thuyết minh kết cấu xây dựng dân dụng

TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN
KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ
XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014

Trang 7


TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN
KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ
XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014

PHẦN 2
KẾT CẤU
(45%)
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN :
SINH VIÊN THỰC HIỆN :
LỚP
:

PGS.TS LÊ THANH HUẤN
NGUYỄN VIẾT HỰU
2010X6

NHIỆM VỤ:
-

LẬP MẶT BẰNG KẾT CẤU TẦNG ĐIỂN HÌNH, MÁI.

-

THIẾT KẾ SÀN TẦNG TẦNG ĐIỂN HÌNH

-

THIẾT KẾ KHUNG TRỤC G

-

THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ .

-

THIÊT KẾ LÕI THANG MÁY

Trang 1


TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN
KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ
XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014

CHƯƠNG I
PHÂN TÍCH LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU
1. Phương án sàn:
Trong công trình hệ sàn có ảnh hưởng rất lớn đến sự làm việc không gian của kết

cấu. Việc lựa chọn phương án sàn hợp lý là rất quan trọng. Do vậy,cần phải có sự phân
tích đúng để lựa chọn ra phương án phù hợp với kết cấu của công trình.
1.1. Phương án sàn sườn toàn khối:
Cấu tạo bao gồm hệ dầm và bản sàn.
-Ưu điểm: Tính toán đơn giản,chiều dày sàn nhỏ nên tiết kiệm vật liệu bê tông và
thép ,do vậy giảm tải đáng kể do tĩnh tải sàn. Hiện nay đang được sử dụng phổ biến ở
nước ta với công nghệ thi công phong phú công nhân lành nghề,chuyên nghiệp nên
thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệ,tổ chức thi công.
-Nhược điểm: Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn lớn khi vượt khẩu độ lớn dẫn
đến chiều cao tầng của công trình lớn gây bất lợi cho công trình khi chịu tải trọng
ngang và không tiết kiệm chi phí vật liệu nhưng tại các dầm là các tường phân cách
tách biệt các không gian nên vẫn tiết kiệm không gian sử dụng .
1.2. Phương án sàn ô cờ.
Cấu tạo gồm hệ dầm vuông góc với nhau theo hai phương,chia bản sàn thành các ô
bản kê bốn cạnh có nhịp bé, theo yêu cầu cấu tạo khoảng cách giữa các dầm không
quá 2m.
-Ưu điểm: tránh được có quá nhiều cột bên trong nên tiết kiệm được không gian sử
dụng và có kiến trúc đẹp, thích hợp với các công trình yêu cầu tính thẩm mỹ cao và
không gian sử dụng lớn;hội trường,câu lạc bộ...
-Nhược điểm: không tiết kiệm,thi công phức tạp. Mặt khác,khi mặt bằng sàn quá
rộng cần bố trí thêm các dầm chính. Vì vậy,nó cũng không tránh được những hạn chế
do chiều cao dầm chính phải cao để giảm độ võng.
1.3. Phương án sàn không dầm (sàn nấm).
Cấu tạo gồm các bản kê trực tiếp lên cột.
-Ưu điểm: chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm được chiều cao công trình. Tiết kiệm
được không gian sử dụng, dễ phân chia không gian. Thích hợp với những công trình
có khẩu độ vừa (6-8m). Kiến trúc đẹp, thích hợp với các công trình hiện đại.
-Nhược điểm: tính toán phức tạp,chiều dày sàn lớn nên tốn kém vật liệu, tải trọng
bản thân lớn gây lãng phí. Yêu cầu công nghệ và trình độ thi công tiên tiến. Hiện
nay,số công trình tại Việt Nam sử dụng loại này còn hạn chế.

1.4. Phương án sàn ứng lực trước.
-Ưu điểm: chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm được chiều cao công trình. Tiết kiệm
được không gian sử dụng, dễ phân chia không gian, vượt nhịp lớn. Kiến trúc đẹp, thích
hợp với các công trình hiện đại.

Trang 2


TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN
KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ
XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014

-Nhược điểm: tính toán phức tạp,chiều dày sàn lớn nên tốn kém vật liệu, tải trọng
bản thân lớn gây lãng phí. Yêu cầu công nghệ và trình độ thi công tiên tiến.
.
1.5. Kết luận.
Căn cứ vào: Đặc điểm kiến trúc và đặc điểm kết cấu, tải trọng và cơ sở phân tích sơ
bộ ở trên.
Mặt khác,dựa vào thực tế hiện nay Việt nam đang sử dụng . Nhưng dựa trên cơ sở
thiết kế mặt bằng kiến trúc và yêu cầu về chức năng sử dụng của công trình có nhịp
lớn. Do vậy, lựa chọn phương án sàn sườn bê tông ứng lực trước cho sàn các tầng.
2. Hệ kết cấu chịu lực
Công trình thi công: gồm 16 tầng. Như vậy có 3 phương án hệ kết cấu chịu lực hiện
nay hay dùng có thể áp dụng cho công trình:
2.1. Hệ kết cấu vách cứng và lõi cứng
-Hệ kết cấu vách cứng có thể được bố trí thành hệ thống một phương,hai phương
hoặc liên kết lại thành hệ không gian gọi là lõi cứng.
-Loại kết cấu này có khả năng chịu lực xô ngang tốt nên thường được sử dụng cho

các công trình có chiều cao trên 20 tầng. Tuy nhiên, hệ thống vách cứng trong công
trình là sự cản trở để tạo ra không gian rộng.
2.2. Hệ kết cấu khung và vách cứng.
-Hệ kết cấu khung-giằng được tạo ra bằng sự kết hợp hệ thồng khung và hệ thống
vách cứng. Hệ thống vách cứng thường được tạo ra tại khu vực cầu thang bộ, cầu
thang máy, khu vệ sinhchung hoặc ở các tường biên là các khu vực có tường liên tục
nhiều tầng. Hệ thống khung được bố trí tại các khu vực còn lại của ngôi nhà.Hai hệ
thống khung và vách được liên kết với nhau qua hệ kết cấu sàn.
-Hệ kết cấu khung-giằng tỏ ra là kết cấu tối ưu cho nhiều loại công trình cao tầng.
Loại kết cấu này sử dụng hiệu quả cho các ngôi nhà cao đến 40 tầng được thiết kế cho
vùng có động đất ≤ cấp 7.
2.3. Hệ kết cấu khung chịu lực
-Hệ khung chịu lực được tạo thành từ các thanh đứng(cột) và các thanh ngang
(dầm), liên kết cứng tại các chỗ giao nhau giữa chúng là nút. Hệ kết cấu khung có khả
năng tạo ra các không gian lớn,linh hoạt,thích hợp với các công trình công cộng. Hệ
thống khung có sơ đồ làm việc rõ ràng, nhưng lại có nhược điểm là kém hiệu quả khi
chiều cao công trình lớn. Trong thực tế kết cấu khung BTCT được sử dụng cho các
công trình có chiều cao số tầng nhỏ hơn 20m đối với các cấp phòng chống động đất ≤
7.
-Tải trọng công trình được dồn tải theo tiết diện truyền về các khung phẳng,coi
chúng chịu tải độc lập.Cách tính này chưa phản ánh đúng sự làm việc của khung,lõi
nhưng tính toán đơn giản, thiên về an toàn,thích hợp với công trình có mặt bằng dài.

Trang 3


TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN
KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ

XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014

Qua xem xét đặc điểm của hệ kết cấu chịu lực trên,áp dụng đặc điểm của công trình
,yêu cầu kiến trúc lựa chọn phương pháp tính kết cấu cho công trình là hệ kết cấu
khung- vách chịu lực.
3. Phương pháp tính toán hệ kết cấu.
3.1. Lựa chọn sơ đồ tính.
Để tính toán nội lực trong các cấu kiện của công trình, nếu xét đến một cách chính
xác và đầy đủ các yếu tố hình học của các cấu kiện thi bài toán rất phức tạp. Do đó
trong tính toán ta thay thế công trình thực bằng sơ đồ tính hợp lý.
Với độ chính xác cho phép và phù hợp với khả năng tính toán hiện nay, đồ án sử
dụng sơ đồ đàn hồi . Hệ kết cấu gồm sàn BTCT toàn khối liên kết với lõi thang máy,
vách và cột.
Chuyển sơ đồ thực về sơ đồ tính toán cần thực hiện thao hai bước sau:
Bước 1: Thay thế các thanh bằng các đường không gian gọi là trục. Thay tiết diện
bằng các đại lượng đặc trưng E,J... Thay các liên kết tựa bằng liên kết lý tưởng. Đưa
các tải trọng tác dụng lên mặt kết cấu về trục cấu kiện. Đây là bước chuyển công trình
thực về sơ đồ tính toán.
Bước 2: Chuyển sơ đồ công trình về sơ đồ tính bằng cách bỏ qua và thêm một số
yếu tố giữ vai trò thứ yếu trong sự làm việc của công trình.
Quan niệm tính toán: Tính toán theo sơ đồ khung không gian.
Nguyên tắc cấu tạo các bộ phận kết cấu, phân bố độ cứng và cường độ của kết cấu:
Bậc siêu tĩnh : Các hệ kết cấu nhà cao tầng phải thiết kế với các bậc siêu tĩnh cao,để
khi chịu tác dụng của tải trọng ngang lớn,công trình có thể bị phá hoại ở một số cấu
kiện mà không bị sụp đổ hoàn toàn .
3.2. Tải trọng:
B1: Tải trọng đứng:
Tải trọng thẳng đứng trên sàn gồm tĩnh tải và hoạt tải .
Tải trọng truyền từ sàn vào dầm rồi từ dầm vào cột (sàn sườn BTCT).
B2. Tải trọng ngang:

-Tải trọng gió tĩnh( với công trình có chiều cao nhỏ hơn 40m nên theo TCVN
2737-1995 ta không phải xét đến thành phần của tải trọng gió và tải trọng do áp lực
động đất gây ra).
-Tải gió động (với công trình có chiều cao lớn hơn 40m nên theo TCVN 2737-1995
ta phải xét đến thành phần của tải trọng gió).
- Tải trọng động đất tính theo TCVN 375-2006.
3.3. Nội lực và chuyển vị
-Để xác định nội lực và chuyện vị, sử dụng các chương trình phần mềm tính kết
cấu như SAP hay Etabs. Đây là những chương trình tính toán kết cấu rất mạnh hiện
nay. Các chương trình này tính toán dựa trên cơ sở của phương pháp phần tử hữu
hạn ,sơ đồ đàn hồi.

Trang 4


TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN
KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ
XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014

- Lấy kết quả nội lực ứng với phương án tải trọng do tĩnh tải (chưa kể đến trọng
lượng dầm,cột) và hoạt tải toàn bộ (có thể kể đến hệ số giảm tải theo các ô sàn ,các
tầng) để xác định ra lực dọc lớn nhất ở chân cột, từ kết quả đó ta tính ra diện tích cần
thiết của tiết diện cột và chọn sơ bộ tiệt diện cột theo tỉ lệ môđun, nhìn vào biểu đồ
mômen ta tính dầm nào co mômen lớn nhất rồi lấy tải trọng tác dụng lên dầm đó và
tính như dầm đơn giản để xác định kích thước các dầm đó và tính như dầm đơn giản
để xác đinh kích thước các dầm theo công thức.
3.4. Tổ hợp nội lực và tính toán cốt thép
Ta có thể sử dụng các chương trình tự lập bằng ngôn ngữ EXEL ,PASCAL... các

chương trình này có ưu điểm là tính toán đơn giản, ngắn gọn, dễ dàng và thuận tiện khi
sử dụng chương trình hoặc ta có thể dựa vào chương trình phần mềm KP để tính toán
và tổ hợp sau đó chọn và bố trí cốt thép có tổ hợp và tính thép bằng tay cho một số
phần tử hiệu chỉnh kết quả tính.
4. Vật liệu sử dụng cho công trình
-Kết cấu dùng Bê tông cấp độ bền B25 có:
Rb =14,5 MPa,
Rbt = 1,05 MPa
-Cốt thép nhóm :
AI có Rs = 225 Mpa
AII có Rs = 280Mpa; Rsc = 225 Mpa.

5. Các tài liệu ,tiêu chuẩn sử dụng trong tính toán kết cấu
-Tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737-1995 ;
-Tiêu chuẩn thiết kế bê tông cốt thép TCVN 356- 2005 ;
-Chương trình Sap 2000 V14.2.2, Etab V9.7.4, Safe V12.2.

Trang 5


TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN
KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ
XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014

CHƯƠNG II
XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN
1. Chọn sơ bộ kích thước sàn
Tính sơ bộ chiều dày bản sàn theo công thức:

hb =

D
.l
m

Trong đó:
+) m = 30 ÷ 35 với bản kê bốn cạnh. Chọn m= 30m
+) l : nhịp của bản (nhịp của cạnh ngắn). l = 4,2 m (cạnh ngắn của ô sàn lớn nhất
của sàn tầng điển hình).
+) D= 0,8 ÷ 1,4 phụ thuộc vào tải trọng.
 hb=

1
. 4,2.1000 = 120(mm). Chọn hb=120 mm.
35

(Thỏa mãn > hmin= 70mm theo TCXDVN 356:2005)
2. Chọn sơ bộ kích thước dầm
Sơ bộ chọn chiều cao tiết diện dầm theo công thức:
hdc =

(

1 1
÷
8 12

)l

1 1
hdp =  ÷ ÷l
 12 16 
b = (0,3 - 0,5)h.
Bảng II. 1. Bảng chọn sơ bộ kích thước dầm
Tên dầm

Loại

Chiều dài nhịp
dầm l (m)

hd
(mm)

bd
(mm)

D1
D2
D3
D4
D5

Dầm phụ
Dầm chính
Công xôn
Dầm chính
Dầm chính

8,4
8,4
1,2
3,3
5,85

700
800
400
300
500

300
300
220
220
220

3. Xác định sơ bộ kích thước cột
-Hình dáng tiết diện cột thường là chữ nhật, vuông, tròn. Cùng có thể gặp cột có tiết
diện chữ T, chữ I hoặc vòng khuyên.
-Việc chọn hình dáng, kích thước tiết diện cột dựa vào các yêu cầu về kiến trúc, kết
cấu và thi công.

Trang 6


TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN
KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ
XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014

-Về kiến trúc, đó là yêu cầu về thẩm mỹ và yêu cầu về sử dụng không gian. Với các
yêu cầu này người thiết kế kiến trúc định ra hình dáng và kích thước tối đa, tối thiểu có
thể chấp nhận được, thảo luận với người thiết kế kết cấu để sơ bộ chọn lựa.
-Về kết cấu, kích thước tiết diện cột cần đảm bảo độ bền và độ ổn định.
-Về thi công, đó là việc chọn kích thước tiết diện cột thuận tiện cho việc làm và lắp
dựng ván khuôn, việc đặt cốt thép và đổ bê tông. Theo yêu cầu kích thước tiết diện nên
chọn là bội số của 2 ; 5 hoặc 10 cm.
-Việc chọn kích thước sơ bộ kích thước tiết diện cột theo độ bền theo kinh nghiệm
thiết kế hoặc bằng công thức gần đúng.
A0 =

kt N
Rb

Trong đó :
+) Rb - Cường độ tính toán về nén của bê tông.
+) N - Lực nén, được tính toán bằng công thức như sau: N = ms qFs
+) Fs - Diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét.
+) ms - Số sàn phía trên tiết diện đang xét kể cả tầng mái.
+) q - Tải trọng tương đương tính trên mỗi mét vuông mặt sàn trong đó gồm tải
trọng thường xuyên và tạm thời trên bản sàn, trọng lượng dầm, tường, cột đem tính ra
phân bố đều trên sàn. Giá trị q được lấy theo kinh nghiệm thiết kế.
-Với nhà có bề dày sàn là bé ( 10 ÷ 14cm kể cả lớp cấu tạo mặt sàn), có ít tường, kích
thước của dầm và cột thuộc loại bé q = 1 ÷ 1, 4(T / m 2 )
-Với nhà có bề dày sàn nhà trung bình ( 15 ÷ 20cm kể cả lớp cấu tạo mặt sàn) tường,
dầm, cột là trung bình hoặc lớn q = 1,5 ÷ 1,8(T / m 2 )
-Với nhà có bề dày sàn khá lớn ( ≥ 25cm ), cột và dầm đều lớn thì q có thể lên đến

2(T / m 2 ) hoặc hơn nữa.
+) kt - Hệ số xét đến ảnh hưởng khác như mômen uốn, hàm lượng cốt thép, độ
mảnh của cột. Xét sự ảnh hưởng này theo sự phân tích và kinh nghiệm của người thiết
kế, khi ảnh hưởng của mômen là lớn, độ mảnh cột lớn thì lấy kt lớn, vào khoảng
1,3 ÷ 1,5 .Khi ảnh hưởng của mômen là bé thì lấy kt = 1,1 ÷ 1, 2 .

Sàn được chọn là hb = 120(mm) .

Trang 7


TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN
KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ
XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014

-Chọn sơ bộ tiết diện cột ở trục B2 :

c

b

a
1

2

Hình II. 1. Diện truyền tải lên cột trục B2.
Xét cột trục B3 có vị trí truyền tải lớn nhất:

A0 =

kt N kt ms qFs 1,1.17.1000.(8, 4.8, 4)
=
=
= 9100(cm2 )
Rb
Rb
145

Chọn tiết diện cột tại trục X8 và X2 là: 80x70 cm
-Chọn sơ bộ tiết diện cột ở trục A2:

c

b

a
1

2

3

Hình II. 2. Diện truyền tải lên cột trục A2 .
Trang 8

3

TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN
KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ
XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014

Diện truyền tải lớn nhất của cột là là 8,4 x4,2m
A0 =

kt N kt ms qFs 1,1.17.1000.(8, 4.4, 2)
=
=
= 4548(cm2 )
Rb
Rb
145

Chọn tiết diện cột tại trục A1 là: 70x60 cm
-Chọn sơ bộ tiết diện cột ở trục B4:
Diện truyền tải lớn nhất của cột là là 8,4 x5,85m
A0 =

kt N kt ms qFs 1,1.17.1000.(8, 4.5,85)
=
=
= 66337(cm 2 )
Rb
Rb
145

c

b

a
3

4

5

Hình II. 3. Diện truyền tải lên cột trục B4 .
Chọn tiết diện cột tại trục B4 và B3 là: 70x70 cm.

Trang 9


TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN
KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ
XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014

CHƯƠNG III
TÍNH ĐỘNG ĐẤT & GIÓ ĐỘNG
I. TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ
-Tính động đất theo TCVN 375 : 2006 ‘ Thiết kế công trình chịu động đất’.
-Tính gió động theo TCVN 229 : 1999 ‘ Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải
trọng gió theo TCVN 2737 : 1995’.
II. TÍNH TẢI TRỌNG GIÓ

-Căn cứ vào vị trí xây dựng công trình: Quận Hoàn Kiếm - Thành phố Hà Nội
-Địa điểm xây dựng thuộc vùng II - B, có W0 = 0,95 kN/m2, địa hình dạng B
-Công trình có độ cao từ cốt 0,00 đến đỉnh mái là +75 m nên ngoài phần tĩnh của
gió cần phải xét đến phần động của tải trọng gió.
1. Tải trọng gió tĩnh:
-Giá trị tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió ở độ cao z so với mốc chuẩn
Wd = n.W0 .K .Cd
Wh = n.W0 .K .Ch

Trong đó:
+) n- Hệ số vượt tải. n = 1,2;
+) W0 - Giá trị của áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng gió, W0 = 0,95 (kN/m2);
+) K - hệ số kể đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao;
+) C - hệ số khí động phụ thuộc vào bề mặt đón gió của công trình;
• Cđ = 0,8 phía đón gió;
• Ch = 0,6 phía khuất gió.
-Quy áp lực gió tính toán về các mức sàn qua công thức sau:
hi + h i +1
(kN / m)
2
h + h i +1
Wht =Wh . i
(kN / m)
2
Wdt .=Wd .

Trong đó: hi và hj lần lượt là chiều cao các tầng (m)

Bảng III. 1. Quy áp lực gió về lực phân bố lên các tầng theo phương X và Y (kN/m)

Trang 10


TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN
KHOA XÂY DỰNG

Tầng

Z
(m)

TANG
TUM
TANG
MAI
T KT
MAI
T14
T13
T12
T11
T10
T9
T8
T7
T6
T5
T4
T3
T2

T1

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ
XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014

h tầng
(m)

k

W0
Wd
Wh
Wdt
Wht
(kN/m2) (kN/m2) (kN/m2) (kN/m) (kN/m)

75

4.5

1.437

0.95

1.31

0.98

2.95

2.21

70.5

3.9

1.421

0.95

1.30

0.97

2.53

1.90

66.6
61.2
55.8
50.4
46.2
42
37.8
33.6
29.4
25.2
21

16.8
11.4

5.4
5.4
5.4
4.2
4.2
4.2
4.2
4.2
4.2
4.2
4.2
5.4
4.2

1.406
1.385
1.362
1.338
1.317
1.294
1.270
1.243
1.214
1.181
1.143
1.098
1.024

0.942
0.805

0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95

1.28
1.26
1.24
1.22
1.20
1.18
1.16
1.13
1.11
1.08
1.04

1.00
0.93
0.86
0.73

0.96
0.95
0.93
0.91
0.90
0.89
0.87
0.85
0.83
0.81
0.78
0.75
0.70
0.64
0.55

3.46
3.41
3.35
2.56
2.52
2.48
2.43
2.38
2.32

2.26
2.19
2.70
1.96
1.80
1.10

2.60
2.56
2.52
1.92
1.89
1.86
1.82
1.79
1.74
1.70
1.64
2.03
1.47
1.35
0.83

7.2
3

4.2
3

2. Tải trọng gió động

2.1. Lý thuyết tính toán
-Thành phần gió động có 2 thành phần là ''xung của vận tốc gió'' và ''lực quán tính
của công trình” gây ra khi dao động. Tuỳ mức độ nhạy cảm của công trình đối với tác
dụng động lực của tải trọng gió mà thành phần động của tải trọng gió chỉ cần kể đến
tác động do thành phần xung của vận tốc gió hoặc với cả lực quán tính của công trình.
Mức độ nhạy cảm được đánh giá qua tương quan giữa giá trị các tần số dao động riêng
cơ bản của công trình, đặc biệt là tần số dao động riêng thứ nhất, với tần số giới hạn fL
(Bảng 9- TCVN 2737-1995).
-Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên phần thứ j ( có độ
cao ứng với dạng dao động riêng thứ i ) được xác định theo công thức:
Wp ( ji ) = M j .ξi .Ψi .y ji
Trong đó:
• Mj: khối lượng tập trung của phần công trình thứ j
• ξi: hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i, phụ thuộc thông số εi và độ giảm
lôga của dao động
εi =

γ.W0
940.f i

Trang 11


TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN
KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ
XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014

γ : hệ số độ tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1,2.

: giá trị của áp lực gió (N/m2)

Wo

fi: tần số dao động riêng thứ i (Hz)
• yji: dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm phần công trình thứ j ứng với dạng dao
động thứ i. Giá trị được lấy bằng giá trị Ux,Uy trong Etabs.
• ψi: hệ số được xác định bằng cách chia công trình thành n phần, trong phạm vi
mỗi phần tải trọng gió có thể coi như không đổi.
*Xác định hệ số ψi:
n

ψi =

∑ (y
j=1
n

∑ (y

ji

j=1

.WFj )

2
ji

.M j )

Trong đó:
• WFj: giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên phần thứ j
của công trình , ứng với các dạng dao động khác nhau khi chỉ kể đến ảnh hưởng của
xung vận tốc gió xác định theo công thức :
WFj = Wj.ζi.ν..Sj
• Wj : giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió tác dụng lên phần j.
•

Sj: diện tích của mặt đón gió ứng với phần thứ j.

• ζj: hệ số áp lực động của tải trọng gió ở độ cao ứng với phần thứ j của công
trình- lấy theo TCVN 2737:1995 (tra bảng 3 trong TCXD 229-1999)
• ν: hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió ứng với các dạng
dao động khác nhau của công trình. Với dạng dao động thứ 1: ν lấy bằng ν1, còn các
dạng dao động còn lại ν = 1. ν1 được xác định phụ thuộc vào tham số ρ,χ , (tra theo
bảng 4 trong TCXD 229-1999).
2.2. Số liệu tính toán:
Dùng chương trình Etab 9.7.4 chạy theo phương X , Y ta được kết quả như sau:
Từ giá trị tần số các dạng dao động ta đem so sánh với giá trị giới hạn của tần số
dao động riêng ở bảng 2 trong TCXD 229-1999. Ứng với giá trị δ = 0,3 (vì công trình
bê tông cốt thép), áp lực gió vùng II ta có fL= 1,3.

Trang 12


TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN
KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ

XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014

Bảng III. 2. Chu kỳ và tần số các dạng dao động theo 2 phương X, Y
Mode

Phương X
Phương Y
Chu kỳ Ti (s) Tần số fi Chu kỳ Ti (s) Tần số fi

1

2.0102

0.4975

2.7376

0.3653

2

0.5251

1.9043

0.8299

1.205

3

0.3064

3.2638

0.4034

2.4787

4

0.2166

4.6177

0.2817

3.5494

5

0.158

6.3293

0.2035

4.9151

6

0.1219

8.2015

0.1544

6.4785

7

0.0893

11.201

0.124

8.0673

8

0.0695

14.381

0.0939

10.652

9

0.0565

17.688

0.0722

13.844

10

0.05

20.008

0.0599

16.698

11

0.0433

23.073

0.0511

19.571

12

0.0382

26.157

0.0429

23.296

Theo phương X:
f1= 0,4975 < fL= 1,3 < f2 = 1,904 nên ta phải tính toán thành phần động của tải
trọng gió theo phương X ứng với dạng dao động 1 có kể đến tác dụng của cả xung vận
tốc gió và lực quán tính của công trình.
Theo phương Y:
f1, f2< fL= 1,3 < f3 = 1,2,47 nên ta phải tính toán thành phần động của tải trọng gió
theo phương Y ứng với dạng dao động 1, 2 có kể đến tác dụng của cả xung vận tốc gió
và lực quán tính của công trình.
Chuyển vị theo các phương của dạng dao động theo phương X và phương Y và khối
lượng các tầng tham gia dao động theo các phương X,Y được lấy từ các bảng trong
phân mền etabs.
3. Tính toán gió động theo phương X .
-Dựa vào bề mặt đón gió của công trình, hình dạng công trình ta có:
+) H = 75m là chiều cao nhà
+) Bx = 48.6m là bề rộng đón gió theo phương x không đổi khi lên cao ( Là chiều
dài mặt bằng theo phương Y).
ρ = Bx = 48, 6 (m) ; χ = H = 75 m

Trang 13

TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN
KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ
XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014

-Tra bảng 4 trong TCXD 229-1999 có:
ν1= 0,399với.)
3.1 Tính với dao động 1.
-Tính ε :
ε1 =

γ .W0
1, 2.950
=
= 0, 07
940. f i 940.0, 44

Từ giá trị ε tra biểu đồ đồ thị xác định hệ số động lực ξ ta tìm được ξ = 2,25.

Bảng III. 3. Tính WFj phương X
Tầng
T TUM
T MAI
T KT
MAI
T14
T13
T12
T11

T10
T9
T8
T7
T6
T5
T4
T3
T2
T1

Z
(m)
75.00
70.50

h tầng
(m)
4.50
3.90

D
(m)
33.60
48.60

S
m2
75.6
204.12

0.405
0.408

66.60
61.20
55.80
50.40
46.20
42.00
37.80
33.60
29.40
25.20
21.00
16.80
11.40
7.20
3.00
0.00

5.40
5.40
5.40
4.20
4.20
4.20
4.20
4.20
4.20

4.20
4.20
5.40
4.20
4.20
3.00
0.00

48.60
48.60
48.60
48.60
48.60
48.60
48.60
48.60
48.60
48.60
48.60
48.60
48.60
48.60
48.60

225.99
262.44
262.44
233.28
204.12
204.12

204.12
204.12
204.12
204.12
204.12
233.28
233.28
204.12
174.96

0.410
0.413
0.416
0.420
0.423
0.427
0.431
0.436
0.441
0.447
0.455
0.464
0.480
0.501
0.318

Trang 14

ξ

Wj
(kN/m2)
0.61296
2.30
0.620
2.27
ν

0.62
0.62
0.62
0.62
0.62
0.62
0.62
0.62
0.62
0.62
0.62
0.62
0.62
0.62
0.62

2.25
2.22
2.17
2.14
2.11
2.06

2.03
1.98
1.93
1.88
1.82
1.76
1.63
1.50
1.28
0.00

WFj
(kN)
43.17
116.92
129.20
149.04
147.04
129.96
112.90
111.29
110.61
109.14
107.79
106.59
104.68
117.78
113.09
95.04
44.04

0.00
1848.28


TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN
KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ
XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014

Bảng III. 4. Giá trị tính toán gió động theo phương X
Tầng
T TUM
T MAI
T KT
MAI
T14
T13
T12
T11
T10
T9
T8
T7
T6
T5
T4
T3
T2
T1

Z
(m)
75
70.5

Mj

yji
(m)
176.3 0.0122
567.94 0.0116

66.6
595.71
61.2
623.9
55.8
629.33
50.4
614.12
46.2
593.09
42
593.09
37.8 593.09
33.6 593.09
29.4
593.09
25.2

593.09
21
593.09
16.8
1047.1
11.4
1189.2
7.2
1129.2
3
1203.5
Tổng

WFjyji
(kN.m)
0.527
1.356

Mjyji2
(kN.m2)
0.026
0.076

1.434
1.505
1.323
1.027
0.802
0.912
0.702

0.502
0.410
0.320
0.241
0.200
0.11
0.048
0.009
11.429

0.073
0.064
0.051
0.038
0.030
0.023
0.017
0.013
0.009
0.005
0.003
0.003
0.001
0.000
0.000
0.433

0.0111
0.0101
0.009

0.0079
0.0071
0.0062
0.0054
0.0046
0.0038
0.003
0.0023
0.0017
0.001
0.0005
0.0002

ψ
26.388
26.388
26.388
26.388
26.388
26.388
26.388
26.388
26.388
26.388
26.388
26.388
26.388
26.388
26.388
26.388

26.388

Wpji
(kN)
127.70
391.15

Wpttji
(KN)
153.24
469.38

392.59
374.13
336.28
288.05
250.01
218.32
190.15
161.98
133.81
105.64
80.99
105.69
70.60
33.52
14.29
3274.91

471.11

448.96
403.54
345.66
300.01
261.98
228.18
194.38
160.57
126.77
97.19
126.82
84.72
40.23
17.15

4. Tính toán gió động theo phương Y:
4.1 Tính toán gió động theo phương Y ứng với dạng dao động 1:
-Dựa vào bề mặt đón gió của công trình, hình dạng công trình ta có:
+) H = 75 m là chiều cao nhà
+) By = 36,9; 28,5; 11,7 là bề rộng đón gió theo phương y thay đổi khi lên cao
( Chính là chiều dài mặt bằng theo phương Y).
36,9
ρ = By =  28,5 (m) ; χ = H = 75 m
11, 7

Tra bảng 4 trong TCXD 229-1999 có:
ν1= 0,6429 với ρ =By= 36,9(m)
ν2= 0,6647với ρ =By= 28,5 (m)
ν3= 0,712 với ρ =By= 11,7 (m)
Tính ε :

ε1 =

γ .W0
1, 2.950
=
= 0,1
940. f i 940.0,32
Trang 15


TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN
KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ
XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014

Từ giá trị ε tra biểu đồ đồ thị xác định hệ số động lực ξi ta tìm được ξi = 2,4
Bảng III. 5. Tính WFj phương Y
Tầng
T TUM
T MAI
T KT
MAI
T14
T13
T12
T11
T10
T9
T8

T7
T6
T5
T4
T3
T2
T1

Z
(m)
75.00
70.50

h tầng
(m)
4.50
3.90

D
(m)
11.70
28.50

S
m2
26.325
119.7

ξ

ν
0.712
0.665

Wj
(kN/m2)
2.30
2.27

WFj
(kN)
17.46
73.51

0.405
0.408

66.60
61.20
55.80
50.40
46.20
42.00
37.80
33.60
29.40
25.20
21.00
16.80
11.40

7.20
3.00

5.40
5.40
5.40
4.20
4.20
4.20
4.20
4.20
4.20
4.20
4.20
5.40
4.20
4.20
3.00

28.50
28.50
28.50
28.50
28.50
28.50
28.50
28.50
28.50
28.50
28.50

36.90
36.90
36.90
36.90

132.525
153.9
153.9
136.8
119.7
119.7
136.8
119.7
119.7
119.7
119.7
177.12
177.12
154.98
132.84

0.410
0.413
0.416
0.420
0.423
0.427
0.431
0.436
0.441

0.447
0.455
0.464
0.480
0.501
0.318

0.66473
0.66473
0.66473
0.66473
0.66473
0.66473
0.66473
0.66473
0.66473
0.66473
0.66473
0.64294
0.64294
0.64294
0.64294

2.25
2.22
2.17
2.14
2.11
2.06
2.03

1.98
1.93
1.88
1.82
1.76
1.63
1.50
1.28

81.23
93.70
92.45
81.71
70.98
69.97
79.47
68.62
67.77
67.01
65.81
92.73
89.04
74.83
34.68
1220.99

Bảng III. 6. Giá trị tính toán gió động dao động 1 theo phương Y.
Tầng
T TUM
T MAI

T KT
MAI
T14
T13
T12
T11
T10
T9
T8
T7
T6
T5
T4

Z
(m)
75
70.5
66.6
61.2
55.8
50.4
46.2
42
37.8
33.6
29.4
25.2
21
16.8

176.3
567.94

yji
(m)
-0.011
-0.011

WFjyji
(kN.m)
-0.197
-0.809

Mjyji2
(kN.m2)
0.023
0.069

595.71
623.9
629.33
614.12
593.09
593.09
593.09
593.09
593.09
593.09
593.09

1047.1

-0.011
-0.01
-0.009
-0.008
-0.007
-0.007
-0.006
-0.005
-0.004
-0.003
-0.003
-0.002

-0.869
-0.928
-0.832
-0.662
-0.693
-0.610
-0.461
-0.343
-0.285
-0.228
-0.178
-0.176

0.068
0.061

0.051
0.040
0.032
0.026
0.020
0.015
0.010
0.007
0.004
0.004

Mj

Trang 16

-17.167
-17.167

Wpji
(kN)
82.08
257.39

Wpttji
(KN)
98.50
308.87

-17.167
-17.167

-17.167
-17.167
-17.167
-17.167
-17.167
-17.167
-17.167
-17.167
-17.167
-17.167

262.61
254.48
233.35
204.95
180.82
161.27
141.72
122.18
102.63
83.08
65.98
81.97

315.13
305.37
280.03
245.93
216.98
193.53

170.07
146.61
123.15
99.70
79.17
98.36

ψ


TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN
KHOA XÂY DỰNG

T3
T2
T1

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ
XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014

11.4
1189.2 -0.001
7.2
1129.2 -6E-04
3
1203.5 -2E-04
Tổng

-0.10
-0.045

-0.007
-7.420

0.001
0.000
0.000
0.432

-17.167
-17.167
-17.167

53.89
27.91
9.92
2326.22

64.67
33.50
11.90

4.2 Tính toán gió động theo phương Y ứng với dạng dao động 2:
Bảng III. 10. Tính WFj phương Y
.
Tầng
T TUM
T MAI
T KT MAI
T14
T13

T12
T11
T10
T9
T8
T7
T6
T5
T4
T3
T2
T1

Z
(m)
75.00
70.50
66.60
61.20
55.80
50.40
46.20
42.00
37.80
33.60
29.40
25.20
21.00
16.80
11.40

7.20
3.00

h tầng
(m)
4.50
3.90
5.40
5.40
5.40
4.20
4.20
4.20
4.20
4.20
4.20
4.20
4.20
5.40
4.20
4.20
3.00

D
(m)
11.70
28.50
28.50
28.50
28.50

28.50
28.50
28.50
28.50
28.50
28.50
28.50
28.50
36.90
36.90
36.90
36.90

S
m2
26.325
119.7
132.525
153.9
153.9
136.8
119.7
119.7
136.8
119.7
119.7
119.7
119.7
177.12
177.12

154.98
132.84

ξ

ν

0.405
0.408
0.410
0.413
0.416
0.420
0.423
0.427
0.431
0.436
0.441
0.447
0.455
0.464
0.480
0.501
0.318

0.712
0.665
0.66473
0.66473
0.66473

0.66473
0.66473
0.66473
0.66473
0.66473
0.66473
0.66473
0.66473
0.64294
0.64294
0.64294
0.64294

Wj
(kN/m2)
2.30
2.27
2.25
2.22
2.17
2.14
2.11
2.06
2.03
1.98
1.93
1.88
1.82
1.76
1.63

1.50
1.28

WFj
(kN)
17.46
73.51
81.23
93.70
92.45
81.71
70.98
69.97
79.47
68.62
67.77
67.01
65.81
92.73
89.04
74.83
34.68
1220.99

Bảng III. 11. Giá trị tính toán gió động dao động 2 theo phương Y.
Tầng
T TUM
T MAI
T KT
MAI

T14
T13
T12
T11
T10

Z
(m)
75
70.5

yji
(m)
176.3 0.0121
567.94 0.0102

WFjyji
(kN.m)
0.211
0.750

Mjyji2
(kN.m2)
0.026
0.059

66.6
61.2
55.8
50.4

46.2
42

595.71 0.0082
623.9 0.0045
629.33 0.0008
614.12 -0.003
593.09 -0.005
593.09 -0.007

0.666
0.422
0.074
-0.204
-0.450
-0.610

0.040
0.013
0.000
0.004
0.014
0.026

Mj

Trang 17

-6.972
-6.972

Wpji
(kN)
-26.77
-72.70

Wpttji
(KN)
-32.13
-87.24

-6.972
-6.972
-6.972
-6.972
-6.972
-6.972

-61.30
-35.23
-6.32
19.27
35.73
49.12

-73.56
-42.28
-7.58
23.12
42.87

58.95

ψ


TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN
KHOA XÂY DỰNG

T9
T8
T7
T6
T5
T4
T3
T2
T1

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ
XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014

37.8 593.09 -0.008
33.6 593.09 -0.009
29.4
593.09 -0.009
25.2
593.09 -0.008
21
593.09 -0.007
16.8

1047.1 -0.006
11.4
1189.2 -0.004
7.2
1129.2 -0.002
3
1203.5 -8E-04
Tổng

-0.628
-0.590
-0.590
-0.550
-0.480
-0.547
-0.34
-0.165
-0.028
-3.057

0.037
0.044
0.045
0.040
0.032
0.036
0.017
0.005
0.001
0.438

-6.972
-6.972
-6.972
-6.972
-6.972
-6.972
-6.972
-6.972
-6.972

58.80
64.01
64.75
61.03
54.33
77.53
56.71
31.18
12.08
382.21

70.56
76.81
77.70
73.24
65.20
93.03
68.05
37.41

14.50

III. TÍNH ĐỘNG ĐẤT
1. Các phương pháp xác định tải động đất
Theo TCVN 375-2006 tùy thuộc vào đặc trưng kết cấu của nhà, có thể sử dụng một
trong hai phương pháp phân tích đàn hồi - tuyến tính sau:
1.1. Phương pháp “Phân tích tĩnh lực ngang tương đương”
Bản chất của pương pháp này là quy đổi tải trọng động đất thành tải trọng tĩnh,
tương đương với lực động đất sau đó phân bố lực tương đương đó về các mức tầng
nhà.
1.1.1. Điều kiện áp dụng
Phương pháp này áp dụng cho các nhà và công trình mà phản ứng của nó không
chịu ảnh hưởng đáng kể bởi các dạng dao động bậc cao hơn dạng dao động trong mỗi
hướng chính ( Hương X hoặc Y).
Cụ thể là: Phương pháp này có thể áp dụng nếu công trình thỏa mãn 2 điều kiện sau:
Có chu kỳ động riêng T1 theo 2 hướng chính ( Hướng X hoặc Y) nhở hơn các giá trị
sau:
 4.T
T1 ≤  c
 2, 0 s

Thỏa mãn tiêu chí về tính đều đặn theo chiều cao.
1.1.2. Xác định lực cắt đáy.
Theo mỗi hương ngang được phân tích, lực cắt đáy động đất Fb được xác định theo
biểu thức sau:
−

Fb = S d (T ).W.λ

Trong đó:

−

S d (T ) - Tung dộ của phổ thiết kế không thứ nguyên tại chu kỳ T1.

T1- chu kỳ dao động riêng của nhà do chuyển động ngang theo hướng đang xét
W- tổng trọng lượng của nhà ở trên móng.

Trang 18


TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN
KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ
XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014

λ=0,85 nếu T1 ≤ 2TC với nhà và công trình trên 2 tầng; λ=1 với các trường hợp
khac
1.1.3. Phân bố lực động đất theo phương ngang:
Sau khi có lực động đất tổng (lực cắt đáy). Ta sẽ phân bố lực cắt đáy lên các tầng,
lực ngang Fi bằng
Fj = Fb .

s j Wj

∑s W
j

j

Trong đó:
Fj- lực ngang tác dụng tại tầng thứ j;
Fb- Lực cắt đáy do động đất đã xác định ở bước b;
si, sj – lần lượt là chuyện vị của các khối lượng mi, mj trong dạng dao động cơ bản;
Wj – trọng lượng của các tầng thứ j;
1.2. Phương pháp 2 “ Phương pháp phân tích phổ phản ứng dạng dao động”
Phương pháp pháp này xét tới phản ứng của tất cả các dạng dao động góp phần
đáng kể vào phản ứng tổng thể của nhà.
1.2.1. Điều kiện áp dụng
-Có thể áp dụng cho tất cả các loại nhà.
-Phương pháp này áp dụng cho các nhà không thỏa mãn điều kiện để áp dụng
phương pháp phân tích tĩnh lực ngang tương đương.
1.2.2. Số dạng dao động cần xét đến trong phương pháp phổ phản ứng.
-Phải xét đến phản ứng của tât cả các dạng dao động góp phần đáng kể vào phản
ứng tổng thể của nhà. Điều này có thể được thỏa mãn nếu đạt được một trong hai điều
kiện sau :
-Tổng trọng lượng hữu hiệu của các dạng dao động (mode) được xét chiếm ít nhất
90% tổng trọng lượng của kết cấu.
-Tất cả các dạng dao động (mode) có trọng lượng hữu hiệu lớn hơn 5% của tổng
trọng lượng đều được xét đến.
2. Các bước tính toán
Bước 1: Xác định các đặc trưng dao động riêng của hệ kết cấu (phân tích kết cấu
dao động tự do để xác định các mode theo các phương): chu kỳ dao động riêng Tk và
chuyển vị sk,i của tầng thứ i ứng với dạng dao động thứ k. Các đặc trưng này có thể
được xác định theo chương trình phân tích kết cấu như Sap 2000, Etabs...
Bước 2: Xác định phổ gia tốc thiết kế S d (T) với hệ số cản nhớt h = 5% cho vị trí
xây dựng công trình, phụ thuộc vào các thông số: đỉnh gia tốc nền quy ước trên nền đá
cứng (loại A) agR, loại nền đất, hệ số tầm quan trọng của công trình và hệ số ứng xử
của kết cấu q. Tuỳ theo chu kỳ của mỗi dạng dao động mà phổ gia tốc thiết kế S d (T) sẽ
được xác định theo một trong các công thức sau:

TB ≤ T ≤ TC : Sd (T ) = a g .S .

2,5
q

Trang 19


TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN
KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ
XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014

2,5 TC

⋅
= ag .S ⋅
q T
TC ≤ T ≤ TD : Sd (T ) 
≥ β .a
g

2,5 TC .TD

⋅
= ag .S ⋅
q
T2
TD ≤ T : Sd (T ) 

≥ β .a
g


Trong đó:
+) Sd (T)- phổ thiết kế;
+) q -hệ số ứng xử;
+) T -Chu kỳ dao động của hệ tuyến tính một bậc tự do;
+) ag -Gia tốc nền thiết kế trên nền loại A (ag = γ I. agR);
+) TB -Giới hạn dưới của chu kỳ, ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia
tốc;
+) TC -Giới hạn trên của chu kỳ, ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc;
+) TD-Giá trị xác định điểm bắt đầu của phần phản ứng dịch chuyển không đổi trong
phổ phản ứng;
+) S -Hệ số nền;
+) β- Hệ số ứng với cận dưới của phổ thiết kế theo phương nằm ngang, β= 0,2.
Bước 3: Xác định lực cắt tại chân công trình ứng với dạng dao động thứ i
Theo mỗi hướng được phân tích, ứng với mỗi dạng dao động, lực cắt đáy động đất
Fbi phải được xác định theo biểu thức sau:
Fbk = Sd (Ti ) * Wi
Trong đó:
+) Sd(Ti) - Tung độ của phổ tkế tại chu kỳ Ti
+) Ti - Chu kỳ dao động thứ i của nhà và công trình ;
+) Wi - Trọng lượng hiệu dụng của nhà và công trình ở trên móng hoặc ở trên đỉnh
của phần cứng phía dưới, được tính theo công thức:
 n

 ∑ mi .φi ,k 

mk =  i =n1

∑ mi .φi2,k

2

i

Từ công thức tính toán khối lượng hữu hiệu mk ta chứng minh được rằng tổng khối
lượng hữu hiệu đối với tất cả các dao động theo một phương bằng khối lượng kết cấu.
Bước 4: Phân bố lực động đất theo phương ngang
Sau khi có lực động đất tổng ( lực cắt đáy). Ta sẽ phân bố lực cắt đáy lên các tầng,
lực ngang Fi bằng

Trang 20


TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN
KHOA XÂY DỰNG

Fj = Fb .

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ
XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014

s j Wj

∑s W
j

j

Trong đó:
+) Fj- lực ngang tác dụng tại tầng thứ j;
+) Fb- Lực cắt đáy do động đất đã xác định ở bước b;
+) si, sj – lần lượt là chuyện vị của các khối lượng mi, mj trong dạng dao động cơ
bản;
+) Wj – trọng lượng của các tầng thứ j;
3. Tính động đất bằng phương pháp “ Phương pháp phân tích phổ phản ứng
dạng dao động”
3.1. Tra các tham số tính động đất
-Xác định đỉnh gia tốc nền agr :
-Công trình xây dựng ở quận Hoàn Kiếm, tra phụ lục I ( TCVN 375-2006)
=> agR = 0,0892g (m/s2)
-Nhận dạng loại nền đất cho công trình.
Bảng III. 7. Bảng khảo sát địa chất của công trình từ cos mặt đất tự nhiên
STT

Tên lớp

1

Đất lấp
Sét pha, xám nâu, xám ghi, xám
đen, dẻo cứng
Bùn sét lẫn hữu cơ, màu xám
nâu, xám gu hồng.
Sét pha, xen kẹp cát pha, cát,
mầu xám nâu, xám vàng, dẻo
cứng.
Sét pha có xen kẹp cát pha,xám
nâu, xám ghi, trạng thái dẻo

mềm.
Lớp cát thô vừa – thô, trạng
thái chặt – chặt vừa.

2
3
4
5
6
7

Lớp cuội sỏi lẫn cát, màu xám
trắng, trạng thái rất chặt.

Độ sâu kết
thúc lớp
đất(m)
3.4

Độ dày
lớp
đất(m)
3.4

6.7

3.3

7

15.8

9.1

4

24.8

9

15

30.8

6

15

37.8

7

36

58

10.2

150

Tra bảng 3.1 (TCVN 375-2006) suy ra công trình thuộc loại nền đất B.
-Giá trị các tham số xây dựng phổ phản ứng đàn hồi:
Tra bảng 3.2 (TCVN 375-2006) ta được:
S = 1, 2; TB1 = 0,15s ; TC = 0,5s ; TD 5 = 2s

-Mức độ và hệ số tầm quan trọng:
Trang 21

NSPT
0


TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN
KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ
XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014

Công trình thuộc công trình nhà cao tầng có số tầng 16 nên theo TCVN 375-2006
thì mức độ quan trọng của công trình là II, hệ số tầm quan trọng γ I = 1
-Xác định đỉnh gia tốc nền thiết kết:
ag = agR .γ I = 0, 0892 g.1 = 0, 0892 g

ag = 0,0892g ≥ 0,08g => Động đất mạnh, phải cấu tạo kháng chấn.
-Xác định hệ số ứng xử q của kết cấu bê tong cốt thép:
Công trình có kết cấu hỗn hợp khung – vách BTCT tra bảng 5.1 (TCVN 375-2006)
ta được q=3.1,3=3,9
Từ kết quả Etabs thu được bảng sau
Bảng III. 8. Bảng phần trăm khối lượng tham gia dao động và chu kỳ

Dạng

Theo phương hai phương X-Y
Phần trăm khối Tổng phần trăm Phần trăm khối Tổng phần trăm
Chu kỳ lượng hữu hiệu khối lượng lượng hữu hiệu khối lượng
X
hữu hiệu X
Y
hữu hiệu Y

Mode 1

2.8106

0.0000

0.0000

63.3748

63.3748

Mode 2

2.1247

60.0032

60.0032

0.0000

63.3748

Mode 3

2.0546

0.0252

0.0252

0.0355

63.4103

Mode 4

0.8672

0.0000

0.0000

17.1371

80.5474

Mode 5

0.6511

0.0001

0.0001

0.0041

80.5515

Mode 6

0.5411

20.2433

20.2433

0.0000

80.5515

Mode 7

0.4429

0.0000

0.0000

7.3575

87.9090

Mode 8

0.3549

0.0000

0.0000

0.3327

88.2417

Mode 9

0.3057

4.7834

4.7834

0.0000

88.2417

Mode 10

0.2765

0.0001

0.0001

2.2149

90.4566

Mode 11

0.2586

0.0000

0.0000

0.1660

90.6226

Mode 12

0.2193

6.5302

6.5302

0.0000

90.6226

Từ bảng trên, ta thấy:
-Số dao động phải xét đến theo phương X là 3 dạng.
-Số dao động phải xét đến theo phương Y là 3 dạng.
3.2. Tính động đất theo phương X
3.2.1

Dạng 1: (Mode2)

-Chu kỳ dao động T2x =2,124 (s).
Trang 22


TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN
KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ
XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014

-Vì T2x =2,124 s>TD=2,0S, nên Sd(T1X) được tính như sau:
2,5 TC .TD

⋅
= ag .S ⋅
q
T2
TD ≤ T : Sd (T ) 

≥ β .a
g


2,5 0,5.2

(0, 0892.9,81) ×1, 2 × 3,9 × 2,1242
= 0,175
= 
(m/s2)
0, 0892.g
≥ 0, 2.

g

-Trọng lượng hữu hiệu tương ứng dạng dao động 1 là:
2

WX ,1

 n

 ∑ Wi .S j ÷

=  i =1
n

∑ W .S
i

2
j

i

-Lực cắt đáy tại chân công trình ứng Mode 1:
Fb = S d (T1 X ).WX ,1
-Phân phối lực cắt đáy lên các tầng theo công thức sau
-Phân phối lực cắt đáy lên các tầng theo công thức sau
Fj = Fb .η1

4

ηk =

Với

skj .mkj

∑ s .m
ij

5
TÇng

zi

Bảng III. 9. Lực cắt đáy phân lên các tầng j
s1j

mj

T TUM

75

0.012

175.807

T MAI
T KT
MAI

70.5

0.012

566.080

66.6

0.012

593.542

T14

61.2

0.010

621.738

T13

55.8

0.009

627.114

T12

50.4

0.008

611.877

T11

46.2

0.007

590.841

T10

42

0.006

590.841

37.8
33.6

0.006
0.005

590.841
590.841

T9
T8

ij

Trang 23

Fb1
1247.81
3
1247.81
3
1247.81
3
1247.81

3
1247.81
3
1247.81
3
1247.81
3
1247.81
3
1247.81
3
1247.81

η1

F1i

s1j* mj*

0.039

48.257

2.180

0.120

149.118

6.736

0.121

151.096

6.826

0.115

143.135

6.466

0.102

127.714

5.769

0.088

109.712

4.956

0.077

95.477

4.313

0.067

83.706

3.781

0.058
0.049

71.935
61.471

3.250
2.777


TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN
KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ
XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014

T7

29.4

0.004

590.841

T6

25.2

0.003

590.841

T5

21

0.002

590.841

T4

16.8

0.002

1043.926

T3

11.4

0.001

1184.204

T2

7.2

0.001

1124.502

T1

3

0.000

1198.552
11883.229

3
1247.81
3
1247.81
3
1247.81
3
1247.81
3
1247.81

3
1247.81
3
1247.81
3

0.041

51.008

2.304

0.032

40.545

1.832

0.025

31.390

1.418

0.031

39.285

1.775

0.021

26.214

1.184

0.010

12.446

0.562

0.004

5.306

0.240
56.370

3.2.2 Dạng 2: (Mode6)
-Chu kỳ dao động T2x = 0.5411 (s).
Vì TC = 0,5s < T2x =0,54112,5 0,5.2

(0, 0892.9,81) ×1, 2 × 3,9 × 0,5411
= 0, 622
= 
(m/s2)
0, 0892.g
≥ 0, 2.


g

-Trọng lượng hữu hiệu tương ứng dạng dao động 2 là:
2

WX ,2

 n

 ∑ Wi .S j ÷

=  i =1
n

∑ W .S
i

2
j

i

-Lực cắt đáy tại chân công trình ứng Mode 2:
Fb = S d (T2 X ).WX ,2
-Phân phối lực cắt đáy lên các tầng theo công thức sau
-Phân phối lực cắt đáy lên các tầng theo công thức sau
Fj = Fb .η1

với

ηk =

skj .mkj

∑ s .m
ij

Trang 24

ij