Luận Án Tiến Sĩ Kỹ Thuật – Nghiên Cứu Xác Định Tải Trọng Gió Lên Nhà Cao Tầng Có Kết Cấu Khung Giằng
TRÍCH YẾU LUẬN ÁN TIẾN SĨ
I. Họ và tên NCS: Bùi Thiên Lam
II. Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật
III. Mã số: 62.52.01.01
IV. Người hướng dẫn khoa học:
1. GS.TS. Phan Quang Minh
2. PGS.TS. Lê Cung
V. Tên đề tài luận án: Nghiên cứu xác định tải trọng gió lên nhà cao tầng có kết cấu khung giằng.
VI. Cơ sở đào tạo: Đại học Đà Nẵng
VII. Tóm tắt nội dung luận án
1. Tính cấp thiết:
Đối với các công trình nhà cao tầng có mặt bằng đối xứng, ảnh hưởng của dạng dao động thứ nhất đến giá trị thành phần gió động là chủ yếu. Việc sử dụng công thức gần đúng tính toán thành phần động của tải trọng gió với dạng dao động thứ nhất rất có ý nghĩa thực tiễn nên tiêu chuẩn của hầu hết các nước đều đưa ra phương pháp gần đúng để áp dụng cho các công trình này. Theo đó, tải trọng gió dọc tác dụng lên nhà cao tầng được tính từ thành phần gió trung bình (tĩnh) nhân với hệ số gió giật. Thành phần gió động theo TCVN 2737:1995 cũng được tính toán trên cơ sở lấy thành phần gió tĩnh nhân với các hệ số kể đến ảnh hưởng của xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình.
TCVN 2737:1995 cũng đưa ra công thức gần đúng xác định thành phần gió động. Công thức này đơn giản, dễ sử dụng, nhưng chỉ phù hợp với các công trình, khi gần đúng có thể xem chuyển vị ngang trên các tầng ở dạng dao động thứ nhất tuân theo quy luật bậc nhất. Việc không quy định rõ phạm vi áp dụng của công thức này có thể dẫn đến các sai số lớn. Mặt khác quy trình tính toán tải trọng gió hiện nay theo TCVN cho hai thành phần là tĩnh và động còn khá phức tạp. Với ý nghĩa như vậy, việc hoàn thiện quy trình tính toán thành phần gió động lên công trình nhà cao tầng phù hợp với tiêu chuẩn Việt Nam, tiếp cận theo tiêu chuẩn các nước tiên tiến là cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn.
2. Mục tiêu nghiên cứu:
Xây dựng công thức gần đúng tính toán thành phần gió động theo TCVN 2737:1995, với sai số cho phép
Đề xuất công thức đơn giản tính toán thành phần gió động theo phương pháp hệ số gió giật cho hệ kết cấu khung giằng đối xứng cao đến 35 tầng.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu: Thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên nhà cao tầng.
Phạm vi nghiên cứu: Nhà cao tầng bê tông cốt thép đến 35 tầng có hệ kết cấu khung giằng đối xứng, xây dựng ở vùng gió IIB.
4. Phương pháp nghiên cứu:
Nghiên cứu mô hình tính toán lý thuyết tài trọng gió và khảo sát số bằng các phần mềm ứng dụng để so sánh, đánh giá kết quả.
5. Bố cục của luận án:
Ngoài các phần mục lục, danh mục các tài liệu tham khảo, các công trình đã công bố, các phụ lục, hình vẽ, bảng biểu, luận án trình bày 123 trang, gồm: Mở đầu, Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu, Chương 2: Tính toán thành phần gió động cho nhà có sơ đồ khung giằng bố trí đối xứng, Chương 3: Xác định hệ số gió giật cho nhà nhiều tầng có sơ đồ kết cấu khung giằng bố trí đối xứng theo TCVN và Kết luận – Kiến nghị.
6. Kết quả nghiên cứu của luận án:
Nghiên cứu đánh giá sai số của công thức gần đúng tính thành phần gió động trong TCVN 2737:1995 cho thấy công thức nầy đơn giản, dễ sử dụng, nhưng chỉ phù hợp với dạng nhà cao tầng kết cấu khung, với hệ kết cấu khung vách thì sai số khá lớn (13-17%).
Phân tích lý thuyết tính toán chuyển vị của kết cấu nhà cao tầng có sơ đồ khung giằng đối xứng chịu tải trọng ngang qua hệ số K₁ (K₁ biểu diễn dạng chuyển vị ngang), đề xuất được biểu thức xác định K₁ khá đơn giản nhưng cho kết quả gần đúng với biểu thức tính Kì phức tạp theo lý thuyết. Sử dụng K₁ xây dựng được công
thức gần đúng tính thành phần gió động, có cấu trúc đơn giản tương tự như công thức gần đúng trong TCVN 2737:1995 với độ sai số cho phép khi áp dụng cho hệ kết cấu có sơ đồ khung giằng đối xứng.
– Nghiên cứu hệ thống hoá các công thức của tiêu chuẩn để xác định hệ số gió giật G tương tự như hệ số gió giật của Davenport tương ứng với các hệ kết cấu nhà cao tầng chịu tải trọng ngang khác nhau.
Nghiên cứu đề xuất được công thức gần đúng đơn giản tính toán thành phần gió động theo hệ số gió giật G với độ chính xác xấp xỉ phương pháp giải tích của TCVN 2737:1995 cho các công trình cao đến 35 tầng, có sơ đồ kết cấu khung vách đối xứng, xây dựng trên địa bàn Thành phố Đà Nẵng và các dạng địa hình tương tự.
7. Đóng góp của luận án:
– Đánh giá sai số và làm rõ được phạm vi áp dụng của công thức gần đúng tính toán thành phần gió động trong TCVN 2737:1995.
– Đề xuất được công thức gần đúng tính toán thành phần gió động phù hợp với công trình cao tầng có sơ đồ khung giằng theo TCVN 2737:1995 với các dạng địa hình khác nhau.
– Đã hệ thống hoá các công thức của TCVN để xác định hệ số gió giật G theo Davenport tương ứng với các hệ kết cấu chịu tải trọng ngang.
Đề xuất được công thức tính thành phần gió động theo hệ số gió giật G với sai số cho phép áp dụng cho các kết cấu khung giằng đối xứng cao đến 35 tầng, xây dựng trên địa bàn Đà Nẵng và các địa hình tương tự. Công thức gần đúng xác định hệ số gió giật G có cấu trúc khá đơn giản, dễ sử dụng mà không cần phải tiến hành phân tích động học công trình
