Khảo sát ảnh hưởng của mô hình hóa sàn lõi rỗng sử dụng phần mềm ETABS tới phản ứng động học của nhà nhiều tầng

Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, NUCE 2020 14 (2V): 34–51 KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MƠ HÌNH HÓA SÀN LÕI RỖNG SỬ DỤNG PHẦN MỀM ETABS TỚI PHẢN ỨNG ĐỘNG HỌC CỦA NHÀ NHIỀU TẦNG Phạm Thái Hoàna,∗, Hồ Thành Đạtb , Nguyễn Trường Thắnga a Khoa Xây dựng dân dụng công nghiệp, Trường Đại học Xây dựng, số 55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam b Công ty Cổ phần Xây dựng VRO, 461 đường Trương Định, quận Hoàng Mai, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 04/02/2020, Sửa xong 02/03/2020, Chấp nhận đăng 04/03/2020 Tóm tắt Bài báo đề xuất số giải pháp mô hệ kết cấu nhà nhiều tầng bê tông cốt thép (BTCT) sử dụng sàn lõi rỗng hệ kết cấu tương đương sử dụng phần mềm phân tích kết cấu Etabs, từ áp dụng vào nghiên cứu ảnh hưởng mơ hình hóa sàn lõi rỗng đến ứng xử động học kết cấu nhà nhiều tầng Hai hệ kết cấu nhiều tầng BTCT cơng trình thực tế sử dụng sàn rỗng lõi xốp có chiều cao phổ biến 20 40 tầng sử dụng để phân tích Các ứng xử động học hai hệ kết cấu bao gồm chu kỳ dao động riêng, chuyển vị lệch tầng chuyển vị ngang tuyệt đối mức sàn kết cấu xem xét Các kết tính tốn phân tích tạo sở để kỹ sư kết cấu làm lựa chọn giải pháp phù hợp phân tích kết cấu nhiều tầng có sàn lõi rỗng, xem xét ảnh hưởng giải pháp đến ứng xử động học kết cấu nhà nhiều tầng BTCT Từ khoá: sàn lõi rỗng; ứng xử động học; kết cấu; nhà nhiều tầng; Etabs EFFECTS OF HOLLOW SLAB MODELING USING ETABS ON DYNAMIC RESPONSE OF TALL BUILDINGS Abstract This paper presents some methods to simulate the structure of tall building with hollow flat slabs using structural analysis software Etabs These methods then are applied to investigate the effects of hollow slab modeling on the dynamic behavior of the tall buildings A couple of tall structure systems of the real buildings with porous hollow core floors of 20 and 40 storeys, which are in the current common height range of tall buildings in Vietnam, are used for analysis The dynamic responses of these structural systems including the period of natural vibration, inter-storey drift, and absolute horizontal displacement at story levels of the structures are considered The analysis results may provide the database for structural engineers to choose the appropriate method when analyzing tall structures with hollow floors as well as to understand the dynamic behavior of tall structures with respect to simulation methods Keywords: hollow slab; dynamic response; structure; tall building; Etabs https://doi.org/10.31814/stce.nuce2020-14(2V)-04 c 2020 Trường Đại học Xây dựng (NUCE) Mở đầu Cùng với tốc độ thị hóa ngày cao quỹ đất thành phố lớn ngày bị thu hẹp, việc cơng trình xây dựng cao tầng xu hướng tất yếu giới nói chung Ở Việt Nam, ngồi ∗ Tác giả đại diện Địa e-mail: hoanpt@nuce.edu.vn (Hoàn, P T.) 34 Hồn, P T., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng số cơng trình cao tầng điển tịa nhà Landmark 81 (81 tầng, cao 461 m), Keangnam Hanoi Landmark Tower (72 tầng, cao 330 m), Bitexco Tower (68 tầng, cao 262 m) hay Lotte Center Hanoi (65 tầng, cao 267 m), dự án cơng trình chung cư, văn phịng làm việc với chiều cao từ 20 đến 40 tầng trở nên phổ biến năm gần Với nhu cầu tăng chiều cao tịa nhà, ngồi giải pháp sử dụng vật liệu cường độ cao [1], yêu cầu giảm trọng lượng kết cấu cơng trình yếu tố quan trọng xem xét cẩn thận việc đưa giải pháp kết cấu cho cơng trình Do đó, sàn phẳng bê tơng cốt thép (BTCT) có lõi rỗng nhằm mục đích giảm trọng lượng thân kết cấu sử dụng rộng rãi Việt Nam thời gian gần Sàn phẳng lõi rỗng có cấu tạo rỗng vùng (vùng lõi - vùng có tác dụng chịu lực) đưa vật liệu xa trục trung hòa, vừa tăng bề dày độ cứng sàn vừa làm giảm trọng lượng thân so với sàn đặc Sàn lõi rỗng có ưu điểm như: (i) có khả vượt nhịp lớn vượt trội so với kết cấu sàn BTCT truyền thống; (ii) linh hoạt thiết kế công sử dụng, có khả áp dụng cho nhiều loại cơng trình; (iii) có hiệu kinh tế cao tiết kiệm bê tông khối lượng thép [2] Việc tạo rỗng vùng lõi thực nhiều phương pháp khác giải pháp chung sử dụng kết cấu dạng rỗng cốt pha nhựa để chèn vào bê tơng khu vực lõi (bóng, hộp nhựa U-boot) sử dụng vật liệu nhẹ bê tông bọt xốp thể Hình Về mặt cấu tạo, sàn rỗng thuộc loại sàn phẳng, lực cắt thường lớn vị trí gần cột nên khu vực phần rỗng lược bỏ cấu tạo sàn thành vùng bê tông đặc (vùng nấm) giúp tăng khả chịu cắt thiết kế giống sàn đặc ứng lực trước [3, 4] Do chiều dày sàn rỗng thường lớn so với giải pháp sàn đặc tương đương, liên kết hệ sàn rỗng với vách lõi (hệ kết cấu phổ biến cho nhà cao tầng) làm ảnh hưởng tới phản ứng động cơng trình làm thay đổi tải trọng qn tính tác dụng thành phần gió động hay động đất, thành phần tải trọng ảnh hưởng lớn đến việc tính tốn thiết kế nhà cao tầng Hình Sàn rỗng sử dụng lõi xốp Khi phân tích nội lực kết cấu cơng trình cao tầng thiết kế sàn rỗng, sàn rỗng thường mô dạng tấm, màng vỏ sử dụng phần mềm tính tốn kết cấu chun dụng Etabs Safe hãng CSI [5], phân tích trước [6] Tuy nhiên phần mềm khơng cho phép mơ hình dạng thật sàn rỗng, thực hành tính tốn nay, sàn rỗng thường mơ sàn đặc tương đương Để sàn đặc tương đương làm việc giống sàn rỗng thật, tức khả truyền, phân phối nội lực tương đương nhau, cách phổ 35 Hoàn, P T., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng biến thực hành sử dụng sàn đặc có chiều dày h với sàn rỗng điều chỉnh thông số liên quan đến độ cứng sàn Một số nghiên cứu trước đưa thông số điều chỉnh sở xem xét làm việc đơn lẻ cấu kiện sàn điển hình [7, 8], nhiên chưa xem xét đến ảnh hưởng chúng đến ứng xử toàn kết cấu, đặc biệt ứng xử động học, thành tố quan trọng kết cấu cao tầng Ngoài ra, nhiều phương pháp mô sàn thay sàn rỗng mà sàn thay phản ánh phù hợp làm việc kết cấu sàn rỗng đồng thời sử dụng phần mềm phân tích kết cấu chuyên dụng Etabs để thực hành chưa nghiên cứu Bài báo đề xuất số giải pháp mô sàn rỗng hệ kết cấu tương đương thực hành phần mềm phân tích kết cấu Etabs, từ áp dụng vào nghiên cứu ảnh hưởng giải pháp mô sàn rỗng đến ứng xử động kết cấu nhà cao tầng Hai hệ kết cấu cao tầng BTCT cơng trình thực tế sử dụng sàn rỗng lõi xốp có chiều cao phổ biến 20 40 tầng sử dụng để phân tích Các kết tính tốn phân tích tạo sở để kỹ sư kết cấu làm lựa chọn giải pháp phù hợp phân tích kết cấu cao tầng có sàn rỗng xem xét ảnh hưởng giải pháp đến ứng xử động kết cấu cao tầng BTCT Mơ hình hóa sàn rỗng sử dụng Etabs 2.1 Mơ hình phần tử sàn Etabs Phần tử sàn mơ hình theo ba dạng bao gồm màng (membrane), vỏ dày (thick shell) vỏ mỏng (thin shell) Etabs Phần tử dạng màng dạng phẳng có khả chịu nén mặt phẳng mà khơng có khả chịu uốn, nội lực phần tử màng có lực dọc trục Khác với phần tử màng, phần tử vỏ có khả chịu loại tải trọng khác gồm kéo, nén trượt mặt phẳng sàn, uốn, cắt xoắn mặt phẳng vng góc với mặt phẳng sàn Phần tử vỏ dày khác phần tử vỏ mỏng kể đến biến dạng cắt ngang (transverse shear deformation) thường sử dụng sàn đủ dày, tức tỷ lệ nhịp chiều sàn không lớn, từ – 10 [9] Trong kết cấu cao tầng, tỷ lệ nhịp chiều dày sàn thường lớn 15 nên sàn mơ hình sử dụng phần tử vỏ mỏng Hình thể thành phần nội lực phần tử vỏ mỏng bao gồm: mô men uốn quanh trục M11 M22; mô men xoắn quanh trục M12 M21; lực kéo (nén) mặt phẳng sàn theo phương F11 F22; lực cắt mặt phẳng sàn F12; lực cắt mặt phẳng vng góc với mặt phẳng sàn V13 V23 [10]; Khi làm việc, tải trọng phân phối đến phần tử sàn tạo thành thành phần nội lực thơng qua độ cứng phần tử sàn Trong phần mềm Etabs, thành phần độ cứng tương ứng với thành phần nội lực phần tử vỏ mỏng bao gồm: độ cứng chống uốn quanh trục (Bending m22 Direction) độ cứng chống uốn quanh trục (Bending m11 Direction); độ cứng chống xoắn quanh trục (Bending m12 Direction); độ cứng chống kéo (nén) theo phương (Membrane f 11 Direction); độ cứng chống kéo (nén) theo phương (Membrane f 22 Direction); độ cứng chống trượt mặt phẳng sàn (Membrane f 12 Direction); độ cứng chống trượt hai mặt phẳng vng góc với mặt phẳng sàn (Shear v13 Direction Shear v23 Direction) Lưu ý hai phương vng góc mặt phẳng sàn, cịn phương vng góc với mặt phẳng sàn (Hình 2) Khi khai báo tiết diện sàn Etabs, phần mềm tự động tính thơng số liên quan đến tiết diện nên thông số độ cứng mặc định nhận giá trị Tuy nhiên Etabs cho phép người dùng điều chỉnh thơng số nhằm giúp mơ hình mơ phản ánh sát làm việc kết cấu thật thông qua lựa chọn “Shell Assignement\Modifier” khai báo mặt cắt tiết diện sàn Sau đây, thông số gọi chung thông số điều chỉnh độ cứng ký hiệu µ11, µ22, µ12, φ11, φ22, φ12, υ13, υ23 nghiên cứu trước [7, 8] 36 Hoàn, P T., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng (a) Thành phần lực (b) Thành phần mơ men Hình Nội lực phần tử vỏ mỏng Etabs [10] 2.2 Các mơ hình mơ hệ kết cấu tương đương sàn rỗng Để minh họa dạng mơ hình mơ hệ kết cấu tương đương sàn rỗng phần mềm Etabs, nghiên cứu sử dụng sàn rỗng lõi xốp vừa giải pháp phổ biến cho kết cấu sàn rỗng Việt Nam đồng thời việc sử dụng lõi xốp hình hộp có kích thước định hình rõ ràng giúp cho việc tính tốn, so sánh tường Cũng giải pháp sàn lõi rỗng khác, sàn sử dụng lõi xốp, sàn xung quanh vị trí cột cấu tạo thành vùng bê tông đặc (vùng nấm) nhằm chịu lực cắt lực chọc thủng đầu cột, vùng sàn phạm vi đầu cột bố trí khối xốp hình hộp chữ nhật kích thước 380 mm × 380 mm × h x cách 90 mm vào hai lớp bê tơng có chiều dày nhau, tw = 55 mm Chiều dày khối xốp h x thay đổi theo chiều dày tổng thể sàn h phụ thuộc nhịp sàn theo phương Phần bê tông khối xốp kết hợp với phần bê tông khối xốp tạo thành sườn đặc dạng chữ I Hình minh họa mặt kết cấu sàn rỗng lõi xốp với chi tiết mặt cắt ngang sàn qua vùng lõi xốp Phần lõi xốp có tác dụng thay phần bê tông lõi mà khơng có tác dụng chịu lực, tính toán phần coi rỗng Từ cấu tạo thực tế sàn lõi xốp trên, xét đến yếu tố ứng xử động học kết cấu phụ thuộc vào lực quán tính thành phần lực tạo nên khối lượng có gia tốc, việc mơ hình hóa sàn rỗng để xem xét ảnh hưởng sàn đến ứng xử động tiến hành theo cách sau: (i) Mơ hình phần nấm sàn đặc bình thường có chiều dày h, phần sàn rỗng có chiều dày h mơ hình thay sàn đặc có chiều dày h0 nhỏ h, khối lượng riêng vật liệu vùng γb0 nhỏ khối lượng riêng bê tông γb Chiều dày sàn thay h0 khối lượng riêng vật liệu thay γb0 xác định cách quy đổi mơ men qn tính qua mặt phẳng sàn khối lượng tương đương phân tố sàn rỗng sang sàn đặc Đây phương pháp kỹ sư thực hành việc phân tích thiết kế kết cấu sử dụng sàn rỗng (ii) Mơ hình phần nấm sàn đặc bình thường có chiều dày h, phần sàn rỗng có chiều cao h 37 Hoàn, P T., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng (a) Mặt sàn (b) Bố trí khối xốp điển hình chi tiết Hình Mặt sàn rỗng lõi xốp chi tiết mơ hình thay sàn đặc có chiều dày h với đặc trưng độ cứng tiết diện thay đổi khối lượng riêng vật liệu vùng γb0 nhỏ khối lượng riêng bê tông γb Các đặc trưng tiết diện thay khai báo thông qua thông số điều chỉnh độ cứng thông số xác định nhằm đảm bảo khả chịu kéo, nén, uốn, trượt mặt phằng sàn thay tương đương sàn rỗng nghiên cứu trước [2, 5] Khối lượng riêng vật liệu thay γb0 xác định cách quy đổi mô khối lượng tương đương phân tố sàn rỗng sang sàn đặc Đây phương pháp mô sát thực làm việc sàn rỗng, nhiên việc xác định thơng số điều chỉnh độ cứng mơ hình sàn đặc thay phức tạp nên phương pháp chưa phổ biến thực hành phân tích thiết kế kết cấu sử dụng sàn rỗng (iii) Mô hình phần nấm sàn đặc bình thường có chiều dày h, phần sàn rỗng có chiều cao h mơ hình thay sàn đặc có chiều dày h0 với khối lượng riêng bê tông γb Chiều dày sàn thay h0 xác định cách quy đổi khối lượng tương đương sàn rỗng sàn đặc thay Phương pháp mơ hình hóa khơng phản ánh sát thực làm việc cấu kiện sàn rỗng, nhiên có ưu điểm thực hành nhanh dễ, phù hợp cho việc kiểm tra nhanh ứng xử động kết cấu khối lượng sàn thay không thay đổi (iv) Mơ hình thay tồn phần nấm phần sàn rỗng có chiều cao h sàn đặc có chiều dày h0 với khối lượng riêng bê tông γb Chiều dày sàn thay h0 xác định cách quy đổi khối lượng toàn phần nấm sàn rỗng tương đương với khối lượng sàn đặc thay Cũng phương pháp (iii), giải pháp mơ hình có ưu điểm thực hành nhanh dễ, phù hợp cho việc kiểm tra nhanh ứng xử động kết cấu khối lượng sàn thay không thay đổi (v) Mơ hình phần nấm sàn đặc bình thường có chiều dày h, phần sàn rỗng có chiều cao h 38 Hoàn, P T., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng mơ hình thay hệ dầm đặc tiết diện chữ I cấu thành từ hệ sườn đặc xốp phần cánh bê tông lõi xốp nằm hai sườn (Hình 3(b)) Do phần giao cắt dầm I chiếm 1/2 diện tích tồn phần sàn rỗng, khối lượng riêng vật liệu dùng cho dầm I lấy γb0 = 1/2γb Mơ hình khảo sát ứng xử động học kết cấu nhiều tầng sử dụng sàn rỗng Để khảo sát ứng xử động học nhà nhiều tấng sử dụng sàn rỗng, hệ kết cấu hai công trình thực tế sử dụng sàn rỗng có chiều cao 20 40 tầng lựa chọn để phân tích Kết cấu 20 40 tầng lựa chọn coi giới hạn cơng trình cao tầng phổ biến Việt Nam 3.1 Mô tả kết cấu a Công trình kết cấu 20 tầng (a) Mặt kết cấu tầng điển hình (b) Mơ hình phân tích Etabs Hình Mặt kết cấu mơ hình phân tích kết cấu 20 tầng 39 Hồn, P T., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng - Vị trí cơng trình: Thành phố Thanh Hóa - Cơng trình gồm 20 tầng với tầng dịch vụ 19 tầng hộ, có chiều cao 67,75 m tầng từ cao 4,5 m tầng hộ cao 3,1 m - Cơng trình sử dụng hệ kết cấu vách chịu lực kết hợp hệ sàn rỗng lõi xốp không dầm Hệ lõi dày 30 cm hệ vách kích thước 25 × 250 cm sử dụng bê tông B30 [11] Kết cấu sàn BTCT gồm phần sàn đặc khu vực quanh vị trí cột, vách (phần nấm) phần sàn rỗng lõi xốp chiều dày 230 mm sử dụng bê tông B25 [11] Các xốp dùng làm lõi cho phần sàn rỗng khu vực nhịp có kích thước 380 × 380 × 120 mm, bố trí theo hai phương sàn với khoảng cách 90 mm Mặt kết cấu mơ hình tổng thể hệ kết cấu minh họa Hình b Cơng trình kết cấu 40 tầng (a) Mặt kết cấu tầng điển hình (b) Mơ hình phân tích Etabs Hình Mặt kết cấu mơ hình phân tích kết cấu 40 tầng - Vị trí cơng trình: Thành phố Nha Trang, Khánh Hịa - Cơng trình gồm 40 tầng với tầng đỗ xe, thương mại dịch vụ 33 tầng hộ Cơng trình cao 140,7 m tầng hộ cao 3,2 m - Cơng trình sử dụng hệ kết cấu vách chịu lực kết hợp hệ sàn rỗng lõi xốp không dầm Hệ vách thang máy dày 30-40 cm chạy dọc theo phương đứng tồn cơng trình Từ tầng hầm đến tầng 40 Hoàn, P T., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng sử dụng hệ cột 80 × 80 cm, sau chuyển thành hệ vách phẳng có 40 × 240∼300 cm tùy vị trí từ tầng đến hết chiều cao cơng trình Bê tơng cột, vách giảm cấp độ bền theo chiều cao tầng: 13 tầng dùng B40, 12 tầng dùng B35 15 tầng dùng B30 theo TCVN [11] - Kết cấu sàn BTCT gồm hai phần sàn đặc khu vực quanh vị trí cột, vách (phần nấm) phần sàn rỗng lõi xốp chiều dày 310 mm, bê tông B25 Các xốp dùng làm lõi cho phần sàn rỗng khu vực nhịp có kích thước 380 × 380 × 200 mm, bố trí theo hai phương sàn với khoảng cách 90 mm Mặt kết cấu mơ hình tổng thể hệ kết cấu minh họa Hình 3.2 Mơ hình hóa cơng trình phần mềm Etabs Để phân tích ứng xử kết cấu nhiều tầng sử dụng nhiều phương pháp khác phương pháp học kết cấu, phương pháp biến phân, phương pháp sai phân hữu hạn, phương pháp phần tử hữu hạn Trong phương pháp này, phương pháp phần tử hữu hạn sử dụng phổ biến giải toán với số lượng phần tử lớn, cho kết có độ xác cao thời gian ngắn với hỗ trợ phần mềm phân tích kết cấu chuyên dụng Etabs Do phương pháp phần tử hữu hạn sử dụng phần mềm Etabs lựa chọn nghiên cứu Phần mềm Etabs cho phép mơ hình hóa cấu kiện vách, lõi, cột, dầm, sàn kết cấu nhiều tầng thành phần tử dạng: phần tử phần tử Chi tiết loại phần tử miêu tả cụ thể hướng dẫn sử dụng phần mềm [10] Trong nghiên cứu này, cấu kiện hai kết cấu nhà cao 20 40 tầng mơ hình hóa dạng phần tử, cụ thể sau: - Cấu kiện cột dầm (nếu có) mơ hình hóa sử dụng phần tử (Frame) với lựa chọn cột (Column) dầm (Beam) tương ứng - Cấu kiện vách lõi mơ hình hóa sử dụng phần tử tường (Wall) - Nhằm xem xét ảnh hưởng việc mơ hình hóa sàn rỗng đến ứng xử kết cấu, mơ hình khác ứng với cách mơ hình hóa cấu kiện sàn rỗng phân tích mục 2.2 thực Mơ hình 1, 2, 3, 4, sau gọi MH-1, MH-2, MH-3, MH-4, mô sàn sử dụng phần tử vỏ mỏng mô tả tương ứng mục 2.2(i)-(iv) Trong Mơ hình 5, sau gọi MH-5, mô phần nấm sàn phần tử vỏ mỏng phần sàn rỗng phần tử dạng dầm với tiết diện chữ I mô tả mục 2.2.(v) Các thơng số hình học vật liệu khai báo cho cấu kiện sàn cụ thể sau: - MH-1: cách quy đổi mô men quán tính qua mặt phẳng uốn tương đương, sàn đặc thay sàn rỗng có chiều dày h0 , từ việc quy đổi tương đương khối lượng, khối lượng riêng vật liệu cho sàn thay xác định γb0 thể Bảng Bảng Thơng số hình học vật liệu cho phần tử sàn MH-1 Kết cấu Cấu kiện Chiều dày h (mm) γ vật liệu (kg/m3 ) 20 tầng Phần sàn nấm Sàn đặc thay sàn rỗng 230 223 2500 1876 40 tầng Phần sàn nấm Sàn đặc thay sàn rỗng 310 289 2500 1702 - MH-2: cách xét làm việc tương đương khả chịu kéo, nén, uốn, trượt mặt phằng phần tử đại diện sàn rỗng với phần tử sàn đặc thay có chiều dày nhau, thơng số điều chỉnh độ cứng µ11, µ22, µ12, φ11, φ22, φ12, υ13, υ23 xác định 41 Hồn, P T., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng trình bày nghiên cứu trước [7, 8] Trong nghiên cứu này, thông số điều chỉnh độ cứng sàn đặc thay sàn rỗng lõi xốp xác định thể Bảng Bảng Thơng số hình học vật liệu cho phần tử sàn MH-2 Kết cấu Cấu kiện Các thông số điều chỉnh độ cứng Chiều dày h (mm) γ vật liệu (kg/m3 ) φ11, φ22 φ12 µ11, µ22 µ12 υ13, υ23 20 tầng Phần sàn nấm Sàn đặc thay sàn rỗng 230 230 2500 1816 1,00 0,57 1,00 0,60 1,00 0,90 1,00 0,75 1,00 0,42 40 tầng Phần sàn nấm Sàn đặc thay sàn rỗng 310 310 2500 1588 1,00 0,51 1,00 0,54 1,00 0,81 1,00 0,68 1,00 0,38 - MH-3: việc quy đổi tương đương khối lượng, phần sàn rỗng thay sàn đặc có chiều dày h0 tương ứng với hai loại sàn với khối lượng riêng bê tông γb thể Bảng - MH-4: việc quy đổi tương đương khối lượng, toàn phần nấm phần sàn rỗng chiều dày h = 230 mm 310 mm thay sàn đặc có chiều dày tương ứng h0 = 185, mm 224,4 mm với khối lượng riêng bê tông γb = 2500 kg/m3 - MH-5: phần nấm mơ hình sử dụng phần tử vỏ mỏng có chiều dày h, phần sàn rỗng mô thay hệ dầm chữ I có bề rộng cánh b f = 470 mm, chiều dày cánh h f = 55 mm, bề rộng sườn b = 90 mm chiều cao tổng thể tiết diện chiều dày sàn rỗng, tức h = 230 mm cho kết cấu 20 tầng h = 310 mm cho kết cấu 40 tầng Các thông số vật liệu phần nấm hệ dầm chữ I giữ nguyên vật liệu bê tông sử dụng, dầm chữ I cách khoảng cách sườn sàn rỗng, tức 470 mm Bảng Thơng số hình học vật liệu cho phần tử sàn MH-3 Kết cấu Cấu kiện Chiều dày h (mm) γ vật liệu (kg/m3 ) 20 tầng Phần sàn nấm Sàn đặc thay sàn rỗng 230 167 2500 2500 40 tầng Phần sàn nấm Sàn đặc thay sàn rỗng 310 197 2500 2500 3.3 Tải trọng tác dụng a Tải trọng đứng - Tĩnh tải: bao gồm trọng lượng lớp vật liệu cấu tạo nên cơng trình quy định theo TCVN 2737:1995 [12], quy thành tải phân bố sàn - Hoạt tải: quy định theo TVCN 2737:1995 [12], bao gồm thành phần ngắn hạn dài hạn, khai báo tải trọng phân bố dều sàn tương ứng với loại công sàn theo bố trí mặt kiến trúc b Tải trọng ngang Nghiên cứu xem xét ảnh hưởng đến ứng xử động học cơng trình, nghiên cứu kể đến tải trọng động đất thành phần động tải trọng gió 42 Hồn, P T., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng - Tải trọng động đất xem xét cách nhập phổ phản ứng cơng trình xác định theo TCVN 9386:2012 [13], Etabs tự động tính tốn tác động tải trọng dựa vào phổ phản ứng nhập vào phần mềm thân kết cấu mơ - Thành phần động tải trọng gió xác định theo TCVN 2737:1995 [12], tải tập trung mức sàn gán vào tâm khối lượng sàn tầng phần mềm Etabs Kết đánh giá 4.1 Dạng chu kỳ dao động kết cấu Sau phân tích, kết dạng dao động riêng chu kỳ dao động đại lượng đặc trưng cho ứng xử động hệ kết cấu nhà nhiều tầng đưa để đánh giá Bảng tổng hợp 12 dạng dao động với chu kỳ tương ứng nhận từ mơ hình phân tích cho kết cấu 20 tầng, Bảng thể kết phân tích cho kết cấu 40 tầng Từ Bảng nhận thấy mơ hình mơ kết cấu 20 tầng cho kết thứ tự dạng dao động theo phương giống trừ trường hợp dạng dao động MH-5 Dạng dao động mơ hình từ MH-1 đến MH-4 dao động theo phương X, nhiên MH-5 dao động xoắn Điều giải thích mặt hình học, việc mơ sàn rỗng thành dầm chữ I chấp nhận được, nhiên liên kết dầm I với phần sàn đặc (phần nấm) chưa phản ánh liên kết phần nấm phần sàn rỗng thực tế Sự sai khác dẫn đến ứng xử tổng thể cơng trình có sai khác, đặc biệt với cơng trình có kích thước hai phương chênh lệch kết cấu 20 tầng nghiên cứu Xem xét dạng dao động kết cấu 20 tầng theo hai phương X Y, thấy dao động theo phương X (dạng MH-1 đến MH-4 dạng MH-5) phương Y (dạng mơ hình) có tương quan giống mơ hình, chu kì dao động tăng dần theo thứ tự MH-1, MH-2, MH-5, MH-3, MH-4, chu kì dao động MH-1 MH-2 gần Dạng dao động mơ hình theo phương Y phù hợp với thực tế mặt bẳng kết cấu 20 tầng độ cứng tổng thể kết cấu theo phương Y nhỏ theo phương X Bảng Dạng chu kỳ dao động kết cấu 20 tầng Phương dao động Chu kỳ T (s) Dao động MH-1 MH-2 MH-3 MH-4 MH-5 MH-1 MH-2 MH-3 MH-4 MH-5 10 11 12 Y X X Y Xoắn X Y Y Xoắn X Y Xoắn Y X X Y Xoắn X Y Y Xoắn X Y Xoắn Y X X Y Xoắn X Y Y Xoắn X Y Xoắn Y X X Y Xoắn X Y Y Xoắn X Y Xoắn Y Xoắn X Y Xoắn X Y Y Xoắn X Y Xoắn 3,161 2,135 2,055 0,997 0,636 0,584 0,542 0,349 0,321 0,278 0,244 0,194 3,168 2,143 2,062 0,999 0,638 0,585 0,543 0,35 0,322 0,279 0,244 0,194 3,347 2,319 2,248 1,050 0,677 0,628 0,566 0,361 0,336 0,292 0,250 0,200 3,735 2,446 2,360 1,159 0,704 0,654 0,615 0,385 0,346 0,299 0,263 0,204 3,294 2,342 2,190 1,037 0,696 0,614 0,562 0,361 0,349 0,290 0,251 0,210 43 Hồn, P T., cs / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng Bảng Dạng chu kỳ dao động kết cấu 40 tầng Phương dao động Chu kỳ T (s) Dao động MH-1 MH-2 MH-3 MH-4 MH-5 MH-1 MH-2 MH-3 MH-4 MH-5 10 11 12 Y X X Y Xoắn X Y Xoắn Y X X Y Y X X Y Xoắn X Y Xoắn Y X X Y Y X X Y Xoắn X Y Xoắn Y X X Y Y X X Y Xoắn Y X Xoắn Y X X Y Y X X Y Xoắn X Y Xoắn Y X X Y 4,173 3,020 2,528 1,257 0,861 0,712 0,657 0,501 0,402 0,325 0,315 0,268 4,200 3,038 2,549 1,264 0,866 0,716 0,660 0,502 0,404 0,326 0,315 0,270 4,583 3,194 2,658 1,358 0,899 0,738 0,716 0,521 0,432 0,336 0,322 0,283 4,914 3,300 2,782 1,453 0,937 0,771 0,749 0,545 0,458 0,346 0,325 0,294 4,270 3,100 2,697 1,285 0,914 0,725 0,671 0,526 0,410 0,341 0,319 0,273 Kết thứ tự phương dạng dao động kết cấu 40 tầng theo mơ hình hồn tồn giống kể MH-5 Có thể kích thước cơng trình theo hai phương X Y tương đồng kết cấu 40 tầng dẫn đến việc mơ hình hóa sàn rồng hệ dầm I không ảnh hưởng đến thứ tự phương dao động cơng trình Tương tự kết cấu 20 tầng, dao động theo phương X (dạng mơ hình) phương Y (dạng mơ hình) kết cấu 40 tầng có tương quan giống mơ hình, chu kì dao động tăng dần theo thứ tự MH-1, MH-2, MH-5, MH-3, MH-4, chu kì dao động MH-1 MH-2 gần Dạng dao động mơ hình theo phương Y hoàn toàn phù hợp với thực tế mặt bẳng kết cấu 40 tầng độ cứng tổng thể kết cấu theo phương Y nhỏ theo phương X phương có hệ vách dài lõi thang máy Kết cho thấy độ tin cậy phương pháp mô theo MH-1 đến MH-4, phương pháp mơ sàn rỗng theo MH-5 cần xem xét thêm kể đến yếu tố ảnh hưởng chênh lệch kích thước độ cứng cơng trình theo phương 4.2 Chuyển vị ngang thành phần động tải trọng gió Chuyển vị ngang bao gồm chuyển vị tương đối tầng (lệch tầng) chuyển vị ngang tuyệt đối tầng yếu tố quan trọng bậc để đánh giá ổn định tổng thể kết cấu Hình thể chuyển vị lệch tầng chuyển vị ngang tuyệt đối theo phương X Y thành phần gió động theo phương tương ứng gây nên kết cấu 20 tầng thu từ kết phân tích mơ hình Về mặt định tính, thấy chuyển vị lệch tầng chuyển vị ngang tuyệt đối kết cấu 20 tầng thu từ mơ hình phù hợp với chu kì dao động mơ hình Cả chuyển vị lệch tầng chuyển vị ngang tuyệt đối theo phương X Y tăng theo thứ tự MH-1, MH-2, MH-5, MH-3, MH-4, kết MH-1 MH-2 gần trùng khớp việc mơ hình hóa sàn khơng q khác kết chu kì dao động theo phương tương đồng Kết tương tự thu từ mơ hình mơ kết cấu 40 tầng, thể Hình cho chuyển vị lệch tầng Hình cho chuyển vị ngang tuyệt đối Cần lưu ý chuyển vị ngang tương đối kết cấu 40 tầng thu từ tất mơ hình theo hai phương X Y có 44 mơ hình Cả ể ị ệ ầ ể ị ệt đối theo các phươ mơ hình Cả ể ị ệ ầ ể ị ệt đối theo các phươ và Y tăng theo thứ ự kế ả ủ và Y tăng theo thứ ự kế ả ủ ần trùng khớ ệ ần trùng khớ ệ ế ếả chu kì dao động đầ ừng phương tương đờđờ Hồn, P T., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng ả chu kì dao động đầ ừng phương tương (a)) Gió phương X X Gió phương ) Gió phương X (b) (b) Gió Y Y Y Gió phương (b) Gióphương phương TạpTạp chíchí Khoa họchọc Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2019 Khoa Công nghệ Xây dựng NUCE 2019 ểị ệvịị lệch ệầ tầng ầ ủế cấuếấ20 ấtầngầdo thành ầ phần động độ ủ kết ần ần độ Hình 6.ểChuyển tải gió (a) phương XX (a)(a) GióGió phương Gió phương X (b) phương Y (b)Gió Gió phươn (b) Gió phươn Hình Chuyển tải ể ể ị vịịngang ủ kết ầ thành ầnần độgió ủ ếcấuếấ20ấtầng ầ phần động độ ế ế ả tương tự tự thuthu đượ ả tương đượ ừ ủ ủả ả ỏ ỏ ế ếấ ấ ủ ủả ả ầng, ầng, biến thiên đột ngột vị trí tầng lên tầng có thay đổi đột ngột độ cứng công đượ ở× 80 cm chuyểnể thành ệị vách ở40 cm Kết cho ể ểthấy ị ịđộ tin đượkhiể hệ ể ệcộtệ80 ể ị hệ ệ ầ phẳng ầ dày trình ệt đốđố lưulưu ý rằ ể theo thu đượ ừ cậy ần phương pháp mơ mơ hìnhtương tương đến 5đố động tảiđượ trọng ệt ần ý rằ ể ị ngang ị ngang đố ủviệc ủ ếxem ế ấ xét ấ tác ầng ầng thu gió động đến chuyển vị ngang cơng trình cao tầng ấ ả ả hai phương X và Y đề ự ến thiên độ ộ ị ấ ầ ầ ả ả hai phương X và Y đề ự ến thiên độ ộ ị ầ ầ ại ại đâyđây cócó sựsự thay đổiđổi độđộ ộ ộ ề độ ệ ệộ ộ thay ề độứ ứ mm đượ ể ể ệ ệ ẳ ẳ ế ế ả ả ấyấy độđộ đượ 45 ậ ậ ủaủa cáccác phương pháp mơmơ theo mơmơ hình đế ệc ệc xem xétxét táctác độđộ phương pháp theo hình đế xem ủ ủ ả ả ọng giógió động đếđế ể ểị ị ầ ầ ọng động ầầ ầầ ạiạiđây đâycó cósự sựthay thayđổi đổiđộ độ ộộ ềềđộ độ ứứ ệệ ộộ mmđượ đượ ểể ệệ ẳẳ ếế ảả ấyđộ độ ậậ ủacác cácphương phươngpháp phápmô môphỏng phỏngtheo theomơ mơhình hình11đế đế ệcệcxem xemxét xéttác tácđộ độ ủủ ảả ọng ọnggió gióđộng độngHồn, đế đế P T., vàểểcs /ịTạp ị chí Khoa học Cơng nghệ Xâyầầdựng (a)Gió Gió phương X XX (a) (a) Gióphương phương (b) Gió phương Y (b) (b) Gió Gió phương phương YY TạpKhoa chí Khoa học Cơng Xây dựng NUCE Tạp chí học Cơng nghệnghệ Xây dựng NUCE 20192019 Hình Chuyển gió ểể ịvịị ệlệch ệ tầng ầầ củaủủkết cấu ếế 40 ấấtầng doầầthành phần động ần ầntải độ độ (a) Gió phương X (a) Gió phương (a) Gió phương X X (b) Gió phương Y (b) phương Gió phương (b) Gió Y Y Hình Chuyển độ tảiần gióđộủ ị ấ ầdo thành ầ phần động ần ể ểị vị ngang ủ kếtủếcấuấế40 tầng ể ểị ị ả ủủ ảả ảủ ả ảọng ọng độngđộng đấ đấ 4.3 Chuyển vị ngang tải trọng động đất ần lượểchuyển ệ lệch ểị ệvàịchuyển ệầ ầvị ngang ểtuyệtểịđối theo ị phương ần lượ ệể vị ể tầng ệt đốệt đố thể Hình 10 11 X Y tải trọng động đất theo phương tương ứng gây nên kết cấu 40 tầng thu từ phương tương theotheo các các phương X vàX YvàdoY ả ảọng ọng độngđộng đấ đấ ươngương tương ứ ứ kết phân tích mơ hình Có thể thấy chuyển vị lệch tầng chuyển vị ngang tuyệt đối ế ếấ ấ ầng ầng thu thu đượ đượừ ếừ ế ả ả ể ấể ằấ ằ kết cấu 40 tầng thu từ MH-1 đến MH-4 phù hợp với chu kì dao động mơ hình ệầ tầngầ chuyển ị tuyệt đối ệt đố ủế ấếX ấ Yầng thu ể ểị vị ệ ịlệch ể vịểịngang ệt đố ủ phương thu tự Cả chuyển theo đềuầng tăngđượ theođượ thứ từ ới chu kì dao mơ các hình mơ hình Cả ể ịể ệ ị ệ đế1 đế ợ ợới chu kì dao độ46 độ các Cả ầ ầ ể ểị ị ệt đối theotheo các các phương X vàXYvàđều tăngtăng theotheo thứ thứ ự ừự ệt đối phương Y đế1 đế kế ần trùngtrùng khớ khớ ế ế kếả ủả ủ ần ả tương tự thu đượ ừ ỏ ỏ ế ấế ấ ầng,ầng, như đượ đượể ể ả tương tự thu đượ Tạp chíTạp Khoa Cơng dựng NUCE 2019 Tạp chí Khoa học Cơng nghệXây Xây dựng NUCE 20192019 chí Khoa học Cơng nghệ Xây Tạp chíhọc Khoa họcnghệ Cơng nghệ Xâydựng dựngNUCE NUCE 2019 Hồn, P T., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Động đấtđấtphương (a) Động Động phương XX X đất phương Động đất phương X Động đất phương X ể ểị ệ ị ệầ ầ ủ (b)(b)Động đất phương Y Y ĐộngĐộng đất phương đấtYphương Động đất phương Y Động đất phương Y ủế ấế ấ ầ ủ ế ấ ầ ả động đấ đấ ảọngọng động động ả ọng đấ động đấ Hình 10 ể Chuyển ị ệ vị lệch ầ tầng ủcủa kếtếcấu ấ20 tầng doầtải trọng động ả đấtọng ể ị ệ (a) Động đất phương X X (a) Động đất phương ầ ểphương ểịXX ị X ủ Động đất (a)(a)đất Động đất phương (a) Động phương ể ị ể ị ủ ầ (b) (b) Động đất phương Y Y Động đất phương ầ Động ảĐộng động đấ Y ủế ấế ấ(b)(b) ầ(b)đấtđất ảọng đấ Động phương Y đấtọng phương phương Yđộng ầ ả ọng ả động ọng đấ động đấ ế ủ ấ ế ấầ Hình 11 Chuyển vị ngang kết cấu 20 tầng tải trọng động đất MH-1 đến MH-4, kết MH-1 MH-2 gần trùng khớp Kết tương tự thu từ mô hình mơ kết cấu 40 tầng, thể Hình 12 Hình 13 Chuyển vị lệch tầng kết cấu 40 tầng thu từ tất mơ hình theo hai phương X Y có biến thiên đột ngột vị trí tầng lên tầng có thay đổi đột ngột độ cứng cơng trình phân tích Với riêng MH-5 hai kết cấu 20 40 tầng, chuyển vị 47 (a) Động đất phương X X (a) Động đất phương (b) (b) Động đất phương Y Y Động đất phương (a) Động đất phương (a) Động phương XX X (a) Động đấtđấtphương Động đấtYphương (b) (b) Động đấtđất phương (b) Động phương Y Y Hoàn, ể P T., ấế Công ầ Xây ểị cs ị / Tạp ủchí Khoa ủế học ấ nghệ ầ dựngả động đấ đấ ảọngọng động chí Tạp Tạp chí học ểị ệKhoa ị ệCông ầnghệ ủXây ế dựng ấNUCE ầ20192019 động ể Khoa ầhọc Công ủ nghệ ế Xây ấdựng ầ NUCE ả ảọngọng động đấ Hình 12 Chuyển vị lệch tầng kết cấu 40 tầng tải trọng động đất (a) Động Động phương XX X (a) Động đấtđất phương (a) đất phương đấ (b) Động đất phương (b) Động đất phương Y Y (b) Động đấtY phương ể ểịvị ngang ấế tầng độngđộng đấ ị củaủ kếtủếcấu 40 ấ doầ tải ầtrọng ảđộngảọng Hình 13 Chuyển đất ọng đấ ẢnhẢnh hưởhưở ủ ủ ỗngỗng đế đế ả ứả ứđộ độ ủ ủế ấế ấ ề ề ầ lệch ầ tầng chuyển vị ngang tuyệt đối theo phương X Y tải trọng động đất theo phương tương ứng gây nên nhỏ kết mơ hình Do tải trọng động đất Etabs tự động tínhĐể tốn thơng quaxét phổđượ phản bảnủthânủmơ hình dầmđế I thay xem xét đượ ảnh ứng hưởvàhưở ả kết ỗnghệỗng đế ả ả Để xem ảnh ả cấu, ngồi việc mơ sàn rỗng hồn toàn tương đương mặt độ cứng khối lượng cho thấy MH-5 cho thấy ứngứng độ độ ọ ọủ ủ ề ầề ầ ế ế ả địả địlượ lượ ề chu kì dao độ độ ể ể ề chu kì dao liên kết hệ dầm I phần sàn nấm chưa phản ánh sát liên kết hai phần sàn nấm đặc sàn ị rỗng ệ ị ệKết ầ ấ thấy ể tinểị cậyịcủa phương ệt đốệt đố ớmô ất theo các phương doMH-4 tảdo tả ọ ọ ầ trênớ cho ấ độ ất theo phương pháp theocác MH-1 đến gió gió độngđộng và động đất đất thu thu đượđượừ ẽ so sánh NhưNhư phân tích tích ở và động ẽ so sánh phân 48 trên,trên, phương pháppháp mô mô phỏphỏ ỗ ỗ ể đượ ả ả phương ể đượ ấ ựấ ự ệ ệủ ủ ỗng,ỗng, tích tích thu thu đượđượ ừ đượ kế kế ả phân ả phân đượ ự ựọ ọ ả ả ể ệể ệế ếả ả ề ặt lượ lượ ề định ặt định Hồn, P T., cs / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng việc xem xét tác động tải trọng động đất đến chuyển vị ngang cơng trình cao tầng, phương pháp mơ sàn rỗng theo MH-5 cần xem xét thêm kể đến liên kết hệ dầm I phần sàn nấm đặc 4.4 Ảnh hưởng mơ hình hóa sàn rỗng đến phản ứng động kết cấu nhiều tầng Để xem xét ảnh hưởng giải pháp mơ hình hóa sàn rỗng đến phản ứng động học nhà nhiều tầng, kết định lượng chu kì dao động, chuyển vị lệch tầng lớn nhất, chuyển vị ngang tuyệt đối lớn theo phương tải trọng gió động động đất thu từ mơ hình so sánh Như phân tích trên, phương pháp mơ sàn rỗng MH-2 coi phản ánh xác làm việc sàn rỗng, kết phân tích thu từ MH-2 lựa chọn làm tiêu chí so sánh Bảng thể kết so sánh mặt định lượng kết chu kì dao động, chuyển vị lệch tầng lớn nhất, chuyển vị ngang tuyệt đối lớn theo phương tải trọng gió động động đất gây theo phương X Y MH-1, 3, so với MH-2 kết cấu 20 40 tầng Kết MH-5 không đưa so sánh phương pháp mô mô hình chưa cho kết tin cậy Bảng So sánh kết phản ứng động mô hình kết cấu 20 tầng MH-2 Đại lượng so sánh Phương Chu kì dao động (s) MH-1 MH-3 MH-4 Giá trị Chênh lệch* Giá trị Chênh lệch Giá trị Chênh lệch X Y 2,1430 2,1350 3,1680 3,1610 −0,4% −0,2% 2,3190 3,3470 8,2% 5,7% 2,4460 3,7350 14,1% 17,9% Chuyển vị lệch tầng lớn gió động X Y 0,0016 0,0016 0,0017 0,0017 0,3% −0,5% 0,0020 0,0019 22,7% 12,2% 0,0022 0,0024 37,0% 39,6% Chuyển vị lớn gió động (m) X Y 0,0756 0,0756 0,0711 0,0707 0,1% −0,5% 0,0938 0,0801 24,0% 12,6% 0,1052 0,1006 39,1% 41,6% Chuyển vị lệch tầng lớn động đất X Y 0,0010 0,0010 0,0018 0,0018 −0,6% −0,5% 0,0012 0,0021 16,6% 11,8% 0,0013 0,0025 27,5% 37,9% Chuyển vị lớn động đất (m) X Y 0,0374 0,0372 0,0760 0,0756 −0,5% −0,5% 0,0438 0,0850 17,1% 11,9% 0,0478 0,1061 27,7% 39,6% Giá trị * Độ chênh lệch so với giá trị MH-2 Từ kết so sánh Bảng rút số nhận xét, đánh giá sau: - Chu kì dao động, chuyển vị ngang tải trọng động gây hai kết cấu 20 40 tầng thu từ MH-1 MH-2 gần với sai khác 0,6% Do xem xét ứng xử động kết cấu sử dụng MH-1 để mơ cơng trình, vừa cho kết phản ánh làm việc kết cấu vừa đơn giản thực hành Về chất phương pháp quy đổi độ cứng chống uốn sàn rỗng theo MH-1 MH-2 MH-2 xem xét thêm thông số điều chỉnh độ cứng chống cắt, kéo nén ngồi mặt phẳng sàn, có ý nghĩa xem xét làm việc thân sàn không mang nhiều ý nghĩa xem xét phản ứng động tổng thể kết cấu Lý xem xét ứng xử động kết cấu, sàn coi cứng mặt phẳng sàn, tập trung khối lượng tâm 49 Hoàn, P T., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Bảng So sánh kết phản ứng động mơ hình kết cấu 40 tầng MH-2 Đại lượng so sánh Phương Chu kì dao động (s) MH-1 MH-3 MH-4 Giá trị Chênh lệch* Giá trị Chênh lệch Giá trị Chênh lệch X Y 3,0380 3,0200 4,2000 4,1730 −0,6% −0,6% 3,1940 4,5830 5,1% 9,1% 3,3000 4,9140 8,6% 17,0% Chuyển vị lệch tầng lớn gió động X Y 0,0006 0,0006 0,0013 0,0013 0,2% 0,1% 0,0007 0,0016 14,4% 25,7% 0,0007 0,0019 25,3% 50,0% Chuyển vị lớn gió động (m) X Y 0,0641 0,0641 0,1334 0,1333 −0,1% −0,1% 0,0722 0,1623 12,5% 21,7% 0,0776 0,1881 21,0% 41,0% Chuyển vị lệch tầng lớn động đất X Y 0,0003 0,0003 0,0005 0,0005 0,3% 0,4% 0,0003 0,0007 12,8% 24,1% 0,0004 0,0008 22,9% 45,5% Chuyển vị lớn động đất (m) X Y 0,0282 0,0282 0,0519 0,0519 0,1% 0,1% 0,0316 0,0626 12,2% 20,7% 0,0338 0,0717 20,0% 38,3% Giá trị * Độ chênh lệch so với giá trị MH-2 - So sánh kết thu từ MH-4 MH-2 cho thấy ảnh hưởng lớn mơ hình hóa sàn rỗng đến phản ứng động học kết cấu So với phương pháp mơ hình hóa sàn rỗng sàn đặc có chiều dày tương đương thông số điều chỉnh độ cứng khối lượng việc mơ hình hóa sàn rỗng sàn đặc tương đương khối lượng cho chu kỳ dao động tăng từ 8,6% đến 17,9% tùy phương kết cấu Chuyển vị lệch tầng tải trọng gió động tác dụng tăng từ 25,3% đến 50,0%, chuyển vị ngang tuyệt đối tăng từ 21,0% đến 41,6% tùy phương kết cấu Ảnh hưởng tải trọng động đất só với gió động lớn Chuyển vị lệch tầng động đất tăng từ 22,9% đến 45,5%, chuyển vị ngang tuyệt đối tăng từ 20,0% đến 39,6% tùy phương kết cấu - MH-3 coi phương pháp mơ kết hợp MH-4 MH-2 Kết yếu tố khảo sát thu từ mơ hình rơi vào khoảng giá trị thu từ MH-4 MH-2 chứng tỏ kết thu từ mô hình phân tích xác có độ tin cậy cao Kết luận Nghiên cứu trình bày phương pháp mô kết cấu sàn rỗng nhà nhiều tầng BTCT, từ gợi ý phương pháp thực hành phân tích ứng xử động kết cấu nhà nhiều tầng đồng thời xem xét ảnh hưởng phương pháp mơ hình hóa sàn rỗng tới ứng xử động Từ kết phân tích, nhận thấy: - Có nhiều phương pháp khả thi mô làm việc kết cấu nhà nhiều tầng sử dụng sàn rỗng phần mềm Etabs MH-1 sử dụng mơ hình hóa kết cấu để phân tích ứng xử động ổn định tổng thể cơng trình nhằm đơn giản hóa thực hành cho kết sát thực MH-2 cần thiết sử dụng xem xét làm việc thân sàn MH-5 sử dụng nhiên cần xem xét thêm yếu tố tương quan kích thước cơng trình theo phương liên kết hệ dầm I thay sàn rỗng với phần sàn nấm đặc 50 Hoàn, P T., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng - Phương pháp mơ hình hóa sàn rỗng ảnh hưởng lớn đến phản ứng động học kết cấu nhà cao tầng Với kết cấu thông dụng 20 40 tầng khảo sát, mơ hình hóa sàn rỗng theo mơ hình khác cho kết chu kỳ dao động, chuyển vị ngang tác dụng gió động động đất khác nhiều mặt định lượng - So với phương pháp mơ hình hóa sàn rỗng sàn đặc có chiều dày tương đương thông số điều chỉnh độ cứng khối lượng việc mơ hình hóa sàn rỗng sàn đặc tương đương khối lượng cho chu kỳ dao động tăng từ 8,6% đến 17,9% tùy phương kết cấu Chuyển vị lệch tầng tải trọng gió động tác dụng tăng từ 25,3% đến 50,0%, chuyển vị ngang tuyệt đối tăng từ 21,0% đến 41,6% tùy phương kết cấu Dưới tác dụng tải trọng động đất, chuyển vị lệch tầng tăng từ 22,9% đến 45,5%, chuyển vị ngang tuyệt đối tăng từ 20,0% đến 39,6% tùy phương kết cấu Lời cảm ơn Tác giả chân thành cảm ơn hỗ trợ tài trường Đại học Xây dựng cho Đề tài Nghiên cứu Khoa học sinh viên 2020: “Khảo sát phản ứng động học nhà nhiều tầng bê tông cốt thép sử dụng sàn lõi rỗng S-VRO dạng mơ hình khác nhau”, mã số: XD-2020-17 Tài liệu tham khảo [1] Minh, P Q (2009) Hiệu sử dụng bê tông cường độ cao thiết kế kết cấu nhà nhiều tầng Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng (KHCNXD)-ĐHXD, 3(2) [2] Dương, N T (2017) Sử dụng sàn rỗng cho công trình dân dụng : Ngun lý tính tốn, thiết kế, thi cơng hiệu kinh tế Hội thảo Tồn quốc lần thứ 30 – Hội Kết cấu Công nghệ Xây dựng Việt Nam, Hà Nội [3] Minh, P Q (2010) Sàn phẳng bê tông ứng lực trước căng sau Nhà Xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [4] Trung, N T., Minh, P Q (2008) Thiết kế dầm chịu uốn bê tông ứng lực trước căng sau theo TCXDVN 356: 2005 Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (KHCNXD)-ĐHXD, 2(1) [5] Etabs CSI – Computer and Structure Inc [6] Linh, N N., Anh, N V (2019) Nghiên cứu ứng xử nhà nhiều tầng có kết cấu dầm chuyển chịu tải trọng gió sử dụng phần mềm ETABS Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng (KHCNXD)-ĐHXD, 13 (3V):31–41 [7] Dương, N T (2018) Thông số điều chỉnh độ cứng thiết kế kết cấu sàn rỗng theo mơ hình phần tử vỏ mỏng với phần mềm Etabs Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, (3/2018):13–19 [8] Dương, N T (2018) Thông số học tương đương tính tốn chịu uốn sàn rỗng bê tơng cốt thép Tạp chí Xây dựng, Bộ Xây dựng, 209–211 [9] https://wiki.csiamerica.com Thin vs Thick Shells Truy cập ngày 13/01/2020 [10] https://wiki.csiamerica.com ETABS Training Manuals Truy cập ngày 13/01/2020 [11] TCVN 5574:2018 Kết cấu Bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam, NXB Xây dựng, Hà Nội [12] TCVN 2737:1995 Tải trọng tác động – Tiêu chuẩn thiết kế Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam, NXB Xây dựng, Hà Nội [13] TCVN 9386:2012 Thiết kế cơng trình chịu động đất Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam, NXB Xây dựng, Hà Nội 51 ... 4.4 Ảnh hưởng mơ hình hóa sàn rỗng đến phản ứng động kết cấu nhiều tầng Để xem xét ảnh hưởng giải pháp mơ hình hóa sàn rỗng đến phản ứng động học nhà nhiều tầng, kết định lượng chu kì dao động, ... ứng xử động học kết cấu nhiều tầng sử dụng sàn rỗng Để khảo sát ứng xử động học nhà nhiều tấng sử dụng sàn rỗng, hệ kết cấu hai công trình thực tế sử dụng sàn rỗng có chiều cao 20 40 tầng lựa... cao tầng có sàn rỗng xem xét ảnh hưởng giải pháp đến ứng xử động kết cấu cao tầng BTCT Mơ hình hóa sàn rỗng sử dụng Etabs 2.1 Mơ hình phần tử sàn Etabs Phần tử sàn mơ hình theo ba dạng bao gồm màng