038
0.0141

0.0236

Chuyển vị ngang (m)
Chuyển vị dọc (m)

0
ASCE 07-10 ASCE 07-10
TCVN
(GCpi > 0) (GCpi < 0) 2737:1995

Hình 3.11: Đồ thị so sánh giá trị chuyển vị của khung giữa
giữa tiêu chuẩn ASCE 07-10 và tiêu chuẩn TCVN 2737:1995


17

4000

3000
2000
1000
0

3374.84
3051.07
2962.893008.67

2521.47
2014.02
1886.76
1596.94

Cột

Xà

ASCE 07-10
(GCpi > 0)

Cột

Xà

1161.041162.62
968.37
826.22

Cột

ASCE 07-10
(GCpi < 0)

Xà

Lực dọc (daN)
Lực cắt (daN)

TCVN
2737:1995

Hình 3.12: Đồ thị so sánh giá trị lực dọc và lực cắt của khung biên
giữa tiêu chuẩn ASCE 07-10 và tiêu chuẩn TCVN 2737:1995
10000

8021.32 8021.32
4980.5984706.797
2640.5562317.27

5000
0
Cột

Xà

Cột

Xà

Cột

Xà

Moment (daN.m)

ASCE 07-10 ASCE 07-10 TCVN
(GCpi > 0) (GCpi < 0) 2737:1995

Hình 3.13: Đồ thị so sánh giá trị moment của khung biên
giữa tiêu chuẩn ASCE 07-10 và tiêu chuẩn TCVN 2737:1995
0.1
0.08
0.06
0.04
0.02
0

0.0765
0.0426
0.0189

0.014

0.0232
0.011

Chuyển vị ngang
(m)
Chuyển vị dọc (m)

ASCE 07- ASCE 07TCVN
10 (GCpi > 10 (GCpi < 2737:1995
0)
0)

Hình 3.14: Đồ thị so sánh giá trị chuyển vị của khung biên
giữa tiêu chuẩn ASCE 07-10 và tiêu chuẩn TCVN 2737:1995


18
 So sánh các kết quả thu được của trường hợp 2
- Lập bảng so sánh các giá trị nội lực lớn nhất ở các trường hợp:
Bảng 3.8: Bảng so sánh các giá trị kết quả
giữa tiêu chuẩn ASCE 07-10 và tiêu chuẩn TCVN 2737:1995.
Sơ đồ
khung

ASCE 07-10

ASCE 07-10

(GCpi > 0)

(GCpi < 0)

TCVN 2737:1995

Nội lực

Lực dọc
(daN)
Lực cắt
(daN)
Khung

Moment

giữa

(daN.m)
Chuyển vị
ngang (m)
Chuyển vị
dọc (m)
Lực dọc
(daN)
Lực cắt
(daN)

Khung

Moment

biên

(daN.m)
Chuyển vị
ngang (m)
Chuyển vị

dọc (m)

Cột

Xà

Cột

Xà

Cột

Xà

11918.47

9883.5

7745.47

5734.55

9401.86

9174.78

9864.48 10731.37 9022.29

7192.55 10237.92 8064.97

43123.9 43123.92 30564.46 28158.47 39105.71 34042.19

0.2583

0.2012

0.3868

0.9555

0.6085

0.8082

11918.47

9883.5

7745.47

5734.55

4395.74

4392.64

9864.48 10731.37 9022.29

7192.55

4920.26

3763.91

43123.9 43123.92 30564.46 28158.47 18737.72 15857.76

0.1186

0.2012

0.1884

0.9555

0.6085

0.3743


19
15000
10000

11918.47
10731.37
9864.489883.5

10237.92
9401.86
9174.78

9022.29
8064.97
7745.47
7192.55
5734.55

5000

Lực dọc (daN)

0
Cột

Xà

Cột

ASCE 07-10
(GCpi > 0)

Xà

Cột

ASCE 07-10
(GCpi < 0)

Xà

Lực cắt (daN)

TCVN
2737:1995

Hình 3.15: Đồ thị so sánh giá trị lực dọc và lực cắt của khung giữa
giữa tiêu chuẩn ASCE 07-10 và tiêu chuẩn TCVN 2737:1995
50000
40000
30000
20000
10000
0

43123.943123.92

39105.71
34042.19
30564.4628158.47

Moment (daN.m)
Cột

Xà

Cột

Xà

Cột

Xà

ASCE 07-10 ASCE 07-10 TCVN
(GCpi > 0) (GCpi < 0) 2737:1995

Hình 3.16: Đồ thị so sánh giá trị moment của khung giữa
giữa tiêu chuẩn ASCE 07-10 và tiêu chuẩn TCVN 2737:1995
1.5

1

0.9555

0.8082
0.6085

0.5

0.2583

0.3868
0.2012

Chuyển vị ngang (m)
Chuyển vị dọc (m)

0

ASCE 07-10 ASCE 07-10
TCVN

(GCpi > 0) (GCpi < 0) 2737:1995

Hình 3.17: Đồ thị so sánh giá trị chuyển vị của khung giữa
giữa tiêu chuẩn ASCE 07-10 và tiêu chuẩn TCVN 2737:1995


20

15000
10000

5000

11918.47
10731.37
9864.489883.5
9022.29
7745.47
7192.55
5734.55
4920.26
4395.74
4392.64
3763.91

Lực dọc (daN)

0
Cột

Xà

Cột

Xà

Cột

Xà

Lực cắt (daN)

ASCE 07-10 ASCE 07-10
TCVN
(GCpi > 0) (GCpi < 0) 2737:1995

Hình 3.18: Đồ thị so sánh giá trị lực dọc và lực cắt của khung biên
giữa tiêu chuẩn ASCE 07-10 và tiêu chuẩn TCVN 2737:1995
50000
40000
30000
20000
10000
0

43123.9 43123.92
30564.46 28158.47
18737.72 15857.76

Moment (daN.m)

Cột

Xà

Cột

Xà

Cột

Xà

ASCE 07-10 ASCE 07-10
TCVN
(GCpi > 0) (GCpi < 0) 2737:1995

Hình 3.19: Đồ thị so sánh giá trị moment của khung biên
giữa tiêu chuẩn ASCE 07-10 và tiêu chuẩn TCVN 2737:1995
1.5
1
0.5

0.9555
0.6085
0.1186

0.2012

0.3743
0.1884

0

Chuyển vị ngang (m)
Chuyển vị dọc (m)

ASCE 07-10 ASCE 07-10
TCVN
(GCpi > 0) (GCpi < 0) 2737:1995

Hình 3.20: Đồ thị so sánh giá trị chuyển vị của khung biên
giữa tiêu chuẩn ASCE 07-10 và tiêu chuẩn TCVN 2737:1995


21
Bảng 3.9: Bảng so sánh các giá trị áp dụng tính toán
giữa tiêu chuẩn ASCE 07-10 và tiêu chuẩn TCVN 2737:1995.
Thông số

ASCE 07-10

tính toán

Địa hình

TCVN 2737:1995

- Dạng D: Khu vực phẳng

- Dạng A: Địa hình trống trải

- Dạng C: Khu vực ít vật cản

- Dạng B: Khu vực hơi trống

- Dạng B: Khu vực đô thị

trải
- Dạng C: Khu vực chắn mạnh

Vận tốc

- Vận tốc gió:

gió và áp V = V700 (m/s).
lực gió

- Áp lực gió:
V = V20 (m/s).
Wo = 0.0613*V2(daN/m2)

- Hệ số áp lực gió theo độ - Hệ số áp lực gió theo độ cao
cao:Kz

tra bảng 5 [1]: k

Các hệ số - Hệ số áp lực gió khi “trườn”
tác động

lên hoặc đập vào dạng địa hình

của gió

khác nhau: Kzt
- Hệ số tác động của luồng gió
theo hướng chính: Kd
- GCpf : là hệ số áp lực bên - c: hệ số khí động, xác định
ngoài; phụ thuộc góc dốc θ của theo Bảng 6 [1], Phụ thuộc

Hệ số khí mái.

hình dạng, kích thước công

động học - GCpi: là hệ số áp lực bên trình
trong. phụ thuộc vào tính kín
của công trình.
Hệ số tin
cậy

- Hệ số tin cậy được nhân vào - Hệ số tin cậy được nhân vào
sau khi tính toán

trong quá trình tính toán

WLF = 1

γ = 1.2

Công thức q = 0.0613* Kz *Kzt* Kd* V2 *B q = Wo * k * c*γ*B
tổng quát p = qh *(GCpf - GCpi)

22
► Nhận xét kết quả thu được
- Sự giống nhau và khác nhau giữa hai tiêu chuẩn:
+ Giống nhau:
 Dạng địa hình theo 2 tiêu chuẩn được xem là tương đương nhau.
 Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ Kz (theo tiêu chuẩn
ASCE 7-10) và k (tiêu chuẩn TCVN 2737-1995) giống nhau.
+ Khác nhau:
 TCVN 2737-1995 phân tích vận tốc gió trong khoảng thời gian 3s
tại cao độ 10m so với mặt đất tự nhiên nhưng có chu kỳ lặp 20 năm
và không phụ thuộc vào loại công trình trong khi đó chu kỳ lặp của
ASCE 7-10 với dạng nhà công nghiệp (công trình loại II) là 700 năm
nên phải áp dụng công thức của Peterka và Shahid để quy đổi.
 TCVN 2737-1995 không kể đến sự thay đổi áp lực gió cho các
dạng địa hình khác nhau và tác động của luồng gió theo hướng chính
lên công trình.
 TCVN 2737-1995 chỉ xét hệ số áp lực gió bên ngoài. ASCE 7-10
mô tả sự thay đổi rõ rệt hệ số áp lực trong đối với tính kín của nhà.
 Hệ số khí động học và sự phụ thuộc của nó giữa hai giữa hai tiêu
chuẩn ASCE 7-10 và TCVN 2737-1995 hoàn toàn khác nhau
 Trong tính toán, TCVN 2737-1995 lấy hệ số độ tin cậy của tải
trọng gió γ = 1.2 còn ASCE 7-10 lấy hệ số độ tin cậy WLF = 1.
- Dựa trên kết quả ví dụ, ta thấy nguyên tắc xác định tải trọng gió
tác dụng lên khung theo ASCE 7-10, các kết quả giá trị thu được của
trường hợp (GCpi > 0) lớn hơn trường hợp (GCpi < 0) nên ta chọn
trường hợp (GCpi > 0) là trường hợp nguy hiểm hơn để tiến hành
tính toán thiết kế và so sánh.

23
- Tiêu chuẩn ASCE 7-10 xét nhiều trường hợp hơn và giá trị thu
được lớn hơn đáng kể so với TCVN 2737-1995 điều này sẽ dẫn đến
các sai lệch về kết quả chuyển vị, kết quả nội lực trong khung.
3.5 Kết luận chương 3
- Nguyên tắc tính toán tải trọng gió tác dụng lên nhà công nghiệp
có rất nhiều điểm khác biệt giữa ASCE 7-10 và TCVN 2737-1995,
đặc biệt là ở cách tính vận tốc gió và hệ số khí động. Khi áp dụng
ASCE 7-10, người sử dụng có thể quy đổi tương đương số liệu đầu
vào của vận tốc gió nhưng không thể quy đổi hệ số khí động. Cách
xác định giá trị hệ số khí động theo ASCE 7-10 xét cả ảnh hưởng của
luồng gió đến toàn bộ không gian trong và ngoài nhà nên kết quả thu
được chi tiết và rõ ràng hơn TCVN 2737-1995.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
► Kết luận
- Gió là một hiện tượng trong tự nhiên gây áp lực lớn lên công
trình, rất nguy hiểm và có sức phá hoại rất lớn.
- Ở Việt Nam, Bộ tiêu chuẩn ASCE cũng được Bộ Xây dựng cho
phép áp dụng. Tuy nhiên khi áp dụng tính toán đòi hỏi cần phải có
những điều chỉnh để phù hợp với điều kiện đặc thù của khu vực xây
dựng. So với tiêu chuẩn TCVN 2737:1995, tiêu chuẩn ASCE 7-10 có
một số khác biệt lớn cần đặc biệt lưu ý khi tính toán như sau:
+ Khi tính toán tải trọng gió cho các công trình ở Việt Nam
theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ, TCVN 2737-1995 cần phải chuyển đổi vận
tốc gió trong khoảng thời gian 3s tại cao độ 10m so với mặt đất tự
nhiên nhưng có chu kỳ lặp 20 năm và không phụ thuộc vào loại công
trình sang chu kỳ lặp của ASCE 7-10 với dạng nhà công nghiệp
(công trình loại II) là 700 năm.