Tinh toan tai trong dong dat

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT THEO TCXDVN 375:2006 SVTH: Nguyễn Trần Hiếu - Lớp 49XF Nguyễn Trung Kiên - Lớp 49XF Thái Minh Thành - Lớp 49XF GVHD: Ths Nguyễn Quốc Cường Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ Hà Nội, 05/2008 ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN - 2008 ĐẠI HỌC XÂY DỰNG I ĐẶT VẤN ĐỀ Năm 2006, Bộ Xây Dựng ban hành tiêu chuẩn TCXDVN 375:2006 - Thiết kế cơng trình chịu động đất dựa sở chấp nhận TC Eurocode EU, có bổ sung thay cho phù hợp với điều kiện Việt Nam Tuy nhiên thực tế, việc áp dụng TCXDVN 375:2006 gặp phải số khó khăn sau đây: Hai phương pháp trình bày Tiêu chuẩn TCXDVN 375:2006 phương pháp tĩnh lực ngang tương đương phương pháp phổ phản ứng dạng dao động Tuy nhiên TCXDVN 375:2006 nêu cơng thức tính tốn tải trọng động đất cho phương pháp tĩnh lực ngang tương đương, phương pháp phổ phản ứng dạng dao động chưa đưa cơng thức cụ thể Những cơng thức tính tốn phù hợp với cơng trình có mặt đơn giản, dao động riêng đơn giản dao động trượt tuý theo hai trục nhà Đối với công trình có bề mặt phức tạp, chiều cao lớn, dao động riêng cơng trình theo phương xiên bất kỳ, sử dụng công thức dẫn đến sai số lớn Đề tài thực nhằm mục đích nghiên cứu phương pháp tính tốn tải trọng động đất cho cơng trình bất kỳ, từ xây dựng quy trình tính tốn tải trọng động đất chuẩn Một mảng quan trọng đề tài nghiên cứu cách tính tốn tải trọng động đất theo TC SNiP II-7-81 Liên Xô cũ Phương pháp trình bày TC phương pháp tĩnh lực ngang tương đương Đây phương pháp phổ biến VN trước Bộ XD ban hành TC thiết kế cơng trình chịu động đất, kỹ sư Việt Nam sử dụng rộng rãi Việc nghiên cứu cách tính tốn theo hai TC Việt Nam SNiP giúp người đọc hiểu rõ có nhìn khái qt tải trọng động đất Hy vọng nội dung đề tài trở thành tài liệu tham khảo hữu ích khơng cho bạn sinh viên làm đồ án tốt nghiệp, mà cho kỹ sư xây dựng trình làm việc thực tế ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VI ÊN - 2008 ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VI ÊN - 2008 ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN - 2008 ĐẠI HỌC XÂY DỰNG II PHƯƠNG PHÁP PHỔ PHẢN ỨNG Những hiểu biết chung 1.1 Các dạng đất Bảng II.1.1 - Phân loại đất Loại đất A B C D E Mô tả tính chất Đá kiến tạo địa chất khác tựa đá, kể đất yếu bề mặt dày không 5m Đất cát, cuội sỏi chặt đất sét cứng có bề dày hàng chục mét, tính chất học tăng dần theo độ sâu Đất cát, cuội sỏi chặt, chặt vừa đất sét cứng có bề dày từ hàng chục tới hàng trăm mét Đất bồi rời trạng thái từ xốp đến chặt vừa (có khơng xen kẹp vài lớp đất dính) có đa phần đất dính trạng thái từ mềm đến cứng vừa Địa tầng bao gồm lớp đất trầm tích sơng mặt với bề dày khoảng 5-20m có giá trị tốc độ truyền sóng v S loại C D bên đất cứng với tốc độ truyền sóng v S  800 m s S1 S2 Địa tầng bao gồm chứa lớp đất sét mềm/bùn (bụi) tính dẻo cao (PI > 40) độ ẩm cao, có chiều dày 10m Địa tầng bao gồm đất dễ hoá lỏng, đất sét nhạy loại đất khác không thuộc loại A đến E S1 1.2 Mức độ tin cậy hệ số tầm quan trọng Trong thực tế, cơng trình xây dựng chia thành cấp quan trọng tuỳ thuộc vào khả gây nguy hại cho tính mạng người trường hợp chúng bị sụp đổ, vai trị cơng trình an ninh công cộng bảo vệ trật tự xã hội sau động đất, hệ kinh tế xã hội mà gây trường hợp bị sụp đổ Mỗi mức độ quan trọng gán hệ số tầm quan trọng khác Phụ lục F Tiêu chuẩn TCXDVN 375-2006 trình bày mức độ quan trọng cơng trình xây dựng, ứng với mức độ quan trọng hệ số tầm quan trọng riêng Bảng II.1.2 - Mức độ quan trọng hệ số tầm quan trọng Mức độ quan trọng Ví dụ cơng trình Hệ số tầm quan trọng - Đập bê tơng cao 100m Cơng trình có tầm - Nhà máy điện nguyên tử Thiết kế với Đặc quan trọng đặc biệt - Các phòng nghiên cứu chứa nguồn gia tốc lớn biệt không phép hư bệnh, vi khuẩn hỏng xảy - Nhà cao tầng cao 60 tầng - Cơng trình tháp, trụ cao 300m ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN - 2008 Cấp Cơng trình có tầm I quan trọng sống cịn Cơng trình có tầm quan trọng việc ngăn ngừa hậu Cấp động đất, bị II sụp đổ gây tổn thất lớn người tài sản Cấp Cơng trình khơng III thuộc mức Các cơng trình có tầm quan trọng thứ Cấp yếu an IV toàn sinh mạng người ĐẠI HỌC XÂY DỰNG - Trường học, nhà hội họp, trung tâm văn hố có sức chứa cấp I - Nhà cao tầng từ 20 đến 60 tầng - Cơng trình tháp, trụ cao từ 200m đến 300m - Trường học, nhà hội họp, trung tâm văn hoá,… có sức chứa cấp II - Các hạng mục quan trọng, thiết bị có giá trị kinh tế cao - Các cơng trình quốc phịng an ninh - Nhà cao tầng từ đến 19 tầng - Cơng trình tháp trụ cao từ 100m đến 200m - Các công trình thường xun đơng người có sức chứa cấp III - Cơng trình cơng nghiệp vừa nhỏ - Nhà cao tầng từ đến tầng - Tháp trụ cao từ 50m đến 100m 1,25 1,00 0,75 Không yêu - Các khu nhà tạm, khu chuồng trại, cầu tính tốn kho chứa hàng nhỏ,… kháng chấn 1.3 Đỉnh gia tồc tham chiếu gia tốc thiết kế Nguy động đất vùng mô tả dạng tham số đỉnh gia tốc tham chiếu a gR loại A Đỉnh gia tốc tham chiếu trình bày phụ lục H Tiêu chuẩn TCXDVN 375-2006 Gia tốc thiết kế a g loại A xác định a gR nhân với hệ số tầm quan trọng  (tức a g   a gR ) 1.4 Phổ phản ứng đàn hồi phổ thiết kế Tính tốn tác dụng động đất theo phổ phản ứng phương pháp sử dụng hầu hết tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn đại, có tiêu chuẩn Eurocode Châu Âu tiêu chuẩn TCXDVN 375-2006 vừa ban hành Việt Nam Phổ phản ứng đường cong quan hệ ứng xử (chuyển dịch, vận tốc, gia tốc) lớn chu kỳ dao động hệ bậc tự Trong Tiêu chuẩn TCXDVN 375-2006, chuyển động động đất điểm cho trước bề mặt biểu diễn phổ phản ứng gia tốc đàn hồi, gọi tắt “phổ phản ứng đàn hồi”, ký hiệu S C T  ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN - 2008 ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Hình Dạng phổ phản ứng đàn hồi Theo quan niệm thiết kế đại, hệ kết cấu phép chịu tải trọng động đất miền không đàn hồi (phi tuyến) Để tránh phải thực việc tính tốn trực tiếp kết cấu khơng đàn hồi, phổ phản ứng đàn hồi thay phổ thiết kế S d T  Phổ thiết kế S d T  phổ phản ứng đàn hồi thu nhỏ lại thông qua hệ số ứng xử q Đối với thành phần nằm ngang tác động động đất, phổ thiết kế xác định biểu thức sau:  T  2,5      T  TB : S d T   ag S     TB  q   TB  T  TC : S d T   ag S 2,5 q  2,5  TC   ag S q  T  TC  T  TD : S d T     a g   2,5  TC TD   ag S q  T  TD  T  4s : S d T     a g  Trong đó: S d T  - tung độ phổ thiết kế T – chu kỳ dao động hệ đàn hồi a g - gia tốc thiết kế loại A S - hệ số TB - giới hạn chu kỳ ứng với đoạn nằm ngang phổ phản ứng đàn hồi TC - giới hạn chu kỳ ứng với đoạn nằm ngang phổ phản ứng đàn hồi ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN - 2008 ĐẠI HỌC XÂY DỰNG TD - giá trị xác định điểm bắt đầu phần phản ứng chuyển vị không đổi phổ phản ứng q - hệ số ứng xử  - hệ số ứng với cận phổ thiết kế theo phương nằm ngang,   0,2 Bảng II.1.3 - Giá trị tham số mô tả phổ thiết kế TB(s) TC(s) TD(s) Loại đất S A 1,0 0,15 0,4 2,0 B 1,2 0,15 0,5 2,0 C 1,15 0,2 0,6 2,0 D 1,35 0,2 0,8 2,0 E 1,4 0,15 0,5 2,0 1.5 Hệ số ứng xử Hệ số ứng xử q xét tới khả phân tán lượng kết cấu, biểu thị cách gần tỷ số lực động đất mà kết cấu phải chịu phản ứng hồn tồn đàn hồi với độ cản nhớt 5% lực động đất sử dụng thiết kế theo mơ hình phân tích đàn hồi thông thường mà tiếp tục bảo đảm cho kết cấu phản ứng thoả mãn yêu cầu đặt Phương pháp cụ thể xác định q trình bày TCXDVN 375-2006 Tuy nhiên việc xác định xác q phức tạp Bảng trình bày giá trị hệ số ứng xử kết cấu bê tông cốt thép cho số dạng sơ đồ kết cấu thường gặp thiết kế cấp độ dẻo trung bình Chú ý: cơng trình không đặn chiều cao, hệ số ứng xử q cần giảm xuống 20% Bảng II.1.4 - Một số giá trị hệ số ứng xử q hệ kết cấu đặn chiều cao Loại sơ đồ kết cấu Cơng trình nhà tầng I Hệ khung, hệ hỗn hợp khung vách (sự làm việc Cơng trình nhà nhịp, nhiều tầng tương đương hệ khung) Cơng trình nhiều tầng, nhiều nhịp II Hệ hỗn hợp tương đương vách Hệ số ứng xử q  3,3 q  3,6 q  3,9 q  3,6 ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN ĐẠI HỌC XÂY DỰNG EJ= EJ= EJ= k,i EJ= EJ= Phương pháp phổ phán ứng dạng dao động 2.1 Cơ sở động lực học Hình Mơ hình tính tốn hệ kết cấu nhiều bậc tự chịu tải trọng động Đối với cơng trình xây dựng nhiều tầng chịu tải trọng ngang bất kỳ, ta mơ hình hố chúng dạng hệ dao động có số hữu hạn bậc tự động cách tập trung khối lượng tầng trọng tâm sàn Việc mơ hình hóa phải dựa số giả thiết sau: - Bản sàn coi cứng vơ mặt phẳng - Các phận thẳng đứng cột khơng có khối lượng có tổng độ cứng r biến dạng dọc trục chúng xem không đáng kể Như tầng cơng trình mơ hình hố với ba bậc tự gồm hai chuyển vị ngang chuyển vị xoay Nếu tính tốn cơng trình theo sơ đồ khung phẳng, tầng có bậc tự chuyển vị theo phương ngang Đặt  k ,i - tung độ chuyển vị bậc tự thứ k dạng dao động thứ i hệ kết cấu Theo kết động lực học cơng trình, ta có lực cắt lớn tác động lên chân cơng trình dạng dao động thứ i: Pi  S Bi Mi *  S M td ,i (1) Trong đó: S - tung độ phổ xét ứng với dạng dao động thứ i n Bi   m k  k ,i - hệ số tham gia dạng dao động thứ i k 1 ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN n ĐẠI HỌC XÂY DỰNG M i   m k  k ,i - khối lượng tổng quát dạng dao động thứ i * k 1 M td ,i  n    mk  k ,i  B   i *   k n1 Mi  mk  2k ,i - khối lượng hữu hiệu cơng trình dạng dao k 1 động thứ i Biểu thức phân bố lực cắt tổng cộng lên chiều cao cơng trình: Fk ,i  m k  k ,i n  m  k 1 k (2) Pi k ,i Từ biểu thức ta viết lại cơng thức tính lực động đất tác dụng vào tầng thứ k dạng dao động thứ i là: n Fk ,i  S a ,i mk  k ,i  m  k ,i  m  k ,i k 1 n k 1 k k (3a) Hay cịn viết dạng khác là: Fk ,i  S a ,i mk  k ,i Bi M i* (3b) 2.2 Số dạng dao động cần xét tới tính tốn Theo Tiêu chuẩn TCXDVN 375-2006, số dạng dao động xét tới phải thoả mãn hai điều kiện:  Tổng khối lượng hữu hiệu dạng dao động xét chiếm 90% tổng khối lượng kết cấu  Tất các dạng dao động có khối lượng hữu hiệu lớn 5% tổng khối lượng toàn phần hệ kết cấu Hai điều kiện diễn giải thành công thức sau:  N i 1  N  M td ,i   M td ,i  i 1 n Bi2  , mk  M i* k 1 i * i n B  0,05 mk M k 1 Trong thực tế, dạng dao động ảnh hưởng lớn tới phản ứng tồn phần hệ kết cấu Vì thế, tính tốn, người ta thường quan tâm đến dạng dao động cơng trình Chỉ trường hợp kết cấu có độ mảnh cao (tháp, trụ,…) phải xét tới dạng dao động ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 18 19 20 21 22 60.1 63.4 66.7 70.0 73.3 257845 257845 257845 257845 239926 ĐẠI HỌC XÂY DỰNG -0.0047 -0.0076 -0.0104 -0.0131 -0.0154 -0.0047 -0.0076 -0.0104 -0.0130 -0.0154 -0.0066 -0.0107 -0.0147 -0.0185 -0.0218 Giá trị chuyển vị ngang ứng với dạng dao động riêng thứ Dạng dao động riêng thứ Tầng 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Cao trình H (m) Khối lượng (daN) 4.0 7.3 10.6 13.9 17.2 20.5 23.8 27.1 30.4 33.7 37.0 40.3 43.6 46.9 50.2 53.5 56.8 60.1 63.4 66.7 70.0 73.3 261646 257845 257845 257845 257845 257845 257845 257845 257845 257845 257845 257845 257845 257845 257845 257845 257845 257845 257845 257845 257845 239926 f  2,49 ( Hz ) x j (m) y j (m) u j (m) -0.0023 -0.0055 -0.0086 -0.0111 -0.0126 -0.0128 -0.0116 -0.0092 -0.0057 -0.0016 0.0026 0.0065 0.0095 0.0113 0.0117 0.0106 0.0080 0.0042 -0.0003 -0.0053 -0.0104 -0.0150 -0.0023 -0.0055 -0.0086 -0.0111 -0.0126 -0.0128 -0.0116 -0.0092 -0.0057 -0.0016 0.0026 0.0065 0.0095 0.0113 0.0117 0.0105 0.0080 0.0042 -0.0003 -0.0053 -0.0104 -0.0150 -0.0033 -0.0078 -0.0122 -0.0157 -0.0178 -0.0181 -0.0164 -0.0130 -0.0081 -0.0023 0.0037 0.0092 0.0134 0.0160 0.0165 0.0149 0.0113 0.0059 -0.0004 -0.0075 -0.0147 -0.0212 17 ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VI ÊN ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Bước Xác định tung độ phổ gia tốc thiết kế S d (Ti ) với hệ số cản nhớt h  5% ứng với tần số dao động ri êng Ti Thứ tự tầng 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Cao trình mức sàn m  4.0 7.3 10.6 13.9 17.2 20.5 23.8 27.1 30.4 33.7 37.0 40.3 43.6 46.9 50.2 53.5 56.8 60.1 63.4 Khối lượng tập trung mức sàn daN  261646 257845 257845 257845 257845 257845 257845 257845 257845 257845 257845 257845 257845 257845 257845 257845 257845 257845 257845 Dạng dao động riêng thứ Dạng dao động tiêng thứ Dạng dao động riêng thứ T1  0,335 ( Hz ) T2  1,19 ( Hz ) T3  2,49 ( Hz ) S d T1   0,1880 S d T2   0,7743 S d T3   0,8133 xk ,1 m  y k ,1 m  -0.0003 -0.0007 -0.0013 -0.0020 -0.0027 -0.0035 -0.0043 -0.0052 -0.0060 -0.0068 -0.0076 -0.0084 -0.0092 -0.0099 -0.0106 -0.0113 -0.0119 -0.0124 -0.0130 -0.0003 -0.0007 -0.0013 -0.0020 -0.0027 -0.0035 -0.0043 -0.0052 -0.0060 -0.0068 -0.0076 -0.0084 -0.0092 -0.0099 -0.0106 -0.0113 -0.0119 -0.0124 -0.0129  k ,1  x12  y12 0.0004 0.0010 0.0018 0.0028 0.0038 0.0049 0.0061 0.0074 0.0085 0.0096 0.0107 0.0119 0.0130 0.0140 0.0150 0.0160 0.0168 0.0175 0.0183 x k , m  y k , m  0.0010 0.0026 0.0045 0.0065 0.0083 0.0099 0.0112 0.0120 0.0124 0.0122 0.0114 0.0102 0.0084 0.0063 0.0038 0.0011 -0.0018 -0.0047 -0.0076 0.0010 0.0026 0.0045 0.0065 0.0083 0.0099 0.0112 0.0120 0.0124 0.0122 0.0114 0.0102 0.0084 0.0063 0.0038 0.0011 -0.0018 -0.0047 -0.0076  k ,2  x22  y22 0.0014 0.0037 0.0064 0.0092 0.0117 0.0140 0.0158 0.0170 0.0175 0.0173 0.0161 0.0144 0.0119 0.0089 0.0054 0.0016 -0.0025 -0.0066 -0.0107 x k ,3 m  y k ,3 m  -0.0023 -0.0055 -0.0086 -0.0111 -0.0126 -0.0128 -0.0116 -0.0092 -0.0057 -0.0016 0.0026 0.0065 0.0095 0.0113 0.0117 0.0106 0.0080 0.0042 -0.0003 -0.0023 -0.0055 -0.0086 -0.0111 -0.0126 -0.0128 -0.0116 -0.0092 -0.0057 -0.0016 0.0026 0.0065 0.0095 0.0113 0.0117 0.0105 0.0080 0.0042 -0.0003  k ,3  x32  y32 -0.0033 -0.0078 -0.0122 -0.0157 -0.0178 -0.0181 -0.0164 -0.0130 -0.0081 -0.0023 0.0037 0.0092 0.0134 0.0160 0.0165 0.0149 0.0113 0.0059 -0.0004 18 ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VI ÊN 20 66.7 257845 21 70.0 257845 22 73.3 239926 Hệ số tham gia dao động Bi  daN m  -0.0134 -0.0139 -0.0143 ĐẠI HỌC XÂY DỰNG -0.0134 -0.0139 -0.0143 0.0190 0.0197 0.0202 -0.0104 -0.0131 -0.0154 -0.0104 -0.0130 -0.0154 -0.0147 -0.0185 -0.0218 -0.0053 -0.0104 -0.0150 -0.0053 -0.0104 -0.0150 -0.0075 -0.0147 -0.0212 61137.2065 25501.6333 17007.6933 892.5187 903.1538 903.5552 4187876.1989 720069.2396 320137.2002 0.740106395 0.12725492 0.05657655 Khối lượng tổng quát  M i* daN m  Khối lượng hữu hiệu M td ,i  daN  Tỷ lệ M td ,i n m k 1 k 0.867361315 0.923937865 Ta thấy M i 1 n td ,i  0,9. m k k 1 Vậy cần tính tốn tải trọng động đất với dạng dao động ri êng 19 ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VI ÊN ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Bước Xác định lực động đất Fk( x ) Fk( y ) * Lực động đất Fk( x ) Dạng dao động riêng thứ (i) Hệ số tham gia dao động Dạng Dạng Dạng Bi  daN m  61137.2065 25501.6333 17007.6933 892.5187 903.1538 903.5552 Khối lượng tổng quát  M i* daN m Thứ tự tầng 10 11 12 13  Cao trình mức sàn m  Khối lượng tập trung mức sàn daN  xk ,1 m  Fk(,1x )  daN  x k , m  Fk(,2x )  daN  x k ,3 m  Fk(,3x )  daN  4.0 7.3 10.6 13.9 17.2 20.5 23.8 27.1 30.4 33.7 37.0 40.3 43.6 261646 257845 257845 257845 257845 257845 257845 257845 257845 257845 257845 257845 257845 -0.0003 -0.0007 -0.0013 -0.0020 -0.0027 -0.0035 -0.0043 -0.0052 -0.0060 -0.0068 -0.0076 -0.0084 -0.0092 -1010.65 -2323.91 -4315.84 -6639.76 -8963.67 -11619.6 -14275.5 -17263.4 -19919.3 -22575.2 -25231.1 -27887 -30542.9 0.0010 0.0026 0.0045 0.0065 0.0083 0.0099 0.0112 0.0120 0.0124 0.0122 0.0114 0.0102 0.0084 5720.166 14656.38 25366.8 36640.94 46787.66 55806.97 63135.16 67644.81 69899.64 68772.23 64262.57 57498.09 47351.37 -0.0023 -0.0055 -0.0086 -0.0111 -0.0126 -0.0128 -0.0116 -0.0092 -0.0057 -0.0016 0.0026 0.0065 0.0095 -9212.7 -21710.3 -33947.1 -43815.4 -49736.4 -50525.9 -45789.1 -36315.5 -22499.8 -6315.73 10263.07 25657.67 37499.67 Fk( x )  Fk,x1  Fk(,x2)  Fk,x3 2  daN  10891.08 26297.31 42597 57501.6 68870.47 76172.8 79287.3 78693.44 76085.33 72657.73 69796.96 68862.4 67684.89 20 ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VI ÊN 14 15 16 17 18 19 20 21 22 46.9 50.2 53.5 56.8 60.1 63.4 66.7 70.0 73.3 257845 257845 257845 257845 257845 257845 257845 257845 239926 -0.0099 -0.0106 -0.0113 -0.0119 -0.0124 -0.0130 -0.0134 -0.0139 -0.0143 ĐẠI HỌC XÂY DỰNG -32866.8 -35190.7 -37514.6 -39506.5 -41166.5 -43158.4 -44486.4 -46146.3 -44175 0.0063 0.0038 0.0011 -0.0018 -0.0047 -0.0076 -0.0104 -0.0131 -0.0154 35513.53 21420.86 6200.774 -10146.7 -26494.2 -42841.7 -58625.5 -73845.6 -80777.9 0.0113 0.0117 0.0106 0.0080 0.0042 -0.0003 -0.0053 -0.0104 -0.0150 44604.87 46183.8 41841.73 31578.67 16578.8 -1184.2 -20920.9 -41052.3 -55095.2 65810.57 61888.47 56537.84 51584.26 51686.36 60823.22 76509.28 96270.15 107293.9 Do tính chất đối xứng tốn nên giá trị Fk( x ) thu bảng giá trị Fk( y ) cần tìm 21 ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN ĐẠI HỌC XÂY DỰNG III QUAN NIỆM THIẾT KẾ THEO SNiP II-7-81 Trước đây, nước ta chưa có tiêu chuẩn xây dựng vùng có động đất, nên tải trọng động đất tính theo Tiêu chuẩn SNiP II-7-81 Liên Xô Các kỹ sư Việt Nam quen với cách tính tốn tải trọng động đất theo phương pháp tĩnh lực ngang tương đương SNiP, chuyển sang tính theo phương pháp phổ phản ứng TCXDVN 375:2006 nhiều bỡ ngỡ Để giúp người đọc có hình dung khái qt, phần xin trình bày cách ngắn gọn phương pháp tĩnh lực ngang tương đương SNiP, bên cạnh so sánh hai phương pháp Công thức xác định lực động đất theo SNiP II-7-81 Về bản, phương pháp tĩnh lực ngang tương đương theo SNiP mơ hình hố cơng trình thành dạng cơng xơn có độ cứng tương đương với độ cứng theo phương ngang hệ kết cấu, có khối lượng tập trung mức sàn Khi đó, lực động đất trọng tâm khối lượng phần thứ k cơng trình ứng với dạng dao động riêng thứ i xác định theo công thức: Fk ,i  C k ,i Qk đó: Qk - Trọng lượng phần thứ k cơng trình C k ,i - Hệ số xác định theo công thức sau C k ,i  K K K C K   i  k ,i đó: K - Hệ số xét tới mức độ hư hỏng cho phép cơng trình (lấy theo bảng III.1.3.1) K - Hệ số xét tới giải pháp kết cấu (lấy theo bảng III.1.3.2) K C - Hệ số lấy theo bảng III.1.3.3 K  - Hệ số xác định theo bảng III.1.3.4  i - Hệ số động lực ứng với dạng dao động riêng thứ i cơng trình  k ,i - Hệ số phân phối tải trọng động đất theo chiều cao công trình 1.1 Hệ số động lực Hệ số động lưc xác định theo công thức 0,8   i  a d Ti Trong a d phụ thuộc vào loại đất đá, lấy theo bảng sau: Bảng III.1.1.1 - Thông số a d theo loại đất Loại đất I II III Đặc tính Đá cứng chưa phong hoá phong hoá yếu Nền đá bị phong hoá mạnh phân hoá Cát, sét, loại khác a 1,0 1,1 1,5 d 3,0 2,7 2,0 22 ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN ĐẠI HỌC XÂY DỰNG 1.2 Hệ số phân phối tải trọng động đất theo chiều cao n  k ,i  y k ,i  Q y k ,i  Q y k ,i k 1 n k 1 k k đó: y k ,i - Chuyển vị ngang trọng tâm phần thứ k ứng với dạng dao động riêng thứ i cơng trình Qk - Trọng lượng phần thứ k cơng trình 1.3 Một số bảng tra cần thiết Bảng III.1.3.1 - Hệ số K1 Hư hỏng cho phép nhà cơng trình K1 Khơng cho phép cơng trình có biến dạng dư hư hỏng cục (vỡ lở, nứt nẻ, …) Cho phép kết cấu nhà cơng trình có biến dạng dư, nứt, hư hỏng cấu kiện riêng lẻ, …, gây khó khăn cho sử dụng bình thường, đảm bảo an toàn cho người thiết bị máy móc (nhà ở, cơng trình cơng cộng, nhà xưởng sản xuất, cơng trình giao thơng thuỷ lợi, hệ thống lượng cấp nước, trạm hệ thống cứu hoả, v.v…) 0,25 Cho phép kết cấu nhà cơng trình có biến dạng dư lớn, nứt, hư hỏng cấu kiện riêng lẻ, bị chuyển dịch, …, tạm thời phải tạm ngưng việc sử dụng bình thường, đảm bảo an tồn cho người (nhà dùng nơng nghiệp, nhà sản xuất tầng không đặt thiết bị quý hiếm) 0,12 Bảng III.1.3.2 - Hệ số K Các giải pháp kết cấu Nhà khung, nhà khối lớn có kết cấu vững trắc số tầng n > Nhà lắp ghép BTCT lớn hay nhà có tường BTCT đổ chỗ số tầng n ≤ Như mục 2, với số tầng n > K2 + 0,1(n - 5) 0,9 0,9 + 0,075(n - 5) 23 ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Nhà có kết cấu chịu lực khung BTCT vài tầng dưới, tầng tường, vách cứng hay khung có chèn, tầng khơng có chèn có chèn ảnh hưởng đến độ cứng khung 1,5 Nhà có tường chịu lực gạch đá, xây thủ cơng, khơng có phụ gia tăng độ kết dính 1,3 Nhà khung tầng có chiều cao đến mặt dầm hay cánh dàn không lớn m nhịp không vượt 18 m 0,8 Các nhà nông nghiệp có cột xây dựng đất loại III (cát, sét, …) 1,0 Nhà cơng trình không nằm mục từ đến 1,0 Chú ý: a K2 ≤ 1,5 b K2 phép xác định rõ thêm thực nghiệm Bảng III.1.3.3 - Hệ số K C Cấp động đất Hệ số K C 0,1 0,2 0,4 Bảng III.1.3.4 - Hệ số K  Đặc điểm kết cấu K Cơng trình cao kích thước mặt khơng lớn (tháp, trụ, ống khói, thang máy đứng riêng biệt cơng trình tương tự) 1,5 Nhà khung, tường chèn không ảnh hưởng đến biến dạng khung, tỷ số chiều cao h cột với kích thước ngang theo phương tính lực động đất b lớn 25 1,5 Như mục 2, h/b ≤ 15 1,0 Nhà cơng trình khơng nêu mục từ đến 1,0 Chú ý: a Khi 15 < h/b < 25 hệ số K? lấy theo phép nội suy b Khi chiều cao h tầng khác nhau, K  lấy theo giá trị trung bình tỷ số h/b 24 ... N DD max   N DD ( x )  N DD ( y ) Trong đó: N DD - nội lực (mômen,lưc cắt,lực dọc) hệ kết cấu tác động động đất gây Tuy nhiên phương pháp thiên an toàn Trong thực tế, lực động đất tác động... phản ứng đường cong quan hệ ứng xử (chuyển dịch, vận tốc, gia tốc) lớn chu kỳ dao động hệ bậc tự Trong Tiêu chuẩn TCXDVN 375-2006, chuyển động động đất điểm cho trước bề mặt biểu diễn phổ phản... : S d T     a g   2,5  TC TD   ag S q  T  TD  T  4s : S d T     a g  Trong đó: S d T  - tung độ phổ thiết kế T – chu kỳ dao động hệ đàn hồi a g - gia tốc thiết kế