Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Kỹ thuật Xây dựng: Tính toán kết cấu bê tông cốt thép chịu động đất theo phương pháp lịch sử thời gian

Kết cấu "bê tông cốt thép có các ưu điểm như có cường độ cao, khả năng chịu lực lớn, độ bénsao, khả năng chống nhiệt và hip thụ năng lượng tt, d8 tạo hình, giá thành thắp được sử dụng nh

LỜI CAM ĐOAN

Kính gửi: - Ban giám hiệu Trường Đại học Thủy Lợi

- Phòng Đào tạo đại học và Sau đại học Tên tôi là: Lê Mạnh Tài

nghiên cứu khoa học độc lập của riêng tôi Nội dung trong luận văn có tham

khảo và sử dung tải liệu của các nghị định, thông tư, tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành và các trang wed theo danh mục tai liệu tham khảo của luận văn.

Hà Nội, ngày 21 tháng 11 năm 2018

HỌC VIÊN

LÊ MẠNH TÀI

LỜI CẢM ƠN

‘Sau một thời gian nghiên cứu, với sự nỗ lực của bản thân cùng với sự hướng dẫn tậntình của Thầy TS Nguyễn Anh Dũng em đã hoàn thinh luận văn theo đúng nội dung của đề cương nghiền cứu đã được Hội đồng Khoa học và Đảo tạo của Khoa công trìnhphê duyệt

Em xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Anh Dũng, đã chi bio tận tình, hướng dẫn

cho em trong thời gian làm luận văn, Cùng với đó em xin gửi lời cảm ơn các th giáo trong bộ môn Xây dựng dân dụng va công nghiệp nói riêng cũng như các thầy,

giáo trong trường Đại học Thủy lợi nói chung đã dạy dỗ, diu dit em trong suốt hai

năm qua Qua iy em cũ 1g xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bé đã luôn ở bên động viên, giúp đỡ em trong suốt thời gian qua.

Trong quá trình thực hiện luận văn, em đã cỗ gắng và nỗ lực hết mình song do những.hạn chế v8 kiến thức, thi gian, kinh nghiệm và ti li tham khảo cho nên luận văn

không tránh khỏi những thiểu sót em rắt mong nhận được sự đóng góp và tư vin của

sắc thầy cô,

Xin trân trọng cảm ond.

Hà Nội, ngìy2I tháng 11 năm 2018

HỌC VIÊN

LÊ MẠNH TÀI

LỜI MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE TÍNH TOÁN KET CẤU BÊ TÔNG COT THÉPCHIU DONG DAT 31.1 Tổng quan về động đất 31.1.1 Binh nghĩa, nguồn gốc cia động đất 31.1.2 Curing độ động đất 71.1.3 Động dt én lãnh thổ Việt Nam 91.2 Kết cấu bê tông cốt thép và các đặc trưng vật liệu 141.2.1 Tổng quan về kết cầu bể tông cốt thép 4

1.2.2 Đặc điểm của nha nhiều ting 17

1.2.3 Đặc tg vật liệu bể tông trong Tiêu chuẩn Việt Nam 20 1.2.4, Đặc trưng vật liệu cốt thép trong Tiêu chuẳn Việt Nam 25CHUONG 2: CO SO LY THUYET CUA TINH TOAN KET CAU BE TONG

COT THÉP CHIU DONG DAT THEO PHƯƠNG PHÁP SỬ THỜI GIAN.

2.1 Một số giá thiết tính toán 40

3.1 Tổng quan 49

3.1.2 Giới thiệu về phần mềm ứng dụng tính toán ETABS 493.1.3 Lập mô hình tính toán 50

3.2 Tỉnh toán tải trong tĩnh tác dụng lên công trình.

3.2.1.7 hải

3.2.2 Hoạt tải

3.2.3, Tải trọng gid.

3.3 Tính toán tải trong động đất tác động lên công trình

3.3.1 Phương pháp tỉnh lực ngang tương đương.

3.3.2 Phương pháp phổ phản ứng.

3.3.3, Phương pháp phân tích theo lịch sử thời gian.

3.4, Kết qua tinh toán.

3.5, Nhận xét và đánh giá

s0

51

s 52 66 66 72 84

92

99KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ, eo 100

DANH MỤC HÌNH VEHình 3.1: Mô hình tính toán số

Hình 52: Khai bo lo ti rong or Hình 33: Khai bio cúc thông số theo TCVN 9386/2012 rên co ởtu chuin ECS 2004 68

14 Hình 3.5: Dinh nghĩa nguồn tạo khối lượng : soe TS

3.6: Khai báo số mode dao động 16 Hình 3.7: Phd phin ứng 78

‘Minh 3.8: Dinh nghĩa trường hợp tải wong động đắt se so T93.9: Giản đỏ giá tr 85Hiinh3.10: Dữ liệu trận động đất dưới dang file xt 86

Hình 3.11: Định nghĩa trường hợp phân tích : _ 3.13: Khai báo hệ số giảm chấn 87

Hình 3.13: Giá ti lực nền P theo phương OX % Hình 3.14: Giá trị lực nền P theo phương OY %

Hình 3.15: Giá trị mô men M3 theo phương OX 93 Hình 3.16: Giá trị mô men M3 theo phương OY 93 Hình 3.17: Giá trị mô men M2 theo phương OX 9 Hình 3.18: Giá tri mô men M2 theo phương OY oe so 4

Hình 3.19: Giá ti lực cắt V2 theo phương OX 95 Hình 3.20: Giá tr lye cắt V2 theo phương OY 95

Hình 3.21: Giá trị lực cắt V3 theo phương OX - —_

Hình 3.22: Giá trị lực cắt V3 theo phương OY, 96Hình 3.23: Giá trị mô men xoắn T theo phương OX, 97Hình 3.24: Giá tri mô men xoắn T theo phương OX oe -.97

Hình 3.25: Giá trị chuyển vị theo phương OX _ on 8 Hình 3.26: Giá trị chuyển vị theo phương OY 98

DANH MỤC BANG BIEU Bảng 1.1 - Các cường độ tính toán của bê tông Rp, Ro khi tinh toán theo các trạng thái

giới hạn thứ nhất, Mpa (theo TCVN 5574:2012) 2Bảng 1.2 - Cường độ chịu kéo tinh toần của bê tông Rbt ứng với cắp độ bền chịu kéo của bê tông, Mpa (theo TCVN 5574:2012) 2Bang 1.3 - Mô đun dan hồi ban đầu của bê tông khi nén và kéo, Eb x 10-3, MPa 24.Bảng 1.4 - Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn Rsn và cường độ chịu kéo tính tn của hep thanh khi tinh toán theo các trang thấi giới hạn thứ bai Rs, ser (theo TCVN

5574:2012) sưu sư — - 26

Bảng 1.5 - Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn Rsn và cường độ chịu kéo tính ton của thếp

so khi tính toán theo các trang thải giới hạn thứ hai Rs se (theo TCVN 5574:2012) 26Bang 1,6 - Cường độ tính toán của cốt thép thanh khi tính toán theo các trang thái giới

han thứ nhất (theo TCVN 5574:2012), 27

Bảng 1.7 - Cường độ tinh toán của cốt thép sợi khi tính toán theo các trang thấi giới

hạn thứ nhất, Mpa (theo TCVN 5574:2012) 28 Bảng 1.8 - Mô dun din hồi của một số loại edt thép (theo TCVN 5574:2012) 29

Bang 2.1: Bang áp lực gió theo bản đỗ phân vùng áp lực gió lãnh thé Việt Nam 32Đăng 2.2: Bảng gi trì giới hạn của tần số dao động riêng AL „38Băng 2.3: Bảng hệ sé áp lực động cũa tai trọng gis oe 34Bảng 2.4: Bảng hệ số tương quan không gian áp lực động cia tải trong gid 35

Bảng 3.1 Giá tị thành phần tỉnh của tải trong gi đấy theo phương X được quy thành

53

của tải trong gió day theo phương Y được quy thành

tải trong tập trung tác dụng nên tâm cứng

Bảng 3.2 Giá trị thành phần

tải trọng tập trung tác dụng nên tâm cứng 54

Bang 3.3 Giá trj thành phần động của tả trọng gió theo phương OX ứng với dạng dao

Bing 3.6 Giá tị thành phần động của ti trong giỏ theo phương OY ứng với dạng daođộng thứ ba được quy thành tai trọng, ip trùng tác dụng nên tâm cứng 6i

Bảng 37 Giá trị thành phần động của tải trọng gió theo phương OX ứng với dạng dao

1 Tính cấp thiết của đề tài:

"Động đắt là một hiện tượng tự nhiên gây ra chuyển động rét mạnh của nên đất làm sụp

đỗ nh của gây thiệt hại về người và ti sin ảnh hưởng đến đi sống kin tế xã hội Do

đồ việc thiết kế công tình chịu động đất là cần thiết đ bảo vệ tính mạng con ngườicũng như của cải vật chất bên trong công trình Công trình được thiết kế chịu động achính là một cách bảo vệ gián tiếp tính mạng và của cải bên trong công trình Kết cấu

"bê tông cốt thép có các ưu điểm như có cường độ cao, khả năng chịu lực lớn, độ bénsao, khả năng chống nhiệt và hip thụ năng lượng tt, d8 tạo hình, giá thành thắp được

sử dụng nhiều dé xây các công trình nhất là trong khu vực có động đất lớn, thường.xuyên xây ra,

từ phương Hiện nay có nhiều phường pháp tinh toán cho các công trình chịu động

pháp đơn giản cho đến phức tạp Tay từng đặc điểm, từng ng trình yêu cầu độichính xác như thể nào mà lựa chọn từng phương pháp phủ hợp Do như cầu ngày cingcao về mặt bảo vệ tính mạng, tiết kiệm chỉ phí đầu tư xây dựng cũng như phản anhcược gin đứng sự làm việc của kết cầu so với sự làm việc thực tế Trên th giới nhiều

quốc gia đã sử dụng phương pháp tinh toán theo lich sir thời gian, phương pháp này

được đánh giá là cổ sự phản ảnh khả chính xác nhưng cin có diy đủ cơ sở dữ liệu của

các trân động dit đã xảy ra, Tại Việt Nam việc nghiên cứu và áp dụng vào các công

trình còn nl hạn chế, Do đồ việc nghiên cứu phương pháp phân tích ứng xứ của kết clu bê tổng cối thép chịu động đất dùng cách phân ích the lịch sử thôi gian đựa trêntiêu chuẩn Châu Âu là phủ hợp với tinh hình phát triển xã hội, mang tính chất cấp thiếtđối với ngành xây dựng nói chung.

2 Me đích nghiên cứu của đề

[Nehién cứu phương pháp tính toán kết cầu bé tông cốt thép chịu động đắt phân tíchtheo lịch sử thời gian, đưa ra được một số nhận xé về kết quả nhận được so với một số

hb toán khác d

phương pháp

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài:

Đối tượng nghiên cứu: Khung không gian kết cầu bê tông cốt thép nhà nhiễu ting.

Pham vi nghiên cứu: Sử dụng phương pháp tinh toán khung không gian chịu động đắt

ai ng phương pháp phân tích theo lịch sử thời gian.

4 i dụng nghiên cứu của đề

Dinh gi, đưa ra được tu nhược điểm, những mặt được và hạn chế của một số phương

pháp tính toán kết cấu bê tông cốt thép chịu động dat so với tính theo phương pháp

theo lịch sử thời gian.

5 Phương pháp nghiên cứu:

Phương pháp lý thu

"Phương pháp phân tích, tổng hợp,

6 Nội dung chính của luận văn:

Luận văn tình bày phần mở đầu, phn kết luận và kién nghị Luận văn gồm 3 chương

chính như sau:

Chương 1: Tổng quan về tinh ton kết cầu bê tông cốt thép chịu động đắt

Chương 2: Cơ sở lý thuyết của tính toán kết cấu bê tông cốt thép chịu động đất theo

phương pháp lịch sử thời gian

Chương 3: Nghiên cứu tính toán kết cấu bê tông cốt thép chịu ti trọng động đắt theo

phương pháp phân tích lịch sử thời gian

CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE TÍNH TOÁN KET CAU BÊ TÔNG COT THÉPCHIU ĐỌNG DAT.

1.1 Tổng quan về động đất

LIL Định nghĩa, nguồn gốc cia động đất

Động dit là hiện tượng dao động rit mạnh nền đất xảy ra khỉ một nguồn năng lượnglớn được giải phóng trong thời gian rt ngắn do sự nứt rạn đột ngột trong phần vỏ hoặctrong phần áo trên của quả đắt

Nguồn gốc của động dit:

* Động đắt có nguồn gốc từ hoat động kiến tạo

“Từ những năm 60 của thể kỷ XX, các nhà địa chất và địa chin học đã đưa ra thuyết

kiến tạo mảng hay còn gọi là thuyết tri dạt các lục địa để giải thích cho nguồn gốc:

của ác trận động đất xuất ign trên thể giới Theo thuyết này, lúc đầu các lục địa gắnliền với nhau được gọi là Pangaea, sau đồ cách diy khoảng chimg 200 triệu năm chúng tách ra thành ni mảng cứng di chuyển chậm tương đổi so với nhau trên một lớp.

dung nham ở dạng thé lỏng, nhiệt độ cao để có hình dạng như ngày nay.

Tuy thuộc vào đặc thù của hoạt động kiến tạo, ranh giới phân chia giữa các mang thường cỏ các dang: cờ giữa đại đương, đứt gẫy, vòng cung các dio và vũng orogenic

Tại ving gi giữa đại dương, dung nham nóng chảy trong phần áo trao lên b mặt quảđất sau đồ nguội đi, bỗi din và mở rộng mảng thạch quyển theo phương ngang Tạicác đút gãy, các mang kiến tạo chuyển động tương déi so với nhau và bị hút vào trong

phẩn áo của quả đất tại các vùng orogenic.

Cie thành tựu khoa học kỹ thuật, đặc biệt là mang lưới dia chấn kế và quan trắc địa

chit trên thể giới đã chứng mình tinh đồng din của thuyết kiến tạo mảng, Do đó trong

vồng 10 năm tiếp heo, lý thuyết này đã được giới khoa học chấp nhận một cách rộngrãi và được xem là một trong những thành tựu khoa học lớn nhất của nhân loại trongthé ky XX

‘Theo giả thiết cơ bản của thuyết ign tạo mảng, bé mặt quả đất được tip hop từ một số

khối lớn gọi là mảng; trên, các mảng là các châu lục và đại dương Các mảng này.

chuyển động tương đổi so với nhau Toàn bộ v6 quả dit có thể hình dung được chiathành 15 mảng trong đồ có 11 mảng lớn (vĩ mảng) sau: mảng Âu ~ A, mảng châu Phi,

mảng châu Ge, mảng Philipin, mảng Thái Binh dương, mảng Cocos, mang Nazca,

mảng Bắc Mỹ, ming Nam Mỹ, ming Caribe và mảng Nam cực Cúc mảng lớn lạđược chia thành các mảng bé hon (vi mảng) qua các vết đút gãy nông hơn Hình 1.3.giới thiệu cúc mảng kiến tạo cũng các vet đút gây trên toàn bộ be mặt quả đắt

Tại vùng phân chia giữa các mảng xuất hiện các biển dạng tương đổi trên một vùng

khá hẹp Các biển dạng cổ thể xảy ra chậm và liên tục hoặc có thể xảy ra một cách độtngột đưới dạng các trận động đất các nhà khoa học đã xúc định được ba kiễu biển dang

hoặc ba kiểu chuyển động sau tại các bở biên mảng,

11.11 Chu động tách giãn

Tại một số vùng, các mảng di chuyển rời xa nhau, dung pham nóng chảy trong phan áo.trio lên bề mặt quả dit sau đó nguội di, bồi din và mở rộng mảng thạch quyển theo

phương ngang, Vùng bi biên mảng này có tên gọi là vùng sờ mỡ rộng và thường nằm

giữa các đại dương Ví dụ ming Bắc Mỹ và Nam Mỹ trượt về phía tây xa dẫn cácmảng A- Âu và châu Phi Ving gi mở rộng (đứt gly) chạy dọc giữa Đại Tay dươngtạo nên các núi lửa ngằm dưới bién; dung nham lỏng tràn lên bề mặt, nguội đi và bồixông thêm các mảng làm cho Đại Tây dương ngày cảng rộng ra Tốc độ chuyển độngtách rời giữa các mảng khoảng 2 đến 18 env/ndm; ving gờ mở rộng ven Thái Bìnhdương có tốc độ chuyên động lớn nhất

1.1.1.2 Chuyển động hút chim

Do kích thước của quả đt giữ nguyên không đổi, nén việc mở rộng các ming ti một

số bờ biên phải được bit lại bing việc thu hep Gác mảng tai một số bở biên khác, Điền

này đã được quan sit thấy qua chuyển động hút chim giữa hai mảng kề nhau Có hai

loại chuyển động hút chìm:

Chuyển động trườn: mảng này chuyển động ric xuống dưới mảng khác Ví dụ 11

mảng Ấn — ức rúc xuống dưới mảng A - Âu làm cho day Hymalaya bị diy cao

dẫn lên, mỗi năm khoảng 9 BR em;

“Chuyển động rúc đồng quy: hai mảng cung chuyển động rie xuống Vi dụ cée mảng

‘Cocos và Caribe cùng chuyển động hút chìm; xuống theo đứt gầy dọc bờ Tây TrungMỹ

Vang chuyển động hút chim thường nằm kẻ các thềm lục địa Khi tốc độ chuyển động

đồng quy của các ming lớn, tại vũng biên sẽ xuất hiện các rãnh sâu Khi tốc độ chuyểndong đồng quy chậm, các trim tích bồi lắng sẽ phủ kin các rãnh sâu.

1.1.13 Chuyển động trượt ngang:

“Chuyển động trượt ngang xuất hiện khi mảng này di chuyền tương đối so với ming

kh c theo phương ngang mai không làm sinh ra một phần vỏ mới hoặc làm mắt đi mộtphần vỏ cũ Có hai loại chuyển động ngang:

~ Chuyển động trượt tương đối tại đứt gẫy;

- Chuyển động va cham Vi dụ mảng A ~ Âu và ming châu Phi tin tại gin nhau gây

ra biến dạng nén ở vùng Địa Trung hải

“Trong quả trinh các mang địch chuyển tương đối sơ với nhau, biển dang dẫn dẫn đượctích luỹ lại tại các vũng khác nhau của vỏ trái đt Khi vật chất tạo nên vỏ Trái Dit đttới trạng thái biển dạng tới hạn, sự phá hoại đột ngột xảy ra Thế năng biển dạng tứcthời chuyển thành động năng và động đt xuất hiện Như vậy theo thuyết kiến tạomảng, các trận động đất chủ yêu phát sinh tại vùng ranh giới giữa các mảng và chỉ xây

ra khí én đã rơi vào trạng thái tới hạn về cường độ dẫn tới bi phá hoại đột ngột Do

đó, các trận động đắt tại các vùng biên của các mảng được gọi là động đắt ria mảng.

“Các trận động đắt mạnh xảy ra ở Chile Peru, Trung Mỹ, Đông Caribe, Nam Mexico, California, Nam Alaska, Nhật Bản, Dai Loan, Philipin, Indonesia, New Zealand và

vành dai Alpine = Caucase ~ Hymalaya thuộc loại này.

* Động đắt có nguồn gốc từ các đứt gây

đáKhi quan sit địa hình ta thường gặp những sự thay đổi đột ngột trong cấu trúc nề

các via đá có đặc tính khác nhau gối đầu vào nhau hoặc tựa lên nhau.dọc theo mặt tiếp xúc giữa chúng Sự cắt ngang cẫu trúc địa chit như vậy được gọi làđứt gy hoặc phay đa chất

Các đứt gly có thể có chiều dài từ vài mét tới hàng trăm kilômét và ân sâu vào lòngđất tới vải chục kilômét Chúng có thé được nhận biết qua khảo sát trạng thi địa hìnhtrên mặt đắt, nhưng nhiều khi rit khó phát hiện bằng cách quan sát vì đứt gly nằm sâutrong vỏ quả đắt không kéo ln tới bỄ mặt

Các vất đút gly được chia làm hai loại: hoạt động và không hoạt động Đứt gly hoạt

động là những đứt gly mà các khối vật chất ở hai bên mặt dit gly đang chuyển độngtương đối so với nhau, năng lượng biến dang đản hồi do quá trình kiến tạo được tíchlug và đến mot lúc nảo đó sẽ giải phóng đột ngột, gây ra động đất Đứt gẫy không hoạtđộng là các đứt sy trong qua khứ đã từng hoạt động, nay không edn chuyển động và

do đó sẽ không gây ra động đất Dit gay địa chắn ndi tiếng nhất trên thé giới thuộcloại hoạt động là đứt gly San Andreas ö California (Hoa Kỷ) Đứt gly này có chiều

dải 300 km và trượt ngang 6.4 m, từng gây ra trận động đất San Francisco năm 1906

và nhiều trận động đất p sau đó Tốc độ trượt trung bình tại một đút gly hoại động,thay đổi từ 10 - 100 mminam Một số đứt gly chuyển động liên tục, một số khácchỉ chuyển động khi động đắt xây ra Các đút gây hoạt động được phân loại dựa trêndạng hình học và hướng trượt tương đối giữa chúng Có thể phân chuyển đội

đứt gẫy cũng như dạng đút gẫy thành các loại sau

4) Trượt nghigng: sự dich chuyển xây ra theo phương song song với độ dốc của đứtgly (hoặc vuông góc với đường mạch ngang là giao tuyến giữa mặt đứt gẫy và mặtnằm ngang) Tuỷ thuộc vào hướng chuyỂn động tương đối của các mảng nằm hai bên

mặt đứt gy ma các đứt gẫy được phân loại như sau:

itt gy bình thường hoặc còn gọi là đứt gẫy thuận: lớp đá cứng phía trên mặt nghiêngcủa đút gy trượt xuống dưới so với lớp nằm dưới Các dit gly có mặt trượt gin thing

đứng cũng có thể xếp vào loại này;

"út gy nghịch: lớp đã cúng phía trên mặt đứt gly nghiêng trượt lên trên so với lớp đá

phía dưới đứt gi

+b) Truot ngang (côn gọi la trượt bằng): sự dich chuyển xảy ra theo phương ngang song

song với mạch ngang của đút gly Chuyển động trượt ngang thường xảy ra tại các đứt

gly gần thẳng đứng và có quy mô lớn, Tuy thuộc vào hướng chuyển động tương đối

ccủa vật chất trên mặt này hay mặt kia của đút gẫy mà phân loại đứt gly như sau:

‘Dit gẫy trượt ngang trái (trượt bằng trái): Nếu đứng từ một mảng quan sát thấy mang

kia trượt về phía tr:

Đứt gẫy trượt ngang phải (rượt bằng phảj: Nếu đứng từ một máng quan sit thấy

mảng kia trượt về ph phải

“rong một số trường hợp, chuyển động trượt tại các đứt gy thường kết hợp giữa

nghiêng và trượt ngang, nên cúc dit ey này được gọi là đt gây xiên

* Động đt phát sinh từ các nguồn gốc khác

Động đắt còn có thé phát sinh từ các nguyên nhân sau:

- Sự giãn nở trong lớp vỏ đã cứng của qua đất:

= Do các vụ nỗ hat nhân;

~ Do hoạt động của núi lửa;

~ Do sup đổ các hang động ngằm đưới đt:

~ Do tich nước vào các hỒ chứa lớn,

1.12 Cường độ động đắt

“Cường độ động ditt thể hiện mức độ tin phá mã động đắt có thể gây ra ở một khu

‘vue nào đó Giá trị thông số nảy dat giá tri cực đại ở chấn tâm rồi giảm dẫn theo khoảng cách chấn tâm và phụ thuộc vào điểm quan sit

‘Thang cường độ động đất

- Thang cưởng độ động đất (hay cắp động dit) phụ thuộc vào khả năng nhận thức cia

con người về mức độ phá hoại công trình xây dựng do động đất gây ra,

- Năm 1878, thang cường độ động dat được Rossi lập

~ Năm 1904, Cancani đã đưa ra một thang độ có định lượng cụ th trên cơ sở gia tốc

nên do trấn động gây ra

lâm 1931, hai nhà địa chất học H.O.Wood va F.Neumann xây dựng thang Mercalihiệu chỉnh phân chia cường độ thành 12 cấp;

- Năm 1956, Richter hiệu chỉnh khoảng cách ga tốc cục đại tai thang eral hiệuchỉnh thành thang cường độ chính thức áp dụng rộng rãi ngày nay;

n 1964, các nhà khoa học Medvedev, Sponhabure, Kamic đề suất thang MSK-64,đây là thang cường độ được sử dụng rộng ri ở các nước Châu Âu

Thang độ lớn động dat

* Thang Richter:

Theo định nghĩa của Richter, độ lớn M của một trận động đất được xác định như sau:

MElogA - logA0

Trong đó: A là biên độ lớn nhất của trận động đất đang xét do địa chấn kế

‘AO là biên độ lớn nhất của trận động đắt chun có cùng tâm trắn

* Các thang cường độ động đắt khác:

~ Thang độ lớn sóng mặt (Ms) do các biên độ sóng mặt có chu kỳ 20s, thường xảy ra ở các trận động đất xa khoảng cách tim trấn trên 2000km, Thang do này đượcGutenberg và Richter để xuất năm 1936 thường dùng cho các trận động đát trung bìnhtới lớn có độ sâu chắn tiều nhỏ hơn 70km Biểu thức xác định Ms như sau: Ms= logA + 1.66logL +2,0

Trong đó: L làkhoảng cách chin tâm được do ng độ (3600 ứng với chu vi quả đất

Ala chuyển vị lớn nhất của nền đất khi dao động do bằng micron

- Thang độ lớn sóng khôi (Mb) do biên độ sóng P có chư ki khoảng 10s, Thang này

phù hợp với các trần động đất rất sâu với sóng mặt yếu, được Gutenberg đ xuất vào

năm 1945 Thang Mb có thé đo được các tận động dit xa với khoảng cách tâm chin trên 600km, Mb được xác định qua big thức sau

Mb=logA —losT + 0011 +59

Trong dé: A biên độ của sóng do bing micron

T là chu ky dao động do bằng (s)

L là khoảng cách chin tâm do bằng độ

~ Thang độ lớn moomen động đất (Mw) dùng để mô tả độ lớn của các trận động đất

cdựa trên cơ cất phá hoại cắt xảy ra ở nơi phát sinh của chúng Khác với các thang độ lớn Richter, độ lớn sóng mặt, độ lớn sóng khối, thang độ lớn momen động đất là thangduy nhất dựa trực tiếp vào lực tác động gây ra động đất tại nứt gây mà không dựa viobiên độ của các sóng địa chấn Vì vậy thang này có thể sử dụng để đo toàn bộ chuyểnđộng của nền đất

1.1.3 Động đắt trên lãnh thé Việt Nam

~ Cấu trúc kiến tạo Việt Nam

"VỀ mặt kiến tạo, lãnh thổ Việt Nam nằm ở một vị trí khá đặc biệt Trên bản đỗ kiến tạo.

mảng của vỏ trái dat, lãnh thé Việt Nam nằm trên một phần lồi của mảng Á-Âu, bị kẹp.giữa ba mảng có mức độ hoạt động mạnh đó là các mảng Châu Úc, mảng Philipin và

mảng Thái Bình Dương Phía tây và phía nam của nước ta là vành dai động Himalaya

và rãnh sâu Java được tạo ra do sự va chạm giữa mang Châu Úc với mảng 4

phía dong là vành dai lửa Thái Bình Dương và mang Philipin với mảng

Á-Một số nhà khoa học cho rằng lãnh thổ Việt Nam và khu vực phụ cận dang chịu ảnh

hưởng kéo theo của sự va chạm đồng thời của nhiều mảng kiến ạo Những sự va chạm

này khiến đầy núi Hymalaya cao dẫn lên và làm phẫn phía nam lục địa Đông A bị biếndạng và phân chia thành các mảng nhỏ chuyển động theo các hường khác nhau chủ

yêu là hướng Đông-Đông Nam.

- Các đứt gây trên lãnh thổ Việt Nam

Kết quả các công trình nghiên cứu khoa học gin đây cho thấy, trên lãnh thổ Việt Namtôn tại một mang lưới đất gây phúc tạp, đa dang về phương, về kiu trượt ví

và lịch sử phát trién, Phin lớn dé là đứt gay sâu giới hạn các miễn kiến tạo hoặc cácđơn vị kiến tạo chính trong các miễn, một số ít là các đứt gầy lớn phát triển trongphạm vi một vài đơn vị kiến tạo.

Thuộc về nhóm đứt gay phân miỄn kiên tạo có các nứt gãy sau

+ iit gây Sông Hồng phân chia miễn nén hoạt động Hoa Nam (Trung Quốc) với đốiuốn nếp Tây Bắc Việt Nam;

+ itt gãy Sơn La là dit gây xung yếu sâu, cổ có đường đường phương tốn lượn,phân cách phức nếp lm Sông Ba với phúc nép lồi Sông Mã;

+ Đứt gây Sông Mã ngăn cách đới phức nếp Heexinit

+ Dit giy Cao Bằng — Tiên Yên kéo dai theo phương Tây Bắc ~ Đông Nam, từ TrungQuốc vào Việt Nam, đóng vai trò khống chế sự phát triển của Mezozoi Sông Hiến.iit gãy này thuộc kiéu trượt bằng, bị chia cắt thành nhiễu đoạn;

+ Dist gãy Linh Sơn ~ Hạ Long từ Quảng Tây (Trung Quốc) sang Việt Nam chạy dọc

bở vịnh Hạ Long từ Móng Cái qua Cảm Phả:

+ itt gây sông Chay là một đứt gay sâu xuyên vỏ, chạy theo phương Tây Bắc ~ Đông

Nam, song song với đứt gay Sông Hồng;

+ Dit gây Sông Lô có phương Tây Bắc ~ Đông Nam, về thực chit một dit gay nim

trong hệ thống đứt gay sông Hồng - sông Chay;

+ Dit gây Sông Da chạy dài trên 100km theo phương chủ đạo Tây Bắc ~ Đông Namnhưng có dang khúc đoạn tạo bởi cúc đứt gay phương Tây Bắc ~ Đông Nam:

+ Đứt gãy Sông Cả là đứt gãy sâu xuyên vỏ dài 300km có phương chính là Tây Bắc —Đông Nam kéo vé phía biên giới Việt Lào, có cơ ch trượt bằng - phải:

+ Dứt gầy Rao Nay là ranh giới giữa đới phức nếp lòm Sông Cả và đới phức nếp lỗi

“Trưởng Sơn cơ chế trượt bằng ~ phải:

+ Đít pay Dakrong ~ Huế có phương Tây Tây ~ Bắc, Đông Đông ~ Nam là một doi gây khá lớn hoại động mạnh;

+ Bai đứt gy Sông Poco, Tuy Hoa ~ Dầu Tiếng, Vũng Tâu ~ Tông Lê Sắp trong miỄnđịa khối ndodi:

- Các trận động đất đã xây ra tại Việt Nam

Trong lịch sir, các văn bản ghỉ chép còn giữ được đã cho thấy từ năm 114 đến năm

2003 đã có 1645 trận động dit mạnh từ 3 độ Richter trở lên đã xảy ra trên lãnh thdnước ta Đó là các trận động đắt cấp XIII (6 độ Richter) ở quận Nhật Nam (Bắc ĐồngHới) vào năm 114, các trận động đắt cắp VIL và cấp VIII (5.5-6 độ Richter) ở Hà Nộivào các năm 1276, 1278, 1285, động đắt cấp VIII-IX (rên 6 độ Richter) ở Yên DinhVinh Lộc Nho Quan vào năm 1935, động đất cắp XIII (6 độ Richter) ở Nghệ An vào.năm 1821, động đắt cấp VII ở Hải Dương vio năm 1137, động dit cắp VII ở Tĩnh Gia

in

~ Thanh Héa năm 1767, các trận động đắt cắp VIL (5.5 độ Richter) ở Phan Thiết vàosắc năm 1882, ISE7 tất cả các cấp độ động đất trên đều phòng đoán theo thangMSK.64)

“rong thé ky XX từ năm 1903 đến năm 1961 đã xây ra 46 trận động đất từ cắp V trở

ên (theo thang MSK-64) trên lãnh thổ nước ta Riêng tại khu vực Lai Châu, Sơn La,

Điện Biên từ năm 1935 đến năm 2001 có nhiều trận động đắt lớn xảy ra Một số trận

động đất tiêu biểu như sau

+ Thân động dit xây ra vào ngày 24/6/1983 có chin tâm năm ở huyện Tuần Giáo

Trận động đắt này có độ lớn M=6.7 (theo thắng Richter) và cường độ ở vùng chắn tâm

khoảng cắp VIII (heo thang MSK-64) Trin động dit này gây ra sụ lỡ lớn ở các dy

ip 200 ha ruộng, làm chết và bị thương hing chục người Một số công tìnhxây dựng trong vùng chấn tâm đã bị phá hoại Nền đất bị nứt rộng 10 em và đài tới20km Chấn động của trận động đất này đã lan sang các khu vực khác như thị xã LaiChâu, Thuận Châu, Tia Chùa, Quỳnh Nhai, thị xã Sơn La, Tại Hà Nội trận động đất

ay gây m cường độ khoảng cấp V-VI theo thang MSK-64, gây an nút nhà cia ở mộtvài khu vực.

+ Trận động đất tại Điện Biên Phủ xảy ra vào ngày 19/2/2001 có độ lớn M=5,3 độ

Richter Chin tâm của trận động đắt nằm tại vùng núi Nam Oun của Lào cách thị xãĐiện Biên 15 km, với độ sâu chắn tiêu khoảng 12 km Chan động ở ving chấn tâm đạttới cấp VIL — VIII theo thang MSK-64 ở Hua Pe (buộc tinh Lai Châu) gần biên giới

‘Vigt Lio chuyển động địa chấn làm s% mái him kèo, gây nứt ở sườn dốc, sàn nhà và

Tờ các bậc thầm xếp bing đá hie Đập Pe Luông cách chin tâm 10 km về phía Đông bi

nứt vai đập và phần tiếp xúc giữa đập với tran, Suối nước nóng Hua Pe nóng lên và có

sự thay đổi về khoáng chất Tại thị xã Điện Biên nim trong ving động đất cấp VILtheo thống kế có hơn 130 ngôi nhà phải xây dựng lại, 1044 ngôi nhà phải sửa chia và

2044 ngôi nha bị hư hỏng nhẹ.

ra trong đồ có nhiều dư chấn mạnh Trận động đắt này được gây ra bởi hoạt động cia

au chin động chính có hàng trăm dư chấn tiếp tục xảy

đới đứt gây sâu Lai Châu ~ Điện Biên, chính hoạt động của đút gay này cũng đã gây ra

trận động đất ở Lai Châu 7/1914, động đắt Điện Biên Phủ năm 1920, các trận động dit tại Lai Châu vào các năm 1993, 2001

Theo thống kẻ, từ trước én nay ở Việt Nam đã xây ra 2 trận động dit cắp VIL 11

trận động đắc cắp VII và 60 tn động dit cắp VI (theo thang MSK-64), Phần lớn các

trận động dit này đều xây ra ở các tinh phia Bắc doc theo các vất mit gly vùng sôngHing, sông Chiy, sing Ca, Lai Châu ~ Điện Biên và nói chung đều có độ sâu chin

tiêu nông (H=10-20km) nên vùng ảnh hướng hẹp.

- Một số kết quả nghiên cứu động dat đã đạt được

© Việt Nam, tới năm 1986 đã có tt cả 8 tram quan trắc dia chắn, Các trạm quan trie nảy được xây dựng và hoạt động ở các thời điểm khác nhau: Phú Diễn (1924), Nha

Tran (1957), Sapa (1961), Bắc Giang (1967), Hòa Bình (1972), Tuyên Quang (1975),

‘Da Lạt (1980), Hà Nội (1986), Từ năm 1986 đến năm 1995 nhờ cỏ dự án củaUNDP, mạng lưới trạm dia chắn Việt Nam đã được tăng cường và hiện đại hóa Đếnnay chúng ta đã có 26 trạm địa chắn chu ky ngắn, ghi số trong đó có hệ thống trạm địachin đo xa gdm E trạm xung quang Hà Nội Có thể nói trước năm 1975 mạng lướitrạm quan trắc động đất còn thưa, hoạt động không đồng bộ nên chưa có sự hiệu quả.cao trong quan sắt động dit ở nước ta Do dé việc ghỉ lại các trận dng đất xây trên lãnh thổ nước ta chưa đầy đủ và có chắn lượng, các máy đo chỉ đo được các trân độngđất yếu hoặc dư chấn động đất mạnh Vì vậy phẫn lớn các số liệu dia chấn được thuthập từ việc điều tra thực địa và tà lig lich sử

Dé phục vụ cho các yêu cẩu về thiết ké, tính toán kháng chắn các công trình xây dựng,

sơ sở dữ liệu động dắt trên lãnh thổ Việt Nam đã được xây dựng, từng bước hoànthiện Từ đầu những năm 60 của thé ky XX, công tác phân vùng động đắt trên lãnh thổ.nước ta đã được tiến hình với sự giúp đỡ của chuyên gia nước ngoài Trong nhiễu

năm, bản đồ này đã trở thảnh tài liệu quan trọng phục vụ cho công tác quy hoạch và.

xây dựng các công trình kinh tế và quốc phòng Các phân đỗ sơ đổ phân vàng động đấtViệt Nam đã được thiết lập theo nguyên tắc "địa chắn thng kế”, chỉ nghị

hiện bản đỗ hệ quả chắn động do động đất gây ra trên mặt đất ma không biết được.nguồn phát sinh cũng như các thông số của chuyển động nỀn dit rất cần cho việc

cứu và thể

kháng chắn cho công trình Để khắc phục được nhược điểm nay, năm 1976 Nhà nước.

4 đưa đề tai phân vũng động đắt trên lãnh thổ Việt Nam vio chương trình Atlas quốcgia và năm 1980 lại đưa ra chương trình hợp tác khoa học giữa Viện Khoa học Việt

B

Nam và Viện Han lâm khoa học Liên Xô và giao cho Viện Vật ý địa cầu — Viện khoa học Việt Nam thực hiện Công tình đã được hoàn thình vào năm 1935 và năm 1989cho công bổ bin đỗ phân ving động đất Việt Nam ti I 1/2,000,000 Để tip tục hoànthiện bản đồ phân ving động đắt, năm 1992 Bộ Khoa học Công nghệ và Mỗi trường

đã giao cho Viện Vật lý địa cầu thực hiện dé tai câp Nhà nước “Cơ sở dữ liệu cho các.

giải nhấp giảm nhẹ hậu quả động đắt ở Việt Nam” Kết quả nhĩ

là các bản đồ phân vùng động dat với chu kỳ lặp lại T=200, 500, 1000 năm và bản đồ.phân ving chin động cực đại Imax trên nh thổ Việt Nam tý If I:L000.000 (1996),

cứu của đề tải này

"Để hoàn thiện hơn các bản đồ dự báo về mức độ nguy hiểm động đắt trên lãnh thổ Việt

cận bước đầu với phương pháp dự báo động đất về thời gian phát sinh tirnăm 2000 Bộ Khoa học Công nghệ đã giao cho Viện Vật lý Dia cầu trig khai đề tả

“Nghién cứu dự báo động động đất và dao động nền ở Việt Nam” Một trong các kếtquả nghiên cứu của để tải này la bản đồ dự báo cương độ chin động cực đại bản đồ

phân vùng gia tốc nén cực đại amax và các bản đồ phân ving gia tốc nên với xác suất

xượt quá 10% trong các Khoảng thời gim 20, 50, 100 năm Dựa trên các kết quả

nghiên cứu này, Viện Vật lý Địa cầu đã cung cắp phân vùng gia tốc nên lãnh thổ

"Nam chu kỹ lặp lại 500 năm trên nén loại A, Như vậy với các kết quả nghiên cứu này,chung ta đã có các cơ sở dữ liệu cần thiết đ thực hiện việc kháng chắn cho các côngtrình xây dựng trong các vùng có động đắt tại Việt Nam

1.2 Kết cầu bê tong cốt thép và các đặc trưng vật liệu

1.2.1 Tổng quan về kết cầu b tông cắt tháp

Bê lông cốt thép (BTCT) là một logi vật liệu composite kết hợp bởi bê tông và tp, trong đó bê tông và thép cũng tham gia chịu lực Sự kết hợp giữa bê tong và cốt thép phát tr thực lế bê tông là loại vật liêu có cường độ chịu kéo thấp (chỉ bằng tử 1/20 đến 1/10 cường độc chịu nén của b tông, do đó hạn chế khả năng sử dụng của bê tông

và gây nên lãng phí trong sử dụng vật liệu Dac điểm này được khắc phục bằng cách.

thêm vào trong bê tông những thanh cớ, thường làm từ thép, có cường độ chịu kéo

‘cao hơn nhiễu so với bê tông Cát do đó thưởng được đặt tai những vùng chịu kéo của.cấu kiện Ngày nay cốt cổ thể được làm từ những loại vật liệu khác ngoài thép

như polyme, sợi thủy tinh, hay các vat liệu composite khác Kết cấu xây dựng bằng.

H

cách sử dụng b tông kết hop với cất được gọi chung like cấu bể rong có cất kết cầu

bê tông cốt thép, với cát các thanh thép, là loại kết cẩu bể tông có cot lâu đời và được

sử dung rộng rãi nhất trong xây đựng

Bê tông cốt thép là loại vật liệu xây dựng được sử dụng rộng ¥ trong xây dựng dân.dụng và xây dựng công trình giao thông Trong hau hết các công trình hiện nay, kícấu BTCT đồng vai rẻ là kết cẫu chịu lực chính cho cả công tinh,

Từ thời La Mã cổ đại bê tông đã được sử dụng như một loại vật liệu xây dựng Khi ximăng được phát minh vào những năm đầu thé kỹ 19 thi việc kết hợp giữa bê tông và ximăng đem lại hiệu quả cao và được sử dụng ngày một rộng rãi Frangois Coignet, nhà

tư bản công nghiệp người Pháp, là người tiên phong trong việc phát triển kết cấu bềtông cốt thép và kết cu bé tông đúc sẵn Coignetlà người đầu tiên sử dụng cốt sắt cho

bê tông trong xây dựng các công trình nhà ở dân dụng Năm 1853, Coignet cho xây.

dmg công trình đầu tiên sử dụng bê tông cốt sắt, một căn nhà 4 ting ở số 72 phốCharles Michels, ngoại 6 Paris Tuy vậy, theo những mô tả của Coignet thi việc bésung cốt sit vào bê tông không nhằm mục đích ting cường độ bê tông mà nhằm giữ

cho các bức tường bằng bê tông đứng thẳng và không bị lộn nhào Sự kết hợp giữa bê

tông và cốt thép của Coienet do đó vẫn chỉ mang tính chất tinh cờ, chưa nhằm mụcdich tăng cường độ chịu kéo cho kết cầu bê tông,

Năm 1854, nhà thầu xây dựng người Anh là Wiliam B, Wilkinson đã cho gia cổ mái

và sin bằng bé tông cốt thép cho một ngôi nhà hai ting mà ông xây dựng Dựa vào vitrí đặt cốt thép, ông đã chứng minh rằng, không giống như những người tiền nhiệmcủa mình, Wilkinson đã có những hiễu biết nhất định về việc sử dụng cốt thép để giatăng khả năng chịu kéo trong kết cấu.

Joseph Monier, một nhà lim vườn người Pháp, được biết đến như một trong nhữngnhà phát mình chính của kết cầu bê tông cốt thép Ông đã được cấp bằng sing chế choviệc sử dụng lưới thép kim từ vỏ đạn cối để gia cố cho các chậu cây bằng bê tông.Năm 1877, Monier nhận thêm một bing sáng chế cho việc sử dung lưới thép để gia cổ.cho các cột và dim cầu bê tông Mặc dù Monier chắc chắn rằng kết hợp bê tông và cotthép sẽ gia tăng cường độ cho kết cấu, nhưng rất it người có thể khẳng định liệu

Is

Monier có thực sự hiểu vé khả năng gia tăng cường độ chịu kéo cia cốt thép trong kết

những năm cuối thể kỹ 19, mặc dù be tông và bê tông t thép đã được sử dụng như một loại vật liệu xây dựng nhưng chưa

có bất kỳ một nghiên cứu nào chứng minh được sự kết hợp hiệu quả giữa bê tông vàthép dưới góc nhìn khoa học, công nghệ Nhà sing chế người Mỹ Thaddeus

Hyatt là người đầu tiên công bố một báo cáo mang tên "Đánh giá vẻ một vài thực

nghiệm liên quan tới vật liệu xây dng két hợp giữa bê tông -xi ming Portland và cốt

sắt, có xem xét tới kh năng tiết kiệm vật liệu trong xây dựng và khả năng phòng cháy,

đi với kết cầu mái, sin và hành lang”, trong đồ ứng xử của kết cầu bê tông cốt thếp

đã được đưa ra nghiên cứu và đánh giá thông qua thực nghiệm Nghiễn cứu này cia

Hyatt đồng một vai t cực kỳ quan trong cho sự phát triển kết cấu bê tông sử dung

trong xây dựng, khỉ lần đầu tiên nó được xem xét và chứng minh sự hiệu qua đưới góc

độ khoa học, công nghệ Nếu không có nghiên cứu này, rất nhiều những thử nghiệm vasai sốt tong thực tễ có th sẽ nay ra trong đã phát rin của kết cầu bê tông cốtthép

Lịch sử phát tiển của kết cấu bê tông cốt thép cuối thé ky 19 còn ghỉ nhận thêm đóng

ốp của kỹ sử người Anh Emest L, Ransome Sứ dụng những kiến thức thủ thập được

vé sự phát hiển của bê tong cốt thép trong 50 năm trước dé, Ransome đã cải tiến bằng,cách sử dụng những thanh cốt thép xoắn để gia tăng khả năng dính bám giữa thép và

bê lông

Những năm về sau lĩnh vực bê tông cốt thép đã đạt được nhiều tiến bộ và phát triểnượt bậc trên thế giới, dn đến vic thnh lập "Hiệp hộ bể tông Đức” vào năm 1910,

sau đó là "Hiệp hội bê tông Áo" và các "Viện nghiên cứu bê tông Anh”, "Viện nghiên

tứu bê tông Mỹ" cũng như các tổ chức quốc tế như "Liên đoàn

quốc ế* (FIP) hay "Ủy ban Bê tông châu Âu” (CEB) Những tổ chức này đã góp phần

tông dự ứng lực

quan trọng trong việc phát triển và ứng dụng kết cấu bê tông cốt thép trong ngành xây

dựng Hiện nay kết cấu bê tông cốt thép là loại kết cấu được sử dụng phổ biến nhất

trong lĩnh vực xây dựng,

Hiện nay kết cầu bê tông cốt thép được sử dụng trong hầu hết các lĩnh vực xây dựngdân dụng và xây dựng công tình giao thông như nhà ở, cằu, đường, nhà xưởng côngnghiệp, sin bay, thủy lợi Tại Việt Nam, theo các thống ké chưa diy đủ các côngtrình xây đựng từ kết cầu bể tông cốt thép chiếm 70% tổng số công tinh xây dựng.Nha cao ting: là dạng công trình phổ biến nhất sử dụng kết cấu bê tông cốt thép Độ,cứng lớn của bê tông cốt tiếp cho phép rit thích hợp khi chịu ti trọng ngang như gió.

Bê tông có thếp có những uu điểm như giá thành thấp, khả năng chị lực lớn, độ bêncao khả năng tạo bình khối dẽ đảng, khả năng chống cháy tốt khả năng hip thụ năng

lượng tt Tuy nhiên bê tông cốt thép vẫn còn một số hạn chế trọng lượng bản thân

lớn, thời gian hi công nâu, khả năng ti sử dụng thấp, chỉ phí cho vấn khuôn lớn,

1.3.2 Đặc điểm của nhà nhiều ting

‘Theo Ủy ban Quốc tế về nhà nhiều ting thì ngôi nhà mà chiều cao của nó là yếu tổ

quyết định các điều kiện và phương pháp thiết kế, thi công hoặc sứ dụng khác với các

ngôi nhà thông thường thi được gọi là nha nhiều ting.

Khái niệm trên đây có tính tương đối với các quốc gia, địa phương và thời điểm, phy

thuộc vào điều kiện kinh tế, kỹ thuật và xã hội

Can cứ vio chiều cao và số ting, Ủy ban Quốc tế về nhà nhiều ting phân chia nhànhiễu ting ra bốn loại như sau

= Nhà nhiều tng lại 1: 9-16 ting (cao nhất Som)

~_ Nhà nhiễu ting loi 2: 17 = 25 tng (eno nhất 75m)

~_ Nhà nhiều tng loại 3: 26-40 ting ( cao nhất 100m),

= Nha nhiễu ting loại 4: 40 ting trở nên (cao trên 100m),

“Các nước tủy theo sự phát triển nhà nhiều ting mà có cách phân loại khác nhau Hiệnnay ở nước ta sự phân loại nhà nhiều ting của Uy ban Quốc tế về nhà nhiều ting dangđược chấp nhận tương đối rộng rãi

17

Các nhân tổ ảnh hưởng đến sự phát triển nhà nhiều ting chủ yêu là sự phát tiễn kinh

16, gia tăng dân số thành tị, khan hi đất xây dụng, tăng gid đt, tổn bộ của khoa họccông nghệ, sử dụng vật ligu cường độ cao, sử dựng thang máy, công nghiệp hóa ngành xây dựng.

Ngày nay nhà nhiều tầng là một bộ phận không thể thiểu trong các đô thị hiện đại,chúng có thé đứng độc lập tạo nên các điểm nhắn của kiến tric đô thị, cũng có th tập

hợp lại thành các quần thể lớn của đô tị, rong đồ các ngôi nhà được nổi iếp nhau

cùng với hệ thống kg thuật phước tạp

Để phát tiển nhà nhiều ting trong các đô thị cần giải quyết đồng bộ nhiều vẫn đề từ

kỹ thuật, môi trường, tâm sinh lý, cảnh quan đô thị đến các vẫn đề xã hội: trong đó kỹthuật xây dựng, đặc bit là kỹ thuật tạo ra hệ kết cdu đảm bảo độ bin vững cho công

với các nhà thiết kế và xây dựng

trình là một vấn dé phức tap:

Khác với nhà th g thường, đối với nhà nhiễu ting thiết ké kết cấu đồng vai trồ quantrọng hơn trong toàn bộ công tác thiết kế Dé có được giải pháp kết cấu hợp lý cho nhanhiều ting phải có sự kết hợp giữa kiến trúc sư, kỹ sư kết cấu và các kỹ sư chuyên

ngành ngay từ khi thiết kể công trình

Hầu hết nhà nt ing được xây dựng ở Việt Nam ta thời gian qua đều sử dụng giảipháp móng cọc, trong đó cọc khoan nhồi là chủ yếu Cọc bê ông cốt thép hoặc bê tôngứng xuất trước đúc sẵn được thi công theo phương pháp đồng hoặc ép được sử dụngcho một số công trình.

Kết cấu bê tông cốt thép được sử dụng là phổ biến cường độ bê tông thường vào.khoảng 25MPa ~ 60MPa Cốt thép sử dụng loại cổ giới hạn chảy nằm trong khoảng

240MPa 500MIPa, Các hệ kết edu đang được sử dụng thường là kết edu khung không

gian, iu khung — vách,

Kết cấu thuần khung it được sử dụng vì tong các ngôi nhà này đều có thang máy với

hệ tường bê tông cốt thép,

Kết cấu khung - vách là giải pháp được sử đụng phổ biến trong các nhà nhiễu ting ởnước ta, Xét về lich sử thì đây là loại kết cầu được thể giới nghiên cứu ứng dụng phổ

biển vào những năm 60 ~ 70 của thể kỹ trước, Ưu điểm nổi bật của loại kết này là

ấu vách, đặc biphát huy được cả tr điểm cia kết cầu khung và là sự tương tác khi chịu ti trọng ngang Khi chiều cao ngồi nhà không quế lớn, dotận đụng được Khả

năng chịu tai trọng ngang của khung nên kích thước tường vốn là kết cầu chịu ti trongngang chính của nha, được giảm xuống Trong điều kiện nước ta, day là kết cấu có giá.thành hợp lý Nhược điểm của kết cấu này là khó thi công và thi công chậm, tốn thiều.cốp pha, hệ théng đầm có chiều cao lớn làm cân trở công năng sử dụng của ngôi nhà,

lâm tang chiễu cao nhà và hạn chế không gian trong ngôi nhà, Kết cấu này phủ hợp,

với các ngôi nhà ở có các căn hộ giống nhau theo chiều cao nhà Hiện nay ở nước ta

lt cầu này được lựa chọn khá phổ biến cho các chung cư nh

P.

ting phục vụ đền bùgiải phông mặt bằng và nha ở cho người thu nhập d

Hệ kết su khung ~ vách với cúc kết cấu tường ở trung tâm kết hợp với hệ khung biêndang được sử đụng phổ biến cho các nhà ở kết hợp với văn phòng cho thuê hoặc dịch

vụ công cộng Khi hệ thống cội xung quanh nhà được bổ i gần nhau hệ kết cầu nàtrở thành hệ ống lõi Trong thực tế xây dựng ở nước ta, hệ thông cột quanh nhàthường được bổ tí khả thưa ( 7m — 9m) nên về bản chit chúng được kim việc heo sơ

đỗ khung Hệ kết cầu sin các ngôi nhà này thường là sản bê tông ứng suất trước căngsau có nhịp từ ( 9m ~ 12m) Các công trình sử dụng kết cầu dang này có wu điểm làkhông gian rộng, linh hoạt, Do không có hệ dim trong nhà nền công tác thi côngnhanh, tốn ít cốp pha Việc sử dung công nghệ ứng suất trước căng sau tạo điều kiện

diy nhanh tiền độ thi công, giảm vật liệu và tạo điều kiện để sử dụng vật liệu cường độ

cao Trong các công trình này, dễ bổ,

cao ngôi nhà Nói chung đây là loi kết cấu hiện đại, thuộc thé hệ nhà nhiều tang thai

tội thất kể cả hệ thống kỹ thuật, giảm chiều

kỳ cuỗi cing của th kỹ XX của th giới

Hệ kết cấu gồm có lõi ở trung tâm kết hợp với hệ khung khớp lắp ghép là giải pháp kết

cấu được áp dụng phổ biến cho các chung cư Đặc điểm nỗi bật của hệ kết cấu này là tải trong ngang do lõi chịu Hệ thống cột có liên kết khớp chỉ chịu tải trọng thingđứng, Các bản sin được lắp ghép bằng các Pan! hoặc là kết cấu bán lấp ghép Ưu:điểm của kết cấu này là thi công nhanh giá thành rẻ, Lõi được thi công bằng phương:pháp trượt Các edu kiện dim, sản, cột được sin xuất trong nhà mây nên có chit lượngcao, Với vi n nén có thé sử dungsử dung công nghệ ứng suất trước cho panel và divật liệu cường độ cao Nói chung đây là loại kết cấu phù hợp với sin xuất công

19

‘huge điểm của kết cấu này là nhược điểm cổ hữu của lắp ghép Hệ sin lắpnại

ghép có khả năng chống thấm kém nên nhiều trường hợp không thỏa mãn yêu cẫu củakhách hing Ngoài ra do lip ghép nên tính liền khối của sin kém, dẫn đến độ cứngtrong mặt phẳng nhó nên phần nào làm giảm khả năng kháng chin của công trình

“Chính vì điều hạn chế này nên thông thường loại kết cấu lõi ở trung tâm kết hợp với hệkhung khớp lắp ghép chỉ được sử dụng cho các công trình có chiều cao hạn chế

Kết cấu lõi ở trung tâm kết hợp với hệ khung khớp lắp ghép được sử dụng phổ biển tại một số nước châu âu, Loại kết cấu này mới được đưa vào ứng dụng thí điểm ở nước ta

trong vải năm gin đây để xây dựng các chung cư tại khu đô thị Trung Hỏa - Nhân Chính

‘TP Hà Nội Hiện nay loi kết cầu này được mở rộng ứng dụng tại nhiều dự dn khác.Kết cấu tường chịu lực đã được đưa vào ứng dang thí điểm để xây dụng chung cư 25ting ở Hà Nội Đây là loại kết cấu thích hợp cho các chung cư nhiều ting Ưu điểmnổi bật của loại kết cấu này là bỏ được hệ thống dim Diu này lim cho không gianbên tong nhà đẹp bon, không bị hệ thing dim cân tr, chiều cao ngôi nhà do vậyđược giảm xuống Hệ kết cấu tường chịu lực ống sin tạo thinh một

khối cao và kha năng chịu lực lớn Nhược điểm của hệ kết cấu này là hệ thống tường.

cân trở tính linh hoạt khí

đời hỏi các không gian rộng, linh hoạt Để khắc phục vin đề này thông thường người

ta sử dụng phương pháp các dầm đỡ ở các ting phía dưới va sir dung giải pháp kết cấutường chịu lực cho các ting ở phía tên Loại kết cầu này bước đầu đã được sử dụng ởnước ta

nội thất công trình, đặc biệt là d

Gần đây một số dạng kết cấu đặc biệt như kết ấu có ting cứng, kết cấu có ting

chuyển đã được sử dung cho một số công tình

Kết cấu nhà nhiều ting bằng thép và liên hợp - thép bê tổng được sử dụng trơng đối ít1.2.3 Đặc trưng vật su bê tông trong Tiêu chuẩn Việt Nam

Các loại cường độ tiêu chuẩn của bê tông bao gồm cường độ khi nén đọc trụcTăng trụ (cường độ lăng trụ) Ris và cường độ khi kéo đọc trục Ris,

20

Bang 1.1 - Các cường độ tính toán của bê tông Re, Rie khi tinh toán theo các trạng thái giới han thứ nhất, Mpa (theo TCVN 5574:2012)

Trang thai | Logi bé tong "Cấp độ bên chịu nến của bê tông ]

5IiS[BSB2SBS5 BS [B55] BIO 12.5) Bis | B20 | B2S | BIO [BIS] BAO | AS | B50 | BSS [GO

IMO M75) 100)s150 M150) s200} 250) M50)MsO0] MSO} MS00)600}M700)170} M0

D Nmdeme bẽtmsnmbt

- loztloa6 oar|oas |asr|o66 0.74| 030080 | 100 1,10] 1.20 RE

# tông lô 0E 0 neo gpl.12l0,1410,18 0,24) 0,28 | 039 | 0444 | 0.46

Ky hiệu M dé chỉ mác bê tông theo quy định trước đây,

“Các giá trị cường độ của bê tông tổ ong trong bảng ứng với bê tông tổ ong có độ âm là 10%.

Đối với bê tông Keramzit - Perlit có cốt liệu bằng cát Perit, giá trị Rụ được lấy bằng giá trị của bê tông nhẹ có cốt liệu cát hạt xốp.nhân với 0.85.

Đối với bê tông rồng, giá tị Re được lấy như đối với b tông nhẹ; còn giả trị Ro nhân thêm với 07,

Đối với bể tông tự ứng suất, giá trị Re được lấy như đối với b tổng nặng, còn giá tr Ra nhân với 12

Bảng L2 - Cường độ chịu kéo tinh toán của bê tông Rbt ứng với cắp độ bền chịu kéo của bê tông, Mpa (theo TCVN 5574:2012)

» Trạng Loại bê tông “Cấp độ bền chịu kéo và mác tương ứng của bê tông

thái

BOS | BA2 BAS | B20 | B24 | B28 | B32 KI0 | KIS K20 | K25 | K30 | K35_ K40 Kéo dọc Bê tông nặng, bê tông tự ứng suất, bộ

enn z h 062 | 0,93 | 125 | 155 | 185 | 215 | 245

tụ ông hạt nhỏ, bê tông nhẹ

“HU THÍCH: Kj hiệu K để chỉ mác bê tng theo cường độ chịu kéo trước đây

Bang 1,3 - Mô dun din hỗi ban đầu của b tông khi nén và kéo, Eb x 10-3, MPa

Tosi be ting ip dy ia chin nda oi ale cong ta

II|pI3Be[25|535ƒ Bs [BPS] Bio B155] BIs [AI [B25] BIO [ BSS [B40 | BAS [B50 | ASS [ Bøi

| MS) \75 T0010 NSO B00) M250] S000) N50 )S00) N00 STOO] NN [BEving ning fone Hin wabign

=| = || - |9s|130/160/ 180 21.023 270] 300 | 325) 345 360 375 | 9.0] 395 | 00

Hường hộ nhiệt đáp

it khí quyền =| = |=] - [8.5 )11,5] 14,5 (160 19,0 | 20,5 (240 | 27,0 (29,0 | 31,0 | 32,5 | 34,0 | 35,0 35,5 | 36,0 hung ấp =| = |=] = |0|9.88| 120 | 13,5 | 16,0 | 17,0 | 20,0 | 22,5 | 24,5 | 26,0 29,0 | 29,5 | 30,0

sree om| pio — |-|- |-|selssls3|12|S0 8a|-|:|-|:|:|-|:|:|-Í:

dich trung bà pr |-| - |-|o] 67] 76] 87 | 95 wos)

-|-|-]-|-]-|-|-|-pwr |-| - |-|79]78]88 100/110 nz|asjna3|msH4]- |: |

|:||men — || [| [xofroo} ns) 25/132] 140) 155/165) 175/180] | | | |

piso |||[| juia}is0/ 40 t4z]iss| 170/185] 195]205 [210] | | | Đan f-|- |-| - | - | - faas) 160, 17A 180] 195/210) 220] 250255

Toni bé tông “Cấp đ bên chịu nén và mác tương ứng

PBIIBISB2B35B35[ BS [BTS] Bio [BIDS] BIS | B30 [B25 | BW | BAS | B40 | BS | B50] BSS

|N650}N75NTTO0}M150 N1150|§200}61250) 350 40050 0 NT6OO NITION NATO} eng be a

ssfoa}-]-)-f-]-]-}-]-”

Đắi với bẽ tông nhọ bé tông tổ ong, bê tôn rồng có hối lượng th ích trung bìnhtrong các khoảng giữa, ấy E theo nội uy tuyễn tinh, Đối với bề tổn tổ ong không

hệ sốchứng ấp thì giá tị Ey lấy như đố với bê tông chưng áp, sau đồ nhân thêm v

08,

Đối với bể tông tự ứng suit, gid tị + lấy như đối với bê tông nặng, sau đồ nhân thêm,

với hệ số œ = 0,56 + 0,006B, với B là cắp độ bền chịu nén của bê tông.

1.2.4, Đặc trưng vật liệu cất thép trong Tiêu chuẩn Liệt Nam

1.2.4.1 Cắt tháp thanh:

~ Cần nóng: tròn trơn nhóm A-l, có gờ nhóm A-II và Ac-Il, IIL, A-IV, A-V, A-VI;

- Gia cường bằng nhiệt luyện và cơ nhiệt luyện: có gờ nhóm Ar-IIIC, A+-IV, A+-1VC, A+-IVK, Ar-VCK, Ar-VI, At-VIK và Ar-VIL

12.42 Cit thép dang sơ:

- Thép sợi kếo nguội

+ Logi thường: có gỡ nhóm Bp

+ Loại cường độ cao: tron trơn B-Il, cổ gờ nhóm Bp-lI

~ Thép cấp

+ Loại 7 sợi K-7, loại 19 sợi K-19.

“Trong kết cấu bê tông cốt thép, cho phép sử dụng phương pháp tăng cường độ bằng.cách kéo thép thanh nhóm A-Ils trong các dãy chuyén công nghiệp (có kiểm soit độgiãn dai và ứng suất hoặc chi kiểm soát độ giãn dài) Việc sử dụng ching loại thép mớisản xuất cần phải được các cơ quan có thẳm quyển phê duyệt

Bang 1.4 - Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn Rsn và cường độ chịu kéo tinh toán của thép thanh khi tinh toán theo các trang thái giới hạn thứ hai Rs, ser (theo TCVN

5574:2012) Nhóm thép thanh Giá trị Rn và Riser, MPa CLAT 335

CH, AI 295 CHM, AI 390 CIV, AV 590

AV 788

AM 980 ATVI 1175

AB 540Bảng 1.5 - Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn Ren và cường độ chịu kéo tinh toán của thépsợi khi tinh toán theo các trang thái giới han thứ bai Rs,ser (theo TCVN 5574:2012).

‘Nhém thép sợi Cấp độ bổn ÍĐườngkính mm Giá trị Ru và

Ror, MPa

p1 - 34:5 490

1500 3 1500

1400 45 1400 Bul 1300 6 [300

| Ký hiệu thép sợi nhóm B-II có đường kinh 3 mm: 63B1 500

- Ky hiệu thép sợi nhóm Bp-II có đường kính 5 mm: 4 SBpI 400

- Ký hiệu thép cấp nhóm K-7 có đường kính 12 mm: §12K7-1 500

26

Bảng L6 - Cường độ tỉnh toán của cét thp thanh kh tinh toán theo các trạng thải giới

** Các gi ti Re nêu trên được ấy cho kết cấu làm từ bê tông nặng, bê tông hạt nhỏ,

bê tông nhẹ kh kể đến trong tính toán ác ải trọng lấy theo 2a trong Bảng 15; khi kể

én các tải trọng lay theo mục 2b trong Bảng 15 thì giá trị Re = 400 MPa, Đối với cáctết cầu làm từ bê tông tổ ong và bể tông rỗng, rong mọi trường hợp lầy Ru = 400MPa

‘CHU THÍCH 1: Trong moi trường hợp, khi vi lý do nào đó, cốt thép không căng nhómKHI, A-HI ưở lên được dùng làm cốt thép ngang (cốt thép dai, hoặc cắt thp xiên), giátrị cường độ tính toán Row lấy như đối với thép nhóm CII, A-HI

Bảng L7 - Cường độ tinh toán của cốt thép sợi khi tính toán theo cúc trạng th giới

hạn thứ nhất, Mpa (theo TCVN 5574:2012)

Cường độ chịu kếo tính toán] Cường độ

Đường kính thép Cốt thép dọc Cắt thép ngang |_ chịu nén

Nam they sat (“Thống | Re (ebethép disc inh Coin

thư khi tính toán các kết cầu làm từ bé tông tổ ong và bê tông rỗng chịu mọi loi ti

rong, gid tị Re lấy như sau: đối với soi thép Bp-I lấy bằng 340 MPa, đối với B-II, p-Il, K-7 và K-19: lấy bằng 400 MPa,

a) Đối với thép thanh nhóm CHI, AcKI có đường kính nhỏ hơn 1/3 đường kính cốtthép doe và đối với thép sợi nhóm Bp-L rong khung thép han: 7= 09 (yo kể đến khảnăng liên kết hàn bị phá hoại giòn).

“Cường độ chịu kéo tính toán của cối thép ngang (cốt thép dai và cốt thép xiên) Row có

kể đến các hệ số điều ki lâm việc yu và yo nêu trên cho trong Bảng 3 và Bảng 4.

28

Bảng 1.8 - Mo dun din hii của một số loi ct thép (theo TCVN 5574:2012)

Nhóm cốt thép | E, x 104, MPaLAA CH, Atl 21

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYET CUA TÍNH TOÁN KET CAU BÊ TONGCOT THÉP CHIU ĐỌNG DAT THEO PHƯƠNG PHAP LICH SỬ THỜI GIAN2.1 Một số gi thiết tính toán

Tính toán kết edu là việc xác định trạng thái ứng suất ~ biển dang trong từng hệ, tồng

bộ phận cho đến từng cầu kiện chịu lực đưới tác động của mọi tải trọng Trong phạm,

vi của luận án chỉ xét đến phản ứng của bệ kết cấu thẳng đứng khung dưới tác động

của tả trong ngang

Một số giá thiết được sử dụng tính toán kết cầu nhà

- Giả thiết nha làm việc như một thanh công xon có độ cứng uốn tương đương độ cứng của các hộ kết cu hợp thành

thiết hệ kết cấu chỉ tiếp thu một phần tai trọng ngang tỷ lệ với độ cứng udm(xin) của chúng

i thiết các hệ chịu lực cùng có một dạng đường cong uốn

Sơ đồ tinh ton không giam: Công trình được mô hình như một hệ khung không gianchịu tác động đồng thời của ngoại lực theo phương bắt kỳ

~ Phân phối tải trọng ngang vào các hệ chị lực

~ Xác định nội lực, chuyển vị trong từng hệ, từng cầu kiện.

24, Xác định tải trọng

2.4.1 Tải trọng thing đứng

Tải trọng thắng đứng tác dụng lên nhà gồm có hai loại chính: trọng lượng của công.

trình (nh tải) và tải trong sử dụng (hoạt tải)

Do khi số tầng nhà lớn, xác suất xuất hiện đồng thời tải trọng sử dụng ở tat cả các tầng.cảng giảm, nên trong khi tính toán kết cu thẳng đứng của nhà trong tiêu chuẩn chophép sử dung hệ số giảm ti Trong TCVN 2737:1995 hệ số giảm ti được quy định như sau

~ Khi tính toán dim chính, dầm phụ, bản sản: ti trong toàn phần được phép giảm như

+ Khi điện tích sản A<Ai=9m°, Wai=0.4+ oo

+ Đối với các phòng nêu ở mục 1, 2, 3, 4, 5 (bảng 3, theo TCVN 2737:1995),

+ Đối với các phòng nêu ở mục 6, 7, 8, 10, 12, 14 (bảng 3, theo TCVN 2737:1995),

"Trong đồ n số sản ở phía trên tết diện đang xét

3L

Tuy nhiền hoại tải thông thường không lớn so với ải trọng bản thân nến để thi

toàn có thể không xét tới các hệ số giảm tải Trong tính toán khung nhiều ting nhiều

nhịp, nhất là kệ khung không gian còn cho phép không xét tối các phương ấn chất tảibắt li rên các sin

24.2 Tài trong gi

Tác dụng của gió lên công trinh là tác động, nó phụ thuộc vào các yếu tổ của môi

sự bốtrường xung quanh như địa hình và hình dạng của công trình cũng như khu

trí các công trình lăn cận.

Tải trọng gió gồm 2 thành phẩn chính: thành phần tĩnh và thành phần động theoTCVN 2737:1995, khi tinh toán nhà cao ting dưới 40m và nhà công nghiệp một ting

cao dưới 36m với ty số độ cao trên nhịp nhỏ hơn 1.5, xây dựng ở khu vực có dang địa

hình A và B, thành phan động của tải trong gió không cần tính đến.

* Thành phần nh

Giá tri tiêu chuẩn thành phẩng tinh của ải trọng gid được tỉnh theo công thức:

WeWorkte

Trong dé : Wo: giá tri áp lực giỏ lấy theo bản đỗ phân ving

k: hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo thỏi gian