NGHIÊN CỨU KHOA HỌC THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH CHỊU ĐỘNG ĐẤT

THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH ĐỘNG ĐẤT

ĐẶT VẤN ĐỀ

Năm 2006 bộ xây dựng đã ban hành tiêu chuẩn thiết kế công trình chịu động đất

375 : 2006 Trong đó, phần lớn tiêu chuẩn yêu cầu tính toán dựa vào đường phổ phản ứng Bên cạnh đó, phương pháp phân tích lịch sử thời gian cũng khuyến khích được dùng Cả hai phương pháp này còn khá mới mẻ ở Việt Nam so với phương pháp tải trọng ngang tĩnh tương đương Hiện nay, các phần mềm tính kết cấu Sap2000, Etabs là những phần mềm rất quen thuộc với các kĩ sư kết cấu và chúng đều có thể tính được công trình chịu động đất theo ba phương pháp trên một cách chính xác và nhanh gọn Tuy nhiên, các kĩ sư vẫn gặp khó khăn khi áp dụng vào tính toán vì sự phức tạp của bài toán động lực học khi áp dụng vào từng công trình cụ thể Nếu không hiểu rõ vấn đề có thể dẫn đến những sai sót rất nghiêm trọng trong thiết kế

Trong năm 2006, bộ xây dựng đã ban hành TCXDVN 375 : 2006 " Thiết kếcông trình chịu động đất " Tuy nhiên trong tiêu chuẩn chỉ đưa ra cách thức chung đểtính toán, và phần lớn phải dựa vào đường phổ phản ứng được thiết lập cho mỗivùng đất Để tính toán bằng tay theo phương pháp này mất rất nhiều thời gian vàcông sức, nhiều khi không thể thực hiện được một cách chính xác nếu không có sựtrợ giúp của các phần mềm máy tính

một số luận văn cao học của trường ĐH Bách Khoa TP Hồ Chí Minh cũng có đềcập đến vấn đề này như : luận văn thạc sĩ của Võ Bá Tầm, luận văn thạc sĩ của Ngô

Vi Long, luận văn thạc sĩ Nguyễn Công Dân… đều đề cập đến quy trình tính toánđộng đất tuy nhiên hầu hết đều đưa ra quy trình tính toán bằng tay với những hệ sốrất khó xác định và sự ứng xử động học của kết cấu chưa được kể đến đầy đủ

2 MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI ĐỀ TÀI.

Mục tiêu của đề tài là đưa ra một quy trình tính toán tác động của động đất lêncông trình theo 3 phương pháp được đề cập đến trong tiêu chuẩn thiết kế công trìnhchịu động đất của Việt Nam Đề tài vừa đưa ra cơ sở lý thuyết để phục vụ cho việctính toán bằng tay và đưa ra cách thức khai báo trong phần mềm tính kết cấuchuyên dụng Sap2000, Etabs Chủ yếu là Etabs và ứng dụng cho nhà cao tầng vớinhững hình thức kết cấu phổ biến như khung, vách Đề tài không xét đến ảnh hưởngtính chất của nền đất, móng và tầng hầm đến công trình khi chịu động đất

Giới thiệu chung về động đất.

Sự hình thành động đất : động đất có liên quan đến sự tỏa ra một khối nănglượng rất lớn từ một vị trí nhất định, nơi đó có thể nằm sâu trong lòng đất Có nhiềunguyên nhân dẫn đến sự phát sinh khối năng lượng gây ra động đất, nhưng nguyênnhân cơ bản là sự chuyển động tương hỗ không ngừng của các khối vật chất nằm

Khi động đất xảy ra, do ảnh hưởng của sóng địa chấn, nền đất bị kéo, nén, xoắn,cắt nên có thể bị mất ổn định, kết quả sau khi sóng địa chấn đi qua, nền đất có thể

bị lún sụt, sụp lở và hóa lỏng Các công trình nằm trên nền đất đó sẽ bị phá hoại

Trong trường hợp nền đất ổn định, công trình đặt trên nền đất sẽ xuất hiện cácphản ứng ( chuyển vị, vận tốc, gia tốc ) và nội lực của công trình nói chung là vượtquá nội lực đã tính toán tĩnh Đây là nguyên nhân trực tiếp dẫn đến sự phá hoại và

hư hỏng của công trình nằm trong vùng động đất

Lực tác động được quy thành lực tập trung tại móng, lực tập trung tại móng nàysẽ được phân bố theo phương đứng cho các tầng nhà Cách phân bố này phụ thuộcvào tiêu chuẩn tính toán của từng nước quy định Hiện nay tồn tại một số cách phânbố phổ biến sau

+ Lực ngang tác động vào mỗi tầng của công trình tỉ lệ với khối

lượng của tầng đó và chuyển vị ngang của tầng đó: i. .i

Trong đó, yi là chuyển vị ngang từng tầng

Một số tiêu chuẩn cũ tính toán lực cắt tại móng với một số dạng

dao động cơ bản Sau đó cũng phân lực cắt trong từng dạng dao động

cho các tầng theo nguyên tắc như trên Lực ngang tác dụng tại mỗi

tầng trong từng dạng dao sẽ được tổ hợp lại để được lực ngang cuối

cùng tại mỗi tầng theo nguyên tắc “căn bậc hai của tổng bình

phương”

+ nếu xem chuyển vị ngang thay đổi tuyến tính theo chiều cao công trình, sựphân bố lực cắt giống như hình kim tự tháp lật ngược, tỷ lệ với cao trình mỗi tầngtính từ móng hi i i. .i

(a) k = 1 đối với công trình có T < 0,5s

(b) k = 2 đối với nhà có T ≥ 2,5s

(c) k = 1÷ 2 được nội suy tuyến tính cho nhà có chu kỳ T = 0,5 ÷ 2,5s

Sau đó các bước tính toán nội lực, ứng suất, chuyển vị được tính toán tương tựnhư bài toán tĩnh học với một lực tĩnh ngang tác dụng tại mỗi tầng

3.2 Sử dụng phần mềm tính kết cấu Sap2000, Etabs để tính tác động

của động đất theo phương pháp tải trọng ngang tương đương

Trong phạm vi đề tài, chỉ giới thiệu cách tính tải trọng ngang tương đương theotiêu chuẩn xây dựng thống nhất UBC 1994

Thực hiện các bước sau để khai báo cho việc tính toán:

Define/ Static Load Cases.

Lựa chọn Type (QUAKE) / Lựa chọn Auto Lateral Load (UBC 94)

Chọn Modify Lateral Load… để khai báo các thông số cho việc tính toán (xem Hình 1.1)

Hình 1.1 khai báo theo tiêu chuẩn UBC 94

Tác động của động đất được quy thành lực ngang tương đương tại móng

Rw được cho trong bảng 1.1 và 1.2 Phụ lục 1

+ W là tổng tải trọng tĩnh của công trình và thành phần tải khác có thể gây tácdụng đến công trình

+ Z - là hệ số địa chấn phân theo vùng với các giá trị từ 0,4 trong vùng 4, 0,3trong vùng 3, 0,2 trong vùng 2B, 0,15 trong vùng 2A, 0,075 trong vùng 1 và 0 trongvùng 0 Giá trị phù hợp của Z được định nghĩa cho Ustate bởi một bản đồ phânvùng được chia thành từng vùng biểu thị 5 cấp độ của động đất

+ C - là một hệ số biểu thị mối quan hệ với chu kỳ dao động cơ bản của kết cấu(T), bao gồm hệ số ứng sử của kết cấu tại vị trí xây dựng S, C được cho bởi mốiquan hệ sau:

trị lớn của C=2,75 đưa ra một cách tính toán tải trọng chấn động đơn giản, nơi màviệc tính toán chu kỳ dao động riêng của kết cấu và hệ số ứng xử của kết cấu - vị tríxây dựng S không phù hợp với thực tế.

+ S là hệ số của vị trí xây dựng vói giá trị 1,0; 1,2; 1,5 và 2 được định nghĩa nhưsau

1,0 - cho mặt cắt địa chất của đất với cả 2 loại sau:

i) đất có đặc tính cứng như đá được xác định bởi vận tốc sóng cắt lớn hơn

2500 ft/s hoặc những sự xác định phù hợp khác

ii) đất cứng, nặng ở độ sâu bé hơn 200ft

1,2 - cho đất nặng và cứng nơi độ sâu của đất vượt quá 20ft,đất bùn mềm hoặccó độ cứng trung bình nhưng không lớn hơn 40ft, bùn mềm

2,0 - cho đất có mặt cắt địa chất lớn hơn 40ft bùn mềm có đặc tính được xácđịnh bởi vận tốc sóng cắt ít hơn 500ft

+ I - là hệ số quan trọng với 4 thuộc tính của công trình sau: tính chất công trình,sự nguy hiểm của công trình, sự đặc biệt của công trình, và cấp của công trình Tínhchất và sự nguy hiểm của công trình được xem là quan trọng với hệ số 1,25 Trongkhi tính chất đặc biệt và cấp của công trình được cho phép bằng 1,0 Tính chất nguyhiểm và đặc biệt của công trinh cần thiết cho sự xác định công trình sẽ được chotrong điều 305 và 306 của tiêu chuẩn UBC

+ T - chu kỳ dao động cơ bản của kết cấu

Lực cắt phân bố dọc theo chiều cao nhà

Công thức tính lực cắt tại móng như trên không chỉ ra được cách mà lực cắt phânbố dọc chiều cao công trình, lực cắt tại móng sẽ được phân bố cho từng tầng củacông trình theo công thức sau:

W, h – khối lượng và chuyển vị ngang của tầng x

V – lực cắt tại móng

Ft – lực ngang phụ thêm ở đỉnh nhà

gia tốc lớn nhất tại tầng nào của công trình thì tỉ lệ với chuyển vị phương ngangcủa các tầng đó

Lực chấn động tác động tại mỗi tầng bằng tích của khối lượng đưa phân bố chotầng đó với gia tốc theo phương ngang của tầng đó

Lực cắt và mômen của tầng

Lực cắt tại bất kỳ tầng nào là tổng của tất cả lực ngang tại tầng đó và phía trênsàn tầng đó Mômen lật tại bất cứ tầng nào là tổng các mômen do lực cắt chấn độngtại mối tầng gây ra phía trên sàn tầng đó Mômen lật và lực cắt được phân bố trênnhững cấu kiện chống lại tải trọng ngang tỷ lệ với độ cứng của chúng, thông thườngđối với công trình có bản sàn bằng bêtông hoặc kim loại có bêtông ở trên, thì thừanhận rằng độ cứng của bản sàn là tuyệt đối

4 PHƯƠNG PHÁP PHỔ PHẢN ỨNG.

Đây là một phương pháp dự đoán phản ứng lớn nhất của hệ chịu tác động độngđất dựa vào số liệu của các trận động đất xảy ra trước đó

4.1 Cách xây dựng phổ phản ứng

Để xây dựng phổ phản ứng của một vùng đất, người ta phải có các số liệu ghilại được từ các trận động đất xảy ra trong lịch sử động đất của vùng đất đó Các sốliệu này thường được ghi lại dưới dạng giản đồ của gia tốc theo thời gian gọi là cácbăng gia tốc Đem các băng gia tốc này lần lượt kích thích lên một chuỗi các hệ mộtbậc tự do có giảm chấn có chu kỳ dao động tự nhiên khác nhau Với mỗi hệ đó, tathu được một giá trị phản ứng cực đại trong suốt quá trình kích thích Tập hợp cácgiá trị phản ứng cực đại đó lại ta được đường phổ phản ứng của một băng gia tốc

Tiến hành tương tự với các băng gia tốc khác và ta cũng thu được các đường phổphản ứng của mỗi băng Các đường phổ phản ứng này rất gồ ghề, ta phải “mịn hóa”

các đường phổ này để có được đường phổ phản ứng của vùng đất đó Xem hình 2.1

Hình 2.1 cách xây dựng phổ phản ứng.

Thông thường, người ta chỉ đo giá trị cực đại của chuyển vị Vì vậy, chỉ thu đượcphổ phản ứng chuyển vị “thật” Từ “thật” ở đây để phân biệt với từ “giả” của phổphản ứng vận tốc “giả” và phổ phản ứng gia tốc “giả” Vì 2 loại phổ này được suy

ra từ phổ phản ứng chuyển vị trên cơ sở dao động của hệ một bậc tự do Phươngtrình dao động có dạng: u u osint

Giá trị phổ vận tốc được suy từ phổ chuyển vị : S v S d hay S v 2 S d

T



Giá trị phổ gia tốc được suy từ phổ chuyển vị : 2

S S  S

4.2 Lý thuyết tính toán.

Giá trị chuyển vị cực đại tổng quát của dạng dao động n:

Ứng xử của hệ với chu kỳ T 1

Ứng xử của hệ với chu kỳ T 2

Trong đó : San là giá trị nội suy được từ phổ phản ứng gia tốc ứng với chu kỳ Tn

và hệ số giảm chấn của mode n

Các giá trị nội lực, lực căt, mômen có thể được tính toán từ lực ngang bằng cáchphân tích lực tĩnh 0

N

j jn j

j jn j

W W

với Wj = mj.g - khối lượng tại tầng thứ j

g – gia tốc trọng trường

Lực tập trung tại mỗi tầng có thể suy ra từ lực cắt tại móng:

1

j j on

j jn j

j jn j

h W h

Tóm lại: ứng xử lớn nhất của hệ kết cấu nhiều tầng đã được mô hình hóa chịu

tác dụng của chuyển động nền đất bằng phương pháp phổ phản ứng có thể được xácđịnh theo các bước sau:

1) Xây dựng phổ phản ứng của nền nếu chưa được xây dựng sẵn

2) Xác định các đặc trưng động lực học của kết cấu

a) Tính toán khối lượng và độ cứng m, k

b) Xác định hệ số giảm chấn ứng với mode n n

3) Giải phương trình K m 2 để xác định tần số giao động tự nhiên n vàhàm dạng n Thực chất đây là việc giải bài toán trị riêng của đại số tuyến tính

4) Xác định ứng xử lớn nhất của mỗi mode

a) Xác định Sdn và Sa n từ phổ chuyển vị và phổ gia tốc ứng với chu kỳ Tn và

n



b) Tính chuyển vị từng tầng

c) Tính biến dạng của tầng

d) Tính lực ngang tác dụng tại từng tầng

e) Tính nội lực, lực cắt, mômen bằng phươn pháp tĩnh dựa vào lực ngangtừng tầng

5) Tổ hợp ứng xử từ các mode để có được ứng xử thực tế của kết cấu

4.3 sử dụng chương trình tính kết cấu Sap2000, Etabs tính công

trình chịu tác động của động đất theo phương pháp phổ phản ứng

2.2.3.1 Tải gia tốc

Tải gia tốc được dùng để mô tả chuyển động của đất nền và được dùng để tínhtải trọng cho công trình trong phương pháp phổ phản ứng và phương pháp lịch sử –thời gian

Khi định nghĩa tải gia tốc, chương trình sẽ tự động tính toán cho cả 3 phương phụthuộc vào độ lớn của gia tốc nền

Để có được tải gia tốc theo 3 phương, phải có khối lượng tương ứng theo 3phương mx , my , mz để tạo ra lực quán tính

Tải trọng này được tính toán cho từng cấu kiện và từng điểm và sau đó được tổhợp lại trong toàn thể kết cấu Tải trọng gia tốc tác dụng lên một điểm có giá trịngược chiều với chuyển vị tịnh tiến của khối lượng trong hệ tọa độ địa phương Nócó thể sẽ thay đổi trong hệ tọa độ tổng thể

Không thể tạo ra tải gia tốc hướng tâm mà chỉ có thể tạo ra tải gia tốc thẳng vì

ta đang dùng hệ tọa độ thẳng vuông góc chứ không dùng hệ tọa độ trụ hoặc hệ tọađộ cầu

Tải gia tốc có thể tạo ra với tất cả các loại phần tử trừ loại phần tử Asolid

Tải gia tốc có thể thay đổi trong mỗi hệ tọa độ Trong hệ tọa độ cố định (hệtổng thể hoặc hệ thay thế), tải gia tốc được thiết lập theo chiều dương trục x,y,z vàchúng luôn theo chiều của UX, UY,UZ

Trong hệ tọa độ địa phương của phương pháp phổ phản ứng phương pháp lịch sử– thời gian, tải gia tốc có chiều dọc theo chiều dương của trục 1,2,3 thuộc U1, U2,U3

2.2.3.2 Hệ tọa độ địa phương của phổ phản ứng

Mỗi phổ phản ứng có một hệ tọa độ địa phương của riêng nó Được dùng để xácđịnh phương của lực do gia tốc nền gây ra Hệ trục tọa độ địa phương này biểu diễnbởi 3 trục 1,2 và 3 Được xác định dựa theo hệ trục tọa độ tổng thể X,Y và Z

Hệ tọa độ địa phương có thể quay quanh trục Z của hệ tọa độ tổng thể Trục địaphương 3 luôn trùng với trục Z tổng thể Trục 1 và 2 địa phương sẽ trùng khớp vớitrục X,Y tổng thể nếu góc quay “ang” bằng 0 nói cách khác, hệ “ang” được tạo rabằng cách quay trục 1 từ trục X theo chiều kim đồng hồ khi chiều dương của trục Z

đang hường về phía bạn Ta có thể ấn định góc quay của hệ tọa độ địa phương bằng

cách nhập góc quay “Excitation Angle” khi định nghĩa phổ phản ứng.

2

ang csys

Hình 2.2 hệ trục tọa độ địa phương của phổ phản ứng

2.2.3.3 Đường cong phổ phản ứng.

Đường cong phổ theo mỗi phương được thiết lập từ các hàm có sẵn trong Etabshoặc từ hàm do người thiết kế xây dựng Tất cả các điểm của đường phổ phản ứngđều có hoành độ và tung độ lớn hơn hoặc bằng 0

Ta có thể xác định hệ số khuếch đại (Scale Factor) để khuếch đại tung độ củaphổ gia tốc Điều này rất cần thiết khi muốn thay đổi gia tốc nền tại mỗi nơi khácnhau

Nếu dải chu kỳ của phổ phản ứng không được định nghĩa đủ cho dải chu kỳ daođộng các mode của kết cấu, đường phổ phản ứng sẽ tự động được mở rộng chonhững chu kỳ chưa được định nghĩa Gia tốc ứng với những chu kỳ đó là hằng số vàcó giá trị bằng với gia tốc tại điểm được định nghĩa gần đó nhất

2.2.3.4 Trình tự khai báo.

Tiếp theo các bước khai báo thông thường cho mô hình kết cấu, cần thực hiệnthêm các bước sau để khai báo cho việc tính tác động của động đất lên công trình

Bước 1 khai báo khối lượng riêng trong định nghĩa vật liệu, bằng trọng lượng

riêng chia gia tốc trọng trường

Bê tông: khối lượng riêng, Mass per unit volume :

Lưu ý: Khối lượng tham gia tính giao động:

Khối lượng của đà, dầm, cột, sàn, vách cứng sẽ được phần mềm tự tính toántheo định nghĩa vật liệu mà ta đã khai báo.

Khối lượng hoàn thiện, khối lượng tường, mái, hệ thống kĩ thuật, đường ống vàmột phần hoạt tải do người thiết kế tự tính toán theo tiêu chuẩn hiện hành Ta cóthể tham khảo tiêu chuẩn tính toán thành phần động của tải trọng gió của Việt Nam

Dạng khối lượng

Hệ số chiết giảm khối lượng

Các vật liệu chất chứa trong kho, si lô, bun ke, bể chứa 1,0Người, đồ đạc trên sàn

tính tương đương phân

bố đều

thư viện và các nhà chứa hàng, chứa hồ

Cầu trục và cẩu neo

các vật nặng

Trong phạm vi đề tài này, ta giả sử lấy hệ số chiêt giảm khối lượng là 0,5 đốivói hoạt tải

m = q/g = (tt + 0,5p)/g

Bước 2 gán khối lượng cho kết cấu.

khối lượng tập trung.

a) phân tích phẳng : đối với những dạng nhà chạy dài, đối xứng và những dạng

nhà khác được quy định trong TCXD 375:2006

Khối lượng tập trung sẽ được phân cho các nút: M = m x S

Trong đó: m – khối lượng phân bố trên diện tích sàn m q tt 9,810,5p

g



S – diện tích sàn

Thông thường, giá trị q = 9÷14 kN/m2 thường chọn q = 10÷11 kN/m2

Nếu S là diện tích sàn một tầng thì M = m x S là tổng khối lượng của sàn mộttầng Ta có thể phân bố đều cho các nút trên một tầng đó hoặc phân bố không đều

phụ thuộc vào sự phân bố thực tế trên sàn, sao cho tổng khối lượng phân bố cho các

nút phải bằng M

Lưu ý sự gán khối lượng cho các nút không đều sẽ là một phần nguyên nhân dẫnđến sự xoắn trong dao động của công trình sau này

Gán khối lượng tập trung M bằng Joint Mass :

Assign/ Joint/Point -> Additional Point Mass…

b) Phân tích 3 chiều

Nhập mô hình 3 chiều có cả sàn và vách

cứng Nhưng không cần chia nhỏ phần tử

Shell khi giải bài toán dao động vì sai số chỉ

là 1 % so với khi có chia nhỏ các phần tử từ

Shell trong khi làm tăng khối lượng tính toán

lên nhiều Trừ khi ta muốn xem xét kỹ nội lực

trong kết cấu

Khai báo khối lượng theo các cách sau:

Cách 1: M = (HT hoàn thiện + HT tường + HT)/g

M = (1.1 + 2.5 + 2 = 5.6 kN/m2) / (g = 9,81) = 0.56 kN/m2

Sau đó gán lên Shell bằng Erea Mass.

Assign Shell/ Erea -> Additional Erea Mass…

Để diễn tả được sự phân bố thực tế khối lượng trên sàn, ta có thể gán mỗi ô sànmột giá trị khối lượng phân bố khác nhau sao cho tổng khối lượng trên một sànkhông đổi

Cách 2 : trong trường hợp để cho máy chạy nhanh hơn, ta chi cần nhập khung,

và thay những vị trí có vách cứng bằng một giàn tương đương Kích thước các thanhcủa dàn được chọn gần đúng như sau Tiết diện thanh chéo của dàn có chiều rộngvà cao bằng chiều dày của vách cứng Chiều cao tiết diện thanh cánh thượng vàcánh hạ gấp 2 chiều dày vách, chiều rộng tiết diện bằng chiều dày vách Kết quảchạy trên nhiều mô hình cho thấy giá trị của chu kỳ dao động gần đúng với khi nhậpvách cứng nhưng hình dạng của các mode dao động ứng với các chu kỳ đó thì khôngcòn giống với khi nhập vách và sàn nữa Vì vậy, tôt nhất là nên nhập cả vách vàsàn khi tính mô hình 3 chiều

khi đó, chọn toàn bộ các nút giao giữa dầm và cột, rồi gán đều bằng Joint Mass:

M = Gsan/(g.N) với N là số nút trên sàn Hoặc gán không đều như đã trình bày ởtrên

Cách 3 : không gán khối lượng cho các phần tử mà gán trực tiếp tải trọng lên

phần tử và để cho phần mềm tự tính khối lượng từ tải trọng đó

Khai báo các trường hợp tải: (xem Hình 2.3)

Hình 2.3 định nghĩa trường hợp tải

Ta gán tải trọng tĩnh thật sự, chưa cần khai báo tải trọng động trong giai đoạnnày Để phần mềm tự tính toán khối lượng từ tải trọng này, ta cần định nghĩa cácnguồn tạo khối lượng.

Mass SourceDefine / Mass Source (xem Hình 2.4)

Hình 2.4 định nghĩa nguồn tạo khối lượng

+ From Self and Specified Mass : khối lượng từ trọng lượng bản thân kết cấu và

khối lượng được định nghĩa

+ From Loads : khối lượng được tính từ tải trọng bằng cách chia cho gia tốc

trọng trường

+ From Self and Specified Mass and Loads : khối lượng tính từ trọng lượng bản

thân kết cấu, khối lượng định nghĩa và tải trọng

Bước 2 khai báo số mode cần để phân tích dao động.

Dao động thực tế của công trình là sự tổng hợp của nhiều dạng dao động(mode) Mỗi mode có một sự đóng góp khác nhau vào dao động theo phương đangxét Phụ thuộc vào sự dao động của mode đó theo phương đang xét là nhiều hay ít

TCXDVN 375:2006 quy định “Tổng các khối lượng hữu hiệu của các dạng dao động được xét chiếm ít nhất 90% tổng khối lượng của kết cấu” Xác định từ kết quả

phân tích

Sau khi chạy mô hình với các bước phân tích mô hình (Modal Analysis).Thực hiên các bước sau để xác định tổng khối lượng hữu hiệu của các dạng daođộng được xét đến

Display/ Show Table… Đánh dấu X vào ANALYIS RESULTS -> OK sau đó chọn xem bảng Modal Participating Mass Ratios (xem hình 2.5)

Hình 2.5 hệ số khối lượng tham gia

Theo ví dụ ở Hình 2.5, ta chỉ cần lấy đến mode thứ 7 vì khi đó hệ số khối lượngtham gia theo cả 2 phương đều lớn hơn 90% Số mode được chọn còn phụ thuộc vàohình dạng dao động của các mode đó đã đủ mô tả được hình dạng dao động củacông trình theo phương đó hay chưa

Bước 3 định nghĩa hàm phổ phản ứng

Trong Etabs có sẵn các hàm phổ phản ứng của tiêu chuẩn một số nước Tuynhiên ta không thể dùng được vì mỗi phổ phản ứng được lập với một vùng đất vànhững điều kiện tính toán đi kèm Trong TCXDVN 375:2006 có chỉ dẫn cách xâydựng phổ phản ứng thiết kế bằng công thức với 5 loại nền đất khác nhau Chu kỳ 0

< T < 4s được xây dựng theo phổ gia tốc, chu kỳ 4 < T <10s được xây dựng theophổ chuyển vị

Dưới đây là ví dụ đường phổ gia tốc được xây dựng theo tiêu chuẩn Việt Namvới nền đất loại A Xem hình 2.6 Ddải chu kỳ từ 0 đến 10s tung độ của đường phổ

đều được chia cho ag xem Phụ Lục 2 để biết cách dựng đường phổ theo TCVN Xem phụ lục 5 để biết cách đưa đường phổ mà đề tài đã xây dựng vào phần mềm

để tính toán

Hình 2.6 phổ phản ứng đất loại A theo TCXDVN

Bước 4 định nghĩa trường hợp tải

Vì tung độ của phổ phản ứng đã chia cho ag nên trong định nghĩa trường hợpđường phổ phản ứng ( Response Spectrum Case) Ta phải nhân gia tốc nền với đơn

vị tương ứng vào hệ số khuếch đại Scale Factor với giá trị : ag*g*hệ số khuếch đạitheo phương đang xét Ví dụ, tác động của phổ “A” lên phương U1, U2 là 100%(Scale Factor = 1) Tác động của phổ “A” lên phương U3 là 40% (Scale Factor = 0,4

) Xem hình 2.7 trong thực tế, người ta chỉ đo được giá trị phổ phản ứng theo một

phương, muốn kể đến tác động đồng thời của 2 phương lên công trình, ta thường chotác động của phổ lên phương thứ 2 bằng khoảng 30% so với phương thứ nhất Còntheo phương đứng, ta phải xây dựng đường phổ phản ứng riêng cho phương đứng

Hình 2.7 định nghĩa phân tích phổ phản ứng

A Tổ hợp phản ứng từ các mode (Modal Combination)

Đối với mỗi phương hoạt động của gia tốc, giá trị cực đại của nội lực, ứng suất,chuyển vị được tính toán cho tất cả các vị trí của kết cấu ứng với mỗi dạng daođộng Những giá trị cực đại đó trong mỗi dao động sẽ được tổ hợp lại để cho ra mộtgiá trị duy nhất của phương đó Sự tổ hợp các dạng dao động theo một phương nhấtđịnh được thực hiện bằng các phương pháp sau:

a) Phương pháp CQC (Complete Quadratic Combination)

phương pháp complete Quadractic combination được mô tả bởi Wilson,Derkiureghion và Bayo (1981) Đây là phương pháp mặc định cho việc tổ hợp môhình trong phần mềm

Phương pháp CQC thực hiện việc tính toán, thống kê và tổ hợp giữa những cặpcó dạng dao động gần giống nhau Những dạng này được cho bởi mô hình giảm