Kết cấu nhà cao tầng những khái niệm cơ bản

àu cao, coù f1<fL cho pheùp tính aùp löïc gioù ñoäng nhö sau: jjFz WH zW ζνξ 114.1= ξ1 vaø ν1 _ xaùc ñònh vôùi daïng dao ñoäng cô baûn (mode 1) ζj vaø Wj _ xaùc ñònh taïi ñænh nhaø (z = H) 83 ( )∑ = += s i d i t XXX 1 2 d. Ñaùp öùng do taûi troïng gioù Xt _ do thaønh phaàn tónh Xd i _ do thaønh phaàn ñoäng ôû mode thöù i c. Aùp löïc (hoaëc löïc) gioù tính toaùn Wtt = Wtc γ β γ =1.2 (heä soá ñoä tin caäy) 84 2.Khaùi nieäm veà ñoäng ñaát Ñoäng ñaát laø hieän töôïng rung ñoäng maïnh ñoät ngoät cuûa voû traùi ñaát do nhieàu nguyeân nhaân gaây ra: chuyeån ñoäng tröôït töông ñoái cuûa caùc khoái ñaù, caùc hang ñoäng bò saäp, caùc maûnh thieân thaïch va vaøo traùi ñaát, caùc vuï thöû bom haït nhaân... phoå bieán nhaát laø ñoäng ñaát do chuyeån ñoäng tröôït töông ñoái cuûa caùc khoái ñaù. 85 Mercalli-Cancani-Sieberg's (MCS) scale Mercalli-Cancani-Sieberg's 12-graded scale has come into general use in Europe. Besides the description of the occurrences (the effects on the buildings from the 6th grade) there are measurable acceleration-intervals, which are given in mms-2 assigned to each degree. 86 Medvegyev-Sponhauer-Karnik (MSK) scale In the socialist countries, the MSK-64 scale was accepted. The individual grades' - which number are also 12 - characterisation is extended to the phenomena of nature, to the buildings and to the senses and the environment of people. Strongest earthquake in Hungary until now, had the grade of 8-9. 877-8 ñoä Richter 1-2 ñoä Richter 3-4 ñoä Richter 5-6 ñoä Richter 88 89 3.Tính toaùn taùc ñoäng ñoäng ñaát phöông phaùp taûi troïng tónh töông ñöông phöông phaùp phaân tích phoå phaûn öùng phöông phaùp phaân tích ñoäng löïc hoïc theo lòch söû thôøi gian a. PP taûi troïng tónh töông ñöông a1. PP phaân phoái löïc caét ñaùy Nhaø cao döôùi 40m, phaân phoái khoái löôïng vaø ñoä cöùng töông ñoái ñeàu theo caùc taàng Giaù trò tieâu chuaån cuûa Base shear FEk = α1 Geq ∑ = = n i Eeq GG 1 85.0Troïng löôïng hieäu duïng GE _ troïng löôïng ñaïi dieän taäp trung taïi saøn taàng i Nhaø daân duïng: GE = Tónh taûi + 0.5 Hoïat taûi saøn Heä soá ñoäng ñaát α1 phuï thuoäc chu kyø dao ñoäng rieâng T cuûa nhaø, chu kyø dao ñoäng ñaëc tröng Tg cuûa vuøng ñaát, daïng ñoäng ñaát 90 PP phaân phoái löïc caét ñaùy Xaùc ñònh heä soá ñoäng ñaát α1 91 Taûi troïng ñoäng ñaát Fi taäp trung taïi saøn thöù i (coù cao ñoä Hi) )1( 1 nEkn i ii ii i F HG HGF δ−= ∑ = T1 _chu kyø dao ñoäng cô baûn cuûa nhaø Neáu T1 < 1.4Tg thì laáy δn = 0 Neáu T1 ≥ 1.4Tg thì laáy δn theo baûng δn _ heä soá boå sung taùc ñoäng ngang cuûa ñoäng ñaát phuï theâm ôû ñænh nhaø PP phaân phoái löïc caét ñaùy Löïc ngang phuï theâm taïi ñænh nhaø ∆Fn = δn FEK 92 a2. PP toå hôïp caùc daïng dao ñoäng ñeå tìm löïc ngang tónh töông ñöông Giaù trò tieâu chuaån Fij cuûa taûi troïng ñoäng ñaát taïi khoái löôïng i öùng vôùi daïng dao ñoäng j : αj _ laáy theo baûng nhö pp phaân phoái löïc caét ñaùy χij _ dòch chuyeån ngang töông ñoái cuûa khoái löôïng i trong daïng dao ñoäng j Nhaø cao treân 40m, phaân phoái khoái löôïng vaø ñoä cöùng phaân boá khoâng ñeàu theo caùc taàng Fij = αj γj χij Gi γj _ heä soá tham gia cuûa daïng dao ñoäng thöù j ∑ ∑ = == m j iji n i iji j G G 1 2 1 χ χ γ ∑ = = m j jSS 1 2Phaûn öùng cuûa keát caáu Sj _ phaûn öùng cuûa keát caáu do ñoäng ñaát öùng vôùi daïng dao ñoäng thöù i Thöôøng laáy m =3; neáu coâng trình khaù cao, ñoä cöùng khoâng ñeàu thì m = 5 6 93 a3. Taùc ñoäng ñoäng ñaát theo phöông ñöùng Kinh nghieäm Trong tröôøng hôïp ñoä cöùng töông ñoái bình thöôøng : - Ñoäng ñaát 7 ñoä, ñaát loïai II: FEk = (0.015 ÷ 0.03) Geq - Ñoäng ñaát 8 ñoä, ñaát loïai II: FEk = (0.03 ÷ 0.06) Geq - Löïc ñoäng ñaát cuûa daïng dao ñoäng 1 lôùn hôn löïc ñoäng ñaát cuûa daïng 2; löïc ñoäng ñaát cuûa daïng 2 lôùn hôn löïc ñoäng ñaát cuûa daïng 3. Evkn i ii ii vi F HG HGF ∑ = = 1 Caàn xeùt taûi ñoäng ñaát thaúng ñöùng caû hai chieàu: höôùng xuoáng vaø höôùng leân (laøm taêng hoaëc giaûm taùc duïng thaúng ñöùng cuûa troïng löôïng baûn thaân keát caáu) FEvk = αv max GeqToång Taàng thöù i αv max = 0.65 αmax toång troïng löôïng hieäu duïng Geq laáy baèng 75% toång troïng löôïng ñaïi dieän cuûa keát caáu Khi ñoäng ñaát caáp 9: caàn xeùt toå hôïp baát lôïi cuûa taùc ñoäng ngang vaø taùc ñoäng thaúng ñöùng cuûa ñoäng ñaát. 94 b. PP phaân tích phoå phaûn öùng coù theå aùp duïng cho coâng trình khoâng ñeàu ñaën, khoâng ñoái xöùng, nhöng phaûi coøn öùng xöû ñaøn hoài. Böôùc 1: Xaùc ñònh phaûn öùng öùng vôùi moãi daïng dao ñoäng (modal response) 2 n na maxn )(S )T(y ω ω = ñaùp öùng lôùn nhaát cuûa mode thöù n laø: un = y(Tn)max φn chuyeån vò lôùn nhaát cuûa keát caáu öùng vôùi mode n φn laø mode shape thöù n. Coù chuyeån vò, suy ra noäi löïc nhö baøi toaùn tónh thoâng thöôøng. 95 Böôùc 2. Toå hôïp phaûn öùng töø caùc mode (modal combination) PP phaân tích phoå phaûn öùng caàn keát hôïp caùc phaûn öùng do töøng mode ñeå coù ñöôïc phaûn öùng cöïc ñaïi cuûa keát caáu ∑∑ ρ= n m mnmn ffF ( ) 2222 232 141 18 )r(rr r)r( / nm +ξ+− +ξ =ρ r = ωn / ωm laø tyû soá taàn soá rieâng cuûa mode n vaø m. Caùc heä soá r ñeàu döông vaø nhoû hôn hoaëc baèng 1.0 phöông phaùp CQC (Complete Quadratic Combination) fn laø noäi löïc öùng vôùi mode n Böôùc 3. Toå hôïp phaûn öùng töø caùc phöông khaùc nhau 22 90 2 0 zmax FFFF ++= F0, F90 laø caùc ñaùp öùng do taùc ñoäng theo hai phöông ngang vuoâng goùc nhau, vaø Fz laø ñaùp öùng do taùc ñoäng theo phöông thaúng ñöùng coâng trình phaûi ñöôïc thieát keá ñeå coù khaû naêng khaùng chaán theo moïi phöông laø nhö nhau 96 c. PP phaân tích ñoäng löïc hoïc theo lòch söû thôøi gian 0 10 20 30 40 50 60 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Thoi gian t (s) G ia to c ne n (m /s 2) Gia toác neàn ñoäng ñaát Northridge Lòch söû thôøi gian caùc thaønh phaàn naêng löôïng 97 Phuï luïc 98 TÍNH TOAÙN KEÁT CAÁU 99 CHUYEÅN VÒ TÖÔNG ÑOÁI GIÖÕA CAÙC TAÀNG NHAØ 100 CHUYEÅN VÒ ÑÆNH NHAØ 101 THIEÁT KEÁ TIEÁT DIEÄN VAØ CAÁU TAÏO BEÂTOÂNG COÁT THEÙP Baøi 8. 102 S _noäi löïc tính toaùn trong toå hôïp baát lôïi Su _ noäi löïc giôùi haïn S ≤ Su / γ0 TRAÏNG THAÙI GIÔÙI HAÏN I 1. COÄT Ac _ dieän tích tieát dieän coät fcn _ cöôøng ñoä chòu neùn tính toaùn cuûa beâtoâng cnc N fA N =µ 103 CAÁU TAÏO COÁT THEÙP COÄT 104 CAÁU TAÏO COÁT THEÙP COÄT 105 CAÁU TAÏO COÁT THEÙP COÄT NUÙT KHUNG 106 CAÙCH LAÁY LÖÏC CAÉT TÍNH TOAÙN ÑEÅ KIEÅM TRA KHAÛ NAÊNG CHÒU CAÉT CUÛA COÄT 00 1.1 H MMV p u t u γ + = 0 1.1 H MM V pt + = 0H MM V pt + = * Keát caáu thoâng thöôøng : laáy V theo toå hôïp noäi löïc * Choáng ñoäng ñaát caáp 1: * Choáng ñoäng ñaát caáp 2: * Choáng ñoäng ñaát caáp 3, 4: Mut, Mup _ khaû naêng chòu moment uoán ôû tieát dieän ñaàu treân vaø ñaàu döôùi cuûa coät Mt, Mp _ moment uoán ôû tieát dieän ñaàu treân vaø ñaàu döôùi cuûa coät, (laáy töø toå hôïp noäi löïc) H0 _ chieàu cao thoâng thuûy cuûa ñoaïn coät 107 2. DAÀM THIEÁT KEÁ TIEÁT DIEÄN VAØ CAÁU TAÏO BEÂTOÂNG COÁT THEÙP Tieát dieän: h = (1/12 ÷1/8)l ; h≤ ¼ lthoâng thuûy bdaàm ≥ {1/4 hdaàm ; ½ bcoät ; 250mm} * Keát caáu thoâng thöôøng : laáy V theo toå hôïp noäi löïc * Choáng ñoäng ñaát caáp 1: * Choáng ñoäng ñaát caáp 2: * Choáng ñoäng ñaát caáp 3, 4: 005.1 Vl MMV t p u t u + + = 005.1 Vl MM V t pt + + = 0Vl MM V t pt + + = Mut, Mup _ khaû naêng chòu uoán ôû tieát dieän ñaàu traùi vaø ñaàu phaûi cuûa daàm. Mt, Mp _ moment uoán ôû tieát dieän ñaàu traùi vaø ñaàu phaûi cuûa daàm, ( laáy töø toå hôïp noäi löïc). V0 _ löïc caét tính toaùn khi xem daàm laø daàm ñôn giaûn chòu taûi ñöùng CAÙCH LAÁY LÖÏC CAÉT TÍNH TOAÙN ÑEÅ KIEÅM TRA KHAÛ NAÊNG CHÒU CAÉT CUÛA DAÀM 108 Haïn cheá chieàu cao vuøng neùn x khi tính khaû naêng chòu uoán *keát caáu thoâng thöôøng: x ≤ α0h0 (khoâng phaân phoái laïi noäi löïc do bieán daïng deûo); x ≤ 0.7α0h0 (ñieàu chænh giaûm moment uoán do bieán daïng deûo) *choáng ñoäng ñaát: x ≤ 0.25h0 (caáp 1); x ≤ 0.35h0 (caáp 2, 3) THIEÁT KEÁ TIEÁT DIEÄN VAØ CAÁU TAÏO COÁT THEÙP DAÀM Ñoïan neo thaúng cuûa coát doïc khi choáng ñoäng ñaát lneo = la + 10φ (caáp 1); lneo = la + 5φ (caáp 2) Taïi vuøng goái, choáng ñoäng ñaát: A’s ≥ 0.5As (caáp 1); A’s ≥ 0.3As (caáp 2,3) As, A’s _dieän tích coát theùp vuøng neùn, vuøng keùo. 109 THIEÁT KEÁ TIEÁT DIEÄN VAØ CAÁU TAÏO COÁT THEÙP DAÀM 110 111 3. VAÙCH CÖÙNG THIEÁT KEÁ TIEÁT DIEÄN VAØ CAÁU TAÏO COÁT THEÙP VAÙCH CÖÙNG 112 THIEÁT KEÁ TIEÁT DIEÄN VAØ CAÁU TAÏO COÁT THEÙP VAÙCH CÖÙNG 113 THIEÁT KEÁ TIEÁT DIEÄN VAØ CAÁU TAÏO COÁT THEÙP VAÙCH CÖÙNG 114 THIEÁT KEÁ TIEÁT DIEÄN VAØ CAÁU TAÏO COÁT THEÙP VAÙCH CÖÙNG 115 116 CAÁU TAÏO COÁT THEÙP VAÙCH CÖÙNG 117 CAÁU TAÏO COÁT THEÙP VAÙCH CÖÙNG 118 119 THIEÁT KEÁ TIEÁT DIEÄN VAØ CAÁU TAÏO COÁT THEÙP VAÙCH CÖÙNG LANH TOÂ 120 THIEÁT KEÁ TIEÁT DIEÄN VAØ CAÁU TAÏO COÁT THEÙP VAÙCH CÖÙNG LANH TOÂ 121