Bài viết này sẽ giới thiệu và phân tích ba yêu cầu tối thiếu trong thiết kế kháng chấn theo công năng này, bao gồm: xác định được cấp thể hiện kháng chấn theo công năng; xác định được các tiêu chi hư hỏng tương ứng
CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2015 - Trong điều kiện nhiệt độ môi trường 20 оС t max = 60.52 + 10.37X1 + 1.77 X2 + 5.62 X3 + 7.10 X4 +2.86 X5 -0.81 X1 X2 +0.06 X1 X3 + 1.97 X1 X4 +1.72X1X5 +0.13X2X3 + 0.33X2X4 +0.96X4X5 0.44X2X4X5; (5) -0.60X1X2X4 -0.25 X1 X2X5-0.60X1X3X5- Nghiên cứu kết phương trình (3) sau giải trường hợp, thu giá trị hệ số phương trình (4),(5) ta nhận thấy rằng: ứng với hệ số khác nhau, ảnh hưởng yếu tố tới hình thành chỉnh thể nhiệt đập bê tơng khối lớn có vai trò khác nhau, lượng xi măng, nhiệt độ đổ bê tơng lượng nhiệt tỏa yếu tố tác động lớn Bên cạnh đó, phương trình số (3) đầy đủ sở để xây dựng đồ thị [3] xác định giá trị nhiệt độ lớn cho khối bê tông Kết luận Áp dụng phương pháp thực nghiệm đầy đủ để nghiên cứu tác động yếu tố đến hình thành chỉnh thể nhiệt cấu kiện bê tơng khối lớn Q trình nghiên cứu, tính tốn cho sơ đồ đổ bê tơng thường dùng: Dải dài, dạng cột Trong q tính toán, tác giả nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố lên hình thành chỉnh thể nhiệt: cấp phối xi măng tính, độ dày khối đổ, nhiệt độ khối bê tông, lượng nhiệt tỏa lớn khối bê tông, tôc độ đỏ bê tông Tất yếu tố có tác động lên chỉnh thể nhiệt, lượng xi măng, nhiệt độ đổ bê tông lượng nhiệt tỏa yếu tố tác động lớn Kết tính tốn dùng để xây dựng biểu đồ, xác định giá trị nhiệt độ lớn khối bê tông thời kỳ xây dựng, từ kết đánh giá khả hình thành vết nứt thi cơng cơng trình bê tơng khối lớn nói chung đập lớn nói riêng Kết thu được dùng để điều chỉnh chỉnh thể nhiệt, đảm bảo an toàn cho cơng trình Kết thu áp dụng q trình thiết kế thi cơng cơng trình bê tông khối lớn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Анискин Н.А Температурный режим гравитационных плотин из укатанного бетона // Гидротехническое строительство 2005 № 12 С 13—17 [2] Анискин Н.А., Нгуен Хоанг Температурный режим бетонной массивной плотины с воздушной полостью в суровых климатических условиях // Вестник МГСУ 2012 № 12 C 212—218 [3] Хованский Г.С Основы номографии М : Наука, 1976 350 с THIẾT KẾ KHÁNG CHẤN ĐỘNG ĐẤT THEO TÍNH NĂNG CHO KẾT CẤU CƠNG TRÌNH CẢNG PERFORMANCE BASED SEISMIC DESIGN FOR PORT STRUCTURES TS NGUYỄN THÀNH TRUNG Bộ môn Cơng trình giao thơng thành phố Cơng trình thủy, Khoa Cơng trình, Đại học Giao thơng vận tải Tóm tắt Thiết kế kháng chấn động đất theo công (performance based seismic design) triết lý thiết kế thiết kế chống động đất Phương pháp đề cập số tiêu chuẩn hướng dẫn thiết kế kháng chấn động đất nước tiêu chuẩn thiết kế bến cảng Nhật OCDI-2009, thường áp dụng cho cơng trình bến cảng có kết cấu phức tạp bến bệ cọc, tường đứng trọng lực tường cừ cọc ván.Bài báo giới thiệu phân tích ba yêu cầu tối thiếu thiết kế kháng chấn theo công này, bao gồm: xác định cấp thể kháng chấn theo công năng; xác định tiêu chi hư hỏng tương ứng với cấp thể đưa phương pháp phân tích kháng chấn phù hợp Astract Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 44 – 11/2015 20 CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2015 Seismic performance based design is a new seismic design philosophy This method has been specified in some foreign specifications and guideline manuals such as Technical standards and Commentaries OCDI 2009 in Japan and have been applied to complicate structure in the port facility such as a pile supported wharves, a gravity quay wall and pile sheet pile quay wall This study will introduce and evaluate three main required steps inthe seismic performance based design, including: determination of seismic performance levels; seismic damage criteria and produce the suitable seismic analysis Keywords: Port structure; performance based design; seismic Thiết kế kháng chấn theo cơng cơng trình Thiết kế kháng chấn theo công triết lý thiết kế so với triết lý thiết kế theo trạng thái giới hạn trước Nó xây dựng phát triển dựa học kinh nghiệm từ trận động đất năm 1990 chứng minh độ nhạy phản ứng động với thay đổi cường độ động đất cao Phương pháp xây dựng nhằm đáp ứng mục tiêu cho trước cách đáp ứng yêu cầu lực theo mức độ tính xây dựng, tính khai thác tính an tồn Các tiêu chuẩn Nhật châu Âu, Mỹ phân làm hai cấp: Động đất cấp động đất cấp Dựa mức độ hư hỏng khả khai thác, thiết kế theo tính phân làm mức độ chấp nhận hư hỏng: Khai thác, sửa chữa, gần sụp đổ sụp đổ, thể Bảng Dựa phân loại này, cấp công trình thể theo tính chống động đất phân làm cấp: S, A, B, C theo mức độ chấp nhận hư hỏng cấp động đất, xem Bảng Bảng Các mức độ hư hỏng cho phép thiết kế theo tính Mức độ hư hỏng cho phép Khả vận hành Kết cấu Cấp I: Khai thác Không hư hỏng nhỏ Không khả khai thác chút Cấp II: Sửa chữa Hư hỏng xác định đáng kể Mất khả khai thác thời gian ngắn Cấp III: Gần sụp đổ (kết cấu bị phá hoại phần) Các hư hỏng mở rộng đến gần trạng thái sụp đổ Mất khả khai thác thời gian dài hoàn toàn Cấp IV: Sụp đổ Kết cấu bị sụp đổ hoàn toàn Mất hoàn toàn khả khai thác Bảng Cấp thể tính cơng trình thiết kế kháng chấn Cấp động đất Cấp thể Cấp 1(L1) Cấp 2(L2) Cấp S Mức I: Khai thác Mức I: Khai thác Cấp A Mức I: Khai thác Mức II: Sửa chữa Cấp B Mức I: Khai thác Mức III: Gần sụp đổ Cấp C Mức II: Sửa chữa Mức IV: Sụp đổ Các tiêu chí hư hỏng kết cấu bến cảng Bài báo đề cập, giải ba dạng kết cấu Cảng đây, bao gồm: Tường đứng trọng lực; tường cừ cọc ván bến bệ cọc 2.1 Các tiêu chí hư hỏng tường đứng trọng lực Tường đứng trọng lực kết cấu dạng thùng chìm tường chắn trọng lực đặt đáy biển Độ ổn định tường đứng mà phụ thuộc vào khối lượng ma sát đáy tường để chống lại áp lực đất phía sau Đối với tường chắn trọng lực móng tốt, dạng phá hoại đặc trưng tường đứng động đất dạng dịch chuyển phía biển độ nghiêng lật Các dạng phá hoai dạng chuyển dịch, độ nghiêng độ lún phía biển chuyển vị đáng kể lớp Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 44 – 11/2015 21 CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2015 đất yếu bên cạnh khối tường chắn hóa lỏng đất, hình 1, bảng quy định số tiêu chí hư hỏng cho bến tường chắn trọng lực Hình1 Các thơng số đặc trưng phá hoại kết cấu tường chắn trọng lực Bảng Các tiêu chí hư hỏng đưa cho kết cấu tường trọng lực Mức độ hư hỏng Tường trọng lực Đất sau tường Cấp I Cấp II Cấp III Cấp IV Nhỏ 1.5% Nhỏ 3o 1.5÷5% 5÷10% 3÷5 o 5÷8 o Lớn 10% Lớn 8o Nhỏ 0.03÷0.1 m Nhỏ 0.3÷0.7 m N/A N/A N/A N/A N/A N/A Nhỏ 2÷3 o N/A N/A N/A Chuyển vị dư ngang (d/H) Độ nghiêng dư phía biển Độ lún chênh lệch đất sau mố Độ lún chênh lệch đất sau trước tường chắn Độ nghiêng dư phía biển Chú ý:d: chuyển vị dư ngang đỉnh tường chắn; H: chiều cao tườngchắn 2.2 Các tiêu chí hư hỏng tường cừ cọc ván Tường cừ cọc ván kết cấu tổ hợp cọc ván liên kết với hoặc/và neo neo Những phá hoại kết cấu tường cọc ván thép chịu chi phối trạng thái ứng suất biến dạng trạng thái chuyển vị, xem hình Hình2 Các thông số đặc trưng phá hoại kết cấu tường cọc ván thép Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 44 – 11/2015 22 CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2015 (a) Tương ứng với chuyển vị; b) Tương ứng vớ iứng suất Bảng số tiêu chí hư hỏng cho kết cấu tường cừ cọc ván Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 44 – 11/2015 23 CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2015 Bảng Các tiêu chí hư hỏng đưa cho kết cấu tường cừ cọc ván Mức độ hư hỏng Tường cừ Chuyển vị dư ngang (d/H) cọc ván Độ nghiêng dư phía biển Chuyển vị dư Đất sau tường Phản ứng lớn ứng suất / biến dạng Tường cừ cọc ván - Độ lún chênh lệch đất sau mố - Độ lún chênh lệch đất sau trước - Độ nghiêng dư phía biển Trên mặt bùn Dưới mặt bùn Thanh neo neo Cấp I N/A Cấp II N/A Cấp III N/A Cấp IV N/A N/A N/A N/A N/A Nhỏ 0.03÷0.1 m Nhỏ 0.3÷0.7 m Nhỏ 2÷3 o Đàn hồi Đàn hồi N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A Đàn dẻo Đàn hồi Đàn dẻo Đàn dẻo Đàn hồi Đàn hồi Đàn dẻo Đàn dẻo bùn Đàn dẻo Đàn dẻo Chú ý:d: chuyển vị dư ngang đỉnh tường cừ; H: chiều cao tường cừ 2.3 Các tiêu chí hư hỏng bến bệ cọc Bến bệ cọc dạng kết cấu tổ hợp từ hệ sàn cọc bên kết cấu kè mái dốc bên tường chắn Các đặc trưng phá hoại kết cấu sàn cọc bao gồm, xem hình 3, bảng đưa số tiêu chí hư hỏng cho bến cảng sử dụng kết cấu bệ cọc Bảng Các tiêu chí hư hỏng đưa cho bếnbệcọc Dạng hư hỏng Chuyển dư vị Mức I Mức Mức Mức Độ lún chênh lệch sàn đất phía sau 0.1÷0.3 m N/A N/A N/A Độ nghiêng dư phía biển Nhỏ 2÷3 N/A N/A N/A Dẻo Sụp đổ Sụp đổ Phản ứng lớn Đàn hồi Hình Các thơng số đặc trưng phá hoại bến đài cọc (a) Tương ứng với chuyển vị (b) Tương ứng với ứng suất Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 44 – 11/2015 24 CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2015 Các loại phân tích áp dụng tính tốn thiết kế cơng trình cảng 3.1 Đối với kết cấu tường chắn trọng lực tường cừ cọc ván 3.1.1 Phân tích giản đơn Phân tích giản đơn tường chắn dựa phương pháp cân lực truyền thống Trong phương pháp phân tích này, tường chắn phân tích tổ hợp khối cứng đất liên kết với khối kết cấu chịu tác động ngoại lực trọng lượng khối đất sau tường, lực ma sát trượt, lực động đất tải phân bố sau tường Tác động động đất phân tích giản đơn biểu thị gia tốc đỉnh hệ số động đất sử dụng phương pháp tính tốn tựa tĩnh Các thơng số rõ cách xác định tiêu chuẩn kháng chấn, phụ thuộc vào vị trí vùng động đất, cấp động đất xét tới ảnh hưởng vùng thực địa Kết phân tích giản đơn xem xét tương đối cho việc đánh giá mức độ hư hỏng ban đầu động đất phải đảm bảo trạng thái khai thác sửa chữa cấp động đất 3.1.2 Phân tích động đơn giản Phương pháp động đơn giản phương pháp mơ hình hệ tường chắn thành khối trượt kết cấu Chuyển vị khối trượt tính tốn tích phân hàm lịch sử thời gian gia tốc mà vượt giới hạn ban đầu suốt thời gian trượt Tác động động đất xác định hàm lịch sử thời gian gia tốc tác dụng đáy kết cấu Hàm lịch sử thời gian động đất đạt từ phân tích lan truyền sóng động đất xét đến ảnh hưởng thực địa 3.1.3 Phân tích động Phân tích động dựa chủ yếu tương tác đất kết cấu, thông thường sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn Kết cấu phân tích tuyến tính phi tuyến phụ thuộc vào mức độ chuyển động động đất liên quan tới giới hạn dẻo kết cấu Đất mơ hình tuyến tính tương đương Kết đạt từ phân tích tương tác kết cấu đất bao gồm dạng trượt hệ kết cấu phản ứng dư:chuyển vị, biến dạng ứng suất 3.2 Đối với bến bệ cọc 3.2.1 Phân tích giản đơn Mơ hình tính kết cấu bến bệ cọc phân tích giản đơn mơ hình hóa hệ bậc tự nhiều bậc tự Trong phân tích này, chuyển động động đất biểu thị đường cong hàm phổ phản ứng Hệ số dẻo u cầu tính tốn thêm phân tích bỏ qua dịch chuyển mái dốc chân bệ cọc Kết phân tích động dùng để đánh giá phản ứng ban đầu để đảm bảo sửa chữa động đất cấp 3.2.2 Phân tích động đơn giản Trong phân tích này, kết cấu bậc nhiều bậc tự tổ hợp với phương pháp phân tích đẩy dần (Pushover) để đánh giá hệ số dẻo giới hạn biến dạng Ảnh hưởng tương tác đất kết cấu khơng xem xét tính tốn giới hạn phân tích Kết phản ứng kết cấu bến bệ cọc phân tích bao gồm chuyển vị, biến dạng, độ dẻo 3.2.3 Phân tích động Phân tích xem xét thêm làm việc chung tương tác kết cấu đất suốt trình động đất Phương pháp phân tích thể động đất hệ kết cấu-đất, làm bật ảnh hưởng đất lên kết cấu bên ngược lại Vì vậy, việc nghiên cứu mơ hình đất thể làm việc thực phần tử đất xu nghiên cứu thời gian tới Ảnh hưởng tăng giảm áp lực nước lỗ rỗng đến làm việc đất cần xem xét tới Kết luận Thiết kế kháng chấn theo tính cơng trình triết lý thiết kế dựa tính tối ưu kinh tế kỹ thuật công tác thiết kế xây dựng cơng trình Bài báo tóm tắt phân tích sơ lược ba yêu cầu tối thiểu thiết kế kháng chấn theo tính cơng trình bến cảng tóm tắt phân tích sơ lược theo ba mục 1,2 Trong thiết kế kháng chấn theo triết lý này, việc xác định cấp thể tính cơng trình phải xác định theo tầm quan trọng cơng trình nhu cầu chủ đầu tư Sau đó, việc xác định tiêu chí hư hỏng phải xét đến để làm so sánh, đánh giá với kết phản ứng động cơng trình Cuối cùng, vào dạng Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 44 – 11/2015 25 ... Kết cấu phân tích tuyến tính phi tuyến phụ thuộc vào mức độ chuyển động động đất liên quan tới giới hạn dẻo kết cấu Đất mơ hình tuyến tính tương đương Kết đạt từ phân tích tương tác kết cấu đất. .. chung tương tác kết cấu đất suốt trình động đất Phương pháp phân tích thể động đất hệ kết cấu -đất, làm bật ảnh hưởng đất lên kết cấu bên ngược lại Vì vậy, việc nghiên cứu mơ hình đất thể làm việc... structure; performance based design; seismic Thiết kế kháng chấn theo cơng cơng trình Thiết kế kháng chấn theo cơng triết lý thiết kế so với triết lý thiết kế theo trạng thái giới hạn trước Nó xây dựng