Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 7921-2-6:2014 xác định một số đặc tính và đại lượng cơ bản đặc trưng cho các cơn địa chấn làm tài liệu cơ sở cho các điều kiện khắc nghiệt mà các sản phẩm có thể phải chịu trong quá trình bảo quản và sử dụng.
TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 7921-2-6:2014 IEC 60721-2-6:1990 PHÂN LOẠI ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG PHẦN 2-6: ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG XUẤT HIỆN TRONG TỰ NHIÊN – RUNG VÀ XÓC ĐỊA CHẤN Classification of environmental conditions – Part 2: Environmental conditions appearing in nature – Earthquake vibration and shock Lời nói đầu TCVN 7921-2-6:2014 hoàn toàn tương đương với IEC 60721-2-6:1990; TCVN 7921-2-6:2014 Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC/E3 Thiết bị điện tử dân dụng biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học Công nghệ công bố PHÂN LOẠI ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG –PHẦN 2: ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG XUẤT HIỆN TRONG TỰ NHIÊN – RUNG VÀ XÓC ĐỊA CHẤN Classification of environmental conditions – Part 2: Environmental conditions appearing in nature – Earthquake vibration and shock Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn đề cập đến điều kiện môi trường xuất tự nhiên, cụ thể rung xóc địa chấn Mục đích tiêu chuẩn xác định số đặc tính đại lượng đặc trưng cho địa chấn làm tài liệu sở cho điều kiện khắc nghiệt mà sản phẩm phải chịu trình bảo quản sử dụng Các gia tốc đưa dùng cho điều kiện bề mặt mặt đất Các điều kiện liên quan đến kết cấu đề cập giới hạn mô tả trường hợp chung Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn Đối với tài liệu viện dẫn ghi năm công bố áp dụng phiên nêu Đối với tài liệu viện dẫn khơng ghi năm cơng bố áp dụng phiên (kể sửa đổi) IEC 60721-1:1990, Classification of environmental conditions – Part 1: Environmental parameters and their severities, Amendment (1992) (Phân loại điều kiện môi trường – Phần 1: Tham số môi trường độ khắc nghiệt, Sửa đổi 1: 1992)1 Tổng quan Địa chấn gây rung tác động tới sản phẩm gây ứng suất theo nhiều cách Các rung lập mơ q trình ngẫu nhiên Điều tiêu chuẩn nhằm cung cấp thông tin hoạt động địa chấn, tính động lực học sản phẩm trình địa chấn Các giá trị số đưa giá trị điển hình mang tính minh họa mà khơng phải giá trị chuẩn 3.1 Nguồn gốc lan truyền địa chấn Địa chấn xảy ứng suất tích tụ tới mức chúng gây phá vỡ lớp vỏ trái đất Các tượng không ổn định có khu vực biết đến vùng có hoạt động địa Hệ thống Tiêu chuẩn Quốc gia Việt Nam có TCVN 7921-1:2008 hoàn toàn tương đương với IEC 60721-1:2002 chấn, liên quan tới chuỗi biến cố địa chất vùng lõm, sống núi đại dương, dãy núi, núi lửa, đường hào đại dương, đứt gãy kiến tạo Phá vỡ đột ngột giải phóng biến dạng, lan từ tâm chấn dạng ba loại sóng điển hình với tốc độ khác nhau: - sóng khối dọc khiến đất đá bị ép vào dãn theo hướng lan truyền; - sóng khối ngang khiến đất đá bị tác động cắt biến dạng theo phương vng góc với hướng lan truyền; - sóng bề mặt kết hợp hai loại sóng chịu ảnh hưởng điều kiện giới hạn bề mặt 3.2 Hoạt động địa chấn Địa chấn tạo chuyển động ngẫu nhiên đất đặc trưng thành phần theo phương nằm ngang phương thẳng đứng xảy đồng thời độc lập với mặt thống kê Một địa chấn vừa phải kéo dài 15 s đến 30 s; địa chấn nghiêm trọng kéo dài 60 s đến 120 s Nhìn chung, phần cường độ mạnh với gia tốc mặt đất cao kéo dài tới 10 s Chuyển động ngẫu nhiên băng rộng điển hình có lượng lớn dải tần số từ Hz đến 35 Hz, tạo tác động gây nhiều thiệt hại từ Hz đến 10 Hz Thông thường thành phần thẳng đứng chuyển động mặt đất giả định nằm 67 % 100 % thành phần nằm ngang 3,5 Hz thành phần nằm ngang 3,5 Hz CHÚ THÍCH: Gia tốc cực đại sử dụng phổ biến thiết kế để phản ánh “cường độ” địa chấn địa điểm cụ thể 3.3 Sản phẩm vật Phổ băng tần rộng điển hình mơ tả chuyển động đất kích thích đa tần chiếm ưu Bản chất rung chuyển động đất (theo phương nằm ngang phương thẳng đứng) khuếch đại sản phẩm lắp Đối với chuyển động cho đất, khuếch đại phụ thuộc vào tần số đặc trưng rung thuộc hệ thống (nền đất, vật sản phẩm) vào chế tắt dần 3.4 Sản phẩm nhà cơng trình xây dựng Chuyển động đất (chủ yếu theo phương nằm ngang) lọc khuếch đại kết cấu xây dựng đan xen để tạo chuyển động hình sin lúc mạnh lúc yếu sàn nhà Phổ băng hẹp điển hình mơ tả chuyển động sàn tòa nhà kích thích đơn tần chiếm ưu Đáp ứng động sản phẩm lắp sàn đạt tới gia tốc gấp nhiều lần gia tốc cực đại đất, tùy thuộc vào tính tắt dần hệ thống tần số đặc trưng rung Mức khuếch đại chiều rộng băng tần phụ thuộc vào đặc tính đáp ứng động tòa nhà kết cấu sản phẩm Các sản phẩm nhạy với tần số dải từ Hz đến Hz có nhiều khả bị ảnh hưởng Thang địa chấn Trong địa chấn học, địa chấn phân loại theo thang khác tùy thuộc vào cường độ độ lớn chúng Các thang theo cường độ (ví dụ thang MSK sửa đổi thang MERCALLI – CANCANI – SIEBERG) xác định thực nghiệm phân loại địa chấn theo cấp cường độ tùy theo ảnh hưởng chúng (xem Bảng 1) Các thang độ lớn (ví dụ thang RICHTER) dựa giá trị ghi đánh giá lượng địa chấn giải phóng nguồn địa chấn Các thang tương ứng gần với số giá trị định gia tốc đất; ứng dụng chúng cho việc thiết lập giá trị thử nghiệm có giới hạn Mối liên hệ thang MERCALLI sửa đổi gia tốc đất đưa Bảng phép làm gần Mức gia tốc đưa Bảng cho điều kiện bề mặt đất Mối liên hệ thang MERCALLI sửa đổi mức gia tốc sản phẩm lấy xấp xỉ có tính đến yếu tố đây: - điều kiện đất đá (bao gồm độ bão hòa nước); - mức độ xa gần với hoạt động địa chấn; - điều kiện kết cấu đế sản phẩm Một thị gần mối quan hệ thang cường độ thang độ lớn đưa Bảng 2, thang độ lớn RICHTER hài hòa với Bảng Cần nhận mối liên hệ thang giới hạn tác động đây: - gốc đất đá vị trí; - độ sâu tâm chấn; - khoảng thời gian hoạt động địa chấn Bảng – Các mức cường độ địa chấn Thang MERCALLI sửa đổi Mức gia tốc xấp xỉ m/s2 Không cảm nhận Vùng địa Bảng - Độ chấn Xem lớn gần thích thang RICHTER Cảm nhận người đứng yên 0-2 1-2 tầng Các vật treo đung đưa 2-3 Các rung nhẹ Rung động giống xe tải hạng nặng gây 3-4 Cửa sổ, bát đĩa kêu lách cách Ơ tơ đứng im dập dình Cảm nhận ngồi trời Người ngủ bị đánh thức Các vật nhỏ rơi xuống đất 4-5 Tranh ảnh bị dịch chuyển Cảm nhận người 5-6 Bàn ghế xê dịch Thiệt hại: đồ thủy tinh bị vỡ, hàng hóa rơi khỏi kệ, vôi vữa nứt Cảm nhận ô tô Mất thăng đứng Chuông nhà thờ kêu 5-7 6-8 Thiệt hại: Ống khói đồ trang trí bị vỡ, vôi vữa rơi, nội thất bị vỡ, vôi vữa tường gạch nứt khắp nơi, đổ số chỗ nhà vách đất Gặp khó khăn lái xe ô tô Các cành gãy rời Vết nứt đất bão hòa nước Phá hủy: bể nước cao, tượng đài, nhà vách đất Hư hại từ nghiêm trọng đến nhẹ: kết cấu gạch, nhà khung (khi khơng cố định vào móng nhà), cơng trình thủy lợi, đê “Hố cát” cát thành phố bão hòa 7-9 Sạt lở đất Mặt đất nứt nẻ Hư hỏng: khối xây gạch khơng có cốt thép Hư hại từ nghiêm trọng đến nhẹ: kết cấu bê tông không đủ cốt thép, đường ống ngầm 10 Sụt lở đất hư hại đất tràn lan Phá hủy: cầu, đường hầm, số kết cấu bê tông cốt thép cao Hư hại từ nghiêm trọng đến nhẹ: hầu hết tòa nhà, đập, tuyến đường sắt 11 Biến dạng đất vĩnh viễn 12 Phá hủy hồn tồn CHÚ THÍCH: Vùng gán kỳ vọng xuất mức cường độ khoảng thời gian 50 năm (xem Hình 5) Mơ tả mơi trường địa chấn phổ đáp ứng 5.1 Phổ đáp ứng Mô tả thiết kế chấp nhận cách phổ biến môi trường địa chấn riêng cho việc thử nghiệm sử dụng phổ đáp ứng Trong phổ đáp ứng, đáp ứng lớn họ dao động, có bậc tự với tắt dần nhớt cố định, biểu diễn hàm tần số đặc trưng dao động chịu tác động gia tốc chuyển động đất địa chấn gây (Cần lưu ý phổ đáp ứng phổ theo nghĩa nó) Hình1 nêu ví dụ ghi gia tốc (theo thời gian thực) địa chấn có thực Hình biểu diễn mơ hình tạo thành phổ đáp ứng Đáp ứng biên độ rung ban đầu dao động với tần số đặc trưng cố định fri (i= đến n) hệ số tắt dần không đổi ghi lại Biên độ đáp ứng dao động lớn kích thích lâu mạnh tần số đặc trưng 5.2 Phổ đáp ứng Nếu biểu đồ gia tốc chuyển động trái đất ghi lại trường địa chấn, gần đó, sử dụng để thiết lập phổ đáp ứng Bằng thay đổi hình dạng kiểm sốt, suy phổ đáp ứng phản ánh kích thích địa chấn địa chấn (Hình 3) Một số lượng đại diện phổ đáp ứng xác định từ địa chấn khác mô tả ứng suất địa chấn dự kiến nơi khu vực 5.3 Phổ đáp ứng yêu cầu Đường cong bao quanh phổ đáp ứng gọi phổ đáp ứng yêu cầu đánh dấu giới hạn yêu cầu rung hạng mục mà hạng mục phải chịu nơi khu vực cho thời gian xảy địa chấn Các cách thực khác sản phẩm nơi cho dẫn tới việc sử dụng phổ đáp ứng yêu cầu hiệu chỉnh khác tùy theo hành vi vật đỡ chúng (kết cấu tòa nhà, sàn nhà, vỏ thiết bị, v.v ) Phổ (Hình 4) mối liên hệ tần số, biên độ (dịch chuyển, vận tốc gia tốc) tắt dần mục đích thử nghiệm Bản đồ vùng địa chấn Các vùng hoạt động địa chấn khác Bảng thể đồ giới Hình Hình – Bản ghi gia tốc địa chấn San FernandoValley (1971) a = biên độ gia tốc ban đầu f = tần số Aa = biên độ gia tốc đáp ứng ki = độ cứng Di = tắt dần Mi = khối lượng fri t = thời gian = tần số tự nhiên dao động riêng biệt Hình – Lập mơ hình phổ đáp ứng Aa = biên độ gia tốc đáp ứng AS = biên độ dịch chuyển đáp ứng AV = biên độ vận tốc đáp ứng f = tần số T = chu kỳ (nghịch đảo tần số) CHÚ THÍCH: Quan hệ vận tốc, gia tốc dịch chuyển Hình Hình có giá trị giá trị tắt dần thấp Quan hệ gần áp dụng cho việc so sánh đáp ứng vận tốc tương đối, đáp ứng gia tốc tuyệt đối đáp ứng dịch chuyển tương đối Hình – Phổ đáp ứng địa chấn thung lũng San Fernando Valley (1971) (Hình 1) với giá trị tắt dần 0,2, 10 % (các đường cong từ xuống dưới) Aa = biên độ gia tốc đáp ứng AS = biên độ dịch chuyển đáp ứng AV = biên độ vận tốc đáp ứng f = tần số CHÚ THÍCH: Quan hệ vận tốc, gia tốc dịch chuyển Hình Hình có giá trị giá trị tắt dần thấp Quan hệ gần áp dụng cho việc so sánh đáp ứng vận tốc tương đối, đáp ứng gia tốc tuyệt đối đáp ứng dịch chuyển tương đối Hình – Ví dụ phổ đáp ứng u cầu Hình - Các vùng hoạt động địa chấn MỤC LỤC Lời nói đầu Phạm vi áp dụng 2.Tài liệu viện dẫn 3.Tổng quan 4.Thang địa chấn 5.Mô tả môi trường địa chấn phổ đáp ứng 6.Bản đồ vùng địa chấn ... đây: - gốc đất đá vị trí; - độ sâu tâm chấn; - khoảng thời gian hoạt động địa chấn Bảng – Các mức cường độ địa chấn Thang MERCALLI sửa đổi Mức gia tốc xấp xỉ m/s2 Không cảm nhận Vùng địa Bảng -. .. thang MERCALLI sửa đổi mức gia tốc sản phẩm lấy xấp xỉ có tính đến yếu tố đây: - điều kiện đất đá (bao gồm độ bão hòa nước); - mức độ xa gần với hoạt động địa chấn; - điều kiện kết cấu đế sản... lớn gần thích thang RICHTER Cảm nhận người đứng yên 0-2 1-2 tầng Các vật treo đung đưa 2-3 Các rung nhẹ Rung động giống xe tải hạng nặng gây 3-4 Cửa sổ, bát đĩa kêu lách cách Ơ tơ đứng im dập dình