Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Phân tích đánh giá khả năng chịu gia tốc nền của nhà cao tầng tại Thành phố Hồ Chí Minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN

------------------------------------------------------------------------

LÊ THÀNH TRUNG

PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU

GIA TỐC NỀN CỦA NHÀ CAO TẦNG

TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG

MÃ NGÀNH: 8.58.02.01

Long An, năm 2019

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN

---------------------------------------------------------------------

LÊ THÀNH TRUNG

PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU

GIA TỐC NỀN CỦA NHÀ CAO TẦNG

TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG

MÃ NGÀNH: 8.58.02.01

Người hướng dẫn khoa học:TS. Nguyễn HồngÂn

Long An, năm 2019

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu,

và kết quả trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong các tạp chí khoa

học và công trình nào khác.

Các thông tin số liệu trong luận văn này đều có nguồn gốc và được ghi chú rõ ràng./.

Tác giả (Ký và ghi rõ họ tên)

Lê Thành Trung

LỜI CẢM ƠN

Bản Luận văn thạc sỹ kỹ thuật đã được hoàn thành sau gần 2 năm học tập nghiên

cứu với sự giảng dạy của quý các thầy cô giáo Trường Đại học Kinh Tế - Công Nghiệp

Long An. Tác giả là học viên cao học của Khoa Xây dựng dân dụng và công nghiệp

khóa 2016 - 2018.

Để có kết quả này, tác giả đã nhận được nhiều sự hỗ trợ, giúp đỡ của các cơ quan

có liên quan, thầy cô và đồng nghiệp. Tác giả xin bày tỏ sự cảm ơn tới Ban giám hiệu

nhà trường, các thầy cô giáo ở Bộ môn kỹ thuật xây dựng dân dụng, Khoa sau đại học,

Phòng Đào tạo ĐH & Sau ĐH – Trường Đại học Kinh Tế – Công Nghiệp Long An đã

đào tạo, chỉ dạy, hướng dẫn và tạo các điều kiện, môi trường thuận lợi cho tác giả

trong quá trình học tập thời gian qua.

Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy giáo hướng dẫn TS.

Nguyễn Hồng Ân đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ để bản thân hoàn thành Luận văn

này.

Tác giả (Ký và ghi rõ họ tên)

Lê Thành Trung

iii

NỘI DUNG TÓM TẮT LUẬN VĂN

Đề tài: Phân tích đánh giá khả năng chịu gia tốc nền của nhà cao tầng tại Thành phố Hồ

Chí Minh

Tác giả luận văn: Lê Thành TrungKhoá: 4 ( Lớp 16CHXD1)

Người hướng dẫn: Ts. Nguyễn Hồng Ân

Nội dung tóm tắt:

1. Lý do chọn đề tài

Nghiên cứu đánh giá khả năng chịu gia tốc nền của các công trình được xây

dựng trong thời gian gần đây tại Thành phố Hồ Chí Minh.

2. Lợi ích, ý nghĩa của đề tài

Đề tài cho chúng ta kết quả về mức độ chịu gia tốc nền của kết cấu công trình được xây

dựng trong thời gian gần đây, từ đó ta cần có những biện pháp thiết kế và cấu tạo

kháng chấn phù hợp cho các công trình chịu động đất.

3. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Mục tiêu tổng quát

- Tìm hiểu tổng quan về hệ kết cấu chịu lực của nhà cao tầng chịu động đất.

- Tìm hiểu cách xác định tải trọng động đất tác dụng lên công trình và các phương pháp

tính.

- Nghiên cứu giải pháp kháng chấn để tăng cường khả năng chịu tải trọng động đất cho

công trình.

- Đánh giá khả năng chịu đỉnh gia tốc nền của nhà cao tầng tại thành phố Hồ Chí Minh

sử dụng phương pháp phân tích IDA (Ineremental Dynanic Analysis).

3.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đánh giá khả năng chịu đỉnh gia tốc nền của các công trình tại khu vực thành phố Hồ

Chí Minh.

- Phạm vi nghiên cứu: các công trình thấp và cao tầng tại thành phố Hồ Chí Minh.

- Đề tài có xét đến phi tuyến hình học (hiệu ứng P- Δ) và phi tuyến vật liệu (khớp dẻo

sử dụng mô hình song tuyến tính).

- Đề tài sử dụng hệ cản theo Rayleight damping.

3.3 Phương pháp nghiên cứu

- Lựa chọn 02 công trình và gia tốc đồ tại khu vực thành phố Hồ Chí Minh.

- Sử dụng phương pháp phân tích động IDA để đánh giá khả năng chịu đỉnh gia tốc nền

của công trình bằng cách giải hệ phương trình theo miền thời gian.

- Phân tích cơ cấu hình thành khớp dẻo trên công trình khi chịu tải trọng động đất.

- Sử dụng phần mềm PTHH SAP2000, ETABS… để mô phỏng công trình chịu tải

trọng động đất.

ABSTRACT

Topic: Investigation on the seimic resisting capacity of the high rise building in Ho Chi

Minh City.

Author: Trung Le Thanh

Intake: 4 (Class code 16CHXD1)

Instructor:PhD. An Nguyen Hong

Outline:

1. Statement of reasons for choosing this project

To assessing the bearing capacity of high-rise buildings have been constructed in

recent year that subjected to ground acceleration in Ho Chi Minh City.

2. Statement of project’s significance

This project provides information about the bearing capacity of high-rise buildings

have been constructed in recent year that subjected to ground acceleration, so that we

could use these information to modify the design according to the seismic events.

3.Overall aim and scope of study

3.1 Overall aim

General information about the structural system of earthquake-resisted high-rise

buildings.

Determining the earthquake load impacting on the buildings and calculation

methods.

Researching the solution for earthquake resistance of buildings subjected to

earthquake.

Assessing the bearing capacity of high-rise buildings in Ho Chi Minh City that

subjected to peak ground acceleration using IDA methods (Ineremental Dynanic

Analysis).

3.2 Subject and scope of study

Assessing the bearing capacity of high-rise buildings in Ho Chi Minh City that

subjected to peak ground acceleration.

Scope of study: Mid-rise and high-rise buildings in Ho Chi Minh City.

This project also analyzing the geometric nonlinearity (P- Δ effect) and nonlinear

materials (plastic joints using double linear method).

This project using Rayleight damping system.

3.3 Methodological approach

Choosing 02 buildings and ground acceleration graphs in Ho Chi Minh City.

Using IDA dynamic analyzing method to assess the bearing capacity of buildings

that subjected to peak ground acceleration by solving the equations linked to the time

domain.

Analyzing the plastic joint mechanism of buildings that subjected to earthquake

load.Using finite element method softwares such as SAP2000, ETABS… to model the

buildings that subjected to earthquake load.

vii

MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU………………………………………………………. ix

DANH MỤC HÌNH ẢNH………………………………………………………….x

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NHÀ CAO TẦNG VÀ ĐỘNG ĐẤT ................ 1

1.1 VÀI NÉT Về XÂY DựNG NHÀ CAO TầNG HIệN NAY ................................................. 1

1.1.1 Sự hình thành và phát triển nhà cao tầng của thế giới .......................... 1

1.1.2 Định nghĩa và phân loại nhà cao tầng .................................................. 1

1.2 MộT Số Hệ KếT CấU CHịU LựC TRONG NHÀ CAO TầNG ............................................ 4

1.2.1 Các hệ kết cấu chịu lực cơ bản trong nhà cao tầng .............................. 4

1.2.2 Các hệ kết cấu chịu lực hỗn hợp trong nhà cao tầng ............................ 7

1.3 TảI TRọNG TÁC DụNG LÊN NHÀ CAO TầNG ............................................................ 8

1.3.1 Tải trọng thường xuyên ....................................................................... 8

1.3.2 Tải trọng tạm thời ............................................................................... 8

1.3.3 Tải trọng lắp ghép ............................................................................... 8

1.3.4 Tải trọng động đất ............................................................................... 9

1.4 VÀI NÉT Về ĐộNG ĐấT TÁC DụNG LÊN CÔNG TRÌNH............................................... 9

1.4.1 Định nghĩa về động đất ....................................................................... 9

1.4.2 Tác động của động đất tới nền đất và công trình xây dựng ................ 10

1.4.3 Đánh giá sức mạnh của động đất ....................................................... 10

1.4.4 Một số thông số kỹ thuật trong động đất ........................................... 18

1.5 Kết luận chương

CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN KẾT CẤU CHỊU TÁC

ĐỘNG ĐỘNG ĐẤT ............................................................................................. 21

2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN KếT CấU CHịU ĐộNG ĐấT .................................... 21

2.2 PHƯƠNG PHÁP TĨNH LựC NGANG TƯƠNG ĐƯƠNG ............................................... 21

2.2.1 Tổng quan về cách thức xác định tải trọng động đất .......................... 22

2.2.2 Cách xác định tải trọng động đất ....................................................... 23

2.3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DạNG DAO ĐộNG VÀ PHổ PHảN ứNG ............................ 33

2.3.1 Điều kiện áp dụng ............................................................................. 33

2.3.2 Số dạng dao động cần xét đến trong phương pháp phổ phản ứng ...... 33

2.3.3 Tổ hợp các phản ứng theo dạng chính ............................................... 33

2.3.4 Trình tự tính toán .............................................................................. 34

viii

2.4 PHƯƠNG PHÁP TÍCH PHÂN TRựC TIếP PHƯƠNG TRÌNH CHUYểN ĐộNG .................. 34

2.5 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐẩY DầN (PUSHOVER ANALYSIS) .............................. 35

2.6 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐẩY DầN ĐộNG .......................................................... 36

2.7 LựA CHọN PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ................................................................. 36

2.8 KẾT LUẬN CHƯƠNG

CHƯƠNG III: MỘT SỐ GIẢI PHÁP KHÁNG CHẤN CHO CÔNG TRÌNH

NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP .............................................................................. 39

3.1 CÁC YÊU CầU CHUNG CHO THIếT Kế KHÁNG CHấN .............................................. 39

3.1.1 Mục tiêu thiết kế và cách thức đạt được mục tiêu thiết kế ................. 39

3.1.2 Các nguyên tắc cơ bản của thiết kế theo quan niệm hiện đại ............. 40

3.1.3 Thiết kế kháng chấn công trình chịu động đất theo TCVN 9386:2012

...................................................................................................................... 41

3.2 CÁC TIÊU CHÍ THIếT Kế KHÁNG CHấN CHO NHÀ BÊ TÔNG CốT THÉP ..................... 45

3.2.1 Điều kiện chịu lực cục bộ.................................................................. 45

3.2.2 Quy định thiết kế theo khả năng ........................................................ 45

3.2.3 Điều kiện dẻo cục bộ ........................................................................ 45

3.2.4 Tính siêu tĩnh của kết cấu ................................................................. 46

3.3 THIếT Bị KHÁNG CHấN CHO NHÀ CAO TầNG ........................................................ 47

3.3.1 Các thiết bị giảm chấn cho công trình cao tầng dạng bị động ............ 47

3.3.2 Các thiết bị giảm chấn cho công trình cao tầng dạng chủ động.......... 49

KẾT LUẬN ........................................................................................................... 51

CHƯƠNG IV: VÍ DỤ SỐ .................................................................................... 52

4.1 PHÂN TÍCH KếT CấU NHÀ CAO TầNG CHịU TÁC ĐộNG CủA ĐộNG ĐấT .................... 52

4.1.1 Thông tin công trình ......................................................................... 52

4.1.2 Trường hợp 1: PGA = 12.58 m/s2 ..................................................... 58

4.1.3 Trường hợp 2: PGA = 15.09 m/s2 ..................................................... 72

4.1.4 Trường hợp 3: PGA = 18.87 m/s2 ..................................................... 91

4.2 PHÂN TÍCH KếT CấU NHÀ THấP TầNG CHịU TảI TRọNG ĐộNG ĐấT ......................... 117

4.2.1 Thông tin công trình ....................................................................... 117

4.2.2 Trường hợp 1: PGA = 2.77 m/s2 (TH1) .......................................... 118

4.2.3 Trường hợp 2: PGA = 2.89 m/s2 (TH2) .......................................... 127

KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 ..................................................................................... 138

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 139

PHỤ LỤC ........................................................................................................... 143

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Thang cường độ động đất Mercalli ........................................................ 11

Bảng 1.2 Thang cường độ động đất JMA.............................................................. 12

Bảng 1.3 Thang cường độ động đất MSK ............................................................. 13

Bảng 1.4 Tương quan giữa cấp cường độ động đất và đỉnh gia tốc nền ................. 15

Bảng 1.5 Thang đo độ Richter .............................................................................. 16

Bảng 2.1 Phương pháp tính toán động đất dựa vào mức độ phức tạp kết cấu ........ 37

Bảng 2.2 Phương pháp tính toán động đất dựa vào tính đều đặn công trình .......... 37

Bảng 3.1 Các nguyên tắc cơ bản của việc thiết kế kháng chấn .............................. 40

Bảng 3.2 Các yêu cầu thiết kế công trình chịu động đất ........................................ 41

Bảng 4.1 Tổng hợp Mode dao động của công trình ............................................... 53

Bảng 4.2 Các trường hợp phân tích tính toán ........................................................ 55

Bảng 4.3 Tình trạng làm việc của khớp dẻo ở các cột bị phá hoại (TH1) ............. 60

Bảng 4.4 Tình trạng làm việc của khớp dẻo ở các dầm chịu tác động nhiều nhất

(TH1) .................................................................................................................. 68

Bảng 4.5 Tình trạng làm việc của khớp dẻo ở các cột bị phá hoại (TH2) ............. 75

Bảng 4.6 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm bị phá hoại ................................ 86

Bảng 4.7 Tình trạng làm việc của khớp dẻo ở các cột bị phá hoại (TH3) ............. 93

Bảng 4.8 Tình trạng làm việc của khớp dẻo các dầm bị phá hoại (TH3) ............ 104

Bảng 4.9 Tình trạng làm việc của khớp dẻo các dầm (TH1) ............................... 119

Bảng 4.10 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột (TH1) ..................................... 124

Bảng 4.11 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột (TH2) ..................................... 128

Bảng 4.12 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm (TH2) ................................... 133

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Tòa nhà Landmark 81 (Việt Nam)............................................................. 3

Hình 1.2 Trung tâm thương mại One World (New York) ........................................ 3

Hình 1.3 Tòa tháp Burj Khalifa (Dubai) .................................................................. 4

Hình 1.4 Khung bê tông cốt thép ............................................................................. 5

Hình 1.5 Kết cấu vách chịu lực ................................................................................ 6

Hình 1.6 Kết cấu lõi thang máy ............................................................................... 6

Hình 1.7 Vị trí phát sinh động đất .......................................................................... 10

Hình 1.8 Tòa nhà bị trận động đất đánh sập ........................................................... 17

Hình 1.9 Động đất tại Vân Nam (Trung Quốc) 17/10/2018 ................................... 18

Hình 1.10 Động đất tại Sumatra (Indonesia) 07/12/2016 ....................................... 18

Hình 2.1 Dạng của phố phản ứng đàn hồi .............................................................. 25

Hình 2.2 Phổ phản ứng đàn hồi cho các loại nền đất từ A đến E (độ cản 5%) ........ 28

Hình 4.1 Vị trí công trình PARCSpring ................................................................. 52

Hình 4.2 Mô hình 3D công trình ............................................................................ 53

Hình 4.3 Dạng dao động của công trình theo Mode 1 ............................................ 54

Hình 4.4 Dạng dao động của công trình theo Mode 2 ............................................ 54

Hình 4.5 Dạng dao động của công trình theo Mode 3 ............................................ 54

Hình 4.6 Gia tốc đồ trận động đất Kobe ................................................................. 55

Hình 4.7 Đưa số liệu động đất vào trong mô hình .................................................. 56

Hình 4.8 Khai báo trường hợp tải trọng động đất ................................................... 56

Hình 4.9 Định nghĩa khớp dẻo cho cột................................................................... 57

Hình 4.10 Định nghĩa khớp dẻo cho dầm ............................................................... 57

Hình 4.11 Biểu đồ chuyển vị đỉnh công trình (TH1) .............................................. 58

Hình 4.12 Phản ứng của kết cấu tại thời điểm chuyển vị lớn nhất t =10.13s (TH1) 58

Hình 4.13 Chuyển vị khung trục F (TH1) .............................................................. 59

Hình 4.14 Chuyển vị khung trục I (TH1) ............................................................... 59

Hình 4.15 Biểu đồ phân bố moment cột C3 – Tầng 17 (TH1) ................................ 62

Hình 4.16 Tình trạng làm việc của khớp dẻo ở cột C3 – Tầng 17 (TH1) ................ 62

xii

Hình 4.17 Biểu đồ phân bố moment cột C3 – Tầng 9 (TH1) .................................. 63

Hình 4.18 Tình trạng làm việc của khớp dẻo ở cột C3 – Tầng 9 (TH1) .................. 63

Hình 4.19 Biểu đồ moment cột C20 – Tầng 18 (TH1) ........................................... 64

Hình 4.20 Tình trạng làm việc của khớp dẻo ở cột C20 – Tầng 18 (TH1) .............. 64

Hình 4.21 Biểu đồ phân bố moment cột C20 – Tầng 18 (TH1) .............................. 65

Hình 4.22 Tình trạng làm việc của khớp dẻo ở cột C20 – Tầng 14 (TH1) .............. 65

Hình 4.23 Biểu đồ moment cột C14 – Tầng 8 (TH1) ............................................. 66

Hình 4.24 Tình trạng làm việc của khớp dẻo ở cột C14 – Tầng 8 (TH1) ................ 66

Hình 4.25 Biểu đồ phân bố moment cột C14 – Tầng 4 (TH1) ................................ 67

Hình 4. 26 Tình trạng làm việc của khớp dẻo ở cột C14 – Tầng 4 (TH1) ............... 67

Hình 4.27 Biểu đồ phân bố moment dầm B54 – Tầng 15 (TH1) ............................ 69

Hình 4.28 Tình trạng làm việc của khớp dẻo ở dầm B54 – Tầng 15 (TH1) ............ 69

Hình 4.29 Biểu đồ moment dầm B55 – Tầng 14 (TH1) ......................................... 70

Hình 4.30 Tình trạng làm việc của khớp dẻo ở dầm B55 – Tầng 14 (TH1) ............ 70

Hình 4.31 Biểu đồ chuyển vị đỉnh công trình (TH2) .............................................. 72

Hình 4.32 Phản ứng của kết cấu tại thời điểm chuyển vị lớn nhất t =10.13s (TH2) 72

Hình 4.33 Chuyển vị ngang khung trục F (TH2) .................................................... 73

Hình 4.34 Chuyển vị ngang khung trục I (TH2) ..................................................... 73

Hình 4.35 Vị trí cột có số lượng bị phá hoại nhiều nhất qua các tầng ..................... 74

Hình 4.36 Vị trí dầm bị phá hoại ........................................................................... 74

Hình 4.37 Biểu đồ phân bố moment cột C3 – Tầng 18 (TH2) ................................ 77

Hình 4.38 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C3 – Tầng 18 (TH2) ................... 77

Hình 4.39 Biểu đồ phân bố moment cột C3 – Tầng 14 (TH2) ................................ 78

Hình 4.40 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C3 – Tầng 14 (TH2) ................... 78

Hình 4.41 Biểu đồ phân bố moment cột C3 – Tầng 10 (TH2) ................................ 79

Hình 4.42 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C3 – Tầng 10 (TH2) ................... 79

Hình 4.43 Biểu đồ phân bố moment cột C20 – Tầng 18 (TH2) .............................. 80

Hình 4.44 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C20 – Tầng 18 (TH2) ................. 80

Hình 4.45 Biểu đồ phân bố moment cột C20 – Tầng 16 (TH2) .............................. 81

Hình 4.46 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C20 – Tầng 16 (TH2) ................. 81

Hình 4.47 Biểu đồ phân bố moment cột C20 – Tầng 14 (TH2) .............................. 82

Hình 4.48 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C20 – Tầng 14 (TH2) ................. 82

Hình 4.49 Biểu đồ phân bố moment cột C14 – Tầng 9 (TH2) ................................ 83

Hình 4.50 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C14 – Tầng 9 (TH2) ................... 83

xiii

Hình 4.51 Biểu đồ phân bố moment cột C14 – Tầng 6 (TH2) ................................ 84

Hình 4.52 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C14 – Tầng 6 (TH2) ................... 84

Hình 4.53 Biểu đồ phân bố moment cột C14 – Tầng 3 (TH2) ................................ 85

Hình 4. 54 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C14 – Tầng 3 (TH2) .................. 85

Hình 4.55 Biểu đồ phân bố moment dầm B54 – Tầng 14 (TH2) ............................ 88

Hình 4.56 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B54 – Tầng 14 (TH2) ............... 88

Hình 4.57 Biểu đồ phân bố moment dầm B55 – Tầng 13 (TH2) ............................ 89

Hình 4.58 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B55 – Tầng 13 (TH2) ............... 89

Hình 4.59 Biểu đồ chuyển vị đỉnh công trình (TH3) .............................................. 91

Hình 4.60 Phản ứng của kết cấu tại thời điểm chuyển vị lớn nhất t = 10.13s (TH3)

.............................................................................................................................. 91

Hình 4.61 Chuyển vị khung trục F (TH3) .............................................................. 92

Hình 4.62 Chuyển vị khung trục I (TH3) ............................................................... 92

Hình 4.63 Biểu đồ phân bố moment cột C3 – Tầng 17 (TH3) ................................ 95

Hình 4.64 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C3 – Tầng 17 (TH3) ................... 95

Hình 4.65 Biểu đồ phân bố moment cột C3 – Tầng 14 (TH3) ................................ 96

Hình 4.66 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C3 – Tầng 17 (TH3) ................... 96

Hình 4.67 Biểu đồ phân bố moment cột C3 – Tầng 7 (TH3) .................................. 97

Hình 4.68 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C3 – Tầng 7 (TH3) ..................... 97

Hình 4.69 Biểu đồ phân bố moment cột C20 – Tầng 17 (TH3) .............................. 98

Hình 4.70 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C20 – Tầng 17 (TH3) ................. 98

Hình 4.71 Biểu đồ phân bố moment cột C20 – Tầng 14 (TH3) .............................. 99

Hình 4.72 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C20 – Tầng 14 (TH3) ................. 99

Hình 4.73 Biểu đồ phân bố moment cột C20 – Tầng 9 (TH3) .............................. 100

Hình 4.74 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C20 – Tầng 9 (TH3) ................. 100

Hình 4.75 Biểu đồ phân bố moment cột C14 – Tầng 16 (TH3) ............................ 101

Hình 4.76 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C14 – Tầng 16 (TH3) ............... 101

Hình 4.77 Biểu đồ phân bố moment cột C14 – Tầng 8 (TH3) .............................. 102

Hình 4.78 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C14 – Tầng 8 (TH3) ................. 102

Hình 4.79 Biểu đồ phân bố moment cột C14 – Tầng 4 (TH3) .............................. 103

Hình 4.80 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C14 – Tầng 4 (TH3) ................. 103

Hình 4.81 Biểu đồ phân bố moment dầm B32 -Tầng 17 (TH3) ............................ 106

Hình 4.82 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B32 – Tầng 17 (TH3) ............. 106

Hình 4.83 Biểu đồ phân bố moment dầm B32 -Tầng 13 (TH3) ............................ 107

xiv

Hình 4.84 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B32 – Tầng 13 (TH3) ............. 107

Hình 4.85 Biểu đồ phân bố moment dầm B33 -Tầng 17 (TH3) ............................ 108

Hình 4.86 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B33 – Tầng 17 (TH3) ............. 108

Hình 4.87 Biểu đồ phân bố moment dầm B33 -Tầng 10 (TH3) ............................ 109

Hình 4.88 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B33 – Tầng 10 (TH3) ............. 109

Hình 4.89 Biểu đồ phân bố moment dầm B44 -Tầng 16 (TH3) ............................ 110

Hình 4.90 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B44 – Tầng 16 (TH3) ............. 110

Hình 4.91 Biểu đồ phân bố moment dầm B44 -Tầng 10 (TH3) ............................ 111

Hình 4.92 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B44 – Tầng 10 (TH3) ............. 111

Hình 4.93 Biểu đồ phân bố moment dầm B54 -Tầng 17 (TH3) ............................ 112

Hình 4.94 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B54 – Tầng 17 (TH3) ............. 112

Hình 4.95 Biểu đồ phân bố moment dầm B54 -Tầng 10 (TH3) ............................ 113

Hình 4.96 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B54 – Tầng 10 (TH3) ............. 113

Hình 4.97 Biểu đồ phân bố moment dầm B55 -Tầng 17 (TH3) ............................ 114

Hình 4.98 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B55 – Tầng 17 (TH3) ............. 114

Hình 4.99 Biểu đồ phân bố moment dầm B55 -Tầng 10 (TH3) ............................ 115

Hình 4.100 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B55 – Tầng 10 (TH3) ........... 115

Hình 4.101 Vị trí dầm bị phá hoại (TH3) ............................................................. 116

Hình 4.102 Phối cảnh công trình nhà phố tại Thành phố Hồ Chí Minh ................ 117

Hình 4.103 Chuyển vị đỉnh công trình (TH1) ...................................................... 118

Hình 4.104 Phản ứng của công trình tại thời điểm 9.92s (TH1) ........................... 118

Hình 4.105 Biểu đồ phân bố moment dầm B1 Tầng Lửng (TH1)......................... 122

Hình 4.106 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B1 Tầng Lửng (TH1)............ 122

Hình 4.107 Biểu đồ phân bố moment dầm B11 Tầng 3 (TH1) ............................. 123

Hình 4.108 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B11 Tầng 3 (TH1) ................ 123

Hình 4.109 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C1 – T1 (TH1)........................ 125

Hình 4.110 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C4 – T1 (TH1)........................ 126

Hình 4.111 Biểu đồ chuyển vị đỉnh công trình (TH2) .......................................... 127

Hình 4.112 Phản ứng của kết cấu tại thời điểm 10.11s (TH2) .............................. 127

Hình 4.113 Biểu đồ phân bố moment cột C1 – Tầng 1 (TH2) .............................. 129

Hình 4.114 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C1 – Tầng 1 (TH2) ................. 129

Hình 4.115 Biểu đồ phân bố moment cột C2 – Tầng 1 (TH2) .............................. 130

Hình 4.116 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C2 – Tầng 1 (TH2) ................. 130

Hình 4.117 Biểu đồ phân bố moment cột C6 – Tầng 1 (TH2) .............................. 131

Hình 4.118 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C6 – Tầng 1 (TH2) ................. 131

Hình 4.119 Biểu đồ phân bố moment cột C8 – Tầng 1 (TH2) .............................. 132

Hình 4.120 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C8 – Tầng 1 (TH2) ................. 132

Hình 4.121 Biểu đồ phân bố moment dầm B1 – Tầng lửng (TH2) ....................... 136

Hình 4.122 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B1 – Tầng lửng (TH2) .......... 136

Hình 4.123 Biểu đồ phân bố moment dầm B11 – T3 (TH2) ................................. 137

Hình 4.124 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B11 – Tầng 3 (TH2) ............. 137

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NHÀ CAO TẦNG VÀ ĐỘNG ĐẤT

1.1 Vài nét về xây dựng nhà cao tầng hiện nay

1.1.1 Sự hình thành và phát triển nhà cao tầng của thế giới

Tốc độ đô thị hóa và sự phát triển mạnh mẽ về kinh tế, xã hội là động lực thúc

đẩy làm thay đổi chất lượng hình ảnh không gian kiến trúc đô thị, kèm theo đó tại

một số nước phát triển và đang phát triển, nhu cầu về nhà ở, văn phòng làm việc,

trung tâm thương mại, khách sạn… tăng lên đáng kể, trong khi quỹ đất xây dựng lại

thiếu trầm trọng làm giá đất tăng lên. Từ việc nhìn nhận: “Các công trình cao tầng

là biểu tượng của một đô thị văn minh”, người ta hiểu đó như là chiến lược phát

triển tất yếu và rất khoa học. Việc phát triển nhà cao tầng, nhất là các tòa nhà chọc

trời tại các đô thị lớn trên thế giới là xu hướng tất yếu để tương xứng với cấu trúc đô

thị đa trung tâm, linh hoạt, có sức sống và có sức cạnh tranh cao hơn ở nhiều lĩnh

vực; cùng với nhiều yếu tố và các giá trị khác, chúng góp phần tạo dựng hình ảnh

của một “Đô thị hiện đại”, khẳng định đẳng cấp hay thương hiệu của đô thị, biểu

trưng cho một quốc gia, thậm chí một dân tộc. Việc xây dựng các công trình cao

tầng và vươn lên chiều cao còn là khẳng định về trình độ khoa học, công nghệ trong

lĩnh vực xây dựng nói riêng và trình độ khoa học nói chung của một quốc gia.

Chính vì điều đó việc các quốc gia đua nhau xây dựng các công trình cao tầng thể

hiện sức mạnh kinh tế, trình độ khoa học. Không thể phủ nhận sức hấp dẫn của

những thành phố sở hữu những tòa nhà chọc trời trên thế giới như tháp Burj Dubai

(Các tiểu vương quốc ả rập thống nhất); tháp Taipe tại Đài Bắc (Đài Loan); Trung

tâm tài chính Thượng Hải (Trung Quốc); tháp đôi Petronas (Kuala Lumpur -

Malaysia); Trung tâm tài chính quốc tế (IFC2) Hồng Kông. Những tòa nhà này

không chỉ giúp thúc đẩy kinh tế mà còn mang ý nghĩa thể hiện sự giàu có của quốc

gia, tốc độ tăng trưởng cao, sự thịnh vượng và những chính trị gia xem tòa nhà cao

tầng như biểu hiện cho quyền lực là những yếu tố đẩy cơn sốt cao ốc tiếp tục trong

nhiều năm nữa, ngay cả những thành phố ít được biết đến trong vùng cũng có tham

vọng cháy bỏng được sở hữu các kiến trúc thật độc đáo để thay đổi diện mạo của

mình, sẵn sàng đưa ra nhiều ưu đãi để biến điều đó thành hiện thực.

1.1.2 Định nghĩa và phân loại nhà cao tầng

1.1.2.1 Định nghĩa

Hiện nay chưa có câu trả lời chính xác, rõ ràng và được mọi người thừa nhận

về những công trình được xếp vào loại nhà cao tầng. Theo định nghĩa của ủy ban

quốc tế nhà cao tầng là nhà mà chiều cao của nó ảnh hưởng đến ý đồ và phương

pháp thiết kế được gọi là nhà cao tầng. Hoặc nói cách khác tổng quan hơn: một

công trình xây dựng được xem là nhà nhiều tầng ở tại một vùng hoặc một thời kỳ

nào đó nếu chiều cao của nó là yếu tố quyết định các điều kiện thiết kế, thi công

hoặc sử dụng khác với các ngôi nhà thông thường [13].

− Phân loại theo mục đích sử dụng:

1.1.2.2 Phân loại nhà cao tầng

+ Nhà ở.

+ Nhà làm việc và các dịch vụ khác.

+ Khách sạn.

− Phân loại theo hình dạng:

+ Nhà tháp: mặt bằng hình tròn, tam giác, vuông, đa giác điều cạnh, trong

đó việc giao thông theo phương đứng tập trung vào một khu vực duy nhất.

+ Nhà dạng thanh: mặt bằng chữ nhật, trong đó có nhiều đơn vị giao thông

theo phương thẳng đứng.

− Phân loại theo chiều cao nhà:

: Từ 09 đến 16 tầng (cao nhất 50m).

+ Nhà cao tầng loại I

: Từ 17 đến 25 tầng (cao nhất 75m).

+ Nhà cao tầng loại II

: Từ 26 đến 40 tầng (cao nhất 100m).

+ Nhà cao tầng loại III

: 40 tầng trở lên (nhà siêu cao tầng).

+ Nhà cao tầng loại IV

− Phân loại theo vật liệu cơ bản dùng để thi công kết cấu chịu lực:

+ Nhà cao tầng bằng bê tông cốt thép.

+ Nhà cao tầng bằng thép.

+ Nhà cao tầng có kết cấu hỗn hợp bê tông cốt thép và thép.

Các nước trên thế giới tùy theo sự phát triển Nhà cao tầng của mình mà có

cách phân loại khác nhau. Hiện nay nước ta đang có xu hướng theo sự phân loại của

Ủy ban nhà cao tầng Quốc tế. Về mặt kết cấu, một công trình được định nghĩa là

cao tầng khi độ bền vững và chuyển vị của nó do tải trọng ngang quyết định. Tải

trọng ngang có thể dưới dạng gió bão hoặc động đất. Mặc dù chưa có sự thống nhất

chung nào về định nghĩa Nhà cao tầng nhưng có một ranh giới được đa số Kỹ sư kết

cấu chấp nhận, đó là từ Nhà thấp tầng sang Nhà cao tầng có sự chuyển tiếp từ phân

tích tĩnh học sang phân tích động học khi nhà chịu tải gió, động đất,… tức là vấn đề

về dao động và ổn định nói chung.

Thách thức đối với Kỹ sư kết cấu hiện nay là các công trình Nhà cao tầng

ngày càng cao hơn, nhẹ hơn và mảnh hơn so với các Nhà cao tầng trong quá khứ.

Các nghiên cứu trên thế giới cũng khẳng định xu hướng này trong tương lai, thông

qua các kết quả so sánh cho thấy các công trình có độ mảnh cao đồng thời cũng

mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn [13].

Hình 1.1 Tòa nhà Landmark 81 (Việt Nam)

Hình 1.2 Trung tâm thương mại One World (New York)

Hình 1.3 Tòa tháp Burj Khalifa (Dubai)

1.2 Một số hệ kết cấu chịu lực trong nhà cao tầng

1.2.1 Các hệ kết cấu chịu lực cơ bản trong nhà cao tầng

1.2.1.1 Hệ khung chịu lực

Hệ khung chịu lực được tạo từ các cấu kiện thanh như cột, dầm, liên kết cứng

tại các nút tạo thành các khung phẳng hoặc khung không gian, dọc theo trục lưới cột

trên mặt bằng nhà. Tải lên khung bao gồm tải trọng theo phương đứng và phương

ngang. Dưới tác dụng của tải trọng, các thanh cột và dầm vừa chịu uốn, cắt vừa chịu

kéo, nén. Chuyển vị khung gồm 2 thành phần chuyển vị ngang do uốn khung như

chuyển vị ngang của thanh công xon thẳng, đứng tỷ lệ này khoảng 20%. Chuyển vị

ngang do biến dạng của các thanh thành phần, chiếm khoảng 80% (trong đó do dầm

biến dạng khoảng 65%; do cột biến dạng khoảng 15%). Khung có độ cứng ngang

bé, khả năng chịu tải không lớn, thông thường khi lưới cột bố trí đều đặn, trên mặt

bằng khoảng 6-9m, chỉ thích hợp cho nhà không quá 30 tầng [11].

Hình 1.4 Khung bê tông cốt thép

1.2.1.2 Hệ vách chịu lực

Các cấu kiện chịu lực thẳng đứng của nhà là một hệ tấm gương phẳng. Theo

cách bố trí tường có các sơ đồ sau: tường dọc chịu lực, tường ngang chịu lực, tường

ngang và tường dọc cùng chịu lực.

Tường chịu tải trọng ngang và tải trọng đứng. Tải trọng ngang được truyền

đến các tấm tường chịu tải thông qua hệ các bản sàn (các bản sàn xem là cứng tuyệt

đối trong mặt phẳng của chúng). Do đó các vách cứng làm việc như công xon có

chiều cao tiết diện lớn. Khả năng chịu tải của các vách cứng phụ thuộc vào hình

dáng tiết diện ngang của chúng.

Hiện nay vật liệu để xây dựng và cấu trúc tấm tường cũng đa dạng. Ngoài việc

xây bằng gạch đá, hệ lưới thanh tạo thành các cột đặt gần nhau liên kết qua các dầm

ngang, xiên cũng được xem là loại kết cấu này. Hệ tường chịu lực thích hợp cho các

loại nhà cần phân chia không gian bên trong (nhà ở, nhà làm việc, khách sạn, bệnh

viện…), cho các công trình chiều cao dưới 40 tầng [13].

Hình 1.5 Kết cấu vách chịu lực

1.2.1.3 Hệ lõi chịu lực

Lõi có dạng hộp rỗng, tiết diện kín hoặc hở, chịu tải trọng đứng và ngang tác

dụng lên công trình sau đó truyền xuống đất nền. Không gian bên trong của các ô

giằng này thường để bố trí thang máy, thang bộ hoặc cho việc lắp đặt hệ thống kỹ

thuật [11].

Hình 1.6 Kết cấu lõi thang máy

1.2.1.4 Hệ hộp chịu lực

Hệ hộp chịu tải trọng đứng và tải trọng ngang. Các bản sàn được gối lên các

kết cấu chịu tải nằm trong mặt phẳng tường ngoài mà không cần các kết cấu trung

gian khác bên trong. Hệ hộp với giải pháp lưới không gian có các thanh chéo

thường dùng cho các nhà có chiều cao lớn (trên 40 tầng) [11].

1.2.2 Các hệ kết cấu chịu lực hỗn hợp trong nhà cao tầng

Về mặt cấu tạo kết cấu được cấu tạo từ sự kết hợp giữa 2 hay nhiều hệ đã nêu

trên: khung-vách, khung-lõi, khung-hộp, khung -vách-lõi….

1.2.2.1 Hệ khung-vách

Hệ này thường được sử dụng cho những nhà có mặt bằng chữ nhật kéo dài,

chịu lực chủ yếu theo phương ngang nhà. Các vách cứng được bố trí chủ yếu dọc

theo phương ngang nhà. Kết cấu khung-vách thường được sử dụng phổ biến hơn cả

vì hệ này phù hợp với hầu hết các giải pháp kiến trúc nhà cao tầng [13].

1.2.2.2 Hệ khung-lõi

Trong hệ này khi tải trọng ngang tác dụng hầu như được truyền vào hệ lõi cứng

còn hệ khung chỉ chủ yếu chịu phần tải trọng đứng trong phạm vi của nó. Đưa các hệ

khung ra chu vi để tận dụng khả năng chịu uốn tốt của khung và hình thành nên hệ khối

không gian để tăng độ cứng tổng thể cả chịu uốn và chịu xoắn của công trình [13].

1.2.2.3 Nhà có sơ đồ vách

Kết cấu chịu lực chính là các vách cứng (tường). Sàn chịu tải trọng đứng gối

tường lên trên. Ưu điểm các tấm tường vừa có tác dụng chịu lực vừa là kết cấu bao

che; khả năng cơ giới hóa cao trong quá trình thi công. Nhược điểm là bố trí mặt

bằng không linh hoạt; khó tạo được không gian lớn [13].

1.2.2.4 Nhà có sơ đồ kết hợp khung-vách

− Sử dụng sơ đồ nhà kết hợp dựa vào sự làm việc hợp lý của kết cấu.

− Kết hợp theo phương đứng: Hệ thống khung không gian lớn ở tầng dưới đỡ

vách cứng bên trên, biện pháp này đáp ứng được yêu cầu không gian tương đối lớn

ở các tầng dưới, đồng thời khả năng chịu tải trọng ngang cũng lớn.

− Kết hợp theo phương ngang: Bố trí mặt bằng gồm khung và các vách cứng,

vách cứng chủ yếu chịu tải trọng ngang. Biện pháp này có thể thấy lợi thế của cái

này bổ sung cho cái kia, công trình vừa có không gian theo yêu cầu vừa có khả năng

chịu tải trọng cao.

− Tùy theo cách làm việc của hệ, có hai dạng nhà kết hợp theo phương ngang:

Nhà có sơ đồ giằng là sơ đồ chịu lực của hệ hỗn hợp, khi đó toàn bộ tải trọng ngang

và 1 phần tải trọng đứng do lõi vách chịu, khung chịu tải trọng đứng tương ứng với

diện tích truyền tải đến. Trong sơ đồ này tất cả các nút khung đều có cấu tạo khớp,

hoặc các cột có độ cứng vô cùng bé và nhà có sơ đồ khung-giằng: là sơ đồ kết cấu hỗ

hợp, khi đó khung chịu tải trọng đứng tương đương với diện tích chịu tải và một phần

tải trọng ngang, một phần tải trọng ngang sẽ truyền vào cho lõi, vách chịu [13].

1.3 Tải trọng tác dụng lên nhà cao tầng

1.3.1 Tải trọng thường xuyên

Tải trọng thường xuyên là tải trọng không biến đổi (vị trí đặt tải, độ lớn và

phương chiều) trong quá trình xây dựng và sử dụng công trình hay còn gọi là các lực

tĩnh, đó là trọng lượng của các kết cấu và các cấu kiện của ngôi nhà. Các lực này bao

gồm trọng lượng của các kết cấu thẳng đứng, các kết cấu sàn và mái, các vật trang trí

trên trần, những vách ngăn, những vật trang trí ở mặt chính, các nhà kho…. Tổng

trọng lượng của phần này là tải trọng thường xuyên đối với ngôi nhà [1].

1.3.2 Tải trọng tạm thời

Tải trọng tạm thời khác về bản chất đối với tải trọng thường xuyên; chúng

thay đổi và không biết trước. Tải trọng tạm thời không những thay đổi theo thời

gian mà còn thay đổi các điểm đặt. Sự thay đổi này có thể ngắn, có thể dài nên thực

tế ta không biết trước như tải trọng tĩnh.

Tải trọng do các thiết bị gây ra gọi là tải trọng sử dụng, tải trọng này bao gồm:

trọng lượng người, đồ gỗ, các bức ngăn di động, tủ sách, tủ tài liệu… và tất cả các

tải trọng bán cố định hoặc tạm thời khác không nằm trong danh mục của tải trọng

thường xuyên.

Độ lớn của tải trọng được đưa ra dưới dạng phân bố đều tương đương và tải

trọng tập trung. Tải trọng phân bố đều tương đương đặc trưng cho điều kiện thay

đổi thực của tải trọng sử dụng. Tải tập trung đặc trưng cho những lực đơn vị truyền

vào những vị trí nhỏ ví dụ như bậc thang, lối đi, gara ôtô,… và truyền vào những vị

trí khác khi lực tập trung lớn [1].

1.3.3 Tải trọng lắp ghép

Các kết cấu chịu lực thường được tính đối với tải trọng thường xuyên và tải

trọng tạm thời. Tuy nhiên trong quá trình xây dựng nhà có cấu kiện của kết cấu có

thể phải chịu tải trọng lớn hơn tải trọng tính toán. Những tải trọng này gọi là tải

trọng lắp ghép và là thành phần quan trọng sẽ được tính toán trong thiết kế.

Việc tập trung những thiết bị và những sản phẩm nặng trên những diện tích

không lớn của công trình. Điều đó dẫn tới tải trọng tập trung lớn hơn nhiều so với tải

trọng tính toán thiết kế và có thể dẫn đến phá hủy kết cấu của nhà. Việc tháo dỡ ván

khuôn khi bê tông chưa đạt đến cường độ tính toán, khi đó nếu tải trọng truyền đến

cấu kiện chịu lực mà vượt quá khả năng chịu lực của nó có thể dẫn tới sự phá hủy.

Khi thiết kế dầm cần phải tính toán tải trọng lắp ghép vì dầm được xem như

làm việc liên hợp với sàn bê tông cốt thép. Nhưng trong lúc xây dựng không có 1

liên kết tạm thời nào cả. Do đó dầm phải được kiểm tra điều kiện chịu tải trọng lắp

ghép khi làm việc không có sàn [1].

1.3.4 Tải trọng động đất

Theo định nghĩa, tác động của động đất thiết kế là tác động của động đất được

kết hợp với các tải trọng thường xuyên và tạm thời khác để xác định trạng thái giới

hạn của hệ kết cấu. Đặc trưng chuyển động của nền đất có thể biểu thị dưới nhiều

dạng khác nhau, ví dụ qua các tĩnh lực ngang tương đương, qua đỉnh gia tốc, đỉnh

tốc độ và đỉnh chuyển vị của các chuyển động nền đất, qua các phổ phản ứng và qua

các gia tốc đồ.

Hiện nay việc thiết kế các công trình xây dựng trong các vùng có động đất

thường được thực hiện với các tĩnh lực ngang tương đương hoặc với phổ phản ứng

hoặc với gia tốc đồ [11].

1.4 Vài nét về động đất tác dụng lên công trình

1.4.1 Định nghĩa về động đất

Động đất là hiện tượng dao động rất mạnh của nền đất gây ra bởi một sự giải

phóng năng lượng đột ngột trong vỏ Trái Đất.

Các nhà khoa học thường có thể xác định được điểm trung tâm của các chuyển

động địa chấn, nơi phát ra năng lượng về mặt lý thuyết, là nơi mà các song địa chấn

bắt đầu. Điểm này được gọi là chấn tiêu. Hình chiếu của chấn tiêu lên mặt đất được

gọi là chấn tâm. Khoảng cách từ chấn tiêu đến chấn tâm được gọi là độ sâu chấn

tiêu (H). Khoảng cách từ chấn tiêu và chấn tâm đến điểm quang trắc được gọi tương

ứng là tiêu cự hoặc khoảng cách chấn tiêu (D) và tâm cự hoặc khoảng cách chấn

tâm (L).

Tùy thuộc vào độ sâu của chấn tiêu (H) mà động đất có thể được phân thành

các loại sau:

+ Động đất nông: H < 70 km.

+ Động đất trung bình: H = 70 – 300 km.

+ Động đất sau: H = 300 – 700 km

Các trận động đất mạnh thường xảy ra ở độ sâu H = 30 – 100km

Hình 1.7 Vị trí phát sinh động đất

1.4.2 Tác động của động đất tới nền đất và công trình xây dựng

Động đất có thể gây ra các hậu quả tác động rất khác nhau tới nền đất và các

công trình xây dựng.

Các biến dạng của động đất góp phần quan trọng vào việc gây ra các sự cố cho

các công trình xây dựng. Việc nghiên cứu phản ứng của công trình xây dựng chịu

động đất thường được thực hiện với giả thiết nền đất ổn định, không có biến dạng

thường xuyên. Đối với những nền đất có thể bị mất ổn định, lún do hóa lỏng hoặc

nén chặt khi động đất xảy ra phải được nghiên cứu khảo sát đầy đủ và cần áp dụng

các kỹ thuật gia cố nền trước khi xây dựng.

1.4.3 Đánh giá sức mạnh của động đất

1.4.3.1 Thang cường độ động đất

Thang cường độ động đất (Earthquake Intensity) được dùng để đánh giá sức

mạnh động đất theo cách định tính. Có nhiều thang cường độ động đất khác nhau.

Chúng được lập ra trên cơ sở các mức độ bị phá hoại của các công trình xây dựng

lẫn bề mặt đất và phản ứng của con người khi chịu các chấn động của động đất. Ở

thang cường độ động đất, cấp động đất được kí hiệu bằng chữ số La Mã và mỗi cấp

độ tương ứng với một mô tả định tính các hậu quả do động đất gây ra. Sau đây là

một số thang cường độ động đất chính hiện đang được sử dụng ở các khu vực khác

nhau trên thế giới:

− Thang cường độ động đất Mercalli sửa đổi (Modified Mercalli – MM) hiện

đang được sử dụng rộng rãi ở Châu Âu và Bắc Mỹ và nhiều khu vực khác trên thế

giới. Thang MM có 12 cấp, cung cấp cho ta một hình ảnh chủ quan về mức độ tác

động của một trận động đất lên con người, công trình xây dựng,… tại một địa điểm

cụ thể.

Bảng 1.1 Thang cường độ động đất Mercalli

Mô tả tác động của động đất

Gia tốc cực đại gần đúng

Cường độ IMM

của nền đất (g)

Con người không cảm nhận được, chỉ

<0.003

có các địa chấn thiết kế mới ghi nhận

được

Một số ít người sống ở các tầng trên của toàn nhà cảm nhận được hoạt

động của địa chấn. Các vật treo có thể

dao động

III

0.003 – 0.007

Một số người cảm nhận được hoạt động của địa chấn giống như rung

động của xe ô tô chạy với tốc độ cao

gây ra. Xe ô tô đang đỗ bị dịch

chuyển.

Tất cả mọi người ở trong nhà cảm

0.007 – 0.015

nhận được hoạt động địa chất. Người đang ngủ bị thức giấc. Ô tô đang đỗ

bị dịch chuyển mạnh.

0.015 – 0.030

Tất cả mọi người cảm nhận được hoạt động địa chấn. Đồ đạc và giường ngủ bị lắc. Đồ sứ bị vỡ. Trần thạch cao bị

nứt.

0.030 – 0.070

Đa số người hoảng sợ chạy ra khỏi nhà. Chuông kêu, con lắc đồng hồ bị dừng. Trần thạch cao rơi xuống. Ống

Mô tả tác động của động đất

Gia tốc cực đại gần đúng

Cường độ IMM

của nền đất (g)

khói lò sưởi bị hư hỏng. Nhà bị hư

hỏng nhẹ.

VII

0.070 – 0.15

Tất cả mọi người chạy ra khỏi nhà. Nhà bị hư hỏng phụ thuộc vào chất

lượng xây dựng.

VIII

Các tường ngăn bị nứt, khung, tượng,

0.150 – 0.300

tháp chuông bị đổ. Các vết nứt xuất

hiện ở nền đất dốc hoặc ẩm ướt; đá

trên núi rơi xuống. Lái xe khó chịu.

0.300 – 0.700

Nhà bị dịch chuyển khỏi móng, bị nứt, bị nghiêng, đa số không sử dụng

được. Nền đất bị nứt hở ra. Các

đường ống ngầm bị vỡ.

0.700 – 1.500

Nền đất bị trượt. Đường ray bị uốn cong. Các công trình bằng khối xây

bị đổ. Mặt đất mở ra.

Cầu bị đổ. Chỉ có những công trình

1.500 – 3.000

mới xây không bị đổ nhưng thường bị

hư hỏng nặng.

XII

3.000 – 7.000

Các công trình do con người tạo ra bị phá hủy hoàn toàn địa hình bị thay

đổi, các đứt gãy lớn được tạo ra, các

sông nhỏ bị đổi dòng.

− Thang cường độ động đất JMA được cơ quan khí tượng Nhật Bản (Japanese

Meteorological Agency – JMA) đề xuất với 8 cấp độ vào năm 1949.

Bảng 1.2 Thang cường độ động đất JMA

Cường độ

Mô tả tác động động đất

Không cảm nhận được: con người không cảm nhận được nhưng địa chấn ghi được

Nhẹ: những người đang nằm nghỉ hoặc những người đặc biệt nhạy

cảm với động đất cảm nhận được.

Cường độ

Mô tả tác động động đất

Yếu: đa số người cảm nhận được; các cửa ra vào và các cửa trượt kiểu

Nhật Bản kêu lách cách.

III

Tương đối mạnh: các ngôi nhà một tầng và nhiều tầng bị rung; các cửa ra vào và cửa trượt kiểu Nhật Bản va đập mạnh; các đèn chùm và các

vật treo bị chao lắc; chất lỏng chứa trong bình chuyển động.

Mạnh: các ngôi nhà một tầng và nhiều tầng bị lắc mạnh; các vật không

ổn định bị lật; chất lỏng bị bắn ra khỏi bình chứa khoảng 4/5 thể tích

Rất mạnh: các tường bằng thạch cao bị nứt; mộ chí và cửa mái bị lật; ống khói bằng gạch và các kho hàng xây bằng vật liệu địa phương bị

hư hại.

Thảm họa: khoảng dưới 30% nhà gỗ Nhật Bản bị đổ nát, nhiều nơi bị

lở đất và đê bị hư hỏng; mặt đất bằng bị nứt.

VII

Tàn phá: trên 30% nhà gỗ Nhật Bản bị đổ nát.

− Thang MSK-64 là do Medveded cùng Sponhauer và Karnic đề ra năm 1964,

là thang đo cường độ địa chấn diện rộng được sử dụng để đánh giá mức độ khốc liệt

của sự rung động mặt đất trên cơ sở các tác động đã quan sát và ghi nhận trong khu

vực xảy ra động đất. Để xây dựng thang MSK-64 các tác giả trước hết phân loại tác

dụng phá hoại của động đất đến các công trình xây dựng, sau đó đánh giá cường độ

động đất qua hàm dịch chuyển cực đại của con lắc tiêu chuẩn có chu kỳ dao động

riêng T = 0.25s. Thang động đất MSK-64 có 12 cấp.

Bảng 1.3 Thang cường độ động đất MSK

Hậu quả tác động động đất

Cường độ

Cấp

động đất

Lên con người

Lên công trình XD

Cấp 1

Không đáng kể

Không cảm nhận được

Cấp 2

Rất nhẹ

Cảm nhận rất nhẹ

Chủ yếu những người

đang nghỉ ngơi mới

Cấp 3

Nhẹ

cảm nhận được

Hậu quả tác động động đất

Cường độ

Cấp

động đất

Lên con người

Lên công trình XD

Những người ở trong

Kính cửa sổ bị rung

Cấp 4

Hơi mạnh

nhà cảm nhận được

Các đồ vật treo đung

Những người ở trong

đưa, các bức tranh treo

và ngoài nhà cảm

Cấp 5

Tương đối mạnh

trên tường bị dịch

nhận được, người

chuyển

đang ngủ thức dậy

Kết cấu bị hư hỏng nhẹ,

Cấp 6 Mạnh

Nhiều người hoảng sợ

các vết nứt nhỏ ở lớp trát

Hư hỏng lớn ở kết cấu

Nhiều người chạy ra

xuất hiện vết nứt ở tường

Cấp 7

Rất mạnh

khỏi nhà

và ống khói

Nhà bị hư hại, xuất hiện

Tất cả mọi người

các vết nứt lớn trên khối

Cấp 8

Thiệt hại

xây, tường chắn mái và

hoảng sợ

đầu hồi bị đổ

Nhà bị hư hỏng ở diện

Cấp 9

Thiệt hại lớn

Sợ hãi

rộng, tường và mái bị đổ

Nhà bị hư hỏng toàn bộ,

Cấp 10

Cực kỳ thiệt hại

Sơ hãi bao trùm

nhiều nhà bị đổ

Các công trình xây dựng

Sơ hãi bao trùm

chắc chắn bị hư hỏng

Cấp 11 Hủy diệt

nghiêm trọng

Nhà và các công trình

Sơ hãi bao trùm

Cấp 12 Hủy diệt toàn bộ

khác bị đổ hoàn toàn

Trên quan điểm tính toán công trình, cường độ động đất xác định theo các

thang cường độ giới thiệu ở trên không có ý nghĩa quan trọng. Nguyên nhân chủ

yếu nằm ở chỗ các thang cường độ động đất không cung cấp bất kỳ một thông tin

nào về các thông số liên quan tới chuyển động của nền đất (ví dụ chuyển vị, tốc độ,

gia tốc cực đại,…) cần thiết cho việc tính toán kháng chấn các công trình xây dựng.

Việc thiết lập một mối quan hệ giữa cường độ động đất với gia tốc nền lớn nhất về

nguyên tắc là không logic, vì cường độ động đất là một thước đo dựa trên cảm nhận

động đất chủ quan và hậu quả phá hoại thực tế. Tuy nhiên sự cần thiết phải sử dụng

các cứ liệu quan sát lịch sử, các tiêu chuẩn thiết kế đã buộc nhiều nhà khoa học phải

tìm cách thiết lập mối quan hệ giữa 2 thông số trên. Nhằm mục đích tham khảo, tiêu

chuẩn “Thiết kế công trình chịu động đất” của Việt Nam TCVN 9386 – 2012 cũng

đã cho các số liệu tương quan giữa cấp cường độ động đất và đỉnh gia tốc trên nền

đá gốc theo gia tốc trọng trường g.

Bảng 1.4 Tương quan giữa cấp cường độ động đất và đỉnh gia tốc nền

Cấp cường độ động đất

Đỉnh gia tốc nền

Thang MSK-64

Thang MM

0.012 – 0.03

0.03 – 0.04

> 0.03 – 0.06

0.06 – 0.07

VII

> 0.06 – 0.12

0.10 – 0.15

VIII

> 0.012 – 0.024

0.25 – 0.3

> 0.24 – 0.48

0.5 – 0.55

> 0.48

> 0.6

1.4.3.2 Thang đo độ lớn động đất

Thang đo độ lớn động đất (Earthquake Magnitude) là thang đánh giá định

lượng quy mô động đất và độ lớn đứt gãy, dựa trên biên độ lớn nhất của các sóng

khối hoặc sóng mặt. Do vậy thang độ lớn động đất là một thang đánh giá khách

quan và định lượng theo các số liệu đo. Có nhiều thang độ lớn động đất khác nhau.

Một số thang dựa trên các số liệu đo biên độ các sóng địa chất với các đặc tính khác

nhau. Một số thang biểu thị trực tiếp các thông số nguồn phát sinh động đất, không

phụ thuộc vào các sóng địa chấn.

Thang độ lớn động đất thông dụng và phổ biến hiện nay là Thang Richter,

được Ch. F. Richter giáo sư địa vật lý ở Viện Công nghệ California đề xuất vào năm

1935. Thang Richter là một phương pháp xác định độ lớn của một trận động đất dựa

trên các số liệu ghi được từ các thiết bị đo địa chấn. Phương pháp này sau đó đã

được chính tác giả và B. Gutenberg hoàn thiện thêm và mang tên thang Richter.

Theo định nghĩa của thang Richter, độ lớn của một trận động đất là logarit

thập phân của biên độ cực đại A đo bằng micromet ghi được tại một điểm cách chấn

tâm 10 km bằng một địa chấn kế xoắn do H. O. Wood và J. Anderson thiết kế. Địa

chấn kế này có chu kỳ dao động tự nhiên bằng 0.8 s, hệ số cản tới hạn 0.8 và hệ số

khuếch đại tĩnh các sóng 2,800. Hệ số khuếch đại tĩnh các sóng là tỷ số giữa biên độ

dọc trên địa chấn kế và biên độ thực của chuyển vị nền đất. Nó khuếch đại các sóng

có chu kỳ nằm giữa 0.5s và 1.5s là loại sóng thường có khả năng gây hư hại cho

công trình nhất.

Bảng 1.5 Thang đo độ Richter

Độ Richter

Tác hại

Mô tả

Tần số xảy ra

Khoảng 8000 lần

Động đất thật nhỏ,

Không đáng kể

<2.0

mỗi ngày

không cảm nhận được.

Khoảng 1000 lần

Thường không cảm

Thật nhỏ

2.0 – 2.9

mỗi ngày

nhận nhưng đo được.

Cảm nhận được nhưng ít

3.0 – 3.9

Nhỏ

Khoảng 49000 lần mỗi năm

khi gây thiệt hại.

Rung chuyển đồ vật

Khoảng 6200 lần

Nhẹ

trong nhà. Thiệt hại khá

4.0 – 4.9

mỗi năm

nghiêm trọng.

Có thể gây thiệt hại nặng cho những công

Trung bình

5.0 – 5.9

Khoảng 800 lần mỗi năm

trình không theo tiêu chuẩn kháng chấn. Thiệt hại nhẹ cho những công trình tuân theo tiêu

chuẩn kháng chấn.

Mạnh

6.0 – 6.9

Có sức tiêu hủy mạnh trong những vùng đông dân trong chu vi 180km

Khoảng 120 lần mỗi năm

bán kính.

Độ Richter

Tác hại

Mô tả

Tần số xảy ra

Có sức tàn phá nghiêm

Rất mạnh

7.0 – 7.9

Khoảng 18 lần mỗi năm

trọng trên diện tích lớn.

Có sức tàn phá vô cùng

Cực mạnh

nghiêm trọng trên diện

Khoảng 1 lần mỗi

8.0 – 8.9

tích lớn trong chu vi

năm

hàng trăm km bán kính.

Khoảng 20 lần 1

9.0 – 9.9

Sức tàn phá vô cùng lớn.

Cực kỳ mạnh

năm

Gây ra hậu quả khủng

> 10

Kinh hoàng

Cực hiếm

khiếp cho Trái Đất.

Hình 1.8 Tòa nhà bị trận động đất đánh sập

Hình 1.9 Động đất tại Vân Nam (Trung Quốc) 17/10/2018

Hình 1.10 Động đất tại Sumatra (Indonesia) 07/12/2016

1.4.4 Một số thông số kỹ thuật trong động đất

Khi động đất xảy ra, chuyển động của bất kỳ hạt vật chất nào trong nền đất

đều theo một quỹ đạo phức tạp ba chiều với gia tốc, vận tốc và chuyển vị thay đổi

nhanh chóng trong một giải tập hợp tần số rộng. Chuyển động nền đất mạnh này

được đo và ghi lại dưới dạng các đồ thị bằng một loại địa chấn kế có biên độ lớn.

Chuyển động của nền đất trong các trận động đất khác nhau cũng rất khác nhau.

Trong số các đặc trưng của chuyển động nền khi động đất xảy ra, các đặc trưng sau

đây có ý nghĩa quan trọng nhất trong tính toán kháng chấn công trình:

− Biên độ lớn nhất của chuyển động nền đất.

− Nội dung tần số của gia tốc nền.

− Khoảng thời gian kéo dài của chuyển động mạnh.

1.4.4.1 Biên độ lớn nhất của chuyển động nền đất

Biên độ lớn nhất của chuyển động nền đất được thể hiện dưới nhiều dạng khác

nhau là đỉnh của chuyển động nền đất (gia tốc đỉnh, vận tốc đỉnh, chuyển vị đỉnh),

hay gia tốc RMS của nền đất.

Thông tin quan trọng nhất mà chúng ta thu được trên cơ sở các số ghi địa chấn

là gia tốc lớn nhất hoặc gia tốc đỉnh của chuyển động nền đất theo phương ngang.

Đỉnh gia tốc nền theo phương thẳng đứng trong thiết kế thường ít được quan tâm,

chủ yếu là do khả năng chịu tải trọng đứng của công trình đủ an toàn để chịu thêm

tác động động đất theo phương đứng.

Gia tốc RMS hay còn gọi là gia tốc trung bình theo thời gian là một thông số

biểu thị chuyển động nền đất trong đó có xét tới biên độ cũng như nội dung tần số

của chuyển động

RMS

∫

0 0

a a (t)dt = 1 t

Trong đó: t0 – khoảng thời gian kéo dài của ghi chấn (s)

a(t) – gia tốc chuyển động của nền đất (cm/s)

1.4.4.2 Giản đồ gia tốc nền

Giản đồ gia tốc nền là đồ thị biểu diễn các giá trị gia tốc của chuyển động đất

nền theo trục thời gian. Theo ghi nhận của giản đồ gia tốc nền các nhà nghiên cứu

sẽ có được các thông số như thời gian tăng về cường độ, thời gian kéo dài về độ

mạnh và thời gian suy giảm về độ mạnh của một trận động đất, điểm thời gian mà

tại đó gia tốc đất nền đạt cực đại...

1.4.4.3 Đỉnh gia tốc nền (PGA)

Đỉnh gia tốc nền (Peak Ground Acceleration – PGA) là biên độ của gia tốc

đỉnh lớn nhất ghi lại trên một giản đồ gia tốc của quá trình chuyển động đất nền tại

một điểm nhất định theo thời gian. PGA thường được sử dụng như một tham số mô

tả độ mạnh của chuyển động đất nền mặc dù nó chỉ có ý nghĩa trong một khoảng

thời gian phân tích ngắn của kết cấu (T 0.3s). Trong hồ sơ của một trận động đất

có thể có các PGA theo phương đứng và phương ngang khác nhau theo các hướng.

1.4.4.4 Nội dung tần số của gia tốc nền

Động đất gây ra tác động phức tạp với các thành phần chuyển động dàn trải

trong một miền tần số rộng. Nội dung tần số mô tả cách thức phân bố biên độ

chuyển động nền đất giữa các tần số khác nhau. Với một gia tốc đồ của chuyển

động nền đất đã cho, nội dung tần số của nó có thể được xác định theo nhiều cách

khác nhau, cách phổ biến hiện nay là vẽ phổ phản ứng của gia tốc đồ biểu diễn các

phản ứng cực đại của tập hợp các con lắc đơn có chu kỳ dao động và hệ số cản tới

hạn khác nhau.

1.4.4.5 Khoảng thời gian kéo dài chuyển động mạnh

Khoảng thời gian kéo dài chuyển động mạnh của nền đất được định nghĩa là

khoảng thời gian cần để giải phóng lượng năng lượng biến dạng tích lũy dọc theo

đứt gẫy. Trong địa chấn học công trình được định nghĩa là khoảng thời gian nền đất

chấn động với biên độ lớn, tức là biên độ có khả năng gây ra phá hoại công trình.

1.5 Kết luận chương một :

Thực tế dù ở nước ta, nguy cơ động đất không lớn như một số quốc gia (Nhật

Bản, Trung Quốc…) nhưng trong thời đại của biến đổi khí hậu khó lường như hiện

nay thì những nguy cơ thiên tai sẽ tăng lên. Thiệt hại khi động đất xảy ra phụ thuộc

phần lớn vào chất lượng và khả năng chịu động đất của các công trình xây dựng.

Với những tòa chung cư, cao ốc mọc lên ngày càng nhiều hiện nay, thì sự an toàn

khi xảy ra động đất đang là lo lắng của nhiều gia đình. Công trình xây dựng nói

chung và nhà cao tầng nói riêng đều phải tuân theo yêu cầu hết sức khắt khe về tính

toán tải trọng tác động đặc biệt (tải trọng động đất, tải trọng gió bão).

CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN KẾT CẤU CHỊU

TÁC ĐỘNG ĐỘNG ĐẤT

2.1 Các phương pháp tính toán kết cấu chịu động đất

Các phương pháp tính toán sử dụng để xác định phản ứng của các công trình

xây dựng dưới tác động của chuyển động địa chấn có thể phận loại theo 2 cách chủ

yếu sau:

− Phân loại theo tính chất của tác động động đất lên công trình;

+ Các phương pháp tính toán tĩnh: Phương pháp tĩnh lực ngang tương đương;

phương pháp tĩnh phi tuyến (phương pháp tính toán đẩy dần “push-over”).

+ Các phương pháp tính toán động: Phương pháp phổ phản ứng; phương

pháp phân tích theo dạng chính; phương pháp tích phân trực tiếp phương trình

chuyển động.

− Phân loại theo đặc tính làm việc của hệ kết cấu chịu lực của công trình

xây dựng;

+ Các phương pháp tính toán đàn hồi tuyến tính: Phương pháp tĩnh lực ngang

tương đương; phương pháp phổ phản ứng; phương pháp phân tích theo dạng chính.

+ Các phương pháp tính toán phi tuyến: Phương pháp tính toán tĩnh phi

tuyến (push-over); phương pháp tích phân trực tiếp phương trình chuyển động [11].

2.2 Phương pháp tĩnh lực ngang tương đương

Phương pháp tính toán tĩnh lực ngang tương đương là phương pháp tính toán

đơn giản nhất trong số các phương pháp được dùng để xác định phản ứng của kết

cấu chịu tác động động đất. Phương pháp này giả định rằng kết cấu làm việc đàn hồi

tuyến tính, còn tính phi tuyến hình học có thể được xét tới một cách gián tiếp.

Phương pháp tính toán này cho các kết quả gần đúng về biến dạng của kết cấu

cho tới khi xuất hiện biến dạng không đàn hồi lớn. Tuy vậy nó bỏ qua một số tính

chất phản ứng quan trọng của kết cấu như sự phân bố lại nội lực, các hiệu ứng cản

trễ, sự suy giảm độ cứng và độ bền,v.v...

Phương pháp tĩnh lực ngang tương đương đơn giản thường được sử dụng để

thiết kế các công trình tương đối đều đặn có chu kỳ cơ bản bằng khoảng 1.5 – 2.0 s.

Đối với các công trình có hình dạng không đều đặn hoặc có chu kỳ dài cần sử dụng

các phương pháp động chính xác hơn như phân tích dạng hoặc phân tích lịch sử

phản ứng không đàn hồi.

2.2.1 Tổng quan về cách thức xác định tải trọng động đất

Trong các tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn, việc tính toán nói chung được giả

thiết thực hiện trên các mô hình đàn hồi với các tiết diện chưa nứt. Khối lượng mỗi

sàn được giả thiết tập trung về trọng tâm của sàn.

Lực cắt đáy do động đất gây ra phụ thuộc vào các yếu tố sau:

− Vùng hoạt động động đất;

− Điều kiện nền đất tại địa điểm xây dựng;

− Tầm quan trọng của công trình;

− Hệ số làm việc của kết cấu;

− Giải pháp kết cấu;

− Phổ thiết kế động đất;

a. Vùng hoạt động của động đất

− Khối lượng của công trình, .... [11].

Chuyển động nền đất do động đất gây ra tại một địa điểm nào đó phụ thuộc

vào nhiều yếu tố, trong đó có 2 yếu tố quan trọng là độ lớn động đất và khoảng cách

chấn tiêu.

Mức độ hoạt động động đất thường được biểu thị qua gia tốc chuyển động của

nền đá hoặc đất cứng với chu kỳ lặp có xác suất không vượt quá 90% trong 50 năm.

Gia tốc nền được phân vùng theo địa danh đến cấp quận, huyện của 64 tỉnh, thành

b. Tầm quan trọng của công trình

trên cả nước [11].

Mức độ quan trọng của một công trình xây dựng được xác định như sau:

− Các hậu quả mà công trình gây ra đối với tính mạng con người và những

người còn sống sót nếu nó bị hư hỏng hoặc bị sụp đổ.

− Ảnh hưởng của công trình xây dựng tới việc cứu trợ và khôi phục lại các

hoạt động ngay sau động đất.

− Ảnh hưởng của công trình xây dựng tới cuộc sống cư dân sau động đất.

− Các ảnh hưởng của công trình xây dựng tới các hoạt động kinh tế.

− Sự khó khăn của việc thi công xây dựng lại công trình sau động đất.

c. Điều kiện làm việc của kết cấu

Các hệ số tầm quan trọng của công trình thường dao động từ 0,8-1,8 [11].

Trong các tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn hiện đại thường được phép làm việc

sau giai đoạn đàn hồi. Để đơn giản tính toán trong giai đoạn đàn hồi tải trọng động

đất sẽ nhỏ hơn so với giả thiết. Trong 1 số tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn, hệ số

giảm tải này được gọi là hệ số làm việc hoặc hệ số ứng xử q. Hệ số này chủ yếu phụ

thuộc vào vật liệu, độ dẻo của các cấu kiện thành phần cũng như của hệ kết cấu và

d. Điều kiện nền đất dưới chân công trình

loại hệ kết cấu sử dụng [11].

Nền đất dưới chân công trình thường được phân làm nhiều loại, có độ cứng

e. Các giải pháp kết cấu và tính đều đặn của công trình

khác nhau. Ứng với mỗi loại nền đất có một phổ phản ứng động đất riêng [11].

Thông thường các giải pháp kết cấu và tính đều đặn của công trình đươc xét

f. Tung độ của phổ thiết kế

tới thông qua việc xác định hệ số làm việc của nó (q hoặc R) [11].

Các giá trị phổ thiết kế phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, trong đó có trị

số gia tốc nền, điều kiện nền đất tại địa điểm xây dựng và chu kỳ dao động của công

g. Trọng lượng của công trình

trình [11].

Trọng lượng công trình được đưa vào để tính toán tác động động đất gồm toàn

bộ tải trọng thường xuyên cộng với một phần tải trọng tạm thời có thể có trong thời

gian xảy ra động đất. Trong TCVN 9386:2012 trọng lượng công trình được thay

bằng khối lượng công trình [11].

2.2.2 Cách xác định tải trọng động đất

a. Phạm vi áp dụng

Theo TCVN 9386:2012 phương pháp tĩnh lực ngang tương đương là 1 trong 2

phương pháp phân tích đàn hồi tuyến tính dùng để tính toán các công trình chịu tác

động động đất. Phương pháp này được sử dụng để tính toán các công trình xây

dựng thỏa mãn cả hai điều kiện sau:

T ≤ 1

T c 2,0 s

− Có các chu kỳ dao động cơ bản T1 theo hai hướng chính nhỏ hơn các giá trị sau:

{ 4.

(2.1)

Trong đó Tc cho trong mục 3.2.2.2 TCVN 9386:2012.

− Thỏa mãn những tiêu chí về tính đều đặn theo mặt đứng cho trong mục

b Mô hình tính toán

4.2.3.3 TCVN 9386:2012 [2].

Khi tính toán có thể xem hệ kết cấu gồm một số kết cấu chịu tải trọng ngang

và đứng được liên kết nhau qua các tấm sàn cứng. Khi các tấm sàn được xem là

cứng trong mặt phẳng của chúng thì các khối lượng và mômen quán tính của mỗi

sàn có thể giả thiết tập trung tại trọng tâm sàn.

Đối với các công trình thỏa mãn các tiêu chí về tính đều đặn trong mặt bằng,

có thể thực hiện phân tích đàn hồi tuyến tính bằng cách sử dụng 2 mô hình phẳng,

một mô hình cho mỗi hướng ngang chính.

Trường hợp không thỏa mãn thì phải dùng mô hình không gian để tính toán.

c Lực cắt đáy

Khi đó cần phải xét đến 2 phương vuông góc của các cấu kiện chịu lực [11].

Theo mỗi phương nằm ngang được phân tích, lực cắt đáy động đất Fb phải

⋅

được xác định theo biểu thức sau:

(

F b

)1 S T m λ ⋅

(2.2)

Trong đó:

Sd(T1): Tung độ của phổ thiết kế tại chu kỳ T1 trong mục 3.2.2.5 TCVN

9386:2012;

T1: Chu kỳ dao động cơ bản của nhà do chuyển động ngang theo phương

đang xét;

m: Tổng khối lượng của nhà ở trên móng hoặc ở trên đỉnh của phần cứng

phía dưới (phần cứng phía dưới được định nghĩa là phần có độ cứng lớn hơn

nhiều lần độ cứng của phần nằm trên nó và vì vậy phần trên có thể được xem là

ngàm cứng vào phần dưới);

λ: Hệ số điều chỉnh, lấy như sau:

+ λ = 0,85 nếu T1 ≤ 2 Tc với nhà có trên 2 tầng;

Ghi chú: Hệ số λ tính đến thực tế là trong nhà có ít nhất 3 tầng và 3 bậc tự do

+ λ = 1,0 với các trường hợp khác.

theo mỗi phương nằm ngang, khối lượng hữu hiệu của dạng dao động cơ bản là

c.1. Phổ phản ứng đàn hồi theo phương nằm ngang

trung bình nhở hơn 15% so với tổng khối lượng nhà [2].

Phổ phản ứng gia tốc đàn hồi gọi tắt là phổ phản ứng đàn hồi. Quy định phổ

phản ứng đàn hồi cho các thành phần nằm ngang của tác động động đất được xác

định theo các biểu thức sau hình 1.1:

Hình 2.1 Dạng của phố phản ứng đàn hồi

S ( T ) a

≤ ≤

⋅

( ⋅ η ⋅

2 5 1 −

T T B

(2.3) Khi 0

T T B

⎡ 1 ⋅ + ⎢ ⎣

⎤ ) ⎥ ⎦

, 2 5

S ( T ) a S =

⋅

⋅ η⋅

≤ ≤

T Khi B

T T C

(2.4)

S ( T ) a

2 5 ,

≤ ≤

⋅

⋅ η ⋅

T Khi C

T T D

T c T

⎡ ⋅ ⎢ ⎣

⎤ ⎥ ⎦

(2.5)

S ( T ) a

2 5 ,

T ≤ ≤

⋅

⋅ η ⋅

T T ⋅ C D 2 T

⎡ ⋅ ⎢ ⎣

⎤ ⎥ ⎦

Khi (2.6)

Trong đó:

Se(T): Tung độ của phổ phản ứng đàn hồi;

T: Chu kỳ dao động của hệ đàn hồi một bậc tự do;

ag: Gia tốc nền thiết kế trên nền loại A;

S: Hệ số nền;

TB: Giới hạn dưới của chu kỳ ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc;

TC: Giới hạn trên của chu kỳ ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc;

TD: Giá trị xác định điểm bắt đầu của phần phản ứng chuyển vị không đổi

trong phổ phản ứng;

c.2. Phổ phản ứng đàn hồi theo phương thẳng đứng

η: Hệ số điều chỉnh độ cản với giá trị quy ước η = 1 đối với độ cản nhớt [2].

Thành phần thẳng đứng của tác động động đất được thể hiện qua phổ phản

ứng đàn hồi Sve(T) được xác định qua các biểu thức sau:

(

)

≤ ≤

. η

3 0 1 , −

S (T ) a . vg

T T B

(2.7) Khi 0

T T B

⎡ 1 ⎢ ⎣

⎤ ⎥ ⎦

. , 3 0

< ≤

T Khi B

T T C

S (T ) a . vg

TT ≤

(2.8)

T C

S (T ) a . vg

T 3 0 C . . , T

(2.9) Khi

T < ≤

S (T ) a . vg

T .T 3 0 C D . . , η 2 T

Khi (2.10)

c.3. Phổ thiết kế dùng trong phân tích đàn hồi

Trong đó: avg: Gia tốc nền thiết kế theo phương đứng [2].

Theo quan điểm thiết kế hiện đại, các hệ kết cấu được phép chịu tải trọng động

đất trong miền không đàn hồi. Để tránh phải thực hiện tính toán trực tiếp các kết cấu

không đàn hồi, phổ phản ứng đàn hồi Se(T) ở trên được thay thế bằng phổ thiết kế

Sd(T). Phổ thiết kế Sd(T) chính là phổ phản ứng đàn hồi được thu nhỏ lại thông qua

hệ số làm việc của kết cấu q.

Để tiện cho việc tính toán, phổ thiết kế trong quy trình này là đại lượng không

dS ( T ) và

thứ nguyên (gọi là phổ thiết kế không thứ nguyên), kí hiệu

S (T ) S (T ) / g d

dS ( T ) là phổ thiết kế sử dụng trong TCVN

(trong đó

9386:2012).

Đối với các thành phần nằm ngang của động đất, tung độ của phổ thiết kế

dS ( T ) được xác định bằng các biểu thức sau:

không thứ nguyên

S (T )

⋅

−

≤ ≤

T T B

2 3

2 5 , q

g g

T T B

⎛ ⎜ ⎝

⎞ ⎟ ⎠

⎡ ⎢ ⎣

⎤ ⎥ ⎦

(2.11) Khi 0

S (T )

≤ ≤

⋅

T Khi B

T T C

g g

2 5 , q

⋅

, T 2 5 C ⋅ T q

g g

(2.12)

≤ ≤

)

T Khi C

T T D

( S T d

g g

⎧ ⎪ ⎪ ⎨ ⎪≥ β ⋅ ⎪⎩

(2.13)

⋅

, T T 2 5 ⋅ C D 2 T q

g g

T≤

)

( S T d

g g

⎧ ⎪ ⎪ ⎨ ⎪≥ β ⋅ ⎪⎩

(2.14) Khi DT

ag, S, TC và TD như đã định nghĩa phần trên;

dS ( T ) : Phổ thiết kế thứ nguyên;

q: Hệ số làm việc;

Trong đó:

β: Hệ số ứng với cận dưới của phổ thiết kế theo phương nằm ngang, β= 0,2.

Đối với các thành phần thẳng đứng của tác động động đất, phổ thiết kế được

xác định theo các biểu thức (2.11) đến (2.14) ở trên, trong đó gia tốc thiết kế theo

phương ngang ag được thay bằng gia tốc nền thiết kế theo phương đứng.

Khi đó lực cắt đáy được xác định theo công thức:

⋅

⋅ λ .

) ( S T w

(2.15)

Trong đó:

dS ( T ) Tung độ phổ thiết kế không thứ nguyên;

Với

S (T ) S T g

)

( g: Gia tốc trọng trường (g=9,86 m/s2);

(2.16)

W: Tổng trọng lượng của nhà ở trên móng hoặc ở trên đỉnh của phần cứng

c.4. Gia tốc nền thiết kế và hệ số tầm quan trọng

c.4.1. Gia tốc đất nền thiết kế ag

phía dưới [2].

Nguy cơ động đất được mô tả dưới dạng 1 tham số là đỉnh gia tốc nền quy ước

agR. Đỉnh gia tốc nền quy ước cho mỗi vùng động đất do mỗi nước quy định tương

ứng với mỗi chu kỳ lặp quy ước. Chu kỳ lặp quy ước được gán với hệ số tầm quan

, 1 0

γ = I

trọng . Đối với chu kỳ lặp khác với chu kỳ lặp quy ước, gia tốc nền thiết kế

ag trên nền đất loại A sẽ bằng agR nhân với hệ số tầm quan trọng:

a . gR

γ I

(2.17)

Chú ý: TCVN 9386:2012 quy định:

− Động đất mạnh ag ≥ 0,08g, phải tính toán và cấu tạo kháng chấn.

− Động đất yếu 0,04g ≤ ag <0,08g, chỉ cần áp dụng các giải pháp kháng chấn

đã được giảm nhẹ.

c.4.2. Hệ số tầm quan trọng γI

− Động đất rất yếu ag<0,04g, không cần thiết kế kháng chấn [2].

Hệ số tầm quan trọng của công trình thường dao động trong phạm vi từ 0,8

đến 1,4. Mức độ quan trọng của công trình sẽ xác định hệ số tầm quan trọng được

c.5. Nhận dạng các loại nền đất và các thông số S, TB, TC, TD

xác định theo phụ lục 1 TCVN 9386:2012 [2].

Giá trị các thông số S, TB, TC, TD mô tả dạng phổ phản ứng đàn hồi phụ thuộc

vào loại nền đất. Trong tiêu chuẩn TCVN 9386:2012 phân thành 5 loại nền cơ bảng

A, B, C, D, E có bổ sung 2 loại nền đặc biệt: S1, S2. Căn cứ vào số liệu khảo sát địa

chất, mô tả cấu tạo các lớp đất hay các tham số cho trong phụ lục 2 để xác định loại

Ghi chú: Đối với 5 loại nền đất A, B, C, D, và E, giá trị các tham số S, TB, TC

nền đất dưới móng công trình [2].

và TD được cho trong phụ lục 3, các dạng phổ được chuẩn hoá theo ag với độ cản

5% được cho ở Hình 1.2.

c.6. Hệ số điều chỉnh độ cản

Hình 2.2 Phổ phản ứng đàn hồi cho các loại nền đất từ A đến E (độ cản 5%)

Giá trị số hệ số điều chỉnh độ cản η được xác định theo biểu thức:

/ (

, 0 55

η =

) + ξ ≥

(2.18)

c.7. Hệ số làm việc q

Trong đó: ξ : Độ cản nhớt của kết cấu, tính bằng phần trăm [2].

Hệ số ứng xử lấy theo giải pháp cấu tạo và phương án kết cấu. Hệ số ứng xử

nhằm xét tới khả năng tiêu tán năng lượng được xác định cho mỗi hướng tác động

của động đất.

q k ⋅ W 0

(2.19)

Trong đó:

q0: Giá trị cơ bản của hệ số ứng xử, phụ thuộc vào loại kết cấu sử dụng và tính

đều đặn trên chiều cao của công trình.

kw: Hệ số phản ánh dạng phá hoại phổ biến trong hệ kết cấu có tường chịu lực,

được lấy như sau:

+ kw = 1,0 đối với các hệ khung và hệ kết cấu hỗn hợp tường đương khung;

* Hệ khung hoặc hệ khung tương đương (hỗn hợp khung-vách), có thể xác

định gần đúng như sau (cấp dẻo trung bình):

q=3,3 nhà 1 tầng;

q=3,6 nhà nhiều tầng, khung một nhịp;

q=3,9 nhà nhiều tầng, khung nhiều nhịp (hoặc kết cấu hỗn hợp khung vách).

* Hệ vách cứng hoặc vách cứng có lỗ

q=3,0.kw hệ tường vách cứng chỉ có 2 tường vách cứng;

q=3,1.kw các hệ vách cứng không phải là vách cứng có lỗ;

q=3,6 hệ kết cấu hỗn hợp tương đương vách cứng, hoặc hệ vách cứng có lỗ

(hệ tường có dầm liên kết) nhà 1 tầng.

+ Đối với các hệ tường chịu lực, hệ kết cấu hỗn hợp tương đương tường và kết

cấu dễ xoắn thì kw;

, 0 5

(

) /

+ α

3 1 ≤

(2.20)

Với:

h wi l

0α : Tỷ số kích thước các tường trong hệ kết cấu. α = ∑ ∑

(2.21)

Trong đó:

lwi: Chiều dài tiết diện tường thứ I [2].

c.8. Chu kỳ dao động cơ bản của nhà

hwi: Chiều cao tường thứ i;

− Đối với nhà và công trình có chiều cao không lớn hơn 40m, giá trị T1 (tính

bằng giây) có thể tính gần đúng như sau:

3 4

⋅

T C H 1 t

(2.22)

Trong đó:

Ct = 0,085 đối với khung thép không gian chịu mômen;

Ct = 0,075 đối với khung bêtông không gian chịu mômen và khung thép có

giằng lệch tâm;

Ct =0,05 đối với các kết cấu khác.

H: Chiều cao nhà, tính từ mặt móng hoặc đỉnh của phần cứng phía dưới (m).

− Hoặc ta có thể sử dụng các phần mềm tính toán kết cấu (SAP2000,

ETABS..) để xác định chu kỳ dao động của công trình. Khi đó ta nhận được các chu

kỳ dao động T1; T2... theo các phương x,y.

− Cũng có thể xác định T1 (s) theo biểu thức khi biết chuyển vị đỉnh:

T 1

(2.23)

Với: d: Chuyển vị ngang đàn hồi tại đỉnh công trình tính bằng (m) do các lực

c.9. Khối lượng công trình (m)

trọng trường tác động theo phương ngang gây ra [2].

Tùy theo việc sử dụng tung độ phổ thiết kế Sd(T) hay tung độ phổ thiết kế

dS ( T ) để xác định lực cắt đáy Fb trong các công thức (2.2) hay

không thứ nguyên

(2.15) mà ta lấy đủ lượng khối lượng (m) hay trọng lượng W đưa công trình để đưa

vào tính toán.

Khối lượng (hay trọng lượng) công trình được tạo nên lực quán tính tác động

động đất lên công trình được xác định có xét tới các khối lượng liên quan tới tất cả

các lực trọng trường xuất hiện trong các tổ hợp tải trọng sau:

ψ ⋅

G '' " k , j

k ,i

E ,i

(2.24)

∑

Trong đó:

Gk,j: Tải trọng thường xuyên j (giá trị thiết kế của tĩnh tải);

Qk,i: Tải trọng tạm thời i (giá trị thiết kế của hoạt tải);

ψE,i: Hệ số tổ hợp tải trọng đối với tác động thay đổi thứ i (xem 4.2.4 TCVN

9386:2012).

Các hệ số tổ hợp ψE,i xét đến khả năng là tác động thay đổi Qk,i không xuất

hiện trên toàn bộ công trình trong thời gian xảy ra động đất. Các hệ số này còn xét

đến sự tham gia hạn chế của khối lượng vào chuyển động của công trình do mối liên

kết không cứng giữa chúng [2].

Ψ = ϕ Ψ

(2.25)

Các giá trị ψ2,i cho trong phụ lục 4;

Các giá trị ϕ cho trong phụ lục 5.

d. Phân bố tác động động đất theo phương ngang

Trong tiêu chuẩn TCVN 9386:2012 sử dụng là khối lượng của công trình [2].

Các dạng dao động cơ bản theo các phương nằm ngang được xét của nhà có

thể được xác định bằng các phương pháp động lực học công trình hoặc có thể lấy

gần đúng bằng các chuyển vị ngang tăng tuyến tính dọc theo chiều cao của nhà.

− Tác động động đất phải được xác định bằng cách đặt các lực ngang Fi vào

tất cả các tầng ở hai mô hình phẳng

⋅

F F = b

s m ⋅ i i ⋅∑ s m j

(2.26)

Fi : Lực ngang tác dụng tại tầng thứ i;

Fb : Lực cắt đáy do động đất tính theo (2.2) hay (2.15);

si, sj : Lần lượt là chuyển vị ngang của các khối lượng mi, mj trong dạng dao

Trong đó:

mi, mj : Khối lượng của các tầng tính theo (2.24).

động cơ bản;

+ mX,i: Khối lượng hữu hiệu (theo phương X trên mặt bằng) tương ứng với

X m ⋅ i , j

dạng dao động thứ i, xác định theo công thức sau:

∑

⎞ ⎟ ⎠

⎛ ⎜ ⎝

1 = n

X ,i

2 X m ⋅ i , j

∑

1 =

(2.27)

Trong đó:

n: Tổng số bậc tự do (số tầng) xét đến theo phương X;

Xi,j: Giá trị chuyển vị theo phương X trên mặt bằng tại điểm đặt trọng lượng

thứ j của dạng dao động thứ i;

mj: Khối lượng tập trung tại tầng thứ j của công trình.

− Khi dạng dao động cơ bản được lấy gần đúng bằng các chuyển vị nằm

ngang tăng tuyến tính dọc theo chiều cao thì lực ngang Fi tính bằng:

⋅

F F = b

z m ⋅ i i ⋅∑ z m j

(2.28)

zi; zj: Độ cao của các khối lượng mi, mj so với điểm đặt tác động động đất (mặt

Trong đó:

móng hoặc đỉnh của phần cứng phía dưới).

Lực nằm ngang Fi xác định theo điều này phải được phân bố cho hệ kết cấu

e. Trình tự tính toán

chịu tải ngang với giả thiết sàn cứng trong mặt phẳng của chúng [2].

Tiến hành tính toán theo các bước:

− Khối lượng (trọng lượng) công trình được xác định theo công thức (2.27).

− Xác định các chu kỳ và dạng dao động riêng của kết cấu theo công thức

(2.22), (2.23) hay sử dụng các phần mềm phân tích kết cấu thông dụng như

SAP2000, ETABS,... Tính toán xác định chu kỳ dao động riêng, và dạng dao động

riêng cần thiết của công trình thì số lượng tối thiểu các dạng dao động k được xét

≥

trong tính toán khi phân tích không gian, cần thoả mãn cả hai điều kiện sau:

(2.29)

, 0 20

≤

(2.30)

k: Số dạng dao động được xét tới trong tính toán;

Trong đó:

Tk: Chu kỳ dao động của dạng thứ k.

n: Số tầng ở trên móng hoặc đỉnh của phần cứng phía dưới;

dS ( T ) của nhà hoặc công trình

− Xác định phổ thiết kế không thứ nguyên

tương ứng với dạng dao động đầu tiên theo công thức từ (2.11) - (2.14), bằng cách

thay chu kỳ dao động riêng T bằng T1. Trong đó T1 là chu kỳ dao động riêng đầu

tiên tương ứng theo phương tính toán trên mặt bằng nhà.

− Xác định lực cắt đáy tại chân công trình theo công thức (2.2).

− Phân phối tải trọng ngang lên các cao trình tầng của lực cắt tại chân công

trình theo công thức (2.28).

− Xác định giá trị nội lực, chuyển vị do động đất gây ra [11].

2.3 Phương pháp phân tích dạng dao động và phổ phản ứng

Phương pháp phân tích dạng dao động là phương pháp tính toán phản ứng kết

cấu bằng cách phân tích hệ kết cấu thành nhiều hệ kết cấu có một bậc tự do tương

đương, tính toán phản ứng của mỗi hệ tương đương theo thời gian và sau đó cộng

đại số các phản ứng lại để được phản ứng của hệ kết cấu ban đầu. Nếu việc tính

toán chỉ nhằm xác định các đại lượng phản ứng lớn nhất thì tác động động đất sẽ

được cho dưới dạng phổ phản ứng và các kết quả tính toán theo phương pháp phân

tích dạng dao động sẽ là phản ứng lớn nhất của hệ kết cấu. Khi đó phương pháp này

có tên gọi là phương pháp phổ phản ứng.

Phương pháp phân tích dạng dao động cũng như phổ phản ứng có những

nhược điểm sau:

− Phụ thuộc vào việc tách một cách nhân tạo các dạng dao động.

− Phải tổ hợp các kết quả tính toán ở các dạng dao động lại theo nguyên tắc

cộng tác dụng nên chỉ giới hạn ở giai đoạn làm việc đàn hồi tuyến tính của vật liệu.

− Không áp dụng được cho một số hệ kết cấu không sử dụng được kỹ thuật

phân tích dạng.

− Không cho các chỉ dẫn chính xác về sự hình thành khớp dẻo ở một số cấu

kiện.

2.3.1 Điều kiện áp dụng

Phương pháp phân tích này cần được áp dụng cho nhà không thoả mãn những

điều kiện đã nêu trong 4.3.3.2.1(2) TCVN 9386:2012 khi ứng dụng phương pháp

phân tích tĩnh lực ngang tương đương [2].

2.3.2 Số dạng dao động cần xét đến trong phương pháp phổ phản ứng

Phải xét tới phản ứng của tất cả các dạng dao động góp phần đáng kể vào phản

ứng tổng thể của công trình. Các yêu cầu cho trong mục có thể thoả mãn nếu đạt

được một trong hai điều kiện sau:

− Tổng các khối lượng tương đương của tất cả các dạng dao động được xét

phải bằng hoặc chiếm ít nhất 90% tổng khối lượng của kết cấu;

− Tất cả các dạng dao động có khối lượng tương đương lớn hơn 5% khối

lượng toàn phần của hệ kết cấu được xét tới trong tính toán [11].

2.3.3 Tổ hợp các phản ứng theo dạng chính

− Phản ứng ở hai dạng dao động i và j (kể cả các dạng dao động tịnh tiến và

xoắn) có thể xem là độc lập với nhau, nếu các chu kỳ Ti và Tj thoả mãn điều kiện sau:

0 9

≤

, T ⋅ i

(2.31)

− Khi tất cả các dạng dao động cần thiết (xem 4.3.3.3.1(3)-(5)) TCVN

9386:2012 được xem là độc lập với nhau, thì giá trị lớn nhất EE của hệ quả tác động

động đất có thể lấy bằng:

2 Ei

= ∑

(2.32)

Trong đó:

EE: Hệ quả tác động động đất đang xét (lực, chuyển vị, vv..);

EEi: Giá trị của hệ quả tác động động đất này do dạng dao động thứ i gây ra.

− Nếu không thoả mãn, cần thực hiện các quy trình chính xác hơn để tổ hợp

các phản ứng cực đại của các dạng dao động, ví dụ như cách “Tổ hợp bậc hai đầy

đủ” [2].

2.3.4 Trình tự tính toán

Tiến hành tính toán theo các bước:

− Xác định khối lượng (trọng lượng) công trình.

− Xác định các chu kỳ và dạng dao động riêng của kết cấu từ việc sử dụng các

phần mềm phân tích kết cấu thông dụng như SAP2000, ETABS,... Tính toán xác

định số dạng dao động cần tính cho mỗi phương.

S ( T ) của nhà, tương ứng với từng dạng dao động theo công thức từ (1.11) - (1.14), bằng cách thay chu kỳ dao

− Xác định tung độ phổ thiết kế không thứ nguyên

động riêng T bằng các chu kỳ dao động tương ứng dạng dao động thứ i (Ti). Trong đó

Ti là chu kỳ dao động riêng thứ i tương ứng theo phương tính toán trên mặt bằng nhà.

− Xác định lực cắt đáy tại chân công trình cho từng dạng dao động theo công

thức (1.15).

− Phân phối tải trọng ngang lên các cao trình tầng của lực cắt tại chân công

trình cho từng dạng dao động, theo công thức (2.28) và chuyển tải trọng ngang tải

tập trung và mô men xoắn về vị trí chất tải ngang.

− Xác định giá trị nội lực, chuyển vị do động đất gây ra theo công thức

(2.32) [11].

2.4 Phương pháp tích phân trực tiếp phương trình chuyển động

Phản ứng của các hệ kết cấu chịu tác động bất kỳ hoặc động đất có thể xác

định được bằng cách tích phân trực tiếp phương trình chuyển động theo thời gian;

không cần thay đổi hoặc biến đổi các phương trình chuyển động sang hệ có một

hoặc nhiều bậc tự do như ở phương pháp phân tích dạng dao động.

Các phương pháp tích phân trực tiếp theo thời gian xác định các giá trị gần

đúng của nghiệm đối với một tập hợp các giá trị thời gian t được lựa chọn. Nguyên

tắc của các phương pháp này trước tiên là giả thiết các hàm mô tả sự biến thiên của

chuyển vị, vận tốc và gia tốc trong một khoảng thời gian, và các phương trình

chuyển động không phải thỏa mãn ở tất cả mọi thời gian t mà chỉ trong khoảng thời

gian không đổi Δt. Khoảng thời gian này gọi là bước thời gian. Ở mỗi bước thời

gian, phương trình chuyển động được giải với các điều kiện ban đầu là các chuyển

vị và vận tốc xác định ở bước thời gian trước đó. Quá trình tính toán được thực hiện

từng bước một cho tất cả các bước. Độ chính xác của kết quả, tính ổn định của

nghiệm và thời gian tính toán phụ thuộc vào độ dài của bước thời gian và việc lựa

chọn hàm số mô tả sự biến thiên của chuyển vị, vận tốc và gia tốc.

Phương pháp tích phân trực tiếp theo thời gian có thể áp dụng cho các hệ kết

cấu tuyến tính lẫn phi tuyến nên có thể xem là các phương pháp tổng quát duy nhất

tính toán phản ứng động của các hệ kết cấu chịu tải trọng bất kỳ.

Các bước tính toán có thể tóm lược như sau:

− Thiết lập phương trình lượng gia chuyển động của hệ kết cấu

− Tích phân phương trình lượng gia chuyển động bằng một trong các phương

pháp tích phân số.

− Xác định các lượng gia chuyển vị, vận tốc và gia tốc ở bước thời gian đang

xét.

− Xác định chuyển vị, vận tốc và gia tốc ở cuối bước thời gian đang xét từ các

điều kiện ban đầu của bài toán hoặc từ các kết quả tính toán thu được ở bước thời

gian trước đó.

− Xác định trạng thái ứng suất với chuyển vị toàn phần ở cuối thời gian.

− Từ các vecto chuyển vị và tốc độ ở cuối bước thời gian xác định lại các ma

trận độ cứng tiếp tuyến và cản tiếp tuyến trong trường hợp cần thiết.

− Lặp lại quá trình tính toán ở trên cho tất cả các bước tính toán.

2.5 Phương pháp tính toán đẩy dần (Pushover analysis)

Đặc điểm cơ bản của phương pháp này là quá trình biến dạng phi tuyến của

kết cấu xảy ra dưới sự gia tăng đều đặn của một hàm lực ngang trong khi tải trọng

đứng giữ nguyên không đổi. Hàm lực ngang tác động lên kết cấu có thể dưới dạng

các lực ngang hoặc chuyển vị ngang. Các lực tĩnh hoặc chuyển vị ngang được phân

bố trên chiều cao kết cấu mô phỏng các lực quán tính hoặc các hệ quả tác động của

chúng. Độ lớn của các hàm lực ngang được gia tăng đều đặn cho tới khi nút kiểm

tra (cao trình mái) có chuyển vị ngang bằng chuyển vị ngang mục tiêu định trước

hoặc lực cắt đáy mục tiêu ứng với một cấp công năng định trước của nhà. Biến dạng

và nội lực của kết cấu được giám sát một cách liên tục trong quá trình kết cấu

chuyển vị ngang.

Phương pháp tính toán này cho phép theo dõi quá trình chảy dẻo và phá hoại ở

các cấu kiện thành phần lẫn toàn bộ hệ kết cấu. Phương pháp này cũng cho phép

xác định sự phân bố của chuyển vị ngang không đàn hồi trên chiều cao của công

trình và cách thức sụp đổ của hệ kết cấu. Khả năng chịu lực và độ dẻo cần thiết ở

chuyển vị mục tiêu thường được dùng để kiểm tra tính đúng đắn của việc thiết kế

kết cấu. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lực cắt đáy và chuyển vị ngang kiểm tra

ở cao trình mái được gọi là đường cong khả năng.

2.6 Phương pháp tính toán đẩy dần động

Phương pháp tính toán đẩy dần động được dùng để xác định đồng thời khả

năng chịu lực và biến dạng của hệ kết cấu chịu động đất. Nó cung cấp cho chúng ta

một cái nhìn liên tục về phản ứng kết cấu từ giai đoạn làm việc đàn hồi tới chảy dẻo

và cuối cùng là sụp đổ.

Nội dung của phương pháp này là cho mô hình kết cấu chịu tác động của một

hoặc nhiều địa chấn đồ đã được điều chỉnh để có được nhiều cấp tác động khác

nhau. Thực hiện nhiều lần phân tích động, phản ứng thu được từ các phân tích này

sẽ được biểu diễn theo các cấp tác động của địa chấn đồ. Các đường cong thu được

gọi là các đường cong đẩy dần động, cho chúng ta thấy trạng thái giới hạn của kết

cấu ở tất cả các cấp tác động của động đất.

2.7 Lựa chọn phương pháp tính toán

Phương pháp tích phân trực tiếp phương trình chuyển động hệ kết cấu không

đàn hồi là phương pháp chính xác và đúng thực tế nhất vì nó xét tới tính chất không

đàn hồi của vật liệu lẫn phi tuyến hình học. Tuy vậy, phương pháp này lại rất phức

tạp và tiêu tốn nhiều thời gian thực hiện. Ngược lại phương pháp tĩnh lực ngang

tương đương lại rất đơn giản nhưng mức độ chính xác lại kém cho nên nó chỉ dùng

cho trường hợp các kết cấu đều đặn có chu kì ngắn. Hiện nay, phương pháp tính

toán tĩnh phi tuyến (đẩy dần) đang được áp dụng rộng rãi trong các phòng thiết kế ở

nước ngoài.

Trong các tiêu chuẩn thiết kế các công trình chịu động đất việc lựa chọn

phương pháp tính toán thường dựa vào 2 tiêu chí sau:

− Mức độ phức tạp của kết cấu.

Bảng 2.1 Phương pháp tính toán động đất dựa vào mức độ phức tạp kết cấu

Loại kết cấu

Phương pháp tính toán

Các kết cấu nhỏ, đơn giản 1. Tĩnh lực ngang tương đương

2. Phổ phản ứng

3. Phân tích dạng chính

Các kết cấu lớn và phức tạp dần 4. Đẩy dần

5. Tích phân trực tiếp hệ tuyến tính

6. Đẩy dần động

Các kết cấu lớn, phức tạp 7. Tích phân trực tiếp hệ phi tuyến

− Tính đều đặn của công trình.

Bảng 2.2 Phương pháp tính toán động đất dựa vào tính đều đặn công trình

Tính toán tĩnh

Tính toán động

Tĩnh lực

ngang

Loại kết

Đẩy dần

Phổ phản

Tích phân trực tiếp

tương

cấu

quy ước

ứng

dương

Tuyến tính Phi tuyến

Đều đặn Áp dụng Áp dụng Áp dụng Áp dụng Áp dụng

Không đều Không áp Không áp Áp dụng Áp dụng Áp dụng đặn dụng dụng

2.8 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 :

− các tiêu chí tính toán thiết kế kháng chấn trên cần tuân theo đối với các công

trình nhà cao tầng để ứng phó với động đất mới chỉ được triển khai từ năm 2006.

Theo đó nếu Bộ tiêu chuẩn của Bộ xây dựng được thực hiện đúng thì các công trình

mới có khả năng chịu được động đất đến cấp 8 (hiện các công trình xây dựng được

thiết kế chịu động đất cấp 7 - Thang MSK-64 gồm 12 cấp áp dụng trong xây dựng,

được quy đổi từ độ richter trong chuyên ngành vật lý).

CHƯƠNG III: MỘT SỐ GIẢI PHÁP KHÁNG CHẤN CHO CÔNG

TRÌNH NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP

3.1 Các yêu cầu chung cho thiết kế kháng chấn

Kinh nghiệm xây dựng của nhiều nước cho thấy, nếu được thiết kế và cấu tạo

hợp lý các kết cấu bê tông cốt thép có thể chịu được các trận động đất mạnh. Nhờ

vào các đặc điểm sau mà các kết cấu bêtông cốt thép có khả năng kháng chấn tốt:

− Khả năng liên kết vững chắc giữa các cấu kiện (dầm, cột, sàn, tường,…) để

tạo thành các hệ kết cấu không gian vững vàng, có bậc siêu tĩnh cao;

− Khả năng phân tán năng lượng ở các cấu kiện có độ dẻo phù hợp. Tính dẻo

kết hợp với bậc siêu tĩnh cao của hệ kết cấu sẽ tạo ra khả năng lớn về phân phối lại

nội lực, làm giảm đáng kể sự tập trung ứng suất ở các vùng nguy hiểm.

Để đảm bảo khả năng kháng chấn tốt cho các hệ kết cấu bêtông cốt thép, khi

thiết kế cần thực hiện các biện pháp nhằm đạt tới các mục tiêu cơ bản sau;

− Bậc siêu tĩnh của kết cấu càng cao càng tốt;

− Sự phá hoại phải xảy ra ở dầm sau đó mới đến cột;

− Sự phân tán năng lượng địa chấn được thực hiện thông qua biến dạng chảy

uốn. Điều này cũng có nghĩa là phá hoại uốn tại một cấu kiện phải luôn xảy ra trước

phá hoại cắt cũng như phá hoại do bị tuột neo;

− Các nút liên kết là phần chung giữa các cấu kiện kề nhau, không được phá

hoại trước khi các cấu kiện đó đạt tới khả năng chịu tải tối đa của chúng;

− Lượng cốt thép cần thiết để bảo đảm cho kết cấu làm việc dẻo không được

quá nhiều, gây khó khăn cho việc thi công [11].

3.1.1 Mục tiêu thiết kế và cách thức đạt được mục tiêu thiết kế

Chất lượng công trình là yếu tố có độ tin cậy tương đối cao vì nó phụ thuộc

vào những điều kiện có thể kiểm soát được như: hình dạng công trình, phương pháp

tính toán, cách thức cấu tạo các bộ phận kết cấu chịu lực và không chịu lực, chất

lượng thi công,…. Còn cường độ nền đất là một yếu tố có độ tin cậy rất thấp.

Do đó, quan điểm thiết kế kháng chấn đúng đắn nhất hiện nay là chấp nhận

tính không chắc chắn của hiện tượng động đất để tập trung vào việc thiết kế các

công trình có mức độ an toàn chấp nhận được. Các công trình xây dựng được thiết

kế theo quan điểm này phải có một độ cứng, độ bền và độ dẻo thích hợp nào đó,

nhằm bảo đảm trong trường hợp động đất xảy ra sinh mạng con người được bảo vệ,

các hư hỏng được hạn chế và những công trình quan trọng có chức năng bảo vệ cư

dân vẫn có thể duy trì hoạt động. Vì vậy, mục tiêu của việc thiết kế kháng chấn hiện

nay là giảm đến mức tối đa xác suất hư hỏng ở các công trình xây dựng khi xảy ra

các trận động đất trung bình và chấp nhận các hư hại lớn (nhưng không bị sụp đổ) ở

các kết cấu chịu lực khi xảy ra các trận động đất mạnh hoặc rất mạnh. Hiện nay các

tiêu chuẩn thiết kế của các nước trên thế giới trong đó có TCVN 9386:2012 điều

chọn cách thứ 2 khi thiết kế các công trình xây dựng trong các vùng động đất từ

trung bình trở lên. Cách thứ nhất chỉ thích hợp cho việc thiết kế các công trình xây

dựng trong các vùng động đất yếu. Chúng ta có thể thiết kế được các công trình có

thể chịu được các trận động đất mạnh mà không bị hư hỏng, nhưng trong đa số các

trường hợp việc thiết kế như vậy vừa không kinh tế lại vừa không hợp lý do xác

suất xuất hiện những trận động đất mạnh thường rất thấp [11].

3.1.2 Các nguyên tắc cơ bản của thiết kế theo quan niệm hiện đại

Các nguyên tắc cơ bản của việc thiết kế kháng chấn công trình có thể trình bày

dưới dạng các trạng thái giới hạn thiết kế kháng chấn (Bảng 2.1):

Bảng 3.1 Các nguyên tắc cơ bản của việc thiết kế kháng chấn

Động đất

Tránh

Đặc tính yêu cầu

Yếu Hư hỏng phần kiến trúc Độ cứng

Trung bình Hư hỏng kết cấu chịu lực Độ bền

a. Trạng thái giới hạn làm việc:

Mạnh Sụp đổ Độ dẻo

Công trình phải chịu được các trận động đất yếu thường hay xảy ra mà không

bị bất cứ hư hỏng nào ở kết cấu chịu lực lẫn không chịu lực. Công trình vẫn hoạt

động bình thường, kể cả các thiết bị bên trong công trình. Điều này có nghĩa là,

trong thời gian động đất yếu tất cả các bộ phận kết cấu tạo nên công trình phải làm

b. Trạng thái giới hạn cuối cùng hoặc trạng thái giới hạn kiểm soát hư hỏng:

việc trong giới hạn đàn hồi [11].

Công trình chịu được các trận động đất có cường độ lớn hơn động đất ứng với

trạng thái giới hạn làm việc mạnh trung bình với các hư hỏng rất nhẹ có thể sửa chữa

c. Trạng thái giới hạn sụp đổ hoặc trạng thái giới hạn tồn tại:

được ở các bộ phận kết cấu chịu lực, cũng như ở các bộ phận không chịu lực [11].

Đối với đại đa số các công trình xây dựng, khi xảy ra động đất mạnh hoặc rất

mạnh cho phép xuất hiện những hư hỏng lớn ở hệ kết cấu chịu lực và các thiết bị

bên trong. Trong một số trường hợp, những sự hư hỏng này thể không sửa chữa

được nhưng công trình không được phép sụp đổ [11].

Bảng 3.2 Các yêu cầu thiết kế công trình chịu động đất

Nguy cơ động đất

Đặc

Trạng thái

Trạng

tính

Trạng thái

Phản ứng

Chu kỳ

kinh tế –

thái giới

kết

kết cấu

Nguy cơ

lặp lại

xã hội

hạn

cấu

(năm)

75 ÷ 200 Độ cứng Phản ứng đàn hồi Hư hỏng không đáng kể Hoạt động không gián đoạn Làm việc bình thường Thường hay xảy ra

Độ bền 400 ÷ 500 Thỉnh thoảng xảy ra Hư hỏng có thể sửa chữa được Thiệt hại kinh tế hạn chế Kiểm soát hư hỏng Phản ứng đàn hồi – dẻo hạn chế

Độ dẽo Không sụp Rất ít khi xảy ra 2000 ÷ 2500 Phản ứng đàn hồi dẻo lớn Ngăn ngữa sụp đỗ Sinh mạng con người được bảo vệ

3.1.3 Thiết kế kháng chấn công trình chịu động đất theo TCVN 9386:2012

Trong tiêu chuẩn Quốc Gia TCVN 9386:2012 “ Thiết kế công trình chịu động

đất ”, quan niệm thiết kế trên được thể hiện dưới dạng hai yêu cầu cơ bản và hai tiêu

a. Các yêu cầu cơ bản:

chí tương hợp kèm.

Việc thiết kế các công trình xây dựng chịu động đất được thực hiện theo hai

a.1. Không sụp đổ: Bảo vệ sinh mạng con người dưới tác động động đất ít khi

cấp với các mục tiêu công năng sau:

xảy ra bằng cách ngăn không cho kết cấu bị sụp đổ toàn bộ hoặc một phần, đồng

thời giữ được tính nguyên vẹn và một phần khả năng chịu tải của nó sau khi động

đất xảy ra. Điều này cũng có nghĩa là kết cấu bị hư hỏng nghiêm trọng và có thể có

biến dạng dư vừa phải nhưng vẫn giữ được khả năng chịu tải trọng đứng và vẫn còn

đủ độ bền ngang và độ cứng để bảo vệ sinh mạng con người, thậm chí ngay cả khi

có các dư chấn mạnh. Việc sửa chữa các công trình trong trường hợp này có thể

a.2. Hạn chế hư hỏng: Việc giảm thiểu thiệt hại tài sản được thực hiện thông

không kinh tế.

qua việc hạn chế hư hỏng ở bộ phận kết cấu chịu lực và không chịu lực trong các trận

động đất thường hay xảy ra. Bản thân kết cấu cũng như các cấu kiện thành phần của

nó không có các biến dạng ngang dư, độ cứng và độ bền của chúng được bảo toàn

hoàn toàn và không cần phải sửa chữa sau động đất. Các cấu kiện không chịu tải có

thể bị một số hư hỏng nhưng có thể sửa chữa dễ dàng và kinh tế sau động đất.

Đi kèm theo hai cấp công năng (hai trạng thái giới hạn) trên là hai cấp tác

động động đất. Tác động động đất cho cấp ngăn ngừa sụp đổ được gọi là tác động

động đất thiết kế, còn cho cấp hạn chế hư hỏng thường được gọi là tác động động

đất làm việc. Tiêu chuẩn TCVN 9386:2012 quy định đối với các công trình xây

dựng có tầm quan trọng thông thường (với hệ số tầm quan trọng γ1 = 1,0):

− Tác động động đất thiết kế là tác động động đất có xác suất vượt quá 10%

trong 50 năm (chu kỳ lặp trung bình 475 năm);

− Tác động động đất làm việc là tác động động đất có xác suất vượt quá 10%

trong 10 năm (chu kỳ lặp trung bình 95 năm).

Tác động động đất thiết kế đối với các công trình có tầm quan trọng thông

thường là tác động động đất quy ước (tham chiếu) và chu kỳ lặp trung bình của nó

được gọi là chu kỳ lặp quy ước (tham chiếu).

Tác động động động đất quy ước được xác định trên cơ sở đỉnh gia tốc nền

quy ước agR trên nền loại A. Đối với các công trình có tầm quan trọng lớn hơn hoặc

thấp hơn, tác động động đất được tăng lên hoặc giảm xuống bằng cách nhân tác

động động đất quy ước với hệ số γI lớn hơn 1,0 hoặc nhỏ hơn 1,0. Điều này cũng

có nghĩa là kéo dài hoặc rút ngắn chu kỳ lặp động đất so với chu kỳ lặp quy ước.

Như vậy, gia tốc nền thiết kế dùng để xác định tác động động đất lên các công trình

có tầm quan trọng khác thông thường là ag = γ1agR trên nền đất loại A.

Đối với cấp công năng hạn chế hư hỏng, tác động động đất làm việc được xác

định gián tiếp thông qua hệ số chiết giảm ớ biểu thị tỷ số giữa tác động động đất

làm việc và tác động động đất thiết kế. v = 0,4 cho các công trình có cấp quan trọng

b. Các tiêu chí kèm theo:

I và II ; v = 0,5 cho các cấp quan trọng III và IV [11].

Để thoả mãn hai yêu cầu cơ bản (hai cấp công năng) trên, tiêu chuẩn TCVN

b.1. Các tiêu chí liên quan tới yêu cầu sụp đổ:

9386:2012 quy định cần thực hiện các tiêu chí tương hợp kèm theo.

Cấp công năng không sụp đổ được xem là trạng thái giới hạn cực hạn mà vượt

qua nó công trình có thể bị sụp đổ gây nguy hiểm cho tính mạng con người. ở trạng

thái giới hạn này công trình được thiết kế trên cơ sở lực và theo một trong hai cách

b.1.1. Thiết kế để tiêu tán năng lượng và có độ dẻo:

thức sau đã được đề cập tới ở trên.

Đây là tên gọi của cách thức thiết kế công trình chịu động đất thực hiện theo

TCVN 9386:2012. Theo cách thức thiết kế này, khi chịu tác động động đất thiết kế

các công trình được phép có biến dạng không đàn hồi lớn với điều kiện không đe

doạ tới tính toàn vẹn của các cấu kiện thành phần cũng như toàn bộ hệ kết cấu. Cơ

sở của việc thiết kế kháng chấn dựa trên lực để có độ dẻo là phổ phản ứng không

đàn hồi của hệ có một bậc tự do (MBTD) có đường cong lực (F) - chuyển vị đàn hồi

- dẻo tuyệt đối khi tăng tải đều. Phổ phản ứng không đàn hồi, còn được gọi là phổ

thiết kế dùng để xác định lực tác động động đất lên công trình là phổ phản ứng đàn

hồi được thu nhỏ lại thông qua hệ số ứng xử q.

Hệ số ứng xử q là tỷ số giữa lực lớn nhất có thể phát sinh trong hệ MBTD khi

q F F e y

làm việc hoàn toàn đàn hồi (Fe) và khi làm việc đàn hồi - dẻo (Fy): . Hệ

số này có ý nghĩa như là một hệ số giảm lực quán tính tác động lên hệ làm việc đàn

hồi và tương đương với nó là giảm các nội lực phát sinh trong hệ. Do đó trong các

tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn của Hoa Kỳ, hệ số này được gọi là hệ số giảm tải

hoặc điều chỉnh phản ứng. Với cách này, các nội lực do động đất gây ra trong các

cấu kiện kết cấu có thể được xác định dễ dàng bằng các phương pháp phân tích đàn

hồi tuyến tính. Cần hết sức lưu ý rằng, để có được sự giảm tải này, hệ kết cấu cần

phải được cung cấp khả năng chuyển vị tổng thể ít nhất bằng chuyển vị tổng thể của

μΔ = Δ Δ tương ứng với hệ số q dùng để

nó nhân với hệ số độ dẻo chuyển vị

uΔ - chuyển vị lớn nhất cần thiết ngay trước khi

giảm lực đàn hồi tính toán, trong đó

yΔ - chuyển vị chảy đầu tiên trong hệ kết cấu làm việc đàn hồi - dẻo.

phá hoại và

Khả năng này của kết cấu được gọi là khả năng biến dạng dẻo hoặc khả năng tiêu

tán năng lượng. Với khả năng này, các cấu kiện và toàn bộ hệ kết cấu sẽ tiêu tán

một phần năng lượng động đất đưa vào thông qua cản trễ.

Không phải tất cả các vùng hoặc phần kết cấu đều có khả năng làm việc dẻo

và tiêu tán năng lượng trễ. Tiêu chuẩn TCVN 9386:2012 cung cấp một công cụ đặc

biệt, gọi là phương pháp thiết kế theo khả năng để kiểm soát cơ cấu phá hoại kết cấu

(vị trí các vùng sẽ bị biến dạng chảy) và cách thức phá hoại sẽ xảy ra tại các vùng

này. Các vùng cấu kiện được chỉ định để phân tán năng lượng trễ được gọi là vùng

tới hạn hoặc vùng tiêu tán. Chúng được thiết kế và cấu tạo theo các quy định cho

trong TCVN 9386:2012 để có khả năng biến dạng dẻo và tiêu tán năng lượng cần

thiết theo yêu cầu. Các vùng và phần cấu kiện còn lại (được giữ lại để làm việc đàn

hồi) được thiết kế theo các tiêu chuẩn không kháng chấn (ví dụ theo tiêu chuẩn thiết

kế kết cấu BTCT - TCXDVN 5574:2012). Như vậy, độ dẻo và thiết kế theo khả

b.1.2. Thiết kế để bảo đảm độ bền:

năng là hai nội dung chính của tiêu chuẩn thiết kế TCVN 9386:2012 [2], [11].

Tiêu chuẩn TCVN 9386:2012 cho phép thiết kế công trình chịu động đất theo

điều kiện đảm bảo độ bền như cách thiết kế theo quan niệm cũ, mà không phải tuân

theo các quy định bảo đảm khả năng tiêu tán năng lượng và độ dẻo cho trong tiêu

chuẩn. Trong trường hợp này, tác động động đất ngang được xác định từ phổ phản

ứng thiết kế sử dụng hệ số ứng xử q = 1,5 ÷ 2 (2 đối với kết cấu thép hoặc liên hợp

thép bê tông). Việc thiết kế được thực hiện theo các tiêu chuẩn thiết kế không kháng

chấn (ví dụ tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép -TCXDVN 5574:2012). Các

kết cấu được thiết kế theo cách này được gọi là kết cấu phân tán năng lượng hạn chế

(thấp). Tiêu chuẩn TCVN 9386:2012 quy định các công trình phân tán năng lượng

thấp chỉ được xây dựng trong các vùng động đất rất yếu có gia tốc nền thiết kế trên

nền đất loại A, ag < 0,04g (0,39 m/s2) hoặc agS < 0,05g (0,49 m/s2), trong đó S - hệ

b.2. Các tiêu chí liên quan tới yêu cầu hạn chế hư hỏng:

số nền [2], [11].

Tác động động đất làm cho các cấu kiện chịu lực bị biến dạng (chuyển vị). Sự

biến dạng quá mức sẽ làm cho các cấu kiện chịu lực lẫn không chịu lực trong công

trình bị hư hỏng. Do đó, khác với cách thiết kế theo trạng thái giới hạn không sụp

đổ dựa trên cơ sở lực, các tiêu chí dùng để kiểm tra trạng thái giới hạn hạn chế hư

hỏng lại dựa trên cơ sở biến dạng. Ví dụ để hạn chế các hư hỏng ở các cấu kiện

không chịu lực trong công trình, điều kiện kiểm tra là giới hạn chuyển vị ngang

tương đối giữa các tầng. Giá trị chuyển vị ngang giới hạn là tích số giữa giá trị

chuyển vị ngang tương đối giữa các tầng dr xác định từ tính toán theo trạng thái giới

hạn không sụp đổ nhân với hệ số chiết giảm v [11].

3.2 Các tiêu chí thiết kế kháng chấn cho nhà bê tông cốt thép

Đối với người kỹ sư thiết kế công trình chống động đất thì không đơn giản chỉ

là giải quyết vấn đề phân tích, tính toán theo các quy phạm mà phải hiểu rõ được

cách thức mà công trình bị phá hoại xảy ra trong thực tế các trận động đất. Vì vậy

mà một kiến thức thực tế đối với ứng xử của nhà trong các trận động đất là rất quan

trọng. Những tác động của động đất đối với công trình đó là những ứng xử của các

bộ phận kết cấu, những dạng phá hoại, sự nguy hiểm xảy ra ở từng cấu kiện khác.

Nội lực trong kết cấu do tác động của động đất lên công trình gây ra sự dịch

chuyển của đất nền. Vì vậy một công trình nằm trên đó sẽ phải chịu sự dịch chuyển

móng của nó. Theo định luật Newton mặc dù móng của nó dịch chuyển theo sự dịch

chuyển của đất nền nhưng phần mái của ngôi nhà có khuynh hướng đứng yên tại vị

trí gốc ban đầu của nó. Nhưng vì tường và cột liên kết với mái nên chúng sẽ kéo

theo sự dịch chuyển của mái. Trong ngôi nhà thường thì tường và cột thì dẻo nên sự

chuyển động của mái thì khác so với sự dịch chuyển của đất nền. Khi đất nền

chuyển động ngôi nhà bị giật lại về phía sau và mái chịu tác động một lực, đó là lực

F M=

quán tính. Nếu ngôi nhà có một khối lượng M và chuyển động với gia tốc a thì theo

định luật II Newton giá trị lực quán tính là: . Lực quán tính có phương ngược

với phương chuyển động của gia tốc. Rõ ràng mái có khối lượng càng lớn thì lực

quán tính càng cao. Vì thế đối với những ngôi nhà nhẹ hơn sẽ có khả năng chống

động đất tốt hơn [11].

3.2.1 Điều kiện chịu lực cục bộ

Tất cả các vùng tới hạn của kết cấu phải có độ bền lớn hơn các hệ quả tác

động xuất hiện tại các vùng này dưới tác động của lực động đất thiết kế [11].

3.2.2 Quy định thiết kế theo khả năng

Tất cả các kiểu phá hoại dòn hoặc phá hoại không mong muốn khác phải bị

ngăn chặn bằng các biện pháp phù hợp. Để bảo đảm được tiêu chí này, việc thiết kế

kết cấu phải được thực hiện theo quy trình thiết kế [11].

3.2.3 Điều kiện dẻo cục bộ

Để bảo đảm cho hệ kết cấu có một độ dẻo tổng thể cần thiết, các vùng có thể

hình thành khớp dẻo, gọi là vùng khớp dẻo tiềm năng phải có khả năng chuyển vị

xoay dẻo lớn. Tiêu chí này được cụ thể hóa như sau:

− Tất cả các vùng tới hạn của các cấu kiện kháng chấn chính, kể cả tại các đầu

mút cột (phụ thuộc vào khả năng tạo thành khớp dẻo trong các cột) cần có độ dẻo

φμ đủ lớn. Độ dẻo uốn

φμ được định nghĩa là tỷ số giữa độ cong khi mômen

uốn

uốn đạt 85% giá trị độ bền cực hạn sau đàn hồi và độ cong ứng với giới hạn đàn hồi,

với điều kiện các biến dạng của bêtông và cốt thép không vượt quá giá trị giới hạn

cuε và

su ,kε

φμ của các vùng tới hạn tối thiểu phải bằng các giá trị sau:

−

. Điều kiện này có thể được xem là thỏa mãn, nếu độ dẻo uốn tương ứng

1oq

φμ =

Khi T1 ≥ Tc (2.1)

1 2

− ⋅ 1

( q 0

) T T C 1

φμ = +

(2.2) Khi T1 < Tc

Trong đó:

q0: Giá trị cơ bản của hệ số ứng xử;

T1: Chu kỳ cơ bản của công trình nhà;

(giá trị q0 và T1 đều lấy trong mặt phẳng thẳng đứng xảy ra uốn);

Tc: Chu kỳ tại giới hạn trên trong miền gia tốc không đổi của phổ phản ứng.

− Không để cho cốt thép chịu dọc nén trong các vùng khớp dẻo tiềm năng của

các cấu kiện kháng chấn chính bị uốn dọc;

− Để bảo đảm cho độ dẻo cục bộ, bêtông và cốt thép sử dụng phải có các đặc

tính sau:

+ Cốt thép sử dụng trong các vùng tới hạn của các cấu kiện kháng chấn chính

phải có độ dãn dài dẻo lớn và đồng đều;

+ Tỷ số giữa cường độ chịu kéo và giới hạn đàn hồi của cốt thép sử dụng trong

các vùng tới hạn cần phải lớn hơn một;

+ Bê tông cốt thép sử dụng cho các cấu kiện kháng chấn chính phải có cường

độ chịu nén thích hợp và biến dạng lúc phá hoại phải lớn hơn biến dạng ứng với

cường độ chịu nén cực đại một giá trị thích hợp [2], [11].

3.2.4 Tính siêu tĩnh của kết cấu

Để có khả năng phân tán năng lượng rộng khắp và làm tăng năng lượng, năng

lượng được phân tán, kết cấu cần có tính siêu tĩnh cao kèm theo khả năng phân bố

lại nội lực. Do đó, đối với các hệ kết cấu có tính siêu tĩnh thấp hệ số làm việc q

được chọn với giá trị nhỏ [11].

3.3 Thiết bị kháng chấn cho nhà cao tầng

3.3.1 Các thiết bị giảm chấn cho công trình cao tầng dạng bị động

Loại giảm chấn bị động đơn giản nhất là thiết bị giảm chấn thuỷ lực thường

được dùng cho cầu dây văng với hai loại giảm chấn đàn nhớt và giảm chấn cắt trễ

áp dụng cho các công trình dân dụng nhằm giảm ảnh hưởng của động đất. Đặc

trưng cho loại này là thiết bị giảm chấn viscos-plastic.

Ngoài ra, còn có một nhóm thuộc loại cản va chạm. Các thiết bị giảm chấn này

có nguyên lý hoạt động khá đơn giản. Đặc trưng cho loại này là thiết bị giảm chấn

khối lượng điều chỉnh (TMDs - Turned mass dampers) và thiết bị giảm chấn do dao

động dập dềnh của chất lỏng (LSDs - Liquid sloshing dampers). Hai loại này đều có

nguyên lý làm việc như nhau bao gồm một hệ dao động thứ cấp sử dụng khối lượng

đặc của vật rắn (TMDs) hoặc khối lượng của chất lỏng (LSDs).

3.3.1.1 Thiết bị giảm chấn theo khối lượng điều chỉnh (TMDs)

Ý tưởng của giảm chấn khối lượng điều chỉnh (TMDs) là tạo ra một hệ thứ

cấp nhỏ có tính chất cản đàn hồi khối lượng mà tần số dao động riêng của nó được

điều chỉnh đến tần số riêng ban đầu của công trình, qua đó năng lượng dao động của

công trình sẽ được hấp thụ và tiêu tán thông qua hệ thứ cấp. Ý tưởng ban đầu đó

được Den Hartog áp dụng trong trường hợp kích động điều hoà đơn. Tuy nhiên, khi

áp dụng vào các công trình xây dựng, lực kích động thường được mô tả như là một

quá trình ngẫu nhiên với một độ rộng biên độ cho trước và từ đó chọn các thông số

vật lý để thiết kế TMDs sao cho có thể phát huy được tác dụng của nó. Trong

khoảng 30 năm gần đây, TMDs đã được áp dụng cho một số công trình tiêu biểu

như: tháp Centrepoint ở Sydney, tháp CN ở Toronto, tháp Jonh Hancock ở Boston

và tháp Citicrop Center ở New York,...và cũng dùng để giữ ổn định cho công trình

trong quá trình xây dựng.

TMDs đặc biệt phát huy tác dụng khi công trình ở trạng thái dao động bình ổn

trước khi cần một khoảng thời gian nào đấy để chuyển năng lượng dao động trước

khi tiêu tán nó. Hiệu quả giảm chấn của TMDs sẽ giảm khi công trình dao động với

lực kích động thay đổi liên tục như tải trọng xung và tải trọng động đất. TMDs có

tác dụng cao nhất khi tần số riêng của nó đúng bằng tần số dao động của hệ. Tuy

nhiên, chỉ cần một độ lệch nhỏ các tham số thiết kế cũng có thể làm giảm một cách

đáng kể tác dụng của nó. Đối với các công trình xây dựng lớn, khối lượng bản thân

khá lớn thì khối lượng của hệ thứ cấp cũng sẽ lớn. Để phát huy hiệu quả giảm chấn

thì hành trình di chuyển của TMDs cũng sẽ phải lớn theo. Nếu hạn chế chu trình thì

TMDs cũng sẽ không phát huy đầy đủ tác dụng. Để khắc phục các nhược điểm trên,

hệ TMDs được thiết kế và lắp đặt tại toà nhà Citicorp Center được biến thành một hệ

điều khiển tự động. Dampers là một cơ cấu thuỷ lực khổng lồ để điều khiển dao động

của một công trình có khối lượng 400 tấn và được nâng đỡ bằng hệ thống thuỷ lực

theo hai phương trực giao nhau. Khối lượng của hệ thứ cấp vào khoảng 1% khối

lượng công trình.

3.3.1.2 Thiết bị giảm chấn bằng chất lỏng

Ta có thể thay thế khối vật rắn của TMDs bằng một khối chất lỏng và lúc này

gọi là giảm chấn bằng chất lỏng (TLDs). Trong trường hợp này, gia tốc trọng

trường sẽ tạo ra một lực hồi phục tác dụng lên khối chất lỏng và tạo ra dao động

sóng sánh trong một bể chứa và nó gọi là thiết bị giảm chấn do dao động sóng sánh

của chất lỏng (TSDs - Turned Sloshing Dampers). Các TLDs đã được dùng trong

ngành không gian vũ trụ và đôi khi còn được dùng để giữ ổn định cho các tàu biển

lớn. Ưu điểm của TLDs là:

− TLDs có thể phát huy tác dụng ngay cả với các tín hiệu nhiễu rất nhỏ.

Đối với TMD thì đôi khi không làm việc với tín hiệu nhiễu nhỏ do lực cản ma

sát tại các mặt cứng. Hay nói cách khác, TLDs “nhạy” hơn TMDs.

− Cấu tạo đơn giản và giá thành thấp.

− Một damper có thể giảm dao động của công trình theo hai hoặc nhiều hướng

khác nhau.

− Dễ lắp đặt và di chuyển.

− Dễ bảo dưỡng do không có cơ cấu cơ khí phức tạp và hầu như không phải

quan tâm đến vấn đề hóa già như phá hoại mỏi. Cũng giống như TMDs, các TLDs

cũng cần phải điều chỉnh để có được tần số riêng phù hợp để phát huy tác dụng

giảm chấn. Có hai dạng TLDs cơ bản sau:

+ Loại có mực chất lỏng nông đặt trong một bể chứa khá nhỏ: Năng lượng tiêu

tán chủ yếu do sóng vỡ tại bề mặt chất lỏng khi dao động với biên độ lớn và đối với

trường hợp này, tác dụng giảm chấn không cao. Tuy nhiên, đối với các dao động có

biên độ nhỏ hơn thì nó phát huy tác dụng rất lớn khi điều chỉnh tần số dao động

riêng của nó. Để dự báo được tần số riêng của nó với độ chính xác cao trừ trường

hợp sóng vỡ thì cần phải có kiến thức về lý thuyết mặt sóng phi tuyến;

+ Loại có mực nước cao đặt trong một bể chứa lớn: Phương trình dao động

sóng sánh của mặt nước tương đối êm dịu. Để tăng độ cản của dampers thì thường

dùng các lưới chắn, thanh chắn hoặc các loại vật cản khác bên trong bể để tăng độ rối

đồng thời cũng có tác dụng làm tăng tần số riêng của damper. Để xác định tần số dao

động riêng này theo lý thuyết thì rất khó, tuy nhiên có thể xác định thông qua thí

nghiệm. Cũng thuộc loại này nữa là giảm chấn cột chất lỏng có điều chỉnh (TLCDs),

gồm một cột chất lỏng hình chữ U và coi đó như là một hệ dao động thứ cấp diện tích

do Sakai đề xuất năm 1989. Tần số dao động riêng của nó có thể thay đổi bằng cách

thay đổi mực nước trong bình; điều chỉnh áp suất của hai khối khí bên trên mặt nước

hoặc lắp đặt bên trong nó một van thông để điều chỉnh lưu lượng nước.

3.3.2 Các thiết bị giảm chấn cho công trình cao tầng dạng chủ động

Thiết bị giảm chấn chủ động đã được áp dụng cho máy bay và tàu vũ trụ. Tuy

nhiên, việc áp dụng nó trong lĩnh vực xây dựng còn khá khiêm tốn. Các thiết bị

giảm chấn chủ động có thể dùng để điều khiển dao động công trình với nhiều loại

tần số khác nhau và các dạng dao động khác nhau, do đó trong tương lai, các thiết bị

này chắc chắn sẽ được áp dụng một cách rộng rãi. Một trong những công trình xây

dựng đầu tiên áp dụng thiết bị này đó là tòa nhà trung tâm thương mại quốc gia ở

New York, tòa tháp Crystal ở Osaka. Khoảng 10 năm gần đây, thiết bị này đã được

áp dụng để điều khiển dao động của tháp cầu treo dây võng trong quá trình thi công

ở Nhật Bản. Các loại thiết bị giảm chấn chủ động này đặc biệt có hiệu quả trong

trường hợp tần số dao động riêng của kết cấu thay đổi liên tục hoặc có hai hay nhiều

dạng dao động xảy ra đồng thời.

Ngoài ra, còn có một dạng giảm chấn chủ động khác áp dụng điều khiển khí

động học chủ động nhằm giảm dao động của gió cho các công trình cầu và nhà cao

tầng. Việc thêm vào các cách điều khiển cơ học cũng có tác dụng rất lớn trong việc

điều khiển dao động tròng trành của dầm cầu dưới tác dụng của gió hoặc nước.

Hiện nay Viện Nghiên Cứu về xây cơ bản của trường Đại học kĩ thuật Sydney cũng

sắp hoàn thành dự án về điều khiển tự động dao động công trình bằng thiết bị giảm

chấn chủ động.

3.3.2.1 Giảm chấn chủ động không điều khiển (passive control)

Đây là hình thức giảm chấn mà nguồn năng lượng hoạt động của các thiết

bị giảm chấn được lấy từ chính năng lượng dao động của bản thân công trình. Năng

lượng có thể được tiêu tán dưới dạng nhiệt năng của hiện tượng ma sát (friction

damper), biến dạng dẻo của kim loại (buckling restrained brace, stiffened shear

panel), tính cản nhớt (viscous/visco-elastic damper) hoặc độ cản thủy lực (oil

damper). Có nhiều phương thức lắp đặt các thiết bị này trong công trình.

3.3.2.2 Giảm chấn chủ động có điều khiển (active control)

Các thiết bị dạng này hoạt động được nhờ vào cấc nguồn năng lượng từ bên

ngoài (điện, khí nén ....). Thông qua các cảm biến, thông tin về tải trọng, về dao

động của công trình được đưa về bộ xử lý trung tâm. Bộ điều khiển trung tâm sẽ xử

lý tín hiệu và phát lệnh cho bộ phận thi hành để thực hiện việc tăng độ cản hay phát

lực điều khiển chống lại dao động, chẳng hạn như các hệ thống TMD (Tuned Mass

Damper), LTD (Liquid Tuned Damper)...

Ngoài ra, người ta còn sử dụng kết hợp thiết bị giảm chấn với thiết bị cách

chấn, cũng như đưa thêm khả năng chủ động vào hệ thống để tăng thêm hiệu quả

kháng chấn cho công trình. Do nhu cầu phát triển, càng ngày càng có nhiều giải

pháp kháng chấn cho công trình dựa trên các thành tựu khoa học kỹ thuật mới. Mặc

kháng chấn sẽ được quan niệm như một bộ phận không thể thiếu được trong các

dù còn nhiều vấn đề phải giải quyết, song trong một tương lai không xa, thiết bị

công trình cao tầng do lợi ích thiết thực và hiệu quả của chúng.

Như vậy, việc sử dụng các thiết bị trong thiết kế kháng chấn cho nhà cao tầng

được quan tâm rất nhiều ở các nước trên thế giới trong nhiều thập niên qua, ở Việt

Nam vấn đề này ngày càng được các kỹ sư cũng như nhà nghiên cứu chú trọng

nhiều hơn trong những năm gần đây. Vì lý do dân số và môi trường nên số lượng

các công trình cao tầng đã tăng lên rất nhiều. Nếu như trước đây người ta chỉ nghĩ

tới việc làm sao tăng cường độ bê tông hay thép để thỏa mãn các điều kiện chịu lực

thì xu thế trong những thập niên vừa qua người ta sử dụng các vật liệu nhẹ hơn,

mảnh hơn để công trình xây dựng được cao hơn. Tuy nhiên khi các công trình ngày

càng cao mà càng nhẹ đi lại dẫn đến việc ảnh hưởng của tải trọng động tác dụng lên

công trình càng tăng cao. Do vậy các thiết bị nhằm giảm các chấn động như gió hay

động đất cần phải được đưa vào sử dụng. Và từ đây đã mở ra một chân trời nghiên

cứu mới đáp ứng cho mục tiêu điều khiển dao động của kết cấu (Yao, 1972).

KẾT LUẬN

Trong chương 1, 2, 3 đã trình bày các vấn đề cơ bản về hệ kết cấu chịu lực cho

nhà cao tầng, tổng quan về tải trọng động đất, đặc biệt là lý thuyết các phương pháp

tính toán kết cấu chịu động đất cùng với nội dung yêu cầu thiết kế kháng chấn, các

biện pháp kháng chấn. Những nội dung này sẽ là cơ sở để nghiên cứu và tính toán

cho kết cấu nhà cao tầng chịu tác dụng của động đất. Từ đó để tính toán và cấu tạo

kháng chấn cho công trình theo lý thuyết tính toán kháng chấn.

CHƯƠNG IV: VÍ DỤ SỐ

4.1 Phân tích kết cấu nhà cao tầng chịu tác động của động đất

4.1.1 Thông tin công trình

Tên công trình: CHUNG CƯ CAO CẤP PARCSPRING

Địa điểm: Đường Nguyễn Duy Trinh, Phường Bình Trưng Đông, Quận 2, TP.

HCM

Hình 4.1 Vị trí công trình PARCSpring

Quy mô công trình:

Diện tích khu đất: 6730 (m2). Diện tích xây dựng khối đế: 1533 (m2). Tổng diện tích sàn xây dựng: 18764 (m2). Số tầng cao: 1 tầng hầm + 17 tầng + 1 tầng mái.

Chiều cao công trình: 62.8 (m). Thời gian hoàn thành: năm 2014. Đơn vị chủ đầu

tư: CapitaLand.

Chung cư PARCSPRING tọa lạc tại trung tâm Quận 2, sát khu đô thị mới

Thủ Thiêm là trung tâm hành chính tương lai của TP. HCM. Các tuyến đường từ

trung tâm Quận 1 kết nối đến dự án hiện đã được hoàn tất như đại lộ Võ Văn Kiệt,

hầm Thủ Thiêm, đại lộ Mai Chí Thọ, đường Nguyễn Duy Trinh.

Hình 4.2 Mô hình 3D công trình

Bảng 4.1 Tổng hợp Mode dao động của công trình

TABLE: Modal Participating Mass Ratios

UY

RZ

Case

Mode

Period

UX

sec

0.439

0.056

Modal

0.144

2.173

0.094

0.539

Modal

0.004

2.154

0.112

0.041

Modal

0.474

2.066

0.000

0.108

Modal

0.000

0.634

0.128

0.000

Modal

0.014

0.556

0.015

0.001

Modal

0.130

0.503

0.000

0.044

Modal

0.000

0.326

0.052

0.000

Modal

0.004

0.252

0.004

0.000

Modal

0.056

0.219

0.000

0.023

Modal

0.000

0.207

0.028

0.000

Modal

0.002

0.150

0.000

0.015

Modal

0.000

0.149

Hình 4.3 Dạng dao động của công Hình 4.4 Dạng dao động của công

trình theo Mode 1 trình theo Mode 2

Hình 4.5 Dạng dao động của công trình theo Mode 3

Học viên dùng trận động đất Kobe 1995 để tác động vào công trình.

Hình 4.6 Gia tốc đồ trận động đất Kobe

Bài toán được sử dụng phương pháp tích phân trực tiếp có xét đến tính phi tuyến

hình học và phi tuyến vật liệu để phân tích kết cấu chịu động đất trong chương này

dưới sự hỗ trợ của phần mềm ETABS.

Học viên sẽ phân tích 3 trường hợp với 3 giá trị PGA khác nhau trên nền số liệu gốc

của trận động đất Kobe, với mục đích là xác định kết cấu công trình bị phá hoại, sụp

đổ tại giá trị PGA nào.

Bảng 4.2 Các trường hợp phân tích tính toán

1 1.2 1.5 λ

PGA (m/s2) 12.58 15.09 18.87

Hình 4.7 Đưa số liệu động đất vào trong mô hình

Hình 4.8 Khai báo trường hợp tải trọng động đất

Hình 4.9 Định nghĩa khớp dẻo cho cột

Hình 4.10 Định nghĩa khớp dẻo cho dầm

4.1.2 Trường hợp 1: PGA = 12.58 m/s2

Hình 4.11 Biểu đồ chuyển vị đỉnh công trình (TH1)

Thời gian đầu của trận động đất công trình gần như không có chuyển vị, từ 7s trở đi chuyển vị đỉnh công trình bắt đầu xuất hiện và tăng dần. Công trình đạt chuyển vị

đỉnh lớn nhất lúc 10.13s, Ux = 938 mm.

Hình 4.12 Phản ứng của kết cấu tại thời điểm chuyển vị lớn nhất t =10.13s (TH1)

Các cột của công trình bắt đầu hình thành khớp dẻo, các cột ở ngoài biên chịu tác

động nhiều nhất với giai đoạn làm việc của khớp dẻo Hinge state từ B đến C

(Những chấm màu đỏ).

Hình 4.13 Chuyển vị khung trục F (TH1)

Hình 4.14 Chuyển vị khung trục I (TH1)

Bảng 4.3 Tình trạng làm việc của khớp dẻo ở các cột bị phá hoại (TH1)

M3

Story

Frame/Wall

404.1

0 0

0 0 0

R3 Plastic 312.1384 0.001599 252.9546 0.003039 262.6026 0.002969 330.2758 0.002642 234.7569 0.005515 289.3175 0.001386 313.9423 0.006058 324.0582 0.001278 327.4075 0.004556 0.005013 481.4162 0.002484 643.5879 0.001057 493.6791 0.001346 748.5789 0.000765 545.3697 0.001599 468.5174 0.001034 660.8411 0.000857 480.9002 0.001659 390.3091 0.00262 390.3964 0.003128 0.002154 619.398 587.6265 0.00096 394.4596 0.002126 400.6289 0.002484 589.7784 517.4713 315.1954 0.001741 251.6484 289.3602 0.001992 406.2214 0.001454 592.2165 0.001853 701.3972 673.6307 257.1002 401.6226 0.000331 239.6271 658.9028 0.000342 734.7266 0.001347

572.9

Generated Hinge C20H4 C2H36 C3H36 C20H35 C20H36 C3H6 C20H5 C3H8 C20H7 C2H10 C3H10 C20H9 C3H12 C21H11 C21H13 C21H14 C3H16 C2H18 C8H18 C17H18 C2H20 C3H20 C8H20 C17H20 C2H22 C3H22 C5H21 C9H22 C14H21 C17H22 C21H21 C2H24 C3H24 C9H24 C17H24 C18H24 C20H24 C21H23 C4H26 C6H25 C8H26

514.3207 0.001916 473.2432 8.00E-05

Hinge State B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C

Hinge Status LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP

C20 C2 C3 C20 C20 C3 C20 C3 C20 C2 C3 C20 C3 C21 C21 C21 C3 C2 C8 C17 C2 C3 C8 C17 C2 C3 C5 C9 C14 C17 C21 C2 C3 C9 C17 C18 C20 C21 C4 C6 C8

TANG 18 TANG 17 TANG 17 TANG 17 TANG 17 TANG 16 TANG 16 TANG 15 TANG 15 TANG 14 TANG 14 TANG 14 TANG 13 TANG 13 TANG 12 TANG 12 TANG 11 TANG 10 TANG 10 TANG 10 TANG 9 TANG 9 TANG 9 TANG 9 TANG 8 TANG 8 TANG 8 TANG 8 TANG 8 TANG 8 TANG 8 TANG 7 TANG 7 TANG 7 TANG 7 TANG 7 TANG 7 TANG 7 TANG 6 TANG 6 TANG 6

M3

Story

Frame/Wall

R3 Plastic 0

0 0 0

TANG 6 TANG 6 TANG 6 TANG 6 TANG 5 TANG 5 TANG 5 TANG 5 TANG 5 TANG 5 TANG 5 TANG 5 TANG 5 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 2 TANG 1

C14 C17 C19 C21 C3 C6 C9 C14 C18 C18 C19 C20 C21 C6 C9 C14 C18 C19 C20 C6 C14 C19 C20 C22 C18 C5

286.7798 471.2595 0.000342 718.9315 0.000835 768.8881 0.000885 724.9075 0.000659 0.001314 519.484 0 179.9674 228.9382 0 383.5537 0.001712 180.8461 0.000208 642.5781 0.000613 652.2996 0.000724 766.4816 0.000442 516.3368 0.000734 149.6201 184.8827 152.5749 587.4546 0.000419 853.7264 0.000198 519.1332 0.000398 113.865 589.5129 0.000198 806.1847 0.000271 0.00086 440.7667 0 172.2501 0.000454 47.5063

Generated Hinge C14H26 C17H26 C19H25 C21H25 C3H27 C6H27 C9H28 C14H28 C18H27 C18H28 C19H27 C20H27 C21H27 C6H29 C9H30 C14H30 C18H30 C19H29 C20H29 C6H31 C14H32 C19H31 C20H31 C22H31 C18H34 C5H2

Hinge State B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C

Hinge Status LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP

Cột ở những vị trí trong bảng tổng hợp trên đã và đang chảy dẻo, nằm trong giai

đoạn làm việc của khớp dẻo từ B đến C. Số lượng cột bị chảy dẻo tập trung nhiều ở

các tầng bên dưới từ tầng 3 đến tầng 8.

Các cột chịu tác động nhiều nhất qua các tầng là C3, C20, C14 đều nằm ở ngoài

biên công trình có nguy cơ bị phá hoại cao.

Hình 4.15 Biểu đồ phân bố moment cột C3 – Tầng 17 (TH1)

Cột C3 ở tầng 17 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 400 kNm vào các thời điểm

10.13s; 11.15s; 11.92s.

Hình 4.16 Tình trạng làm việc của khớp dẻo ở cột C3 – Tầng 17 (TH1)

Cột C3 tầng 17 bắt đầu chảy dẻo vào lúc 8.86s, giá trị moment lúc này đạt 223 kNm

và đang tiếp tục tăng. Tuy nhiên cột vẫn còn khả năng làm việc và chưa bị phá hoại

hoàn toàn, khớp dẻo vẫn đang nằm trong giai đoạn làm việc từ B đến C.

Hình 4.17 Biểu đồ phân bố moment cột C3 – Tầng 9 (TH1)

Cột C3 ở tầng 9 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 1060 kNm vào thời điểm

11.21s.

Hình 4.18 Tình trạng làm việc của khớp dẻo ở cột C3 – Tầng 9 (TH1)

Cột C3 tầng 9 bắt đầu chảy dẻo vào lúc 10.02s, giá trị moment lúc này đạt 540 kNm

và đang tiếp tục tăng. Tuy nhiên cột vẫn còn khả năng làm việc và chưa bị phá hoại

hoàn toàn, khớp dẻo vẫn đang nằm trong giai đoạn làm việc từ B đến C.

Hình 4.19 Biểu đồ moment cột C20 – Tầng 18 (TH1)

Cột C20 ở tầng 18 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 500 kNm vào thời điểm

10.12s.

Hình 4.20 Tình trạng làm việc của khớp dẻo ở cột C20 – Tầng 18 (TH1)

Cột C20 tầng 18 bắt đầu chảy dẻo vào lúc 8.59s, giá trị moment lúc này đạt 210

kNm và đang tiếp tục tăng. Tuy nhiên cột vẫn còn khả năng làm việc và chưa bị phá

hoại hoàn toàn, khớp dẻo vẫn đang nằm trong giai đoạn làm việc từ B đến C.

Hình 4.21 Biểu đồ phân bố moment cột C20 – Tầng 18 (TH1)

Cột C20 ở tầng 14 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 630 kNm vào thời điểm

9.85s.

Hình 4.22 Tình trạng làm việc của khớp dẻo ở cột C20 – Tầng 14 (TH1)

Cột C20 tầng 14 bắt đầu chảy dẻo vào lúc 7.92s, giá trị moment lúc này đạt 322

kNm và đang tiếp tục tăng. Tuy nhiên cột vẫn còn khả năng làm việc và chưa bị phá

hoại hoàn toàn, khớp dẻo vẫn đang nằm trong giai đoạn làm việc từ B đến C.

Hình 4.23 Biểu đồ moment cột C14 – Tầng 8 (TH1)

Cột C14 ở tầng 8 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 280 kNm vào thời điểm 9.75s.

Hình 4.24 Tình trạng làm việc của khớp dẻo ở cột C14 – Tầng 8 (TH1)

Cột C14 tầng 8 bắt đầu chảy dẻo vào lúc 9.15s, giá trị moment lúc này đạt 281 kNm

và đang tiếp tục tăng. Tuy nhiên cột vẫn còn khả năng làm việc và chưa bị phá hoại

hoàn toàn, khớp dẻo vẫn đang nằm trong giai đoạn làm việc từ B đến C.

Hình 4.25 Biểu đồ phân bố moment cột C14 – Tầng 4 (TH1)

Cột C14 ở tầng 4 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 440 kNm vào thời điểm 9.12s.

Hình 4. 26 Tình trạng làm việc của khớp dẻo ở cột C14 – Tầng 4 (TH1)

Cột C14 tầng 4 bắt đầu chảy dẻo vào lúc 9.92s, giá trị moment lúc này đạt 59 kNm

và đang tiếp tục tăng. Tuy nhiên cột vẫn còn khả năng làm việc và chưa bị phá hoại

hoàn toàn, khớp dẻo vẫn đang nằm trong giai đoạn làm việc từ B đến C.

Bảng 4.4 Tình trạng làm việc của khớp dẻo ở các dầm chịu tác động nhiều nhất

(TH1)

M3

R3 Plastic

Story

Frame/Wall

Generated Hinge B54H7 B54H9 B55H10 B54H11 B55H11 B55H12 B54H13 B55H13 B55H14 B54H15 B55H15 B55H16 B54H17 B55H17 B55H18 B54H19 B55H19 B55H20 B54H21 B54H23

85.2463 85.4958 85.1509 85.7218 85.1345 85.3132 85.8964 85.276 85.4138 85.9978 85.3483 85.4347 86.0079 85.3384 85.3628 85.9045 85.2277 85.1827 85.6685 85.2822

Hinge State 0.012418 B to C 0.012884 B to C 0.012309 B to C 0.013309 B to C 0.012198 B to C 0.012615 B to C 0.013639 B to C 0.012467 B to C 0.012807 B to C 0.013834 B to C 0.012609 B to C B to C 0.01285 0.013858 B to C 0.012598 B to C 0.012718 B to C 0.01367 B to C 0.012397 B to C 0.012381 B to C 0.013235 B to C B to C 0.01252

Hinge Status IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS

B54 B54 B55 B54 B55 B55 B54 B55 B55 B54 B55 B55 B54 B55 B55 B54 B55 B55 B54 B54

TANG 15 TANG 14 TANG 14 TANG 13 TANG 13 TANG 13 TANG 12 TANG 12 TANG 12 TANG 11 TANG 11 TANG 11 TANG 10 TANG 10 TANG 10 TANG 9 TANG 9 TANG 9 TANG 8 TANG 7

Công trình xuất hiện 2 vị trí dầm bắt đầu chảy dẻo là B54 và B55 tập trung từ tầng 7

lên tầng 15. Tuy nhiên các dầm này vẫn còn đang làm việc trong vùng an toàn (IO –

LS).

Hình 4.27 Biểu đồ phân bố moment dầm B54 – Tầng 15 (TH1)

Dầm B54 ở tầng 15 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 80 kNm vào thời điểm 6s,

sau đó duy trì giá trị này ở những thời điểm moment đạt cực trị.

Hình 4.28 Tình trạng làm việc của khớp dẻo ở dầm B54 – Tầng 15 (TH1)

Dầm B54 tầng 15 bắt đầu chảy dẻo vào lúc 8s, giá trị moment lúc này đạt cực đại

80 kNm. Tuy nhiên dầm vẫn còn khả năng làm việc và chưa bị phá hoại, khớp dẻo

vẫn đang nằm trong giai đoạn làm việc từ B đến C.

Hình 4.29 Biểu đồ moment dầm B55 – Tầng 14 (TH1)

Dầm B55 ở tầng 14 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 80 kNm vào thời điểm 6s,

sau đó duy trì giá trị này ở những thời điểm moment đạt cực trị.

Hình 4.30 Tình trạng làm việc của khớp dẻo ở dầm B55 – Tầng 14 (TH1)

Dầm B55 tầng 14 bắt đầu chảy dẻo vào lúc 7.96s, giá trị moment lúc này đạt cực

đại 80 kNm. Tuy nhiên dầm vẫn còn khả năng làm việc và chưa bị phá hoại, khớp

dẻo vẫn đang nằm trong giai đoạn làm việc từ B đến C.

Nhận xét: Trong lần phân tích kết cấu nhà cao tầng chịu động đất với PGA = 12.58

m/s2, kết quả cho thấy tại các nút cột và dầm ở một số vị trí đã bắt đầu hình thành

khớp dẻo. Cột có 67 vị trí chảy dẻo trong tổng số 648 nút cột (tính cả 2 đầu cột)

chiếm hơn 10%, đa phần xuất hiện ở ngoài biên công trình, phân bố rải rác qua các

tầng nhưng tập trung trong khoảng từ tầng 3 đến tầng 8. Dầm có 20 vị trí chảy dẻo

trong tổng số 2092 nút dầm (tính cả 2 đầu dầm), tỉ lệ chưa tới 1%, xuất hiện từ tầng

7 đến tầng 15, nằm giữa công trình, dọc theo phương tác động của động đất. Giai

đoạn làm việc của các khớp dẻo cột và dầm chịu ảnh hưởng nhiều nhất đang nằm

trong khoảng từ B đến C, vẫn còn khả năng tiếp tục làm việc.

4.1.3 Trường hợp 2: PGA = 15.09 m/s2

Hình 4.31 Biểu đồ chuyển vị đỉnh công trình (TH2)

Thời gian đầu của trận động đất công trình gần như không có chuyển vị, từ 7s trở đi

chuyển vị đỉnh công trình bắt đầu xuất hiện và tăng dần. Công trình đạt chuyển vị

đỉnh lớn nhất lúc 10.13s, Ux = 1125 mm

Hình 4.32 Phản ứng của kết cấu tại thời điểm chuyển vị lớn nhất t =10.13s (TH2)

Các cột của công trình bắt đầu hình thành khớp dẻo, các cột ở ngoài biên chịu tác

động nhiều nhất với giai đoạn làm việc của khớp dẻo Hinge state từ B đến C

(Những chấm màu đỏ)

Hình 4.33 Chuyển vị ngang khung trục F (TH2)

Hình 4.34 Chuyển vị ngang khung trục I (TH2)

Hình 4.35 Vị trí cột có số lượng bị phá hoại nhiều nhất qua các tầng

Hình 4.36 Vị trí dầm bị phá hoại

Bảng 4.5 Tình trạng làm việc của khớp dẻo ở các cột bị phá hoại (TH2)

M3

R3 Plastic

Story

Frame/Wall

Generated Hinge C3H4 C20H3 C20H4 C2H36 C3H35 C3H36 C20H35 C20H36 C2H6 C3H5 C3H6 C20H5 C2H8 C3H8 C20H7 C3H9 C3H10 C20H9 C20H10 C3H12 C20H11 C3H18 C21H17 C21H18 C3H20 C14H20 C2H22 C3H22 C9H21 C14H22 C2H24 C9H24 C14H24 C20H24 C9H26 C14H25 C14H26 C15H26 C19H26 C20H25 C3H27

362.4236 614.6222 390.4048 265.5811 682.0191 296.3185 444.1331 277.4968 286.9556 471.8076 321.1523 331.8137 276.8689 371.7629 385.7922 816.9273 530.923 912.3353 596.2346 540.2481 679.8644 551.2438 675.9693 639.1066 649.1502 444.0632 598.9347 548.9414 456.6902 271.1067 735.7871 358.9647 279.1314 705.747 308.0989 293.8525 374.1819 539.3543 599.0236 825.8837 994.6932

Hinge State B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C

Hinge Status LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP

0.009375 0.000374 0.008022 0.004748 0.001349 0.005227 0.002287 0.004983 0.007056 0.002984 0.006168 0.008924 0.009582 0.00513 0.005898 0.005349 0.009418 0.000253 0.005089 0.005021 0.004996 0.003215 0.003196 0.000993 0.003008 0 0.001436 0.000247 0.002614 0.00419 0 0 0.003726 0.000615 0 0.002364 0 6.80E-05 0.001612 0.001001 0.000545

C3 C20 C20 C2 C3 C3 C20 C20 C2 C3 C3 C20 C2 C3 C20 C3 C3 C20 C20 C3 C20 C3 C21 C21 C3 C14 C2 C3 C9 C14 C2 C9 C14 C20 C9 C14 C14 C15 C19 C20 C3

TANG 18 TANG 18 TANG 18 TANG 17 TANG 17 TANG 17 TANG 17 TANG 17 TANG 16 TANG 16 TANG 16 TANG 16 TANG 15 TANG 15 TANG 15 TANG 14 TANG 14 TANG 14 TANG 14 TANG 13 TANG 13 TANG 10 TANG 10 TANG 10 TANG 9 TANG 9 TANG 8 TANG 8 TANG 8 TANG 8 TANG 7 TANG 7 TANG 7 TANG 7 TANG 6 TANG 6 TANG 6 TANG 6 TANG 6 TANG 6 TANG 5

M3

R3 Plastic

Story

Frame/Wall

452.5443 265.8399 289.5909 457.1044 803.6212 1014.3342 978.1723 182.6646 217.0715 752.8717 915.9452 132.4676 539.0715 735.7565 252.3794 131.7582 901.3504 434.4401 105.2142 49.2365

Generated Hinge C8H28 C9H28 C14H28 C17H28 C19H27 C21H27 C3H29 C9H30 C14H30 C19H29 C21H29 C5H32 C6H31 C7H31 C14H31 C14H32 C21H31 C22H31 C14H34 C5H2

0 0 0 0 0.000619 0.000286 0.000416 0.00034 0.000322 0.000265 0.000447 0.00133 0.000691 0.000792 0.000946 0.001257 0.000425 0.00133 0.002916 0.000511

Hinge State B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C

Hinge Status LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP LS to CP

TANG 5 TANG 5 TANG 5 TANG 5 TANG 5 TANG 5 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 2 TANG 1

C8 C9 C14 C17 C19 C21 C3 C9 C14 C19 C21 C5 C6 C7 C14 C14 C21 C22 C14 C5

Cột ở những vị trí trong bảng tổng hợp trên đã và đang chảy dẻo, nằm trong giai

đoạn làm việc của khớp dẻo từ B đến C.

Các cột chịu tác động nhiều nhất qua các tầng là C3, C20, C14 đều nằm ở ngoài

biên công trình có nguy cơ bị phá hoại cao.

Hình 4.37 Biểu đồ phân bố moment cột C3 – Tầng 18 (TH2)

Cột C3 ở tầng 18 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 600 kNm vào thời điểm 10.20s

Hình 4.38 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C3 – Tầng 18 (TH2)

Cột C3 tầng 18 bắt đầu chảy dẻo vào lúc 8.49s, giá trị moment lúc này đạt 205 kNm

và đang tiếp tục tăng. Tuy nhiên cột vẫn còn khả năng làm việc và chưa bị phá hoại

hoàn toàn, khớp dẻo vẫn đang nằm trong giai đoạn làm việc từ B đến C

Hình 4.39 Biểu đồ phân bố moment cột C3 – Tầng 14 (TH2)

Cột C3 ở tầng 14 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 1000 kNm vào thời điểm

10.20s.

Hình 4.40 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C3 – Tầng 14 (TH2)

Cột C3 tầng 14 bắt đầu chảy dẻo vào lúc 8.81s, giá trị moment lúc này đạt 341 kNm

và đang tiếp tục tăng. Tuy nhiên cột vẫn còn khả năng làm việc và chưa bị phá hoại

hoàn toàn, khớp dẻo vẫn đang nằm trong giai đoạn làm việc từ B đến C.

Hình 4.41 Biểu đồ phân bố moment cột C3 – Tầng 10 (TH2)

Cột C3 ở tầng 10 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 880 kNm vào thời điểm 9.83s.

Hình 4.42 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C3 – Tầng 10 (TH2)

Cột C3 tầng 10 bắt đầu chảy dẻo vào lúc 9.75s, giá trị moment lúc này đạt 443 kNm

và đang tiếp tục tăng. Tuy nhiên cột vẫn còn khả năng làm việc và chưa bị phá hoại

hoàn toàn, khớp dẻo vẫn đang nằm trong giai đoạn làm việc từ B đến C.

Hình 4.43 Biểu đồ phân bố moment cột C20 – Tầng 18 (TH2)

Cột C20 ở tầng 18 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 600 kNm vào thời điểm

10.20s

Hình 4.44 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C20 – Tầng 18 (TH2)

Cột C20 tầng 18 bắt đầu chảy dẻo vào lúc 8.60s, giá trị moment lúc này đạt 213

kNm và đang tiếp tục tăng. Tuy nhiên cột vẫn còn khả năng làm việc và chưa bị phá

hoại hoàn toàn, khớp dẻo vẫn đang nằm trong giai đoạn làm việc từ B đến C.

Hình 4.45 Biểu đồ phân bố moment cột C20 – Tầng 16 (TH2)

Cột C20 ở tầng 18 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 720 kNm vào thời điểm

10.80s

Hình 4.46 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C20 – Tầng 16 (TH2)

Cột C20 tầng 18 bắt đầu chảy dẻo vào lúc 7.94s, giá trị moment lúc này đạt 225

kNm và đang tiếp tục tăng. Tuy nhiên cột vẫn còn khả năng làm việc và chưa bị phá

hoại hoàn toàn, khớp dẻo vẫn đang nằm trong giai đoạn làm việc từ B đến C.

Hình 4.47 Biểu đồ phân bố moment cột C20 – Tầng 14 (TH2)

Cột C20 ở tầng 14 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 900 kNm vào thời điểm

10.23s.

Hình 4.48 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C20 – Tầng 14 (TH2)

Cột C20 tầng 14 bắt đầu chảy dẻo vào lúc 7.95s, giá trị moment lúc này đạt 320

kNm và đang tiếp tục tăng. Tuy nhiên cột vẫn còn khả năng làm việc và chưa bị phá

hoại hoàn toàn, khớp dẻo vẫn đang nằm trong giai đoạn làm việc từ B đến C.

Hình 4.49 Biểu đồ phân bố moment cột C14 – Tầng 9 (TH2)

Cột C20 ở tầng 14 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 510 kNm vào thời điểm

13.00s.

Hình 4.50 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C14 – Tầng 9 (TH2)

Cột C14 tầng 9 bắt đầu chảy dẻo vào lúc 10.01s, giá trị moment lúc này đạt 55 kNm

và đang tiếp tục tăng. Tuy nhiên cột vẫn còn khả năng làm việc và chưa bị phá hoại

hoàn toàn, khớp dẻo vẫn đang nằm trong giai đoạn làm việc từ B đến C.

Hình 4.51 Biểu đồ phân bố moment cột C14 – Tầng 6 (TH2)

Cột C14 ở tầng 6 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 480 kNm vào thời điểm 9.00s.

Hình 4.52 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C14 – Tầng 6 (TH2)

Cột C14 tầng 4 bắt đầu chảy dẻo vào lúc 9.86s, giá trị moment lúc này đạt 89 kNm

và đang tiếp tục tăng. Tuy nhiên cột vẫn còn khả năng làm việc và chưa bị phá hoại

hoàn toàn, khớp dẻo vẫn đang nằm trong giai đoạn làm việc từ B đến C.

Hình 4.53 Biểu đồ phân bố moment cột C14 – Tầng 3 (TH2)

Cột C14 ở tầng 3 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 320 kNm vào thời điểm 10.5s.

Hình 4. 54 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C14 – Tầng 3 (TH2)

Cột C14 tầng 4 bắt đầu chảy dẻo vào lúc 9.20s, giá trị moment lúc này đạt 299 kNm

và đang tiếp tục tăng. Tuy nhiên cột vẫn còn khả năng làm việc và chưa bị phá hoại

hoàn toàn, khớp dẻo vẫn đang nằm trong giai đoạn làm việc từ B đến C.

Bảng 4.6 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm bị phá hoại

M3

R3 Plastic

Story

177.327 86.0869 85.5658 85.7293 85.1634 86.3361 85.7794 85.9466 177.3961 85.4111 86.6287 86.0334 86.1908 177.6118 176.9723 85.6614 86.3925 86.2894 86.4261 176.8695 178.0274 85.8855 86.3545 86.5153 86.4776 177.2474 178.3297 86.0551 86.4537 85.0129 86.4408 86.4761 177.1816 178.4625 86.1477 86.3516 85.0673 86.4446 86.4759 176.9493 178.4334

Frame/ Wall B33 B54 B55 B55 B44 B54 B55 B55 B32 B44 B54 B55 B55 B32 B33 B44 B54 B55 B55 B32 B33 B44 B54 B55 B55 B32 B33 B44 B54 B54 B55 B55 B32 B33 B44 B54 B54 B55 B55 B32 B33

Generated Hinge B33H35 B54H33 B55H33 B55H34 B44H5 B54H5 B55H5 B55H6 B32H8 B44H7 B54H7 B55H7 B55H8 B32H10 B33H9 B44H9 B54H9 B55H9 B55H10 B32H12 B33H11 B44H11 B54H11 B55H11 B55H12 B32H14 B33H13 B44H13 B54H13 B54H14 B55H13 B55H14 B32H16 B33H15 B44H15 B54H15 B54H16 B55H15 B55H16 B32H18 B33H17

TANG 17 TANG 17 TANG 17 TANG 17 TANG 16 TANG 16 TANG 16 TANG 16 TANG 15 TANG 15 TANG 15 TANG 15 TANG 15 TANG 14 TANG 14 TANG 14 TANG 14 TANG 14 TANG 14 TANG 13 TANG 13 TANG 13 TANG 13 TANG 13 TANG 13 TANG 12 TANG 12 TANG 12 TANG 12 TANG 12 TANG 12 TANG 12 TANG 11 TANG 11 TANG 11 TANG 11 TANG 11 TANG 11 TANG 11 TANG 10 TANG 10

Hinge State B to C 0.012645 B to C 0.013979 B to C 0.012989 B to C 0.013385 B to C 0.012257 B to C 0.014442 0.013386 B to C 0.013791 D to E B to C 0.012708 B to C 0.012719 B to C 0.014987 0.013859 B to C 0.014247 D to E B to C 0.012905 C to D 0.012318 0.013188 B to C 0.015651 D to E 0.014339 B to C 0.014689 D to E B to C 0.012224 B to C 0.013286 0.013609 B to C 0.016185 D to E 0.014764 B to C 0.015059 D to E B to C 0.012571 B to C 0.013565 0.013932 B to C 0.016595 D to E B to C 0.012043 0.015102 C to D 0.015339 D to E B to C 0.012511 B to C 0.013688 B to C 0.014112 0.016836 D to E B to C 0.012151 D to E 0.01532 0.015378 D to E B to C B to C

0.0123 0.013662

Hinge Status IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS LS to CP IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS LS to CP IO to LS LS to CP IO to LS IO to LS IO to LS LS to CP IO to LS LS to CP LS to CP IO to LS IO to LS IO to LS LS to CP IO to LS LS to CP LS to CP IO to LS IO to LS

M3

R3 Plastic

Story

TANG 10 TANG 10 TANG 10 TANG 10 TANG 10 TANG 10 TANG 9 TANG 9 TANG 9 TANG 9 TANG 9 TANG 8 TANG 8 TANG 8 TANG 8 TANG 8 TANG 8 TANG 8 TANG 7 TANG 7 TANG 7 TANG 7 TANG 7 TANG 6 TANG 6 TANG 5

Frame/ Wall B44 B54 B54 B55 B55 B69 B33 B44 B54 B55 B55 B33 B44 B54 B55 B55 B69 B88 B33 B44 B54 B55 B55 B54 B55 B54

86.1487 86.4126 85.0372 86.4383 86.495 127.4428 179.0191 86.037 86.3549 86.6144 86.4582 178.1474 85.791 86.4228 86.3379 86.1008 127.3174 176.6293 177.1838 85.3938 86.4301 85.9024 85.5837 85.9923 85.2861 85.0993

Generated Hinge B44H17 B54H17 B54H18 B55H17 B55H18 B69H18 B33H19 B44H19 B54H19 B55H19 B55H20 B33H21 B44H21 B54H21 B55H21 B55H22 B69H22 B88H22 B33H23 B44H23 B54H23 B55H23 B55H24 B54H25 B55H25 B54H27

Hinge State 0.014122 B to C 0.016868 D to E B to C 0.012101 0.015299 D to E 0.015188 D to E B to C 0.01217 B to C 0.014177 0.01392 B to C 0.016636 D to E 0.01498 B to C 0.014767 D to E B to C 0.013382 0.013467 B to C 0.016095 D to E B to C 0.014471 0.014099 D to E B to C 0.012014 B to C 0.012003 B to C 0.012524 B to C 0.012731 C to D 0.01512 0.013666 B to C 0.013132 D to E B to C 0.01385 B to C 0.012523 B to C 0.012189

Hinge Status IO to LS LS to CP IO to LS LS to CP LS to CP IO to LS IO to LS IO to LS LS to CP IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS LS to CP IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS LS to CP IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS IO to LS

Dầm B54 và B55 bị phá hoại hoàn toàn phân bố từ tầng 7 đến tầng 14. Các dầm B33, B44, B88,… bắt đầu hình thành khớp dẻo nhưng vẫn đang làm việc trong

vùng an toàn (IO – LS).

Hình 4.55 Biểu đồ phân bố moment dầm B54 – Tầng 14 (TH2)

Dầm B54 ở tầng 14 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 80 kNm vào thời điểm

5.25s, sau đó duy trì giá trị này ở những thời điểm moment đạt cực trị.

Hình 4.56 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B54 – Tầng 14 (TH2)

Dầm B54 tầng 14 bắt đầu phá hoại vào lúc 10.18s, giá trị moment lúc này đạt cực

đại 80 kNm, khớp dẻo nằm trong giai đoạn làm việc từ C đến D. Sau đó dầm bị phá

hoại hoàn toàn.

Hình 4.57 Biểu đồ phân bố moment dầm B55 – Tầng 13 (TH2)

Dầm B55 ở tầng 13 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 80 kNm vào thời điểm 5.25s, sau đó duy trì giá trị này ở những thời điểm moment đạt cực trị.

Hình 4.58 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B55 – Tầng 13 (TH2)

Dầm B55 tầng 13 bắt đầu phá hoại vào lúc 10.12s, giá trị moment lúc này đạt cực

đại 80 kNm, khớp dẻo nằm trong giai đoạn làm việc từ C đến D. Sau đó dầm bị phá

hoại hoàn toàn.

Nhận xét: Với lần phân tích thứ 2, PGA = 15.09 m/s2, kết quả cho thấy số lượng

cột bị chảy dẻo không thay đổi nhiều so với lần phân tích thứ nhất và vẫn nằm trong

giai đoạn B – C. Đối với dầm xuất hiện thêm 47 vị trí bắt đầu chảy dẻo nhưng vẫn

còn khả năng làm việc trong vùng an toàn (IO – LS). Các dầm B54, B55 từ tầng 7

đến tầng 14 bị phá hoại hoàn toàn.

4.1.4 Trường hợp 3: PGA = 18.87 m/s2

Hình 4.59 Biểu đồ chuyển vị đỉnh công trình (TH3)

Thời gian đầu của trận động đất công trình gần như không có chuyển vị, từ 7s trở đi

chuyển vị đỉnh công trình bắt đầu xuất hiện và tăng dần. Công trình đạt chuyển vị

đỉnh lớn nhất lúc 10.13s, Ux = 1412 mm.

Hình 4.60 Phản ứng của kết cấu tại thời điểm chuyển vị lớn nhất t = 10.13s (TH3)

Số lượng cột của công trình bị chảy dẻo và dần tới phá hoại đã xuất hiện khá nhiều

trên công trình, phân bố rải rác qua các tầng và đều theo 2 phương.

Hình 4.61 Chuyển vị khung trục F (TH3)

Hình 4.62 Chuyển vị khung trục I (TH3)

Số lượng cột của công trình bị chảy dẻo và dần tới phá hoại đã xuất hiện khá nhiều

trên công trình, phân bố rải rác qua các tầng (Những chấm màu đỏ).

Bảng 4.7 Tình trạng làm việc của khớp dẻo ở các cột bị phá hoại (TH3)

M3

R3 Plastic

Story

Frame/Wall

Generated Hinge C7H4 C2H35 C3H35 C3H36 C20H35 C20H36 C21H36 C3H5 C14H5 C20H6 C3H7 C20H8 C3H9 C3H10 C20H10 C8H12 C20H12 C5H14 C21H14 C14H15 C21H16 C21H17 C2H20 C14H19 C20H20 C5H21 C6H22 C14H21 C14H22 C15H22 C2H23 C3H24 C6H24 C19H24 C20H24 C21H24 C2H26 C5H26 C9H26 C14H26 C18H26

490.5508 693.5283 843.2723 346.0147 590.5788 439.0785 408.8735 682.925 326.6865 446.5946 505.3557 362.4857 915.1623 513.8429 523.9425 309.8091 451.9783 435.1993 543.4713 317.0096 1027.1366 799.2795 967.6315 356.1926 901.8108 325.8813 448.5077 354.4237 360.8328 585.9456 1373.9148 768.3068 439.2082 665.0826 936.7389 787.2319 719.2192 374.1704 211.8095 368.567 204.6982

Hinge Hinge State Status C to D LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP C to D LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP C to D LS to CP C to D LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP

0.020573 0.002145 0.002806 0.006686 0.00535 0.006375 0.00695 0.003212 0.005587 0.009037 0.007179 0.009381 0.008045 0.029383 0.004647 0.013794 0.01367 0.006422 0.012979 0.004664 0.007538 0.00421 0.003381 0.002925 0.000313 0.001475 0.004717 0.002774 0.007064 0.002214 0.001688 6.90E-05 0.003523 0.002937 0.002142 0.002067 0 0.005815 0.004666 0.000787 0.00398

C7 C2 C3 C3 C20 C20 C21 C3 C14 C20 C3 C20 C3 C3 C20 C8 C20 C5 C21 C14 C21 C21 C2 C14 C20 C5 C6 C14 C14 C15 C2 C3 C6 C19 C20 C21 C2 C5 C9 C14 C18

TANG 18 TANG 17 TANG 17 TANG 17 TANG 17 TANG 17 TANG 17 TANG 16 TANG 16 TANG 16 TANG 15 TANG 15 TANG 14 TANG 14 TANG 14 TANG 13 TANG 13 TANG 12 TANG 12 TANG 11 TANG 11 TANG 10 TANG 9 TANG 9 TANG 9 TANG 8 TANG 8 TANG 8 TANG 8 TANG 8 TANG 7 TANG 7 TANG 7 TANG 7 TANG 7 TANG 7 TANG 6 TANG 6 TANG 6 TANG 6 TANG 6

M3

R3 Plastic

Story

Frame/Wall

Hinge State

Hinge Status

Generated Hinge

737.9604 652.8839 1159.0032 529.7613 336.4273 448.9114 675.7105 1105.8774 474.4489 423.7532 469.9021 245.4956 271.3577 473.4525 390.3807 486.7987 1288.6067 317.9008 380.6831 1187.5881 482.172 118.6052 108.7291 51.1275 41.3396

B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP C to D LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP C to D LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP B to C LS to CP C to D LS to CP C to D LS to CP C to D LS to CP C to D LS to CP

0.002871 0 0.000395 0.00093 0.001067 0.001713 0.001818 0.000621 0 7.80E-05 0 0.000463 0.001182 0 0.000959 0.000278 0.000246 0 0 0.000491 0.002073 0.004628 0.004094 0.000437 0.000606

C19H26 C2H28 C3H27 C9H27 C14H28 C18H27 C20H27 C3H29 C4H30 C6H30 C8H30 C9H30 C14H30 C17H30 C18H29 C19H30 C21H29 C8H32 C17H32 C21H31 C22H31 C5H34 C14H34 C5H2 C14H2

TANG 6 TANG 5 TANG 5 TANG 5 TANG 5 TANG 5 TANG 5 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 2 TANG 2 TANG 1 TANG 1

C19 C2 C3 C9 C14 C18 C20 C3 C4 C6 C8 C9 C14 C17 C18 C19 C21 C8 C17 C21 C22 C5 C14 C5 C14

Các cột ở một số vị trí như C3 tầng 17, tầng 14; C14 tầng 1, 2, 4, 5; C20 tầng 14 bị

phá hoại hoàn toàn, giai đoạn làm việc của khớp dẻo nằm trong khoảng C – D.

Hình 4.63 Biểu đồ phân bố moment cột C3 – Tầng 17 (TH3)

Cột C3 ở tầng 17 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 600 kNm vào thời điểm

10.13s.

Hình 4.64 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C3 – Tầng 17 (TH3)

Cột C3 tầng 17 bắt đầu bị phá hoại vào lúc 10.09s, giá trị moment lúc này đạt 230

kNm và đang tiếp tục tăng, khớp dẻo đã nằm trong giai đoạn làm việc từ C đến D.

Tình trạng khớp dẻo (Hinge status >CP – Collapse Prevention).

Hình 4.65 Biểu đồ phân bố moment cột C3 – Tầng 14 (TH3)

Cột C3 ở tầng 14 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 1110 kNm vào thời điểm

10.75s.

Hình 4.66 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C3 – Tầng 17 (TH3)

Cột C3 tầng 14 bắt đầu bị phá hoại vào lúc 10.07s, giá trị moment lúc này đạt 229

kNm và đang tiếp tục tăng, khớp dẻo đã nằm trong giai đoạn làm việc từ C đến D.

Tình trạng khớp dẻo (Hinge status >CP – Collapse Prevention).

Hình 4.67 Biểu đồ phân bố moment cột C3 – Tầng 7 (TH3)

Cột C3 ở tầng 7 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 1365 kNm vào thời điểm

10.75s.

Hình 4.68 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C3 – Tầng 7 (TH3)

Cột C3 tầng 7 bắt đầu bị phá hoại vào lúc 9.77s, giá trị moment lúc này đạt 690

kNm và đang tiếp tục tăng. Tuy nhiên cột vẫn còn khả năng làm việc và chưa bị phá

hoại hoàn toàn, khớp dẻo vẫn đang nằm trong giai đoạn làm việc từ B đến C.

Hình 4.69 Biểu đồ phân bố moment cột C20 – Tầng 17 (TH3)

Cột C20 ở tầng 17 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 600 kNm vào thời điểm

10.20s.

Hình 4.70 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C20 – Tầng 17 (TH3)

Cột C20 tầng 17 bắt đầu bị phá hoại vào lúc 7.96s, giá trị moment lúc này đạt 218

kNm đang tiếp tục tăng. Tuy nhiên cột vẫn còn khả năng làm việc và chưa bị phá

hoại hoàn toàn, khớp dẻo vẫn đang nằm trong giai đoạn làm việc từ B đến C.

Hình 4.71 Biểu đồ phân bố moment cột C20 – Tầng 14 (TH3)

Cột C20 ở tầng 14 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 1100 kNm vào thời điểm

10.20s.

Hình 4.72 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C20 – Tầng 14 (TH3)

Cột C20 tầng 14 bắt đầu bị phá hoại vào lúc 9.93s, giá trị moment lúc này đạt 340

kNm và đang tiếp tục tăng, khớp dẻo đã nằm trong giai đoạn làm việc từ C đến D.

Tình trạng khớp dẻo (Hinge status >CP – Collapse Prevention).

100

Hình 4.73 Biểu đồ phân bố moment cột C20 – Tầng 9 (TH3)

Cột C20 ở tầng 9 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 800 kNm vào thời điểm 8.5s

và duy trì giá trị này qua các thời điểm moment đạt cực trị như 8s; 11.85s; 14.1s.

Hình 4.74 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C20 – Tầng 9 (TH3)

Cột C20 tầng 17 bắt đầu bị phá hoại vào lúc 7.96s, giá trị moment lúc này đạt 218

kNm đang tiếp tục tăng. Tuy nhiên cột vẫn còn khả năng làm việc và chưa bị phá

hoại hoàn toàn, khớp dẻo vẫn đang nằm trong giai đoạn làm việc từ B đến C.

101

Hình 4.75 Biểu đồ phân bố moment cột C14 – Tầng 16 (TH3)

Cột C14 ở tầng 16 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 500 kNm vào thời điểm

10.75s.

Hình 4.76 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C14 – Tầng 16 (TH3)

Cột C14 tầng 16 bắt đầu bị phá hoại vào lúc 7.89s, giá trị moment lúc này đạt 322

kNm đang tiếp tục tăng. Tuy nhiên cột vẫn còn khả năng làm việc và chưa bị phá

hoại hoàn toàn, khớp dẻo vẫn đang nằm trong giai đoạn làm việc từ B đến C.

102

Hình 4.77 Biểu đồ phân bố moment cột C14 – Tầng 8 (TH3)

Cột C14 ở tầng 8 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 430 kNm vào thời điểm

11.70s.

Hình 4.78 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C14 – Tầng 8 (TH3)

Cột C14 tầng 8 bắt đầu bị phá hoại vào lúc 8.39s, giá trị moment lúc này đạt 328

kNm đang tiếp tục tăng. Tuy nhiên cột vẫn còn khả năng làm việc và chưa bị phá

hoại hoàn toàn, khớp dẻo vẫn đang nằm trong giai đoạn làm việc từ B đến C.

103

Hình 4.79 Biểu đồ phân bố moment cột C14 – Tầng 4 (TH3)

Cột C14 ở tầng 4 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 430 kNm vào thời điểm

12.60s.

Hình 4.80 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C14 – Tầng 4 (TH3)

Cột C14 tầng 4 bắt đầu bị phá hoại vào lúc 10.06s, khớp dẻo đã nằm trong giai đoạn

làm việc từ C đến D. Tình trạng khớp dẻo (Hinge status >CP – Collapse

Prevention).

104 Bảng 4.8 Tình trạng làm việc của khớp dẻo các dầm bị phá hoại (TH3)

M3

R3 Plastic

Story

Frame/Wall

Hinge Status

B32 B33 B54 B55 B55 B32 B44 B54 B55 B55 B32 B33 B44 B54 B55 B55 B32 B33 B44 B54 B55 B55 B32 B44 B54 B55 B55 B32 B33 B44 B54 B54 B55 B55 B32 B33 B35 B44 B54 B54 B55

Generated Hinge B32H36 B33H35 B54H33 B55H33 B55H34 B32H6 B44H5 B54H5 B55H5 B55H6 B32H8 B33H7 B44H7 B54H7 B55H7 B55H8 B32H10 B33H9 B44H9 B54H9 B55H9 B55H10 B32H12 B44H11 B54H11 B55H11 B55H12 B32H14 B33H13 B44H13 B54H13 B54H14 B55H13 B55H14 B32H16 B33H15 B35H16 B44H15 B54H15 B54H16 B55H15

179.802 179.8255 86.3464 86.4688 86.3686 179.8164 86.4224 86.4353 86.4339 86.4852 179.8391 179.7976 86.4364 86.3648 86.4144 86.468 179.8042 179.7557 86.3625 86.2872 86.3837 86.4097 179.6397 86.3533 86.4094 86.3221 86.4736 179.7192 179.8352 86.4414 86.2559 86.4789 86.4067 86.4443 179.6054 179.8517 129.6424 86.4611 86.2663 86.4379 86.4261

Hinge State C to D LS to CP 0.01519 0.015111 D to E LS to CP 0.017738 D to E LS to CP 0.016517 D to E LS to CP 0.016796 D to E LS to CP 0.015111 C to D LS to CP 0.015502 D to E LS to CP 0.018317 D to E LS to CP 0.017018 D to E LS to CP 0.017319 D to E LS to CP 0.015699 C to D LS to CP 0.015159 D to E LS to CP 0.016103 D to E LS to CP 0.019001 D to E LS to CP 0.017614 D to E LS to CP 0.017898 D to E LS to CP 0.016493 C to D LS to CP 0.015912 D to E LS to CP 0.016705 D to E LS to CP 0.019704 D to E LS to CP 0.018216 D to E LS to CP 0.018449 D to E LS to CP 0.019783 D to E LS to CP 0.017234 D to E LS to CP 0.020345 D to E LS to CP D to E LS to CP 0.01875 0.018896 D to E LS to CP 0.019715 D to E LS to CP 0.015191 D to E LS to CP 0.017643 D to E LS to CP 0.020843 D to E LS to CP 0.015088 D to E LS to CP 0.019148 D to E LS to CP 0.019176 D to E LS to CP 0.017574 D to E LS to CP 0.017187 D to E LS to CP 0.015013 D to E LS to CP 0.017877 D to E LS to CP 0.021134 D to E LS to CP 0.015254 D to E LS to CP 0.019354 D to E LS to CP

TANG 17 TANG 17 TANG 17 TANG 17 TANG 17 TANG 16 TANG 16 TANG 16 TANG 16 TANG 16 TANG 15 TANG 15 TANG 15 TANG 15 TANG 15 TANG 15 TANG 14 TANG 14 TANG 14 TANG 14 TANG 14 TANG 14 TANG 13 TANG 13 TANG 13 TANG 13 TANG 13 TANG 12 TANG 12 TANG 12 TANG 12 TANG 12 TANG 12 TANG 12 TANG 11 TANG 11 TANG 11 TANG 11 TANG 11 TANG 11 TANG 11

TANG 11 TANG 11 TANG 10 TANG 10 TANG 10 TANG 10 TANG 10 TANG 10 TANG 10 TANG 10 TANG 9 TANG 9 TANG 9 TANG 9 TANG 9 TANG 8 TANG 8 TANG 8 TANG 8 TANG 8 TANG 7 TANG 7 TANG 7 TANG 7 TANG 7 TANG 7 TANG 6 TANG 6 TANG 5

B55 B69 B32 B33 B44 B54 B54 B55 B55 B69 B33 B44 B54 B55 B55 B33 B44 B54 B55 B55 B11 B33 B44 B54 B55 B55 B54 B55 B54

86.29 129.5834 179.8608 179.7745 86.3955 86.4295 86.4459 86.3612 86.2665 129.6085 179.7125 86.3737 86.2435 86.3811 86.3751 179.7542 86.4555 86.3734 86.4296 86.315 179.7824 179.7765 86.4363 86.2884 86.4021 86.4262 86.3741 86.4494 86.4473

B55H16 B69H16 B32H18 B33H17 B44H17 B54H17 B54H18 B55H17 B55H18 B69H18 B33H19 B44H19 B54H19 B55H19 B55H20 B33H21 B44H21 B54H21 B55H21 B55H22 B11H23 B33H23 B44H23 B54H23 B55H23 B55H24 B54H25 B55H25 B54H27

0.019228 D to E LS to CP 0.015642 D to E LS to CP 0.01754 D to E LS to CP 0.016909 D to E LS to CP 0.017889 D to E LS to CP D to E LS to CP 0.02117 0.01516 D to E LS to CP 0.019328 D to E LS to CP 0.019026 D to E LS to CP 0.015153 D to E LS to CP 0.017396 D to E LS to CP 0.017633 D to E LS to CP 0.020884 D to E LS to CP 0.019015 D to E LS to CP 0.018523 D to E LS to CP 0.017759 D to E LS to CP 0.017066 D to E LS to CP 0.020225 D to E LS to CP 0.01837 D to E LS to CP 0.017671 D to E LS to CP 0.015514 C to D LS to CP 0.016597 D to E LS to CP 0.016125 D to E LS to CP 0.019141 D to E LS to CP 0.017348 D to E LS to CP 0.016442 D to E LS to CP 0.017572 D to E LS to CP 0.015879 D to E LS to CP 0.015401 D to E LS to CP

105

Các dầm B11, B32, B33, B35, B44, B69, B54, B55 bị phá hoại hoàn toàn, tập trung

chủ yêu từ tầng 7 đến tầng 17.

106

Hình 4.81 Biểu đồ phân bố moment dầm B32 -Tầng 17 (TH3)

Dầm B32 ở tầng 17 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 180 kNm vào thời điểm

7.50s.

Hình 4.82 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B32 – Tầng 17 (TH3)

Dầm B32 tầng 17 bắt đầu bị phá hoại vào lúc 10.09s, giá trị moment lúc này đạt 178

kNm, khớp dẻo đã nằm trong giai đoạn làm việc từ C đến D. Tình trạng khớp dẻo

(Hinge status >CP – Collapse Prevention).

107

Hình 4.83 Biểu đồ phân bố moment dầm B32 -Tầng 13 (TH3)

Dầm B32 ở tầng 13 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 160 kNm vào thời điểm

7.50s.

Hình 4.84 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B32 – Tầng 13 (TH3)

Dầm B32 tầng 13 bắt đầu bị phá hoại vào lúc 10.85s, khớp dẻo đã nằm trong giai

đoạn làm việc từ D đến E. Tình trạng khớp dẻo (Hinge status >CP – Collapse

Prevention).

108

Hình 4.85 Biểu đồ phân bố moment dầm B33 -Tầng 17 (TH3)

Dầm B33 ở tầng 17 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 160 kNm vào thời điểm

7.50s.

Hình 4.86 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B33 – Tầng 17 (TH3)

Dầm B33 tầng 17 bắt đầu bị phá hoại vào lúc 10.89s, khớp dẻo đã nằm trong giai

đoạn làm việc từ D đến E. Tình trạng khớp dẻo (Hinge status >CP – Collapse

Prevention).

109

Hình 4.87 Biểu đồ phân bố moment dầm B33 -Tầng 10 (TH3)

Dầm B33 ở tầng 10 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 160 kNm vào thời điểm

7.50s.

Hình 4.88 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B33 – Tầng 10 (TH3)

Dầm B33 tầng 10 bắt đầu bị phá hoại vào lúc 10.14s, khớp dẻo đã nằm trong giai

đoạn làm việc từ D đến E. Tình trạng khớp dẻo (Hinge status >CP – Collapse

Prevention).

110

Hình 4.89 Biểu đồ phân bố moment dầm B44 -Tầng 16 (TH3)

Dầm B44 ở tầng 16 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 80 kNm vào thời điểm 6.0s.

Hình 4.90 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B44 – Tầng 16 (TH3)

Dầm B44 tầng 16 bắt đầu bị phá hoại vào lúc 10.20s, khớp dẻo đã nằm trong giai

đoạn làm việc từ D đến E. Tình trạng khớp dẻo (Hinge status >CP – Collapse

Prevention).

111

Hình 4.91 Biểu đồ phân bố moment dầm B44 -Tầng 10 (TH3)

Dầm B44 ở tầng 10 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 80 kNm vào thời điểm 6.0s.

Hình 4.92 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B44 – Tầng 10 (TH3)

Dầm B44 tầng 10 bắt đầu bị phá hoại vào lúc 10.08s, khớp dẻo đã nằm trong giai

đoạn làm việc từ D đến E. Tình trạng khớp dẻo (Hinge status >CP – Collapse

Prevention).

112

Hình 4.93 Biểu đồ phân bố moment dầm B54 -Tầng 17 (TH3)

Dầm B54 ở tầng 17 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 80 kNm vào thời điểm 6.0s.

Hình 4.94 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B54 – Tầng 17 (TH3)

Dầm B54 tầng 17 bắt đầu bị phá hoại vào lúc 10.12s, khớp dẻo đã nằm trong giai

đoạn làm việc từ D đến E. Tình trạng khớp dẻo (Hinge status >CP – Collapse

Prevention).

113

Hình 4.95 Biểu đồ phân bố moment dầm B54 -Tầng 10 (TH3)

Dầm B54 ở tầng 10 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 80 kNm vào thời điểm 6.0s.

Hình 4.96 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B54 – Tầng 10 (TH3)

Dầm B54 tầng 10 bắt đầu bị phá hoại vào lúc 10.02s, khớp dẻo đã nằm trong giai

đoạn làm việc từ D đến E. Tình trạng khớp dẻo (Hinge status >CP – Collapse

Prevention).

114

Hình 4.97 Biểu đồ phân bố moment dầm B55 -Tầng 17 (TH3)

Dầm B55 ở tầng 17 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 80 kNm vào thời điểm 6.0s.

Hình 4.98 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B55 – Tầng 17 (TH3)

Dầm B55 tầng 17 bắt đầu bị phá hoại vào lúc 10.13s, khớp dẻo đã nằm trong giai

đoạn làm việc từ D đến E. Tình trạng khớp dẻo (Hinge status >CP – Collapse

Prevention).

115

Hình 4.99 Biểu đồ phân bố moment dầm B55 -Tầng 10 (TH3)

Dầm B55 ở tầng 10 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 80 kNm vào thời điểm 3.85s.

Hình 4.100 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B55 – Tầng 10 (TH3)

Dầm B55 tầng 10 bắt đầu bị phá hoại vào lúc 10.03s, khớp dẻo đã nằm trong giai

đoạn làm việc từ D đến E. Tình trạng khớp dẻo (Hinge status >CP – Collapse

Prevention).

116

Hình 4.101 Vị trí dầm bị phá hoại (TH3)

Nhận xét: Trong lần phân tích thứ 3 với PGA = 18.87 m/s2, đã có 10 vị trí đầu cột

và 70 vị trí đầu dầm bị phá hoại hoàn toàn, phân bố rải rác trên các tầng. Chuyển vị

đỉnh của công trình đạt 1412 mm. Ngoài ra, công trình còn có hơn 50 vị trí đầu cột

và 142 vị trí đầu dầm đang bị chảy dẻo nhưng chưa tới mức bị phá hoại.

117

4.2 Phân tích kết cấu nhà thấp tầng chịu tải trọng động đất

4.2.1 Thông tin công trình

Hình 4.102 Phối cảnh công trình nhà phố tại Thành phố Hồ Chí Minh

Công trình: Nhà ở gia đình

Địa chỉ: 351/34A Lê Văn Sỹ, Phường 13, Quận 3, TP. HCM

Tổng diện tích sàn xây dựng: 430 m2

Quy mô: 1 Trệt + 1 Lửng + 4 Lầu.

Chiều cao công trình: 20m

Kết cấu chịu lực chính: Bê tông cốt thép

Học viên vẫn dùng trận động đất Kobe để phân tích kết cấu chịu động đất cho công trình này, có xét đến phi tuyến hình học và phi tuyến vật liệu, sử dụng phương pháp

phân tích như trường hợp nhà cao tầng.

Các trường hợp gia tốc đỉnh nền dùng để phân tích tính toán

0.23 0.22 λ

PGA (m/s2) 2.89 2.77

118

4.2.2 Trường hợp 1: PGA = 2.77 m/s2 (TH1)

Hình 4.103 Chuyển vị đỉnh công trình (TH1)

Chuyển vị đỉnh lớn nhất của công trình tại thời điểm 9.92s với Uy = 155 mm

Hình 4.104 Phản ứng của công trình tại thời điểm 9.92s (TH1)

119

Bảng 4.9 Tình trạng làm việc của khớp dẻo các dầm (TH1)

M3

Story

R3 Plastic

Hinge State

Hinge Status

Frame/ Wall

Generated Hinge

0 0 0 0

0 0 0

0 0 0 0

9.2588 18.9428 18.9429 18.943 18.9729 18.965 19.0195 0 0 0 0 19.0499 19.1335 18.9643 19.0246 0 0 0 18.9933 19.0475 19.0691 19.1346 19.1103 19.1838 0 0 0 0 19.2326 19.3554 19.0633 19.117 0 0 0 0 19.046 19.0951 0 0 0

B1H3 B11H5 B11H6 B12H5 B12H6 B13H5 B13H6 B14H5 B14H6 B15H5 B15H6 B16H5 B16H6 B1H5 B1H6 B2H5 B2H6 B3H5 B11H7 B11H8 B12H7 B12H8 B13H7 B13H8 B14H7 B14H8 B15H7 B15H8 B16H7 B16H8 B1H7 B1H8 B2H8 B3H7 B3H8 B4H9 B11H9 B11H10 B14H9 B14H10 B15H9

B1 B11 B11 B12 B12 B13 B13 B14 B14 B15 B15 B16 B16 B1 B1 B2 B2 B3 B11 B11 B12 B12 B13 B13 B14 B14 B15 B15 B16 B16 B1 B1 B2 B3 B3 B4 B11 B11 B14 B14 B15

B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO 0.00024 B to C A to IO 0.000173 B to C A to IO 0.000604 B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO 0.000845 B to C A to IO 0.001504 B to C A to IO 0.000168 B to C A to IO 0.000647 B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO 0.000398 B to C A to IO 0.000826 B to C A to IO 0.000995 B to C A to IO 0.001513 B to C A to IO 0.001319 B to C A to IO 0.001895 B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO 0.002279 B to C A to IO 0.003235 B to C A to IO 0.00095 B to C A to IO 0.001373 B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO 0.000814 B to C A to IO 0.001201 B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO

0 0 0

TANG 5 TANG 5 TANG 5 TANG 5 TANG 5 TANG 5 TANG 5 TANG 5 TANG 5 TANG 5 TANG 5 TANG 5 TANG 5 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3

120

M3

Story

R3 Plastic

Hinge State

Hinge Status

Frame/ Wall

Generated Hinge

0 0 0 0 0 0

0 0 0 0

0 19.0891 19.1305 19.0752 19.0987 18.9966 19.1428 19.0949 19.083 18.9435 19.1309 18.9707 18.9931 19.1389 19.1533 0 0 0 0.8354 2.7079 2.1234 19.0495 19.0605 19.1324 19.1506 19.1679 19.1797 19.1118 19.129 0 0 0 0 19.0391 18.9574 18.9766 19.0608 20.8299 20.7282 9.2347 10.3931 9.159

B15H10 B16H9 B16H10 B20H1 B20H2 B21H1 B21H2 B34H1 B34H2 B35H1 B35H2 B36H1 B37H2 B1H9 B1H10 B2H9 B2H10 B3H9 B3H10 B8H6 B9H6 B10H3 B10H4 B11H11 B11H12 B12H9 B12H10 B13H9 B13H10 B14H11 B14H12 B15H11 B15H12 B18H1 B18H2 B19H1 B19H2 B1H1 B1H2 B2H1 B2H2 B3H1

B to C A to IO 0.001152 B to C A to IO 0.001475 B to C A to IO 0.001037 B to C A to IO 0.001235 B to C A to IO 0.000426 B to C A to IO 0.001575 B to C A to IO 0.001195 B to C A to IO 0.001111 B to C A to IO 5.00E-06 B to C A to IO 0.001484 B to C A to IO 0.000219 B to C A to IO 0.000396 B to C A to IO 0.001548 B to C A to IO 0.001663 B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO 0.000842 B to C A to IO 0.000925 B to C A to IO 0.001493 B to C A to IO 0.001638 B to C A to IO 0.001774 B to C A to IO 0.001872 B to C A to IO 0.001331 B to C A to IO 0.001472 B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO 0.000758 B to C A to IO 0.000116 B to C A to IO 0.000268 B to C A to IO 0.000923 B to C A to IO 0.020791 D to E LS to CP IO to LS 0.01406 D to E B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO

0 0 0

B15 B16 B16 B20 B20 B21 B21 B34 B34 B35 B35 B36 B37 B1 B1 B2 B2 B3 B3 B8 B9 B10 B10 B11 B11 B12 B12 B13 B13 B14 B14 B15 B15 B18 B18 B19 B19 B1 B1 B2 B2 B3

TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG

121

M3

Story

R3 Plastic

Hinge State

Hinge Status

Frame/ Wall

Generated Hinge

0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0

11.228 9.6332 2.3959 6.8722 5.686 8.8854 4.7508 7.5057 17.2688 18.9598 18.9429 18.9729 19.3023 19.3926 19.288 19.275 19.2127 19.3225 19.1275 19.2294 4.5133 2.8359 4.1974 7.3241 19.127 19.1755 19.1852 19.1187

B3H2 B4H2 B5H1 B5H2 B6H1 B6H2 B7H1 B7H2 B8H1 B8H2 B9H1 B9H2 B10H1 B10H2 B11H1 B11H2 B12H1 B12H2 B13H1 B13H2 B14H1 B14H2 B15H1 B15H2 B16H1 B16H2 B17H1 B17H2

B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO 0.000133 B to C A to IO B to C A to IO 0.000236 B to C A to IO 0.00281 B to C A to IO 0.003528 B to C A to IO 0.002721 B to C A to IO 0.00262 B to C A to IO 0.00213 B to C A to IO 0.002995 B to C A to IO 0.001456 B to C A to IO 0.002258 B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO 0.00145 B to C A to IO 0.001832 B to C A to IO 0.001911 B to C A to IO 0.001389 B to C A to IO

TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG

B3 B4 B5 B5 B6 B6 B7 B7 B8 B8 B9 B9 B10 B10 B11 B11 B12 B12 B13 B13 B14 B14 B15 B15 B16 B16 B17 B17

Trong lần phân tích thứ 2 với PGA = 2.77 m/s2, có 1 vị trí nút dầm bị phá hoại hoàn

toàn, 111 vị trí nút dầm bắt đầu chảy dẻo làm việc ở giai đoạn B – C nhưng vẫn còn

khả năng chịu lực và nằm trong vùng an toàn (A – IO hay IO – LS).

122

Hình 4.105 Biểu đồ phân bố moment dầm B1 Tầng Lửng (TH1)

Dầm B1 ở tầng lửng đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 20 kNm vào thời điểm 7.5s

Hình 4.106 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B1 Tầng Lửng (TH1)

Dầm B1 tầng lửng bắt đầu bị phá hoại hoàn toàn vào lúc 9.98s, khớp dẻo đã nằm

trong giai đoạn làm việc từ D đến E. Tình trạng khớp dẻo (Hinge status >CP –

Collapse Prevention).

123

Hình 4.107 Biểu đồ phân bố moment dầm B11 Tầng 3 (TH1)

Dầm B11 ở tầng 3 đạt giá trị moment lớn nhất Mmax = 19 kNm vào thời điểm 7.75s.

Hình 4.108 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B11 Tầng 3 (TH1)

Dầm B11 tầng 3 bắt đầu chảy dẻo vào lúc 7.96s, giá trị moment lúc này đạt cực đại

19 kNm. Tuy nhiên dầm vẫn còn khả năng làm việc và chưa bị phá hoại, khớp dẻo

vẫn đang nằm trong giai đoạn làm việc từ B đến C.

124

Bảng 4.10 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột (TH1)

M3

R3 Plastic

Story

Frame/Wall

Hinge State

Hinge Status

Generated Hinge

C9 C2 C3 C3 C4 C5 C6 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 C11 C12

C9H9 C2H9 C3H13 C3H4 C4H4 C5H4 C6H4 C1H1 C2H1 C3H1 C4H1 C5H1 C6H1 C7H1 C8H1 C9H1 C10H1 C11H1 C12H1

38.8375 33.9649 52.966 55.7591 54.9413 48.2378 40.534 60.0801 60.6258 60.1362 60.8396 57.4783 56.8713 54.1937 54.5822 53.2378 54.5697 54.5141 54.7345

0 0 7.00E-06 0 0 0 0 0.011798 0.012138 0.011975 0.011952 0.007891 0.007935 0.002809 0.00308 0 0.000348 1.60E-05 0.000373

B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO B to C A to IO

TANG 4 TANG 3 TANG 2 TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG 1 TANG 1 TANG 1 TANG 1 TANG 1 TANG 1 TANG 1 TANG 1 TANG 1 TANG 1 TANG 1 TANG 1

Khớp dẻo của cột được hình thành chủ yếu ở ngay mặt móng và đang trong giai

đoạn làm việc từ B đến C. Tuy nhiên, cột vẫn còn khả năng làm việc và nằm trong

vùng an toàn.

125

Hình 4.109 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C1 – T1 (TH1)

Cột C1 tầng 1 bắt đầu chảy dẻo vào lúc 9.86s, giá trị moment lúc này đạt 56 kNm.

Tuy nhiên cột vẫn còn khả năng làm việc và nằm trong vùng an toàn, khớp dẻo vẫn

đang nằm trong giai đoạn làm việc từ B đến C.

126

Hình 4.110 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C4 – T1 (TH1)

Cột C4 tầng 1 bắt đầu chảy dẻo vào lúc 10.01s, giá trị moment lúc này đạt 60 kNm.

Tuy nhiên cột vẫn còn khả năng làm việc và nằm trong vùng an toàn, khớp dẻo vẫn

đang nằm trong giai đoạn làm việc từ B đến C.

Nhận xét: Sau khi phân tích với Trường hợp PGA = 2.77m/s2, ta thấy khớp dẻo đã

hình thành ở một số vị trí của công trình. Đối với cột, các vị trí chân cột giáp với

mặt móng bắt đầu chảy dẻo. Đối với dầm, khớp dẻo đã bắt đầu hình thành ở hầu hết

các tầng. Tuy nhiên, tại các nút khung này vẫn còn đang làm việc trong vùng an

toàn ngoại trừ Dầm B1 – Tầng lửng đã bị phá hoại.

127

4.2.3 Trường hợp 2: PGA = 2.89 m/s2 (TH2)

Hình 4.111 Biểu đồ chuyển vị đỉnh công trình (TH2)

Chuyển vị đỉnh công trình lớn nhất tại thời điểm 9.92s với Uy = 162 mm.

Hình 4.112 Phản ứng của kết cấu tại thời điểm 10.11s (TH2)

Khớp dẻo đã hình thành hầu hết ở vị trí chân cột ngàm với mặt móng. Cột C6, C8

(màu đỏ) bị phá hoại hoàn toàn. Dầm B1 tầng lửng cũng bị phá hoại. Công trình sụp

đổ vào thời điểm 10.11s.

128

Bảng 4.11 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột (TH2)

M3

R3 Plastic

Story

Hinge State

Frame/ Wall

Generated Hinge

TANG 4 TANG 2 TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG 1 TANG 1 TANG 1 TANG 1 TANG 1 TANG 1 TANG 1 TANG 1 TANG 1 TANG 1 TANG 1 TANG 1

C9 C3 C3 C4 C5 C6 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 C11 C12

C9H9 C3H13 C3H4 C4H4 C5H4 C6H4 C1H1 C2H1 C3H1 C4H1 C5H1 C6H1 C7H1 C8H1 C9H1 C10H1 C11H1 C12H1

42.0927 53.3192 41.0757 44.739 43.1321 34.1276 60.5709 61.41 59.6071 60.9808 58.2278 57.49 55.0156 55.036 54.229 55.0051 54.9148 55.1842

0 0.000256 0 0 0 0 0.013408 0.014424 0.013679 0.013321 0.009041 0.009036 0.003874 0.004183 0.000396 0.000923 0.000606 0.000941

B to C B to C B to C B to C B to C B to C C to D C to D B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C B to C

129

Hình 4.113 Biểu đồ phân bố moment cột C1 – Tầng 1 (TH2)

Moment lớn nhất của cột C1 tầng 1 là 60 kNm vào thời điểm công trình bị sụp đổ.

Hình 4.114 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C1 – Tầng 1 (TH2)

Vào thời điểm công trình bị sụp đổ, khớp dẻo ở cột C1 tầng 1 nằm trong giai đoạn

làm việc từ C đến D những vẫn chưa bị phá hoại hoàn toàn.

130

Hình 4.115 Biểu đồ phân bố moment cột C2 – Tầng 1 (TH2)

Moment lớn nhất của cột C2 tầng 1 là 60 kNm vào thời điểm công trình bị sụp đổ.

Hình 4.116 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C2 – Tầng 1 (TH2)

Vào thời điểm công trình bị sụp đổ, khớp dẻo ở cột C2 tầng 1 nằm trong giai đoạn

làm việc từ C đến D những vẫn chưa bị phá hoại hoàn toàn.

131

Hình 4.117 Biểu đồ phân bố moment cột C6 – Tầng 1 (TH2)

Moment lớn nhất của cột C6 tầng 1 là 58 kNm vào thời điểm 9.7s.

Hình 4.118 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C6 – Tầng 1 (TH2)

Vào thời điểm công trình bị sụp đổ, khớp dẻo cột C6 tầng 1 đang nằm trong giai đoạn B – C và bị phá hoại (>CP – Collapse Prevention), moment lúc này đạt giá trị

55 kNm.

132

Hình 4.119 Biểu đồ phân bố moment cột C8 – Tầng 1 (TH2)

Moment lớn nhất của cột C8 tầng 1 là 56 kNm vào thời điểm 9.8s.

Hình 4.120 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C8 – Tầng 1 (TH2)

Vào thời điểm công trình bị sụp đổ, khớp dẻo cột C8 tầng 1 đang nằm trong giai đoạn B – C và bị phá hoại (>CP – Collapse Prevention), moment lúc này đạt giá trị

47 kNm.

133

Bảng 4.12 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm (TH2)

M3

Story

Frame/Wall

0 0 0 0

0 0

0 0 0

Generated Hinge B16H3 B11H5 B11H6 B12H5 B12H6 B13H5 B13H6 B14H5 B14H6 B15H5 B15H6 B16H5 B16H6 B1H5 B1H6 B2H5 B3H5 B5H7 B11H7 B11H8 B12H7 B12H8 B13H7 B13H8 B14H7 B14H8 B15H7 B15H8 B16H7 B16H8 B1H7 B1H8 B3H7 B3H8 B11H9 B11H10 B14H9 B15H9 B15H10 B16H9 B16H10

Hinge R3 State Plastic B to C 0 12.267 B to C 0 18.9428 B to C 0 16.7654 B to C 0 18.9431 18.9708 0.000226 B to C 18.9736 0.000242 B to C 19.0337 0.000722 B to C B to C 0 B to C 0 0 B to C B to C 0 19.0589 0.000916 B to C 19.1509 0.001649 B to C 18.9677 0.000196 B to C B to C 0 18.9429 B to C 0 0 B to C 0 0 0 B to C 0 0.000451 B to C 19 18.9868 0.000349 B to C 19.0818 0.001098 B to C 19.1183 0.001387 B to C 19.1244 0.001433 B to C 19.2043 0.002069 B to C B to C 0 B to C 0 B to C 0 B to C 0 19.2507 0.002433 B to C 19.3812 0.003461 B to C 19.067 0.000985 B to C 18.9727 0.000235 B to C B to C 0 B to C 0 19.0523 0.000867 B to C 19.0075 0.000511 B to C B to C 0 B to C 0 B to C 0 19.1052 0.001283 B to C 0.001584 B to C 19.143

TANG MAI TANG 5 TANG 5 TANG 5 TANG 5 TANG 5 TANG 5 TANG 5 TANG 5 TANG 5 TANG 5 TANG 5 TANG 5 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 4 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3

B16 B11 B11 B12 B12 B13 B13 B14 B14 B15 B15 B16 B16 B1 B1 B2 B3 B5 B11 B11 B12 B12 B13 B13 B14 B14 B15 B15 B16 B16 B1 B1 B3 B3 B11 B11 B14 B15 B15 B16 B16

134

M3

Story

Frame/Wall

0 0 0 0

TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 3 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG 2 TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG

B20 B20 B21 B21 B34 B34 B35 B35 B36 B37 B1 B1 B3 B10 B10 B11 B11 B12 B12 B13 B13 B14 B14 B15 B15 B18 B18 B19 B19 B1 B1 B3 B4 B6 B7 B7 B8 B9 B9 B10 B10 B11

Generated Hinge B20H1 B20H2 B21H1 B21H2 B34H1 B34H2 B35H1 B35H2 B36H1 B37H2 B1H9 B1H10 B3H10 B10H3 B10H4 B11H11 B11H12 B12H9 B12H10 B13H9 B13H10 B14H11 B14H12 B15H11 B15H12 B18H1 B18H2 B19H1 B19H2 B1H1 B1H2 B3H2 B4H2 B6H2 B7H1 B7H2 B8H2 B9H1 B9H2 B10H1 B10H2 B11H1

R3 Hinge State Plastic 19.0873 0.001135 B to C 19.102 0.001261 B to C 18.9976 0.000434 B to C 19.0879 0.001145 B to C 19.109 0.001304 B to C 19.0872 0.001143 B to C 18.9442 1.10E-05 B to C 19.1447 0.001595 B to C 18.9788 0.000283 B to C 19.0009 0.00046 B to C 19.1423 0.001579 B to C 0.000427 B to C 18.997 B to C 0 0 19.0551 0.000886 B to C 19.0541 0.000879 B to C 19.1392 0.001553 B to C 19.0101 0.000533 B to C 19.1787 0.001864 B to C 19.0421 0.000783 B to C 19.1242 0.001433 B to C 19.0461 0.000815 B to C B to C 0 B to C 0 B to C 0 B to C 0 19.0499 0.000844 B to C 18.9516 7.00E-05 B to C 18.9697 0.000213 B to C 19.0351 0.000726 B to C 0.02176 D to E 20.8327 0.00858 D to E 20.0266 0 B to C 0 0 B to C 0.0082 0 B to C 0 0 B to C 0 0 B to C 2.91 0 B to C 11.5124 6.2465 B to C 0 18.9685 0.000203 B to C 0.002972 B to C 19.319 19.175 0.001835 B to C 19.2955 0.002789 B to C

135

M3

Story

Frame/Wall

0 0.0316 0 0

TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG TANG LUNG

B11 B12 B12 B13 B13 B14 B14 B15 B15 B16 B16 B17 B17

R3 Hinge State Plastic 19.1319 0.001495 B to C 19.2228 0.002214 B to C 19.2124 0.002136 B to C 19.1404 0.001561 B to C 19.1602 0.001722 B to C B to C 0 B to C 0 0 B to C B to C 0 19.1404 0.001561 B to C 19.061 0.000935 B to C 19.1994 0.002032 B to C 18.9603 0.000138 B to C

Generated Hinge B11H2 B12H1 B12H2 B13H1 B13H2 B14H1 B14H2 B15H1 B15H2 B16H1 B16H2 B17H1 B17H2

Khớp dẻo của dầm đã hình thành hầu hết ở tất cả các tầng và đang làm việc trong

giai đoạn B – C. Dầm B1 – Tầng lửng bị phá hoại hoàn toàn.

136

Hình 4.121 Biểu đồ phân bố moment dầm B1 – Tầng lửng (TH2)

Moment lớn nhất của dầm đạt giá trị 20 kNm tại thời điểm 8.4s.

Hình 4.122 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B1 – Tầng lửng (TH2)

Vào thời điểm công trình bị sụp đổ, khớp dẻo của dầm B1 tầng lửng đã vào giai

đoạn D – E và bị phá hoại hoàn toàn.

137

Hình 4.123 Biểu đồ phân bố moment dầm B11 – T3 (TH2)

Moment lớn nhất của dầm đạt giá trị 19 kNm tại thời điểm 8.4s.

Hình 4.124 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B11 – Tầng 3 (TH2)

Vào thời điểm công trình bị sụp đổ, dầm B11 tầng 3 đang bắt đầu hình thành khớp

dẻo và vẫn còn khả năng làm việc trong vùng an toàn.

138

Nhận xét: Ở lần phân tích với PGA = 2.89 m/s2, công trình đã bị sụp đổ vào thời

điểm 10.11s. Lúc này, tiết diện cột C6, C8 ở vị trí tiếp xúc với mặt móng và dầm B1

– Tầng lửng bị phá hoại hoàn toàn. Công trình có chuyển vị đỉnh lớn nhất là 162

mm.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 4

Thiết kế kháng chấn cho một tòa nhà cao tầng thường được tính toán cẩn

thận, cụ thể bởi các chuyên gia về địa chấn, các kỹ sư xây dựng. Trong xây dựng

luôn có những yêu cầu đối với những tòa nhà cao tầng xây dựng mới, có chức năng

sử dụng quan trọng hoặc có tầm cao lớn.

Với PGA = 18.87 m/s2, công trình cao tầng tuy chưa bị sụp đổ hoàn toàn

nhưng cột đã có hơn 10 vị trí bị phá hoại, hơn 50 vị trí bị chảy dẻo. Đối với dầm đã

có khoảng 70 vị trí bị phá hoại hoàn toàn và hơn 140 vị trí đang hình thành khớp

dẻo.

Với PGA = 2.89 m/s2, kết cấu nhà phố đã bị sụp đổ hoàn toàn do có 2 vị trí

chân cột bị phá hoại, khớp dẻo đã hình thành hầu hết cho các vị trí dầm.

Qua 2 ví dụ phân tích kết cấu chịu động đất cho 2 loại công trình: công trình

18 tầng với kết cấu khung kết hợp với hệ vách lõi và công trình 5 tầng với kết cấu

thuần khung, ta thấy rằng kết cấu nhà cao tầng chịu động đất tốt hơn nhiều so với

kết cấu nhà phố thông thường. Với PGA = 18.87 m/s2 mô hình kết cấu nhà cao tầng

chỉ mới bị hư hỏng ở mức độ nghiêm trọng chứ chưa bị sụp đổ. Ngược lại, chỉ với

PGA = 2.89m/s2 mô hình kết cấu nhà phố thông thường đã bị sụp đổ hoàn toàn.

Điều này cũng dễ hiểu do mặt bằng kết cấu nhà cao tầng trong trường hợp này được

bố trí có độ cứng khá đều theo 2 phương cộng thêm sự hỗ trợ của hệ lõi vách chịu

tải trọng ngang rất tốt. Đối với trường hợp nhà phố, kết cấu được bố trí theo kiểu

thông thường của nhà liền kề, phương ngang nhà nhỏ hơn nhiều so với phương dọc

nhà nên độ cứng 2 phương bị chênh lệch, phương ngang rất yếu so với phương dọc.

Ngoài ra, nhà phố thông thường là kết cấu thuần khung không được bố trí hệ vách

lõi nên khả năng chịu tải trọng ngang kém.

Trong tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam cũng đã có những đề xuất và luật của

Bộ Xây dựng đề ra, thông thường những tòa nhà mới xây dựng ở thành phố lớn như

139

Hà Nội thì người ta phải tham khảo các quy chuẩn về xây dựng và thiết kế thi công

kháng chấn”.

“Dù vậy, các tiêu chuẩn, quy chuẩn mới chỉ đề ra một cách rất chung chung,

lý thuyết. Do đó, ngoài việc tham khảo tiêu chuẩn, quy chuẩn thì khi xây dựng một

nhà cụ thể, tại một vị trí cụ thể thì phải khảo sát mức độ nguy hiểm, tầng địa chất

tại nơi sẽ xây dựng. Ngôi nhà được thiết kế phải coi như là một hệ giao động, ứng

với số tầng, với kết cấu để ra được mức chịu đựng của tòa nhà đối với những rung

động cụ thể, tất cả các vấn đề này phải tiến hành trước khi xây dựng ngôi nhà mới

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Bộ Xây dựng (1996), TCXDVN 2737-1995 Tải trọng và tác động, NXB Xây

dựng, Hà Nội.

2. Bộ Xây dựng (2012), TCVN 9386:2012 Thiết kế công trình chịu động đất,

NXB Xây dựng, Hà Nội.

3. Bộ Xây dựng (2012), TCVN 5574:2012 Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép,

NXB Xây dựng, Hà Nội.

kết cấu công trình nhà cao tầng phù hợp điều kiện xây dựng ở Hà Nội. Báo

cáo tổng kết”. đề tài mã số 01C-04/09-2007-3. Viện KHCN Kinh tế Xây dựng

4. Lê Xuân Huỳnh, Nguyễn Hữu Bình “Nghiên cứu công nghệ chế ngự dao động

- Việt Nam, 2008.

5. Đoàn Tuyết Ngọc, Nguyễn Thanh Tùng. “Các thiết bị cô lập động đất”. Tạp

chí khoa học và chuyển giao công nghệ, 1999.

6. David Key, (1997), Thực hành thiết kế chống động đất cho công trình xây

dựng, NXB Xây dựng, Hà Nội.

7. Ngô Minh Đức (2006), Hướng dẫn sử dụng ETABS phần mềm chuyên dụng

140

tính toán nhà cao tầng, NXB Xây dựng, Hà Nội.

8. Lê Thanh Huấn (2007), Kết cấu Nhà cao tầng BTCT, NXB Xây dựng, Hà Nội.

lực và các cấu kiện của Nhà nhiều tầng, NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội.

9. Lê Thanh Huấn (Dịch giả) (1984), P.F. Drodzov, Cấu tạo và tính toán Hệ chịu

động đất, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật.

10. PGS. TS Nguyễn Lê Ninh (2011), Cơ sở lý thuyết tính toán công trình chịu

đất, NXB Xây dựng, Hà Nội.

11. PGS. TS Nguyễn Lê Ninh (2013), Động đất và thết kế công trình chịu động

12. PGS. TS Phan Quang Minh, GS. TS Ngô Thế Phong, GS. TS Nguyễn Đình

Cống (2006), Kết cấu bê tông cốt thép (Phần cấu kiện cơ bản), Nhà xuất bản

khoa học và kỹ thuật.

13. GS. TS Ngô Thế Phong, GS. TS Lý Trần Cường, TS. Trịnh Thanh Đạm, PGS.

TS Nguyễn Lê Ninh (2001), Kết cấu bê tông cốt thép (Phần cấu kiện nhà cửa),

Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật.

công trình nhà cao tầng bằng bê tông cốt thép chịu động đất theo TCXDVN

375:2006, NXB Xây dựng, Hà Nội.

14. Viện khoa học công nghệ xây dựng – Bộ xây dựng (2009), Hướng dẫn thiết kế

damping rubber bearings for seismic analysis: Identification of nonlinear

viscosity”. International Journal of Solids and Structures 46, p.p1778–1792,

15. A.R. Bhuiyan, Y. Okui, H. Mitamura, T. Imai. “A theology model of high

2009.

Earthquake Engineering, International Edition, Prentice –Hall.

16. Anil K. Chopra (2012), Dynamics of Structures: Theory and Applications to

17. Dr. Taranath, Bungale S. (2010), Reinforced concrete design of tall buildings,

International code council.

18. Eurocode 8, Design of structures for Earthquake resistance.

19. Bộ Xây dựng (1996), TCXDVN 2737-1995 Tải trọng và tác động, NXB Xây

dựng, Hà Nội.

20. Bộ Xây dựng (2012), TCVN 9386:2012 Thiết kế công trình chịu động đất,

NXB Xây dựng, Hà Nội.

21. Bộ Xây dựng (2012), TCVN 5574:2012 Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép,

NXB Xây dựng, Hà Nội.

141

kết cấu công trình nhà cao tầng phù hợp điều kiện xây dựng ở Hà Nội. Báo

cáo tổng kết”. đề tài mã số 01C-04/09-2007-3. Viện KHCN Kinh tế Xây dựng

22. Lê Xuân Huỳnh, Nguyễn Hữu Bình “Nghiên cứu công nghệ chế ngự dao động

- Việt Nam, 2008.

23. Đoàn Tuyết Ngọc, Nguyễn Thanh Tùng. “Các thiết bị cô lập động đất”. Tạp

chí khoa học và chuyển giao công nghệ, 1999.

24. David Key, (1997), Thực hành thiết kế chống động đất cho công trình xây

dựng, NXB Xây dựng, Hà Nội.

25. Ngô Minh Đức (2006), Hướng dẫn sử dụng ETABS phần mềm chuyên dụng

tính toán nhà cao tầng, NXB Xây dựng, Hà Nội.

26. Lê Thanh Huấn (2007), Kết cấu Nhà cao tầng BTCT, NXB Xây dựng, Hà Nội.

lực và các cấu kiện của Nhà nhiều tầng, NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội.

27. Lê Thanh Huấn (Dịch giả) (1984), P.F. Drodzov, Cấu tạo và tính toán Hệ chịu

động đất, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật.

28. PGS. TS Nguyễn Lê Ninh (2011), Cơ sở lý thuyết tính toán công trình chịu

đất, NXB Xây dựng, Hà Nội.

29. PGS. TS Nguyễn Lê Ninh (2013), Động đất và thết kế công trình chịu động

30. PGS. TS Phan Quang Minh, GS. TS Ngô Thế Phong, GS. TS Nguyễn Đình

Cống (2006), Kết cấu bê tông cốt thép (Phần cấu kiện cơ bản), Nhà xuất bản

khoa học và kỹ thuật.

31. GS. TS Ngô Thế Phong, GS. TS Lý Trần Cường, TS. Trịnh Thanh Đạm, PGS.

TS Nguyễn Lê Ninh (2001), Kết cấu bê tông cốt thép (Phần cấu kiện nhà cửa),

Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật.

công trình nhà cao tầng bằng bê tông cốt thép chịu động đất theo TCXDVN

375:2006, NXB Xây dựng, Hà Nội.

32. Viện khoa học công nghệ xây dựng – Bộ xây dựng (2009), Hướng dẫn thiết kế

damping rubber bearings for seismic analysis: Identification of nonlinear

viscosity”. International Journal of Solids and Structures 46, p.p1778–1792,

33. A.R. Bhuiyan, Y. Okui, H. Mitamura, T. Imai. “A theology model of high

2009.

Earthquake Engineering, International Edition, Prentice –Hall.

34. Anil K. Chopra (2012), Dynamics of Structures: Theory and Applications to

142

35. Dr. Taranath, Bungale S. (2010), Reinforced concrete design of tall buildings,

International code council.

36. Eurocode 8, Design of structures for Earthquake resistance.

143

PHỤ LỤC

Phụ lục 1. Mức độ và hệ số tầm quan trọng

Hệ số tầm

Mức độ quan trọng

Công trình

quan trọng γI

Đặc biệt

Thiết kế với gia tốc lớn nhất có thể xảy ra

Công trình có tầm quan trọng đặc biệt, không cho phép hư hỏng do động đất

- Đập bêtông chịu áp chiều cao >100m; - Nhà máy điện có nguồn nguyên tử; - Nhà để nghiên cứu sản xuất thử các chế phẩm sinh vật kịch độc, các loại vi khuẩn, mầm bệnh thiên nhiên và nhân tạo (chuột dịch, dịch tả, thương hàn .v.v…); - Công trình cột, tháp cao hơn 300 m; - Nhà cao tầng cao hơn 60 tầng.

I 1,25

Công trình có tầm quan trọng sống còn với việc bảo vệ cộng đồng, chức năng không được gián đoạn trong quá trình xảy ra động đất

- Công trình thường xuyên đông người có hệ số sử dụng cao: công trình mục I- 2.a, I-2.b, I-2.d, I-2.h, I-2.k, I-2.l, I-2.m có số tầng, nhịp, diện tích sử dụng hoặc sức chứa phân loại cấp I; - Công trình mà chức năng không được gián đoạn sau động đất: Công trình công cộng I-2.c diện tích sử dụng phân loại cấp I; - Công trình mục II-9.a, II-9.b; công trình mục V-1.a, V-1.b phân loại cấp I; - Kho chứa hoặc tuyến ống có liên quan đến chất độc hại, chất dễ cháy, dễ nổ: công trình mục II-5.a, II-5.b, mục II-5.c phân loại cấp I, II; - Nhà cao tầng cao từ 20 tầng đến 60 tầng, công trình dạng tháp cao từ 200 m đến 300 m.

144

Hệ số tầm

Mức độ quan trọng

Công trình

quan trọng γI

II 1,00

Công trình có tầm quan trọng trong việc ngăn ngừa hậu quả động đất, nếu bị sụp đổ gây tổn thất lớn về người và tài sản

- Công trình thường xuyên đông người, có hệ số sử dụng cao: công trình mục I- 2.a, I-2.b, I-2.d, I-2.h, I-2.k, I-2.l, I-2.m có nhịp, diện tích sử dụng hoặc sức chứa phân loại cấp II; - Trụ sở hành chính cơ quan cấp tỉnh, thành phố, các công trình trọng yếu của các tỉnh, thành phố đóng vai trò đầu mối như: Công trình mục I-2.đ, I-2.g, I-2.h có nhịp, diện tích sử dụng phân loại cấp I, II; - Các hạng mục quan trọng, lắp đặt các thiết bị có giá trị kinh tế cao của các nhà máy thuộc công trình công nghiệp mục II-1 đến II-4, từ II-6 đến II-8; từ II-10 đến II-12, công trình năng lượng mục II-9.a, II-9.b; công trình giao thông III-3, III-5; công trình thuỷ lợi IV-2; công trình hầm III-4; công trình cấp thoát nước V-1 tất cả thuộc phân loại cấp I, II; - Các công trình quốc phòng, an ninh; - Nhà cao tầng cao từ 9 tầng đến 19 tầng, công trình dạng tháp cao từ 100 m đến 200 m.

III 0,75

Công trình không thuộc mức độ đặc biệt và mức độ I, II, IV

- Nhà ở mục I-1, nhà làm việc mục I-2.đ, nhà triển lãm, nhà văn hoá, câu lạc bộ, nhà biểu diễn, nhà hát, rạp chiếu bóng, rạp xiếc phân loại cấp III; - Công trình công nghiệp mục II-1 đến II- 4, từ II-6 đến II-8; từ II-10 đến II-12 phân loại cấp III diện tích sử dụng từ 1000 m2 đến 5000 m2; - Nhà cao từ 4 tầng đến 8 tầng, công trình dạng tháp cao từ 50 m đến 100 m; - Tường cao hơn 10 m.

145

Hệ số tầm

Mức độ quan trọng

Công trình

quan trọng γI

Không yêu cầu tính toán kháng chấn

Công trình có tầm quan trọng thứ yếu đối với sự an toàn sinh mạng con người

- Nhà tạm : cao không quá 3 tầng; - Trại chăn nuôi gia súc 1 tầng; - Kho chứa hàng hoá diện tích sử dụng không quá 1000 m2 - Xưởng sửa chữa, công trình công nghiệp phụ trợ; thứ tự mục II-1 đến II-4, từ II-6 đến II-8; từ II-10 đến II-12 phân loại cấp IV; - Công trình mà sự hư hỏng do động đất ít gây thiệt hại về người và thiết bị quý giá.

146

Phụ lục 2. Các loại nền đất

Các tham số

Loại

Mô tả

VS,30 (m/s)

CU (Pa)

NSPT (nhát/30 cm)

A - - >800

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 5m.

360-800 B >50 >250

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.

180-360 15-50 C 70 - 250 Đất cát, cuội sỏi chặt, chặt vừa hoặc đất sét cứng có bề dày lớn từ hàng chục tới hàng trăm mét.

D <180 <15 <70

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.

Địa tầng bao gồm lớp đất trầm tích sông ở trên mặt với bề dày trong khoảng 5m đến 20m có giá trị tốc độ truyền sóng như loại C, D và bên dưới là các đất cứng hơn với tốc độ E - S1 10- 20 truyền sóng VS > 800m/s. Địa tầng bao gồm hoặc chứa một lớp đất sét

< 100 (tham khảo)

mềm/bùn (bụi) tính dẻo cao (PI> 40) và độ ẩm cao, có chiều dày ít nhất là 10m.

Địa tầng bao gồm các đất dễ hoá lỏng, đất sét nhạy hoặc các đất khác với các đất trong các loại nền A-E hoặc S1.

147