Giáo trình Bê tông công trình - Chương V: Nhà nhiều tầng

Nội dung text: Giáo trình Bê tông công trình - Chương V: Nhà nhiều tầng

1. Chæång 5 Chæång V NHAÌ NHIÃÖU TÁÖNG 1. Måí âáöu: Cuìng våïi sæû phaït triãøn cuía KHKT, sæû gia tàng dán säú, giaï âáút tàng nhanh, nhaì nhiãöu táöng ngaìy caìng âæåüc xáy dæûng nhiãöu. ÅÍ mäüt säú næåïc nhaì nhiãöu táöng chiãúm khoaíng 30-50% täøng khäúi læåüng xáy dæûng noïi chung. Nhaì nhiãöu táöng duìng laìm nhaì åí, vàn phoìng, khaïch saûn vaì caí trong saín xuáút cäng nghiãûp dãût, hoïa cháút, Viãûc phán loaûi nhaì nhiãöu táöng coìn mang tênh cháút tæång âäúi tuìy theo tæìng næåïc, gàõn liãön våïi caïc âiãöu kiãûn kinh tãú, kyî thuáût vaì xaî häüi riãng biãût. * Trong häüi thaío Quäúc tãú 1971 taûi Moxkva, caïc nhaì khoa hoüc taûm phán loaûi: + Nhaì nhiãöu táöng loaûi I : 9 - 16 táöng ( dæåïi 50m) + Nhaì nhiãuö táöng loaûi II : 17 - 25 táöng ( dæåïi 75m) + Nhaì nhiãöu táöng loaûi III : 26 - 40 táöng ( dæåïi 100m) + Nhaì siãu cao ( choüc tråìi) : trãn 40 táöng ( trãn 100m) * Mäüt khaïi niãûm âæåüc âæa ra vãö nhaì cao táöng mang tênh khoa hoüc hån: Nhaì nhiãöu táöng laì nhaì maì chiãöu cao cuía noï aính hæåíng tåïi yï âäö vaì caïch thæïc thiãút kãú khaïc våïi nhaì thäng thæåìng. * ÅÍ Trung Quäúc, nhaì dán duûng /8 táöng âæåüc xem laì nhaì cao táöng, thiãút kãú kãút cáúu phaíi tuán theo caïc qui âënh coï liãn quan vãö thiãút kãú nhaì cao táöng. Nhaì/30 táöng (hay/100m) laì nhaì siãu cao. Nhæîng ngäi nhaì cao nháút thãú giåïi laì Sears Tower, Chicago (72/74), 110 táöng, 443m; thaïp âäi Petronas - Malaysia 452m ( 1997), 88 táöng; Taipei 101 - Taiwan (2004), 101 táöng ÅÍ Dubai âang xáy dæûng thaïp BURJ DUBAI dæû kiãún cao âãún 800m ÅÍ næåïc ta, âaî coï mäüt säú nhaì cao 20- 30 táöng åí Haì Näüi vaì thaình phäú Häö Chê Minh. Hiãûn âang coï caïc dæû aïn seî xáy dæûng 50 - 60 táöng (Cty Kinh doanh XNK Binh Minh âang xáy mäüt nhaì 60 táöng åí thaình phäú Häö Chê Minh). KHOA XÁY DÆÛNG DÁN DUÛNG & CÄNG NGHIÃÛP. 1
2. Chæång 5 TRUMP TOWER CHICAGO (92 TẦNG - 343M) KHOA XÁY DÆÛNG DÁN DUÛNG & CÄNG NGHIÃÛP. 2
3. Chæång 5 Thaïp âäi Petronas - Malaysia ( 1997, cao 452m) KHOA XÁY DÆÛNG DÁN DUÛNG & CÄNG NGHIÃÛP. 3
4. Chæång 5 World Trade Center ( 110 táöng, 1368ft) KHOA XÁY DÆÛNG DÁN DUÛNG & CÄNG NGHIÃÛP. 4
5. Chæång 5 Taipei 101- Taiwan (101 táöng, 509m) KHOA XÁY DÆÛNG DÁN DUÛNG & CÄNG NGHIÃÛP. 5
6. Chæång 5 BURJ DUBAI BUILDING CAO 800M ( 1/2004 - 12/2009) KHOA XÁY DÆÛNG DÁN DUÛNG & CÄNG NGHIÃÛP. 6
7. Chæång 5 * Phán loaûi nhaì nhiãöu táöng: Âæåüc phán theo nhiãöu caïch sau: 1. Theo muûc âêch sæí duûng : - Nhaì åí, - Nhaì laìm viãûc vaì caïc dëch vuû khaïc, - Khaïch saûn. 2. Theo hçnh daûng : - Nhaì daûng thaïp, - Nhaì daûng thanh. 3. Theo váût liãûu cå baín duìng âãø thi cäng kãút cáúu chëu læûc : - Nhaì bàòng BTCT, - Nhaì bàòng theïp, - Nhaì häùn håüp theïp vaì BTCT. Theo thäúng kã trong 10 nhaì cao trãn 300m, coï 7 nhaì bàòng KC theïp, 3 nhaì bàòng BTCT. Trong 100 nhaì nhiãöu táöng xáy dæûng nàm 1991, coï 54 nhaì bàòng theïp, 19 nhaì bàòng BTCT, coìn 27 nhaì bàòng häùn håüp. 4. Theo så âäö kãút cáúu : - Nhaì khung, - Nhaì táúm, - Nhaì hãû loîi, - Nha ì hãû häüp. - Nhaì häùn håüp, 2. Caïc hãû KC chëu læûc vaì så âäö laìm viãûc cuía nhaì nhiãöu táöng: 2.1. Caïc hãû kãút cáúu chëu læûc cå baín cuía nhaì nhiãöu táöng: a. Caïc cáúu kiãûn chëu læûc cå baín : Caïc cáúu kiãûn chëu læûc cå baín cuía nhaì gäöm: - Cáúu kiãûn daûng thanh nhæ: Cäüt, dáöm - Cáúu kiãûn phàóng: Tæåìng, hãû læåïi thanh daûng daìn phàóng, táúm saìn phàóng hoàûc coï sæåìn - Cáúu kiãûn khäng gian: Loîi cæïng, læåïi häüp gäöm caïc cáúu kiãûn thanh hoàûc táúm phàóng gheïp laûi. Hãû kãút cáúu chëu læûc cuía nhaì nhiãöu táöng laì bäü pháûn chuí yãúu cuía cäng trçnh, tiãúp nháûn caïc loaûi taíi troüng räöi truyãön xuäúng nãön âáút. Noï âæåüc taûo thaình tæì mätü hoàûc nhiãöu loüai cáúu kiãûn cå baín trãn. Trong caïc nhaì cao táöng taíi troüng ngang laì yãúu täú chuí yãúu cuía thiãút kãú kãút cáúu, viãûc haûn chãú chuyãøn vë ngang laì cáön thiãút, âoìi hoíi kãút cáúu phaíi coï âäü cæïng låïn vaì bäú trê håüp lyï. Yãu cáöu âäúi våïi hãû chëu læûc cuía nhaì laì: - Mäùi cáúu kiãûn phaíi âuí khaí nàng chëu læûc, coï biãún daûng vaì dao âäüng khäng quaï låïn. - Hãû kãút cáúu phaíi âaím baío sæû äøn âënh täøng thãø KHOA XÁY DÆÛNG DÁN DUÛNG & CÄNG NGHIÃÛP. 7
8. Chæång 5 b.Caïc hãû kãút cáúu chëu læûc cå baín cuía nhaì gäöm: - Hãû khung chëu læûc: Âæåüc taûo thaình tæì caïc cáúu kiãûn daûng thanh nhæ cäüt theo phæång âæïng, dáöm theo phæång ngang bàòng liãn kãút cæïng. Caïc khung phàóng liãn kãút våïi nhau qua caïc thanh ngang taûo thaình mäüt khäúi khung khäng gian coï màût bàòng vuäng, chæî nháût, âa giaïc, * Âãø tàng âäü cæïng ngang cuía khung coï thãø bäú trê thãm caïc thanh xiãn taûi mäüt säú nhëp trãn suäút chiãöu cao cuía nhaì, coï thãø coìn thãm mäüt säú daìn ngang åí táöng trãn cuìng vaì mäüt säú táöng trung gian, liãn kãút caïc khung våïi kãút cáúu daìn âæïng náöy thç hiãûu quaí chëu læûc cuía hãû coï thãø tàng thãm 30%. - Hãû tæåìng (vachï cæïng) chëu læûc: Caïc cáúu kiãûn thàóng âæïng chëu læûc cuía nhaì laì caïc táúm tæåìng phàóng. Theo caïch bäú trê tæåìng coï caïc så âäö sau: Tæåìng doüc chëu læûc, tæåìng ngang chëu læûc, tæåìng ngang vaì tæåìng doüc cuìng chëu læûc. * Tæåìng chëu taíi troüng ngang vaì taíi troüng âæïng. KHOA XÁY DÆÛNG DÁN DUÛNG & CÄNG NGHIÃÛP. 8
9. Chæång 5 * Taíi troüng ngang âæåüc truyãön âãún caïc táúm tæåìng chëu taíi thäng qua caïc baín saìn ( xem laì tuyãût âäúi cæïng trong màût phàóng cuía chuïng). Do âoï caïc vaïch cæïng laìm viãûc nhæ mäüt cäng xon coï chiãöu cao tiãút diãûn låïn. Khaí nàng chëu taíi cuía vaïch cæïng phuû thuäüc pháön låïn vaìo hçnh daûng tiãút diãûn ngang cuía chuïng ( tuyì theo cáúu taûo coï thãø coï daûng chæî nháût, chæî I, chæî T hay chæî C). * Hiãûn nay VLXD âa daûng, nãn cáúu truïc caïc táúm tæåìng cuîng âa daûng. Ngoaìi viãûc xáy bàòng gaûch âaï, hãû læåïi thanh taûo thaình tæì caïc cäüt âàût gáön nhau liãn kãút qua caïc dáöm ngang, xiãn cuîng âæåüc xem laì loaûi kãút cáúu náöy. * Hãû tæåìng chëu læûc thêch håüp cho caïc loaûi nhaì cáön phán chia khäng gian bãn trong ( nhaì åí, laìm viãûc, khaïch saûn, ), coï thãø cao âãún 20 táöng. - Hãû loîi chëu læûc: Loîi coï daûng häüp räùng, tiãút diãûn kên hoàûc håí, tiãúp nháûn caïc loaûi taíi troüng vaì truyãön xuäúng nãön âáút. Pháön khäng gian bãn trong loîi thæåìng bäú trê caïc thang maïy, khu WC, âæåìng äúng kyî thuáût. - Hãû häüp chëu læûc: ÅÍ hãû náöy, caïc baín saìn âæåüc gäúi lãn caïc kãút cáúu chëu taíi nàòm trong màût phàóng tæåìng ngoaìi maì khäng cáön caïc gäúi trung gian khaïc bãn trong. * Coï nhiãöu giaíi phaïp kãtú cáúu khaïc nhau cho caïc bæïc tæåìng ngoaìi chëu taíi cuía hãû häüp. * Hãû häüp våïi giaíi phaïp læåïi khäng gian coï caïc thanh cheïo thæåìng duìng cho caïc nhaì coï chiãöu cao cæûc låïn. - Hãû häùn håüp: Caïc hãû häùn håüp âæåüc taûo thaình tæì sæû kãút håüp giæîa hai hoàûc nhiãöu hãû cå baín kãø trãn : KHOA XÁY DÆÛNG DÁN DUÛNG & CÄNG NGHIÃÛP. 9
10. Chæång 5 . Hãû khung + vaïch cæïng . Hãû khung + loîi chëu læûc, Vaïch cæïng khung 3. Caïc loaûi så âäö kãút cáúu nhaì nhiãöu táöng phäø biãún: 3.1. Nhaì coï så âäö khung : - Kãút cáúu chëu læûc chênh laì caïc khung, tæåìng chè coï taïc duûng bao che, phán chia khäng gian vaì tæû chëu læûc. Tuìy thuäüc màût bàòng cäng trçnh coï thãø bäú trê khung phàóng hay khung khäng gian. - Æu âiãøm: Kãút cáúu roî raìng. Bäú trê màût bàòng linh hoaût, dãù taûo khäng gian låïn. - Nhæåüc âiãøm: Chæa táûn duûng âæåüc khaí nàng chëu læûc cuía tæåìng, âäü cæïng ngang nhoí , Våïi nhaì cao táöng kêch thæåïc cäüt vaì dáöm quaï låïn, aính hæåíng âãún sæí duûng, tháøm myî, 3.2. Nhaì coï så âäö vaïch cæïng : - Kãút cáúu chëu læûc chênh laì caïc vaïch cæïng (tæåìng). Saìn chëu taíi troüng âæïng räiö truyãön lãn tæåìng. - Æu âiãøm: Caïc táúm tæåìng væìa coï taïc duûng chëu læûc, væìa bao che hoàûc vaïch ngàn; Coï khaí nàng cå giåïi hoïa cao trong thi cäng xáy dæûng. - Nhæåüc âiãøm: Bäú trê màût bàòng khäng linh hoaût; Khoï taûo âæåüc khäng gian låïn. 3.3. Nhaì coï så âäö kãút håüp khung - vaïch : Sæí duûng så âäö nhaì kãút håüp dæûa vaìo sæû laìm viãûc håüp lê cuía kãút cáúu Kãút håüp theo phæång âæïng: Hãû thäúng khung khäng gian låïn åí táöng dæåïi âåî vaïch cæïng åí bãn trãn, biãûn phaïp naìy âaïp æïng âæåüc yãu cáöu khäng gian tæång âäúi låïn åí caïc táöng dæåïi: nhaì àn, cæía haìng , âängö thåìi khaí nàng chëu taíi troüng ngang cuîng låïn. Kãút håüp theo phæång ngang: Bäú trê màût bàòng gäöm khung vaì vaïch cæïng, vaïch cæïng chuí yãúu chëu taíi troüng ngang. Biãûn phaïp naìy coï thãø láúy låüi thãú cuía caïi naìy bäø sung cho caïi kia, cäng trçnh væìa coï khäng gian theo yãu cáöu væìa coï khaí nàng chëu taíi troüng cao. Tuìy theo caïch laìm viãûc cuía hãû, coï hai daûng nhaì kãút håüp theo phæång ngang: Nhaì coï så âäö giàòng: Khi khung chè chëu pháön taíi troüng âæïng tæång æïng våïi diãûn têch truyãön taíi âãún noï, coìn toaìn bäü taíi troüng ngang vaì mäüt pháön taíi troüng âæïng coìn laûi do vaïch cæïng KHOA XÁY DÆÛNG DÁN DUÛNG & CÄNG NGHIÃÛP. 10
11. Chæång 5 chëu. Trong så âäö naìy táút caí caïc nuït khung âãöu coï cáúu taûo khåïp, hoàûc caïc cäüt âãöu coï âäü cæïng chäúng uäún vä cuìng beï. Nhaì coï så âäö khung giàòng: Khung cuìng tham gia chëu taíi troüng âæïng vaì taíi troüng ngang våïi vaïch cæïng. Khung coï liãn kãút cæïng taûi caïc nuït. 4. Taíi troüng taïc duûng lãn nhaì nhiãöu táöng: 4.1.Taíi troüng thàóng âæïng: + Tènh taíi: Troüng læåüng cuía cäng trçnh, láúy theo cáúu taûo cuû thãø. + Hoaût taíi: Taíi troüng sæí duûng trãn saìn, láúy theo qui phaûm. Båíi vç xaïc suáút xuáút hiãûn âäöng thåìi cuía taíi troüng sæí duûng trãn táút caí caïc saìn giaím khi tàng säú táöng nhaì, nãn caïc tiãu chuáøn thiãút kãú âæa ra hãû säú giaím taíi khi tênh caïc cáúu kiãûn thàóng âæïng chëu læûc (phuû thuäüc säú táöng vaì diãûn têch saìn âang tênh, xem tiãu chuáøn thiãút kãú “taíi troüng vaì taïc âäüng” TCVN 2737-95). Taíi troüng thàóng âæïng trong nhaì nhiãöu táöng coï q cáúu truïc âån âiãûu âæåüc xem phán bäú âãöu theo q 0 tâ Q e m Mtâ(z) chiãöu cao: q 0 = ∑ i, tang i H 0 T=0 Trong âoï Qi, tang - taíi troüng thàóng âæïng taïc duûng lãn cáúu kiãûn thæï i theo diãûn têch truyãön taíi tæång æïng cuía mäüt táöng. H - chiãöu cao nhaì. 0 Âäü lãûch tám cuía q i laì eix vaì eiy. td 0 Taïc duûng lãûch tám tæång âæång våïi mä men phán bäú: m i = q i .ei td td Mä men uäún trong tæåìng laì M i = m i .z * Nãúu cáúu kiãûn âæïng chëu læûc coï liãn kãút khåïp våïi caïc cáúu kiãûn khaïc thç taíi troüng thàóng âæïng phán bäú âuïng tám khäng aính hæåíng âãún caïc cáúu kiãûn khaïc (chè gáy neïn âãöu). * Nãúu caïc cáúu kiãûn coï liãn kãút våïi nhau bàòng giàòng træåüt thç taíi troüng âæïng phán bäú âuïng tám gáy uäún trong liãn kãút vaì biãún daûng khäng gian cho toaìn hãû. KHOA XÁY DÆÛNG DÁN DUÛNG & CÄNG NGHIÃÛP. 11
12. Chæång 5 0 q 0 q Taíi troüng riãng : i ≠ i +1 A i A i +1 Trong âoï: A âäü cæïng doûc truûc A = E.F , E mä âun biãún daûng; F diãûn têch tiãút diãûn ngang cuía cäüt tæåìng . Caïc cáúu kiãûn coï biãún daûng doüc truûc khaïc nhau vaì caïc hãû giàòng caín tråí seî laìm cho caí hãû chëu læûc cuìng biãún daûng. Do âoï giæîa caïc cáúu kiãûn seî coï sæû phán phäúi laûi taíi troüng. ei ei+1 Xeït hai cáúu kiãûn cáûn kãö nhau i vaì i+1. Âæa taíi q 0 0 i q i+1 0 0 0 troüng vãö truûc q vaì q , thãm vaìo caïc mä q i 0 i i + 1 0 q td 0 td 0 q i+1 men tæång æïng mi = qi ei vaì mi+1 = qi+1ei . 0 Thãm vaìo mäùi cáúu kiãûn caïc læûc ±∆q: td td mi mi+1 0 0 0 0 0 q 0 Ai Ai+1 i q i+1 qi +qi+1 0 0 qi +qi+1 ±∆q = − q = q − β 0 1+β i i+1 1+β A Trong âoï β = i + 1 . ∆q ∆q A i Taíi troüng trong mäùi cáúu kiãûn seî kãút håüp a våïi ∆q âãø coï trë säú riãng bàòng nhau: d 0 0 0 0 mi,i+1 qi + qi+1 qi + qi+1 q q = vaì q = β i qi+1 i 1 + β i+1 1+ β Pháön ∆q coìn laûi våïi caïnh tay âoìn a seî taûo nãn mäüt mä men: a q0 − β.q0 md = ∆q.a = i+1 i .a i,i+1 1+ β q 0 − q 0 Nãúu hai cäüt giäúng nhau thç md = i+1 i .a i,i+1 2 Nhæ váûy taíi troüng âaî âæåüc biãún âäøi thaình caïc læûc qi vaì qi+1 coï trë säú riãng giäúng nhau khäng td td d gáy uäún, vaì caïc mä men mi , mi+1 vaì mi,i+1 laìm cho cáúu kiãûn bë uäún vaì gáy æïng læûc trong caïc liãn kãút. 4.2. Taíi troüng gioï: Sæû phán bäú aïp læûc gioï lãn bãö màût cäng trçnh laì khäng âãöu (phêa âoïn gioï aïp læûc låïn nháút taûi truûc giæîa, phêa gioï huït aïp læûc låïn nháút taûi caïc meïp, caïc goïc cuía kãút cáúu bao che), do âoï ngoaìi kiãøm tra näüi læûc vaì chuyãøn vë täøng thãø, cáön kiãøm tra caïc cáúu kiãûn cuûc bäü chëu aïp læûc gioï tàng cuûc bäü. Læûc gioï taïc âäüng lãn bãö màût cäng trçnh coï tênh cháút tæìng âåüt, thay âäøi maûnh yãúu theo thåìi gian laìm cho cäng trçnh cháún âäüng, vç thãú taïc âäüng cuía gioï gäöm hai thaình phánö ténh vaì âäüng. Theo TCVN 2737-95, khi tênh toaïn nhaì nhiãöu táöng cao dæåïi 40m, nhaì cäng nghiãûp mäüt táöng cao < 36m våïi tyí säú âäü cao trãn nhëp (H/B) < 1,5, khäng cáön xeït âãún thaình pháön âäüng . * Thaình pháön ténh (trë säú tiãu chuáøn) cuía taíi troüng gioï åí âäü cao Z so våïi cäút chuáøn: W = W0.k.c KHOA XÁY DÆÛNG DÁN DUÛNG & CÄNG NGHIÃÛP. 12
13. Chæång 5 Trong âoï: W0- giaï trë aïp læûc gioï láúy theo baín âäö phán vuìng (TCVN 2737-95). k - hãû säú tênh âãún sæû thay âäøi âäü cao vaì daûng âëa hçnh. c - hãû säú khê âäüng. * Thaình pháön âäüng cuía taíi troüng gioï åí âäü cao z xaïc âënh : a) Âäúi våïi cäng trçnh vaì caïc bäü pháûn kãút cáúu coï táön säú dao âäüng riãng cå baín f1(Hz) låïn hån táön säú dao âäüng riãng fL quy âënh: WP = W.ζ.ν Trong âoï: W giaï trë tiãu chuáøn cuía thaình pháön ténh cuía taíi troüng gioï ζ hãû säú aïp læûc âäüng cuía taíi troüng gioï åí âäü cao z . ν hãû säú tæång quan khäng gian aïp læûc âäüng cuía taíi troüng gioï, láúy theo bãö màût tênh toaïn (gäöm bãö màût âoïn gioï, khuáút gioï, tæåìng bãn, maïi maì qua âoï aïp læûc gioï truyãön lãn kãút cáúu chëu læûc) b) Âäúi våïi caïc nhaì coï màût bàòng âäúi xæïng coï f1 < fL vaì moüi cäng trçnh coï f1 < fL < f2 (f2 laì táön säú dao âäüng riãng thæï 2 cuía cäng trçnh): WP = m.ξ.ψ.y m - khäúi læåüng cuía pháön cäng trçnh maì troüng tám coï âäü cao z; ξ - hãû säú âäüng læûc xaïc âënh bàòng âäö thë. y - dëch chuyãøn ngang cuía cäng trçnh åí âäü cao z æïng våïi daûng dao âäüng riãng thæï nháút ψ - hãû säú xaïc âënh bàòng caïch chia cäng trçnh thaình r pháön, trong mäùi pháön taíi troüng r ∑yk . Wpk k=1 gioï khäng âäøi: ψ = r 2 ∑yk . Mk k=1 Mk - khäúi læåüng pháön thæï k cuía cäng trçnh; yk - dëch chuyãøn ngang cuía troüng tám pháön thæ ï k æïng våïi dao âäüng riãng thæï nháút; Wpk- Thaình pháön âäüng phán bäú âãöu cuía taíi troüng gioï åí pháön thæï k cuía cäng trçnh, xaïc âënh theo træåìng håüp a. c) Âäúi våïi nhaì nhiãöu táöng coï âäü cæïng, khäúi læåüng vaì bãö räüng màût âoïn gioï khäng âäøi theo Z chiãöu cao: W = 1,4 .ξ.W p h ph Wph- giaï trë tiãu chuáøn thaình pháön âäüng cuía taíi troüng gioï åí âäü cao H taûi âènh cäng trçnh, xaïc âënh theo cäng thæïc træåìng håüp a. Caïc cäng trçnh coï fs < fL cáön tênh toaïn âäüng læûc coï kãø âãún s daûng dao âäüng âáöu tiãn, s xaïc âënh nhæ sau: fs < fL < fs+1 . 4.3. Taíi troüng âäüng âáút: Âäüng âáút hay âëa cháún laì rung âäüng cuía voí traïi âáút (do hoaût âäüng kiãún taûo hoàûc do caïc vuû näø), diãùn ra báút ngåì vaì khäng keïo daìi, laìm phaït sinh læûc quaïn tênh åí caïc bäü pháûn cuía cäng KHOA XÁY DÆÛNG DÁN DUÛNG & CÄNG NGHIÃÛP. 13
14. Chæång 5 trçnh. Cáúu taûo vaì tênh toaïn khaïng cháún âãø cäng trçnh coï thãø chëu âæåüc caïc tráûn âäüng âáút yãúu thæåìng xaíy ra, coìn våïi âäüng âáút maûnh cäng trçnh coï thãø bë hæ hoíng nhæng khäng bë suûp âäø âãø âaím baío an toaìn tênh maûng ngæåìi sæí duûng. Hiãûn nay viãûc xaïc âënh taíi troüng âäüng âáút taïc duûng lãn cäng trçnh mäüt caïch chênh xaïc laì ráút khoï khàn vaì phuû thuäüc vaìo nhiãöu yãúu täú (tênh cháút chuyãøn âäüng âëa cháún, tênh cháút âäüng hoüc cuía cäng trçnh, cuía nãön âáút, ). Coï thãø tênh toaïn cäng trçnh chëu âäüng âáút theo hai phæång phaïp sau : - Phæång phaïp âäüng læûc: Xaïc âënh træûc tiãúp traûng thaïi æïng suáút - chuyãøn vë cuía kãút cáúu chëu taíi tæì caïc gia täúc âäö ghi laûi chuyãøn âäüng cuía nãön âáút khi âäüng âáút xaîy ra. - Phæång phaïp ténh læûc: Thay thãú caïc læûc âäüng âáút thæûc taïc duûng lãn cäng trçnh bàòng caïc læûc ténh aío coï hiãûu æïng tæång âæång (phæång phaïp taíi troüng ngang thay thãú). Theo phæång phaïp naìy toaìn bäü cäng trçnh âæåüc xem nhæ mäüt váût ràõn tuyãût âäúi âàût trãn nãön âáút, læûc âäüng âáút taïc duûng lãn cäng trçnh theo phæång ngang, bàòng têch khäúi læåüng cäng trçnh våïi gia täúc. * Æu âiãøm cå baín : tênh toaïn âån giaín, aïp duûng cho cäng trçnh coï hçnh daïng báút kyì. * Nhæåüc âiãøm: khäng phaín aïnh âæåüc traûng thaïi chëu læûc thæûc. Tuy phæång phaïp âäüng læûc cho kãút quaí chênh xaïc nhæng tênh toaïn phæïc taûp vaì âoìi hoíi phaíi coï caïc säú liãûu thæcû tãú cho nãn hiãûn nay phäø biãún tênh toaïn theo phæång phaïp ténh læûc . Qn Troüng læåüng cäng trçnh trong phaûm vi caïc táöng âæåüc qui vãö taûi troüng tám caïc táöng Qk. Taíi troüng ngang âäüng âáút taïc âäüng lãn táöng thæï k åí daûng dao Qk CkiQk âäüng thæï i, âæûåc xaïc âënh : Fki = Cki.Qk Q1 Cki- hãû säú âëa cháún æïng våïi táöng thæï k vaì daûng dao âäüng thæï i; Hãû säú âëa cháún phuû thuäüc caïc yãúu täú chênh sau: - Cæåìng âäü vaì táön suáút hoaût âäüng âäüng âáút taûi nåi xáy dæûng - Cáúu taûo âëa cháút cuía nãön âáút - Chu kyì träüi cuía nãön - Loaûi moïng sæí duûng - Loaûi KC chëu læûc,tênh cháút cå lyï cuía VL - Âäü låïn vaì sæû phán bäú khäúi læåüng cuía cäng trçnh - Sæû phán bäú âäü cæïng ngang cuía kãút cáúu i = 1 i = 2 i = 3 - Chu kyì dao âäüng riãng cuía cäng trçnh - Khaí nàng phán taïn nàng læåüng biãún daûng cuía kãút cáúu - Tênh deío cuía caïc cáúu kiãûn chëu læûc - Sæû taïc âäüng tæång häù giæîa nãön va ì cäng trçnh ; Vaì táûp håüp thaình caïc âàûc træng sau: Cki = Kc.βi.ψ.ηki Kc - hãû säú cæåìng âäü âëa cháún, biãøu diãùn tyí säú giæîa gia täúc cæûc âaûi cuía nãön âáút vaì gia täúc troüng træåìng g KHOA XÁY DÆÛNG DÁN DUÛNG & CÄNG NGHIÃÛP. 14
15. Chæång 5 βI - hãû säú âäüng læûc, haìm säú cuía chu kyì dao âäüng riãng vaì âàûc tênh cuía nãön âáút; ψ - hãû säú giaím cháún, xeït tåïi hiãûu quaí cuía tênh giaím cháún nhåït, âäü deío cuía kãút cáúu, khaí nàng phán phäúi laûi näüi læûc vaì sæû tham gia chëu læûc cuía caïc kãút cáúu khäng chëu læûc; ηki - hãû säú hçnh daïng hay phán bäú taíi troüng âëa cháún trãn chiãöu cao cäng trçnh, æïng våïi táöng thæï k vaì dao âäüng thæï i. Theo nguyãn tàõc trãn, tuyì mäùi næåïc maì tiãu chuáøn khaïng cháún qui âënh viãûc xaïc âënh hãû säú Cki theo nhæîng hãû säú khaïc nhau: - Tiãu chuáøn CHИΠ II-7-81 ( Liãn xä) : Cki = Kc.K1.K2.Kψ.βi.ηki • Kc = 0,1; 0,2 vaì 0,4 æïng våïi caïc cáúp âäüng âáút 7, 8 vaì 9 theo thang MSK-64 (thãø hiãûn mæïc âäü khaïng cháún cuía cäng trçnh). • K1 hãû säú xeït âãún sæû hæ hoíng cho pheïp cuía cäng trçnh K1=0,12 ÷ 1. • K2 hãû säú xeït âãún giaíi phaïp kãút cáúu sæí duûng K2 = 0,5 ÷ 1,5. • Kψ hãû säú giaím cháún. Kψ = 1,0 ÷ 1,5. 1 • 0,8 ≤ βi = ≤ 3 - Âáút loaûi I (nãön âaï cæïng chæa bë phong hoïa Ti vaì phong hoïa yãúu ), Ti - chu kyì dao âäüng daûng thæï i 1,1 0,8 ≤ βi = ≤ 2,7 - Âáútloaûi II (âaï phong hoïa, phong hoïa maûnh) Ti 1,5 0,8 ≤ βi = ≤ 2 - Âáút loaûi III (caït, seït vaì caïc loaûi khaïc). Ti n ∑ Q k .x ki η = x k=1 • ηki hãû säú xacï âënh theo cäng thæïc sau: ki ki n 2 ∑ Q k .x ki k=1 xki - chuyãøn vë ngang cuía âiãøm k trong daûng dao âäüng thæï i. Âäúi våïi nhaì dæåïi 5 táöng, kãø caí caïc ngäi nhaì coï khäúi læåüng vaì âäü cæïng thay âäøi khäng âaïng kãø theo chiãöu cao, vaì khi T1 < 0,4s cho pheïp xaïc âënh ηki theo cäng thæïc gáön âuïng sau: n ∑ Q k .h k k=1 η k = hk n 2 ∑ Q k .h k k=1 hk cao âäü cuía táöng thæï k kãø tæì màût moïng. - Tiãu chuáøn UBC cuía Myî, 1979 (Uniform Building Code): KHOA XÁY DÆÛNG DÁN DUÛNG & CÄNG NGHIÃÛP. 15
16. Chæång 5 Tiãu chuáøn khaïng cháún cuía mäüt säú næåïc khaïc qui âënh xaïc âënh læûc càõt ngang åí chán cäng trçnh træåïc räöi sau âoï måïi phán phäúi lãn caïc táöng. Theo UBC, læûc càõt cæûc âaûi åí chán cäng trçnh våïi daûng dao âäüng thæï i: Fi = Ci.Q Trong âoï Q - troüng læåüng toaìn bäü cäng trçnh; Ci - hãû säú âëa cháún åí daûng thæï i: Ci = Z.I.K.C.S 3 Z - hãû säú cæåìng âäü âëa cháún Z = ÷ 1 16 I - hãû säú táöm quan troüng cuía cäng trçnh I = 1 ÷ 1,5 K - hãû säú giaím cháún, K = 0,7 cho kãút cáúu deío, K = 0,8 cho hãû khung giàòng, K = 1,3 cho hãû kãút cáúu häùn håüp, K =1 cho caïc loaûi kãút cáúu khaïc. 1 C - hãû säú âäüng læûc, C = ≤ 0.12 15 Ti S - hãû säú cäüng hæåíng nãön âáút - kãút cáúu, 2 Ti ⎛ Ti ⎞ Ti S = 1 + − 0 .5⎜ ⎟ ≥ 1 khi ≤ 1 T0 ⎝ T0 ⎠ T0 2 Ti ⎛ Ti ⎞ Ti S = 1,2 − 0,6 − 0 .3⎜ ⎟ > 1 khi > 1 T0 ⎝ T0 ⎠ T0 T0 laì chu kyì dao âäüng âàûc træng cuía nãön. * Mäüt säú daûng taïc âäüng khaïc lãn nhaì cao táöng: - Taïc âäüng do co ngoït, tæì biãún cuía bãtäng. - AÍnh hæåíng cuía sæû luïn khäng âãöu. - Do aính hæåíng cuía sæû thay âäøi nhiãût âäü, âäü áøm mäi træåìng. - Do caïc sai lãûch khi thi cäng, do thi cäng caïc cäng trçnh lán cáûn. - Do khai thaïc khoaïng saín, næåïc ngáöm dæåïi nhaì, 5. Âàûc âiãøm thiãút kãú kãút cáúu, tênh toaïn vaì cáúu taûo : 5.1.Âàûc âiãøm thiãút kãú kãút cáúu : Thiãút kãú nhaì nhiãöu táöng, váún âãö kãút cáúu chiãúm vai troì ráút quan troüng. Viãûc choün caïc hãû kãút cáúu khaïc nhau, træûc tiãúp aính hæåíng âãún caïc váún âãö vãö bäú trê màût bàòng, hçnh khäúi, âäü cao caïc táöng, thiãút bë âiãûn, âæåìng äúng kyî thuáût, yãu cáöu vãö kyî thuáût, tiãún âäü thi cäng, giaï thaình cäng trçnh. Caïc âàûc âiãøm chuí yãúu cáön læu yï laì: a. Taíi troüng ngang laì nhán täú chuí yãúu cuía thiãút kãú kãút cáúu. Trong kãút cáúu nhaì tháúp táöng, aính hæåíng do taíi troüng ngang sinh ra ráút nhoí, chuí yãúu laì taíi troüng âæïng. Theo sæû gia tàng cuía chiãöu cao, näüi læûc vaì chuyãøn vë do taíi troüng ngang sinh ra tàng lãn ráút nhanh. KHOA XÁY DÆÛNG DÁN DUÛNG & CÄNG NGHIÃÛP. 16
17. Chæång 5 Nãúu xem CT nhæ mäüt thanh ngaìm : * Taíi phán bäú tam giaïc : qH 2 11 qH 4 M = , δ = 3 120 EJ * Taíi phán bäú chæî nháût : q δ q δ qH2 qH 4 M = , δ = 2 8 EJ H b. Haûn chãú chuyãøn vë ngang: Theo sæû tàng chiãöu cao, chuyãøn vë ngang tàng ráút nhanh, trong thiãút kãú khäng chè yãu cáöu kãút cáúu âuí cæåìng âäü, maì phaíi âuí âäü cæïng âãø chäúng læûc ngang, haûn chãú chuyãøn vë ngang trong phaûm vi nháút âënh . Nãúu chuyãøn vë ngang quaï låïn laìm tàng thãm näüi læûc phuû, âäü lãûch tám tàng nhanh, laìm cho ngæåìi åí caím tháúy khoï chëu vaì coï thãø suûp âäø cäng trçnh. Chuyãøn vë låïn coìn coï thãø laìm cho tæåìng, chi tiãút trang trê, äúp laït, hãû thäúng âiãûn næåïc næït, hæ hoíng, ray thang maïy biãún daûng, c. Yãu cáöu thiãút kãú chäúng âäüng âáút caìng cao. ÅÍ vuìng coï âäüng âáút, ngoaìi viãûc tênh âãún taíi troüng âæïng, taíi troüng gioï coìn laìm cho kãút cáúu coï tênh nàng chäúng âäüng âáút täút, âãø khäng bë hæ haûi khi coï âäüng âáút nhoí, khi gàûp âäüng âáút tæång âæång cáúp thiãút kãú qua sæía chæîa bçnh thæåìng coï thãø sæí duûng âæåüc. Coìn khi gàûp âäüng âáút låïn coï hæ haûi nhæng khäng nguy hiãøm cho tênh maûng con ngæåìi vaì thiãút bë saín xuáút quan troüng, coï thãø næït nhæng khäng suûp âäø. d. Giaím nheû troüng læåüng baín thán coï yï nghéa hån cäng trçnh bçnh thæåìng. Cuìng âiãöu kiãûn nãön âáút, nãúu giaím troüng læåüng baín thán coï thãø xáy dæûng âæåüc nhiãöu táöng hån. Hiãûu æïng cuía âäüng âáút tyí lãû thuáûn våïi troüng læåüng cäng trçnh, giaím nheû troüng læåüng baín thán laì giaím näüi læûc cáúu kiãûn, do âoï tiãút kiãûm váût liãûu, haû giaï thaình. 5.2. Caïc âàûc âiãøm tênh toaïn: a. Tênh toaïn näüi læûc dæåïi taïc duûng cuía taíi troüng âæïng, noïi chung khäng cáön tiãún haình tênh toaïn vë trê báút låüi cuía hoaût taíi. Vç nhaì nhiãöu táöng thæåìng laì kãút cáúu khäng gian ba chiãöu, nhiãöu táöng nhiãöu nhëp, khaí nàng bäú trê hoaût taíi quaï nhiãöu, khäng thãø tênh toaïn tæìng træåìng håüp mäüt. Màûc khaïc, nhaì nhiãöu táöng, troüng læåüng baín thán kãút cáúu chiãúm tyí lãû ráút låïn (#1500kg/m2) so våïi hoaût taíi (200-300kg/m2) cho nãn vë trê báút låüi cuía hoaût taíi aính hæåíng tåïi näüi læûc cuîng ráút nhoí. KHOA XÁY DÆÛNG DÁN DUÛNG & CÄNG NGHIÃÛP. 17
18. Chæång 5 Khi hoaût taíi tæång âäúi låïn, mämem cuía nhëp dáöm coï thãø coï aính hæåíng báút låüi, nãn mämen giæîa nhëp nhán våïi hãû säú 1,1 - 1,2. b. Caïc cáúu kiãûn thàóng âæïng chëu taíi cuía cäng trçnh liãn kãút våïi nhau thaình mäüt hãû khäng gian. Nhæng viãûc tênh toaïn coï thãø thæûc hiãûn dæåïi daûng baìi toaïn phàóng nãúu tiãún haình âæåüc viãûc phán phäúi taíi troüng ngang theo âäü cæïng tæång âäúi cuía caïc cáúu kiãûn chëu taíi. c. Âäúi våïi nhaì nhiãöu táöng viãûc tênh toaïn våïi taíi troüng âäüng chuí yãúu váùn táûp trung vaìo viãûc xaïc âënh chu kyì vaì daûng dao âäüng cuía chuïng. Tæì âo ï cho pheïp xaïc âënh âæåüc taíi troüng taïc duûng vaì tiãúp âoï xaïc âënh traûng thaïi æïng suáút theo caïc phæång phaïp ténh hoüc thäng thæåìng. 5.3 Caïc yãu cáöu cáúu taûo: a. Daûng cuía cäng trçnh: - Hçnh daûng màût bàòng nhaì: Cáön âån giaín (vuäng, troìn laì täút nháút), goün vaì coï âäü cæïng chäúng xoàõn låïn (tám cæïng truìng våïi troüng tám). Nãúu màût bàòng phæïc taûp, traíi daìi cáön cáúu taûo caïc khe khaïng cháún. - Hçnh daûng theo chiãöu cao: Theo phæång âæïng nhaì phaíi âån âiãûu vaì liãn tuûc, cán âäúi, traïnh sæû thay âäøi âäüt ngäüt hçnh daûng theo chiãöu cao nhaì. Cán âäúi giæîa tyí lãû chiãöu cao vaì bãö räüng nhaì. b. Âäü cæïng, cæåìng âäü : - Theo phæång âæïng: Nãn traïnh sæû thay âäøi âäüt ngäüt sæû phán bäú âäü cæïng vaì cæåìng âäü trãn chiãöu cao nhaì. Nãúu trãn cäng trçnh coï mäüt táöng mãöm thç caïc biãún daûng seî coï khuynh hæåïng táûp trung åí táöng âoï vaì dãù gáy ra sæû suûy âäø toaìn cäng trçnh. - Theo phæång ngang: Nãúu trong cuìng mäüt táöng coï cäüt daìi láùn cäüt ngàõn, læûc càõt seî táûp trung åí cäüt ngàõn cæïng hån, noï seî bë phaï hoaûi træåïc cäüt daìi, âiãöu náöy cuîng tæång tæû âäúi våïi dáöm. Træåìng håüp náöy nãn taïch caïc kãút cáúu tæû mang (vaïch ngàn, ) ra khoíi kãút cáúu chëu læûc, cuîng nhæ giaím båït chiãöu cao tiãút diãûn cuía caïc cáúu kiãûn ngàõn. c. Báûc siãu ténh: ÅÍ nhæîng nhaì chëu æïng suáút phaït sinh do chãnh lãûch nhiãût âäü, do luïn khäng âãöu thç säú báûc siãu ténh nãn tháúp. Nhæng ngæåüc laûi khi chëu taíi troüng ngang thç báûc siãu ténh phaíi cao âãø traïnh cho cäng trçnh khäng bë âäø khi coï mäüt bäü pháûn naìo âoï bë phaï hoaûi træåïc. d. Tæång quan âäü cæïng giæîa cäüt vaì dáöm: Thäng thæåìng phaíi thiãút kãú sao cho khåïp deío åí dáöm xuáút hiãûn træåïc sau âoï måïi åí caïc cäüt. Hay noïi caïch khaïc, thiãút kãú cäüt chàõc hån dáöm, vç sæû an toaìn cuía cäng trçnh vaì táûn duûng khaí nàng laìm viãûc cuía caïc bäü pháûn cäng trçnh. e. Læûa choün váût liãûu vaì loaûi nhaì. - Coï thãø læûa choün váût liãûu laìm kãút cáúu chëu læûc chênh bàòng theïp, bãtäng cäút theïp hay häùn håüp cho phuì håüp. - Coï thãø læûa choün nhaì khung, nhaì táúm, nhaì kãút håüp, KHOA XÁY DÆÛNG DÁN DUÛNG & CÄNG NGHIÃÛP. 18
19. Chæång 5 6. Âàûc âiãøm tênh toaïn nhaì nhiãöu táöng: 6.1.Khaïi niãûm vãö kãút cáúu biãún daûng âäöngâiãûu vaì khäng âäöng âiãûu: Biãún daûng cuía mäüt consol chëu taíi troüng phán bäú âãöu p coï daûng: p p v(z) = ϕ (z) + ψ (z) EI GA EI - âäü cæïng chäúng uäún cuíacáúu kiãûn ; GA - âäü cæïng chäúng càõt cuía cáúu kiãûn. Våïi hai cäng xon coï cuìng chiãöu cao nhæng kêch thæåïc tiãút diãûn khaïc nhau, âãø v1(z) vaì v2(z) laì nhæîng âæåìng cong v (z) âäöng daûng: 1 = k v2(z) (k = const) thç phaíi coï âiãöu kiãûn: I1 I2 1) = hoàûc t A1 A2 a 2) A1 = A2 = ∞ (caïc consol chè chëu uäún) hoàûc 3) I1 = I2 = ∞ (caïc consol chè chëu càõt) Nhæ váûy caïc cáúu kiãûn chëu taíi coï biãún daûng âäöng âiãûu khi chuïng coï cuìng quy luáût biãún daûng. Khi hai cáúu kiãûn cuìng laìm viãûc coï biãún daûng khäng âäöng âiãûu thç sæû taïc âäüng tæång häù giæîa chuïng seî tæång âæång mäüt taíi troüng phuû thay âäøi theo chiãöu cao. Vê duû biãún daûng cuía khung cæïng vaì vaïch cæïng chëu taíi ngang laì khäng âäöng âiãûu: biãún daûng cuía khung giäúng biãún daûng do læûc càõt, coìn biãún daûng cuía vaïch cæïng coï daûng biãún daûng uäún. Khi chuïng cuìng laìm viãûc våïi nhau, pháön trãn cuía cäng trçnh seî coï biãún daûng theo khung cængï , coìn pháön dæåïi theo vaïch cæïng.Vç váûy viãûc tênh toaïn cäng trçnh våïi caïc cáúu kiãûn chëu læûc coï biãún daûng khäng âäöng âiãûu seî phæïc taûp hån nhiãöu, theo tênh cháút biãún daûng naìy khi tênh toaïn phán phäúi taíi troüng ngang cáön phán biãût: - så âäö giàòng (bd âäöng âiãûu) - så âäö khung giàòng (khäng âäöng âiãûu) 6.2. Tênh toaïn nhaì coï så âäö vaïch cæïng chëu læûc: 6.2.1.Træåìng håüp caïc vaïch cæïng âàûc: *. Phán phäúi taíi troüng ngang âãún caïc vaïch cæïng: Xeït hãû gäöm caïc vaïch cæïng, giaí thuyãút ràòng: - Caïc baín saìn tuyãût âäúi cæïng trong màût phàóng cuía noï. - Caïc cáúu kiãûn thàóng âæïng chëu taíi (tæåìng, loîi ) ngaìm vaìo mäüt moïng cæïng vaì coï âäü cæïng khäng âäøi theo chiãöu cao. - Boí qua biãún daûng træåüt vaì boí qua âäü cæïng chäúng xoàõn thuáön tuïy cuía vaïch KHOA XÁY DÆÛNG DÁN DUÛNG & CÄNG NGHIÃÛP. 19
20. Chæång 5 Xeït hãû tæåìng chëu læûc coï caïc truûc chênh cuía caïc vaïch cæïng song song våïi hãû truûc vuäng goïc xOy. Cäng trçnh chëu taíi troüng ngang cæåìng âäü py(z) song song våïi truûc Oy. Toüa âäü tám cæïng cuía hãû xaïc âënh theo cäng thæïc: λ EI ∑λxiEIxi ∑ yi yxi xTC = ; yTC = ; ∑EIxi ∑EIyi Nãúu âàût EI =∑EI vaì EI =∑EI laì âäü cæïng y x xi y yi λxj chäúng uäún cuía cäng trçnh: 2 2 EKt = ∑ (r xi.EIxi + r yi.EIyi) - âäü cæïng chäúng xoàõn cuía cäng trçnh. j rxi, ryi- khoaíng caïch tæì tám cæïng G âãún troüng λ tám vaïch cæïng thæï i. yj Mä men xoàõn Mt = (b - xTC).Ty i λ Taíi troüng ngang âæåüc phán cho vaïch cæïng: yi O x * EI xi λxi Tyi = Ty EI x b Ty(z) Taíi troüng ngang âæåüc phán thãm do mä men xoàõn: M t M t Txi = ryi EI yi ; T yi = rxi EI xi EK t EK t Váûy taíi troüng ngang phán phäúi vaìo vaïch cæïng laì: M t EI xi M t Txi = ryi EI yi ; T yi = T y + rxi EI xi EK t EI x EK t 6.2.2. Træåìng håüp vaïch cæïng coï mäüt daîy läù cæía: Daîy läù cæía chia vaïch cæïng thaình hai pháön näúi våïi nhau båíi caïc lanh tä, tuìy theo kêch thæåïc läù cæía (thãø hiãûn qua hãû säú liãön khäúi α) maì coï aính hæåíng khaïc nhau âãún sæû laìm viãûc A1 A2 A1 A2 A1 A2 cuía vaïch. I1 I2 I1 I2 I1 I2 Tênh toaïn phán phäúi taíi troüng ngang vaìo caïc vaïch cæïng thæûc hiãûn tæång tæû nhæ træåìng håüp vaïch cæïng âàûc, nhæng thay mä men quaïn tênh Ii bàòng mä men quaïn tênh tæång âæång Itâi d d d2 d 1 - Nãúu coï mäüt daîy läù cæía låïn (α ≤ 1) Âäü cæïng cuía lanh tä ráút beï so våïi âäü cæïng cuía caïc pháön tæåìng do âoï cho pheïp boí qua mä men uäún taûi caïc tiãút diãûn liãn kãút våïi tæåìng, nhæ váûy coï thãø xem lanh tä nhæ nhæîng liãn kãút thanh näúi khåïp caïc pháön I1 I2 I1 I2 tæåìng våïi nhau. Mäùi pháön seî laìm viãûc nhæ mäüt vaïch KHOA XÁY DÆÛNG DÁN DUÛNG & CÄNG NGHIÃÛP. 20
21. Chæång 5 cæïng âàûc riãng biãût våïi âäü cæïng chäúng uäún laì EI1 vaì EI2. Toaìn bäü vaïch coï mä men quaïn tênh tæång âæång laì: Itâ = I1 + I2. - Nãúu coï mäüt daîy läù cæía beï (α ≥ 10): Do âäü cæïng cuía lanh tä ráút låïn, biãún daûng cuía vaïch cæïng seî tuán theo giaí thuyãút tiãút diãûn 2 2 phàóng. Mä men quaïn tênh tæång âæång cuía vaïch seî laì: Itâ = I1 + I2 + d1 .A1 + d2 A2 . Trong âoï: I1, I2, A1, A2 : mä men quaïn tênh Qk Qk vaì diãûn têch tiãút diãûn ngang cuía Qk I I mäùi pháön tæåìng. 1 2 A1 A2 d1, d2 : khoaíng caïch tæì troüng tám cuía toaìn bäü vaïch cæïng Tjk Qk Qk Mk âãún caïc troüng tám cuía tæìng h pháön tæåìng. c Læûc càõt taûi âiãøm giæîa cuía lanh tä: d1 d2 T jk S z Qk = h G1 G G2 I td Mä men uäún åí 2 âáöu ngaìm lanh tä : c c M = ±Q . k k 2 - Tjk læûc càõt táöng jk - Sz mä men ténh cuía 1 pháön tæåìng âäúi våïi tám G: Sz=d1A1=d2A2 - h chiãöu cao táöng ; - c bãö räüng läù cæía. - Nãúu coï mäüt daîy läù cæía våïi kêch thæåïc trung bçnh (1 < α < 10) Trong træåìng håüp naìy traûng thaïi biãún daûng cuía vaïch cæïng chëu aính hæåíng cuía caïc lanh tä. Âãø âån giaín tênh toaïn coï thãø theo hai mä hçnh sau: Mä hçnh råìi raûc (hay khung thay thãú): caïc pháön tæåìng cuìng våïi lanh tä laìm viãûc nhæ mäüt khung nhiãöu táöng tæång âæång. Mä hçnh råìi raûc liãn tuûc: Caïc lanh tä âæåüc thay thãú båíi caïc thanh raíi âãöu theo chiãöu cao, chëu biãún daûng træåüt våïi âäü cæïng xaïc âënh theo tênh cháút vaì khoaíng caïch cuía lanh tä. * Hãû säú liãön khäúi cuía vaïch cæïng α: Mä men ténh cuía tæìng pháön tæåìng våïi truûc qua troüng tám vaïch cæïng: S = A1.d1 = A2.d2 Trong âoï d1, d2 laì khoaíng caïch tæì troüng tám vaïch cæïng âãún troüng tám cuía tæìng pháön tæåìng. d = d1 + d2 KHOA XÁY DÆÛNG DÁN DUÛNG & CÄNG NGHIÃÛP. 21
22. Chæång 5 d Hoàûc coï thãø viãút laûi S = 1 1 + A1 A2 Mä men quaïn tênh cuía vaïch cæïng coï xeït âãún sæû giaím yãúu do läù cæía xaïc âënh theo cäng thæïc: I = I1 + I2 + S.d ' ' 2 2 12d E I.I td ' ' a Âàût λ = 3 Våïi I td = I 2 2 h.a .S E I1 + I 2 a + 2,76.h' I’td - mämen quaïn tênh tæång âæång cuía lanh tä. E’, G’, I’, A’: mäâun âaìn häöi, mä âun càõt, mämen quaïn tênh vaì diãûn têch tiãút diãûn lanh tä. h ' A - khoaíng caïch giæîa caïc tiãút diãûn ngaìm thæûc tãú cuía lanh tä a = c + 2 c : bãö räüng läù cæía, h’ :chiãöu cao tiãút diãûn lanh tä; 1 2 ⎡ 12d E' I.I'td ⎤ Hãû säú liãön khäúi: α = λ.H = H⎢ 3 . . ⎥ . ⎣h.a .S E I1 + I2 ⎦ 6.2.3.Âàûc âiãøm tênh toaïn caïc vaïch cæïng: 6.2.3.1.Tênh toaïn vaïch cæïng ngang: a) Caïc vaïch cæïng khäng coï läù cæía: KHOA XÁY DÆÛNG DÁN DUÛNG & CÄNG NGHIÃÛP. 22
23. Chæång 5 * Cáúu kiãûn chëu taíi coi laì vaïch cæïng nãúu thoía maîn: l ≥ht/2 vaì l ≥5t. Vaïch nhæ mäüt cäng xon ngaìm vaìo moïng. * Vaïch cæïng chè chëu taíi troüng ngang taïc duûng song song våïi mp cuía noï. Khi coï kãø tæåìng doüc tham gia chëu læûc thç pháön tæåìng âæa vaìo tênh toaïn mäùi bãn bàòng trë säú nhoí nháút trong caïc trë säú åí hçnh bãn Våïi så âäö tênh nhæ mäüt consol dãù daìng xaïc âënh M, Q. M Q.S Kiãøm tra æïng suáút trong tæåìng: σ = y τ = I 1 I.b b) Caïc táúm tæåìng coï läù cæía: Quan niãûm gáön âuïng ràòng näüi læûc phán bäú vaìo caïc pháön tæåìng theo âäü cæïng: M = M1 + M2 N1 M1 M2 N2 Q = Q1 + Q2 Q1 Q2 B1 B2 Vaì M1 = M M2 = M B1 + B2 B1 + B2 6.2.3.2.Tênh toaïn tæåìng doüc chëu taíi troüng ngang: Theo chiãöu cao nhaì tæåìng doüc nhæ mäüt dáöm liãn tuûc gäúi lãn caïc táúm saìn (vaïch cæïng ngang), chëu taíi troüng ngang taïc duûng vuäng goïc våïi màût phàóng saìn. Mä men taûi gäúi xaïc âënh gáön âuïng: q.h 2 M = t g 12 h q M t g 6.2.4.Tênh toaïn saìn: Saìn laì caïc vaïch cæïng ngang trong hãû kãút cáúu chëu læûc, taíi troüng taïc duûng lãn saìn: - Taíi troüng âæïng taïc duûng træûc tiãúp lãn saìn gáy uäún ngoaìi màût phàóng saìn, taïc âäüng naìy tênh toaïn nhæ saìn phàóng. - Taíi troüng gioï taïc duûng lãn tæåìng ngoaìi, qua saìn truyãön vaìo caïc tæåìng B chëu læûc, gáy uäún trong màût phàóng saìn. Træåìng håüp naìy saìn laìm viãûc nhæ mäüt dáöm liãn KHOA XÁY DÆÛNG DÁN DUÛNG & CÄNG NGHIÃÛP. 23
24. Chæång 5 tuûc tæûa trãn caïc tæåìng trong. Cäút theïp cáön thiãút chëu uäún trong màût phàóng saìn: M Fa = Ra .Bo Læåüng theïp âæåüc tàng lãn 50% âãø cáúu taûo trong caïc giàòng tæåìng. * Trong caïc nhaì cao táöng hçnh daïng báút kyì, hãû kãút cáúu häùn håüp: khung, vaïch, loîi bäú trê phæïc taûp thç sæû phán phäúi taíi troüng vaìo kãút cáúu chëu læûc laì ráút khoï xaïc âënh, âàûc biãûc caïc táúm tæåìng giao nhau thæåìng coï âäü cæïng låïn nãn chëu læûc ráút låïn, bäú trê theïp phaíi nhiãöu. * Vç váûy khäng nãn phán têch mäüt caïc âån giaín thaình caïc hãû phàóng, phán phäúi taíi troüng theo khoaíng caïch giæîa caïc kãút cáúu chëu læûc laìm cho kãút cáúu keïm an toaìn. Do âoï nãn duìng caïc chæång trçnh phán têch khäng gian 3 chiãöu, xem xeït hãû mäüt caïch täøng thãø cho caïc daûng nhaì: kãút cáuú äúng, kãút cáúu coï màût bàòng phæïc taûp, hçnh daïng màût âæïng thay âäøi (nhä ra, thu vaìo ), * Trong pháön tênh toaïn caïc vaïch cæïng thàóng âæïng chëu læûc chè xeït træåìng håüp vaïch cæïng coï måí läù cæía âån giaín. Trong thæûc tãú caïc läù coï vë trê vaì hçnh daïng báút kyì, âãø coï kãút quaí tênh toaïn chênh xaïc nãn duìng chæång trçnh PTHH phàóng âãø phán têch táúm. Våïi caïc pháön tæí tam giaïc coï thãø phán têch táúm coï hçnh daïng vaì vë trê läù cæía báút kyì. 6.3. Tênh toaïn nhaì coï så âäö khung chëu læûc: a) Sæû phán bäú taíi troüng ngang: Âãø thæûc hiãûn phán phäúi taíi troüng ngang, cáön xaïc âënh mäüt säú khaïi niãûm cå baín sau: - Âäü cæïng tæång âäúi theo táöng Fn n giæîa hai táöng kãú tiãúp j & k cuía cáúu kiãûn thàóng âæïng chëu taíi ∆jk thæï i: laì tè säú giæîa læûc càõt táöng Fk k ∆jk,i Rjk k Tjk,i vaì chuyãøn vë ngang tæång Fj Tjk j âäúi cuía hai táöng ∆jk,i = vki - vji. j Tjk, i F 1 Rjk,i = 1 ∆ jk, i (Rjk, i laì læûc ngang taïc âäüng lãn 1 (s) m táöng thæï k âãø gáy ra mäüt chuyãøn vë ngang tæång âäúi bàòng âån vë giæîa hai táöng k vaì k-1) - Âäü cæïng täøng thãø cuía mäüt cáúu kiãûn thæï i laì læûc ngang cáön thiãút âãø gáy ra åí âènh cuía cáúu kiãûn âoï mäüt chuyãøn vë ngang bàòng âån vë. T i Ri = v i Trong âoï: Ti - taíi troüng ngang taïc âäüng lãn cáúu kiãûn, KHOA XÁY DÆÛNG DÁN DUÛNG & CÄNG NGHIÃÛP. 24
25. Chæång 5 vi - chuyãøn vë ngang åí âènh cáúu kiãûn do Ti gáy ra. Trong nhaì khung viãûc phán phäúi taíi troüng ngang âæåüc thæûc hiãûn taûi cao trçnh cuía mäùi táöng. - Vë trê tám cæïng cuía hãû khung åí táöng jk: x y y x ∑ λ jk , i R jk , i ∑ λ jk , m R jk , m xTCjk y yTCjk = x ∑ R jk , i ∑ R jk , m * Tæång tæû nhæ khi xeït hãû vaïch cæïng âàûc chëu taíi troüng ngang, khi taíi troüng ngang taïc âäüng theo hæåïng Oy, pháön taíi troüng ngang phán phäúi cho khung thæï i (khung ngang theo chiãöu Oy) åí táöng jk: y x y y R jk , i y r jk , i .R jk , i t T jk ,m = y T jk + M jk ∑ R jk , i R t , jk Pháön taíi troüng ngang phán phäúi cho khung thæï m (khung doüc) cuía táöng jk: y x x rjk , m .R jk , m t T jk ,m = M jk . Rt , jk Trong âoï Rt, jk âäü cæïng chäúng xoàõn cuía cäng trçnh, x y 2 y x 2 Rt, jk = ∑(Rjk, m.()rjk, m + Rjk, i.(rjk, i ) ) t t y M jk mä men gáy xoàõn cuía cäng trçnh, M jk = T jk (b − xTCjk ) x y rjk,i, rjk,m khoaíng caïch tæì tám cæïng cuía khung âãún tám cæïng cuía cäng trçnh theo x x phæång x & y: r jk ,i = λ jk , i − xTCjk y y r jk ,m = λ jk , m − yTCjk b) Xaïc âënh âäü cæïng tæång âäúi theo táöng cuía khung: m ( s ) Âäü cæïng tæång âäúi theo táöng cuía mäüt khung báút kyì: R jk = ∑ R jk s = 1 (s) (s) (s) R jk = Ajk .R jk (∞) - âäü cæïng tæång âäúi cuía cäüt s (s=1,2 m)åí táöng jk. (s) Rjk (∞) : âäü cæïng tæång âäúi cuía cäüt s khi caïc nuït (k,s) & (j,s) chëu chuyãøn vë thàóng, coìn chuyãøn vë xoay bàòng 0 (tæång tæû nhæ træåìng håüp xem dáöm ngang tuyãût âäúi cæïng Jdáöm = ∞). ( s ) A jk : hãû säú âiãöu chènh khi xeït âãún aính hæåíng cuía chuyãøn vë xoay caïc nuït (k,s) & (j,s) do biãún daûng cuía dáöm vaì cäüt gáy ra (baíng tra) ( s ) ( s ) Âàût: I jk = k jk I 0 . : mä men quaïn tênh cäüt (s) åí táöng jk, ljk = λjk.l0 - khoaíng caïch giæîa hai nuït kãö nhau j & k cuía khung, ( s ) ( s ) k jk ρ jk = - âäü cæïng quy æåïc cuía cäüt(s) nàòm giæîa 2 nuït kãö nhau j,k. λ jk KHOA XÁY DÆÛNG DÁN DUÛNG & CÄNG NGHIÃÛP. 25
26. Chæång 5 I0 vaì l0 mämen quaïn tênh vaì chiãöu daìi thanh quy æåïc . 12EI0 Âäü cæïng âån vë cuía thanh quy æåïc : R0 = 3 . l0 ( s ) ( s ) ( s ) ( s ) 12 EI jk 12 El 0 k jk ρ jk ⇒ R jk (∞ ) = 3 = 3 3 = 2 R 0 l jk l0 λ jk λ jk ( s ) ( s ) ρ jk ( s ) ( s ) R jk = 2 A jk R 0 = η jk R 0 λ jk (s) (s) ρ jk (s) våïi η jk = 2 Ajk λ jk m (s) Âäü cæïng tæång âäúi cuía khung åí táöng jk: R jk = ∑η jk .R0 =η jk R0 s=1 m m ( s ) 1 ( s ) ( s ) Våïi η jk = ∑ η jk = 2 ∑ ρ jk A jk s=1 λ jk s=1 Âäü cæïng tæång âäúi theo táöng cuía khung coìn âæåüc sæí duûng khi tênh toaïn dao âäüng cäng trçnh. 6.4.Tênh toaïn nhaì coï så âäö khung giàòng: Trong nhaì khung giàòng khung vaì vaïch cæïng cuìng chëu taíi troüng âæïng vaì taíi troüng ngang. Nhæ âaî trçnh baìy åí 3.1 khung vaì vaïch cæïng coï biãún daûng khäng âäöng âiãûu, viãûc tênh toaïn phán phäúi taíi troüng ngang vaìo kãút cáúu chëu læûc thæûc hiãûn theo hai caïch: Caïch thæï nháút: Thay khung thæûc bàòng mäüt vaïch cæïng âàûc tæång âæång coï cuìng chiãöu cao, cuìng chuyãøn vë ngang åí âènh khi chëu cuìng mäüt loaûi taíi troüng. Tênh toaïn phán phäúi taíi troüng ngang seî âæåüc thæûc hiãûn nhæ nhaì coï tæåìng chëu læûc. Caïch thæï hai: Xem khung nhæ mäüt cäng xon chëu càõt (âä ü cæïng chäúng uäún låïn vä cuìng). Âãø tiãún haình phán phäúi taíi troüng ngang vaìo caïc kãút cáúu chëu læûc, cáön xaïc âënh âäü cæïng chäúng càõt tæång âæång cuía khung . KHOA XÁY DÆÛNG DÁN DUÛNG & CÄNG NGHIÃÛP. 26