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


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

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:

+ 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

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

+ 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:


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


-239

-108.6

Khung

p2E

-472.5

-336.42

-472.5

-336.42

biên

p3E

-283.5

-147.42

-268.4

-132.3

p4E

-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

-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


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

-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


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

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


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

Gió ngang

Gió dọc

q1

868.3

-434

Khung

q2

-296

-779

giữa

q3

-445.2

-779

q4

-434


(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

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)


(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


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


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

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


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



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


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


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


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


(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


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


- 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



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.