Đang tải... (xem toàn văn)
thiết kê tính toán động đât btct ,thép theo TCXD VNthiết kê tính toán động đât btct ,thép theo TCXD VNthiết kê tính toán động đât btct ,thép theo TCXD VNthiết kê tính toán động đât btct ,thép theo TCXD VNthiết kê tính toán động đât btct ,thép theo TCXD VNthiết kê tính toán động đât btct ,thép theo TCXD VN
Lương Văn Hải & Trần Minh Thi 1 S S Ổ Ổ T T A A Y Y T T H H I I Ế Ế T T K K Ế Ế K K Ế Ế T T C C Ấ Ấ U U B B Ê Ê T T Ô Ô N N G G C C Ố Ố T T T T H H É É P P C C H H Ị Ị U U Đ Đ Ộ Ộ N N G G Đ Đ Ấ Ấ T T T T H H E E O O T T C C V V N N 3 3 7 7 5 5 - - 2 2 0 0 0 0 6 6 MỤC LỤC 1. KHÁI NIỆM CƠ BẢN 3 1.1. Những nguyên tắc chỉ đạo trong thiết kế cơ sở 3 1.2. Gia tốc nền thiết kế 4 1.3. Cấp động đất 7 1.4. Các loại đất nền 9 1.5. Biểu diễn cơ bản của tác động động đất 11 2. TÍNH TOÁN VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT 11 2.1. Các phương pháp mô phỏng tải trọng động đất 11 2.1.1. Phương pháp tĩnh lực ngang tương đương 11 2.1.2. Phổ thiết kế dùng cho phân tích đàn hồi 12 2.2. Tổ hợp các thành phần động đất (mục 4.3.3.5.) 18 2.2.1. Tổ hợp các phản ứng dạng dao động 18 2.2.2. Các thành phần nằm ngang của tải trọng động đất (mục 4.3.3.5.1) 18 2.2.3. Các thành phần nằm đứng của tải trọng động đất (mục 4.3.3.5.2) 19 2.3. Tổ hợp tải trọng, nội lực và chuyển vị 20 2.3.1. Xác định nội lực 20 2.3.2. Tổ hợp tải trọng, nội lực và chuyển vị 20 3. MÔ PHỎNG TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT TRONG ETABS 24 3.1. Phương pháp lực ngang tương đương 24 3.2. Phương pháp phổ phản ứng 26 3.2.1. Tải gia tốc 26 3.2.2. Hệ trục tọa độ địa phương của tải gia tốc 26 3.2.3. Đường cong phổ phản ứng 26 3.2.4. Trình tự khai báo 27 3.3. Phương pháp phân tích động lực học kết cấu theo lịch sử thời gian 32 3.3.1. Cơ sở lý thuyết 32 3.3.2. Trình tự phân tích 33 3.3.3. Phương pháp tích phân dạng dao động (modal integration) 34 3.3.4. Trình tự khai báo 35 3.4. Phân tích kết quả từ các phương pháp mô phỏng động đất 38 3.4.1. Kết quả phân tích phổ phản ứng 38 3.4.2. Kết quả phân tích lịch sử - thời gian 38 3.5. Ví dụ tính toán 39 3.6. Kết luận chung 41 4. CẤU TẠO KHÁNG CHẤN 42 Lương Văn Hải & Trần Minh Thi 2 4.1. Cấp dẻo kết cấu 42 4.2. Cấu tạo kháng chấn của các cấu kiện theo cấp dẻo 43 4.2.1. Các tham số cấu tạo đối với dầm 46 4.2.2. Các tham số cấu tạo đối với cột 49 4.2.3. Các tham số cấu tạo đối với nút dầm và cột 52 4.2.4. Các tham số cấu tạo đối với tường cứng 56 4.3. Cấu tạo kháng chấn của các cấu kiện theo cấp chống động đất 61 4.3.1. Bảng phân loại các cấp chống động đất 61 4.3.2. Quy định bố trí cấu tạo đối với dầm 63 4.3.3. Quy định bố trí cấu tạo đối với cột 66 4.3.4. Quy định bố trí cấu tạo đối với tường cứng (vách cứng) 69 4.3.5. Quy định bố trí cấu tạo đối với lanh tô (gác qua lỗ cửa vách cứng) 75 4.3.6. Quy định bố trí cấu tạo đối với giằng móng và bản móng 76 Lương Văn Hải & Trần Minh Thi 3 1. KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1. Những nguyên tắc chỉ đạo trong thiết kế cơ sở Tính đơn giản về kết cấu Tính đều đặn, đối xứng và siêu tĩnh: tính đồng đều trong mặt bằng được đặc trưng bởi sự phân bố đều các cấu kiện chịu lực, cho phép truyền trực tiếp và nhanh chóng các lực quán tính sinh ra bởi những khối lương phân bố trong công trình. Nếu cần, tính đồng đều có thể t ạo ra bằng cách chia nhỏ công trình thành các đơn nguyên độc lập về mặt động lực nhờ các khe kháng chấn Các khe co giãn, khe kháng chấn và khe lún cần tuân thủ theo các nguyên tắc sau Các khe co giãn, khe kháng chấn và khe lún nên bố trí trùng nhau. Khe phòng chống động đất nên được bố trí suốt chiều cao của nhà, nếu trong trường hợp không cần có khe lún thì không nên cắt qua móng mà nên dùng giải pháp gia cố thêm móng tại vị trí khe động đất. Khi công trình được thiết kế chống động đất thì các khe co giãn và khe lún phải tuân theo yêu cầu của khe phòng chống động đất Độ rộng của khe lún và khe phòng chống động đất cầ n được xem xét căn cứ vào chuyển vị của đỉnh công trình do chuyển dịch móng sinh ra. Chiều rộng tối thiểu của khe lún và khe kháng chấn được tính theo min 1 2 20dVV mm trong đó 1 V và 2 V là chuyển vị ngang cực đại theo phương vuông góc với khe của hai bộ phận công trình hai bên khe, tại đỉnh của khối kề khe có chiều cao nhỏ hơn hai khối. Có độ cứng và độ bền theo cả hai phương Có độ cứng và độ bền chống xoắn Sàn tầng có ứng xử như tấm cứng: các sàn (kể cả mái) đóng một vai trò rất quan trọng trong sự làm việc tổng thể của kết cấu chịu động đất. Lương Văn Hải & Trần Minh Thi 4 Chúng làm việc như những tấm cứng ngang, tiếp nhận và truyền các lực quán tính sang hệ kết cấu thẳng đứng và bảo đảm cho các hệ thống này cùng nhau làm việc khi chịu tác động động đất theo phương ngang. Chú ý đến các lỗ mở lớn trên sàn, nằm gần với các cấu kiện thẳng chính, làm giảm hiệu quả của mối nối giữa các kết cấu theo phương ngang và đứng. Có móng thích hợp Các c ấu kiện kháng chấn chính phụ: một số cấu kiện như dầm và cột có thể chọn là cấu kiện kháng chấn phụ, không tham gia vào hệ kết cấu kháng chấn của công trình. Cường độ và độ cứng kháng chấn của những cấu kiện này có thể bỏ qua. Chúng không cần thiết phải tuân thủ những yêu cầu từ chương 5 đến chương 9 . Tuy nhiên, các cấu kiện này cùng với các mối liên kết của chúng phải được thiết kế và cấu tạo để chịu được tải trọng của trọng lực khi chịu những chuyển vị gây ra bởi các điều kiện thiết kế chịu động đất bất lợi nhất. Khi thiết kế các bộ phận này cần xét tới những hiệu ứng bậc hai (hiệu ứng P ). Độ cứng ngang của tất cả cấu kiện kháng chấn phụ không được vượt quá 15% độ cứng ngang của tất cả các cấu kiện kháng chấn chính. Độ mảnh của mặt bằng nhà và công trình phải min 4 max L L , trong đó max L và min L lần lượt là kích thước lớn nhất và bé nhất của mặt bằng nhà theo hai phương vuông góc (liên quan hệ số ứng xử q). Giới hạn tỷ số chiều cao trên chiều rộng nhà (bảng 2.1 – TCXD198-1997) 1.2. Gia tốc nền thiết kế Theo bản đồ phân vùng gia tốc nền lãnh thổ Việt Nam, đỉnh gia tốc nền tham chiếu g R a được xác định bằng các đường đẳng trị (xem phụ lục H). Theo tiêu chuẩn TCXDVN 375 – 2006, các trường hợp động đất được chia thành ba cấp tùy thuộc vào gia tốc nền thiết kế g IgR aa theo kiến nghị của tiêu chuẩn EN1998 – 1:2004 như sau Lng Vn Hi & Trn Minh Thi 5 ng t mnh: 0.08 g ag phi tớnh toỏn v cu to khỏng chn theo TCVN 375-2006. ng t yu: 0.04 0.08 g ga gch cn ỏp dng cỏc gii phỏp khỏng chn ó c gim nh, cu to theo TCXD 198-1997. ng t rt yu: 0.04 g ag khụng cn thit k khỏng chn. trong ú h s tm quan trng I c xỏc nh theo ph lc F Mức độ quan trọng Công trình Hệ số tầm quan trọng I Đặc biệt Công trình có tầm quan trọng đặc biệt, không cho phép h hỏng do động đất - Đập bêtông chịu áp chiều cao >100m; - Nh máy điện có nguồn nguyên tử; - Nh để nghiên cứu sản xuất thử các chế phẩm sinh vật kịch độc, các loại vi khuẩn, mầm bệnh thiên nhiên v nhân tạo (chuột dịch, dịch tả, thơng hn .v.v); - Công trình cột, tháp cao hơn 300 m; - Nh cao tầng cao hơn 60 tầng. Thiết kế với gia tốc lớn nhất có thể xảy ra I Công trình có tầm quan trọng sống còn với việc bảo vệ cộng đồng, chức năng không đợc gián đoạn trong quá trình xảy ra động đất - Công trình thờng xuyên đông ngời có hệ số sử dụng cao: công trình mục I-2.a, I-2.b, I-2.d, I-2.h, I- 2.k, I-2.l, I-2.m có số tầng, nhịp, diện tích sử dụng hoặc sức chứa phân loại cấp I; - Công trình m chức năng không đợc gián đoạn sau động đất: Công trình công cộng I-2.c diện tích sử dụng phân loại cấp I; - Công trình mục II-9.a, II-9.b; công trình mục V- 1.a, V-1.b phân loại cấp I; - Kho chứa hoặc tuyến ống có liên quan đến chất độc hại, chất dễ cháy, dễ nổ: công trình mục II-5.a, II- 5.b, mục II-5.c phân loại cấp I, II; - Nh cao tầng cao từ 20 tầng đến 60 tầng , công trình dạng tháp cao từ 200 m đến 300 m. 1,25 II Công trình có tầm quan trọng trong việc ngăn ngừa hậu quả động đất, nếu bị sụp đổ gây tổn thất lớn - Công trình thờng xuyên đông ngời, có hệ số sử dụng cao: công trình mục I-2.a, I-2.b, I-2.d, I-2.h, I-2.k, I- 2.l, I-2.m có nhịp, diện tích sử dụng hoặc sức chứa phân loại cấp II; - Trụ sở hnh chính cơ quan cấp tỉnh, thnh phố, các công trình trọng yếu của các tỉnh, thnh phố đóng vai trò đầu mối nh: Công trình mục I-2.đ, I-2.g, I-2.h có nhịp, diện tích sử dụng phân loại cấp I, II; - Các hạng mục quan trọng, lắp đặt các thiết bị có 1,00 Lng Vn Hi & Trn Minh Thi 6 Mức độ quan trọng Công trình Hệ số tầm quan trọng I về ngời v ti sản giá trị kinh tế cao của các nh máy thuộc công trình công nghiệp mục II-1 đến II-4, từ II-6 đến II-8; từ II-10 đến II-12, công trình năng lợng mục II-9.a, II-9.b; công trình giao thông III-3, III-5; công trình thuỷ lợi IV-2; công trình hầm III-4; công trình cấp thoát nớc V-1 tất cả thuộc phân loại cấp I, II; - Các công trình quốc phòng, an ninh; - Nh cao tầng cao từ 9 tầng đến 19 tầng , công trình dạng tháp cao từ 100 m đến 200 m. III Công trình không thuộc mức độ đặc biệt v mức độ I, II, IV - Nh ở mục I-1, nh lm việc mục I-2.đ, nh triển lãm, nh văn hoá, câu lạc bộ, nh biểu diễn, nh hát, rạp chiếu bóng, rạp xiếc phân loại cấp III; - Công trình công nghiệp mục II-1 đến II-4, từ II-6 đến II-8; từ II-10 đến II-12 phân loại cấp III diện tích sử dụng từ 1000 m 2 đến 5000 m 2 ; - Nh cao từ 4 tầng đến 8 tầng , công trình dạng tháp cao từ 50 m đến 100 m; - Tờng cao hơn 10 m. 0,75 IV Công trình có tầm quan trọng thứ yếu đối với sự an ton sinh mạng con ngời - Nh tạm : cao không quá 3 tầng; - Trại chăn nuôi gia súc 1 tầng; - Kho chứa hng hoá diện tích sử dụng không quá 1000 m 2 - Xởng sửa chữa, công trình công nghiệp phụ trợ; thứ tự mục II-1 đến II-4, từ II-6 đến II-8; từ II-10 đến II-12 phân loại cấp IV; - Công trình m sự h hỏng do động đất ít gây thiệt hại về ngời v thiết bị quý giá. Không yêu cầu tính toán kháng chấn Ghi chú: Công trình ứng với mục có mã số kèm theo xem chi tiết trong Phụ lục G. Lương Văn Hải & Trần Minh Thi 7 1.3. Cấp động đất Từ gia tốc nền thiết kế g a , tra bảng để xác định cấp động đất (phụ lục K) Thang MSK-64 Thang MM Cấp động đất Đỉnh gia tốc nền (a)g Cấp động đất Đỉnh gia tốc nền (a)g V 0,012 - 0,03 V 0,03 - 0,04 VI > 0,03 - 0,06 VI 0,06 - 0,07 VII > 0,06 - 0,12 VII 0,10 - 0,15 VIII > 0,12 -0,24 VIII 0,25 - 0,30 IX > 0,24 - 0,48 IX 0,50 - 0,55 X > 0,48 X > 0,60 Cấp 1: Động đất không cảm thấy, chỉ có máy mới ghi nhận được. Cấp 2: Động đất ít cảm thấy (rất nhẹ). Trong những trường hợp riêng lẻ, chỉ có người nào đang ở trạng thái yên tĩnh mới cảm thấy được. Cấp 3: Động đất yếu. Ít người nhận biết được động đất. Chấn động y như tạo ra bởi một ôtô vận tải nh ẹ chạy qua. Lương Văn Hải & Trần Minh Thi 8 Cấp 4: Động đất nhận thấy rõ. Nhiều người nhận biết động đất, cửa kính có thể kêu lạch cạch. Cấp 5: Thức tỉnh. Nhiều người ngủ bị tỉnh giấc, đồ vật treo đu đưa. Cấp 6: Đa số người cảm thấy động đất, nhà cửa bị rung nhẹ, lớp vữa bị rạn. Cấp 7: Hư hại nhà cửa. Đa s ố người sợ hãi, nhiều người khó đứng vững, nứt lớp vữa, tường bị rạn nứt. Cấp 8: Phá hoại nhà cửa; Tường nhà bị nứt lớn, mái hiên và ống khói bị rơi. Cấp 9: Hư hại hoàn toàn nhà cửa; nền đất có thể bị nứt rộng 10 cm. Cấp 10: Phá hoại hoàn toàn nhà cửa. Nhiều nhà bị sụp đổ, nền đất có thể bị nứt rộng đến 1 mét. Cấp 11: Động đất gây thảm họa. Nhà, cầu, đập nước và đường sắt bị hư hại nặng, mặt đất bị biến dạng, vết nứt rộng, sụp đổ lớn ở núi. Cấp 12: Thay đổi địa hình. Phá huỷ mọi công trình ở trên và dưới mặt đất, thay đổi địa hình trên diện tích lớn, thay đổi cả dòng sông, nhìn thấy mặt đất nổi sóng. Lương Văn Hải & Trần Minh Thi 9 1.4. Các loại đất nền Các loại đất nền được tra theo bảng sau (bảng 3.1/trang 26) Các tham số Loại Mô tả v s,30 (m/s) N SPT (nhát/30cm) c u (Pa) A Đá hoặc các kiến tạo địa chất khác tựa đá, kể cả các đất yếu hơn trên bề mặt với bề dày lớn nhất là 5m. 800 - - B Đất cát, cuội sỏi rất chặt hoặc đất sét rất cứng có bề dày ít nhất hàng chục mét, tính chất cơ học tăng dần theo độ sâu. 360-800 50 250 C Đất cát, cuội sỏi chặt, chặt vừa hoặc đất sét cứng có bề dày lớn từ hàng chục tới hàng trăm mét. 180-360 15-50 70 - 250 D Đất rời trạng thái từ xốp đến chặt vừa (có hoặc không xen kẹp vài lớp đất dính) hoặc có đa phần đất dính trạng 180 15 70 Lương Văn Hải & Trần Minh Thi 10 Các tham số Loại Mô tả v s,30 (m/s) N SPT (nhát/30cm) c u (Pa) thái từ mềm đến cứng vừa. E Địa tầng bao gồm lớp đất trầm tích sông ở trên mặt với bề dày trong khoảng 5-20m có giá trị tốc độ truyền sóng như loại C, D và bên dưới là các đất cứng hơn với tốc độ truyền sóng v s 800m/s. S 1 Địa tầng bao gồm hoặc chứa một lớp đất sét mềm/bùn (bụi) tính dẻo cao (PI 40) và độ ẩm cao, có chiều dày ít nhất là 10m. 100 (tham khảo) - 10- 20 S 2 Địa tầng bao gồm các đất dễ hoá lỏng, đất sét nhạy hoặc các đất khác với các đất trong các loại nền A-E hoặc S 1 . Nền đất cần phân loại theo giá trị của vận tốc sóng cắt trung bình ,30 s (m/s) nếu có giá trị này. Nếu không, có thể dùng giá trị N SPT . Vận tốc sóng cắt trung bình, ,30 s được tính toán theo biểu thức sau ,30 1 30 s N i i i h trong đó ; ii hvlần lượt là chiều dày (m) và vận tốc sóng cắt (tại mức biến dạng bằng 10 -5 hoặc thấp hơn) của lớp thứ i trong tổng số N lớp tồn tại trong 30m đất trên bề mặt. Đối với các địa điểm có điều kiện nền đất thuộc một trong hai loại nền đặc biệt S 1 và S 2 cần phải có nghiên cứu đặc biệt để xác định tác động động đất. Đối với những loại đất này, đặc biệt là đối với nền S 2 , cần phải xem xét khả năng phá hủy nền khi chịu tác động động đất. . chiều cao ii ib j j z m FF z m trong đó ; ij z z là độ cao của khối lượng ; ij mm so với điểm đặt tác động động đất (mặt móng hoặc đỉnh móng của phần cứng phía dưới). Sau khi. hệ kết cấu trong miền phi tuyến thường cho phép thiết kế kết cấu với các lực động đất bé hơn so với các lực ứng với phản ứng đàn hồi tuyến tính . Để tránh với phân tích trực tiếp các kết. Các bộ phận kết cấu nằm ngang hoặc gần như ngang có nhịp 20L m Các bộ phận kết cấu dạng console nằm ngang hoặc gần như ngang dài hơn 5m Các thành phần kết cấu ứng lực trước nằm ngang