GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

CHƯƠNG 3 : TẢI TRỌNG

CHƯƠNG 3

TẢI TRỌNG

SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-1-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

I.

CHƯƠNG 3 : TẢI TRỌNG

TỔNG QUAN

- Kết cấu nhà cao tầng theo TCVN được tính toán với các thành phần tải trọng – tác động
chính sau :

 Tải trọng thẳng đứng : tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời tác dụng lên sàn, lên
dầm.



Tải trọng ngang ( gió ) : thành phần gió tĩnh và gió động nếu có.




Tổng quát :

- Chiều dày bản BTCT :


Giá trị tiêu chuẩn : Gtcs = δ*2.5 (T/m2).



Giá trị tính toán : Gtts = 1.1*δ*2.5 (T/m2).

- Các lớp hoàn thiện :


∑δ *γ
i

Giá trị tiêu chuẩn : G

tc

ht =

∑ n *δ *γ
i





Giá trị tiêu chuẩn : Gtcs = 0.75 (T/m2).



Giá trị tính toán : Gtts = 0.825 (T/m2).

- Sàn tầng điển hình ( Sàn tầng 2 đến tầng 11 ), sàn trệt, sàn TTTM tầng 1, sàn sân
thượng : S30, có tĩnh tải các lớp hoàn thiện :
TT

Lớp

1
2
3
4

Gạch ceramic
Lớp vữa lót
Bản BTCT
Lớp vữa trát

Chiều dày
(m)
0.01
0.02
0.30
0.02


47
940

Riêng tải trọng hoàn thiện :
Gtcht : 92 (kG/m2) → 0.092 ( T/m2).
Gttht : 116 (kG/m2) → 0.12 ( T/m2).

b. Tường phân bố trực tiếp trên sàn
- Tải trọng tường xây, vách ngăn trên dầm biên được gán thành tải phân bố trên dầm.
Trong công trình, tường đặt trực tiếp lên sàn.



Xét tường trực tiếp trên sàn :

- Tường bên trong công trình phân bố trên sàn gồm :


Tường bao : T200, gạch xây dày 200mm với lớp cấu tạo là 2 lớp vữa.

 Tường ngăn, vách ngăn : T100, gạch xây dày 100mm với lớp cấu tạo là 2 lớp vữa.
- Tổng chiều dài các loại tường ( lấy tròn ) :
 Tường T200 : 100m.
 Tường T100 : 300m.
- Giá trị tải trọng tường trực tiếp trên sàn :
 Tùy trường hợp tính toán mà có thể đơn giản quy về tải phân bố tập trung ( tính khung )
hoặc phân bố chiều dài trên các dầm ảo ( tính sàn ).

SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665


Vữa trát
Gti
G’ti
Chọn




δ
(m)
0.02
0.10

Tường T100
γ
n
(kG/m3)
1800
1.3
1800

0.02

1.1

1800
1.3
Gt100 = 787 (kG/m)
G’t100 = 171 (kG/m2)
Gt100 = 0.8 (T/m).

126
1070

1800
1.3
126
Gt200 = 1322 (kG/m)
G’t200 = 96 (kG/m2)
Gt200 = 1.3 (T/m).
G’t200 = 0.1 (T/m2).

Tải trọng tường trên sàn phân bố đều : G’t = 0.3 (T/m2).
Tải trọng tường khi tính toán sàn : phân bố chiều dài :
Gt100 = 0.8 (T/m).
Gt200 = 1.3 (T/m).

2. HOẠT TẢI LÊN SÀN
- Bảng giá trị hoạt tải lấy theo công năng sử dụng theo TCVN 2737 – 1995 :
Công năng
Hành lang, sảnh, cầu thang
Phòng khách, phòng ngủ, phòng ăn, phòng vệ sinh
Bancol, lô gia
Khu vực công cộng
Hầm đậu xe
Mái bằng có sử dụng
Cửa hàng. TTTM

SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

Ptc


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

III.
1.

CHƯƠNG 3 : TẢI TRỌNG

TẢI TRỌNG LÊN DẦM

TẢI TRỌNG BẢN THÂN DẦM

- Dầm trong công trình là dầm biên, dầm đỡ tường bao theo chu vi sàn, tiết diện D4080 :
40*80 (cm).

- Tải trọng 1m chiều dài dầm :
 Gd = 0.8*0.4*2500*1.1 = 880 (kG/m).
 Chọn : Gd = 0.9 (T/m).
2.

TẢI TRỌNG TƯỜNG TRÊN DẦM
Tường trên dầm là tường T200.

- Bảng giá trị tải trọng tường trên dầm cho các tầng có chiều cao tầng khác nhau – tường
trên dầm khai báo phân bố chiều dài cho mọi trường hợp tính toán.

 Gi = δi *h*γi ( kG/m ) : tải trọng 1m chiều dài lớp cấu tạo.
 Gti =

∑

1.1
1.3

IV.

Tầng

h
(m)

Gti
(kG/m)

Chọn
(T/m)

1
2.5
4
3

490
1224
1960
1470

0.5
1.25
2.0
1.5

 Dầm, sàn cứng vô cùng trong mặt phẳng của nó.
 Toàn bộ khối lượng từng tầng tập trung về cao trình sàn.
 Chuyển vị thẳng đứng của kết cấu là bé so với chuyển vị ngang.
- Khi đó, toàn bộ công trình sẽ có mô hình đơn giản là một thành công xôn mang trên nó n
khối lượng tập trung ( n : sống tầng, cũng là số bậc tự do ).

- Ta thiết lập được phương trình vi phân thể hiện dao động của hệ trong đó thể hiện mối
quan hệ giữa ma trận khối lượng, ma trận độ cứng và ma trận cản với các giá trị gia tốc,
vận tốc, chuyển vị của hệ và lực tác động vào công trình.

- Khi bỏ qua giá trị của ma trận cản, ta được phương trình vi phân thuần nhất không cản,
dùng để xác định tần số và dạng dao động riêng của bản thân hệ.

- Giải phương trình vi phân thuần nhất cho ta các giá trị về chu kỳ T (s) và tần số f (Hz)
của công trình khi chịu tải trọng động.

- Xác định chu kỳ và dạng dao động riêng của công trình nhờ vào phần mềm ETABS.

SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-6-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

CHƯƠNG 3 : TẢI TRỌNG

3. TÍNH TOÁN ĐẶC TRƯNG ĐỘNG HỌC CÔNG TRÌNH
a. Mô hình
- Là bước lập mô hình công trình vào phần mềm và xác định các dạng dao động riêng của

 Tải trọng bản thân cấu kiện BTCT phần mềm tự tính dựa vào tiết diện, kích thước khai
báo trong mô hình và vật liệu BTCT với hệ số SWM = 1.1.
Tầng

Sàn

Dầm

Tải trọng
T/m2

Hoàn thiện
(TT) (T/m2)

Tường
(TT) (T/m2)

Hoạt tải
(HT) (T/m2)

Tường bao 200
(TT) (T/m)

Hầm

-

-

0.60


0.12

0.3

0.195

H = 3.3m

1.25

Mái

0.12

-

0.36

H = 1m

0.5

b. Các giá trị đặc trưng động học cần quan tâm

SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-9-



8

Chu kỳ
s
1.464
1.391
1.005
0.393
0.376
0.227
0.188
0.165

0.000
0.115
66.439
0.017
0.000
17.284
0.002
0.000

69.456
0.000
0.000
0.000
13.126
0.000
0.000
4.746


87.327

10
11
12

0.101
0.097
0.081

9.939864
10.33058
12.364

5.152
0.000
0.004

0.000
2.915
0.000

89.016
89.016
89.020

87.327
90.242
90.242


CHƯƠNG 3 : TẢI TRỌNG

 Mode8 : fy3 = 6.049 (Hz).
V.

TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG GIÓ
Nội dung tính toán tải trọng gió gồm những phần chính sau :

- Tính toán thành phần gió tĩnh.
- Tính toán thành phần gió động.
- Vị trí tác động của gió lên công trình là các mặt bao che công trình. Từ đó sẽ phân phối
vào khung và các cấu kiện chịu lực khác. Có 4 quan niệm chính khi gán gió tác dụng vào
công trình :

 Quy gió về tải phân bố chiều dài trên cột. Phụ thuộc vào diện tích tường mà cột chịu ảnh
hưởng mà tải trọng gió được phân bố nhiều hay ít.

 Quy gió về tải phân bố chiều dài trên các dầm. Cũng phụ thuộc vào diện tích tường chắn
gió bên trên và bên dưới dầm đó nhiều hay ít mà giá trị gió lên dầm lớn hay bé.

 Quy gió về phân bố chiều dài cho cả cột và dầm. Lúc này quan niệm tính toán như 1 sàn
dầm dựng đứng với hệ dầm đỡ sàn là cột và dầm khung. Truyền tải dạng tam giác và
hình thang nếu tỉ lệ chiều dài và cột không lớn hơn 2 ( bản 2 phương ).

 Quy gió về 1 giá trị tập trung và gán vào tâm mặt đón gió trên sàn. Tâm này trong thực tế
gần trùng với tâm khối lượng.

- Theo quan niệm tính toán của mình, sv gán gió thành giá trị tập trung vào tâm khối
lượng của công trình.

 c : hệ số khí động, lấy theo bảng 6 TCVN 2737 - 1995. Hệ số này phụ thuộc hình dạng
mặt đón gió của công trình.Với mặt đón gió của công trình là các mặt phẳng thẳng
đứng : c = +0.8 với mặt đón gió và c = - 0.6 mặt khuất gió.

- Giá trị tính toán thành phần gió tĩnh phân bố trên diện tích mặt đón gió :
Wtti = n*Wtci (daN/m2).

 n : hệ số độ tin cậy tải trọng gió : 1.2.
- Giá trị tính toán thành phần gió tĩnh phân bố tập trung vào mỗi tầng có thể tính toán gần
đúng :
Ptti = n*W0*ki*c*Fi (daN/m2).

- Trong đó :
 c : hệ số khí động tổng hợp : c = 0.8 + 0.6 = 1.4.
 ki : hệ số theo độ cao tại cao độ tầng thứ i.
 Fi : diện tích mặt đón gió tầng thứ i: diện tích ½ chiều cao tầng trên và ½ chiều cao tầng
dưới của sàn thứ i.

- Ptti tính theo phương x và phương y : P ttxi và Pttyi, giá trị n, W0, ki và c không đổi Fi thay
đổi.

- Tính toán tải trọng gió tập trung lên mỗi sàn. Giá trị tính toán theo bảng :
Tải gió phân bố đều Wtti
Tầng
Đỉnh
ST
11
10

Cao

55
55

101
99
98
96

Tải gió tập trung Pttxi,Pttyi
n

Wtti
kG/m2

Fxi

Pttxi

Fyi

Pttyi

m2

T

m2

T


SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-12-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM
9
8
7
6
5
4
3
2
1

31.70
28.40
25.10
21.80
18.50
15.20
11.90
8.60
3.80
0.00

Trệt

1.23

55

CHƯƠNG 3 : TẢI TRỌNG
95
93
91
88
86
83
79
74
64
0

1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2

114
111
109
106
103

178.20
178.20
178.20
178.20
178.20
218.71
233.20
102.60

20.25
19.86
19.36
18.87
18.36
17.82
16.96
19.52
17.93
0.00

2. THÀNH PHẦN ĐỘNG TẢI TRỌNG GIÓ
a. Chọn dạng dao động tính toán
- Theo TCVN 229 :1999, đối với công trình có chiều cao trên 40m phải kể đến tác động
của thành phần động của gió.

- Thành phần gió động gồm thành phần xung vận tốc và thành phần gây lực quán tính cho
công trình. Tùy vào mức độ nhạy cảm – được thể hiện qua giá trị tần số dao động f của
các dạng dao động, mà ta tính toán thành phần gió động có kể đến lực quán tính hay
không.


5.0

IV

1.7

5.6

V

1.9

5.9

- Với công trình xây dựng ở vùng áp lực gió I.A, kết cấu BTCT : fL = 1.1.
SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-13-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

CHƯƠNG 3 : TẢI TRỌNG

- Vậy, đầu tiên ta phân loại các dạng dao động chính theo phương X ( có các giá trị f xi )và
theo phương Y ( có các giá trị f yi ), sau đó chọn số mode cần tính trong mỗi loại theo lý
thuyết dựa vào fL.

- Theo phương X :
 fx1 = 0.995 (Hz).



GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

CHƯƠNG 3 : TẢI TRỌNG

 y : dịch chuyển ngang của công trình ở cao độ z ứng với dạng dao động riêng thứ 1.
- Xác định các giá trị thành phần :
 M : Lấy kết quả xuất ra từ bảng Center Mass Rigidity của ETABS ta được khối lượng
từng tầng được thể hiện trong bảng khối lượng và tâm khối lượng trong phần kết quả dao
dộng riêng ở phần trước.

 ξ : hệ số động lực được xác định dựa vào đồ thị 2 mục 6, phụ thuộc vào thông số ε và độ
giảm lôga của dao động. Công trình BTCT có δ = 0.3 sử dụng đường cong số 1 trong đồ

thị. Thông số ε =

γ *W0
940* f1

, với γ : hệ số độ tin cậy tải trọng gió : 1.2. W 0 : giá trị áp lực

gió : 550 (N/m2), → ε = 0.0381.
Kết quả xác định ξi từ đồ thị như sau , hoặc xác định theo công thức sau : ξi =
6.6454ε3 – 23.62ε2 + 9.5458ε + 1.1766 = 1.506.

 ψ : hệ số được xác định bằng cách chia công trình thành n phần, trong phạm vi mỗi phần

n


và

chiều cao z.
(Tra

bảng

3

TCXD 229 –
1999) :
SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-15-


GVHD : THẦY ĐINH HỒNG NAM




CHƯƠNG 3 : TẢI TRỌNG

Sj
: diện tích đón gió của phần j của cơng trình.
υ

:Hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió được xác đònh theo

bảng 4 TC 229:1999 phụ thuộc vào vào tham số :

εi =

δi

εi

và độ giảm

=0.3). Trong đó:

γWo
940fi

γ=1.2 là hệ số tin cậy của tải trọng gió.
Wo

fi

: tính bằng đơn vị

N / m2

.

: là tần số dao động riêng thứ i.

SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-16-


yji2*Mj

ST

-0.0072

1.00

1.00

Sàn T11

-0.0069

0.92

0.85

Sàn T10

-0.0061

0.88

0.77

Sàn T9

-0.0056


-0.0040

0.48

0.23

3024.113
3546.32
2
3546.32
2
3546.32
2
3546.32
2
3546.32
2
3546.32
2
3546.32

SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

9.58

9.58

9.87

9.08

1773.16
1
1631.30
8
1418.52
9
1028.43
3
815.654

WpX
85.78
79.79
75.48
67.52
59.15
52.69
47.14
36.84

-17-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

Sàn T4

-0.0032

0.36


0.00

0.00

TẦNG

CHƯƠNG 3 : TẢI TRỌNG
2
3546.32
2
3546.32
2
3546.32
2
3791.34
7
3631.79
7

1
461.021
9
283.705
8
141.852
9

8.41


Mj
WFj
yji*WFjx
yji2*Mj

Sàn mái

-0.0086

1.00

1.00

Sàn T11

-0.0083

0.93

0.86

Sàn T10

-0.0073

0.90

0.81

Sàn T9


Sàn T5

-0.0048

0.55

0.30

Sàn T4

-0.0038

0.41

0.17

Sàn T3

-0.0031

0.33

0.11

Sàn T2

-0.0013

0.24

3546.32
2
3546.32
2
3546.32
2
3546.32
2
3546.32
2
3791.34
7
3631.79
7

SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

20.28

20.28

3024.11

20.91

19.45

3067.21

20.58


10.10

1072.76

17.82

7.31

596.14

16.96

5.60

386.19

19.52

4.68

204.27

17.93

3.77

167.20

0




CHƯƠNG 3 : TẢI TRỌNG

Tổ hợp thành phần gió :

- Theo tiêu chuẩn, phải tiến hành tổ hợp phản ứng theo từng mode dao động để có được
tác động của gió động, sau đó tổ hợp gió tĩnh và gió động để có được tác động của tải
trọng gió. Tuy nhiên, do thành phần gió động theo mỗi phương chỉ do 1 mode tham gia,
các mode còn lại do khối lượng tham gia bằng 0 nên thành phần gió động do các mode
này gây ra là bằng 0, nên tổ hợp lực gió tác động lên công trình như sau :
GioX = GTX +

∑ (GDX )
i=1


GioY = GTY +



n

2

i

n