HƯỚNG DẪN TÍNH TỐN
TẢI TRỌNG GIĨ
TCVN 2737-2023
CEMCONS.VN
Tảihợp
trọngtải
giótrọng
Tổ
01. Cơng thức tính tốn
2
Giá trị tiêu chuẩn của tải trọng gió (Wk):
Được xác định theo cơng thức (1):
𝐖𝐤 = W3s,10 . k(𝑧𝑒 ).c.Gf
(1)
•
W3s,10 – áp lực gió 3s ứng với chu kỳ lặp 10 năm.
•
k(ze) – hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và
dạng địa hình tại độ cao tương đương ze
•
c – hệ số khí động.
•
Gf – hệ số hiệu ứng giật.
Điều này áp dụng cho cơng trình có chiều cao khơng lớn hơn 200 m
hoặc nhịp không lớn hơn 150 m
Tải hợp
trọngtải
giótrọng
Tổ
02. Tính tốn các giá trị
3
𝐖𝐤 = 𝐖𝟑𝐬,𝟏𝟎 . k(𝑧𝑒 ).c.Gf
(1)
W3s,10 là giá trị áp lực gió 3s ứng với chu kỳ lặp 10 năm:
Được xác định theo công thức (2):
𝐖𝟑𝐬,𝟏𝟎 = ɣ𝐭 . 𝐖𝟎
•
(2)
ɣT = 0.852 hệ số chuyển đổi áp lực gió từ chu kỳ lặp từ 20 năm
xuống 10 năm.
•
W0 (daN/m2) – áp lực gió cơ sở theo bảng 1 (slides này), được
xác định theo mục 5.2, trong QC 02:2022-BXD.
Tảihợp
trọngtải
giótrọng
Tổ
02. Tính tốn các giá trị
4
𝐖𝟑𝐬,𝟏𝟎 = ɣ𝐭 . 𝐖𝟎
(2)
Bảng 1 – Giá trị cơ sở W0 theo bảng đồ phân vùng áp lực gió trên lãnh thổ Việt Nam
Vùng áp lực gió trên
bảng đồ
W0, daN/m2
I
II
III
IV
V
65
95
125
155
185
Tảihợp
trọngtải
giótrọng
Tổ
02. Tính tốn các giá trị
5
Đối với các cơng trình xây dựng ở những vùng có địa hình phức
tạp, giá trị áp lực gió cơ sở W0 được xác định theo cơng thức (3):
W0 = 0.0613V02
(3)
V0 – vận tốc gió cơ sở, được lấy trung bình trong khoảng thời gian 3s, chu kỳ lặp 20 năm, ở độ
cao 10m so với mốc chuẩn, tương ứng với địa hình dạng B.
Tảihợp
trọngtải
giótrọng
Tổ
02. Tính tốn các giá trị
6
𝐖𝐤 = W3s,10 . 𝐤(𝑧𝑒 ).c.Gf
•
(1)
k(ze) – hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình tại độ cao tương đương ze
được xác định theo công thức:
k(ze) = 2.01
𝐳𝐞
𝐳𝐠
𝟐/𝛂
(4)
Trong đó:
•
ze – độ cao tương đương, lấy khơng nhỏ hơn zmin.
•
zg – độ cao gadient
•
a – hệ số dùng trong hàm lũy thừa đối với vận tốc gió 3s
Lưu ý: Giá trị hệ số k(ze) lấy không lớn hơn 1.99; 1.97 và 1.98 lần lượt đối với các dạng địa hình
A, B, C
Tảihợp
trọngtải
giótrọng
Tổ
02. Tính tốn các giá trị
7
k(ze) = 2.01
𝒛𝒆
𝒛𝒈
𝟐/𝒂
(4)
ze – độ cao tương đương, lấy không nhỏ hơn
zmin. Được xác định như sau:
a)
Đối với tháp, trụ,ống, kết cấu rỗng và tương tự: ze = z;
b)
Đối với nhà:
1)
Khi h ≤ b: ze = h.
2)
Khi b < h ≤ 2b:
•
z > b thì ze = h
•
0< z ≤ b thì ze = b
3)
Khi h > 2b:
•
z ≥ h – b thì ze = h
•
b < z < h – b thì ze = z
•
0 < z ≤ b thì ze = b
Trong đó:
•
z – độ cao so với mặt đất;
•
b – chiều rộng của nhà (khơng kể khối
đế), vng góc với hướng gió;
•
h – chiều cao của nhà
Tảihợp
trọngtải
giótrọng
Tổ
02. Tính tốn các giá trị
8
k(ze) = 2.01
𝒛𝒆
𝒛𝒈
𝟐/𝒂
(4)
•
zg – độ cao gadient
•
a – hệ số dùng trong hàm lũy thừa đối với vận tốc gió 3s
•
zmin – độ cao so với mặt đất nhỏ nhất.
Bảng 2 : Các hệ số zg, zmin và a
Giá trị zg, m
Giá trị zmin, m
Giá trị a
A (Trống trải)
213.36
2.13
11.5
B (Ít trống trải)
274.32
4.57
9.5
C (Bị che chắn)
365.76
9.14
7.0
Dạng địa hình
Tảihợp
trọngtải
giótrọng
Tổ
02. Tính tốn các giá trị
9
k(ze) = 2.01
Bảng 3: Hệ số k(ze)
𝒛𝒆
𝒛𝒈
𝟐/𝒂
(4)
Tảihợp
trọngtải
giótrọng
Tổ
02. Tính tốn các giá trị
𝐖𝐤 = W3s,10 . k(𝑧𝑒 ).c.Gf
10
(1)
c là hệ số khí động được quy định tại phụ lục F, tùy theo từng dạng cơng trình trong
đó dấu “cộng” của các hệ số ce và ci ứng với hướng áp lực gió vào bề mặt tương
ứng, dấu “trừ” ứng với hướng ra ngoài bề mặt tương ứng.
Đối với các cơng trình đều đặn có mặt bằng hình chữ nhật
hoặc tương đương (Chiếm 70%, 80% cơng trình dân dụng),
ta có thể dùng phụ lục:
•
F.4 (chỉ khi h/d ≤ 5-ưu tiên sử dụng)
•
F.16 (khi h/d ≤ 5 hoặc h/d > 5)
Tảihợp
trọngtải
giótrọng
Tổ
02. Tính tốn các giá trị
11
Theo phụ lục F.4:
Hệ số khí động ce cho các vùng trên các tường của nhà có mặt bằng chữ nhật (Hình F.5a)
lấy theo Bảng F.4.
Hình F.5a – Tường thẳng đứng
của nhà có mặt bằng chữ nhật
Tảihợp
trọngtải
giótrọng
Tổ
02. Tính tốn các giá trị
12
𝐖𝐤 = W3s,10 . k(𝑧𝑒 ).c.Gf
(1)
Theo phụ lục F.16:
c là hệ số khí động được xác định theo cơng thức:
𝒄𝒙 = 𝒌𝝀 . 𝒄𝒙∞
(5)
Trong đó:
•
kl – hệ số phụ thuộc vào độ mảnh hiệu dụng của cơng
trìnhg le.
•
cx∞ – hệ số khí động cho tiết diện n góc và các cấu kiện
kết cấu.
Lưu ý: Cách xác định hệ số khí động này áp dụng cho cơng
trình lăng trụ, tiết diện chữ nhật, hệ số đặc j=1.
Tảihợp
trọngtải
giótrọng
Tổ
02. Tính tốn các giá trị
Theo phụ lục F.16:
13
𝐜𝐱 = 𝐤 𝛌 . 𝐜𝐱∞
(5)
kl – hệ số phụ thuộc vào độ mảnh hiệu dụng của cơng trìnhg le. Được lấy theo hình F.27
phụ lục F.18:
Hình F.27. Hệ số kl
Tảihợp
trọngtải
giótrọng
Tổ
02. Tính tốn các giá trị
14
Theo phụ lục F.18:
le - Độ mảnh hiệu dụng : phụ thuộc vào độ mảnh l = L/b:
Được xác định theo bảng F.15:
𝜆𝑒 = 𝜆/2
𝜆𝑒 = 𝜆
𝜆𝑒 = 2𝜆
𝜆𝑒 = ∞
Các ký hiệu trong Bảng F.15:
L, b tương ứng là kích thước lớn nhất và nhỏ nhất của cơng trình hoặc cấu kiện của nó
trong mặt phẳng vng góc với hướng gió.
Bảng F.15. Độ mảnh hiệu dụng le.
Tảihợp
trọngtải
giótrọng
Tổ
02. Tính tốn các giá trị
Theo phụ lục F.16:
15
𝐜𝐱 = 𝐤 𝛌 . 𝐜𝐱∞
(5)
cx∞ – hệ số khí động cho tiết diện n góc và các cấu kiện kết cấu. Được lấy theo hình F.22
đối với tiết diện chữ nhật:
Hình F.22. Hệ số đối với cơng trình tiết diện chữ nhật cx∞
Tảihợp
trọngtải
giótrọng
Tổ
02. Tính tốn các giá trị
16
Theo phụ lục F.16:
Hệ số cx∞ đối với tiết diện n góc và các cấu kiện kết cấu (dạng địa hình) :
Được xác định theo bảng F.12:
Sơ đồ tiết diện và hướng gió
q, o
n (số cạnh)
cx∞ khi Re > 4.105
5
1,8
Từ 6 đến 8
1,5
10
1,2
12
1,0
Bất kỳ
Bảng F.12: Hệ số cx∞ cho tiết diện n góc và các cấu kiện kết cấu (dạng địa hình)
Tảihợp
trọngtải
giótrọng
Tổ
02. Tính tốn các giá trị
17
𝐖𝐤 = W3s,10 . k(𝑧𝑒 ).c.Gf
(1)
Gf - Hệ số hiệu ứng giật. Được xác định cách 1 theo công thức sau:
- Đối với nhà bê tông cốt thép:
Gf = 0.85 +
-
𝒉
𝟐𝟖𝟒𝟎
(6)
Đối với nhà thép:
Gf = 0.85 +
𝒉
(7)
𝟏𝟎𝟏𝟎
Trong đó:
h – chiều cao cơng trình tính bằng mét (m)
Lưu ý: Cơng thức trên dùng để tính tốn sơ bộ hệ số Gf đối với nhà
cao tầng có hình dạng đều đặn theo chiều cao và có chu kỳ dao động
riêng cơ bản thứ nhất T1 > 1s và chiều cao khơng q 150 m.
Tảihợp
trọngtải
giótrọng
Tổ
02. Tính tốn các giá trị
𝐖𝐤 = W3s,10 . k(𝑧𝑒 ).c.Gf
18
(1)
Gf - Hệ số hiệu ứng giật. Đối với kết cấu "cứng" (có chu kỳ dao động riêng cơ bản
thứ nhất T1 ≤ 1 s) thì Gf có thể lấy bằng 0.85.
Gf - Hệ số hiệu ứng giật. Đối với kết cấu "mềm" (có chu kỳ dao động riêng cơ bản
thứ nhất T1 > 1 s) được xác định theo công thức:
1+1.7I(z ) g2 Q2 +g2 R 2
s
Q
R
Gf =0.925
1+1.7gvI ( z s )
(8)
Tảihợp
trọngtải
giótrọng
Tổ
02. Tính tốn các giá trị
19
1+1.7I(z ) g2 Q2 +g2 R 2
s
Q
R
Gf =0.925
1+1.7gvI ( z s )
(8)
I(zs) - độ rối ở độ cao tương đương zs, xác định theo công thức:
1/6
10
I ( z s ) =c r
zs
(9)
Trong đó:
•
Cr là hệ số, phụ thuộc vào các dạng địa hình khác nhau, lấy
Dạng địa hình
cr
A
0.15
Zs là độ cao tương đương của cơng trình, lấy bằng 0.6h, h là
B
0.20
chiều cao của cơng trình.
C
0.30
theo Bảng 10 (Giá trị các hệ số cho các dạng địa hình).
•
Tảihợp
trọngtải
giótrọng
Tổ
02. Tính tốn các giá trị
20
1+1.7I(z ) g2 Q2 +g2 R 2
s
Q
R
Gf =0.925
1+1.7gvI ( z s )
(8)
•
gQ là hệ số đỉnh cho thành phần xung của gió, lấy bằng 3.4;
•
gv là hệ số đỉnh cho thành phần phản ứng của gió, lấy bằng 3.4;
•
gR là hệ số đỉnh cho thành phần cộng hưởng của gió, được xác
định theo công thức:
g R = 2ln ( 3600n1 ) +
0,577
2ln ( 3600n1 )
(10)
Với: n1 là tần số dao động riêng cơ bản thứ nhất
Tảihợp
trọngtải
giótrọng
Tổ
02. Tính tốn các giá trị
21
1+1.7I(z ) g2 Q2 +g2 R 2
s
Q
R
Gf =0.925
1+1.7gvI ( z s )
(8)
Q là hệ số kể đến thành phần phản ứng nền của kết cấu chịu tải trọng gió,
xác định theo cơng thức:
Q=
1
b+h
1+0.63
l
z
(
)
s
0.63
(11)
Tảihợp
trọngtải
giótrọng
Tổ
02. Tính tốn các giá trị
22
Q=
1
b+h
1+0.63
L ( zs )
0.63
(11)
Với:
•
b là chiều rộng cơng trình, vng góc với hướng
gió tác dụng; h là chiều cao cơng trình.
•
L(zs) là thang ngun kích thước xốy (chiều dài
rối) tại độ cao tương đương theo công thức:
z
L ( zs ) = s
10
(12)
Dạng địa
𝓁,m
⋶
A
198.12
1/8
B
152.40
1/5
C
97.54
1/3
hình
ഥ là các hệ số, phụ thuộc vào các dạng địa hình khác nhau, lấy theo bảng 10.
𝓁 và ∈
Zs=0.6h là độ cao tương đương
Tảihợp
trọngtải
giótrọng
Tổ
02. Tính tốn các giá trị
23
1+1.7I(z ) g2 Q2 + g2 R 2
s
Q
R
Gf =0.925
1+1.7 gv I ( z s )
(8)
R là hệ số phản ứng cộng hưởng được xác định theo công thức:
R=
1
R n R h R b ( 0.53+0.47R d )
β
(12)
Tảihợp
trọngtải
giótrọng
Tổ
02. Tính tốn các giá trị
24
R=
1
R n R h R b ( 0.53+0.47R d )
β
(12)
b là độ cản, lấy bằng:
0.01 – cho kết cấu thép;
0.015 – cho kết cấu thép – bê tông;
0.02 – cho kết cấu bê tông và bê tơng cốt thép;
Tảihợp
trọngtải
giótrọng
Tổ
02. Tính tốn các giá trị
25
R=
1
R n R h R b ( 0.53+0.47R d )
β
(12)
Rn được xác định theo công thức:
Rn =
7.47N1
(1+10.3N1 )
5/3
(13)
Tảihợp
trọngtải
giótrọng
Tổ