Trêng ®¹i häc x©y dùng 17 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG NGUYỄN TRUNG NGHỊ NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN KẾT CẤU CAO TẦNG BÊ TÔNG CỐT THÉP CHỊU TÁC ĐỘNG ĐỘNG ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN MỸ ASCE 7 05IBC 2006 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT HÀ NỘI, 2013 17 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG NGUYỄN TRUNG NGHỊ NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN KẾT CẤU CAO TẦNG BÊ TÔNG CỐT THÉP CHỊU TÁC ĐỘNG ĐỘNG ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN MỸ ASCE 7 05IBC 2006 Chuyên ngành Xây dựng công trình dân dụng và công nghi.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG NGUYỄN TRUNG NGHỊ NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN KẾT CẤU CAO TẦNG BÊ TÔNG CỐT THÉP CHỊU TÁC ĐỘNG ĐỘNG ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN MỸ ASCE 7-05/IBC-2006 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT HÀ NỘI, 2013 17 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG NGUYỄN TRUNG NGHỊ NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN KẾT CẤU CAO TẦNG BÊ TÔNG CỐT THÉP CHỊU TÁC ĐỘNG ĐỘNG ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN MỸ ASCE 7-05/IBC-2006 Chun ngành: Xây dựng cơng trình dân dụng công nghiệp Mã số: 60.58.20 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN ĐẠI MINH HÀ NỘI, 2013 17 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Phòng đào tạo sau đại học, các Thầy Cô giáo trường Đại Học Xây dựng Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến Tiến sỹ - Nguyễn Đại Minh, người thầy kính yêu đã hết lòng giúp đỡ, dạy bảo hướng dẫn tơi tận tình śt quá trình làm luận văn tốt nghiệp Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các bạn lớp CHXD2/2010 các đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ tơi quá trình học tập hồn thành luận văn Mặc dù tác giả đã cố gắng để hồn thiện luận văn, khơng thể tránh khỏi thiếu sót, mong nhận được đóng góp quý báu quý Thầy Cô các bạn Tác giả 17 Nguyễn Trung Nghị 17 MỤC LỤC MỞ ĐẦU 12 Đặt vấn đề 12 Tình hình nghiên cứu cần thiết luận văn 13 Mục đích nghiên cứu đề tài 13 Nội dung nghiên cứu luận văn 13 Giới hạn nghiên cứu 14 Đối tượng nghiên cứu 14 Phương pháp nghiên cứu 14 Kết cấu luận văn 14 CHƯƠNG I: NHÀ CAO TẦNG BÊ TÔNG CỐT THÉP VÀ SỰ CẦN THIẾT PHẢI TÍNH TỐN ĐỘNG ĐẤT Ở VIỆT NAM 16 1.1 Tổng quan nhà cao tầng 16 1.1.1 Một số khái niệm nhà cao tầng 16 1.1.2 Sơ lược lịch sử phát triển số đặc điểm nhà cao tầng 16 1.1.3 Tình hình xây dựng nhà cao tầng Việt Nam năm gần 17 1.2 Sự cần thiết phải tính tốn tải trọng động đất cho nhà cao tầng Việt Nam 24 1.2.1 Tải trọng động đất theo tiêu chuẩn qui định 24 1.2.2 Tình hình áp dụng tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn Việt Nam 26 1.3 Về áp dụng tiêu chuẩn IBC 2006/ASCE7-05 cho tính tốn động đất Nhà cao tầng Việt Nam 26 CHƯƠNG 2: SO SÁNH TÍNH TỐN TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT TÁC DỤNG LÊN KẾT CẤU CHỊU LỰC THEO TCXDVN 375:2006 VÀ ASCE/SEI 7-05 28 2.1 Các phương pháp tính tốn kết cấu chịu tải trọng động đất 28 2.1.1 Những khái niệm 28 2.1.2 Các yêu cầu thiết kế cơng trình chịu động đất 37 2.2 Tiêu chuẩn TCXDVN 375 :2006 38 2.2.1 Một số khái niệm, định nghĩa 39 17 2.2.2 Phương pháp tính theo tĩnh lực ngang tương đương 48 2.2.3 Phương pháp phổ phản ứng 49 2.2.4 Phương pháp tĩnh phi tuyến (đẩy dần) 52 2.2.5 Phương pháp tích phân theo lịch sử thời gian 54 2.3 Tiêu chuẩn ASCE/SEI 7-05/IBC 2006 56 2.3.1 Một số định nghĩa 56 2.3.2 Phương pháp tính theo tĩnh lực ngang tương đương 60 2.3.3 Phương pháp phổ phản ứng 64 2.4 Kết luận Chương 66 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN KẾT CẤU CAO TẦNG BÊ TÔNG CỐT THÉP THEO ASCE/SEI 7-05 68 3.1 Chuyển đổi đỉnh gia tốc PGA Việt Nam sang gia tốc cực đại động đất MCE ASCE/SEI 7-05 68 3.1.1 Bản đồ phân vùng động đất chu kỳ lặp 500 năm lãnh thổ Việt Nam 68 3.1.2 Giá trị đỉnh gia tốc PGA (500 năm) địa danh hành 69 3.1.3 Chuyển đổi đỉnh gia tốc aGR chu kỳ lặp 500 năm sang chu kỳ lặp 2500 năm 69 3.2 Phổ phản ứng thiết kế ASCE/SEI 7-05 (IBC 2006) 69 3.3 Xác định SS S1 ASCE/SEI 7-05 (IBC 2006) 72 3.4 Ví dụ tính tốn 74 3.4.1 Ví dụ 1: Tính tốn động đất Nhà 15 tầng 77 3.4.2 Ví dụ 2: Tính tốn động đất Nhà 25 tầng 90 3.4.3 Ví dụ 3: Tính tốn động đất Nhà 35 tầng 108 3.4.4 Ví dụ 4: Tính tốn động đất Nhà 45 tầng 128 3.5 Biểu đồ mô-men, lực cắt 140 3.5.1 Biểu đồ phân bố lực động đất lên tầng – Nhà 15 tầng 140 3.5.2 Biểu đồ mô men, lực cắt nhà 15 tầng 141 3.5.3 Biểu đồ phân bố lực động đất lên tầng – Nhà 25 tầng 143 3.5.4 Biểu đồ mô men, lực cắt nhà 25 tầng 144 17 3.5.5 Biểu đồ mô men, lực cắt nhà 35 tầng 146 3.5.6 Biểu đồ mô men, lực cắt nhà 45 tầng 146 3.6 Kết luận chương 147 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 150 4.1 Kết luận 150 4.2 Kiến nghị 150 TÀI LIỆU THAM KHẢO 152 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT PGA: Đỉnh gia tốc MCE: Động đất cực đại 17 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Danh sách 10 cơng trình nhà cao tầng cao giới 17 Bảng 2.1: Phân loại đất (TCXDVN 375:2006) 40 Bảng 2.2: Giá trị giới hạn hệ số ứng xử q cho hệ kết cấu thông thường 44 Bảng 2.3 Giá trị tham số S, TB, TC TD 46 Bảng 2.4: Các giá trị 2,i cho cơng trình 47 Bảng 2.5: Giá trị để tính tốn Ei 48 Bảng 2.6: Phân loại (Bảng 20.3-1 ASCE/SEI 7-05) 57 Bảng 2.7: Hệ số tầm quan trọng (Bảng 11.5-1 ASCE/SEI 7-05) 57 Bảng 2.8: Hệ số Fa (Bảng 11.4-1 ASCE/SEI 7-05) 58 Bảng 2.9: Hệ số Fv (Bảng 11.4-2 ASCE/SEI 7-05) 58 Bảng 2.10: Hệ số giới hạn chu kỳ tính tốn 62 Bảng 2.11: Giá trị hệ số chu kỳ gần 62 Bảng 3.1 Chuyển đổi từ đỉnh gia tốc sang vùng động đất 70 Bảng 3.2: Hệ số động đất Ca UBC 1997 (Bảng 16-Q, UBC 1997) .71 Bảng 3.3: Hệ số động đất Cv UBC 1997 (Bảng 16-R, UBC 1997) .71 Bảng 3.4: Hệ số Fa (Bảng 11.4-1 ASCE/SEI 7-05) 73 Bảng 3.5: Hệ số Fv (Bảng 11.4-2 ASCE/SEI 7-05) 74 Bảng 3.6: Phân phối tải trọng động đất, lực cắt , mô men lên tầng (phương pháp lực tĩnh tương đương TCXDVN 375 :2006) 77 Bảng 3.7: Phân phối tải trọng động đất, lực cắt, mô men lên tầng ứng với dao động dạng : (phương pháp phổ phản ứng theo TCXDVN 375 :2006) .79 Bảng 3.8: Phân phối tải trọng động đất, lực cắt, mô men lên tầng ứng với dao động dạng : (phương pháp phổ phản ứng theo TCXDVN 375 :2006) .79 Bảng 3.9: Phân phối tải trọng động đất, lực cắt, mô men lên tầng ứng với dao động dạng : (phương pháp phổ phản ứng theo TCXDVN 375 :2006) .80 17 Bảng 3.10: Phân phối tải trọng động đất, lực cắt, mô men lên tầng ứng với dao động dạng : (phương pháp phổ phản ứng theo TCXDVN 375 :2006) 81 Bảng 3.11: Phân phối tải trọng động đất, lực cắt, mô men lên tầng ứng với dao động dạng : (phương pháp phổ phản ứng theo TCXDVN 375 :2006) 81 Bảng 3.12: Lực cắt nhà 15 tầng (PP phổ phản ứng theo TCXDVN 375 :2006) 82 Bảng 3.13: Mô men nhà 15 tầng (PP phổ phản ứng theo TCXDVN 375 :2006) 83 Bảng 3.14: Phân phối tải trọng động đất, lực cắt, mô men lên tầng (phương pháp lực tĩnh tương đương ASCE/SEI 7-05) 84 Bảng 3.15: Phân phối tải trọng động đất, lực cắt, mô men lên tầng ứng với dao động dạng : (phương pháp phổ phản ứng theo ASCE/SEI 7-05) 86 Bảng 3.16: Phân phối tải trọng động đất, lực cắt, mô men lên tầng ứng với dao động dạng : (phương pháp phổ phản ứng theo ASCE/SEI 7-05) 86 Bảng 3.17: Phân phối tải trọng động đất, lực cắt, mô men lên tầng ứng với dao động dạng : (phương pháp phổ phản ứng theo ASCE/SEI 7-05) 87 Bảng 3.18: Phân phối tải trọng động đất, lực cắt, mô men lên tầng ứng với dao động dạng : (phương pháp phổ phản ứng theo ASCE/SEI 7-05) 87 Bảng 3.19: Phân phối tải trọng động đất, lực cắt, mô men lên tầng ứng với dao động dạng : (phương pháp phổ phản ứng theo ASCE/SEI 7-05) 88 Bảng 3.20: Lực cắt nhà 15 tầng (PP phổ phản ứng theo ASCE/SEI7-05) 89 Bảng 3.21: Mô men nhà 15 tầng (PP phổ phản ứng theo ASCE/SEI7-05) 89 Bảng 3.22: Phân phối tải trọng động đất, lực cắt , mô men lên tầng (phương pháp lực tĩnh tương đương TCXDVN 375 :2006) 91 Bảng 3.23: Phân phối tải trọng động đất, lực cắt, mô men lên tầng ứng với dao động dạng : (phương pháp phổ phản ứng theo TCXDVN 375 :2006) 92 Bảng 3.24: Phân phối tải trọng động đất, lực cắt, mô men lên tầng ứng với dao động dạng : (phương pháp phổ phản ứng theo TCXDVN 375 :2006) 93 Bảng 3.25: Phân phối tải trọng động đất, lực cắt, mô men lên tầng ứng với dao động dạng : (phương pháp phổ phản ứng theo TCXDVN 375 :2006) 94 17 Bảng 3.26: Phân phối tải trọng động đất, lực cắt, mô men lên tầng ứng với dao động dạng : (phương pháp phổ phản ứng theo TCXDVN 375 :2006) 95 Bảng 3.27: Phân phối tải trọng động đất, lực cắt, mô men lên tầng ứng với dao động dạng : (phương pháp phổ phản ứng theo TCXDVN 375 :2006) 96 Bảng 3.28: Lực cắt nhà 25 tầng (PP phổ phản ứng theo TCXDVN 375 :2006) 97 Bảng 3.29: Mô men nhà 25 tầng (PP phổ phản ứng theo TCXDVN 375 :2006) 98 Bảng 3.30: Phân phối tải trọng động đất, lực cắt, mô men lên tầng (phương pháp lực tĩnh tương đương ASCE/SEI 7-05) 99 Bảng 3.31: Phân phối tải trọng động đất, lực cắt, mô men lên tầng ứng với dao động dạng : (phương pháp phổ phản ứng theo ASCE/SEI 7-05) 102 Bảng 3.32: Phân phối tải trọng động đất, lực cắt, mô men lên tầng ứng với dao động dạng : (phương pháp phổ phản ứng theo ASCE/SEI 7-05) 103 Bảng 3.33: Phân phối tải trọng động đất, lực cắt, mô men lên tầng ứng với dao động dạng : (phương pháp phổ phản ứng theo ASCE/SEI 7-05) 104 Bảng 3.34: Phân phối tải trọng động đất, lực cắt, mô men lên tầng ứng với dao động dạng : (phương pháp phổ phản ứng theo ASCE/SEI 7-05) 105 Bảng 3.35: Phân phối tải trọng động đất, lực cắt, mô men lên tầng ứng với dao động dạng : (phương pháp phổ phản ứng theo ASCE/SEI 7-05) 106 Bảng 3.36: Lực cắt nhà 25 tầng (PP phổ phản ứng theo ASCE/SEI 7-05) 107 Bảng 3.37: Mô men nhà 25 tầng (PP phổ phản ứng theo ASCE/SEI 7-05) 108 Bảng 3.38: Phân phối tải trọng động đất, lực cắt, mô men lên tầng ứng với dao động dạng 1: (phương pháp phổ phản ứng theo TCXDVN 375 :2006) .109 Bảng 3.39: Phân phối tải trọng động đất, lực cắt, mô men lên tầng ứng với dao động dạng 2: (phương pháp phổ phản ứng theo TCXDVN 375 :2006) .110 Bảng 3.40: Phân phối tải trọng động đất, lực cắt, mô men lên tầng ứng với dao động dạng 3: (phương pháp phổ phản ứng theo TCXDVN 375 :2006) .112 Bảng 3.41: Phân phối tải trọng động đất, lực cắt, mô men lên tầng ứng với dao động dạng 4: (phương pháp phổ phản ứng theo TCXDVN 375 :2006) .113 17 ... TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG NGUYỄN TRUNG NGHỊ NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN KẾT CẤU CAO TẦNG BÊ TÔNG CỐT THÉP CHỊU TÁC ĐỘNG ĐỘNG ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN MỸ ASCE 7- 05/IBC -2006 Chuyên ngành: Xây dựng cơng trình... hạn nghiên cứu Luận văn nghiên cứu phương pháp tính tốn tải trọng động đất kết cấu cao tầng theo tiêu chuẩn IBC 2006 /ASCE7 -05 Đối tượng nghiên cứu - Các kết cấu nhà cao tầng chịu tác động động... tài nghiên cứu, tính tốn tác động (lực) động đất theo tiêu chuẩn IBC 2006 /ASCE7 -05 cho số cơng trình bê tơng cốt thép (BTCT) cụ thể có chu kỳ dao động từ 1.5s đến lớn 4s (cao 15 tầng đến 45 tầng) ,