Trang 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG * * *HỒ NGUYỄN VIẾT NAM PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG TƯỜNG XÂY CHÈN ĐẾN ỨNG XỬ CỦA KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG CÓ TẦNG YẾU SOFT STORY CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT LUẬN VĂN THẠ
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG * * * HỒ NGUYỄN VIẾT NAM PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG TƯỜNG XÂY CHÈN ĐẾN ỨNG XỬ CỦA KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG CÓ TẦNG YẾU (SOFT STORY) CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG ĐỒNG NAI, NĂM 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG * * * HỒ NGUYỄN VIẾT NAM PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG TƯỜNG XÂY CHÈN ĐẾN ỨNG XỬ CỦA KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG CÓ TẦNG YẾU (SOFT STORY) CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG MÃ NGÀNH: 8580201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGUYỄN HỒNG ÂN ĐỒNG NAI, NĂM 2023 LỜI CẢM ƠN Bài Luận văn thạc sĩ kỹ thuật hoàn thành sau gần 02 năm học tập nghiên cứu với giảng dạy quý thầy cô giáo Trường Đại học Lạc Hồng Tác giả học viên cao học Khoa Sau Đại học khóa 2021-2023 Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới Thầy hướng dẫn TS Nguyễn Hồng Ân ý tưởng khoa học độc đáo, bảo sâu sắc chia sẻ kiến thức uyên bác Thầy Thầy tận tình giúp đỡ cho nhiều dẫn khoa học có giá trị thường xuyên động viên, tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tác giả suốt trình học tập, nghiên cứu luận văn nâng cao lực nghiên cứu khoa học Để có kết này, tác giả nhận nhiều hỗ trợ, giúp đỡ quan có liên quan, thầy đồng nghiệp Tác giả xin bày tỏ cám ơn tới Ban giám hiệu nhà trường, thầy cô giáo Khoa Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình Dân dụng Công nghiệp, Khoa Sau Đại học – Trường Đại học Lạc Hồng đào tạo, hướng dẫn tạo điều kiện, môi trường thuận lợi cho tác giả trình học tập thời gian qua Tác giả xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Lạc Hồng, Khoa đào tạo Sau đại học, Khoa Kỹ Thuật Công Trình, nơi tác giả nghiên cứu hồn thành luận văn, động viên tạo điều kiện thuận lợi để học viên hoàn thành luận văn Cuối cùng, tác giả bày tỏ lòng biết ơn người thân gia đình ln động viên khích lệ, chia sẻ khó khăn với tác giả q trình thực luận văn Đồng Nai, ngày tháng năm 2023 Tác giả Hồ Nguyễn Viết Nam LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn TS Nguyễn Hồng Ân Các số liệu, kết nghiên cứu nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Đồng Nai, ngày tháng năm 2023 Tác giả Hồ Nguyễn Viết Nam TÓM TẮT LUẬN VĂN Hiện tính tốn, thiết kế kết cấu khung bê tơng cốt thép có tường xây chèn, tường xây chèn thường xem tải trọng, bỏ qua độ cứng Phương pháp tính tốn dựa quan điểm tường xây chèn có độ bền thấp nhiều so với khung bê tơng cốt thép xung quanh, khó kiểm sốt chất lượng thi cơng thiên an tồn cho kết cấu Thơng qua kết nghiên cứu lý thuyết tính tốn khung có tường xây chèn chèn, luận văn phân tích ảnh hưởng tường xây chèn đến ứng xử kết cấu nhà cao tầng có tầng yếu (soft story) chịu tải trọng động đất thông qua ứng xử chu kỳ, dạng dao động, chuyển vị, độ trôi tầng nội lực thơng qua mơ hình phân tích cho thấy tường xây chèn có độ bền nhỏ tham gia hỗ trợ đáng kể vào khả chịu lực khung Sự tồn tầng yếu, có đặc điểm động độ cứng giảm đáng kể so với tầng phía trên, đặt thách thức tính tồn vẹn kết cấu tịa nhà cố động đất Thông qua kết hợp mơ số học mơ hình phân tích, luận văn phân tích yếu tố khác bố trí tường, kích thước tính chất vật liệu để hiểu tác động chúng lên ứng xử động kết cấu Các kịch tải trọng động đất khác nhau, bao gồm chuyển động mặt đất có cường độ nội dung tần số khác nhau, xem xét để đánh giá hiệu suất cấu trúc điều kiện khác Kết nghiên cứu cung cấp hiểu biết quan trọng ứng xử kết cấu nhà cao tầng có tầng yếu tường xây chèn trường hợp động đất Nghiên cứu nhấn mạnh tầm quan trọng việc thiết kế chi tiết hóa tường xây chèn để cải thiện hiệu suất chịu động đất kết cấu Luận văn thảo luận chiến lược nâng cấp hướng dẫn thiết kế để tăng cường khả chống lại động đất giảm rủi ro liên quan đến tịa nhà có tầng yếu Tóm lại, luận văn cung cấp phân tích tồn diện ảnh hưởng tường xây chèn đến ứng xử kết cấu nhà cao tầng có tầng yếu chịu tải trọng động đất Nghiên cứu nhấn mạnh tầm quan trọng việc hiểu tương tác tường xây chèn hệ thống kết cấu tổng thể để thiết kế nâng cấp hiệu suất chống động đất tòa nhà MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN TÓM TẮT LUẬN VĂN DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT PHẦN MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ TƯỜNG XÂY CHÈN ĐẾN ỨNG XỬ CỦA KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG CÓ TẦNG YẾU 1.1 Tổng quan nhà có tầng yếu giới Việt Nam 1.2 Sự làm việc tầng yếu tác dụng tải trọng động đất .8 1.3 Tổng quan hệ tường cơng trình xây dựng 10 1.4 Các yêu cầu thiết kế xây dựng tường nhà .12 1.4.1 Yêu cầu cường độ chịu lực 13 1.4.2 Yêu cầu độ cứng độ bền tường 13 1.4.3 Yêu cầu tăng khả chịu lực tường 14 1.4.4 Yêu cầu vật liệu xây tường đảm bảo chất lượng 14 1.5 Các loại tường xây cơng trình xây dựng .14 1.5.1 Tường gạch chịu lực 14 1.5.2 Tường xây cốt thép 15 1.5.3 Tường gạch rỗng 16 1.5.4 Tường gạch composite 17 1.5.5 Tường xây sau dự ứng lực .18 1.6 Tóm tắt chương .18 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT TƯỜNG XÂY CHÈN ĐẾN ỨNG XỬ CỦA KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG CÓ TẦNG YẾU (SOFT STORY) CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT 19 2.1 Tầng yếu 19 2.2 Ứng xử đàn hồi 23 2.2.1 Polyakov S.V 23 2.2.2 Smith Carter 24 2.2.3 Mainstone 26 2.3 Ứng xử sau đàn hồi 28 2.3.1 Chrysostomou cộng 28 2.3.2 Crisafulli Carr .29 2.3.3 Smyrou cộng 30 2.3.4 Ibarra cộng .30 2.3.5 Rodrigues cộng .31 2.4 Phản ứng khung có tường xây chèn tác động động đất 32 2.4.1 Phản ứng sau đàn hồi khung có TXC .33 2.4.2 Độ dẻo chuyển vị thẳng 34 2.4.3 Hệ số giảm lực tác động (hệ số ứng xử kết cấu) .36 2.4.4 Xác định hệ số ứng xử q khung có tường xây chèn theo TCVN 9386- 1(2012) “Thiết kế cơng trình chịu động đất 39 2.5 Ảnh hưởng tường chèn tới phản ứng dầm khung 40 2.6 Tóm tắt chương .46 Chương PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG TƯỜNG XÂY CHÈN ĐẾN ỨNG XỬ CỦA KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG CÓ TẦNG YẾU (SOFT STORY) CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT .47 3.1 Thơng tin mơ hình phân tích 47 3.1.1 Mơ hình trường hợp phân tích 47 3.1.2 Phương pháp mô 50 3.2 Đặc trưng vật liệu tường gạch xây 51 3.3 Kết phân tích 53 3.3.1 Chu kỳ dao động mơ hình 53 3.3.2 Dạng dao động cơng trình 55 3.3.3 Phản ứng chuyển vị tầng 60 3.3.4 Phản ứng chuyển vị lệch tầng 63 3.4 Phản ứng nội lực tác dụng lên tầng 66 3.4.1 Lực cắt tầng .66 3.4.2 Moment xoắn tầng 69 3.4.3 Moment tầng 72 3.5 Lực cắt đáy .75 3.6 Kết luận chương 76 KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Cường độ chịu nén tính tốn, R, khối xây gạch loại 51 Bảng 3.2 Chu kỳ dao động mode công trình trường hợp .53 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Một số dạng cơng trình có tầng yếu Hình 1.2 Kết cấu có tầng yếu Hình 1.3 Sơ đồ biến dạng khung tác dụng tải trọng động đất Hình 1.4 Sơ đồ biến dạng làm việc khung khơng có tường chèn tầng 10 Hình 1.5 Tường xây gạch cơng trình xây dựng 11 Hình 1.6 Tường gạch khơng nung cơng trình dân dụng .13 Hình 1.7 Tường gạch chịu lực 15 Hình 1.8 Tường xây cốt thép 16 Hình 1.9 Tường gạch rỗng 17 Hình 1.10 Tường gạch composite 17 Hình 2.1 Minh họa kết cấu có tầng yếu 19 Hình 2.2 Tầng yếu tịa nhà bê tơng cốt thép, New Zealand 20 Hình 2.3 Tầng yếu tịa nhà bê tơng cốt thép, Ấn Độ 20 Hình 2.4 Bệnh viện Olive View .21 Hình 2.5 Một số tịa nhà khung gỗ tầng yếu bị hư hại trận động đất Northridge 1994 trận động đất Loma Prieta, California năm 1989 21 Hình 2.6 Một số tịa nhà hỗn hợp có người với cửa hàng tầng bị hư hại nghiêm trọng bị sập trận động đất Bhuj, Ấn Độ năm 2001 22 Hình 2.7 Tịa nhà khung bê tông cốt thép thành phố Ấn Độ 23 Hình 2.8 Mơ hình quy đổi TXC thành chéo tương đương 23 Hình 2.9 Mơ hình quy đổi TXC thành chéo tương đương Smith Carter 25 Hình 2.10 Đường cong thực nghiệm quan hệ n anh .26 Hình 2.11 Giả thuyết phân bố lực góc TXC Smith cộng 26