Nghiên cứu phản ứng phi tuyến của khung thép chịu động đất có hệ giằng chống bất ổn định (BRB) luận văn thạc sĩ kỹ thuật xây dựng

LỜI CẢM ƠN Trong q trình nghiên cứu hồn thành đề tài luận văn thạc sĩ, nhận nhiều giúp đỡ, hướng dẫn nhiệt tình Thầy/Cơ giáo trường Đại Học Lạc Hồng Với tình cảm chân thành, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến Thầy TS , Khoa Sau Đại Học, Khoa Kỹ Thuật Cơng Trình – Trường Đại Học Lạc Hồng Thầy/Cô giáo tham gia quản lý, giảng dạy giúp đỡ cho suốt trình học tập nghiên cứu Mặc dù có nhiều cố gắng, song cịn có mặt hạn chế, thiếu sót luận văn thạc sĩ Tơi mong nhận ý kiến đóng góp dẫn nhiệt tình thầy giáo bạn đồng nghiệp Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến toàn thể Ban giám hiệu, lãnh đạo khoa, giáo viên tất người lao động làm việc Trường Đại Học Lạc Hồng Kính chúc Thầy, Cơ tràn đầy hạnh phúc, thành đạt dồi sức khỏe để tiếp tục người dẫn lối, người đưa nguồn tri thức đến với hệ sinh viên Trân trọng chân thành cảm ơn! Đồng Nai, ngày 10 tháng 12 năm 2020 Tác giả Trần Đạo Linh LỜI CAM ĐOAN Tác giả Trần Đạo Linh Sinh ngày 18/9/1979 Quê quán Quảng Nam Nơi công tác Sở Lao động - Thương binh Xã hội tỉnh Đồng Nai Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu với đề tài ‘‘Nghiên cứu phản ứng phi tuyến khung thép chịu động đất có hệ giằng chống bất ổn định (BRB)’’ cơng trình nghiên cứu riêng tác giả Các số liệu, kết nêu trong luận văn trung thực chưa công bố nơi khác Các thông tin trích dẫn nguồn gốc rõ ràng Kết phân tích dựa số liệu tính tốn chương phần mềm SAP200 có cập nhật tiêu chuẩn Việt Nam hành lĩnh vực xây dựng Trong trường hợp phát sinh vấn đề, nội dung không lời cam đoan trên, tác giả xin hoàn toàn chịu trách nhiệm đề tài Đồng Nai, ngày 10 tháng 12 năm 2020 Tác giả TÓM TẮT LUẬN VĂN Theo phương pháp tính tốn thiết kế truyền thống, để so sánh tính làm việc kết cấu khung thép có sử dụng giằng truyền thống kết cấu khung thép có sử dụng giằng chống bất ổn định chịu tải trọng động đất khó khăn tốn nhiều thời gian Hiện nay, nhờ hỗ trợ phần mềm Etabs, SAP2000 … có khả phân tích phi tuyến hình học - vật liệu theo phương pháp đẩy dần (pushover) theo phương pháp lịch sử thời gian, phương pháp thiết kế trực tiếp cho kết phân tích tin cậy hơn, dẫn đến thiết kế có hiệu kinh tế hơn, cho phép người kỹ sư có nhìn sâu sắc ứng xử cấu phá hoại hệ kết cấu xảy thực tế Nhiệm vụ đặt cho đề tài sử dụng phần mềm SAP2000 để phân tích ứng xử kết cấu khung thép hệ giằng chéo chữ X hai tầng nhà (phối 02 giằng chéo chữ V thuận ngược), kết cấu khung thép hệ giằng chéo đơn có sử dụng giằng truyền thống kết cấu khung thép hệ giằng chéo chữ X 02 tầng nhà (phối 02 giằng chéo chữ V thuận ngược), kết cấu khung thép hệ giằng chéo đơn có sử dụng giằng chống bất ổn định (BRB) chịu tải động đất phương pháp phân tích theo lịch sử thời gian Kết nghiên cứu cho thấy Việc thiết kế cơng trình nhà cao tầng kết cấu thép có sử dụng hệ thống giằng chống bất ổn định giải pháp thiết kế có tác dụng giảm thiểu tác động động đất lên kết cấu cơng trình hạn chế mức độ thiệt hại so với cơng trình nhà cao tầng kết cấu théo sử dụng hệ thống giằng truyền thống, cụ thể - Hệ giằng sử dụng giằng chống bất ổn định có giá trị chuyển vị lớn so với hệ giằng sử dụng giằng truyền thống hệ giằng cơng trình khơng bị phá hoại suy biến - Dưới tác động trận động đất Cơng trình kết cấu thép nhà cao tầng sử dụng hệ giằng truyền thống hình thành khớp dẻo cột, dầm sớm so với cơng trình kết cấu thép nhà cao tầng sử dụng giằng chống bất ổn định - Khi công trình bị suy biến dẫn đến bị phá hoại số lượng khớp dẻo hình thành cột, dầm cơng trình kết cấu thép nhà cao tầng sử dụng hệ giằng truyền thống nhiều so với số lượng khớp dẻo hình thành cột, dầm cơng trình kết cấu thép nhà cao tầng sử dụng hệ giằng chống bất ổn định - Dưới tác dụng trận động đất + Moment cột, dầm cơng trình kết cấu thép nhà cao tầng sử dụng hệ giằng truyền thống có giá trị lớn so moment dầm cơng trình kết cấu thép nhà cao tầng sử dụng hệ giằng chống bất ổn định + Moment cột, dầm công trình kết cấu thép nhà cao tầng sử dụng hệ giằng truyền thống có bước nhảy giá trị cực đại sớm so với moment dầm cơng trình kết cấu thép nhà cao tầng sử dụng hệ giằng truyền thống giằng chống bất ổn định có thời gian làm việc khơng bị phá hoại dài so với giằng truyền thống MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN TÓM TẮT LUẬN VĂN DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH ẢNH MỞ ĐẦU 1 GIỚI THIỆU CHUNG CÁC NGHIÊN CỨU CÓ LIÊN QUAN MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NHÀ CAO TẦNG CÓ SỬ DỤNG KẾT CẤU KHUNG THÉP 1.1.2 GIỚI THIỆU CÁC HỆ GIẰNG CỦA CƠNG TRÌNH CĨ SỬ DỤNG KHUNG THÉP 1.1.2.1 HỆ KHUNG NÚT CỨNG 10 1.1.2.2 HỆ GIẰNG CHÉO CHỮ X 11 1.1.2.3 HỆ GIẰNG THANH CHỐNG TAM GIÁC 12 1.1.2.4 HỆ GIẰNG HÌNH THANG 13 1.1.2.5 HỆ GIẰNG CHỮ K 14 1.1.2.6 HỆ KHUNG VÁCH CỨNG 14 1.1.2.7 HỆ KHUNG GIẰNG CÓ DẠNG CỔNG 15 1.1.2.8 HỆ KHUNG GIẰNG CÓ CÁC THANH LIÊN KẾT LỆCH TÂM 15 1.1.3 ỨNG XỬ CỦA KẾT CẤU GIẰNG VÀ KẾT CẤU KHUNG CÓ SỬ DỤNG GIẰNG KHI CHỊU TÁC DỤNG CỦA LỰC NGANG VÀ LỰC ĐỨNG 15 1.1.3.1 ỨNG XỬ CỦA KẾT CẤU GIẰNG 15 1.1.3.2 ỨNG XỬ CỦA KHUNG CÓ GIẰNG 19 1.2 GIỚI THIỆU VỀ NHÀ CAO TẦNG 20 1.2.1 ĐỊNH NGHĨA VỀ NHÀ CAO TẦNG 20 1.2.2 PHÂN LOẠI NHÀ CAO TẦNG 23 1.3 HIỆN TƯỢNG ĐỘNG ĐẤT 24 1.4 TÁC HẠI PHÁ HOẠI ĐỘNG ĐẤT ĐẾN CÁC CƠNG TRÌNH 28 1.5 XUẤT XỨ, CẤU TẠO, ƯU ĐIỂM THANH GIẰNG CHỐNG BẤT ỔN ĐỊNH (BRB – BUCKLING RESTRAINED BRACED) 30 1.5.1 XUẤT XỨ 30 1.5.2 CẤU TẠO 31 1.6 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34 1.7 NHẬN XÉT VÀ BÀN LUẬN 34 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 36 2.1 PHÂN TÍCH PHI TUYẾN 36 2.1.1 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHI TUYẾN HÌNH HỌC (HIỆU ỨNG P – Δ) 2.1.2 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHI TUYẾN THEO VẬT LIỆU 39 2.2 QUY TRÌNH TÍNH TỐN TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM TCVN 9386 2012 41 2.2.1 XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ agR 41 2.2.2 XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ GIA TỐC ĐỈNH ĐẤT NỀN THIẾT KẾ 41 2.2.3 NHẬN DẠNG ĐIỀU KIỆN ĐẤT NỀN THEO TÁC ĐỘNG CỦA ĐỘNG ĐẤT 2.2.4 XÁC ĐỊNH HỆ SỐ ỨNG XỬ q CỦA KẾT CẤU 42 2.2.5 XÁC ĐỊNH CHU KỲ DAO ĐỘNG RIÊNG CƠ BẢN CỦA CƠNG TRÌNH 43 2.3 PHƯƠNG PHÁP PHỔ PHẢN ỨNG 43 2.4 PHƯƠNG PHÁP TĨNH LỰC NGANG TƯƠNG ĐƯƠNG 48 2.5 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHI TUYẾN THEO MIỀN THỜI GIAN 50 2.6 KẾT QUẢ KHẢ NĂNG KHÁNG CHẤN CỦA THANH GIẰNG CHỐNG BẤT ỔN ĐỊNH (BRB) CỦA CÁC TÁC GIẢ TRÊN THẾ GIỚI ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ 41 53 2.7 KẾT LUẬN 56 CHƯƠNG XÂY DỰNG MÔ HÌNH VÀ PHÂN TÍCH DỮ LIỆU 57 3.1 GIỚI THIỆU CƠNG TRÌNH VÀ XÂY DỰNG MƠ HÌNH SỐ BẰNG CHƯƠNG TRÌNH PHẦN MỀM SAP 2000 57 3.2 DỮ LIỆU TÍNH TỐN 59 3.3 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH TRƯỜNG HỢP SỬ DỤNG HỆ GIẰNG CHỮ X CHO 02 TẦNG NHÀ … 63 3.3.1 CHUYỂN VỊ VÀ ĐỘ LỆCH TẦNG CƠNG TRÌNH 63 3.3.2 SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN KHỚP DẺO CỦA KẾT CẤU CƠNG TRÌNH 65 3.3.3 PHÂN TÍCH NỘI LỰC TRONG CỘT 81 3.3.4 PHÂN TÍCH NỘI LỰC TRONG DẦM 91 3.4 TRƯỜNG HỢP CÔNG TRÌNH ĐƯỢC BỐ TRÍ HỆ GIẰNG CHÉO 102 3.4.1 CHUYỂN VỊ VÀ MOMENT CỦA CÁC TẦNG CƠNG TRÌNH 103 3.4.2 SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN KHỚP DẺO CỦA KẾT CẤU CƠNG TRÌNH 105 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 118 4.1 KẾT LUẬN 118 4.2 KIẾN NGHỊ 121 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC BẢNG BIỂU BẢNG BIỂU TÊN BẢNG BIỂU TRANG Bảng 1.1 Thang đo Mercalli 25 Bảng 1.2 Thang đo cường độ Richter 26 Bảng 2.1 Các loại đất đất theo TCVN 9386 2012 41 Bảng 2.2 Giá trị tham số mô tả phổ phản ứng đàn hồi 45 Bảng 2.3 Giá trị tham số mô tả phản ứng đàn hồi theo phương thẳng đứng 47 Bảng 3.1 Thống kê khớp dẻo thời điểm 12.2s cho trường hợp phân tích 71 Bảng 3.2 Thống kê khớp dẻo thời điểm cơng trình bị phá hoại cho trường hợp phân tích 74 Bảng 3.3 Tổng hợp moment cột C1A lớn qua tầng 02 trường hợp 83 Bảng 3.4 Tổng hợp moment cột C2A lớn qua tầng 02 trường hợp 86 Bảng 3.5 Tổng hợp moment cột C3A lớn qua tầng 02 trường hợp 90 Bảng 3.6 Tổng hợp moment dầm A/1-2 lớn qua tầng 02 trường hợp 93 Bảng 3.7 Tổng hợp moment dầm A/2-3 lớn qua tầng 02 trường hợp 97 Bảng 3.8 Tổng hợp moment dầm A/3-4 lớn qua tầng 02 trường hợp 100 Bảng 3.9 Thống kê khớp dẻo 02 trường hợp phân tích thời điểm 10.4s 113 Bảng 3.10 Thống kê khớp dẻo 02 trường hợp phân tích thời điểm phá hoại 116 DANH MỤC HÌNH ẢNH HÌNH Hình 1.1 Hình 1.2 TÊN HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ Ngôi nhà thép tiền chế bên bờ hồ xã Minh Phú, huyện Sóc Sơn, thủ Hà Nội, Việt Nam Quán cà phê 1986 số 33, đường Đinh Tiên Hồng, thành phố Hải Phịng, Việt Nam TRANG Hình 1.3 Các kiểu kết cấu giằng Hình 1.4 Giằng chéo chữ X 12 Hình 1.5 Giằng chữ /\ \/ 12 Hình 1.6 Giằng hình thang 13 Hình 1.7 K-giằng 14 Hình 1.8 Các kiểu kết cấu giằng 17 Hình 1.9 Sự phân bố dịng lực ngang qua tầng 18 Hình 1.10 Sự làm việc giằng chịu lực đứng 18 Hình 1.11 Biến dạng kết cấu khung có giằng 19 Hình 1.12 Bố trí giằng nhịp khác khung 20 Hình 1.13 Hình 1.14 Các tịa nhà cao tầng tiếng Mỹ theo trường phái Chicago Các tòa nhà cao tầng tiếng Mỹ theo trường phái New York 21 22 Hình 1.15 Các tịa nhà cao tầng Việt Nam 23 Hình 1.16 Vị trí phát sinh động đất 25 Hình 1.17 Các tịa nhà bị phá hủy trận động đất 28 Hình 1.18 Hình 1.19 Hình 1.20 Hình 2.1 Các dạng hư hỏng giằng sau chịu tác động động đất Cơng trình có sử dụng giằng chống bất ổn định (BRB) Cấu tạo giằng chống bất ổn định BRB thơng thường Sự khác phân tích tĩnh phi tuyến phân tích 29 30 31 37 P –Δ Hình 2.2 Biến dạng khung tác dụng tải trọng 38 Hình 2.3 Sơ đồ tính tốn 38 Hình 2.4 Hình 2.5 Hình 2.6 Hình 2.7 Hình 2.8 Hình 2.9 Hình 2.10 Hình 2.11 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Quan hệ lực biến dạng khớp dẻo kết cấu bê tông cốt thép Dạng phổ phản ứng đàn hồi Phổ phản ứng đàn hồi cho loại đất từ A đến E (Độ cản 5%) Mơ hình kiểm tra chất lượng giằng ghi nhận biểu đồ làm việc Kết ghi nhận chế làm việc giằng truyền thống chịu tác động lực ngang Kết ghi nhận ứng xử khung giằng đồng tâm Kết ghi nhận chế làm việc giằng chống bất ổn định chịu tác động lực ngang Biểu đồ làm việc giằng BRB giằng thơng thường Mơ hình khơng gian kết cấu cơng trình Khung chịu lực điển hình chọn để phân tích số liệu Khai báo gia tốc đồ trận động đất Kobe vào mơ hình tính tốn 40 45 46 53 54 54 55 56 57 58 59 Hình 3.4 Định nghĩa khớp dẻo cho cột 59 Hình 3.5 Thơng số khai báo khớp dẻo cho cột 60 Hình 3.6 Thơng số khai báo khớp dẻo cho cột 60 Hình 3.7 Định nghĩa khớp dẻo cho dầm 61 Hình 3.8 Thơng số khai báo khớp dẻo cho dầm 61 Hình 3.9 Định nghĩa khớp dẻo cho giằng 62 Hình 3.10 Thơng số khai báo khớp dẻo cho giằng BRB 62 (Nguồn Tác giả trích xuất liệu từ chương trình SAP 2000) Hình 3.95 Tình trạng chảy dẻo kết cấu khung trục D thời điểm phá hoại 10.4s giằng truyền thống (Nguồn Tác giả trích xuất liệu từ chương trình SAP 2000) Hình 3.96 Tình trạng chảy dẻo kết cấu khung trục D thời điểm 10.4s giằng BRB Nhận xét Đối với khung trục D Tại thời điểm 10.4s, phần lớn giằng truyền thống từ tầng 05 trở xuống bị chảy dẻo hồn tồn dẫn đến hình thành điểm chảy dẻo dầm cột Trong thời gian này, giằng BRB từ tầng 02 trở lên làm việc miền đàn hồi, giằng BRB tầng 01 hình thành khớp dẻo dẫn đến chưa hình thành khớp dẻo dầm cột (Nguồn Tác giả trích xuất liệu từ chương trình SAP 2000) Hình 3.97 Tình trạng chảy dẻo kết cấu khung trục E thời điểm phá hoại 10.4s giằng truyền thống (Nguồn Tác giả trích xuất liệu từ chương trình SAP 2000) Hình 3.98 Tình trạng chảy dẻo kết cấu khung trục E thời điểm 10.4s giằng BRB Nhận xét Đối với khung trục E Tại thời điểm 10.4s, phần lớn giằng truyền thống từ tầng 05 trở xuống bị chảy dẻo hoàn toàn dẫn đến hình thành điểm chảy dẻo dầm cột Trong thời gian này, giằng BRB làm việc miền đàn hồi dẫn đến chưa hình thành khớp dẻo dầm cột Bảng 3.9 Thống kê khớp dẻo 02 trường hợp phân tích thời điểm 10.4s TRỤC A CỘT DẦM GIẰNG TRỤC B CỘT DẦM GIẰNG TRỤC C CỘT DẦM GIẰNG TRỤC D CỘT DẦM GIẰNG TRỤC E CỘT DẦM GIẰNG B-IO BRB GTT 26 B-IO BRB GTT 25 B-IO BRB GTT 25 B-IO BRB GTT 10 25 B-IO BRB GTT 26 IO-LS BRB GTT IO-LS BRB GTT 0 0 2 IO-LS BRB GTT 0 2 IO-LS BRB GTT 0 2 IO-LS BRB GTT 0 LS-CP BRB GTT 0 2 LS-CP BRB GTT 0 2 LS-CP BRB GTT 0 LS-CP BRB GTT 0 0 LS-CP BRB GTT 2 0 CP-C BRB GTT 0 0 12 CP-C BRB GTT 0 0 10 CP-C BRB GTT 0 0 10 CP-C BRB GTT 0 0 10 CP-C BRB GTT 0 0 13 C-D BRB GTT 13 C-D BRB GTT 14 10 C-D BRB GTT 12 C-D BRB GTT 12 10 C-D BRB GTT 14 10 D-E BRB GTT 50 34 D-E BRB GTT 52 37 D-E BRB GTT 54 36 D-E BRB GTT 42 30 D-E BRB GTT 28 25 Kết phân tích cho thấy, - Hệ giằng chéo truyền thống chịu động đất tới 10.4s Cột dầm cơng trình khoảng tầng bên gần bị phá hoại hoàn toàn - Hầu hết hệ giằng tồn cơng trình khơng cịn khả chịu lực trình trạng chảy dẻo (Hinge Status) > CP Trong đó, thời điểm, kết cấu cơng trình bố trí hệ giằng BRB làm việc an toàn, cột dầm chưa xuất khớp dẻo, có hệ giằng bị hư hỏng nhẹ (Nguồn Tác giả trích xuất liệu từ chương trình SAP 2000) Hình 3.99 Tình trạng chảy dẻo kết cấu khung trục A thời điểm phá hoại 19.4s giằng BRB (Nguồn Tác giả trích xuất liệu từ chương trình SAP 2000) Hình 3.100 Tình trạng chảy dẻo kết cấu khung trục B thời điểm phá hoại 19.4s giằng BRB (Nguồn Tác giả trích xuất liệu từ chương trình SAP 2000) Hình 3.101 Tình trạng chảy dẻo kết cấu khung trục C thời điểm phá hoại 19.4s giằng BRB (Nguồn Tác giả trích xuất liệu từ chương trình SAP 2000) Hình 3.102 Tình trạng chảy dẻo kết cấu khung trục D thời điểm phá hoại 19.4s giằng BRB (Nguồn Tác giả trích xuất liệu từ chương trình SAP 2000) Hình 3.103 Tình trạng chảy dẻo kết cấu khung trục E thời điểm phá hoại 19.4s giằng BRB Bảng 3.10 Thống kê khớp dẻo 02 trường hợp phân tích thời điểm phá hoại TRỤC A CỘT DẦM GIẰNG TRỤC B CỘT DẦM GIẰNG TRỤC C CỘT DẦM GIẰNG TRỤC D CỘT DẦM GIẰNG TRỤC E CỘT DẦM GIẰNG B-IO BRB GTT 8 18 B-IO BRB GTT 18 B-IO BRB GTT 4 19 B-IO BRB GTT 10 19 B-IO BRB GTT 21 5 18 IO-LS BRB GTT IO-LS BRB GTT 0 IO-LS BRB GTT 4 IO-LS BRB GTT 2 IO-LS BRB GTT LS-CP BRB GTT 0 2 LS-CP BRB GTT 2 LS-CP BRB GTT 1 LS-CP BRB GTT 0 0 LS-CP BRB GTT 2 CP-C BRB GTT 0 0 12 CP-C BRB GTT 0 0 10 CP-C BRB GTT 0 0 10 CP-C BRB GTT 0 0 10 CP-C BRB GTT 0 0 13 C-D BRB GTT 15 13 2 C-D BRB GTT 15 14 10 C-D BRB GTT 15 12 C-D BRB GTT 17 12 2 10 C-D BRB GTT 11 14 10 D-E BRB GTT 38 50 31 34 D-E BRB GTT 44 52 32 37 6 D-E BRB GTT 41 54 31 36 D-E BRB GTT 30 42 21 30 D-E BRB GTT 22 28 15 25 - Cơng trình bố trí hệ giằng chéo BRB bị sụp đổ thời điểm 19.4s - Sự phá hoại kết cấu chịu lực tập trung tầng bên - Hệ giằng từ tầng trở lên bị hư hỏng nhẹ khác với trường hợp hệ giằng truyền thống - Từ bảng thống kê cho thấy số lượng vị trí khớp dẻo bị phá hoại với 429 vị trí, hệ giằng truyền thống có tới 600 điểm phá hoại CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Qua việc phân tích ứng xử cơng trình cao 16 tầng với kết cấu chịu lực kết cấu thép, ta thấy hiệu việc bố trí hệ giằng BRB so với hệ giằng truyền thống thông thường thời gian cơng trình chịu trận động đất, cụ thể 4.1.1 Đối với trường hợp hệ giằng chéo chữ X 02 tầng lầu - Về chuyển vị + Nhìn chung chuyển vị ngang tầng cơng trình sử dụng hệ giằng BRB lớn trường hợp hệ giằng truyền thống, thể rõ từ tầng trở lên tầng trên, lên cao mức chênh lệch tăng dần, từ 5% đến 25% + Biểu đồ theo thời gian cho thấy, lần chuyển vị đỉnh đạt cực trị đổi chiều, sử dụng giằng BRB chuyển vị lớn Khu vực tầng trở xuống, kết cấu cơng trình bị chảy dẻo phá hủy, biến dạng cơng trình có bước nhảy lớn - Về độ lệch tầng + Độ lệch tầng cơng trình sử dụng hệ giằng BRB lớn trường hợp sử dụng hệ giằng truyền thống, thể rõ từ tầng trở lên tầng trên, mức chênh lệch đồng qua tầng từ 15% đến 25% + Khu vực tầng trở xuống, kết cấu cơng trình bị chảy dẻo phá hủy, độ lệch tầng có bước nhảy lớn, đặc biệt từ tầng đến tầng - Về hình thành phát triển khớp dẻo cơng trình + Tại thời điểm 12.2s, cơng trình sử dụng hệ giằng truyền thống bị sụp đổ Tồn cơng trình có 659 khớp dẻo hình thành, phần lớn bị phá hoại, tập trung từ tầng trở xuống Đối với trường hợp bố trí hệ giằng BRB, cơng trình làm việc an toàn, khung trục xuất 16 khớp dẻo giằng với mức độ hư hỏng nhẹ Cột dầm chịu lực giai đoạn đàn hồi, khớp dẻo chưa hình thành + Đến thời điểm 19.2s, cơng trình sử dụng hệ giằng BRB bị sụp đổ hoàn toàn - Về nội lực cột + Đối với cột C1 Moment cột C1A (Cột biên) từ tầng trở lên trường hợp phân tích khơng chênh lệch nhiều Các khu vực tầng bên dưới, moment cột phát triển cực đại thời điểm công trình bị sụp đổ cột bị chảy dẻo phá hoại hoàn toàn + Đối với cột C2 Moment cột C2A bố trí hệ giằng BRB nhìn chung có giá trị lớn từ 200% đến 300% Các khu vực tầng bên từ tầng trở xuống, moment cột phát triển cực đại thời điểm cơng trình bị sụp đổ cột bị chảy dẻo phá hoại hoàn toàn + Đối với cột C3 Moment cột C3A bố trí hệ giằng BRB nhìn chung có giá trị lớn từ 150% đến 300% Các khu vực tầng bên từ tầng trở xuống, moment cột phát triển cực đại thời điểm cơng trình bị sụp đổ cột bị chảy dẻo phá hoại hoàn toàn - Về nội lực dầm + Đối với dầm A/1-2 Khi bố trí hệ giằng BRB có giá trị moment lớn trường hợp bố trí giằng truyền thống Giá trị moment khu vực tầng bên chênh lệch từ 10% đến 20%, tầng bên chênh lệch 10% Moment dầm trường hợp giằng truyền thống không thay đổi qua tầng + Đối với dầm A/2-3 Khi bố trí hệ giằng BRB có giá trị momnet lớn trường hợp bố trí giằng truyền thống, chênh lệch từ 100% cho tầng từ tầng trở lên Các tầng bên sử dụng hệ giằng BRB, moment dầm có bước nhảy lớn bị phá hoại chảy dẻo Moment dầm trường hợp giằng truyền thống không thay đổi qua tầng + Đối với dầm A/3-4 Giá trị momnet không chênh lệch nhiều trường hợp bố trí hệ giằng Các tầng bên sử dụng hệ giằng BRB, moment dầm có bước nhảy lớn bị phá hoại chảy dẻo Moment dầm trường hợp giằng truyền thống không thay đổi qua tầng 4.1.2 Đối với trường hợp cơng trình bố trí giằng chéo đơn - Về chuyển vị kết cấu khung thép hệ giằng chéo đơn có sử dụng giằng BRB có chuyển vị lớn kết cấu khung thép hệ giằng chéo đơn có sử dụng giằng truyền thống, cụ thể + Kết cấu khung thép hệ giằng chéo đơn có sử dụng giằng BRB chuyển vị lớn khoảng ± 32.0x10-3mm + Kết cấu khung thép hệ giằng chéo đơn có sử dụng giằng truyền thống chuyển vị lớn khoảng ± 24.0x10-3mm - Về hình thành phát triển khớp dẻo cơng trình + Cơng trình chịu động đất tới 10.4s Cột dầm cơng trình hệ giằng chéo truyền thống khoảng tầng bên gần bị phá hoại hoàn toàn Hầu hết hệ giằng toàn cơng trình khơng cịn khả chịu lực trình trạng chảy dẻo Trong đó, thời điểm, kết cấu cơng trình bố trí hệ giằng BRB làm việc an toàn, cột dầm chưa xuất khớp dẻo, có hệ giằng bị hư hỏng nhẹ + Cơng trình chịu động đất tới 19.4s Cơng trình bố trí hệ giằng chéo BRB bị sụp đổ thời điểm 19.4s Sự phá hoại kết cấu chịu lực tập trung tầng bên Hệ giằng từ tầng trở lên bị hư hỏng nhẹ khác với trường hợp hệ giằng truyền thống Số lượng vị trí khớp dẻo bị phá hoại với 429 vị trí, hệ giằng truyền thống có tới 600 điểm phá hoại - Về nội lực cột C1 (cột biên) Kết cấu khung thép hệ giằng chéo đơn có sử dụng giằng BRB có thời gian làm việc dài (chịu tác động lực động đất không bị phá hủy) so với hệ giằng chéo đơn có sử dụng giằng truyền thống, cụ thể + Đến khoảng giây thứ 10,4s, giằng truyền thống bị chảy dẻo, hư hỏng, không làm việc dẫn đến trục C-1 chịu tác động lực ngang + Đến khoảng giây thứ 20s, giằng BRB bị chảy dẻo, hư hỏng, không làm việc dẫn đến trục C-1 chịu tác động lực ngang Từ kết tổng hợp cho thấy việc thiết kế cơng trình nhà cao tầng kết cấu thép chịu tác động động đất có sử dụng hệ thống giằng chống bất ổn định giải pháp hiệu quả, nhằm giảm thiểu tác động động đất lên kết cấu cơng trình hạn chế mức độ thiệt hại động đất xảy Thực tế chứng minh, có nhiều nước giới nghiên cứu áp dụng giải pháp hiệu vào thiết kế kháng chấn cơng trình 4.2 Kiến nghị Đề tài dừng lại mức độ nghiên cứu phản ứng phi tuyến 01 hệ nhà (nhà cao tầng có kết cấu khung thép) 02 trường hợp khung kết cấu hệ giằng chéo đơn hệ giằng chéo chữ X cho 02 tầng nhà (phối hợp hệ giằng chéo tam giác thuận nghịch cho tầng nhà) bố trí 02 đầu hồi (nhịp biên) có sử dụng giằng chống bất ổn định (BRB) chịu tác động động đất Kiến nghị nghiên cứu thêm nhiều trường hợp bố trí hệ giằng khác Hệ giằng chéo chữ X cho tầng nhà, hệ giằng chéo chữ K, hệ giằng chéo hình thang, hệ giằng chéo cổng, hệ giằng chéo lệch tâm … có sử dụng chống bất ổn định (BRB) kiểu nhà khác nhau, khối nhà sử dụng kết cấu vật liệu khác bê tông bê tông – cốt thép liên hợp, bê tông dự ứng lực trước kiểu bố trí hệ giằng vị trí khác tòa nhà chịu tác động động đất Để từ có nhìn tổng quan ứng xử phi tuyến toàn nhà chịu tác động động đất có giằng chống bất ốn định dẫn đến nhà thiết kế có sở áp dụng q trình thiết kế nhà cao tầng có tính đến ảnh hưởng động đất TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Bộ Xây dựng (2012), TCVN 9386 2012 Thiết kế cơng trình chịu động đất, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội [2] (2014), “Bài giảng Tính tốn cơng trình chịu tải trọng động đất”, Trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh, TP Hồ Chí Minh [4] [3] Nguyễn Lê Ninh (2011), “Cơ sở lý thuyết tính tốn cơng trình chịu động đất”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, Hà Nội [8] TIẾNG ANH [4] Bungale S Taranath (2016), “Structural Analysis and Design of Tall Buildings”, CRC Press; 1st edition (April 19, 2016) [12] [5] Federal Emergency Management Agency FEMA – 356 (2000), “Prestanderd and commentary for the seismic rehabilitation of buildings, American Society of Civil Engineers (ASCE) [13] [6] Yousaf Dinar, Samiul Karim, Ayan Barua, Ashraf Uddin (2013), “PDelta effect in reinforced concrete structures of rigid joint”, IOSR Journal of mechanical and civil engineering, e-ISSN 2778-1684, p-ISSN 2320-334X, Volume 10, Issue 4, Nov.-De 2013 [14] TRANG WEB [7] Buitk (2018), “Tin tức Những mẫu nhà cao tầng Mỹ, hình ảnh tác giả có bút hiệu Buitk trang web TNHH Thế giới xây dựng”, cập nhật ngày 20/4/2020, [15] [8] Địa ốc Kim Quang (2019), “Tin 06 òa nhà ch ọc trời cao Việt Nam thời ểm tương lai g ần”, Công ty CP Dịch vụ Địa ốc Kim Quang t hợp, cập nhật ngày 16/4/2020, [16] [9] Hoài Linh (2019), “Ngày năm xưa Nhật Bản rung chuyển, 6.400 người chết”, báo tác giả Hoài Linh Tạp chí vietnamnet.vn, cập nhật 16/01/2019, [17] [10] Le House (2017), “Cơng trình No 1986, địa Số 33, đường Đinh Tiên Hoàng, thành phố Hải Phòng, Việt Nam”, ảnh tác giả Hiroyuki Oki trang web Công ty TNHH Thương mại Truyền thông Gia Phúc, cập nhật ngày 15/4/2020, [18] [11] Nguyễn Văn Hưng (2016), “Dự án Nhà khung thép bên hồ, địa Xã Minh Trí, huyện Sóc Sơn, Hà Nội”, Trang web Công ty TNHH VSTEEl, truy cập ngày 15/4/2020, [19] [12] Hector Guerrero, Tianjian Ji and José A Escobar (2016), “Experimental Studies of a Steel Frame Model with and without BucklingRestrained Braces”, The Institute of Engineering of the National Autonomous University of Mexico, truy cập vào ngày 27/7/2020, [20] [13] Nathan Canney (2006), “Bracing Members Design Efficiency of automatic calculus instead of manual calculus for verifying the bracing members against buckling”, Seattle University, cập nhật ngày 12/5/2020 [21] [14] Tokyo Station Yaesu Development Design Joint Enterprise (2006), “Project Gran Tokyo North Tower of Nikken Sekkei Ltd, add 9-1 Marunouchi 1chome, Chiyoda-ku, Tokyo”, Grantokyo North Tower, cập nhật ngày 15/5/2020, https //www.grantokyo-nt.com [22] ... Sở Lao động - Thương binh Xã hội tỉnh Đồng Nai Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu với đề tài ‘? ?Nghiên cứu phản ứng phi tuyến khung thép chịu động đất có hệ giằng chống bất ổn định (BRB)? ??’... điểm giằng chống bất ổn định (BRB) Do giằng chống bất ổn định có độ dẻo cao, vịng trễ trễ ổn định lặp lại dẫn đến giằng chống bất ổn định hấp thụ lượng lượng đáng kể trình chịu tải tác động theo... giằng chống bất ổn định (BRB) việc xây dựng cơng trình kết cấu thép có hệ giằng chữ X với cơng trình kết cấu thép có hệ giằng chữ X có sử dụng thành giằng truyền thống chịu tác động động đất 1.5.1