Áp dụng phương pháp N2 xác định lực động đất tác dụng lên khung bê tông cốt thép

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Thêm vào BST

Báo xấu

13
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Áp dụng phương pháp N2 xác định lực động đất tác dụng lên khung bê tông cốt thép trình bày lại phương pháp N2 của Fajfar, quy trình thiết kế dựa trên phương pháp này và ví dụ với kết cấu khung bê tông cốt thép.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Áp dụng phương pháp N2 xác định lực động đất tác dụng lên khung bê tông cốt thép

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3 ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP N2 XÁC ĐỊNH LỰC ĐỘNG ĐẤT TÁC DỤNG LÊN KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP Nguyễn Thị Thanh Thúy Bộ môn XDDD&CN - Khoa công trình - Trường Đại học Thủy lợi Email: thuynt@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG trọng đơn điệu, yêu cầu động đất được xác Một phương pháp thiết kế công trình chịu định bởi phổ gia tốc đàn hồi. động đất hợp lý cần thỏa mãn hai điều kiện là Bước 2: Phổ yêu cầu ở dạng quan hệ phổ phản ứng của kết cấu đáp ứng đủ yêu cầu về gia tốc - phổ chuyển vị (dạng AD) cường độ, độ cứng và độ dẻo trong quá trình T2 chịu động đất và cần phải không quá phức tạp Sde  2 Sae trong thực hành tính toán. Phương pháp N2 là 4 một phương pháp phân tích phi tuyến đơn Xác định phổ phi tuyến với một độ dẻo giản có thể đánh giá công trình chịu động đất không đổi: theo tính năng đã được đưa vào tiêu chuẩn S  Sa  ae ; Sd  Sde Châu Âu EC8 - là phương pháp đáp ứng được R R hai yêu cầu nêu trên. Đây là phương pháp kết hợp giữa phân tích tĩnh phi tuyến (đẩy dần) và cách tiếp cận phổ phản ứng. Sự phát triển của N2 bắt đầu từ 1980 (Fajfar và Fishinger) ở đại học Ljubljana. Chữ N viết tắt của phân tích phi tuyến và 2 là hai mô hình toán học. Phương pháp này cho kết quả đánh giá với độ chính xác hợp lý nếu kết cấu có dạng dao động đầu tiên chiếm ưu thế, phù hợp đánh giá theo tính năng cho công trình khung BTCT hiện có hoặc mới thiết kế ở Việt Nam. Phương Hình 1. Phổ yêu cầu dạng AD [2] pháp này cũng có thể sử dụng như một công Bước 3: Phân tích tĩnh đẩy dần cụ để tiến hành theo cách tiếp cận thiết kế kết cấu trực tiếp dựa trên chuyển vị. - Giả thiết một dạng chuyển vị. Bài báo này sẽ trình bày lại phương pháp N2 - Xác định phân bố theo phương đứng của của Fajfar, quy trình thiết kế dựa trên phương lực ngang. pháp này và ví dụ với kết cấu khung BTCT. - Xác định quan hệ lực cắt đáy - chuyển vị đỉnh của kết cấu. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Phương pháp N2 của Fajfar (tóm tắt) Tiến hành đánh giá khả năng chịu động đất cho khung BTCT có nhiều bậc tự do. Bước 1: Chuẩn bị số liệu: Kết cấu, quan hệ lực - biến dạng phi tuyến cho các phần tử kết cấu dưới tác dụng của tải Hình 2. Thực hiện phân tích đẩy dần 77
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3 Bước 4: Hệ m ột bậc tự do tương đương - Xác định khối lượng m* n m*   m1i i 1 - Chuyển các đại lượng Q của hệ nhiều bậc tự do thành hệ Q* của hệ một bậc tự do tương đương thông qua hệ số chuyển đổi  m*   m i2i Hình 4. Thực hiện phân tích đẩy dần - Xác định quan hệ gần đúng lực đàn dẻo - cho hệ nhiều bậc tự do chuyển vị - Xác định cường độ F*, chuyển vị khi bị Bước 7: Đánh giá theo tính năng chảy dẻo d*y và chu kỳ T* So sánh yêu cầu động đất cục bộ hoặc tổng * m* d*y thể của hệ với khả năng của của cấp tính T  2 năng yêu cầu để đưa ra kết quả đánh giá. Fy* - Xác định đường cong khả năng (quan hệ 2.2. Xây dựng quy trình thiết kế dựa gia tốc - chuyển vị) Sa = F*/m* trên phương pháp N2 Bước 5: Động đất yêu cầu cho hệ một Dựa trên quy trình trên về đánh giá theo bậc tự do tính năng khả năng chịu động đất để đề xuất - Xác định hệ số giảm R = Sae/Say quy trình sau cho thiết kế kháng chấn dựa - Xác định chuyển vị yêu cầu trên chuyển vị với một mức tính năng yêu cầu cho trước như sau: * Sde  TC  d  Sd  1   R   1 *  ; T* < T C Bước 1: Với mức tính năng đã có (Chủ R  T  đầu tư, tư vấn thiết kế) xác định chuyển vị d* = Sd = Sde ; T* > T C dt (n) - chuyển vị đỉnh của hệ nhiều bậc tự do Bước 2: Xác định chuyển vị của hệ 1 bậc tự do tương đương d*t  S*d  d t /  Bước 3: Xác định độ dẻo hoặc độ cứng của kết cấu. Để xác định độ dẻo phải có giá Hình 3. Xác định chuyển vị yêu cầu d*[2] trị chuyển vị chảy của hệ. d yt * =dyt / Bước 6: Yêu cầu động đất tổng thể cho Độ dẻo:  = d* t /d* yt hệ nhiều bậc tự do Bước 4: Từ giá trị d*t Xác định được Sae * - Chuyển chuyển vị yêu cầu cho hệ một và T bậc tự do thành chuyển vị đỉnh của hệ nhiều R =  với T *  T C bậc tự do: d t = d*. R = (  1)T * /T C + 1 với T * < T C Say = Sae/R Bước 7: Xác định các Yêu cầu động đất Lực cắt đáy cho hệ một bậc tự do: Áp dụng quy trình phân tích tĩnh đẩy dần Fy* cho hệ nhiều bậc tự do cho đến khi đất đến Say  * từ đó tính được Fy* chuyển vị d t . m Xác định các giá trị cục bộ như chuyển vị Bước 5: Xác định lực cắt đáy cho hệ có tương đối của sàn, góc xoay của nút thông nhiều bậc* tự do qua dt . Fb = F y . 78
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3 Bước 6: Phân bố theo chiều cao lực động Sae = 0,43g và T* = 1,05 đất theo phương ngang: Say = Sae/R = 0,37g, F* y = 814,9kN i mi Vậy F b = 1043kN. Fi  Fb  i m i Phân phối theo cao độ tầng như sau: F3 = 301kN; F 2 = 484kN; F 1 = 258kN Ví dụ tính toán: Tương tự với trường hợp ag = 0,4g và Từ quy trình đã nêu trên thực hiện thiết kế ag = 0,5g ta tổng kết vào bảng sau: cho kết cấu khung BTCT 3 tầng 3 nhịp mỗi nhịp 6m (chịu động đất yêu cầu theo EC8, nền Bảng 2. Bảng giá trị lực cắt đáy loại B với các giá trị ag = 0,3g và ag = 0,5g. cho các trường hợp tính toán Gia tốc 0,3g 0,4g 0,5g 2 Sae (m/s ) 0,43g 0,77g 1,17g T* (s) 1,05 0,78 0,63 Fb (KN) 1043 1867 2838 3. KẾT LUẬN Hình 5. Khung nhiều bậc tự do - tiết diện Bài báo đã trình bày lại phương pháp N2 và tải trọng để đánh giá kết cấu chịu động đất (EC8) và Kết quả theo SAP2000: đưa ra một quy trình đơn giản có thể áp dụng để thiết kế tìm lực cắt đáy với một mức tính Bảng 1. Kết quả phân tích Sap 2000 năng cho trước và thực hiện một ví dụ tính T1 = 0,912s Cao độ (m) Mode 1 W i (kN) toán cho kết cấu khung BTCT có yêu cầu tính năng khác nhau. Tầng 3 +14 0,241 630 Tầng 2 +10 0,199 1230 4. TÀI LIỆU THAM KHẢO Tầng 1 +6 0,106 1230 [1] P. Fajfar and M. Fishingger. 1988. N2 - a Với cấp tính năng cho trước dt = 15cm và method for nonlinear seismic analysis of động đất yêu cầu ag = 0,3g; ag = 0,4g và regular buildings , Proc.9th World Conf. Earthquake engineering, Vol. V. ag = 0,5g xác định lực cắt đáy: [2] P.Fajfar. 2000. A nonlinear analysis method Các kết quả trường hợp ag = 0,3g như sau for performance based seismic design.  = 1,28; m* = 2190kN; dt * = 11,71cm Earthquake Spectra 2000, 16(3):573-592. dyt = 0,5.0,0002.600/50.1200 = 14,410% [3] H. Krawinkler and G.K.Seneviratna 1998. 13cm Pros and Cons of Pushover analysis for dyt * = 10,15cm;  = 1,15 seismic performance evaluation. Engineering Từ phổ yêu cầu xác định được: structure20 452-564. [4] P.Fajfar. 2000. A Practical Nonlinear Method for Seismic performance Evaluation Proceedings of the 2000 Structure Congress & Exposition, Philadenphia, Pennsylvania. Hình 6. Quan hệ dạng AD 79