Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Tính toán kết cấu chịu tác động của động đất

Bảng chuyển đồi từ đỉnh gia c nền sang cáQuan hệ giữa năng lượng E và độ lớn M Giá trị của Z và cường độ động đất Hệ số xác định khả năng chịu tải Giá trị của hệ số phụ thuộc vào cường đ

MỞ DAU

1 TÍNH CÁP THIẾT CỦA ĐÈ TÀI 8

2 MUC DICH VA NOI DUNG NGHIEN CUU 8

3 CACH TIEP CAN VA PHUONG PHAP NGHIEN CUU 9 Chuong I TONG QUAN VE DONG DAT VA TINH TOAN CONG

TRINH CHIU DONG DAT 1.1 Một số khái niệm cơ bản về động dat 10 1.2 Đánh giá sức mạnh động đất 17

1.2.1 Thang cường độ động đất 17

1.2.1.1 Thang Mercalli cải tiễn 17

1.2.1.2 Thang MSK-64 19

1.2.2 Thang độ lớn động đất 23 1.3 Các đặc trưng chuyên động của nén đất 25 1.4 Đánh giá các thông số của chuyên động nền đất 26 1.5 Bản đồ phân vùng động đất 29 1.6 Khái quát về tính toán công trình chịu động đất 32

1.6.1 Lực tổng động đất và hệ số động đất 33

1.6.2 Các phương pháp tính toán công trình chịu tác dụng của 37

động đất 1.7 Kết luận chương I 38

Chương II CÁC PHƯƠNG PHÁP QUY PHẠM TÍNH TOÁN CÔNG

TRINH CHIU TÁC DUNG CUA ĐỘNG DAT

2.1 Cac phương pháp quy phạm xác định lực động đất 40

2.1.1 Phương pháp tinh lực học (giải tích tinh học tương đương) 41 2.1.2 Phương pháp động lực học 44

Chương II PHƯƠNG PHAP ĐỘNG LỰC HỌC TONG QUÁT

3.1 Xác định các hàm phản ứng của các dao động nén tức thời

3.1.1 Đặt bài toán

3.1.2 Trường hợp chỉ có một xung tức thời

3.1.3 Lời giải tổng quát

3.2 Xác định các đặc trưng thiết kế bằng lý thuyết phd

3.2.1 Khái niệm về phổ phản ứng công trình

3.2.2 Xác định các đặc trưng thiết ké theo lý thuyết phổ

3.3 Kết luận chương IIT

58 60 61 63 64

65 66

69

7I 72

73 74 74 80 81

81

83

$6 89 93

93 9%

99

VA Vi DỤ TÍNH TOÁN:

4.1 Quy trình tính toán tác động động dat tác dụng lên công tình theo 101

TCXDVN 375:2006 (phương pháp phân tích tĩnh lực ngang tương.

đương và phương pháp phân tích phé phản ứng dang dao động)

4.1.1 Xác định giá trị tỉ số (aye/g) 1014.1.2 Nhận dang điều kiện đất nén theo tác động động đất 101

4.1.3 Mức độ và hệ số tm quan trong 101

4.1.4 Xác định giá trị gia tốc đình đất nền thiết kế 1024.1.5 Xác định hệ số ứng xử (q) của kết cầu bê tông cốt thép 102

4.1.6 Xác định chu kỳ dao động riêng cơ bản (T) của công tình 102,

4.1.7 Phố thiết kế không thứ nguyên dùng cho phân tích đàn hồi — 1034.1.8 Điều kiện áp dụng mô hình phẳng khi tính toán 105

4.1.9 Phương pháp phân tích tinh lực ngang tương đương 106 (phương pháp tĩnh lực học)

4.1.10 Phương pháp phân tích phổ phản ứng 108

4.1.11 Tinh toán theo phương Y (trên mặt bằng công trình) H24.1.12 Tổ hợp đặc biệt có tác động động đất 12

4⁄2 Ví dụ tính toán 113

4.2.1 Tinh toán tải trong động đắt theo TCXDVN 375:2006 14

4.2.2 Tính toán tải trọng động đất theo CHHỊT II-7-81* 120

4.2.3 Tính toán tải trọng động đất theo quy phạm An Độ, Iran 123

KÉT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

trên lãnh thổ Việt Nam

Ban đồ phân vùng gia tốc nén lãnh thé Việt Namchu kỳ lặp lại $00 năm, nén loại A

Mô hình tính và biểu đồ nội lực

Mô hình tinh và biểu đồ nội lực

Mô hình thay thé tương đương

Mô hình tính Dang dao động, lực quán tính thay thé va biểu đồ nội lực

Mô hình khung Các dang dao động.

30

31

56 37

84

87 89 96

phương pháp phô ứng với dang dao động thứ nhất

lồ mô men uốn do lực động dat gây ra theo

Biểu đồ mô men uốn do lực động đất gây ra theo

phương pháp phổ ứng với dạng đao động thứ hai

Biểu đồ mô men uốn do lực động đất gây ra theo

phương pháp phổ ứng với dang dao động thứ ba

Biểu đồ mô men uốn do lực động dat gây ra theophương pháp phô xét đến ảnh hưởng của

3 dạng dao động,

Biểu đồ mô men uốn do lực động dat gây ra theo

phương pháp tĩnh lực ngang tương đương

Biểu đồ mô men uốn do lực động đất

Bảng chuyển đồi từ đỉnh gia c nền sang cá

Quan hệ giữa năng lượng E và độ lớn M

Giá trị của Z và cường độ động đất

Hệ số xác định khả năng chịu tải

Giá trị của hệ số phụ thuộc vào cường độ động đất

Giá trị của hệ số giảm tải theo loại tai trọng

Giá trị của các hệ số nhân với ứng suất cho phép

để xác định khả năng chịu tải

Giá trị của các hệ số biểu diễn mức độ quan trọng

Giá trị của hệ số phụ thuộc vào cường độ động đất

Giá trị của hệ số phụ thuộc mô hình nén va đất nềnTai trọng ích lợi

Giá trị lay theo các đặc trưng của dat nén

Các giá trị tủa R và Cy phụ thuộc vào.

kết cấu của công trình

18

19 21 23 25 s9

60

60

64 64

73 75 76

inh toán We

Giá trị của các tham Các giá tri Ys; cho công Giá tr của ọ đ

Các chu kỳ và dang dao động riêng,

Kết quả tính toán lực động đất tác dụng lên các ting

theo TCXDVN 375:2006 (phương pháp phd)

Kết quả tính toán lực động đất tác dụng lên các

theo TCXDVN 375:2006 (phương pháp tinh lực ngang tương đương)

'Kết quả tính toán lực động đất tác dụng lên các ting

theo quy phạm Ấn Độ

'Kết quả tính toán lực động đất tác dụng lên các ting

theo quy phạm Iran,

104

113 113 115 116

116

Trong lich sử tồn tại và phát triển, nhân loại phải đương dau với các taihọa thiên nhiên như lũ lụt, hạn hán, bảo tố, động đất, núi lửa, sóng thần.

“Trong đó động đắt là một hiện tượng thiên nhiên gây ra những thảm họa kinh khủng nhất cho con người và các công trình xây dựng Để bảo vệ sinh mạng của minh và các tài sản vật chất xả hội, con người đã có rit nhiều nỗ lực trong,

việc nghiên cứu phòng chéng động dit Tuy đã có những bước tiến rất ngoạn

mục trong lĩnh vực này nhưng cho đến nay con người vẫn không ngăn đượcnhững thảm họa do động đất gây ra Các trận động đất xảy ra trong những.năm gin đây tại Nhật Bản (1995), Thổ Nhĩ Kỳ (1999), HyLạp (1999), DaiLoan (1999), Ấn Độ (2001), Apganistan (2002), Iran (2004), Inđônôsia

(2004), Haiti (2010), Chile (2010), Trung Quốc (2010), Inđônôsia (2010) đãchứng minh điều đó

Với tình độ khoa học- công nghệ hiện nay, con người chưa có khả năng,

dự báo một cách chính xác động đất sẽ xảy ra lúc nào, ở dau, con người chưa

có biện pháp phòng chống động đất chủ động như phỏng chống bão hay lũ

lụt Trong hoàn cảnh đó con người ngoài việc phải nghiên cứu các phương

é động đất, chúng ta cũng,

k

pháp nhằm hoàn tỉ hơn nữa khả năng dự báo

phải tiếp tục nghiên cứu cá c phương pháp tính toán xây dựng cá

công trình chịu tác dụng của động đất

Tren thể giới và Việt Nam có nhiều nghiên cứu và các phương pháp tỉnhkết cấu chịu động đất khác nhau Nhung tinh toán động đắt luôn là vin để

phức tạp, vì vậy việc hệ thối so sánh các phương pháp tính trên cơ sở đó rút 1a các kết luận, đánh giá luôn luôn có ý nghĩa thực tế nhằm phục vụ cho công,

2 MỤC DICH VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU:

pháp tính kết cấu chịu tác dụng của động đắt,

- Phân tích bản chất của phương pháp quy phạm: phương pháp tĩnh,

phương pháp động lực học Phân tích ưu nhược điểm và giới hạn áp dụng của từng phương pháp;

-_ Nghiên cứu phương pháp động lực học tổng quát, kết hợp phương pháp phổ;

= Thực hiện một số tính toán số dé rút ra các kết luận cần thiết khi tinh

kết cấu chịu động đất

3 CÁCH TIẾP CAN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CUU

Tính các kết cấu chịu tác dụng của tải trọng động đất Khảo sát cácphương pháp tính toán kết cấu chịu tác dụng của động đất bao gồm: phương

pháp tĩnh, phương pháp động lực học tổng quát Tổng hợp, phân tích các phương pháp đó

Chương 1

TONG QUAN VỀ DONG DAT VÀ TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH CHỊU

ĐỘNG ĐÁT

1.1 Một số khái niệm cơ bản về động đắt

Động đất là hiện tượng dao động rit mạnh nền đắt xảy ra khi một nguồnnăng lượng lớn được giải phóng trong thời gian rất ngắn do sự nứt rạn độtngột trong phần vỏ hoặc phần áo trên của quả đất

= Trung tâm của các chuyển động địa chắn, nơi phát ra năng lượng về

mặt lý thuyết được quy vé một điểm gọi là chấn tiêu

- Hình chiều của chấn tiêu lên bề mặt quả đất gọi là chấn tâm.

= Khoảng cách từ chắn tiêu đến chan tâm được gọi là độ sâu chấn tiêu

Theo giả thiết cơ bản của thuyết kiến tạo mảng, bề mặt quả dat được tập.

hợp từ một số khối lớn gọi là mảng ; trên các mảng là các châu lục và đại đương Các mảng này chuyển động tương đối s

đã

với nhau Toản bộ vỏ quả

6 thể hình dung được chia thành 15 mảng trong đó có 11 mảng lớn (vĩ

mảng) sau: mảng Âu - A, mảng châu Phi, mảng châu Úc, mảng Philipin,

mảng Thái Bình Dương, mảng Cocos, mảng Nazca, mảng Bắc Mỹ, mảng

Tại vùng phân chia giữa các mảng xuất hiện các biến dang tương đổi

trên một vùng khá hẹp Các biến dạng có thể xảy ra chậm và liên tục hoặc có.thể xây ra một cách đột ngột dưới dạng các trận động đất Các nhà khoa học

đã xác định được ba kiểu biến dang hoặc ba kiểu chuyển động sau tại các bờ

biên mảng,

- Chuyển động tách giãn : Các mảng di chuyển rời xa nhau.

- Chuyển động hút chìm : Do kích thước của quả đất giữ nguyên không

a

thu hẹp các ming tại một số bờ biên khác C6 hai loại chuyển động hút chim :

nên việc mở rộng các mảng tại một số bờ biến phải được bù lại bằng việc

+ Chuyển động trườn : Mang này chuyển động mic xuống dưới mang

khác.

+ Chuyển động rúc đồng quy : Hai mảng cùng chuyển động rúc xuống

~ Chuyển động trượt ngang : Chuyển động trượt ngang xuất hiện khi

mảng này di chuyển tương đối so với mảng khác theo phương ngang ma

không làm sinh ra một phần vô mới hoặc làm mắt đi một phin vỏ cũ Có hai

loại chuyển động ngang

+ Chuyển động trượt tương đối tại đứt gay ;

đài 300 km Về phía châu A, giải chấn tâm bắt đầu từ bán đảo Kamtratka và

kéo dài qua Nhật Ban, Philipin, Malayxia, Inđônêzia, Tan Tây Lan, các dio

Fiji, Solomon Giải chấn tâm thứ hai bắt đầu từ quần đảo Axorit qua Bồ Đảo.Nha, Tây Ban Nha, Nam Tư, Rumani, Bungari, dọc bờ biển Bắc Phi, Sixil,

Hy Lạp, Tiểu A, Thổ Nhĩ Kỳ, Irac, Bắc Apganitan, An Độ, Tây Bắc dayHimalia, kéo dai Miama và ngoặc xuống theo hướng Đông Nam Ngoài ra

chắn tâm các rận động đất còn nim rải rác ở Trung Quốc, Trung Đông vàmột số vùng khác

Tai Việt Nam, chắn tâm của các trận động đắt nằm hẳu hết ở phần phía

bắc của lãnh thổ , dọc theo các vết đứt gãy địa chất vùng sông Chay, sông

Hồng, sông Đà, sông Mã, sông Ca miễn Trung nước ta còn có một số chắn

tâm nằm dọc bờ biển từ Bình Định đến Vũng Tau theo vét đút gay Duyên Hải

(mà khu công nghiệp dầu khí Vũng Tàu nằm trong khu vực này)

Nang lượng giải phóng từ chắn tiêu được lan truyền tới bŠ mặt trái đất

dưới dạng sóng Loại sóng đàn hồi cơ bản gây ra chân động làm cho con

người cảm nhân được và phá hoại các công trình xây dựng là sóng khối và sống mặt

- Sóng khối : Sóng khối hoặc còn gọi là sóng thé tích gồm hai loại khác

nhau về bản chất đó là sóng dọc và sóng ngang Khi sóng thể tích lan truyền

đến bề mặt của trái đất sẽ bị phản hồi trở lại, xuất hiện hiện tượng giao thoa

xóng, dẫn đến sự tăng đột ngột biên độ dao động một cách đáng kẻ, gây ranhững tác hại nặng n

+ Sóng dọc : Sóng này được truyền đi nhờ sự thay đổi thể tích vật chất,gây ra biển dạng kéo và nén trong lòng dat (sóng sơ cấp P) Chuyên động của

+ Sóng ngang (sóng thứ cấp S) : Hướng chuyên động của các phần tử vật

chất vuông góc với hướng di chuyển của sóng Các sóng này gây ra hiệntượng xoắn và cắt mà không làm thay đổi thể tich của môi trường truyềnsóng.

- Sóng mặt: Các sóng thể tích khi lên tới mặt đất phản xạ trở lại tạothành các sóng mặt gây ra chuyển động của nền đất ở lớp mặt Sóng mặt được

phân thành hai loại

+ Sóng Rayleigh hoặc sóng R : Sóng này làm cho các phần tử vật chất

chuyển động theo một quỹ đạo hình elip trong mặt phẳng thẳng đứng songsong với hướng truyền sóng

+ Sóng Love hoặc sóng Q : Chuyển động của loại sóng này về cơ bảntương tự như của sóng S nhưng không có thành phần thẳng đứng Nó làm chocác phần tử vật chất chuyển động trong mặt phẳng nằm ngang song song với

mặt dit, vuông góc với hướng truyền sóng Các sóng này chi gây ra ứng suấtcắt

Tốc độ truyền của các sóng P và S phụ thuộc vào tính chất cơ lý của các.lớp tạo nên nền đất và đá ma chúng đi qua Đất đá càng cứng, nén càng chặttốc độ truyền sóng càng lớn (1,5-:- 5 km/s) Trong khi đó đối với nền đất yếu,mềm, xốp tốc độ truyền sóng bé (0,5-:-1,5 km/s)

Trên cơ sở của lý thuyết môi trường đàn hỏi lý tưởng vô hạn, đồng nhất

và đẳng hướng, tốc độ truyền sóng P được xác định theo biểu thức

lam ay

d2)

G: Mô dun đàn hồi cắt

p Tỷ trọng

9: HỆ số Poisson.

của môi trường truyền sóng của đất,

Từ (1.1), (1.2) ta có thể thiết lập được mối quan hệ giữa tốc độ truyền

sóng P và S như sau,

(13)

4 kmus Do đó ở

mặt quả đất Vạ=5-:-7 km/s còn Vytại trạm quan trắc, sóng P đến sớm hơn sóng S nên nó được ghi lạ it lâu trước

khi sóng $ xuất hiện Khoảng thời gian chênh lệch giữa thời điểm đến của

sóng S tại trạm quan trắc được gọi là khoảng thời gian rung động

song P

mở đầu Tps Nếu hai sóng cùng di qua một quãng đường và có các tốc độ

không đổi thi Tys có thể xác định theo biểu thức sau

d4)

Tir đó ta có thé xác định được chắn tâm và độ sâu chắn tiêu nếu các số

ghỉ dja chắn được thực hiện ít nhất ở ba địa điểm khác nhau

Tir (1.4) ta có thé xác định được khoáng cách chắn tiêu R, của trạm i qua

biểu thức sa

d5)

Khi tăng khoảng cách L tir trạm quan sát đến char tâm, thời gian lan

truyền sông dia chin cũng tăng lên Qua tập hợp và so sinh các s6 liệu ghi Iiđược ở các trạm đo địa chắn khác nhau, đã thiết lập được mỗi quan hệ giữakhoảng cách L và thời gian truyễn sóng và vẽ thành đồ tị, Bởi vì các đườngcong trên đồ thị có giá trị chung cho tit cả các trận động đất, độc lập với vị tríchấn tâm, nên có thé kết luận rằng các điều kiện đàn hồi trong lòng đất được

phân chia xung quanh tâm quả dit theo một quy luật gin như đối xứng Kếtquả đứng về phương diện nghiên cứu động đất, quả đất được coi như cầu tạo

từ những lớp có dang xp xi inh cầu đồng tâm với các tính chất cơ lý khác

nhau Kết luận này cho phép áp dụng lý thuyết đàn

I5

'Về mặt lý thuyết sóng địa chắn phân ra thành sóng đọc, sóng ngang và

lồi vào việc phân tích sống địa c

song mặt Tuy nhiên trong thực tế, khi một chim sóng địa chấn gặp một phân

cách giữa các lớp đất có tính chất cơ lý khác nhau sẽ được chuyển thành sóng.phản xạ và sóng khúc xạ.

Sông khúc xợ

Hình 1.2 Sự khúc xạ và phản xạ của sóng địa chấn

giảm (do bị hap thụ) khi truyền tiếp vào lớp dat sau Vì những lý do này, tín

‘higu địa chấn khi đến tram quan sé hoàn toàn mang tính ngẫu nhiên

1.2 Đánh giá sức mạnh động đất

Đánh giá và đo sức mạnh của một trận động đắt là một vấn dé rất quantrọng Trong nhiều thé ky qua đã xuất hiện nhiễu cách thức đánh giá định tính

và định lượng các chuyển động địa chấn nói riêng và sức mạnh động đất nói

chung Hiện nay sức mạnh động đất được đánh giá qua hai đại lượng

- Thang cường độ động đất

= Thang độ lớn động đất

1.2.1 Thang cường độ động đất

Thang cường độ động đất biểu thị độ mạnh hoặc sức tàn phá của một

trận động đất lên con người và các công trình xây dựng tại một khu vực cụ thể

nào đó Cúc thang cường độ động đất đều được lập ra trên cơ sở cảm giác chủ

quan của con người và các mức độ phá hoại của các công trình xây dựng khi

chịu các chuyển động địa chấn Chính vì thể chúng mang yếu tố chủ quan vàphụ thuộc vào khoảng cách chắn tâm lẫn chất lượng xây dựng công trình tạiđịa điểm đang xét Sau đây sẽ trình bày một số thang cường độ động dat chính

hiện đang được sử dụng ở các khu vực khác nhau trên thé giới.

12. ‘Thang Mercalli cải tiến

Trên cơ sở bd sung thang đo cường độ dong đất do M.S.ROSSi và F.A

Forel đề ra (1883) gồm 10 c „ năm 1902 nhà địa chin học người Italia G

Mercalli đã đề ra thang đo cường độ động đất gồm 12 cấp, đến năm 1931

‘Wood và New mann đã bé sung nhiều ý kiến quan trọng cho thang 12 cấp này

và nó được mang tên thang Mercalli cải tién (viết tắt là thang MM)

cdựng Thang này được chia thành 12 cấp, cung cấp cho chúng ta một hình ảnh

chủ quan về mức độ tác động của một trận động đắt lên con người, các đồ vật

và công trình xây dựng tai một địa điểm cụ thể.

Bang 1.1 Thang cường độ động đất Mercalli sửa đổi (MM)

1 Một số it người sống ở các ting trên của nhà cảm nhận được hoạt

động địa chấn Các vật treo có thể dao động.

TH ÍMột số người cảm nhận được hoạt động địa chin giống như rung

động của xe ô tô chạy với tốc độ cao gây ra Xe ô tô đang đỗ bị

dịch chuyển.

TV | Tất cà mọi người trong nhà cảm nhận được hoạt động địa chin.

Người đang ngủ bị thức giấc Ô tô đang đỗ bị dịch chuyển mạnh

V | Tất cả mọi người cảm nhận được hoạt động địa chân, Dé đạc và

giường ngủ bị lắc Đỗ sứ bị vỡ Trần thạch cao bi nứt

VI |Đa số người hoảng sợ chạy ra khỏi nhà Chuông kêu, con lắc

đồng hồ bị dừng Trần bằng thạch cao rơi xuống Ông khói ló

sưởi bị hư hỏng Nhà bị hư hỏng nhẹ

VI | Tất ca mọi người chạy khỏi nhà Nhà bị hư hỏng phụ thuộc phy

thuộc vào chất lượng xây dựng

Vill | Các tường ngăn bị nứt, khung, tượng, thấp chuông bị đỗ Các vị

nứt xuất hiện ở nền đất đốc hoặc âm ưới ; đá trên núi rơi xuống.Lái xe khó chịu

X — TNễn đất bị trượt Đường ray bị uốn cong Các công trình bằng

khối xây bị đồ Mặt đất mở ra

XI Cầu bị đỗ Chỉ có những công trình mới xây không bị đỗ nhưng,

thưởng bị hư hỏng nặng

XI — [Các công trình do con người tạo ra bị phá hủy hoàn toàn; địa

hình bị thay đổi, các đứt gay lớn được tạo ra, các sông nhỏ bị đổi

đồng,

1.2.1.2 Thang MSK-64

Thang cường độ động đất MSK-64 do ba nhà khoa hoc Medvedew,

Sponhauer và Kamnic dé xuất năm 1964 Ngoài việc đánh giá và phân loại ti

động của động dat lên con người, môi trường và các công trình xây dựng gantương tự như thang MM nhưng chỉ tết và cụ thé hơn, cường độ động đất theothang MSK-64 còn được đánh giá qua him chuyển vị của một con lắc chuẩnhình cầu mô tả chuyển động địa chắn Ở thang cường độ động dat này, trướchết người ta phân loại hậu quả phá hoại gây ra bởi trận động đất sau đó mới

đánh giá định lượng cường độ chuyển động theo hàm chuyển vị cực đại của

con lắc (bảng 1.2) Ảnh hưởng của chuyển động tức thời của nén đất tới các

công trình xây dựng được bigu thị dưới dạng phố tác động theo hàm của chu

kỳ riêng và số logarit của lực can

Bang 1.2 Thang cường độ đông dit MSK-64

IV [Hơi Những người ở ˆ | Kính cửa số bị rung

mạnh | trong nhà cảm

nhận được

V [Tương |Nhữngngườiở | Cie db vat treo dung

đối trong và ngoài | đưa, các bức tranh

mạnh - |nhàcảmnhận | treo trên tường bị

được, người đang | dịch chuyển

ngủ thức đậy

VI |Mạnh - | Nhiều người Kết cấu bị hư hỏng — | Một vài vết

hoàng sợ nhẹ, các vết nứt nhỏ ở | nứt nhỏ trên

lớp trát nến đất ướt

VI | Rat Nhiễu người chạy | Hư hỏng lớn ở kết ĐẤt ở các

mạnh | ra khỏi nhà cấu, xuất hiện vết nứt | sườn đốc bị

ở tường và ông khói _ |trượt VIII | Thiệthại | Tắt cả mọi người | Nhà bị hưhại xuất | Mực nước.

hoảng sợ hiện vết nứt lớn trong | giếng thay

khối xây, tường chan | đổi, đường

mái và đầu hồi bị đồ _ | dap bị trượt

IX | Thiét hai | So hai Nhà bị hư hỏng ở Nền đất bị

lớn diện rộng, tường và _ | nứt, bị trượt

mái bị đỗ

X [Cycky [Sghai bao trim | Nhà bị hư hỏng toan |Bễ mat dat bj

thiệt hại bộ, nhiều nhà bị đổ | thay đổi, xuất

hiện n giếng nước mới

XI [Hy điệt | Sợ hãi bao trùm _ | Các công trình xây

dựng chắc chắn bị hư:

hỏng nghiêm trọng

XI [Hủy điệ | Sợ hãi bao trầm _ | Nhà và các công trình | BE mặt dit bi

toàn bộ xây dựng khác bị đỗ _ | thay đổi, xuất

hoàn toàn hiện nhiều

giếng nước

Phổ tác động động đất được xác định theo biểu thức sau

q6)

Trong đó : Xo thông số đặc trưng cho cường độ động đất, biểu thị chuyển.

vị lớn nhất (tinh theo mm) của một con lắc hình cầu có chu kỳ dao động riêng

Tị=025 s 5 gia logarit của lực cân Ay =0,5 Bang 1.4 cho ta mỗi quan hệ

giữa cấp động dit va biên độ X của con lắc chuẩn.

Bảng 1.3 Đặc trưng cấp cường độ động dat theo thang MSK-64

“Cấp động đất Vv VI VI | vil | ix x

Biên độ Xụ của

con lắc chuẩn | 0,5-1,0 | 1,1-2,0 | 21-40 8,1-16,0 | 16,1-32,0

(mm)

+- hệ số lực cản được xác định theo ham của số gia logarit lực cản của công,

hệ số phổ của Medvedev là các gid trị trung bình thu được từ việc phân tích

80s đo của các chuyển động địa chan, phụ thuộc vào các tính chất cơ ~ lý

không những cũa nén đắt mà còn cả mỗi trường sóng địa chắn truyền qua

"Trên quan điểm thiết kế công trình, cường độ động đắt xác định theo các.thang cường độ ở trên không có ý nghĩa quan trọng Nguyên nhân chủ yếunằm ở chỗ các thang cường độ động dit không cung cắp bắt kỳ một thông tinnào về các thông số liên quan tới chuyển động của nền dat (ví dụ chuyển vị ,

độ, gia tốc cực đại, chu kỳ tri ) tính toán kháng ctcác công trình xây dựng Vì lý do này, nhiều nhà khoa học đã cổ gắng timcách thiết lập mỗi quan hệ giữa cắp cường độ động dit với trì số gia tốc cục

đại của chuyển động nén đất Năm 1981 viện Kiến trúc Nhật Bản (ALJ) đãthiết lập mỗi quan hệ giữa các thang MM, MSK-64 và JMA với gia tốc cực.đại của nền ao (cm/s) xem (hình 1.3) [2]

Tiêu chuẩn “Thiết kế công trình chịu động đất của Việt Nam TCXDVN

375 : 2006 cũng đã cho các số liệu chuyên đổi từ cấp cường độ động đất sang

đình gia lá gốc [6], xem (bảng 1.4)

Bang 1.4 Bảng chuyên đổi từ dinh gia tốc nền sang cap động dat.

Cấp động ait Dinh gia tốc nên (g)

“Thang MSK-64 Thang MM

Vv 0,012 0/03 0,03 — 0,04

Vi > 0,03 — 0,06 0,06 - 0,07 Vil >006 =0,12 0,10=0/15

VI 3012-024 0.25 = 0,30

x 024-028 0,50 = 0,55

x >048 >060

“Trong thực tế, việc thiết lập mồi quan hệ

của nó gây ra cho một trận động dat l: „ vì có quá n

san thiệp vào: loại và chất lượng công trình, độ dài thời gian xảy ra độngđất, trang thái tự nhiên của nén đất chính vì vậy mà người ta nhận thấy

trong thực tế, cùng một gia tốc chuyển động nền nhưng hậu quả lại khác nhau

đối với từng loại công trình khác nhau Cho nên để đánh giá tác dụng củađộng đắt lên công trình, cần xem xét đến chu kỹ trội cũa nền đất và quan hệ

của nó với chu ky dao động công

1.2.2 Thang độ lớn động đắt

Thay cho việc đánh giá cường độ động đất thông qua hậu quả của nó,

năm 1935 chuyên gia địa chắn Mỹ Ch F Richter đã đề ra thang do cường độ

động đất bằng cách đánh giá gần đúng năng lượng được giải phóng ở chintiêu và vậy nên thang độ lớn động đất mang tên ông

Theo định nghĩa của Richter, độ lớn M của một trận động dat là l ga-ritthập phân của biên độ cực đại A do bang micron (ji m) ghi được tại một điểm

cách chấn tâm 100 km bằng một địa chấn kế xoắn do H.O.Wood và J.Anderson thiết ké, Địa chấn kế này có chu kỳ dao động tự nhiên bằng 0.8 s,

hệ số cản tới han 80% và hệ số khuyếch đại tinh các sóng 2.800 Hệ số.khuyếch đại tĩnh các sóng là tỷ lệ giữa biên độ đọc trên địa kế và biên độ thực

của chuyển vị nén đắt

M=logA aay

‘Tuy vậy trong thực tế, địa chin kế chuẩn không phải lúc nào cũng đặt

cách tắn tiêu 100 km, nên để thiết lập thang đo độ lớn, Richter đã xét mỗi

quan hệ giữa biên độ cực đại A và khoảng cách chấn tâm L Richter nhận thấy,rằng các đường cong thé hiện mỗi quan hệ giữa logA và L gần như song songvới nhau cho 2 trận động đất bắt kỳ Richter đã chọn một đường cong đặc thùlàm chuẩn, độ lớn của một trận động đất là hiệu số giữa biên độ của nó và

biên độ của trận động đất chuẩn được chọn (Richter 1958).

Quan hệ giữa năng lượng E được giải phóng ở chấn tiêu với độ lớn M

.được tính theo công thức:

LogE = 9,9+1,9M-0,024M as

Qua tính toán, tương quan giữa năng lượng E và độ lớn M được cho trong (bảng 1.5)

Bang 1.5 Quan hệ giữa năng lượng E và độ lớn M

[ MỊ Š 6 65 7 Tố 8 8.6

2500-10 | 2000-10

|E 0,08:10" | 2,510 | 10,1-10 | 80-10" | 460-1

“Thực ra, về mặt lý thuyết thang Richter bắt đầu con số không và không

có giới hạn trên Nhưng cho đến nay người ta chưa đo được trận động dat nào

có M đạt đến 9, Các trận động đất mạnh ở Columbia (31/11/1906) và tại

Sanricu Nhật Bản (2/3/1993) cũng chỉ có M=8,9,

Năng lượng được giải phóng ở chắn tiêu được phân chia làm hai phầnmột phần chuyển thành sóng địa chắn; phần còn lại làm biến dạng và phá hủy

môi trường quanh chắn tiêu, gây nút va trượt đất Sau khi năng lượng được

phóng thì quá nh tích lũy năng lượng lạ bắt đầu ở vùng xung yếu tạivết nứt, và qua khoảng thời gian từ 10 đến 100 năm lại có khả năng xây rađộng đất Chính vì vậy, động dat xảy ra có tính chat chu ky

“Thang độ lớn M cho chúng ta một tiêu chuẩn khách quan dé đánh giá

cường độ các chuyển động địa chắn Nó đánh dấu một bước tiến quan trongtrong việc nụ n cứu động đất và hiện nay được sử dụng rộng rãi trên thé

giới

1.3 Các đặc trưng chuyển động của nền đất

Khi động đất xảy ra, chuyển động của bat kỳ hạt vật chất nào trong nénđất đều theo một quỹ đạo phức tạp 3 chiều với gia tốc, vận tốc và chuyển vịthay đối nhanh chóng trong một giải tập hợp tin số rộng Chuyển động nềnđất mạnh này được đo và ghỉ lại đưới dang các dé thị bằng một loại địa chắn

kế có biên độ lớn Từ các đồ thị gia tốc, vận tốc và chuyển vị biến thiên theo

thời gian ghi được từ các trận động dat khác nhau chúng ta thay rằng chuyển

động của nền đất khá phức tap và không đều Chuyển động của nền đất trongcác trận động đất khác nhau cũng rất khác nhau này gây cho chúng ra

rất nhiều khó khăn trong việc xác định một cách day đủ và chính xác các đặc

trưng của chuyển động nền Trong số các đặc trưng của chuyển động nén khiđộng đất xảy ra, các đặc trưng sau đây có ý nghĩa quan trọng trong thiết kế

Mỗi một đặc trưng trên đều có ảnh hưởng lớn tới phản ứng của công

trình, Trước hết, biên độ lớn nhất của chuyền động nên ảnh hưởng tới biên độ

dao động của công trình, Khoảng thời ian kéo đài của các chuyển động mạnh

có hệ quả quan trọng tới mức độ tàn phá của chin động nền lên công tình.Chuyển động nền với gia tốc đỉnh vừa phải và khoảng thời gian kéo dài lớn

có thể gây tàn phá lớn hơn so với trường hợp chuyển động nền với gia tốc

đinh lớn nhưng khoảng thời gian kéo dài ngắn Nội dung tin số và hình dạngphổ liên quan tới tần số hoặc chu kỳ dao động của công trình Đối với một hệ

kết cấu khi nội dung tần số của chuyển động nén gần trùng với tần số daođộng riêng của công trình thì chuyển động nên sẽ khuếch đại dao động củacông trình dẫn tới hiện tượng cộng hưởng rit nguy hiểm

1.4 Đánh giá các thông số của chuyển động nền đắt

Việc thiết kế kháng chấn fe công trình xây dựng đòi hỏi phải đánh giá được mức độ chuyển động của nén đất có thể xảy ra tại địa điểm xây dựng

Do mức độ chuyền động nền đất có thé được biều thị qua các thông số chuyên

động nén đất nên nhiều phương pháp đánh giá các thông số chuyển động nay

đã được dé xuất, Các phương pháp đánh giá các thông số chuyển động nềnđất cho chúng ta các biểu thức dự đoán, biểu thị các thông số chuyển động

nền đất qua các yếu tố ảnh hưởng mạnh tới chuyển động nền đất Kết quanghiên cứu cho thấy, chuyển động nén đắt và thời gian kéo dai của nó tại mộtđịa điểm nào đó, chịu ảnh hưởng của các yếu tố chủ yếu sau:

~ Độ lớn động dat M tại vùng chắn tâm;

- Khoảng cách R từ nơi giải phóng năng lượng (khoảng cách chắn tiêu.hoặc khoảng cách từ đứt gãy gây động dat);

~ Các điều kiện nền đất tại địa điểm dang xét;

- Sự thay đổi điều kiện địa chất công trình và tốc độ truyền sóng doc

theo đường truyền;

~ Cơ chế và các điều kiện phát sinh động đất (loại đứt gy, các điều kiệncứng suất, sự tụt ứng suất, )

Các số liệu địa chan ghi lại được từ các trận động dat xảy ra trong quákhứ đã được sử dụng để nghiên cứu một vài yếu tổ trong số các yếu tổ kể trên

“Trong khi một số yếu tố như điểu kiện nền đất tại địa điểm dang xét vàkhoảng cách từ nơi giải phóng năng lượng tương đối dễ thấy và có số liệu

tương đối đầy đủ, một số yếu tổ khác như ảnh hưởng của cơ chế phát sinh

động đất và sự thay đổi điều kiện địa chất dọc theo đường truyền sóng kháphức tạp và rất khó định lượng Nhiều yếu tổ ảnh hưởng có mỗi quan hệ mậtthiết với nhau và rất khó tách ra để đánh giá riêng biệt Do dé ta sẽ phân tíchmột số yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng tới chuyển động của nền đất tại địa

điểm đang xé

Phần lớn năng lượng được giải phóng ở chắn tiêu được truyền đi dưới

dang các sóng đản hồi Bởi vi lượng năng lượng được li phóng trong một trận động đất liên quan mật thiết với độ lớn động đắt, nên các đặc trưng của

sóng đàn hồi cũng liên quan mật thiết với độ lớn động đắt

Khi các sóng đàn hồi được lan truyền di tir chắn tiêu, chúng bị hap thụ vàphân tán một phần bởi môi trường truyền sóng Kết quả là năng lượng riêng

(năng lượng trên một đơn vị thể tích) suy giảm cùng với sự gia tăng khoảng

tật thiết với

cách đến chấn tiêu Do các đặc trưng của sóng đản hồi li quan

năng lượng riêng nên đồng thời chúng cũng liên quan mật thiết tới khoảng

cách truyền sóng

Các biểu thức dự đoán chuyển động của đất lên thường biểu thị các

thông số chuyển động nền đất dưới dạng các hàm của độ lớn động.khoảng cách từ nơi xảy ra động đất và trong một số trường hợp còn có thêm.các thông số khác Dạng tông quát của các biểu thức dự đoán được viết như

Y=f(MRP) (10)

Trong đó:

Y- thông số chuyển động nên đất đang xét:

M- độ lớn động đất;

R- khoảng cách từ nguồn phát sinh động đất tới địa điểm đang xét:

P¿ các thông số khác (biểu thị các đặc trưng của nguồn phát sinh động

đât, quing đường truyền sóng, các điều kiện nén đắt cục bộ),

Các biểu thức dự đoán chuyển động nên đất được thiết lập trên cơ sởphân tích hổi quy các dữ liệu ghi được tử các chuyển động địa chắn mạnh Do

446 chúng thay đổi theo thời gian mỗi khi có thêm các dữ liệu mới ghi lại

được.

Các thông số biên độ chuyển động nén đất (như gia tốc đỉnh và vận tốc.đình) giảm khi khoảng cách tới nguồn phát sinh động đất tăng Do đó các biểu

thức dự đoán các thông số này thường được gọi là các biểu thức suy giảm

chấn động động đất hoặc các biều thức tắt dần dao động nên Khi thiết lập bản

đồ phân vùng động đất trong các tiêu chuẩn thiết kế kháng chan, người tathường sử dụng các biểu thức suy giảm chắn động dé xác định gia tốc lớn.nhất và vận tốc lớn nhất của nền đất theo phương ngang tại một khu vực nào

đó Vì lý do này, các nhà địa chấn học đã nghiên cứu và đề xuất ra rắt nhiều

vùng khác nhau trên thébiểu thức xác định sự suy giảm chấn động cho

gỉ

1.5 Ban đồ phân vùng động đắt

Dé dự báo các trận động đất có thể xảy ra trong tương lai và làm cơ sở.cho việc xây dựng tiêu chuẩn kháng chấn, các chuyên gia địa chấn phảinghiên cứu tình hình động đất ở một quốc gia và các vùng, sau đó thành lập.hai loại bản đồ phân vùng động đất

Ban đỏ phân vùng động dat lãnh thổ, trên đó thé hiện ba tham số cơ,bản

~ Vùng phát sinh động đắt mạnh

= Chin động cực đại mà động dat từ các nguồn khác nhau có thể gây ra

trên lãnh thé.

~ Tần suất lặp lại chắn động các cấp ở các địa điểm khác nhau

Nhờ bản đồ phân vùng động đất lãnh thô, mọi người có thé hình dung

tình hình động đất của một quốc gia và cho phép dự báo những trận động đấtmạnh có khả năng xảy ra trong tương lai.

Ban đồ vi phân vùng động đất, trên đó được thé hiện:

- Các đặc trưng của động đất lớn nhất có thé xảy ra và tác động của nó

Hình 1.5 Ban đồ phân vùng gia tốc nền lãnh thổ Việt Nam

(Chu kỳ lặp lại 500 năm, nên loại A

1.6 Khái quát về tính toán công trình chịu động

Khi động đất xảy ra, do ảnh hưởng của sóng địa chấn, nền đất bị các lực

kéo, nén, cắt, xoắn tác dụng nên có thể bị mắt dn định Kết quả, sau khi sóng

địa chin di qua, nén đất có thể bị lún, sụt lở và hóa lỏng các công trình đặttrên nền dat bị phá hoại do động dat vừa nêu trên đây sẽ bị phá hoại theo.Trong trường hợp nền dat ổn định, công trình đặt trên nền đất sẽ xuấthiện các phản ứng (chuyển vị vận tốc, gia tốc) và nội lực của công trình nói

chung sẽ vượt quá giá tri nội lực đã tính toán tĩnh Đây là nguyên nhân trực

tiếp dẫn đến sự hư hại và phá hỏng các công trình nằm trong vùng động đất.Một cách tổng quát, tác dung phá hoại của động dat đến các công trình.xây dựng phụ thuộc vào rất nhiều yếu tổ, trong đó ngoài các tham số đã được

biều điễn trên bản đồ địa chan va vi địa chan, phải kể đến phản ứng của néncất và của công trình, độ cứng của công trình (được phản ánh qua chu kỳ daođộng riêng và các dạng dao động chính), tính chất cơ lý của vật liệu xây dựng,

độ tin cậy của phương pháp tính toán, biện pháp cấu tạo, chất lượng thi công

và nhiều yếu tế ngẫu nhiên khác

Sau các trận động đất mạnh đã xảy ra, các chuyên gia kháng chan đãthống kê được các hư hỏng chính sau day:

~ Toàn bộ các kết cấu tầng một bị phá hủy hoàn toàn và nhà bị sập;

- Phá hoại từng phin và nứt các bộ phận chịu lực, đặc biệt là cột và

tường chịu lực.

~ Bong các mỗi nỗi:

= Nứt móng làm công trình lún không đều, thậm chí có thể lật đổ hoàntoàn cả một khối công trình (kết cầu toàn khối, cứng) do nền bị phá hủy hoàn

toàn (hóa long);

- Đỗ các tường ngăn và rạn nút ở các góc nhà.

Các hư hỏng và đỗ vỡ trên đây thường tập trung vào loại công trình chưa

được thiết kế kháng chắn Tuy nhiên với các công trình đã thiết kế kháng,

chan vẫn có thể xuất hiện các sự có đáng tiếc Nguyên nhân cơ bản của các sự

cổ trong các công trình đã có thiết kế kháng chắn là do việc xác định cấp thiết

kế kháng chắn thấp hơn cấp động đất đã xảy ra Ngoài ra, sự hư hỏng của

nhiều công trình còn do nhiều nguyên nhân khác như: dùng mô hình và lý

thuyết tính toán thiểu tin cậy, sai sót trong số liệu địa chất nền móng và xử lýgia cố móng không hợp lý, cấu tạo không phù hợp với trạng thái chịu lực, sai

sốt trong thì công,

1.6.1 Lực tổng động dat và hệ số động đất

Khi động dat lớp dat nên công trình dịch chuyền cùng với nên đất Tuy

vậy số liệu đo đạc cho thấy rằng thành phần nằm ngang của gia tốc nền lớnhơn nhiều so với thành phần thẳng đứng Do đó thành phan thing đứng ta có.thể bỏ qua [9],

Từ quan điểm lực học, tác động của động đắt (mà ta coi như là tác động,

của dao động gối tựa) có thể chuyển về việc xác định lực động đất sinh ra do

sự chuyển động của công trình mà lực này truyền từ nền vào công trình thay

cho chuyển động (xem hình 1.6).

w Wd trọng lượng công tinh w

cw aan Trong đó:

F- là lực nằm ngang đặt ở diy công trình được gọi là lực tổng động đấthay còn gọi là lực cắt đầy;

Thấy rằng công thức (1.11) chi đúng khi cá nền mồng và kết cấu đều

tuyệt đối cứng và cùng chuyển động với nền mà không hé có biến dạng Điềunày rõ ràng không hề đúng mà phải tim một công thức chính xác hơn

Nam 1957 Mỹ đưa ra quy phạm mới (có tên là [SEAOC)) có dạng bac

thang dùng xác định lực tổng động đất Theo công thức này cùng với kháiniệm hệ số động đắt họ còn đưa ra khái niệm mới liên quan tới khả năng

ngậm năng lượng của kết cầu do tính dẻo của vật liệu (còn gọi là hệ số déo),

từ day ta thay kết cấu có khả năng chịu được biến dang khá lớn nhờ tính danhoi — dẻo của vật liệu kết cấu mà không hè bị phá hoại hay giảm độ cứng

đáng kể nào,

Để dễ hiểu khái niệm “hệ số dẻo” ta xét đồ thị quan hệ lực — chuyển vịtrên (hình L7) trong hai trường hợp hệ đàn hồi lý tưởng va hệ đản dẻo lýtưởng,

Ta thấy rằng khả năng ngậm năng lượng của vật liệu đàn - dẻo ty lệ vớiphần diện tích gạch nghiêng trên hình 1.7b, còn khả năng chịu tải có thể xác

định được từ giả thiết về sự bằng nhau của các thé nang

eu le uu

a dan hồi ly tưởng, b đàn ~ dẻo lý trong

Hình 1.7, Quan hệ lực ~ chuyển vị

‘Cho thé năng của hệ đàn - dẻo F

ý tưởng ( điện tích hình thang OCEF Fo a

trên hình 1.8) bằng thế năng của hệ đàn fy fo) E

hồi tưởng tượng ra (diện tích OAB) ta

Ngoài biến dạng dẻo, lực nội ma sát trong kết cấu cũng làm tăng lên

lượng năng lượng bị hao tấn và do đó ảnh hưởng có lợi đến khả năng chịu tảicủa kết cầu.

Trong tính toán thực tế người ta cũng thường kẻ tới cả ảnh hưởng của sự

cản này trong hệ số dẻo,

Trong trường hợp đơn giản (như thanh chịu uốn hay kéo (nén)), hệ sốđẻo này xác định được đơn giản, trong [16] trình bày ví dụ cụ thé Đối với kết

cầu hỗn hợp phức tạp thì van đề phức tạp hơn, bởi vì các phần tử kết cau

không đồng thời đạt tới giới han din hồi Bởi vậy phần lớn người ta địnhnghĩa hệ số déo như là ty số giữa chuyển vj đạt được khi độ cứng bị giảm.nhưng không đáng kể với chuyển vị tính được khi coi hệ hoàn toàn đản hồi.Trở lại việc xác định lực động đắt, thấy rằng nhờ đưa vào hệ số dẻo ma

đã có thể xét cả các tính chất chịu tải khác nhau của các kết cấu và vật liệu

khác nhau.

Như vậy theo quy định mới này, lực tổng động dat có thể xác định theo

công thức sau đây:

F=CkW 13)

G đây k là hệ số déo Trong quy phạm mới này, hệ số động đất C cũng

khác so với trong (1.11) Để có thể hiểu một cách chính xác hơn các đặc trưngđộng lực học của công trình, ở đây không coi nó là hằng số như trong (1.11)

mà là hàm của chu kỳ cơ bản T theo phương ngang của công trình khi dao động.

414)

Ở đây: T tính bang giây (s), còn C không thứ nguyên (các hệ số sau nay

dura vào cũng không thứ nguyên)

ih kinh tếcác nhà khoa học cũng có cách nhìn mới về

‘Sau này nhờ sự phát triển của kỹ thuật do, do các yêu cả

cùng các kết quả nghiên cứu m

vi xác định lực động đất Người ta muốn kể tới cả ảnh hưởng của nhiều yếu

ố mới như: Khả năng động đất của khu vực xây dựng, chất lượng lớp nền đá

ốc, mức độ quan trọng của công trình và lại hiệu chinh công thức tính lực

tổng động đất mới hơn như sau:

F=ZIKSCW (1.13)

Y nghĩa của các hệ số mới như sau;

Z- hệ số vùng (kể tới khả năng xảy ra động đất của các vùng khác nhau

và liên quan tới gia tốc nền cực dai);

1- hệ số mức độ quan trọng - liên quan đến yêu cẩu về độ an toàn, quantrọng của công trình;

S- hệ số đất nền, nó liên quan tới tần số truyền sóng động dat trong cácloại dat khác nhau Nói cách khác là chuyển động của dat cũng có một chu kỳ.dao động riêng trội T, và do đó mà giữa dat và kết cấu cũng sẽ có một hiện

tượng cộng hướng nhất định.

Cũng cần chú ý rằng: nhiều nhà nghiên cứu đã từng tranh luận là tất

ác loại đất nền đều có một chu kỳ đặc trưng chung của chúng Tuy nhiên

theo kết quả đo đạc của trận động dit ở San-fernando và ở Eleentro thì khôngthấy có một chu ky như thé này [Jesnings.P.C- 1973]

Ta có thé thu gọn tắt cả các hệ số không thứ nguyên trong (1.15) thành

một hệ số chung

ZAKSC (1.16)

Tir nay ta gọi chung Cs là hệ số động dat, (1.16) là dang tổng quát cho hệ

số động đất Lúc này công thức tng quát tinh lực tổng động đắt là:

aus’)

ở mỗi nước van dung công

Khi xây dựng phương pháp tính lực động đi

thức (1.15) một cách khác nhau Tính lực động đất theo (1.15) được gọi là phương pháp quy phạm.

1.6.2 Các phương pháp tính toán công trình chịu tác dụng của động

đất

Thiết kế công trình do động đắt, thực chất là xác định lực động đất, làlực quán tính phát sinh ra do chuyển động có gia tốc của công trình khi nền.

dich chuyển có gia

Trong các quy phạm lực động đất thưởng được xác định bằng hai

phương pháp: phương pháp tỉnh lực học và phương pháp động lực học.

Cả hai phương pháp này đều giống nhau ở điểm là: thay thé quá trình

dao động của công trình (theo thời gian) sinh ra khi động đất bằng một hay

nhiều lực động đất (không phụ thuộc thời gian) tác động vào công tink, còn

sự khác nhau giữa hai phương pháp là cách xác định các lực động đắt và cáchphân chia các lực này trên kết cấu

Dưới đây trong chương IT của luận văn sẽ trình bay một cách có hệ thống

có phân tích quy phạm của một số nước nhằm xem xét chúng sai khác nhaunhư thế nào so với công thức tổng quát (1.15) cũng như giới hạn áp dụng của

từng phương pháp quy phạm Ngoài ra trong chương III sẽ trình bảy phương pháp động lực học tổng quát cho phép xác định lực động đắt trong trường hợp

tổng quất nhất.

1.7 Kết luận chương L

Trong chương I, tác giả đã trình bảy một cách tổng quan về động dat vàtính toán công trình chịu động đắt đó là: Các khái niệm cơ bản về động đắt,nguồn gốc động đất, sóng địa chắn, đánh giá sức mạnh động đất thông quathang cường độ động đất và thang độ lớn động dit Phân tích các đặc trưngchuyển động của nền đất có ý nghĩa quan trong trong thiết kế kháng chắn

công trình, từ đó đưa ra các phương pháp đánh giá c c thông số chuyển động

nền đất Trinh bày về bản đồ phân vùng động đất Nêu khái quát về tính toán

công trình chịu tác động động đắt bao gồm; phân tích tác hại của động đất đếncông trình xây dựng, phân tích bản chất của công thức tính lực động đất theocác phương pháp quy phạm làm cơ sở lý thuyết cho chương II dé tác giả trình

bày về các phương pháp quy phạm xác định lực động đắt, từ đó trình bày mộtcách có hệ thống, có phân tích quy phạm của một số nước trên.

CÁC PHƯƠNG PHÁP QUY PHẠM TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH CHỊU

TAC DỤNG CUA ĐỘNG DAT2.1 Các phương pháp quy phạm xác định lực động đắt

Có lực động dat đặt ở chân công trình lực cắt đáy xem (hình 1.6), song

để thiết kế được công inh ta còn cần phải biết lực động đất này phân bố ranhư thé nào trên toàn kết cấu, dé từ đó ta có thé xác định được chuyển vị, nộilực, ứng suất tại các tiết điện phục vụ thiết kế

Lực phân bố trên kết cấu này chính là lực quán tinh sinh ra khi kết cầndịch chuyển có gia tốc (do nén dịch chuyển có gia tốc) gây ra, cho nên nóchính là tích giữa gia tốc và khối lượng tại điểm xét.

Trạng thái gia tốc chính xác của kết cấu ta chưa biết, đặc biệt là ở trậnđộng đất chưa xảy ra thì lại càng chưa hề biết Tuy vậy, trong thực tế ta phải

thu thập các kinh nghiệm, các tính toán lý thuyết va các phép gin đúng cho

phép giả thiết dạng gia tốc cũng như sự phân bố của lực quán tính

Nhu đã trình bày, việc xác định lực động đắt trong các quy phạm thường dùng 2 phương pháp: phương pháp tinh lực học và phương pháp động lực

học.

Phương pháp tĩnh lực học (hay còn gọi là giải tích tỉnh học tương, đương) là phương pháp có từ lâu và tính toán đơn giản Nội dung cơ bản của

phương pháp tĩnh là giả thiết dạng gia tốc của kết cấu là tuyến tính, còn các

lực quán tính sẽ đặt tại những nơi mà ở dé ta đã tập trung khối lượng

Rõ ring cách phân chia này chỉ áp dụng được với các kết cấu khôngnhạy cảm lắm với động lực học

Phuong pháp động lực học là phương pháp tính toán dựa vào quan

điểm động lực học: đối với những kết cấu phức tạp việc tính toán và phânphối lực động đất phải được thực hiện bằng phương pháp động lực học