-

 

CHƯƠNG 1: tải trọng và tổ hợp tải trọng

1.1. tĩnh tải và hoạt tải

Bảng 1‑1: Bảng tra tĩnh tải và hoạt tải

LOẠI TẢI

MÔ TẢ

GIÁ TRỊ TRUNG BÌNH

Tĩnh tải

Tôn.

Xà gồ.

Trọng lượng bản thân kết cấu.

Các lớp cách nhiệt.

Các hệ treo.

M&E.

Hệ pin năng lượng mặt trời.

…

5 kg/m2

5 kg/m2

Phần mềm sẽ tự tính.

Tùy loại cách nhiệt.

Tùy nhà

10 kg/m2 (tùy nhà)

10 – 25 kg/m2

…

Hoạt tải

Mái

Xà gồ

30 kg/m2 (theo TCVN 2737-1995)

57 kg/m2 (theo ASCE 7-05)

 

1.2. gió THEO ASCE 7-05

1.2.1. Tính toán áp lực gió

Công thức tính áp lực gió:

qz = 0,613. Kz. Kzt. Kd. V2. I (N/m2)

Giá trị qz không được nhỏ hơn 0,48 kN/m2

Với:

+ Kz: velocity pressure exposure coefficient. Tra Table 6-3 – ASCE 7-05.

+ Kzt: topographic factor. Thường lấy là 1.

+ Kd: wind directionality factor. Thường lấy là 0,85.

+ V: vận tốc gió ứng với chu kì lặp là 50 năm, đơn vị m/s.

+ I: Importance factor phụ thuộc vào loại công trình.

Bảng 1‑2: Bảng tra hệ số tầm quan trọng

Category

Khu vực không bão hoặc có bão với V = 85-100 mph

Khu vực có bão với V >100 mph

I

0,87

0,77

II

1,00

1,00

III

1,15

1,15

IV

1,15

1,15

 

Bảng 1‑3: Bảng tra loại công trình – tóm tắt (Vui lòng tham khảo thêm Table 1-1 – ASCE 7-05)

Phân loại

Category

Công trình ít gây nguy hiểm tính mạng con người:

+ Cơ sở nông nghiệp.

+ Công trình tạm thời.

+ Công trình kho nhỏ.

+ …

I

Các công trình khác không phải I, III, IV.

II

Công trình mà đủ gây nguy hiểm cho tính mạng con người:

+ Công trình mà có hơn 300 người tụ họp.

+ Cơ sở giữ trẻ, trường tiểu học, trường cấp 2 với sức chứa lớn hơn 150 người.

+ Cao đẳng, cơ sở giáo dục cho người lớn có sức chứa lớn hơn 500 người.

+ Cơ sở chăm sóc sức khỏe có sức chứa lớn hơn 50 người.

+ …

III

Công trình được thiết kế như là cơ sở vật chất thiết yếu:

+ Bệnh viện.

+ Các trạm cứu hỏa, cứu hộ, cứu thương, cảnh sát và nhà để xe khẩn cấp.

+ Trạm phát điện và các công trình tiện ích công cộng khác cần thiết trong trường hợp khẩn cấp.

+ Tháp kiểm soát hàng không, trung tâm kiểm soát không lưu và nhà chứa máy bay khẩn cấp.

+ Các phương tiện chứa nước và cấu trúc máy bơm cần thiết để duy trì áp lực nước cho việc dập lửa.

+ Nhà và công trình kiến trúc khác có chức năng quan trọng về quốc phòng.

+ …

IV

 

Bảng 1‑4: Bảng tra loại công trình – tóm tắt (Vui lòng tham khảo thêm Table 1-1 – ASCE 7-05)

Chiều cao (m)

Địa hình

B

C

D

0 – 4,6

6,1

7,6

9,1

12,2

15,2

18

21,3

24,4

27,4

30,5

36,6

42,7

48,8

54,9

61,0

76,2

91,4

106,7

121,9

137,2

152,4

0,70

0,70

0,70

0,70

0,76

0,81

0,85

0,89

0,93

0,96

0,99

1,04

1,09

1,13

1,17

1,20

1,28

1,35

1,41

1,47

1,52

1,56

0,85

0,90

0,94

0,98

1,04

1,09

1,13

1,17

1,21

1,24

1,26

1,31

1,36

1,39

1,43

1,46

1,53

1,59

1,64

1,69

1,73

1,77

1,03

1,08

1,12

1,16

1,22

1,27

1,31

1,34

1,38

1,40

1,43

1,48

1,52

1,55

1,58

1,61

1,68

1,73

1,78

1,82

1,86

1,89

 

Địa hình:

Địa hình B: Khu vực thành thị và ngoại ô, khu vực nhiều cây cối, hoặc địa hình khác có nhiều vật cản cách xa nhau có quy mô nhà ở dành cho một gia đình hoặc lớn hơn.

Địa hình C: Địa hình rộng mở với các vật cản rải rác có chiều cao thường nhỏ hơn 9,1 m. Thể loại này bao gồm đất nước mở bằng phẳng, đồng cỏ và tất cả các bề mặt nước trong các vùng dễ xảy ra bão.

Địa hình D:  Các khu vực bằng phẳng, không bị cản trở và mặt nước bên ngoài các khu vực dễ xảy ra bão. Danh mục này bao gồm bãi bùn mịn, bãi muối và băng không bị vỡ.

 

Ví dụ: Tính toán áp lực gió cho một công trình ở huyện Bình Chánh, TP. HCM, địa hình C, ở độ cao 12,2m. Hệ số tầm quan trọng là 1.

Theo TCVN 2737-1995, huyện Bình Chánh có phân vùng áp lực gió là IIA, cho nên áp lực gió tiêu chuẩn Wo = 80 daN/m2 (chu kì lặp 20 năm).

Áp lực gió với chu kì lặp là 50 năm: 1,2. 80 = 96 daN/m2

Vận tốc gió, chu kì lặp là 50 năm, được quy đổi như sau:

Wo = 0,0613 . Vo2  => Vo = 39,57 m/s = 143 km/h

Áp lực gió theo ASCE 7-05:

qz = 0,613. Kz. Kzt. Kd. V2. I = 0,613 . 1,04 . 1 . 0,85 . 39,572 . 1 . 10-3 = 0,848 kN/m

1.2.2. PHÂN LOẠI CÁC DẠNG NHÀ

Bảng 1‑5: Bảng phân loại nhà

Nhà mở

Mỗi tường: Ao  ³ 0,8 Ag

Nhà mở một phần

Ao  ³ 1,10 Aoi

Ao ³ 0,37 m2 ; Ao ³ 0,01 Ag

Aoi / Agi ≤ 0,2

Nhà đóng

Các nhà còn lại

 

Ao : tổng diện tích lỗ mỡ ở một tường.

Ag : diện tích của tường mà đang xét cho lỗ mỡ A­o.

Aoi : Tổng diện tích lỗ mở của tòa nhà (cả tường và mái) nhưng không bao gồm Ao.

Agi : tổng diện tích của tường và mái của tòa nhà nhưng không bao gồm Ag.

1.2.3. ÁP LỰC GIÓ TÁC DỤNG LÊN KHUNG NHÀ THẤP

Áp lực gió tác dụng lên khung:

p = qz [(GCpf) – (GCpi)] (N/m2)

qz : áp lực gió tác dụng vào công trình ứng với chiều cao trung bình của tòa nhà.

(Nếu độ dốc của mái nhà nhỏ hơn 100 thì lấy chiều cao giọt nước của nhà)

GCpf : external pressure coefficient – hệ số áp lực bên ngoài.

GCpi : internal pressure coefficient – hệ số áp lực bên trong.

1.2.3.1. Hệ số GCpi

Bảng 1‑6: Bảng tra hệ số GCpi

Nhà mở

0,00

Nhà mở một phần

+0,55

-0,55

Nhà đóng

+0,18

-0,18
1.2.3.2. Hệ số GCpf

Bảng 1‑7: Bảng tra hệ số GCpf

Độ dốc

(độ)

Building Surface

1

2

3

4

5

6

1E

2E

3E

4E

0

0,40

-0,69

-0,37

-0,29

-0,45

-0,45

0,61

-1,07

-0,53

-0,43

5

0,40

-0,69

-0,37

-0,29

-0,45

-0,45

0,61

-1,07

-0,53

-0,43

20

0,53

-0,69

-0,48

-0,43

-0,45

-0,45

0,8

-1,07

-0,69

-0,64

30

0,56

0,21

-0,43

-0,37

-0,45

-0,45

0,69

0,27

-0,53

-0,48

45

0,56

0,21

-0,43

-0,37

-0,45

-0,45

0,69

0,27

-0,53

-0,48

90

0,56

0,56

-0,37

-0,37

-0,45

-0,45

0,69

0,69

-0,48

-0,48

 

Hình 1‑1: Biểu đồ phân vùng GCpf

Ví dụ: Tính toán áp lực gió tác dụng lên khung của một công trình ở huyện Bình Chánh, TP. HCM, địa hình C, ở độ cao 12,2m. Hệ số tầm quan trọng là 1. Chiều cao giọt nước 12,2 m. Độ dốc nhà là 5­0. Nhà đóng. Bước cột cho nhà là 8m.

Hình 1‑2: Áp lực gió tác dụng lên nhà

Theo ví dụ trước: qz = 0,848 kN/m

Vì là nhà đóng nên GCpi =  ± 0,18

Áp lực gió tác dụng lên khung ứng với trường hợp gió thổi từ trái qua phải.

Nhà có độ dốc 50, tra hệ số GCpf như sau

Cột trái – GCpf1

0,40

Mái trái – GCpf2

-0,69

Mái phải – GCpf3

-0,37

Cột phải – GCpf4

-0,29

 

Trường hợp 1: GCpi = +0,18

Áp lực gió tác dụng lên cột trái

q1 = qz [(GCpf1) – (GCpi)]. B = 0,848 . [0,40 – 0,18]. 8 = 1,492 kN/m (gió đẩy)

Áp lực gió tác dụng lên mái trái

q2 = qz [(GCpf1) – (GCpi)]. B = 0,848 . [-0,69 – 0,18]. 8 = -5,902 kN/m (gió hút)

Áp lực gió tác dụng lên mái phải

q3 = qz [(GCpf1) – (GCpi)]. B = 0,848 . [-0,37 – 0,18]. 8 = -3,731 kN/m (gió hút)

Áp lực gió tác dụng lên cột phải

q4 = qz [(GCpf1) – (GCpi)]. B = 0,848 . [-0,29 – 0,18]. 8 = -3,188 kN/m (gió hút)

 

Trường hợp 2: GCpi = -0,18

Áp lực gió tác dụng lên cột trái

q1 = qz [(GCpf1) – (GCpi)]. B = 0,848 . [0,40 – (-0,18)]. 8 = 3,935 kN/m (gió đẩy)

Áp lực gió tác dụng lên mái trái

q2 = qz [(GCpf1) – (GCpi)]. B = 0,848 . [-0,69 – (-0,18)]. 8 = -3,460 kN/m (gió hút)

Áp lực gió tác dụng lên mái phải

q3 = qz [(GCpf1) – (GCpi)]. B = 0,848 . [-0,37 – (-0,18)]. 8 = -1,289 kN/m (gió hút)

Áp lực gió tác dụng lên cột phải

q4 = qz [(GCpf1) – (GCpi)]. B = 0,848 . [-0,29 – (-0,18)]. 8 = -0,746 kN/m (gió hút)

Nhận xét

Đăng nhận xét