ĐÁNH GIÁ ỨNG XỬ VÀ KIỂM TRA ỔN ĐỊNH THÁP TRUYỀN HÌNH QUẢNG NGÃI.pdf

1. ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
TRẦN CÔNG THẠCH
ĐÁNH GIÁ ỨNG XỬ VÀ KIỂM TRA ỔN ĐỊNH
THÁP TRUYỀN HÌNH QUẢNG NGÃI
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP
Đà Nẵng – Năm 2018

2. ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
TRẦN CÔNG THẠCH
ĐÁNH GIÁ ỨNG XỬ VÀ KIỂM TRA ỔN ĐỊNH
THÁP TRUYỀN HÌNH QUẢNG NGÃI
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình DD và CN
Mã số: 60.58.02.08
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. LÊ ANH TUẤN
Đà Nẵng – Năm 2018

3. i
LỜI CAM ĐOAN
Họ và tên: Trần Công Thạch
Ngày sinh: 02/01/1978
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả
nêu trong luận văn do tôi tự tìm hiểu, phân tích một cách trung thực và khách quan
và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác.
Đà Nẵng, ngày 25 tháng 02 năm 2018
Tác giả
Trần Công Thạch

4. ii
ĐÁNH GIÁ ỨNG XỬ VÀ KIỂM TRA ỔN ĐỊNH
THÁP TRUYỀN HÌNH QUẢNG NGÃI
Học viên: Trần Công Thạch Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình DD&CN.
Mã số:60.58.02.08 Khóa: 2016 - 2018 Trƣờng: Đại học Bách khoa-ĐHĐN
Tóm tắt - Hiện nay trên thế giới cũng nhƣ ở Việt Nam, Tháp truyền hình đƣợc xây dựng
phổ biến nhiều, sử dụng rộng rãi nhƣng trong đó: Công tác thiết kế chƣa kiểm soát chặt chẽ, công
tác bảo trì chƣa đƣợc thục hiện đúng và định kỳ; công tác đánh giá, kiểm định chất lƣợng chƣa
quy củ và làm đúng quy trình; cơ quan kiểm định gặp nhiều bối rối trong công tác đánh giá, kiểm
tra khi công trình có vấn đề, dẫn đến một số công trình mất ổn định, đổ gãy do ngoại lực và tự
động mở rộng tiết diện, nâng chiều cao. Tháp truyền hình Quảng Ngãi cũng nằm trong thực trạng
đó, đã nâng chiều cao so với thiết kế ban đầu mà chƣa đánh giá lại toàn diện. Trong nghiên cứu
này tác giả đã mô phỏng nguyên tháp truyền hình Quảng Ngãi theo thiết kế ban đầu, Tháp sau khi
nâng chiều cao, đánh giá lại khả năng chịu lực, chuyển vị đỉnh, kiểm tra nội lực một số thanh
trong tháp, trên cơ sở đề xuất biện pháp gia cƣờng vách ngang ngang bằng các thép góc, gia
cƣờng thép ống bằng một nửa chữ I, để tháp đủ khả năng chịu lực theo hiện trạng.
Từ khóa - Tháp truyền hình Quảng Ngãi; mô phỏng; đánh giá ứng xử; kiểm tra ổn định; đề
xuất biện pháp gia cƣờng.
ASSESSMENT AND EXAMINATION OF CONDUCT STABILITY QUANG NGAI
TELEVISION TOWER
Summary - Currently in the world as well as in Vietnam, TV tower built more common,
but widely used in it: Design work is not strictly controlled, maintenance work has not been done
properly and regularly; assessment, quality accreditation not regulated and properly process;
accreditation agencies facing embarrassment in the evaluation and inspection work when there
are problems, leading to some of the instability, broken down by external forces and
automatically expand the section, lifting height. Quang Ngai TV tower is also located in this
reality, has increased the height compared to the original design without a comprehensive
reassessment. In this study, the authors simulated the original TV tower Quang Ngai according to
the original design, the tower after lifting height, reassess the bearing capacity, displacement
peaks, check the internal forces some bar in the tower, on the basis of measures proposed peer
reinforcement wall with angle steel, steel pipe reinforced by half-tee, to afford bearing tower
under the status quo.
Keywords - Quang Ngai TV tower; Simulation; assessment of Conduct; Checking
stability; Recommended reinforcing measures.

5. iii
MỤC LỤC
TRANG PHỤ BÌA
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i
MỤC LỤC................................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC BẢNG ...................................................................................... vi
DANH MỤC CÁC HÌNH ..................................................................................... viii
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài......................................................................................1
2. Mục tiêu của đề tài..............................................................................................2
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................2
4. Phƣơng pháp nghiên cứu ....................................................................................2
5. Bố cục đề tài .......................................................................................................2
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU THÁP ĂNG TEN VÀ CÁC
VẤN ĐỀ LIÊN QUAN..............................................................................................3
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG .........................................................................................3
1.1.1. Hình dạng của tháp .......................................................................................4
1.1.2. Tiết diện mặt cắt ngang tháp.........................................................................5
1.1.3. Cấu tạo các hệ thanh của tháp.......................................................................5
1.1.3.1. Thanh cánh ............................................................................................5
1.1.3.2. Thanh bụng............................................................................................6
1.1.3.3. Vách cứng ngang...................................................................................7
1.2. CÁCH XÁC ĐỊNH NỘI LỰC.............................................................................8
1.2.1. Cách tính đơn giản........................................................................................8
1.2.2. Cách tính bằng chƣơng trình tính toán kết cấu trên máy tính ......................8
CHƢƠNG 2. LÝ THUYẾT VỀ TÍNH TOÁN, KIỂM TRA ĐỘ ỔN ĐỊNH
CỦA THÁP..............................................................................................................10
2.1. Lý thuyết về tính toán ........................................................................................10
2.1.1. Tải trọng tác dụng lên tháp .........................................................................10
2.1.2. Tỉnh tải........................................................................................................11
2.1.3. Hoạt tải........................................................................................................12
2.1.4. Tải trọng gió................................................................................................12
2.1.4.1. Thành phần tĩnh của gió ......................................................................12
2.1.4.2. Thành phần động của gió ....................................................................14
2.1.4.3. Tổ hợp hệ quả các thành phần tác dụng của tải trọng gió:..................17
2.1.5. Tải trọng động đất.......................................................................................18

6. iv
2.1.5.1. Khái niệm và quan niệm thiết kế.........................................................18
2.1.5.2. Nhận dạng điều kiện nền theo tác dụng của động đất:........................20
2.1.5.3. Phổ đàn hồi và phổ thiết kế .................................................................21
2.1.5.4. Hệ số ứng xử q của kết cấu công trình bằng thép: ..............................22
2.1.5.5. Xác định tác động của động đất lên công trình...................................24
2.1.5.6. Tổ hợp tải trọng...................................................................................26
2.2. Các phƣơng pháp và giả thuyết tính toán...........................................................26
2.2.1. Sơ đồ côngxon ............................................................................................27
2.2.2. Sơ đồ giàn phẳng ........................................................................................27
2.2.3. Sơ đồ không gian ........................................................................................27
2.3. Vật liệu...............................................................................................................27
2.4. Đặc trƣng tiết diện hình học...............................................................................31
2.4.1. Chiều dài tính toán và độ mảnh của các thanh ...........................................31
2.4.2. Biến dạng của tháp......................................................................................34
2.5. Tính toán thanh chịu nén....................................................................................34
2.5.1. Thanh chịu nén............................................................................................34
2.5.2. Thanh chịu kéo............................................................................................35
2.5.3. Ổn định tổng thể .........................................................................................35
2.6. Tính toán liên kết ...............................................................................................36
2.6.1. Hàn đối đầu.................................................................................................36
2.6.2. Hàn góc.......................................................................................................36
2.6.3. Liên kết bu lông ..........................................................................................37
CHƢƠNG 3. MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ ỨNG XỬ CỦA THÁP
TRUYỀN HÌNH QUẢNG NGÃI...........................................................................39
3.1. Giả thuyết điều kiện tính toán ............................................................................39
3.2. Tính toán tải trọng tác dụng ...............................................................................44
3.2.1. Tĩnh tải........................................................................................................44
3.2.2. Tải trọng gió................................................................................................44
3.3. Kiểm tra kết quả tính toán..................................................................................54
3.3.1. Thanh bụng .................................................................................................54
3.3.2. Thanh đứng.................................................................................................55
3.3.3. Độ mảnh và độ mảnh giới hạn của các thanh.............................................56
3.4. Các loại kiểm tra tháp ........................................................................................57
3.4.1. Kiểm tra điều kiện bền cho tiết diện thanh:................................................57
3.4.2. Kiểm tra ổn định tổng thể ...........................................................................61
3.4.3. Kiểm tra điều kiện biến dạng:.....................................................................62

7. v
3.4.4. Đề xuất biện pháp gia cƣờng: .....................................................................62
3.5. KẾT LUẬN CHƢƠNG 3...................................................................................73
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI..............74
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao)

8. vi
DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
bảng
Tên bảng Trang
2.1. Giá trị giới hạn của tần số dao động riêng fL 14
2.2. Hệ số tƣơng quan không gian áp lực động ν của tải trọng gió 15
2.3.
Các quan niệm thiết kế, cấp dẻo kết cấu, giới hạn trên của hệ
số ứng xử q
19
2.4. Bảng phân loại đất nền theo TCVN 9386-2012 20
2.5.
Giá trị các tham số biểu diễn hpoor phản ứng dàn hồi của nền
đất
21
2.6.
Giá trị giới hạn trên của hệ số ứng xử cho hệ kết cấu thông
thƣờng
22
2.7.
Các yêu cầu về phân loại tiết diện thép của cấu kiện có khả
năng tiêu tán năng lƣợng theo cấp dẻo kết cấu và hệ số ứng
xử
23
2.8. Cƣờng độ tính toán của thép cán và thép ống 28
2.9.
Cƣờng độ tiêu chuẩn fy, fu cƣờng độ tính toán f của thép các
bon
28
2.10.
Cƣờng độ tiêu chuẩn fy, fu và cƣờng độ tính toán f của thép
hợp kim thấp
28
2.11. Cƣờng độ tính toán của mối hàn 29
2.12.
Cƣờng độ kéo đứt tiêu chuẩn fwun và cƣờng độ tính toán fwf
của kim loại hàn trong mối hàn góc
29
2.13. Cƣờng độ tính toán của liên kết một bulông 30
2.14. Cƣờng độ tính toán chịu cắt và kéo của bulông 30
2.15. Cƣờng độ tính toán chịu ép mặt của bulông fcb. 30
2.16. Cƣờng độ tính toán chịu kéo của bulông neo 31
2.17.
Chiều dài tính toán thanh trong hệ dàn không gian dùng thép
góc đơn
32
2.18. Chiều dài quy ƣớc của thanh xiên 33
2.19. Hệ số chiều dài tính toán của thanh xiên μd 33
2.20. Độ mảnh giới hạn của thanh. 34
2.21. Hệ số βf và βs 37
3.1. Kích thƣớc tháp truyền hình 42
3.2. Thống kê tiết diện thanh của tháp 43
3.3. Thống kê trọng lƣợng thanh của tháp 44
3.4. Bảng tra hệ số ko 47
3.5. Bảng tra xác định hệ số ε khi Re < 4.105
47

9. vii
Số hiệu
bảng
Tên bảng Trang
3.6. Bảng tra xác định hệ số k 47
3.7. Bảng tra hệ số mạch động 48
3.8. Bảng kết quả tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió 48
3.9. Bảng tính 01 dao động của tháp 49
3.10. Chu kỳ và tần số các dạng dao động của tháp 50
3.11. Bảng kết quả tổ hợp tải trọng gió 51
3.12. Độ mảnh giới hạn của các thanh 56
3.13. Kết quả kiểm tra độ bền thanh bụng 59
3.14. Kiểm tra bền của thanh đứng 60
3.15. Tổ hợp tải trọng gió sau khi gia cƣờng vách ngang 66
3.16. Thống kê thép gia cƣờng thép ống 69
3.17. Đặc trƣng hình học thép ống sau gia cƣờng 71
3.18. Kiểm tra bền thép ống sau gia cƣờng 72
3.19. Kiểm tra bền thép ống sau gia cƣờng 72

10. viii
DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu
hình
Tên hình Trang
1.1.
Tháp truyền hình Uông Bí, tỉnh Quảng Ninh(cao 52m) bị đổ
vào ngày 11 tháng 11 năm 2013
3
1.2. Tháp truyền hình tỉnh Nam Định, cao 180m 3
1.3.
Tháp truyền hình tỉnh Hà Tĩnh cao trên 100m, bị đổ vào ngày
15/9/2017 sau 03 năm từ khi đƣa vào sử dụng.
4
1.4. a) Tháp dạng thon; b) Tháp dạng thon đổi độ dốc một số lần 5
1.5.
a) Tiết diện tam giác; b) Tiết diện hình vuông; c) Tiết diện lục
giác đều
5
1.6. Các dạng liên kết thanh bụng 7
1.7. Các dạng vách cứng ngang 7
1.8. Sơ đồ tính nội lực 9
2.1. Biểu đồ xác định hệ số Cx∞ 13
2.2. Hệ tọa độ khi xác định hệ số tƣơng quan không gian ν 15
2.3. Hệ số động lực ξ 17
2.4.
Phổ phản ứng đàn hồi cho các loại nền đất từ A đến E (độ cản
5 %)
21
2.5.
Các giá trị cơ bản của hệ số ứng xử q cho các hệ thanh bằng
thép
23
2.6.
Sơ đồ hệ thanh của vách cứng ngang của tháp thép, sử dụng q
≥ 3.5
24
2.7. Các tiết diện thanh thƣờng dùng cho tháp ăngten. 31
2.8. Chiều dài tính toán các thanh trong hệ không gian 32
2.9. Sơ đồ tính toán tiết diện đƣờng hàn góc. 36
3.1. Mặt cắt ngang tháp 39
3.2. Mặt căt ngang tháp 40
3.3. Mặt đứng tháp truyền hình 41
3.4. Gió tác dụng theo phƣơng vuông góc 44
3.5. Gió tác dụng theo phƣơng đƣờng chéo 45
3.6. Gió tác dụng theo phƣơng đƣờng chéo 46
3.7. Gió tác dụng theo phƣơng đƣờng chéo 46
3.8. Ví dụ sơ đồ tính gió một đoạn chia tháp. 46
3.9. Biểu đồ nội lực thanh 53
3.10. Chuyển vị đỉnh công trình 54
3.10. Mặt bằng tháp 55
3.11. Cấu tạo nút liên kết thép góc với thép ống 55

11. ix
Số hiệu
hình
Tên hình Trang
3.12. Mặt bên tháp 55
3.13. Mặt bên tháp 56
3.14. Đoạn tháp 1-1 và 2-2 58
3.15. Đoạn tháp 1-1 và 2-2 60
3.16. Vách ngang trƣớc gia cƣờng Vách ngang sau gia cƣờng 65
3.17. Chuyển vị đỉnh(cost + 125m), sau khi gia cƣờng vách ngang 67
3.18. Dao động sau khi gia cƣờng vách ngang 68
3.19. Gia cƣờng thép ống 69

12. 1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
1.1.Tình hình chung
Hiện nay trên thế giới cũng nhƣ ở Việt Nam, Tháp truyền hình đƣợc xây dựng
phổ biến nhiều, sử dụng rộng rãi. Nhƣng trong đó:
- Công tác thiết kế chƣa đƣợc kiểm soát chặt chẽ.
- Công tác duy tu, bảo dƣỡng chƣa đƣợc thực hiện đúng và định kỳ.
- Công tác đánh giá, kiểm định chất lƣợng chƣa quy củ và làm chƣa đúng quy
trình, cơ quan kiểm định gặp nhiều bối rối trong công tác đánh giá, kiểm tra khi
công trình có vấn đề.
- Dẫn đến xảy ra một số công trình mất ổn định, đổ gãy do ngoại lực và tự
động mở rộng tiết diện, nâng chiều cao.
- Tự động thay đổi thiết kế công trình mà chƣa đánh giá lại toàn diện.
Hình 1. Tháp truyền hình tỉnh Nam Định, cao 180m
Tháp đƣợc làm bằng khung thép do Malaysia sản xuất, Công ty TNHH một
thành viên công trình Viettel đảm nhận thi công. Tuy nhiên, công trình này đã đổ
sập do bão Sơn Tinh vào ngày 28/10/2012 sau 02 năm từ khi đƣa vào sử dụng.
1.2.Tình hình riêng
Tháp truyền hình đài phát thanh và truyền hình tỉnh Quảng Ngãi (tháp truyền
hình Quảng Ngãi) cũng nằm trong thực trạng đó, đã nâng chiều cao so với thiết kế
công trình ban đầu mà chƣa đánh giá lại toàn diện.
Hình 2. Tháp truyền hình tỉnh Quảng Ngãi.

13. 2
2. Mục tiêu của đề tài
- Mô phỏng nguyên tháp truyền hình Quảng Ngãi theo thiết kế ban đầu: Đánh
giá lại khả năng chịu lực, chuyển vị đỉnh, kiểm tra một số thanh dàn.
- Mô phỏng nguyên tháp truyền hình Quảng Ngãi sau khi nâng chiều cao:
Phân tích kỹ hình dạng mới về biến dạng và chuyển vị, dao động.
- Đánh giá khả năng chịu lực, ổn định của tháp hiện tại và từ đó đề xuất biện
pháp gia cƣờng.
- Ý nghĩa nghiên cứu của tác giả dùng cho nghiên cứu khoa học, không nhằm
ngoài mục đích gì khác.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu: Tháp truyền hình Quảng Ngãi
- Riêng: cụ thể tác giả quan tâm đến tháp truyền hình Quảng Ngãi bởi hiện
tƣợng nâng chiều cao, hiện trạng mất ổn định, sóng chập chờn.
- Do công tác thiết kế không chặt chẽ, việc nâng chiều cao chƣa kiểm tra đánh
giá lại gây ra rất nhiều khó khăn trong công tác kiểm tra, biện pháp khắc phục.
3.2.Phạm vi nghiên cứu
Đánh giá khả năng chịu lực, ổn định. Đề xuất biện pháp gia cƣờng đối với
công trình nhƣ trên.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết theo các tài liệu đã công bố chủ yếu là Eurocode 3,4,
các kiến thức của các môn học Kết cấu thép, Kết cấu bê tông cốt thép, Cơ học kết
cấu, Sức bền vật liệu,...
- Dùng phƣơng pháp mô phỏng (phần tử hữu hạn) bằng sử dụng một số phần
mềm phân tích để mô phỏng kết cấu thật, dựa trên ửng xử, nội lực để đánh giá.
- Thực hiện tính toán kiểm định ổn định, chuyển vị của tháp, mô phỏng thực tế
tháp, tính toán kiểm tra một số thanh, tính toán gia cƣờng, kiểm tra độ ổn định,
chuyển vị sau khi gia cƣờng.
5. Bố cục đề tài
Chƣơng 1: Tổng quan kết cấu tháp truyền hình dạng tháp đƣợc sử dụng
phổ biến và các vấn đề.
Chƣơng 2: Lý thuyết về tính toán, kiểm tra và ổn định của tháp.
Chƣơng 3:
- Mô phỏng nguyên tháp truyền hình theo thiết kế ban đầu: Kiểm tra ổn định,
khả năng chịu lực.
- Mô phỏng nguyên tháp truyền hình sau khi cơi nới: Kiểm tra ổn định, khả
năng chịu lực.
- Đề xuất biện pháp gia cƣờng.

14. 3
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU THÁP ĂNG TEN VÀ
CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG
Hiện nay ở Việt Nam, Tháp truyền hình đƣợc xây dựng phổ biến nhiều, sử
dụng rộng rãi. Nhƣng trong đó công tác thiết kế chƣa đƣợc kiểm soát chặt chẽ,
Công tác duy tu, bảo dƣỡng chƣa đƣợc thực hiện đúng và định kỳ. Công tác đánh
giá, kiểm định chất lƣợng chƣa quy củ và làm chƣa đúng quy trình, cơ quan kiểm
định gặp nhiều bối rối trong công tác đánh giá, kiểm tra khi công trình có vấn đề.
Bên cạnh đó chủ đầu tƣ tự động thay đổi thiết kế công trình mà chƣa đánh giá lại
toàn diện. Dẫn đến xảy ra một số công trình mất ổn định, đổ gãy do ngoại lực và tự
động mở rộng tiết diện, nâng chiều cao, trong đó số Tháp bị đổ gãy điển hình nhƣ
sau:
Hình 1.1. Tháp truyền hình Uông Bí, tỉnh Quảng Ninh(cao 52m)
bị đổ vào ngày 11 tháng 11 năm 2013
Hình 1.2. Tháp truyền hình tỉnh Nam Định, cao 180m
Tháp đƣợc làm bằng khung thép do Malaysia sản xuất, Công ty TNHH một
thành viên công trình Viettel đảm nhận thi công. Tuy nhiên, công trình này đã đổ
sập do bão Sơn Tinh vào ngày 28/10/2012 sau 02 năm từ khi đƣa vào sử dụng.

15. 4
Hình 1.3. Tháp truyền hình tỉnh Hà Tĩnh cao trên 100m, bị đổ vào ngày 15/9/2017
sau 03 năm từ khi đưa vào sử dụng.
1.1.1. Hình dạng của tháp
Tháp thép nói chung và tháp Ăng ten đƣợc sữ dụng trong kỹ thuật phát thanh,
truyền hình, truyền thông nói riêng là công trình có chiều cao lớn hơn nhiều lần kích
thƣớc còn lại của công trình (tỉ số H/B lớn), do đó công trình có độ thanh mảnh lớn.
Đây là loại công trình tự đứng đƣợc nhờ và chính kết cấu của bản thân. Tùy vào
mục đích, yêu cầu sử dụng mà chiều cao của và hình dạng tiết diện tháp khác nhau.
Chiều cao tháp có thể từ hàng chục mét đến vài trăm mét. Hình dạng tháp thƣờng
đƣợc thiết kế theo dạng đứng, dạng thon, dạng thon đổi độ dốc một số lần (hình
1.1).
Tháp Ăng ten thƣờng có dạng dàn là một hệ thanh thép không gian đƣợc liết
kết với nhau bằng liên kết bulong hoặc hàn. Tháp thƣờng có hình dạng ba mặt bên,
bốn mặt bên và nhiều mặt bên,… tùy vào yêu cầu kiến trúc, khả năng chịu lực, yêu
cầu công nghệ, khả năng thi công….
Các thông số quan trọng quyết định chiều rộng chân tháp và đỉnh tháp là chiều
cao của tháp và tải trọng tác dụng vào tháp. Thông thƣờng chiều rộng chân tháp
thƣờng lấy B=(1/8-1/20)H, với H là chiều cao tháp. Ngoài ra bề rộng chân tháp B
còn phụ thuộc vào các yếu tố khác nhƣ kích thƣớc thanh cánh chân tháp, sức chịu
tải đất nền, diện tích đất đƣợc phép sử dụng cũng nhƣ yêu cầu về thẩm mỹ. Chiều
rộng đỉnh tháp Ăng ten vào khoảng 0.9-1.5m và không nên bé hơn 0.75 lần đƣờng
kính D của chảo Ăng ten đỉnh tháp.
- Dạng đứng: trục của thanh cánh tháp đều song song và vuông góc với mặt
móng. Số lƣợng thanh cánh có thể là ba, bốn hoặc nhiều thanh. Loại tháp này chế
tạo và lắp ghép đơn giản (số chủng loại cấu kiện ít). Chịu tải trọng đứng khá tốt,
nhƣng khi chịu tải trọng ngang hình dạng này không hợp lý do không phù hợp với
hình dạng biểu đồ mômen của côngxon. Để hạn chế sự bất hợp lý này, có thể thay
đổi tiết diện thanh cánh đứng nhƣng cũng ít hiệu quả. Vì vậy nên dùng dạng thẳng
đứng cho những tháp thấp.
- Dạng thon: trục các thanh cánh có cùng độ dốc trên suốt chiều cao của tháp.
Do đặt nghiêng nên khi chịu tải trọng đứng các thanh cánh bị uốn xiên, nếu độ dốc
(độ nghiêng) bé thì tác dụng của uốn xiên cũng không đáng kể. Dạng này khi chịu
tải trọng ngang thì biểu đồ mômen phù hợp hơn so với dạng đứng, cách phân phối

16. 5
độ cứng và phân phối khối lƣợng cũng phù hợp hơn. Vì vậy, hình dạng này thƣờng
dùng cho tháp có chiều cao trung bình.
- Dạng thon đổi độ dốc một số lần: dọc theo chiều cao, độ dốc của thanh cánh
thay đổi một số lần. Số lần thay đổi càng nhiều thì việc chế tạo, lắp dựng càng khó
khăn nhƣng hiệu quả về mặt chịu lực, về kinh tế và thẩm mỹ.
a) b)
Hình 1.4: a) Tháp dạng thon; b) Tháp dạng thon đổi độ dốc một số lần
1.1.2. Tiết diện mặt cắt ngang tháp
Dạng mặt bằng của tháp thông thƣờng có các loại tam giác cân, hình vuông,
hình lục giác đều hoặc bát giác đều (hình 1.2), trong trƣờng hợp đặc biệt, có khi
ngƣời ta còn sử dụng kết cấu dạng lƣới. Hình thức mặt bằng nằm ngang của tháp có
quan hệ đến hiệu quả kinh tế và thẩm mỹ tạo hình. Thƣờng thì tiết diện loại tam
giác đƣợc sữ dụng đối với các loại tháp thấp đơn giản dễ chế tạo và thi công. Phổ
biến thƣờng là các dạng tiết diện hình vuông đƣợc sữ dụng đối với các loại tháp cao
chịu đƣợc tải trọng lớn, tính ổn định cao và kiến trúc thẩm mỹ. Các loại tháp có tiết
diện lục giác hay bác giác ít đƣợc sữ dụng.
a) b) c)
Hình 1.5. a) Tiết diện tam giác; b) Tiết diện hình vuông; c) Tiết diện lục giác đều
1.1.3. Cấu tạo các hệ thanh của tháp
1.1.3.1. Thanh cánh
Hình dạng và số lƣợng thanh cánh sẽ quyết định chung toàn bộ hình dạng
chung của tháp. Chiều dài thanh cánh đƣợc quyết định do nhu cầu sữ dụng. Tiết
diện thanh cánh thƣờng là tiết diện thép ống tròn rỗng, hoặc thép góc chữ L.

17. 6
1.1.3.2. Thanh bụng
Giống nhƣ trong dàn mái, hệ thanh bụng trong các thép dạng dàn làm nhiệm
vụ định hình cho các thanh cánh tháp (cố định dạng cho các dàng biên khi chịu tải,
làm giảm chiều dài tính toán và tránh uốn cục bộ cho thanh cánh. Có rất nhiều các
bố trí thanh bụng; việc chọn phƣơng án cho hệ thanh bụng không chỉ ảnh hƣởng
đến tính chất chịu lực của toàn tháp mà còn bị chi phối với khả năng thi công, yêu
cầu sữ dụng không gian và phƣơng án bố trí vách cứng ngang. Các phƣơng án
thƣờng dùng là:
Đối với tháp nhỏ và chiều dài thanh bụng không lớn thƣờng dùng hệ thanh
bụng xiên (hình 1.3a) hoặc hệ thanh bụng tam giác (hình 1.3b). Hệ thanh bụng này
có số thanh hội tụ tại nút liên kết với thanh cánh ít nên cấu tạo đơn giản nhƣng ổn
định của thanh bụng khi chịu nén không cao. Với hệ thanh bụng xiên khi tải trọng
ngang đổi chiều thì các thanh xiên hoàn toàn chịu kéo đổi thành hoàn toàn chịu nén,
do đó ổn định của tháp kém hơn. Bậc siêu tĩnh của toàn hệ không cao khi tháp có hệ
thanh bụng xiên và hệ thanh bụng tam giác.
Hệ thanh bụng chữ thập (hình 1.3c) có số thanh bụng quy tụ vào nút liên kết
với thanh cánh nhiều hơn nên cấu tạo nút phức tạp hơn, bậc siêu tĩnh của tháp cao
hơn. Khi tải trọng ngang đổi chiều thì vẫn có một nửa số thanh bụng chịu kéo, khi
tính toán giả thiết bỏ qua sự làm việc của các thanh bụng chịu nén thì hệ vẫn đảm
bảo bất biến hình, do đó ổn định của tháp cao hơn trƣờng hợp thanh bụng xiên và
tam giác. Tuy nhiên tháp có hệ thanh bụng chữ thập thì thanh cánh thƣờng có chiều
dài tính toán lớn, để khắc phục nhƣợc điểm này dùng hệ thanh bụng có thanh ngang
tại vị trí giao nhau của hai thanh xiên (hình 1.3d).
Khi hệ thanh bụng chữ thập bỏ đi thanh ngang sẽ trở thành hệ thanh bụng
quả trám (hình 1.3e). Khi đó số thanh bụng quy tụ vào nút liên kết với thanh cánh là
hai thanh nên cấu tạo nút đơn giản. Khi tải trọng ngang đổi chiều thì vẫn đảm bảo
một nửa số thanh xiên chịu kéo, với giả thiết bỏ qua sự làm việc của các thanh bụng
chịu nén thì hệ vẫn đảm bảo bất biến hình. Để làm giảm chiều dài tính toán của
thanh cánh và làm thanh đỡ cho sàn công tác hoặc bố trí vách cứng thì tại vị trí giao
của hai thanh xiên bố trí thêm thanh ngang (hình 1.3f).
Với tháp có tiết diện mặt cắt ngang lớn thì chiều dài thanh bụng xiên và thanh
ngang lớn, không có lợi về mặt chịu lực. Để khắc phục điều này dùng hệ thanh bụng
nửa xiên (hình 1.3g). Phƣơng án này vẫn đảm bảo nút liên kết thanh bụng với thanh
cánh đơn giản, chiều dài tính toán thanh bụng xiên và thanh ngang giảm đi nhiều,
nhƣng nút liên kết các thanh bụng với nhau lại phức tạp hơn.Trƣờng hợp chiều dài
tính toán thanh bụng, thanh cánh lớn quá hoặc có yêu cầu cao về mặt thẩm mỹ thì
dùng hệ thanh bụng phân nhỏ. Số lƣợng nút tăng lên, cấu tạo nút của tháp phức tạp
hơn các phƣơng án trên nhƣng bậc siêu tĩnh của hệ cao hơn, khả năng chịu lực tốt
hơn, phƣơng án này áp dụng cho tháp có chiều cao lớn.

18. 7
Hình 1.6. Các dạng liên kết thanh bụng
1.1.3.3. Vách cứng ngang
Vách cứng ngang (hình 1.4a, 1.4b, 1.4c, 1.4d) định hình cố định khoản cách
không gian cho các thanh cánh, định dạng tháp trong quá trình chịu lực. Vách cứng
ngang bao gồm hệ thanh xiên kết hợp với thanh ngang của các mặt bên tháp cùng
với bản phủ phía trên bằng bê tông hoặc thép tấm tạo thành miếng cứng bất biến
hình trong mặt phẳng tiết diện cắt ngang thân tháp. Vách cứng ngang đảm bảo cho
mặt cắt ngang thân tháp không đổi khi chịu lực phù hợp với giả thiết ban đầu khi
tính toán tháp. Vách cứng ngang làm tăng độ cứng chống xoắn của tháp, phân đều
mômen xoắn cho các dàn biên và làm giảm chiều dài tính toán của thanh ngang.
Mỗi tháp phải bố trí ít nhất hai vách cứng ngang, khoảng cách vách cứng ngang
Lv<= 3Bz, với Bz là chiều rộng trung bình thân tháp tại vị trí bố trí vách. Thông
thƣờng khoảng cách giữa các vách cứng ngang vào khoảng 9-10 m. Trên mỗi đoạn
lắp dựng phải có ít nhất một vách cứng ngang đảm bảo cho đoạn không bị biến hình
khi lắp ghép.
Hình 1.7. Các dạng vách cứng ngang

19. 8
1.2. CÁCH XÁC ĐỊNH NỘI LỰC
Để xác định nội lực của tháp có thể dùng cách tính đơn giản hoặc sử dụng các
chƣơng trình tính trên máy tính.
1.2.1. Cách tính đơn giản
+ Tính nội lực do tải trọng ngang gây ra cho hệ thanh thì sơ đồ tính toán đƣợc
đơn giản hoá về tính toán các các dàn phẳng mặt bên của tháp, gần đúng coi các nút
là các khớp.
Khi tính toán, để có thể giải đƣợc bằng các phƣơng pháp đơn giản của cơ học
kết cấu thì cách đơn giản nhất là bỏ qua các thanh bụng xiên chịu nén (hình 1.7a),
tuy nhiên hệ dàn phải đảm bảo là hệ bất biến hình, trong hệ chỉ còn thanh cánh,
thanh ngang và các thanh bụng xiên chịu kéo. Ngoài ra còn có thể dùng phƣơng
pháp phân tích hệ dàn siêu tĩnh thành hai hệ tĩnh định (hình 1.7b). Dấu của nội lực
thanh cánh và thanh bụng xiên thay đổi khi tải trọng ngang đổi chiều.
- Tính nội lực do tải trọng đứng:
*Đối với thanh cánh, nếu trục dọc thanh cánh thẳng đứng (tháp không thay
đổi tiết diện), hoặc góc giữa trục dọc thanh cánh so với trục thẳng đứng (góc dốc
nhất) là nhỏ thì tải trọng đứng chỉ gây nén cho thanh cánh, nếu góc dốc nhất khá lớn
thì tải trọng đứng còn gây uốn xiên cho thanh cánh, khi đó hệ thanh bụng cũng tham
gia chịu tải trọng đứng.
* Với hệ thanh bụng, tải trọng đứng gây ra lực kéo, nén và mômen uốn. Đối
với thanh bụng xiên tải trọng đứng thƣờng chỉ có tải trọng bản thân nên mômen uốn
thƣờng không lớn. Tuy nhiên với thanh bụng ngang tại vị trí sàn đặt thiết bị và vách
cứng ngang thì mômen uốn khá lớn.
Để tính nội lực do tải trọng đứng có thể áp dụng các sơ đồ tính đơn giản hoá
nhƣ đã nêu ở phần trên.
1.2.2. Cách tính bằng chƣơng trình tính toán kết cấu trên máy tính
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, hiện nay có nhiều chƣơng trình
tính toán kết cấu trên máy tính, đó là các công cụ mạnh để giải các bài toán kết cấu.
Các chƣơng trình mạnh thƣờng đƣợc áp dụng là Sap và Etabs. Khi áp dụng các
chƣơng trình này tính toán kết cấu tháp thép dạng dàn, tháp đƣợc mô hình hoá với
sơ đồ không gian gồm các phần tử hợp thành là các phần tử thanh, tải trọng tác
động vào tháp đƣợc phân thành các trƣờng hợp tải riêng biệt và đƣợc khai báo chính
xác độ lớn và phƣơng tác dụng dự kiến. Cách tính này mô hình hoá kết cấu sát với
thực tế, có thể khai báo và điều chỉnh liên kết giữa các thanh khá phù hợp với liên
kết thực (ngàm, ngàm đàn hồi, khớp). Khi giải bài toán thu đƣợc nhiều loại kết quả
nhƣ chuyển vị, biến dạng, nội lực, tần số dao động…do đó có thể đánh giá một cách
tổng quát về hệ kết cấu đã chọn.

20. 9
Hình 1.8: Sơ đồ tính nội lực

21. 10
CHƢƠNG 2
LÝ THUYẾT VỀ TÍNH TOÁN, KIỂM TRA
ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA THÁP
2.1. LÝ THUYẾT VỀ TÍNH TOÁN
2.1.1. Tải trọng tác dụng lên tháp
Tháp Ăng ten là công trình tháp có chiều cao lớn nhiều lần so với vệ rộng tháp
có thể tự đứng đƣợc mà không cần dầy neo trợ lực. Về mặt tổng thể có thể coi tháp
làm việc nhƣ dạng consol ngàm chặt vào móng. Tháp chịu tải trọng chủ yếu là tải
trọng ngang do gió và động đất gây ra. Các ứng xử của tháp không chỉ phụ thuộc
vào tải trọng tác dụng ma còn phụ thuộc vào bản thân công trình (Độ cứng, khối
lƣợng, vào cách phân bố khối lƣợng, dao động bản thân…).
Tải trọng tác động lên tháp thép nói chung và tháp thép dạng dàn nói riêng
gồm hai thành phần chính là tải trọng đứng và tải trọng ngang, ngoài ra tùy thuộc
vào các lĩnh vực khác nhau hoặc điều kiện làm việc còn xuất hiện tải trọng do cháy
nổ, tải trọng do nhiệt độ, mômen uốn xoắn tháp do thiết bị và cấu kiện đặt lệch tâm.
+ Tải trọng đứng do trọng lƣợng bản thân các thanh, do các thiết bị và cấu
kiện lắp trên tháp, do hoạt tải lắp dựng và sửa chữa, do lực căng trƣớc trong các
thanh cánh.
- Mômen uốn do thiết bị và cấu kiện đặt lệch tâm đƣợc chuyển thành lực kéo
nén trong các thanh cánh.
+ Tải trọng ngang tác động vào tháp do các thành phần chính là gió và động
đất.
Ngoài ra tùy lĩnh vực khác nhau mà có các loại tải trọng ngang khác nhƣ tải
trọng ngang do đứt dây dẫn điện, do mômen xoắn (thiết bị và cấu kiện đặt lệch tâm
gây ra mômen xoắn, mômen xoắn phân thành lực ngang tác dụng vào các dàn biên
của tháp)…
- Tháp thép nói chung và tháp thép dạng dàn nói riêng là công trình có độ
thanh mảnh lớn, khi chịu tác động của gió bão công trình sẽ có dao động khá lớn
nên phát sinh lực quán tính. Do vậy ngoài tải trọng gió tĩnh do áp lực gió tác dụng
vào công trình còn có thành phần gió động do khối lƣợng công trình tham gia dao
động gây ra lực quán tính. Với tính chất đặc biệt của tải trọng gió là tác động
thƣờng xuyên, liên tục, phƣơng và chiều cũng nhƣ cƣờng độ luôn thay đổi nên tải
trọng do gió là một trong những loại tải trọng gây nguy hiểm nhất cho công trình
dạng tháp.
- Với tháp dựng trong vùng động đất thì thành phần lực ngang còn do tải trọng
động đất gây ra. Đặc điểm của tải trọng động đất cũng nhƣ gió động, là lực quán
tính phát sinh do khối lƣợng công trình tham gia dao động.

22. 11
- Một điểm cần lƣu ý khi tính toán tần số và biên độ dao động của tháp đỡ
đƣờng dây tải điện khi tính toán động đất và gió động là bỏ qua trọng lƣợng dây dẫn
và các phụ kiện để treo dây.
Trong tính toán, tải trọng ngang do gió động và động đất đặt ở trọng tâm khối
lƣợng của các đoạn tháp. Tải trọng ngang gây ra nội lực kéo, nén trong hệ thanh của
tháp.
- Thành phần tải trọng tác dụng lên tháp gồm:
2.1.2. Tỉnh tải
Tỉnh tải tác dụng lên tháp chủ yếu là tải trọng bản thân tháp gồm các hệ thanh
cánh, thanh bụng, các liêt kết hàn hoặc bulong. Tải trọng này đƣợc xác định chính
xác khi đã hoàn thành thiết kế xong. Trong giai đoạn thiết kê sơ bộ hoặc thiết kê
phƣơng án đại lƣợng này chỉ xác định một cách gần đúng.
Theo PGS.TS Phạm Văn Hội và CTV, 1998.Kết cấu thép 2 công trình dân
dụng và công nghiệp. Hà Nội. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật.
* Với các phép tính sơ bộ ban đầu, trọng lƣợng bản thân của toàn tháp (hoặc
trung bình 1m chiều cao tháp) có thể xác định dựa vào công thức kinh nhiệm sau:
3
0 w
i H
G G K K
   , kG hoặc kG/m,
Trong đó:
Gi : trọng lƣợng toàn tháp (hoặc của 1m cao) là đại lƣợng đang cần tìm;
G0 : trọng lƣợng toàn tháp (hoặc của 1m cao) của tháp đã biết theo một tài liệu
nào đó;
Kw = wi/w0 - tỉ số tải trọng gió khu vực của tháp đang xét và tháp đã biết;
KH = Hi/H0 - tỉ số chiều cao của tháp đang xét và tháp đã biết;
Cũng có thể xác định trọng lƣợng bản thân dựa trên cơ sở đã có chiều dài
thanh, đã giả thiết trƣớc kích thƣớc tiết diện thanh.
Trọng lƣợng tiêu chuẩn của thanh thứ I nào đó, có chiều dài Lj (m) và diện
tích tiết diện Ạj (m2
) xác định theo công thức:
0
j j j
G L A 
   , kG
Trọng lƣợng của toàn tháp (hoặc một đoạn thứ k nào đó) xác định gần đúng
theo công thức :
0
1
1.15
r
j j
j
G L A 

  
 , kG
Trong đó:
0
 : trọng lƣợng riêng của vật liệu thanh, với thép 0
 =7.85 T/m3
;
r : tổng số thanh j của toàn tháp (hoặc đoạn thứ k) ;
1.15 : hệ số tăng trọng lƣợng, kể đến trọng lƣợng của bản mắt và các chi tiết
khác : bu lông, đƣờng hàn, thang, sàn công tác.. làm tăng trọng lƣợng chung của
toàn tháp (hoặc một đoạn).

23. 12
Sau khi thiết kê chi tiết cần tính toán lại chính xác trọng lƣợng của tháp nếu
sai lệch trọng lƣợng của hai lần tính nhỏ hơn 10 - 15%. Thì chấp nhận trọng lƣợng
giả thiết là đúng mà không cần phải tính lại.
2.1.3. Hoạt tải
Hoạt tải của tháp Ăng ten chủ yếu là hoạt tải sửa chữa bảo trì tháp, ngoài ra
còn có các tải trọng của các thiết bị đƣợc lắp dựng trên tháp bao gồm tải trọng đứng
và momen do tải trọng gió gây ra cho thiết bị.
2.1.4. Tải trọng gió
Tải trọng gió là loại tải trọng ngang mang tính chất động lực. Tải trọng gió
bao gồm hai thành phần là phần tĩnh và phần động. Thành phần tĩnh (Wo) của gió là
do dòng thổi của gió tác dụng lên các vật cản là bề mặt chung của công trình. Thành
phần động (WP) của gió là do lục va đập (mạch động) hoặc lực quán tính sinh ra do
khối lƣợng công trình bị dao động bởi gió. Vậy tác động của tải trọng gió lên công
trình là tổng tác động của hai thành phần: W W W
o p
 
2.1.4.1. Thành phần tĩnh của gió
Theo TCVN 2737-1995, Tải trọng tác động – Tiêu chuẩn thiết kế.
Giá trị tiêu chuẩn phần tĩnh của tải trọng gió ở độ cao z, ký hiệu là w; đƣợc
xác định theo công thức: 0
W=W k c
 
Trong đó:
- W0 : giá trị của áp lực gió lấy theo bảng đồ phân vùng phụ lục D và điều 6.4
- k: hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao lây theo bảng 5.
- c: hế số khí động lấy theo bảng 6.
γ hệ số tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1.2.
Khí gió thổi vào công trình theo một hƣớng xác định nào đó, nhƣng mỗi bề
mặt công trình đều có đặc trƣng khí động c riêng biệt, nên bề mặt của công trình,
bao gồm mặt đón gió (mặt trƣớc) và mặt khuất gió (mặt sau), mặt mái và các mặt
bên (mặt hồi) đều chịu tác động của tải trọng gió với các định lƣợng khác nhau. Với
mỗi mặt tham chiếu mặt khảo sát này giá trị tiêu chuẩn của tải trọng gió coi nhƣ
phân bố đều theo phƣơng vuông góc với bề mặt cản gió; có chiều đập vào mặt đón
gió, khi c mang dấu dƣơng; có chiều hƣơng ra khoi mặt hút, khi c mang dấu âm.
Trong bài toán thiết kế, tùy theo từng trƣờng hợp cụ thể có thể đƣa w về dải lực
phân bố ngang (hoặc lực tập trung) đặt ở mức các vách ngang hoặc các dải phân bố
dọc theo chiều cao, với giá trị tăng dần theo quy luật của hệ số địa hình k.
+ Một cấu kiện j (hoặc phần công trình, thanh thép thứ j), nằm ở độ cao z
trong không gian gió thổi thì tổng giá trị tiêu chuẩn của thành phần tĩnh của tải
trọng gió lên phần thứ j này là một lực tập trung W0j đặt tại trọng tâm của nó, theo
hƣớng gió, xác định theo công thức: 0 0
W W
j x j
k c A
   

24. 13
Trong đó:
Aj: diện tích hình chiếu lên phƣơng vuông góc với luồng gió của phần đón gió
vào hút gió của phần công trình thứ j, m2
;
K: hệ số địa hình;
cx: hệ số khí động (còn gọi là hệ số cản chính diện) tƣơng ứng với các mặt đón
gió và hút gió của phần công trình thứ j; ta có cx = 1.4 với thép hình khi mặt đón gió
của thanh vuông góc với phƣơng gió;cx = 1.2 với dây điện và dây cáp; cx = k0cx∞ với
thép tròn thép ống khi trục thanh vuông góc vói phƣơng gió hệ số k0 đƣợc xác định
theo bảng 6.1, ở sơ đồ 34 trong bảng 6, TCVN 2737-1995; cx∞ xác định theo biểu đồ
ở hình 2.1 phụ thuộc vào tỉ số Reynodds Re và ∆/d, ∆ là độ xù xì của về bề mặt (∆ =
0.001 m đối với kêt cấu thép) d là đƣờng kính ngoài:
5
0
Re 0.88 W 10
d
d k



 
Trong đó:
w0 : áp lực gió tiêu chuẩn, N/m2
;
υ: vận tốc tính toán của gió, m/s;
ν: độ nhớt động của không khí (ở điều kiện nhiệt độ và áp suất không khí tiêu
chuẩn ν = 0.145.10-4
m2
/s);
γ: hệ số tín cậy của tải trọng gió, γ=1.2.
Hình 2.1. Biểu đồ xác định hệ số Cx∞
+ Lực gió tác động lên một dàn không gian từ ba mặt trở lên (các mặt này là
các mặt phẳng giống nhau). Những thanh dàn ở mặt khuất gió nhận đƣợc tác động
nhỏ hơn so với mặt đón gió, do có sự cản trở của dàn đón gió. Đối với mặt đón gió
vuông góc với phƣơng gió của dàn không gian, áp lực gió quy trên một đơn vị diện
tích bề mặt dàn là: 1 0
w W xi i
c A
k
A
 
Đặt c xi i
x
c A
A
 
,
gọi là hệ số cản chính diện của dàn.
Ta có: 1 0
w W x
kc
 ,
Trong đó:
cxi: là hệ số khí động của thanh dàn thứ i;
Ai: diện tích chắn gió của thanh dàn thứ I;
A: diện tích giới hạn đƣờng bao ngoài của dàn.

25. 14
Tƣơng tự nhự vậy ta có áp lực gió quy trên một đơn vị diện tích hình bao của
mặt dàn phía khuất gió là:
2 0
w W x
c


Trong đó ε: hệ số kể đến sự giảm tải gió vào dàn phía khuất gió do có sự cản
trở của dàn trực tiếp đón gió. Với dàn làm bằng thép ống có Re ≥ 4.105
thì ε = 0.95.
Với dàn thép hình thì ε phụ thuộc vào b/h và tỉ số ϕ (b là khoảng cách giữa dàn
khuất gió và dàn đón gió, h là bề cao (kích thƣớc bé hơn) của dàn; ϕ = ∑Ai/A) đƣợc
quy định ở sơ đồ 38, bảng 6 TCVN 2737-1995; với tháp tiết diện vuông 4 mặt: (b
/h) = 1.
Nhƣ vậy tổng áp lực gió trên diện tích hình bao Ak của dàn không gian hoặc
đoạn giàn không gian thứ k là:
1 2 1 0 1
W (w w ) W (1 )
ok k x k
A k kc A k

   
0
W W
ok t k
kc A

2.1.4.2. Thành phần động của gió
Bản chất của thành phần gió động gồm: “xung của vận tốc gió” và “lực quán
tính của công trình” gây ra. Các thành phần này làm tăng thêm tác dụng của tải
trọng gió lên công trình do dao động, xét đến ảnh hƣởng của lực quán tính sinh ra
do khối lƣợng tập trung của công trình khi dao động bởi các xung của luồng gió.
Tùy vào mức độ nhạy cảm của công trình đối với tác dụng động lực của tải
trọng gió mà thành phần động của tải trọng gió chỉ cần kể đến tác động do thành
phần xung của vận tốc gió hoặc với cả lực quán tính của công trình.
Mức độ nhạy cảm đƣợc đánh giá qua tƣơng quan giữa giá trị các tần số dao
động riêng cơ bản của công trình, đặc biệt là tần số dao động riêng thứ nhất với tần
số giới hạn fL (Bảng 9, TCVN 2737-1995).
Bảng 2.1. Giá trị giới hạn của tần số dao động riêng fL
Vùng áp lực gió (Việt Nam)
fL (Hz)
Δ = 0.3 δ = 0.15
I 1.1 3.4
II 1.3 4.1
III 1.6 5.0
IV 1.7 5.6
V 1.9 5.9
Đối với công trình tháp ăng tên bằng thép ta có: độ giảm loga δ = 0.15 và tần
số giới hạn fL = 5.0.
- Với các công trình không mảnh lắm, có tần số dao động riêng đầu tiên f1 > fL
; thành phần động của tải trọng gió lên mỗi phần chia, mỗi đoạn tháp, trụ chỉ là sự
mạch động do dòng khí va đập vào bề mặt công trình, xác định theo công thức:

26. 15
0 0
W W
p 

Với trƣờng hợp này, tải trọng gió tiêu chuẩn là tổng của 2 thành phần (tĩnh +
mạch động): 0
W W (
1 )

 
Trong đó: W0: là thành phần tĩnh của tại trọng gió lên mỗi đoạn;
δ: hệ số áp lực của tải trọng giọ phụ thuộc vào dạng địa hình và độ cao xác
định tải trọng gió lấy theo bảng 8, TCVN 2737-1995.
ν: là hệ số tƣơng quan không gian áp lực động của tải trọng gió đƣợc lấy theo
bề mặt tính toán của công trình trên đó xác định các tƣơng quan động xác định theo
bảng 2.2.
Hình 2.2. Hệ tọa độ khi xác định hệ số tương quan không gian ν
Bảng 2.2. Hệ số tương quan không gian áp lực động ν của tải trọng gió
ρ, m
Hệ số v khi χ (m) bằng
5 10 20 40 80 160 350
0,1 0,95 0,92 0,88 0,83 0,76 0,67 0,56
5 89 0,87 0,84 0,80 0,73 0,65 0,54
10 0,85 0,84 0,81 0,77 0,71 0,64 0,53
20 0,80 0,78 0,76 0,73 0,68 0,61 0,51
40 0,72 0,72 0,70 0,67 0,63 0,57 0,48
80 0,63 0,63 0,61 0,59 0,56 0,51 0,44
160 0,53 0,53 0,52 0,50 0,47 0,44 0,38
Mặt phẳng tọa độ cơ bản song song với
bề mặt tính toán, khi quy ƣớc hƣớng
gió trùng với trục y
các tham số ρ và χ
ρ χ
zox b h
zoy 0.4a h
xoy b a
- Với công trình cao, độ mảnh lớn dể xác định thành phần động của tải trọng
gió gần đúng chia công trình thành nhiêu đoạn theo chiều cao (j = 1,…j,k…n) có
các khối lƣợng tƣơng ứng M1,….,Mj,Mk,…Mn phân bố dọc theo chiều cao. Khối
lƣợng của mỗi đoạn đặt tại trọng tâm đoạn (hoặc gần đúng tại vách cứng ngang của
đoạn).
- Giải bài toán dao động riêng, sẽ cho kết quả la một số tần số có đặc điểm f1 <
f2 <. ….fs < fL < fs+1. Trong đó f1, f2,. ….fs, fs+1 là các tần số dao động riêng cơ bản ở

27. 16
dạng dao động thứ 1, thứ 2,….thứ s, thứ (s+1) của công trình.
Trƣờng hợp này cần phải:
+ Xác định giá trị của s thành phần động tƣơng ứng với s dạn dao động đầu
tiên, có các tần số tƣơng ứng là f1, f2,. ….fs, fs+1 .
+ Xác định riêng lẽ từng giá trị của thành phần động, tƣơng ứng với mỗi dạng
dao động I ≤ s, tác dụng lên phần thứ k (hoặc tầng thứ k) của công trình.
+ Thành phần động ở dạng dao động thứ I, tác dụng lên phần thứ k, là một lực
ngang đặt tại tâm khối lƣợng của phần thứ k, theo chiều chuyển vị của tâm khối
lƣợng phần thứ k. Giá trị xác định theo công thức:
Wi i i i
pk k k
M y
 

Trong đó:
+ Mk: khối lƣợng phần công trình thứ k, trọng tâm của nó ở độ cao zk (so với
mặt móng);
+ ξi: hệ số động lực với dạng dao động thứ i, xác định theo đồ thị hình 2.3,
hoặc điều 6.13.2 – TCVN 2737-1995, phụ thuộc vào thông số εi:
0
10 w
940
i
i
f

 
với:
γ: hệ số tin cậy của tải trọng gió, γ = 1.2 ;
w0: áp lực gió tiêu chuẩn, daN/m2,
tƣơng ứng với địa điểm xây dựng;
fi: tần số (đơn vị Hz hoặc s-1
) của dạng dao động riêng thứ i của công trình;
yi
k : biên độ dao động ngang, ở dạng dao động riêng thứ i của công trình;
ψi
: hệ số, ứng với dao động thứ I, xác định với các phần chia n, theo công
thức:
0
1
2
1
W
( )
n
i
p j j
j
i
n
i
j j
j
y
M y
 




với:
Mj: khối lƣợng của phần công trình thứ j;
+ Wp0j: thành phần động của tải trọng gió lên phần thứ j của công trình, khi
chỉ kể đến sự mạch động, lực tập trung trùng với phƣơng gió thổi đƣợc xác định
theo công thức:
0 oj
W W (w )
p j y o j y
ckA
 
 
Aj: diện tích đón gió và hút gió của phần thứ j (gồm cả mặt trƣớc và mặt sau),m2
;
c: hệ số khí động, ứng với cả hai mặt, mặt đón gió và hút gió ;
n: tổng số phần chia công trình;
νy: hệ số tƣơng quan không gian, tƣơng ứng với hƣớng gió trùng với trục y.

28. 17
Hình 2.3. Hệ số động lực ξ
+ Đường cong 1: đối với công trình bê tông cốt thép và gạch đá kể cả các
công trình bằng khung thép có kêt câu bao che (δ = 0.3).
+ Đường cong 2: Các tháp, trụ thép, ống khói, các thiết bị dạng cột có bệ
bằng bê tông cốt thép (δ = 0.15).
2.1.4.3. Tổ hợp hệ quả các thành phần tác dụng của tải trọng gió:
a)Trường hợp gió thổi theo hướng trục y:
Sau khi xác định đƣợc các thành phần tác dụng của tải trọng gió (tĩnh và động)
ở mõi dạng dao động ; cần tiến hành đặt các thành phần tác dụng này vào hệ để giải
bài toán phân tích kết cấu. Thông thƣờng, các thành phần này đƣợc quy về các
thành phần tập trung nằm ngang theo các hƣớng dao động y và x và đặt tại nút phần
tử, ngang với mức trọng tâm (hoặc ngang với vách cứng).
Ký hiệu Qyk: là giá trị nội lực (lực cắt, lực dọc, momen uốn, momen lật) hoặc
chuyển vị (chuyện vị thẳng, góc xoay), gọi tắt là hệ quả tác động của tiết diện k nào
đó, do tải trọng gây ra, khi gió thổi theo hƣớng trục y, thì Qyk đƣợc xác định theo
công thức:
1
2
1
( )
s
y y y
k ok pkj
i
Q Q Q

  
Trong đó:
Qy
ok: giá trị của tiết diện k của đại lƣợng Qy
k, do thành phần tĩnh của tải trọng
gió thổi theo hƣớng trục y gây ra;
Qy
pki: giá trị của tiết diện k của đại lƣợng Qy
k, do thành phần động của tải trọng
gió gây ra, khi công trình dao động ở dạng thứ i, tƣơng ứng với hƣớng gió là trục y
(phải tính với s1 dạng dao động đầu tiên).
b)Trường hợp gió thổi theo hướng trục x:
Khi hƣớng gió thay đổi (xét hƣớng gió dọc theo trục x), cần tiến hành tƣơng
tự.
2
2
1
( )
s
x x x
k ok pkj
i
Q Q Q

  
Trong đó:
Qx
ok: giá trị của tiết diện k của đại lƣợng Qx
k, do thành phần tĩnh của tải trọng

29. 18
gió thổi theo hƣớng trục y gây ra;
Qx
pki: giá trị của tiết diện k của đại lƣợng Qx
k, do thành phần động của tải trọng
gió gây ra, khi công trình dao động ở dạng thứ i, tƣơng ứng với hƣớng gió là trục x
(phải tính với s2 dạng dao động đầu tiên, s2 ≠ s1).
c)Trường hợp gió thổi theo phương chéo của mặt bằng:
Cách tiến hành tƣơng tụ nhƣ khi gió thổi theo phƣơng trục x,y; nhƣng véc tơ
của tải trọng gió ban đầu (thoe phƣơng đƣờng chéo của mặt bằng) đƣợc chiếu
xuống theo phƣơng trục x, và trục y.
w 1.1w cos
x 
 ; w 1.1w sin
y 

Trong đó:
W: là áp lực gió daN/m2
,
α: là góc tạo thành bởi đƣờng chéo của mặt bằng và trục x.
hệ số 1.1 là hệ số kể đến hiện tƣợng gió xoáy trong lòng tháp khi thổi chéo qua
làm tăng áp lực gió w0.
2.1.5. Tải trọng động đất
2.1.5.1. Khái niệm và quan niệm thiết kế
Động đất là hiện tƣợng dao động rất mạnh của nền đất, gây ra bởi các hoạt
động kiến tạo hoặc do sự trƣợt đứt gãy của các lớp đất đá, làm giải phóng năng
lƣợng đột ngột trong vỏ trái đất.
Khi động đất xảy ra, năng lƣợng từ chấn tiêu sẽ truyền ra môi trƣờng xung
quanh dƣới dạng sóng đàn hồi vật lý: sóng dọc, sóng ngang và sóng mặt. Tất cả các
sóng vừa nêu trên do động đất gây ra đƣợc gọi là sóng địa chấn.
Khi động đất xảy ra, do ảnh hƣởng của sóng địa chấn, nền đất bị kéo, nén và
xoắn, cắt nên có thể bị mất ổn định. Kết quả là, sau khi động đất đi qua, nền đất có
thể bị lún, sụt lở và hóa lỏng. Các công trình nằm trên nền đất đó sẽ bị phá hoại.
Ngƣời ta dùng khái niệm “cấp động đất” (độ Richter) để thể hiện mức độ thiệt
hại của động đất. Có tổng cộng là 12 cấp động đất, nhƣ sau:
+ Cấp 1: Động đất không cảm thấy, chỉ có máy mới ghi nhận đƣợc.
+ Cấp 2: Động đất ít cảm thấy (rất nhẹ). Trong những trƣờng hợp riêng lẻ, chỉ
có ngƣời nào đang ở trạng thái yên tĩnh mới cảm thấy đƣợc.
+ Cấp 3: Động đất yếu. Ít ngƣời nhận biết đƣợc động đất. Chấn động y nhƣ tạo
ra bởi một ô tô vận tải nhẹ chạy qua.
+ Cấp 4: Động đất nhận thấy rõ. Nhiều ngƣời nhận biết động đất, cửa kính có
thể kêu lạch cạch.
+ Cấp 5: Thức tỉnh. Nhiều ngƣời ngủ bị tỉnh giấc, đồ vật treo đu đƣa.
+ Cấp 6: Đa số ngƣời cảm thấy động đất, nhà cửa bị rung nhẹ, lớp vữa bị rạn.
+ Cấp 7: Hƣ hại nhà cửa. Đa số ngƣời sợ hãi, nhiều ngƣời khó đứng vững, nứt
lớp vữa, tƣờng bị rạn nứt.

30. 19
+ Cấp 8: Phá hoại nhà cửa; Tƣờng nhà bị nứt lớn, mái hiên và ống khói bị rơi.
+ Cấp 9: Hƣ hại hoàn toàn nhà cửa; nền đất có thể bị nứt rộng 10 cm.
+ Cấp 10: Phá hoại hoàn toàn nhà cửa. Nhiều nhà bị sụp đổ, nền đất có thể bị
nứt rộng đến 1 mét.
+ Cấp 11: Động đất gây thảm họa. Nhà, cầu, đập nƣớc và đƣờng sắt bị hƣ hại
nặng, mặt đất bị biến dạng, vết nứt rộng, sụp đổ lớn ở núi.
+ Cấp 12: Thay đổi địa hình. Phá huỷ mọi công trình ở trên và dƣới mặt đất,
thay đổi địa hình trên diện tích lớn, thay đổi cả dòng sông, nhìn thấy mặt đất nổi
sóng.
Trong trƣờng hợp, nền đất ổn định, công trình đặt trên nền sẽ xuất hiện những
phản ứng (chuyển vị, vận tốc và gia tốc) và nội lực của công trình nói chung là vƣợt
quá nội lực tính toán tĩnh. Đây chính là nguyên nhân gây ra sự hƣ hỏng cho công
trình nằm trong vùng động đất.
Các nhà thép chịu động đất cần đƣợc thiết kế theo một trong hai quan niệm
sau:
a) Kết cấu có khả năng tiêu tán năng lƣợng thấp (quan niệm a);
b) Kết cấu có khả năng tiêu tán năng lƣợng (quan niệm b);
Theo quan niệm a, nội lực có thể đƣợc tính toán trên cơ sở phân tích đàn hồi
tổng thể mà không xét đến sự làm việc phi tuyến của vật liệu. Khi sử dụng phổ thiết
kế nêu trong thì giá trị giới hạn trên của hệ số ứng xử q đƣợc lấy bằng 1,5 (xem
Bảng 6.1 – TCVN 9386-2012). Trong trƣờng hợp công trình có dạng không đều
theo mặt đứng, hệ số ứng xử q phải đƣợc nhân với hệ số 0.8 nhƣng không nhất thiết
phải nhỏ hơn 1,5. Theo quan niệm a, nếu lấy giá trị giới hạn trên của q lớn hơn 1,5
thì các cấu kiện kháng chấn chính của kết cấu phải có tiết diện thép thuộc lớp 1, 2
hoặc 3.
Bảng 2.3. Các quan niệm thiết kế, cấp dẻo kết cấu, giới hạn trên của hệ số ứng xử q
Quan niệm
thiết kế
Cấp dẻo
kết cấu
Phạm vi giá trị của hệ số ứng xử q
Quan niệm a DCL (Thấp) ≤ 1,5 đến 2
Quan niệm b DCM (Trung
bình)
≤ 4 và không vƣợt quá các giá trị giới hạn
trong Bảng 1.4
DCH (Cao) lấy theo các giá trị giới hạn trong Bảng 1.4
Theo quan niệm b, khả năng chịu tác động động đất của các bộ phận (vùng
tiêu tán năng lƣợng) của kết cấu phải tính đến sự làm việc ngoài giới hạn đàn hồi.
Khi sử dụng phổ thiết kế, giá trị của hệ số ứng xử q có thể lẩy lớn hơn giá trị giới
hạn trên nêu trong Bảng 2.3. Giá trị giới hạn trên của q phụ thuộc vào cấp dẻo kết
cấu và dạng kết cấu. Các kết cấu đƣợc thiết kế theo quan niệm b phải có độ mềm
dẻo thuộc cấp dẻo kết cấu trung bình hoặc cao (DCM hoặc DCH). Các cấp dẻo kết
cấu này cho phép tăng khả năng tiêu tán năng lƣợng của kết cấu theo cơ chế dẻo.

31. 20
Tùy thuộc vào cấp dẻo kết cấu mà các yêu cầu đặc thù của một hoặc nhiều phƣơng
diện sau đây phải đƣợc thỏa mãn: lớp tiết diện thép và khả năng xoay của liên kết.
2.1.5.2. Nhận dạng điều kiện nền theo tác dụng của động đất:
a) Nhận dạng các loại đất nền:
Các loại nền đất A, B, C, D và E đƣợc mô tả bằng các mặt cắt địa tầng, các
tham số cho trong Bảng 2.4 và đƣợc mô tả dƣới đây, có thể đƣợc sử dụng để kể đến
ảnh hƣởng của điều kiện nền đất tới tác động động đất. Việc kể đến ảnh hƣởng này
còn có thể thực hiện bằng cách xem xét thêm ảnh hƣởng của địa chất tầng sâu tới
tác động động đất.
Bảng 2.4. Bảng phân loại đất nền theo TCVN 9386-2012
Loại Mô tả
Các tham số
Vs,30
(m/s)
NSPT
(nhát/30 cm)
Cu
(Pa)
A Đá hoặc các kiến tạo địa chất khác tựa đá, kể
cả các đất yếu hơn trên bề mặt với bề dày
lớn nhất là 5 m.
> 800 - -
B Đất cát, cuội sỏi rất chặt hoặc đất sét rất
cứng có bề dày ít nhất hàng chục mét, tính
chất cơ học tăng dần theo độ sâu.
360 -
800
> 50 > 250
C Đất cát, cuội sỏi chặt, chặt vừa hoặc đất sét
cứng có bề dày lớn từ hàng chục tới hàng
trăm mét.
180 -
360
15 - 50 70 -
250
D Đất rời trạng thái từ xốp đến chặt vừa (có
hoặc không xen kẹp vài lớp đất dính) hoặc
có đa phần đất dính trạng thái từ mềm đến
cứng vừa.
< 180 < 15 < 70
E Địa tầng bao gồm lớp đất trầm tích sông ở
trên mặt với bề dày trong khoảng 5 m đến 20
m có giá trị tốc độ truyền sóng nhƣ loại C, D
và bên dƣới là các đất cứng hơn với tốc độ
truyền sóng Vs lớn hơn 800 m/s.
S1 Địa tầng bao gồm hoặc chứa một lớp đất sét
mềm/bùn (bụi) tính dẻo cao (Pl lớn hơn 40)
và độ ẩm cao, có chiều dày ít nhất là 10 m.
< 100
(tham
khảo)
- 10 - 20
S2 Địa tầng bao gồm các đất dễ hóa lỏng, đất
sét nhạy hoặc các đất khác với các đất trong
các loại nền A-E hoặc S1.
b) Đỉnh gia tốc nền tham chiếu, gia tốc nền thiết kế:
Với hầu hết những ứng dụng của tiêu chuẩn này, nguy cơ động đất đƣợc mô tả
dƣới dạng một tham số là đỉnh gia tốc nền tham chiếu agR trên nền loại A. Các tham
sổ bổ sung cần thiết cho các dạng kết cấu cụ thể đƣợc cho trong các phần liên quan
của tiêu chuẩn này.
Đỉnh gia tốc nền tham chiếu do cơ quan Nhà nƣớc có thẩm quyền lựa chọn
cho từng vùng động đất, tƣơng ứng với chu kỳ lặp tham chiếu TNCR của tác động
động đất đối với yêu cầu không sụp đổ (hoặc một cách tƣơng đƣơng là xác suất

32. 21
tham chiếu vƣợt quá trong 50 năm, PNCR). Hệ số tầm quan trọng l xem phụ lục E-
TCVN-9386-2012.
Giá trị agR lấy theo Bản đồ phân vùng gia tốc nền lãnh thổ Việt Nam, tỷ lệ 1 :1
000 000 (phiên bản thu nhỏ cho trong Phụ lục G, Phần 1) hoặc Bảng phân vùng gia
tốc nền theo địa danh hành chính cho trong Phụ lục H, Phần 1 (giá trị gia tốc nền
agR cho trong bảng đƣợc xem là giá trị đại diện cho cả vùng địa danh).
2.1.5.3. Phổ đàn hồi và phổ thiết kế
Đặc trƣng chuyển động của nền đất tại một điểm nào đó biểu thị tác động của
động đất của công trình và đƣợc dùng để thiết kế công trình chịu động đất. Theo
TCVN 9386-2012 sử dụng phổ phản ứng theo dạng dao động để xác định phản ứng
lớn nhất của công trình chịu động đất theo cách tổ hợp các phản ứng lớn nhất của
các dạng dao động chính.
Hình 2.4. Phổ phản ứng đàn hồi cho các loại nền đất từ A đến E (độ cản 5 %)
Giá trị các tham số S, TB, TC, TD, mô tả dạng phản ứng đàn hồi theo phƣơng
ngang. Với loại đất nền A, B, C, D, E đƣợc theo bảng 2.4. Đặc biệt với các nền loại
S1 và S2 cần thực hiện nghiên cứu riêng để xác định cụ thể hệ số này.
Để tránh phải thực hiện việc phân tích kết cấu trên hệ không đàn hồi với các
phổ phản ứng đàn hồi Se(T), ngƣời ta phân tích kết cấu trên phổ thiết kế Sd(T) la
dạng phổ phản ứng Se(T) đƣợc thu nhỏ thông qua hệ số ứng xử q của kết cấu, nên
còn gọi là phổ đàn hồi thu nhỏ.
Bảng 2.5. Giá trị các tham số biểu diễn hpoor phản ứng dàn hồi của nền đất
Loại nền đất S TB (s) TC (s) TD (s)
A 1,0 0,15 0,4 2,0
B 1,2 0,15 0,5 2,0
C 1,15 0,20 0,6 2,0
D 1,35 0,20 0,8 2,0
E 1,4 0,15 0,5 2,0
Ứng với thành phần nằm ngang của tác động động đất, tung độ của phổ thiết
kế Sd(T) đƣợc xác định theo biểu thức sau:

33. 22
+ 


















3
2
5
,
2
.
3
2
.
.
)
(
:
0
q
T
T
S
a
T
S
T
T
B
g
d
B
,
q
S
a
T
S
T
T
T g
d
C
B
5
,
2
.
.
)
(
: 


,









g
C
g
d
D
C
a
T
T
q
S
a
T
S
T
T
T
.
.
5
,
2
.
.
)
(
:

,








g
D
C
g
d
D
a
T
T
T
q
S
a
T
S
T
T
.
.
.
5
,
2
.
.
)
(
: 2

,
Trong đó:
ag : gia tốc nền thiết kế;
S: hệ số nền lấy tùy thuộc vào loại nền;
TB: là giới hạn dƣới của chu kỳ, ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng
gia tốc;
TC: là giới hạn trên của chu kỳ, ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia
tốc;
TD: là giá trị xác định điểm bắt đầu của phần phản ứng dịch chuyển không đổi
trong phổ phản ứng;
Sd(T): là phổ thiết kế;
q: là hệ số ứng xử;
: là hệ số ứng với cận dƣới của phổ thiết kế theo phƣơng nằm ngang,  = 0,2.
2.1.5.4. Hệ số ứng xử q của kết cấu công trình bằng thép:
Hệ số ứng xử q, là hệ số xét đến khả năng tiêu tán năng lƣợng của kết cấu. Đối
với hệ kết cấu đều đặn thì hệ số ứng xử q đƣợc lấy theo các giới hạn trên của giá trị
tham chiếu, đƣợc cho trong Bảng 2.6. Nếu nhà có tính chất không đều đặn theo mặt
đứng thì giá trị giới hạn trên của q trong bảng cần giảm đi 20 %.
Bảng 2.6. Giá trị giới hạn trên của hệ số ứng xử cho hệ kết cấu thông thường
Dạng kết cấu
Phân loại cấp dẻo kết cấu
DCM DCH
a) Khung chịu mômen 4 5 u/1
b) Khung với hệ giằng đúng tâm
Hệ giằng chéo
Hệ giằng chữ V
4
2
4
2,5
c) Khung với hệ giằng lệch tâm 4 5 u/1
d) Kết cấu con lắc ngƣợc 2 2 u/1
e) Kết cấu với lõi bêtông và vách bêtông (theo quy định cho kết cấu
BTCT)
f) Khung chịu mômen kết hợp với hệ giằng đúng tâm 4 4 u/1

34. 23
Dạng kết cấu
Phân loại cấp dẻo kết cấu
DCM DCH
g) Khung chịu mômen kết hợp với tƣờng chèn
Tƣờng chèn khối xây hoặc bêtông không đƣợc liên
kết mà chỉ tiếp giáp với khung
2 2
Tƣờng chèn bêtông cốt thép đƣợc liên kết vào khung (theo quy định cho kết cấu
hổn hợp)
Tƣờng chèn phân cách với khung chịu mômen (xem
phần khung chịu mômen)
4 5 x u/1
Tùy thuộc vào cấp dẻo kết cấu và hệ số ứng xử q sử dụng trong thiết kế mà
yêu cầu về phân loại tiết diện của cấu kiện thép có khả năng tiêu tán năng lƣợng
đƣợc cho trong Bảng 2.7 .
Bảng 2.7. Các yêu cầu về phân loại tiết diện thép của cấu kiện có khả năng tiêu tán
năng lượng theo cấp dẻo kết cấu và hệ số ứng xử
Cấp dẻo kết cấu Hệ số ứng xử q Phân loại tiết diện thép
DCM
1,5 < q ≤ 2 Loại 1, 2 hoặc 3
2 < q ≤ 4 Loại 1 hoặc 2
DCH q > 4 Loại 1
Hình 2.5 giới thiệu các loại hệ thanh thƣờng sử dụng cho tháp,trụ bằng thép
kèm theo hệ số ứng xử. Ứng với sơ đồ a, b, c, d, e,h các thanh giằng chéo của dàng
chịu kéo và nén đƣợc xét trong phân tích đàn hồi, sơ đồ f và g là hệ chữ thập trong
phân tích đàn hồi chỉ xét đến các thanh chịu kéo. Các sơ đồ a, b, c có hệ thanh dạng
chữ K, không cho phép tiêu tán năng lƣợng, vì vậy hệ số ứng xử lớn nhất q = 1.5.
Khi sử dụng giá trị ứng xử trong thiết kế lớn hơn 3.5 thì vách ngang phải là vách
cứng bất biến hình nhƣ hình 2.6.
Hình 2.5. Các giá trị cơ bản của hệ số ứng xử q cho các hệ thanh bằng thép
a) q = 1.5 b) q = 1.5 c) q = 1.5 d) q = 2.0
e) q = 3.0 f) q = 4.0 g) q = 4.0 h) q = 2.0

35. 24
Hình 2.6. Sơ đồ hệ thanh của vách cứng ngang của tháp thép, sử dụng q ≥ 3.5
2.1.5.5. Xác định tác động của động đất lên công trình
Dao động của nền đất sinh ra lực quán tính tác dụng tại chân công trình gọi là
lực cắt đáy. Tùy theo đặc trƣng của dao động riêng của công trình, có thể sử dụng
một trong hai phƣơng pháp sau đây để xác định lực cắt đáy:
a)Phương pháp phân tích tĩnh lực ngang tương đương.
Sử dụng cho công trình mà phản ứng đáng kể của nó chỉ bị ảnh hƣớng dao
đông cơ bảng thứ nhất, ảnh hƣởng của các dang động cao hơn không đáng kể.
Những công trình nhƣ vậy thõa mãn hai điều kiện sau:
Có các chù kỳ dao động đâu tiên T1, theo hai hƣớng thỏa mãn điều kiện:
T1 ≤ 4Tc và T1 ≤ 2s;
Thỏa mãn tính điều đặn theo chiều cao.
Theo mỗi phƣơng ngang chính, lực cắt đáy Fb1 xác định theo biểu thức sau:
1 1
( )
b d
F S T M 

Trong đó:
Sd(T1): tung độ của phổ thiết kế, ứng với chu kỳ dao động riêng T1;
T1: chu kỳ dao động riêng thứ nhất của công trình, ở hƣớng đang xét;
M: Tổng khối lƣợng của công trình bên trên đỉnh móng;
λ: hệ số điều chỉnh (λ = 0.85 nếu T1 ≤ 2Tc với nhà có trên 2 tầng, λ = 1.0 với
các trƣờng hợp khác);
Phân phối lực ngang do tác động động đất ở dạng dao động thứ nhất, lên phần
thứ k, tƣơng ứng với mỗi hƣớng đang xét là:
Lực ngang đặt tại trọng tâm thứ k, theo hƣớng đang xét (ví dụ hƣớng Y) là:
1
1 1
1
1
k k
k b n
j j
j
s M
F F
s M



Trong đó:
Fk1: lực ngang tác dụng tại phần thứ k(tầng thứ k), khi công trình dao động ở
dạng thứ nhất;
Fb1: lực cắt đáy tại đỉnh móng theo hƣớng đang xét
sk1, sj1: chuyển vị ngang theo hƣớng đang xét, ở dạng dao động thứ nhất, của
trọng tâm phần thứ k, j là tổng phần chia;

36. 25
Mk, Mj: khối lƣợng phần thứ k, thứ j;
b)Phương pháp phân tích phổ phản ứng:
Phƣơng pháp phổ phản ƣng áp dụng cho tất cả công trình không sử dụng đƣợc
phƣơng pháp tĩnh lực ngang tƣơng đƣơng. Với phƣơng pháp này phải xét đến tất cả
các dạng dao động góp phần đáng kể vào phản ứng tổng thể của công trình, nghĩa là
phải đảm bảo một trong hai điều kiện sau:
Tổng các khối lượng hữu hiệu tham gia các dao động được xét đến phải chiếm
ít nhất 90% tổng khối lượng toàn công trình.
Tất cả các dạng dao động có khối lượng tham gia(khối lượng hữu hiệu) lớn
hơn 5% tổng khối lượng toàn công trình đều được xét đến.
Với những công trình mà các dạng dao động xoắn góp phần đáng kể, thi số
dạng dao động cần xét đến trong các phép phân tích không gian cần thõa mãn hai
điều kiện sau:
s ≥ 3 n, vói n số phần chia (số đoạn tháp, số tầng nhà);
và chu kỳ dao đông riêng thứ s: Ts ≤ 0.2s
Việc tính toán tiến hành riêng biệt theo từng phƣơng (phƣơng Y) lần lƣợt với
mỗi dạng dao động i theo trình tự sau:
(1) Sử dụng các phần mềm phân tính kết cấu chuyên dụng nhƣ SAP2000,
ETABS…tính toán xác định chu kỳ vào thông số cần thiết của một số dạng dao
động riêng đầu tiên.
(2) Tùy thuộc vào loại nền đất ứng với dạng dao dộng riêng thứ i, có chu kỳ
dao động riêng Ti, xác định phổ thiết kế Sd(Ti) của công trình.
(3) Xác định tổng lực cắt đáy móng ứng với dạng dao động thứ i :
1
( )
b
y
d i yi
F S T M

Trong đó:
Sd(T1): phổ thiết kế ứng với chu kỳ dao động riêng Ti;
Myi: khối lƣợng hữu hiệu dạng dao động thứ i, có thể xác định Myi theo kết quả
bài toán riêng mà máy tính đƣa ra hoặc theo công thức:
2
1
2
1
yi
n
ji j
j
n
ji j
j
y M
M
y M


 
 
 



Với:
n: tổng số bậc tự do (số tầng nhà, số tầng chia tháp, trụ);
Mj: khối lƣợng tập trung phần thứ j;
yji: gia trị chuyển vị theo phƣơng đang xét Y của khối lƣợng phần thứ j, ứng
với dạng dao động thứ I;
(4) Phân tích lực cắt đáy (lực ngang) lên phần thứ k, theo phƣơng Y ở dạng
dao động thứ i nhƣ sau:

37. 26
1 1
1
1
1
k b
y y k k
n
j j
j
y M
F F
y M



Trong đó:
yk1, yj1: chuyển vị ngang theo phƣơng Y, ở dạng dao động thứ i, của trọng tâm
phần thứ k, j là tổng phần chia;
Mk, Mj: khối lƣợng phần thứ k, thứ j;
(5) Tổ hợp hệ quả của dạng dao động cần xét:
Khi các dạng dao động đang xét theo phƣơng Y là s1 đƣợc coi là độc lập, thi
hệ quả (nội lực, chuyển vị …) do động đất gây ra theo phƣơng Y, đƣợc tính theo
biểu thức:
 
1
2
1
s
Ey iEy
i
E E

  
Tƣơng tự nhƣ với phƣơng Y kết quả của tác động động đất lên công trình:
 
2
2
1
s
Ex iEx
i
E E

  
2.1.5.6. Tổ hợp tải trọng
Căn cứ vào TCVN 2737-1995 và TCVN 9386-2012 ta có các dạng tải trọng
nhƣ tĩnh tải (TT), hoạt tải (HT), tải trọng gió (GX,GY), tải trọng động đất
(ĐĐX,ĐĐY) đƣợc tổ hợp nhƣ sau:
1. ADD (TT + HT)
2. ADD (TT + GX)
3. ADD (TT – GX)
4. ADD (TT + GY)
5. ADD (TT – GY)
6. ADD (TT + 0.9HT + 0.9GX)
7. ADD (TT + 0.9HT - 0.9GX)
8. ADD (TT + 0.9HT + 0.9GY)
9. ADD (TT + 0.9HT - 0.9GY)
10. ADD (0.9TT + 0.8HT + ĐĐX + 0.3ĐĐY)
11. ADD (0.9TT + 0.8HT - ĐĐX - 0.3ĐĐY)
12. ADD (0.9TT + 0.8HT + ĐĐY + 0.3ĐĐX)
13. ADD (0.9TT + 0.8HT - ĐĐX - 0.3ĐĐY)
14. ENVE (TH1,TH2….TH13).
2.2. CÁC PHƢƠNG PHÁP VÀ GIẢ THUYẾT TÍNH TOÁN
Tƣơng tự nhƣ việc thiết kế kết cấu nhà, khi thiết kế tháp ăng ten bằng thép thì
trƣớc hết cần dựa vào các phƣơng án đã có hoặc các hƣớng dẫn về cấu tạo để định

38. 27
ra đƣợc hình dáng tổng thể của hệ thanh kiểu tiết diện thanh…, rồi dựa vào các
phép tính sơ bộ để giả thiết các tiết diện thanh. Sau đó tiến hành các vài toán kiểm
tra. Tháp phải thiết kế an toàn theo các điều kiện
Độ bền.
Ổn định cục bộ từng thanh.
Ổn định tổng thể toàn tháp.
Ổn định lật đổ công trình.
Biến dạng.
Sau đây giới thiệu một số sơ đồ tính cơ bản.
2.2.1. Sơ đồ côngxon
Coi toàn bộ tháp là thanh công xon thẳng đứng ngàm tại móng. Công xon này
có độ cứng là độ cứng toàn thanh tháp, chịu tác dụng các loại tải trọng nhƣ trình bày
trên. Momen uốn của tiết diện ngang tháp sẽ phân bố cho các thanh cánh tƣơng ứng
với bề rộng thanh tháp, còn lực cắt của tháp sẽ tạo ra cho hệ thanh bụng chịu. Sơ đồ
này đơn giản sẽ thực hiện các phép tính bằng tay, nhƣng sai số thƣờng lớn do phải
chấp nhận giả thiết sơ bộ. Vì vậy sơ đồ này chỉ dùng cho những bài toán sơ bộ ban
đầu để giả thiết tiết diện thanh dung cho các tháp nhỏ hoặc phân tích sơ bộ các tần
số dao động và chu kỳ của tháp.
2.2.2. Sơ đồ giàn phẳng
Bỏ qua các gãy khúc tại chỗ tháp đổi dốc (nêu có); khi đó các mặt bên đƣợc
coi là giàn phẳng nghiêng. Trong một trƣờng hợp tác dụng của tải trọng ngang, chỉ
có một số giàn phẳng chịu lực độc lập (gọi là giàn chịu tải), các giàn còn lại giữ vai
trò khoảng cách cho các giàn chịu tải, tiếp nhận và phân phối ngoại lực cho các giàn
chịu tải. Sơ đồ này chấp nhận giả thiết tính toán giàn phẳng trục các thanh bụng
cùng hội tụ trên trục thanh cánh tại một điểm gọi là nút (hoặc mắt) giàn, tải trọng
tác dụng lên thanh đƣợc quy thành lực tập trung đặc tại nút, các nút đƣợc coi là
khớp. Với sơ đồ này các thanh chỉ có nội lực dọc trục, chuyển vị nút xác định theo
lý thuyết giàn phẳng. Sơ đồ này cho kết quả thực tế hơn.
2.2.3. Sơ đồ không gian
Sơ đồ này phản ánh chính xác sự làm việc thực tế của tháp.Vì ở sơ đồ này các
thanh giữ nguyên vị trí của nó trong không gian. Liên kết các đầu thanh có thể coi là
khớp hoặc cứng. Tải trong tác dụng theo hƣớng bất kỳ. Tuy vậy việc giải bài toán
nội lực sơ đồ này khá phức tạp, khối lƣợng tính toán lớn nên không thể thực hiện
nếu không có chƣơng trình máy tính giúp đỡ. Hiện nay có một số phần mền tính
toán chuyên dụng nhƣ SAP2000, ETABS, STAADIII…để giải các bài toán động
lực, tìm ra nội lực, biến dạng của tháp theo hệ không gian.
2.3. VẬT LIỆU
Thép dùng làm kết cấu chịu lực cần chọn loại thép lò Mactanh hoặc lò quay
thổi oxy, rót sôi hoặc nữa tĩnh và tĩnh, có mác tƣơng đƣơng với các mác thép

39. 28
CCT34, CCT38 (hay CCT38Mn), CCT42, theo TCVN 1765:1975 và các mác tƣơng
ứng của TCVN 5709:1993 các mác thép hợp kim thấp theo TCVN 3104:1979. Thép
phải đƣợc đảm bảo phù hợp với các tiêu chuẩn nêu trên về tính năng cơ học và cả
về thành phần hóa học.
Cƣờng độ tính toán của vật liệu thép cán và thép ống đối với các trạng thái
ứng suất khác nhau đƣợc tính theo các công thức của Bảng 2.1. Trong bảng này, fy
và fu là cƣờng độ tiêu chuẩn lấy theo giới hạn chảy của thép và cƣờng độ tiêu chuẩn
của thép theo sức bền kéo đứt, đƣợc đảm bảo bởi tiêu chuẩn sản xuất thép và đƣợc
lấy là cƣờng độ tiêu chuẩn của thép; M là hệ số độ tin cậy về vật liệu, lấy bằng 1,05
cho mọi mác thép.
Cƣờng độ tiêu chuẩn fy, fu và cƣờng độ tính toán f của thép cácbon và thép hợp
kim thấp cho trong Bảng 2.8 và Bảng 2.8 (với các giá trị lấy tròn tới 5 MPa).
Bảng 2.8. Cường độ tính toán của thép cán và thép ống
Trạng thái làm việc Ký hiệu Cƣờng độ tính toán
Kéo, nén, uốn f f = fy /M
Trƣợt fv fv = 0,58 fy /M
Ép mặt lên đầu mút (khi tì sát) fc fc = fu /M
Ép mặt trong khớp trụ khi tiếp xúc chặt fcc fcc = 0,5 fu /M
Ép mặt theo đƣờng kính của con lăn fcd fcd = 0,025 fu /M
Bảng 2.9. Cường độ tiêu chuẩn fy, fu cường độ tính toán f của thép các bon
Mác thép
Cƣờng độ tiêu chuẩn fy và cƣờng độ tính toán f của
thép với độ dày t (mm)
Cƣờng độ
kéo đứt tiêu
chuẩn fu
không phụ
thuộc bề
dày t, mm
t ≤ 20 20 < t ≤ 40 40 < t ≤ 100
fy f fy f fy f
CCT34
CCT38
CCT42
220
240
260
210
230
245
210
230
250
200
220
240
200
220
240
190
210
230
340
380
420
Bảng 2.10. Cường độ tiêu chuẩn fy, fu và cường độ tính toán f của thép hợp kim thấp
Mác thép
Độ dày, mm
t ≤ 20 20 < t ≤ 30 30 < t ≤ 60
fu fy f fu fy f fu fy f
09Mn2 450 310 295 450 300 285 - - -
14Mn2 460 340 325 460 330 315 - - -
16MnSi 490 320 305 480 300 285 470 290 275
09Mn2Si 480 330 315 470 310 295 460 290 275
10Mn2Si1 510 360 345 500 350 335 480 340 325
10CrSiNiCu 540 400* 360 540 400* 360 520 400* 360
CHÚ THÍCH: * Hệ số M đối với trƣờng hợp này là 1,1; bề dày tối đa là 40 mm.

40. 29
Kim loại que hàn phải có cƣờng độ kéo đứt tức thời không nhỏ hơn trị số
tƣơng ứng của thép đƣợc hàn.
Dây hàn và thuốc hàn dùng trong hàn tự động và bán tự động phải phù hợp với
mác thép đƣợc hàn. Trong mọi trƣờng hợp, cƣờng độ của mối hàn không đƣợc thấp
hơn cƣờng độ của que hàn tƣơng ứng.
Cƣờng độ tính toán của mối hàn trong các dạng liên kết và trạng thái làm việc
khác nhau đƣợc tính theo các công thức trong Bảng 2.11. Trong liên kết đối đầu hai
loại thép khác nhau thì dùng trị số cƣờng độ tiêu chuẩn nhỏ hơn. Chiều dài tính toán
của mối hàn góc của một số loại que hàn cho trong Bảng 2.12.
Bảng 2.11. Cường độ tính toán của mối hàn
Dạng liên
kết
Trạng thái làm việc Ký hiệu
Cƣờng độ
tính toán
Hàn đối
đầu
Nén, kéo và uốn khi
kiểm tra chất lƣợng
đƣờng hàn bằng các
phƣơng pháp vật lý
Theo giới hạn chảy fw fw = f
Theo sức bền kéo
đứt
fwu fwu = ft
Kéo và uốn fw fw = 0,85 f
Trƣợt fwv fwv = fv
Hàn góc Cắt (qui ƣớc)
Theo kim loại mối hàn fwf fwf = 0,55 fwun
/ M
Theo kim loại ở biên nóng
chảy
fws fws = 0,45 fu
CHÚ THÍCH 1: fv và fv là cƣờng độ tính toán chịu kéo và cắt của thép đƣợc hàn; fu
và fwun là ứng suất kéo đứt tức thời theo tiêu chuẩn sản phẩm (cƣờng độ kéo đứt
tiêu chuẩn) của thép đƣợc hàn và của kim loại hàn.
CHÚ THÍCH 2: Hệ số độ tin cậy về cƣờng độ của mối hàn M lấy bằng 1,25 khi
fwun ≤ 490 Mpa và bằng 1,35 khi fwun  590 Mpa.
Bảng 2.12. Cường độ kéo đứt tiêu chuẩn fwun và cường độ tính toán fwf của kim loại
hàn trong mối hàn góc
Loại que hàn theo
TCVN 3223:1994
Cƣờng độ kéo đứt tiêu
chuẩn fwun
Cƣờng độ tính toán fwf
N42, N42 - 6B 410 180
N46, N46 - 6B 450 200
N50, N50 - 6B 490 215

41. 30
Bu lông phổ thông dùng cho kết cấu thép phải phù hợp với các yêu cầu của
TCVN 1916:1995. Cấp độ bền của bulông chịu lực phải từ 4.6 trở lên. Bulông
cƣờng độ cao phải tuân theo các qui định riêng tƣơng ứng. Cƣờng độ tính toán của
liên kết một bulông đƣợc xác định theo các công thức ở Bảng 2.13. Trị số cƣờng độ
tính toán chịu cắt và kéo của bulông theo cấp độ bền của bulông cho trong Bảng 2.13.
Cƣờng độ tính toán chịu ép mặt của thép trong liên kết bulông cho trong Bảng 2.14.
Cƣờng độ tính toán chịu kéo của bulông neo fba đƣợc xác định theo công thức fba =
0,4 x fub. Trị số cƣờng độ tính toán chịu kéo của bulông neo cho trong Bảng 2.16.
Bảng 2.13. Cường độ tính toán của liên kết một bulông
Trạng thái
làm việc
Ký
hiệu
Cƣờng độ chịu cắt và kéo của bulông ứng
với cấp độ bền
Cƣờng độ chịu ép mặt của
cấu kiện thép có giới hạn
chảy dƣới 440 MPa
4.6; 5.6; 6.6 4.8; 5.8 8.8; 10.9
Cắt fvb fvb = 0,38 fub fvb = 0,4 fub fvb = 0,4 fub 
Kéo ftb ftb = 0,42 fub ftb = 0,4 fub ftb = 0,5 fub 
Ép mặt
a.Bulông
tinh
fcb
   fcb = u
f
0,6 410
E
u
f
 

 
 
b. Bulông
thô và
bulông
thƣờng
   fcb = u
f
0,6 340
E
u
f
 

 
 
Bảng 2.14. Cường độ tính toán chịu cắt và kéo của bulông
Trạng
thái làm
việc
Ký
hiệu
Cấp độ bền
4.6 4.8 5.6 5.8 6.6 8.8 10.9
Cắt fvb 150 160 190 200 230 320 400
Kéo ftb 170 160 210 200 250 400 500
Bảng 2.15. Cường độ tính toán chịu ép mặt của bulông fcb.
Giới hạn bền kéo đứt của
thép cấu kiện liên kết
Giá trị fcb
Bulông tinh Bulông thô và thƣờng
340
380
400
420
440
450
480
500
520
540
435
515
560
600
650
675
745
795
850
905
395
465
505
540
585
605
670
710
760
805

42. 31
Bảng 2.16. Cường độ tính toán chịu kéo của bulông neo
Đƣờng kính
bulông, mm
Làm từ thép mác
CT38 16MnSi 09Mn2Si
Từ 12 đến 32
Từ 33 đến 60
Từ 61 đến 80
Từ 81 đến 140
150
150
150
150
192
190
185
185
190
185
180
165
2.4. ĐẶC TRƢNG TIẾT DIỆN HÌNH HỌC
Hệ thanh của tháp thép dạng giàn thƣờng dùng thép hình cán nóng hoặc thép
ống tùy vào mục đích sử dụng và yêu cầu về thẩm mỹ. Thông thƣờng các tháp đỡ
đƣờng dây tải điện, tháp đỡ đài nƣớc, đỡ băng tải, trạm trộn, các thanh dùng tiết
diện thép góc. Các tháp viễn thông, tháp ăngten dựng trong thành phố có yêu cầu
cao về thẩm mỹ hoặc tháp có nội lực trong thanh, thanh cánh dùng thép ống, thanh
bụng dùng thép góc hoặc dùng toàn bộ thép ống cho các thanh. Tiết diện thép ống
có bán kính quán tính và độ cứng theo mọi phƣơng là nhƣ nhau, với cùng chiều dài
tính toán và liên kết đầu thanh thì khả năng chịu lực là nhƣ nhau. Tiết diện thép góc
có hai cánh phẳng nên dễ liên kết nhƣng gia công tốn kém không tiết kiệm đƣợc vật
liệu thƣờng dùng cho các dạng tháp nhỏ và vừa. Tiết diện thép ống có bán kính
quán tính lớn, hệ số khí động bé nên tải trọng gió tác dụng lên tháp bé nên tiết diện
này thƣờng dùng trong các dạng tháp vừa hoặc lớn.
Hình 2.7. Các tiết diện thanh thường dùng cho tháp ăngten.
2.4.1. Chiều dài tính toán và độ mảnh của các thanh
Khái niệm chiều dài tính toán của thanh có thể hiểu là sự hiệu chỉnh chiều dài
(hiệu chỉnh khoảng cách hình học của hai tâm mắt) của một thanh thực nào đó có
liên kết hai đầu không phải là khớp (do bản mắt vốn có độ cứng khá lớn trong mặt
phẳng làm việc của nó, có thể cản trở không cho các thanh xoay và đồng thời các
thanh cùng tụ về một mắt cũng cản trở sự xoay tự do của nhau nên không thể xem là
khớp lý tƣởng theo giả thiết thiết kế hệ thanh không gian) so với chiều dài một
thanh quy đổi có hai đầu khớp là l0, mà ổn định của hai thanh này tƣơng đƣơng (lực
tới hạn bằng nhau). Chiều dài quy đổi l0 này đƣợc gọi là chiều dài tính toán của
thanh thực.

43. 32
Hình 2.8. Chiều dài tính toán các thanh trong hệ không gian
Bảng 2.17. Chiều dài tính toán thanh trong hệ dàn không gian dùng thép góc đơn
Loại thanh Chiều dài tính toán Bán kính quán tính
Thanh cánh l0 i
Dạng theo hình a, b, c lm imin
Dạng theo hình d, e 1.14lm ix hoặc iy
Thanh xiên
Dạng theo hình b, c, d μdld imin
Dạng theo hình a, e μdldc imin
Thanh ngang
Dạng theo hình b 0.8 lc imin
Dạng theo hình c 0.65 lc imin
Ghi chú :ldc là chiều dài quy ước của thanh xiên μd là hệ số quy đổi chiều dài
tính toán của thanh xiên.

44. 33
Bảng 2.18. Chiều dài quy ước của thanh xiên
Đặc điểm mắt giao nhau của
các thanh bụng
Chiều dài quy ƣớc ldc của thanh bụng xiên
nếu thanh đỡ là thanh
Chịu kéo
Không
chịu lực
Chịu nén
Cả hai thanh không gián đoạn ld 1.3ld 0.8Ld
Thanh đỡ gián đoạn và có phủ
bản mắt 1.3ld 1.6ld
Ld
Hình a
Hình e
(1.75- 0.15n)ld (1.9- 0.1n)ld Ld
Khi 1<=n<3
Khi n>=3 1.3ld 1.6ld Ld
Mắt giao nhau của các thanh
được giữ không cho chuyển vị ra
ngoài mặt phẳng dàn ld ld ld
* Ghi chú: Ld là chiều dài thanh xiên hình a, e.
+ n = (Jm,min ld)/(Jd,min lm) là tỷ số độ cứng đơn vị nhỏ nhất của thanh cánh
và thanh xiên.
+ Jm,min, Jd,min là mômen quán tính nhỏ nhất của tiết diện thanh cánh và
thanh xiên
Bảng 2.19. Hệ số chiều dài tính toán của thanh xiên μd
Liên kết của thanh
xiên với thanh cánh
n Gía trị của μd khi l/imin bằng
<= 60 60 < l/imin <=160 >= 160
Bằng đƣờng hàn hoặc bu lông
(không nhỏ hơn 2), không có
bản mã
≤ 2 1.14 0.54+36(imin/l) 0.765
≥6 1.04 0.56 +28.8(imin/l) 0.74
Bằng 1 bu lông, không có
bản mã
Không
phụ
thuộc n
1.12 0.64+28.8(imin/l) 0.82
Khi liên kết trực tiếp một đầu của thanh xiên với thanh cánh bằng đường hàn
hoặc bu lông, còn đầu kia qua bản mã thì hệ số chiều dài tính toán là 0.5(1+μd), khi
liên kết hai đầu thanh qua bản mã thì μd = 1
Dàn thép ống không dùng bản mắt lox=loy=0.9l.
Độ mảnh các thanh là tỉ số giữa chiều dài tính toán l0 và bán kính quán tính
của tiết diện I theo một phƣơng nào đó:
0
0 0
max
min
; ;
y
x
x y
x y
l
l l
i i i
  
  

45. 34
Với: 0
0 min 0
; ; ; min( , , )
y
x x
x y x x y x
I
I I
i i i i i i i
A A A
   
Ix, Iy, Ix0, A – momen quán tính đối với trục x, trục y, trục x0 và diện tích tiết
diện thanh xét.
Độ mảnh theo phƣơng bất kỳ của thanh phải thõa mãn điều kiện:
max [ ]
  
 
Giá trị λmax cho trong bảng 2.20 phụ thuộc vào loại thanh và dấu nội lực thanh.
Bảng 2.20. Độ mảnh giới hạn của thanh.
Loại thanh
Độ mảnh lớn nhất (λmax) khi thanh chịu
nén kéo
Thanh cánh 120 300
Thanh ngang 150 350
Thanh xiên 150 400
2.4.2. Biến dạng của tháp
Đối với các tháp ăng ten chuyển vị đỉnh hoặc góc xoay tại các tiết diện ngang
quá lớn sẽ làm ảnh hƣởng tới điều kiện sử dụng công trình. Vì vậy cần kiểm tra
công trình tháp ăng ten phải thõa mãn các điều kiện biến dạng sau:
Các giá trị cho phép [ζ] và [Δ]H đƣợc tra theo tiêu chuẩn riêng cho từng công
trình cụ thể của riêng từng ngành.
Chuyển vị ngang ở đỉnh tháp: [ ]
H H
  
Góc xoay của tiết diện ngang tại mức sàn công tác: [ ]
 

Các giá trị cho phép [ζ] và [Δ]H đƣợc tra theo tiêu chuẩn riêng cho từng công
trình cụ thể của riêng từng ngành.
Thông thƣờng đối với tháp ăng ten lấy các giá trị:
0 0
1 1
[ ] ;[ ] 1 2
250 400
H H 
 
    
 
 
2.5. TÍNH TOÁN THANH CHỊU NÉN
2.5.1. Thanh chịu nén
Thanh chịu nén đúng tâm tính toán về bền theo công thức:
c
N
f
A
 

 
Trong đó: N là lực nén đúng tâm tính toán;
A là diện tích tiết diện nguyên của cấu kiện;
γc là hệ số điều kiện làm việc;
f là cƣờng độ tính toán của thép;
φ là hệ số uốn dọc của thanh nén phụ thuộc vào độ mãnh qui ƣớc đƣợc tính
theo các công thức:
E
f




46. 35
Khi 0 <  ≤ 2,5: 











E
f
53
,
5
073
,
0
1
Khi 2,5 <  ≤ 4,5:
2
E
f
53
,
5
0275
,
0
E
f
3
,
27
371
,
0
E
f
0
,
13
47
,
1 




















Khi  > 4,5:
 





51
332
2
Giá trị số của hệ số  có thể lấy theo Bảng D.8, Phụ lục D, TCVN 5575-2012.
2.5.2. Thanh chịu kéo
Thanh chịu kéo đúng tâm tính toán về bền theo công thức:
c
n
N
f
A
 
 
Trong đó:
N là lực kéo đúng tâm tính toán;
An là diện tích tiết diện thực của cấu kiện. Diện tích tiết diện thực bằng diện
tích tiết diện nguyên trừ đi diện tích giảm yếu. Diện tích giảm yếu là diện tích bị
mất đi do yêu cầu chế tạo;
γc là hệ số điều kiện làm việc;
f là cƣờng độ tính toán của thép;
2.5.3. Ổn định tổng thể
Để kiểm tra ổn định tổng thể toàn tháp ta coi tháp nhƣ một cột rỗng chịu nén
uốn đồng thời và kiểm tra điều kiện này theo công thức:
c
N
f
A
 

 
Trong đó:
N là lực nén tính toán tác dụng lên toàn tháp.
A là tổng diện tích tiết diện các thanh cánh;
γc là hệ số điều kiện làm việc;
f là cƣờng độ tính toán của thép;
φ là hệ số uốn dọc của thanh rỗng tiết diện thanh đổi, chịu nén uốn là hàm số
của độ mảnh quy đổi tƣơng đƣơng λtd :
2
0
1 2
td
x x
A A
k
A A
 
 
 
  
 
 
 
 
Ax1, Ax2 là tổng diện tích tiết diện các thanh xiên trên cùng một mặt cắt ngang
của các mặt bên vuông góc với trục 1-1, 2-2;
k là hệ số phụ thuộc vào các góc nghiên của thanh bụng xiên so với các trục
thanh cánh, tra bảng nhƣ đối với cột rỗng chịu nén đúng tâm;
λ0 là độ mảnh toàn cột rỗng.

47. 36
2.6. TÍNH TOÁN LIÊN KẾT
2.6.1. Hàn đối đầu
Liên kết hàn đối đầu chịu kéo hoặc nén đúng tâm với lực dọc N đƣợc tính theo
công thức: c
w
w
f
tl
N


Trong đó:
t là chiều dày nhỏ nhất của các cấu kiện đƣợc liên kết;
lw là chiều dài tính toán của đƣờng hàn, bằng chiều dài thực (chiều dài hình
học) trừ đi 2t, hoặc bằng chiều dài thực nếu hai đầu của đƣờng hàn kéo dài quá giới
hạn nối (khi hàn trên bản lót).
2.6.2. Hàn góc
Liên kết hàn dùng đƣờng hàn góc, chịu tác dụng của lực dọc và lực cắt đƣợc
kiểm tra bền (cắt qui ƣớc) theo hai tiết diện:
Theo kim loại đƣờng hàn (tiết diện 1 trên Hình 2.9):
c
wf
w
f
t f
)
l
h
/(
N 


Theo kim loại ở biên nóng chảy (tiết diện 2 trên Hình 2.9):
c
ws
w
f
s f
)
l
h
/(
N 


Trong đó:
lw là chiều dài tính toán của đƣờng hàn, bằng chiều dài thực của nó trừ đi 10
mm;
hf là chiều cao của đƣờng hàn góc;
f và s là các hệ số lấy nhƣ sau: khi các cấu kiện đƣợc hàn là thép có giới hạn
chảy fy ≤ 530 MPa, lấy theo Bảng 2.14; khi fy > 530 MPa không phụ thuộc vào
phƣơng pháp hàn, vị trí đƣờng hàn và đƣờng kính que hàn lấy f = 0,7 và s = 1.
Hình 2.9. Sơ đồ tính toán tiết diện đường hàn góc.