Áp dụng phương pháp N2 xác định lực động đất tác dụng lên khung bê tông cốt thép

Bài viết Áp dụng phương pháp N2 xác định lực động đất tác dụng lên khung bê tông cốt thép trình bày lại phương pháp N2 của Fajfar, quy trình thiết kế dựa trên phương pháp này và ví dụ với kết cấu khung bê tông cốt thép.

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP N2 XÁC ĐỊNH LỰC ĐỘNG ĐẤT TÁC DỤNG LÊN KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP Nguyễn Thị Thanh Thúy Bộ môn XDDD&CN - Khoa công trình - Trường Đại học Thủy lợi Email: thuynt@tlu.edu.vn trọng đơn điệu, yêu cầu động đất xác Một phương pháp thiết kế cơng trình chịu định phổ gia tốc đàn hồi Bước 2: Phổ yêu cầu dạng quan hệ phổ động đất hợp lý cần thỏa mãn hai điều kiện phản ứng kết cấu đáp ứng đủ yêu cầu gia tốc - phổ chuyển vị (dạng AD) cường độ, độ cứng độ dẻo trình T2 chịu động đất cần phải không phức tạp Sde  Sae 4 thực hành tính tốn Phương pháp N2 Xác định phổ phi tuyến với độ dẻo phương pháp phân tích phi tuyến đơn giản đánh giá cơng trình chịu động đất khơng đổi: S  theo tính đưa vào tiêu chuẩn Sa  ae ; Sd  Sde Châu Âu EC8 - phương pháp đáp ứng R R hai yêu cầu nêu Đây phương pháp kết hợp phân tích tĩnh phi tuyến (đẩy dần) cách tiếp cận phổ phản ứng Sự phát triển N2 1980 (Fajfar Fishinger) đại học Ljubljana Chữ N viết tắt phân tích phi tuyến hai mơ hình tốn học Phương pháp cho kết đánh giá với độ xác hợp lý kết cấu có dạng dao động chiếm ưu thế, phù hợp đánh giá theo tính cho cơng trình khung BTCT Hình Phổ u cầu dạng AD [2] có thiết kế Việt Nam Phương pháp sử dụng cơng Bước 3: Phân tích tĩnh đẩy dần cụ để tiến hành theo cách tiếp cận thiết kế kết cấu trực tiếp dựa chuyển vị - Giả thiết dạng chuyển vị - Xác định phân bố theo phương đứng Bài báo trình bày lại phương pháp N2 Fajfar, quy trình thiết kế dựa phương lực ngang pháp ví dụ với kết cấu khung BTCT - Xác định quan hệ lực cắt đáy - chuyển vị đỉnh kết cấu GIỚI THIỆU CHUNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Phương pháp N2 Fajfar (tóm tắt) Tiến hành đánh giá khả chịu động đất cho khung BTCT có nhiều bậc tự Bước 1: Chuẩn bị số liệu: Kết cấu, quan hệ lực - biến dạng phi tuyến cho phần tử kết cấu tác dụng tải 77 Hình Thực phân tích đẩy dần Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 Bước 4: Hệ m ột bậc tự tương đương - Xác định khối lượng m* n m*   m1i i 1 - Chuyển đại lượng Q hệ nhiều bậc tự thành hệ Q* hệ bậc tự tương đương thông qua hệ số chuyển đổi  m*   m i2i - Xác định quan hệ gần lực đàn dẻo chuyển vị - Xác định cường độ F*, chuyển vị bị chảy dẻo d*y chu kỳ T* * T  2 m* d*y Fy* Hình Thực phân tích đẩy dần cho hệ nhiều bậc tự Bước 7: Đánh giá theo tính So sánh yêu cầu động đất cục tổng thể hệ với khả của cấp tính yêu cầu để đưa kết đánh giá 2.2 Xây dựng quy trình thiết kế dựa - Xác định đường cong khả (quan hệ phương pháp N2 gia tốc - chuyển vị) Sa = F*/m* Bước 5: Động đất yêu cầu cho hệ Dựa quy trình đánh giá theo bậc tự tính khả chịu động đất để đề xuất quy trình sau cho thiết kế kháng chấn dựa - Xác định hệ số giảm R = Sae/Say chuyển vị với mức tính yêu - Xác định chuyển vị yêu cầu cầu cho trước sau: Sde  TC  * Bước 1: Với mức tính có (Chủ d  Sd    R   1 *  ; T* < T C R  T  đầu tư, tư vấn thiết kế) xác định chuyển vị d* = Sd = Sde ; T* > T C dt (n) - chuyển vị đỉnh hệ nhiều bậc tự Bước 2: Xác định chuyển vị hệ bậc tự tương đương d*t  S*d  d t /  Bước 3: Xác định độ dẻo độ cứng kết cấu Để xác định độ dẻo phải có giá Hình Xác định chuyển vị yêu cầu d*[2] trị chuyển vị chảy hệ d yt * =dyt / Độ dẻo:  = d* t /d* yt Bước 6: Yêu cầu động đất tổng thể cho Bước 4: Từ giá trị d*t Xác định Sae hệ nhiều bậc tự * - Chuyển chuyển vị yêu cầu cho hệ T R =  với T *  T C bậc tự thành chuyển vị đỉnh hệ nhiều R = (  1)T * /T C + với T * < T C bậc tự do: d t = d* Say = Sae/R Bước 7: Xác định Yêu cầu động đất Lực cắt đáy cho hệ bậc tự do: Áp dụng quy trình phân tích tĩnh đẩy dần Fy* cho hệ nhiều bậc tự đất đến Say  * từ tính Fy* m chuyển vị d t Bước 5: Xác định lực cắt đáy cho hệ có Xác định giá trị cục chuyển vị tương đối sàn, góc xoay nút thơng nhiều bậc* tự Fb = F y  qua dt 78 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 Bước 6: Phân bố theo chiều cao lực động đất theo phương ngang: Sae = 0,43g T* = 1,05 Say = Sae/R = 0,37g, F* y = 814,9kN i mi Vậy F b = 1043kN Fi  Fb Phân phối theo cao độ tầng sau:  i m i F3 = 301kN; F = 484kN; F = 258kN Ví dụ tính tốn: Tương tự với trường hợp ag = 0,4g Từ quy trình nêu thực thiết kế ag = 0,5g ta tổng kết vào bảng sau: cho kết cấu khung BTCT tầng nhịp Bảng Bảng giá trị lực cắt đáy nhịp 6m (chịu động đất yêu cầu theo EC8, cho trường hợp tính tốn loại B với giá trị ag = 0,3g ag = 0,5g Gia tốc 0,3g 0,4g 0,5g Sae (m/s ) 0,43g 0,77g 1,17g T* (s) Fb (KN) 1,05 1043 0,78 1867 0,63 2838 KẾT LUẬN Hình Khung nhiều bậc tự - tiết diện tải trọng Bài báo trình bày lại phương pháp N2 để đánh giá kết cấu chịu động đất (EC8) đưa quy trình đơn giản áp dụng để thiết kế tìm lực cắt đáy với mức tính cho trước thực ví dụ tính tốn cho kết cấu khung BTCT có u cầu tính khác Kết theo SAP2000: Bảng Kết phân tích Sap 2000 T1 = 0,912s Cao độ (m) Mode W i (kN) Tầng +14 0,241 630 Tầng +10 0,199 1230 Tầng +6 0,106 1230 TÀI LIỆU THAM KHẢO Với cấp tính cho trước dt = 15cm động đất yêu cầu ag = 0,3g; ag = 0,4g ag = 0,5g xác định lực cắt đáy: Các kết trường hợp ag = 0,3g sau  = 1,28; m* = 2190kN; dt * = 11,71cm dyt = 0,5.0,0002.600/50.1200 = 14,410% 13cm dyt * = 10,15cm;  = 1,15 Từ phổ yêu cầu xác định được: Hình Quan hệ dạng AD 79 [1] P Fajfar and M Fishingger 1988 N2 - a method for nonlinear seismic analysis of regular buildings , Proc.9th World Conf Earthquake engineering, Vol V [2] P.Fajfar 2000 A nonlinear analysis method for performance based seismic design Earthquake Spectra 2000, 16(3):573-592 [3] H Krawinkler and G.K.Seneviratna 1998 Pros and Cons of Pushover analysis for seismic performance evaluation Engineering structure20 452-564 [4] P.Fajfar 2000 A Practical Nonlinear Method for Seismic performance Evaluation Proceedings of the 2000 Structure Congress & Exposition, Philadenphia, Pennsylvania  ... Bước 7: Xác định Yêu cầu động đất Lực cắt đáy cho hệ bậc tự do: Áp dụng quy trình phân tích tĩnh đẩy dần Fy* cho hệ nhiều bậc tự đất đến Say  * từ tính Fy* m chuyển vị d t Bước 5: Xác định lực. .. thiết kế dựa - Xác định đường cong khả (quan hệ phương pháp N2 gia tốc - chuyển vị) Sa = F*/m* Bước 5: Động đất yêu cầu cho hệ Dựa quy trình đánh giá theo bậc tự tính khả chịu động đất để đề xuất... KẾT LUẬN Hình Khung nhiều bậc tự - tiết diện tải trọng Bài báo trình bày lại phương pháp N2 để đánh giá kết cấu chịu động đất (EC8) đưa quy trình đơn giản áp dụng để thiết kế tìm lực cắt đáy với