Bài viết đề xuất một số giải pháp mô phỏng hệ kết cấu nhà nhiều tầng bê tông cốt thép (BTCT) sử dụng sàn lõi rỗng bằng hệ kết cấu tương đương sử dụng phần mềm phân tích kết cấu Etabs, từ đó áp dụng vào nghiên cứu ảnh hưởng của mô hình hóa sàn lõi rỗng đến ứng xử động học của kết cấu nhà nhiều tầng. Hai hệ kết cấu nhiều tầng BTCT của công trình thực tế sử dụng sàn rỗng lõi xốp có chiều cao phổ biến hiện nay là 20 và 40 tầng được sử dụng để phân tích. Các ứng xử động học của hai hệ kết cấu bao gồm chu kỳ dao động riêng, chuyển vị lệch tầng và chuyển vị ngang tuyệt đối tại các mức sàn của kết cấu được xem xét.
Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2020 KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MƠ HÌNH HĨA SÀN LÕI RỖNG SỬ DỤNG PHẦN MỀM ETABS TỚI PHẢN ỨNG ĐỘNG HỌC CỦA NHÀ NHIỀU TẦNG O O F Phạm Thái Hoàna,∗, Hồ Thành Đạtb , Nguyễn Trường Thắnga a Khoa Xây dựng dân dụng công nghiệp, Trường Đại học Xây dựng, số 55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam b Công ty Cổ phần Xây dựng VRO, 461 đường Trương Định, quận Hoàng Mai, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 04/02/2020, Sửa xong 02/03/2020, Chấp nhận đăng 04/03/2020 PR Tóm tắt TE D Bài báo đề xuất số giải pháp mô hệ kết cấu nhà nhiều tầng bê tông cốt thép (BTCT) sử dụng sàn lõi rỗng hệ kết cấu tương đương sử dụng phần mềm phân tích kết cấu Etabs, từ áp dụng vào nghiên cứu ảnh hưởng mơ hình hóa sàn lõi rỗng đến ứng xử động học kết cấu nhà nhiều tầng Hai hệ kết cấu nhiều tầng BTCT cơng trình thực tế sử dụng sàn rỗng lõi xốp có chiều cao phổ biến 20 40 tầng sử dụng để phân tích Các ứng xử động học hai hệ kết cấu bao gồm chu kỳ dao động riêng, chuyển vị lệch tầng chuyển vị ngang tuyệt đối mức sàn kết cấu xem xét Các kết tính tốn phân tích tạo sở để kỹ sư kết cấu làm lựa chọn giải pháp phù hợp phân tích kết cấu nhiều tầng có sàn lõi rỗng, xem xét ảnh hưởng giải pháp đến ứng xử động học kết cấu nhà nhiều tầng BTCT EC Từ khoá: sàn lõi rỗng; ứng xử động học; kết cấu; nhà nhiều tầng; Etabs EFFECTS OF HOLLOW SLAB MODELING USING ETABS ON DYNAMIC RESPONSE OF TALL BUILDINGS R Abstract N C O R This paper presents some methods to simulate the structure of tall building with hollow flat slabs using structural analysis software Etabs These methods then are applied to investigate the effects of hollow slab modeling on the dynamic behavior of the tall buildings A couple of tall structure systems of the real buildings with porous hollow core floors of 20 and 40 storeys, which are in the current common height range of tall buildings in Vietnam, are used for analysis The dynamic responses of these structural systems including the period of natural vibration, inter-storey drift, and absolute horizontal displacement at story levels of the structures are considered The analysis results may provide the database for structural engineers to choose the appropriate method when analyzing tall structures with hollow floors as well as to understand the dynamic behavior of tall structures with respect to simulation methods U Keywords: hollow slab; dynamic response; structure; tall building; Etabs c 2020 Trường Đại học Xây dựng (NUCE) Mở đầu Cùng với tốc độ thị hóa ngày cao quỹ đất thành phố lớn ngày bị thu hẹp, việc cơng trình xây dựng cao tầng xu hướng tất yếu giới nói chung Ở Việt Nam, ngồi ∗ Tác giả Địa e-mail: hoanpt@nuce.edu.vn (Hoàn, P T.) absolute horizontal displacement at story levels of the structures are considered The analysis results may provide the database for structural engineers to choose the appropriate method when analyzing tall structures with hollow floors as well as to behavior structures with understand the dynamic Hồn, P T., of cs /tall Tạp chí Khoa học Công nghệ respect Xây dựng to simulation methods số cơng trình cao tầng dynamic điển tòa nhà Landmark (81 building, tầng, cao 461 m), Keangnam hollow slab, response, structure,81tall Etabs Keywwords: U N C O R R EC TE D PR O O F Hanoi Landmark Tower (72 tầng, cao 330 m), Bitexco Tower (68 tầng, cao 262 m) hay Lotte Center Hanoi (65 tầng, cao 267 m), dự án cơng trình chung cư, văn phòng làm việc với chiều cao từ 20 đến 40 tầng trở nên phổ biến năm gần Với nhu cầu tăng chiều cao tòa nhà, u cầu giảm trọng lượng kết cấu cơng trình yếu tố quan trọng xem xét cẩn thận việc đưa giải pháp kết cấu cho cơng trình Do đó, sàn phẳng bê tơng cốt thép (BTCT) có lõi rỗng nhằm mục đích giảm trọng lượng thân kết cấu sử dụng rộng rãi Việt Mở đầu Nam thời gian gần Sàn phẳng lõi rỗng có cấu rỗng vùng giữacao (vùngquỹ lõi -đất vùng cóthành tác dụng chịulớn lực)ngày đưacàng độ thịtạo hóa ngày phố Cùng với tốc vật liệu xa trục trung hòa, vừa tăng bề dày độ cứng sàn vừa làm giảm trọng lượng thân bị thu hẹp, việc cơng trình xây dựng cao tầng xu hướng tất yếu so với sàn đặc Sàn lõi rỗng có ưu điểm như: (i) có khả vượt nhịp lớn vượt trội so với kết giới cấu nóisàn chung Ở Việt Nam, ngồi trình tầngcóđiển hìnhápnhư BTCT truyền thống; (ii) linh hoạtmột trongsố thiếtcông kế công năngcao sử dụng, khả dụng tòa cho nhà nhiều loại81 cơng (iii)cao có hiệu kinhKeangnam tế cao khiHanoi tiết kiệmLandmark bê tông vàTower khối lượng [1] cao 461quảm), (72thép tầng, Landmark (81trình; tầng, Việc tạo rỗng vùng lõi thực nhiều phương pháp khác giải pháp 262nhựa m)đểhay Center (65 tầng, cao 330 chung m), Bitexco (68rỗng tầng, sử dụng Tower kết cấu dạng nhưcao cốt pha chènLotte vào bê tông Hanoi khu vực lõi (bóng, hộp nhựa U-boot) sửtrình dụng chung vật liệu bê tơnglàm bọt nhưchiều thể 40 án công cư,nhẹ văn phòng việcxốp với cao từ Hình 20 đến 267m), dự Về mặt cấu tạo, sàn rỗng thuộc loại sàn phẳng, lực cắt thường lớn vị trí gần cột nên khu vực tầngnày đãphần trở rỗng nên phổ lược biếnbỏtrong năm gần Với nhu cầu tăng chiều cao tòa cấu tạo sàn thành vùng bê tông đặc (vùng nấm) giúp tăng khả thiết kếtrọng giống lượng sàn kết đặc cấu Do chiều sàn rỗng thường lớn so với yếu giải pháp giảm cơngdàytrình tố quan nhà,chịu yêucắtcầu đặc tương đương, liên kết hệ sàn rỗng với vách lõi (hệ kết cấu phổ biến cho nhà cao tầng) có xem xét cẩn thận việc đưa giải pháp kết cấu cho cơng trình Do trọngsànđược thể làm ảnh hưởng tới phản ứng động cơng trình làm thay đổi tải trọng qn tính tác dụng bêgiótơng thépđất, (BTCT) lõiphần rỗng mục đích giảm lượng đó, sàn phẳng thành phần độngcốt hay động nhữngcó thành tải nhằm trọng ảnh hưởng lớn đến việctrọng tính tốn thiết kếcủa nhàkết cao cấu tầng sử dụng rộng rãi Việt Nam thời gian gần thân Sànrỗng rỗng sử lõi xốp HìnhHình Sàn sửdụng dụng lõi xốp Khiphẳng phân tích lực kết thiết kế(vùng sàn rỗng, sàn rỗng lõinội rỗng có cấu cấucơng tạotrình rỗngcaoở tầng vùng lõicác –làtấm vùng cóthường tác dụng Sàn mô dạng tấm, màng vỏ sử dụng phần mềm tính tốn kết cấu chuyên dụng chịu lực) đưa vật liệu xa trục trung hòa, vừa tăng bề dày độ cứng sàn vừa Etabs Safe hãng CSI [2], phân tích trước [3] Tuy nhiên phần mềm với sàn Sànrỗng, lõi rỗng có như: (i) có làm giảm hiệntrọng khơnglượng cho phép mơ thân phỏngso hình dạng thậtđặc sàn thực ưu hànhđiểm tính tốn nay, sàn rỗng thường mô sàn đặc tương đương Để sàn đặc tương đương làm việc khả vượt nhịp lớn vượt trội so với kết cấu sàn BTCT truyền thống; (ii) linh hoạt giống sàn rỗng thật, tức khả truyền, phân phối nội lực tương đương nhau, cách phổ thiết kế cơng sử dụng, có khả áp dụng cho nhiều loại cơng trình; (iii) bê tơng khối lượng thép [1] Việc tạo có hiệu kinh tế cao tiết kiệm rỗng vùng lõi thực nhiều phương pháp khác Hồn, P T., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng PR O O F biến thực hành sử dụng sàn đặc có chiều dày h với sàn rỗng điều chỉnh thông số liên quan đến độ cứng sàn Một số nghiên cứu trước đưa thông số điều chỉnh sở xem xét làm việc đơn lẻ cấu kiện sàn điển hình [4, 5], nhiên chưa xem xét đến ảnh hưởng chúng đến ứng xử toàn kết cấu, đặc biệt ứng xử động học, thành tố quan trọng kết cấu cao tầng Ngồi ra, nhiều phương pháp mơ sàn thay sàn rỗng mà sàn thay phản ánh phù hợp làm việc kết cấu sàn rỗng đồng thời sử dụng phần mềm phân tích kết cấu chuyên dụng Etabs để thực hành chưa nghiên cứu Bài báo đề xuất số giải pháp mô sàn rỗng hệ kết cấu tương đương thực hành phần mềm phân tích kết cấu Etabs, từ áp dụng vào nghiên cứu ảnh hưởng giải pháp mô sàn rỗng đến ứng xử động kết cấu nhà cao tầng Hai hệ kết cấu cao tầng BTCT công trình thực tế sử dụng sàn rỗng lõi xốp có chiều cao phổ biến 20 40 tầng sử dụng để phân tích Các kết tính tốn phân tích tạo sở để kỹ sư kết cấu làm lựa chọn giải pháp phù hợp phân tích kết cấu cao tầng có sàn rỗng xem xét ảnh hưởng giải pháp đến ứng xử động kết cấu cao tầng BTCT Mơ hình hóa sàn rỗng sử dụng Etabs TE D 2.1 Mơ hình phần tử sàn Etabs U N C O R R EC Phần tử sàn mơ hình theo ba dạng bao gồm màng (membrane), vỏ dày (thick shell) vỏ mỏng (thin shell) Etabs Phần tử dạng màng dạng phẳng có khả chịu nén mặt phẳng mà khơng có khả chịu uốn, nội lực phần tử màng có lực dọc trục Khác với phần tử màng, phần tử vỏ có khả chịu loại tải trọng khác gồm kéo, nén trượt mặt phẳng sàn, uốn, cắt xoắn mặt phẳng vng góc với mặt phẳng sàn Phần tử vỏ dày khác phần tử vỏ mỏng kể đến biến dạng cắt ngang (transverse shear deformation) thường sử dụng sàn đủ dày, tức tỷ lệ nhịp chiều sàn không lớn, từ – 10 [6] Trong kết cấu cao tầng, tỷ lệ nhịp chiều dày sàn thường lớn 15 nên sàn mơ hình sử dụng phần tử vỏ mỏng Hình thể thành phần nội lực phần tử vỏ mỏng bao gồm: mô men uốn quanh trục M11 M22; mô men xoắn quanh trục M12 M21; lực kéo (nén) mặt phẳng sàn theo phương F11 F22; lực cắt mặt phẳng sàn F12; lực cắt mặt phẳng vng góc với mặt phẳng sàn V13 V23; Khi làm việc, tải trọng phân phối đến phần tử sàn tạo thành thành phần nội lực thông qua độ cứng phần tử sàn Trong phần mềm Etabs, thành phần độ cứng tương ứng với thành phần nội lực phần tử vỏ mỏng bao gồm: độ cứng chống uốn quanh trục (Bending m22 Direction) độ cứng chống uốn quanh trục (Bending m11 Direction); độ cứng chống xoắn quanh trục (Bending m12 Direction); độ cứng chống kéo (nén) theo phương (Membrane f 11 Direction); độ cứng chống kéo (nén) theo phương (Membrane f 22 Direction); độ cứng chống trượt mặt phẳng sàn (Membrane f 12 Direction); độ cứng chống trượt hai mặt phẳng vng góc với mặt phẳng sàn (Shear v13 Direction Shear v23 Direction) Lưu ý hai phương vng góc mặt phẳng sàn, phương vng góc với mặt phẳng sàn (Hình 2) Khi khai báo tiết diện sàn Etabs, phần mềm tự động tính thơng số liên quan đến tiết diện nên thông số độ cứng mặc định nhận giá trị Tuy nhiên Etabs cho phép người dùng điều chỉnh thơng số nhằm giúp mơ hình mơ phản ánh sát làm việc kết cấu thật thông qua lựa chọn “Shell Assignement\Modifier” khai báo mặt cắt tiết diện sàn Sau đây, thông số gọi chung thông số điều chỉnh độ cứng ký hiệu µ11, µ22, µ12, φ11, φ22, φ12, υ13, υ23 nghiên cứu trước [4, 5] Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2019 Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2019 PR O O F Hồn, P T., cs / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (b) Thành phần mô men (b) Thành Thànhphần phầnmô mômen men TE D (a) Thành phần lực (a)Thành Thànhphần phầnlực lực (a) Hình Nội lực phần tử vỏ mỏng Etabs [7] Hình2.2.Nội Nộilực lực phần phần tử tử vỏ vỏ mỏng Hình mỏng trongEtabs Etabs[7] [7] U N C O R R EC Các mơ hình mơ hệ cấucấu tươngtương đương sàn rỗng sàn rỗng hệkết kết đương 2.2 Các2.2 mô hình mơphỏng hệ kết cấu tương đương sàn rỗng 2.2 Các mơ hình mơ Để minh họa dạng mơ hình mơ hệ kết cấu tương đương sàn rỗng phần mềm Etabs, dạng mơlõihình hình mơ hệ kết cấu tương đương sàn rỗng minh họa cứu nàycác sử dụng sàn rỗng xốp vừa biến cho kết cấu sàn rỗng dạng mô mô hệ giải kếtpháp cấuphổ tương đương sàn rỗngbằng bằn ĐểĐểnghiên minh họa Việt Nam đồng thời việc sử dụng lõi xốp hình hộp có kích thước định hình rõ ràng phầnmềm mềmEtabs, Etabs, nghiêncứu cứu sử sử dụng sàn sàn rỗng lõi xốp vừa làlàmột giải phần lõicác xốp giúp chonghiên việc tính tốn, sonày sánh đượcdụng tường rỗng Cũng giải vừa pháp sàn lõi rỗngtrong khác, giả biến cấucác sàn rỗng Việt đồng thời vùng việcbêsử dụng pháp phổ sàn sửcho dụngkết lõi xốp, sàn xung quanhNam vị trí cột cấu tạo thành tông biến cho kết cấu sàn rỗng Việt Nam đồng thời việc sử dụng cá pháp phổtrong đặc (vùng nấm) nhằm chịu lực cắt lực chọc thủng đầu cột, vùng sàn ngồi phạm vi đầu cột hìnhbốhộp có kích thước chữ định hình rõ ràng giúp cho việc tính tốn, so sánh lõi xốp trí xốpthước hình hộpđịnh nhật kích thước 380 mm × 380giúp mm ×cho h x cách nhautính 90 mmtốn, vào so sán hộp cókhối kích hình rõ ràng việc õi xốp hình haimình lớp bê tơng dướicác có chiều nhau, = 55 mm Chiều khối xốp h x tường Cũng giảidàypháp sàntw.lõi rỗng khác,dàytrong sàn sửđódụng lõi tường Cũng nhưthểcác giải pháp lõi sàn rỗng khác, sửở dụng lõ thay đổi theo chiều dày tổng sàn h phụ thuộcsàn nhịp theo phương Phần sàn bê tông xốp, sàn xung quanh vị trí cột cấu tạo thành vùng bê khối xốp kết hợp với phần bê tông khối xốp tạo thành sườn đặc dạng chữtông đặc xốp, sàn xung quanh vị trímộtcột vẫnlõiđược cấu tạo thành vùng bê tơng đặ I Hình nhằm minh họa mặtlực bằngcắt kết cấu sàn rỗng cùngcột, với chi tiếtvùng mặt cắt sàn ngangngoài sàn quaphạm vi chịu vàcủa lực chọc thủngxốpđầu (vùng nấm) vùngnhằm lõi xốp Phần xốp tác dụng thaythủng phần đầu bê tông lõi mà khơngsàn có tác dụng phạm v chịulõilực cắtchỉvàcó lực chọc cột, vùng ngồi vùng nấm) đầu cộtchịu bố trí khối xốp hình hộp chữ nhật kích thước 380 mm x 380 mm x lực, tính tốn phần coi rỗng đầu cột bố trí khối xốp hình hộp chữ nhật kích thước 380 mm x 380 mm Từ cấu thực vào tế củagiữa sàn lõihai xốp đến yếu tốvà ứngdưới xử động kếtdày cấu phụ thuộc hx cách 90tạomm lớptrên, bê xét tơng cóhọcchiều nhau, tw.= vào lực90 qn tính vào thành phần hai lực tạo nêntông khối lượng códưới gia tốc,có việcchiều mơ hìnhdày hóa sàn rỗngnhau, t hx55 cách mm lớp bê w khốicủaxốp hx ứng xử đóđộng thay đổiđược theo thểcách mm.đểChiều xem xét dày ảnh hưởng sàn đến tiến chiều hành theodày tổng sau:sàn h phụ xốp thường thay đổi theo dày 55thuộc mm nhịp Chiều (i) Mơdày hình khối phần nấm h sàn đặc bình có chiều dày h,chiều phần sàn rỗngtổng có chiềuthể dày h đượcsàn h ph x sàn theo phương Phần bê tông khối xốp kết hợp với mơ hình thay sàn đặc có chiều dày h0 nhỏ h, khối lượng riêng vật liệu vùng cácriêng phương Phần bê dày tông khối kết vớ huộc γb0 nhỏ theo khối củaxốp bê tông γbthành Chiều thay h0 khối lượngxốp riêng 3hợp bênàytông ởsàn lượng khối tạo cácsànsườn đặc dạng chữ I Hình minh phầnnhịp vật liệuởthay γb0 định cách quy đổi mơcác men qn tínhđặc qua mặt phẳng sàn I Hình khối dướixác khối xốp tạolõi thành sườn dạng chữ phần họabê mặttông kết cấu sàn rỗng xốp với chi tiết mặt cắt ngang sàn qua lượng tương đương phân tố sàn rỗng sang sàn đặc Đây phương pháp kỹ họa mặtlõi cấu mộttích sàn rỗng lõi xốp tiếtbê mặt cắtởngang sànmà qu sư thực hành tronglõi việcxốp phân vàchỉ thiết kế kết cấu sử dụng sàn với rỗng Phần có tác dụng thay thếchi phần tơng lõi vùng xốp.kết (ii) Mơ hình phần nấm sàn đặc bình thường có chiều dày h, phần sàn rỗng có chiều cao h lõi xốp chỉtrong có tác lõi m vùng lõi có xốp lực,này tínhdụng tốn thay phần phần bê coi tơng rỗng khơng tác Phần dụng chịu tốn phần coi rỗng khơng có tác dụng chịu lực, tính Tạp dựng NUCE NUCE 2019 2019 Tạpchí chíKhoa Khoa học học Cơng Cơng nghệ nghệ Xây Xây dựng Mặt sànsàn (a)(a) Mặt (a) Mặt sàn TE D PR O O F Hồn, P T., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng (b) Bốkhối trí khối xốp điển hình chivà tiết (b) Bố (b) Bố trí trí khối xốp xốp điển điểnhình hình vàchi chitiết tiết U N C O R R EC Mặt bằng sànsàn rỗngrỗng lõi xốp chi tiết HìnhHình Mặt Mặt Hình sàn rỗng lõi lõi xốp xốp và chi chi tiết tiết thực củađặc sàn lõi xốp xốp trên, ứng học Từmơ cấu tạo hình thaythực sàn có lõi chiềunhư dày htrên, với cácxét đặc đến trưng yếu độtố cứng củaxử tiết diện tếtếcủa sàn xét đến yếu tố ứng xửđộng động họccủa Từ cấu tạo thay đổithuộc khốivào lượnglực riêng vật liệulà vùng phần γb0lực nhỏ khối lượng riêng bê tông kết cấu phụ quán tính thành tạo nên khối lượng có kết cấu phụ thuộc vào quán thành lựccác nênchỉnh dođộkhối có γb Các đặc trưng củalực tiết diện thaytính khai báophần thơng qua thôngtạo số điều cứng lượng gia tốc, việc mô hình hóa sàn rỗng để xem xét ảnh đến ứng xửmặt động có thơng địnhrỗng nhằm đảm bảo khảxét chịuhưởng kéo, nén,của uốn, sàn trượt gia tốc, việc mơsốhình hóaxácsàn để xem ảnh hưởng sàn đến ứng xử động có phằng sàn thay tươngtrong đương sàn nhưsau: nghiên cứu trước [4, 5] Khối lượng tiếncủahành theo cácrỗng cách thể tiếncủahành theo cách sau: thể đượcriêng vật liệu thaymột γtrong xác định cách quy đổi mô khối lượng tương đương b0 phân tố sàn rỗng sang sàn đặc Đây phương pháp mơ sát thực làm việch,của sàn rỗng, thường có chiều dày phần sàn rỗng (i) mơ hình phần nấm sàn đặc bình nhiên việc xác định cácnhư thôngsàn số điều chỉnh độ cứng mô sàn đặc thayh, thếphần phức hình phần nấm đặc bình thường cóhình chiều dày sàn rỗng (i) tuymơ h thayphổthế sàn hành đặc phân có chiều dàykếh0kếtnhỏ h, khối có chiều tạp dày nên phương phápmơ nàyhình chưa biếnbằng thực tích thiết cấu sử dụng h mơ hình thay sàn đặc có chiều dày h nhỏ h, khối có chiềusàndày rỗng lượng riêng vật liệu vùng gb0 nhỏ khối lượng riêng bê tông gb Mơ vật hình liệu phần nấm vùng sàn đặcnày bình thường có chiều h, phần sàn rỗng có chiều lượng riêng(iii)của gb0 nhỏ dày khối lượng riêng cao bê htơng gb mơ hình thay sàn đặc có chiều dày h với khối lượng riêng bê tông γ Chiều dày định Chiều dày sàn thay h0 khối lượng riêng vật liệu thay gb0b xác Chiều dày sàn thay h khối lượng riêng vật liệu thay g xác định b0 sàn đặc sàn thay h0 xác0 định cách quy đổi khối lượng tương đương sàn rỗng cách quy đổi mơ men qn tính qua mặt phẳng sàn khối lượng tương thay Phương pháp mô hình hóa khơng phản ánh sát thực làm việc cấu kiệnđương cách quy đổi mơcómen qn tính qua mặt phẳng sànchovàviệckhối lượng tương đương sàn rỗng, ưu điểm thực nhanh dễ, phù hợp tra nhanh xử kỹ sư phân tố sànnhiên rỗng sang sàn đặc.hành Đây phương pháp hiệnkiểm đượcứng phân rỗng sanglượng sàncủađặc Đây phương độngtốcủasàn kết cấu khối sàn thay không thay đổi pháp kỹ sư việcthay phân tíchbộvàphần thiết sử dụng sàn thực hành(iv) Mơ hình tồn nấmkế kết phầncấu sàn rỗng có chiều caorỗng h sàn đặc có việc phân tích thiết kế kết cấu sử dụng sàn rỗng thực hành chiều dày h0 với khối lượng riêng bê tông γb Chiều dày sàn thay h0 xác định cách hìnhlượng phần đặc thường dàycủa h,sàn phần sàn rỗng (ii) quymô đổi khối nấm tồn bộnhư phần sàn nấm sànbình rỗng tương đươngcó vớichiều khối lượng đặc thay mơ hình phần nấm sàn đặc bình thường có chiều dày h, phần sàn (ii) thế.cao Cũnghnhư phương (iii),thay giải pháp hìnhsàn có ưu có điểmcùng thựcchiều hành nhanh dễ, phù mơpháp hình mơ đặc dày h với rỗng đặc có chiều hợp cho việc kiểm tra nhanh ứng xử động kết cấu khối lượng sàn thay không thay đổi hcứng đượccủa mơtiết hình thay thếthay sàn cólượng riêng chiều dàyvật h với đặc cótrưng chiềuvềcao độ diện vàđặc khối (v) Mơ hình phần nấm sàn đặc bình thườngđổi có chiều dày h, phần sàn rỗng có chiều cao h liệu trưng khối tiết diện khối lượng vật diện liệu thay nhỏ lượngđược riêngthay đổi bê tông gb Các đặc riêng trưng của tiết vùng nàyđộgb0cứng nhỏbáo hơnthông khối qua lượng củasố5bêđiều tôngchỉnh gb Các củathông tiết diện thay vùng gb0 khai cácriêng thông độ đặc cứngtrưng số thông số điều độ cứng thông sốmặt xáckhai địnhbáo nhằm đảmqua bảocác khảthông chịu kéo,chỉnh nén, uốn, trượtvà xác định nhằm đảm bảo khả chịu kéo, nén, uốn, trượt ngồi mặt Hồn, P T., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng mơ hình thay hệ dầm đặc tiết diện chữ I cấu thành từ hệ sườn đặc xốp phần cánh bê tông lõi xốp nằm hai sườn (Hình 3(b)) Do phần giao cắt dầm I chiếm 1/2 diện tích tồn phần sàn rỗng, khối lượng riêng vật liệu dùng cho dầm I lấy γb0 = 1/2γb Mơ hình khảo sát ứng xử động học kết cấu nhiều tầng sử dụng sàn rỗng O O F Để khảo sát ứng xử động học nhà nhiều tấng sử dụng sàn rỗng, hệ kết cấu hai cơng trình thực tế sử dụng sàn rỗng có chiều cao 20 40 tầng lựa chọn để phân tích Kết cấu 20 40 tầng lựa chọn coi giới hạn cơng trình cao tầng phổ biến Việt Nam 3.1 Mô tả kết cấu Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2019 U N C O R R EC TE D PR a Cơng trình kết cấu 20Tạp tầngchí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2019 Mặtbằng kết cấucấu tầngtầng điển hình Mặt điển hình (a) (a) Mặt(a) kếtkết cấu tầng điển hình (b) Mơ hìnhphân phân tích EtabsEtabs (b)Mơ Mơ hình tích (b) hình phân tích Etabs Mặtbằng kết cấucấu mơ hình tíchphân kết cấutích 20 tầng Hình Mặt vàmơ mơphân hình kếtcấu cấu 20 20 tầng tầng Hình 4.Hình Mặt kếtkết cấuvàvà hình phân tích kết dụng cấuvách vách6chịu chịulực lựckết kếthợp hợphệ hệsàn sànrỗng rỗng lõi lõi xốp xốp khơng khơng - Cơng trình dụng hệhệ kếtkết cấu - Cơng trình sử sử dầm váchkích kíchthước thước2525xx250 250cm cmsử sửdụng dụng bê bê tông tông B30 B30 [8] [8] dầm Hệ Hệ lõi lõi dàydày 30 30 cmcm vàvà hệhệ vách BTCT gồm phần sàn đặcở ởkhu khuvực vựcquanh quanhvịvịtrí trícột, cột,vách vách (phần (phần nấm) nấm) sànsàn BTCT gồm phần sàn đặc KếtKết cấucấu Hoàn, P T., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng b Cơng trình kết cấu 40 tầng N C O R R EC TE D PR Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2019 O O F - Vị trí cơng trình: Thành phố Thanh Hóa - Cơng trình gồm 20 tầng với tầng dịch vụ 19 tầng hộ, có chiều cao 67,75 m tầng từ cao 4,5 m tầng hộ cao 3,1 m - Cơng trình sử dụng hệ kết cấu vách chịu lực kết hợp hệ sàn rỗng lõi xốp không dầm Hệ lõi dày 30 cm hệ vách kích thước 25 × 250 cm sử dụng bê tông B30 [8] Kết cấu sàn BTCT gồm phần sàn đặc khu vực quanh vị trí cột, vách (phần nấm) phần sàn rỗng lõi xốp chiều dày 230 mm sử dụng bê tông B25 [8] Các xốp dùng làm lõi cho phần sàn rỗng khu vực nhịp có kích thước 380 × 380 × 120 mm, bố trí theo hai phương sàn với khoảng cách 90 mm Mặt kết cấu mơ hìnhTạp tổngchíthể hệ kết minh họa Hình2019 Khoa họccấu Công nghệ Xây dựng NUCE U Mặtbằng kết kết cấu tầng điển hình (a)(a)Mặt Mặt kết cấu tầng điển cấu tầng điển hìnhhình (b) Mơ hìnhtích phân tích EtabsEtabs (b)hình Mơ hình phân tích (b) Mơ phân Etabs Hình 5.5.Mặt kếtkết cấucấu vàvàmơ phân tíchkết kết cấu40 40 tầng40 tầng Hình Mặt kết cấu mơ tích kết cấu Hình Mặt mơhình hìnhhình phân phân tích cấu tầng kếtkết cấu vách chịuchịu lực kết sànhệ rỗng xốp lõi khơng Cơng trình sửsửdụng dụnghệphố hệ vách lựchợp kếthệ hợp sànlõirỗng xốp không Cơng trình - Vị trí cơng trình: Thành Nha cấu Trang, Khánh Hòa dầm Hệ vách thang máy dày 30-40 cm chạy dọc theo phương đứng toàn cơng - Cơng trình thang gồm 40máy tầngdày với tầngcm đỗ xe, dịch vụ 33 tầng cănbộ hộ.công Công dầm Hệ vách 30-40 chạy dọcthương theo mại phương đứng tồn trình Từ tầng hầm đến tầng sử dụng hệ cột 80 x 80 cm, sau chuyển thành hệ trình cao trongđến tầng7 cao hệ 3,2 cột m 80 x 80 cm, sau chuyển thành hệ trình Từ140,7 tầngmhầm tầng sử hộ dụng có 40 240~300 vị chịu trí từlực tầng đếnhệhết cơngkhơng trình.dầm Bê Hệ vách vách phẳngtrình - Công sử xdụng hệ kết cm cấutùy vách kết8hợp sànchiều rỗngcao lõi xốp có 40 x 240~300 cm tùy vị trí từ tầng đến hết chiều cao cơng Bê vách phẳng thang máy vách dày 30-40 dọctheo theochiều phương cơng trình Từ tầng đến tầng giảm cm cấpchạy độ bền caođứng tầng:của 13tồn tầngbộ dùng B40,hầm 12trình tông cột, váchdùng giảm cấp chiềudùng cao tầng: 13 tầng dùng B40, 12 tông tầng cột, B35 vàđộ 15 bền tầng theo B30 theo TCVN [8] tầng tiếp B35 gồm 15haitầng B30quanh theo vịTCVN sàn BTCT phầntrên sàncùng đặc ởdùng khu vực trí cột,[8] vách (phần - Kếttheo cấu dùng nấm)- lõi gồm xốp chiềusàn dàyđặc 310ởmm, tông B25.vịCác sànrỗng BTCT hai phần khubê vực quanh trí cột, xốp vách (phần Kếtphần cấusàn dùng làm lõi cho phần sàn rỗng khu vực nhịp có kích thước 380 x 380 x 200 nấm) phần sàn rỗng lõi xốp chiều dày 310 mm, bê tông B25 Các xốp Hoàn, P T., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng O O F sử dụng hệ cột 80 × 80 cm, sau chuyển thành hệ vách phẳng có 40 × 240∼300 cm tùy vị trí từ tầng đến hết chiều cao cơng trình Bê tơng cột, vách giảm cấp độ bền theo chiều cao tầng: 13 tầng dùng B40, 12 tầng dùng B35 15 tầng dùng B30 theo TCVN [8] - Kết cấu sàn BTCT gồm hai phần sàn đặc khu vực quanh vị trí cột, vách (phần nấm) phần sàn rỗng lõi xốp chiều dày 310 mm, bê tông B25 Các xốp dùng làm lõi cho phần sàn rỗng khu vực nhịp có kích thước 380 × 380 × 200 mm, bố trí theo hai phương sàn với khoảng cách 90 mm Mặt kết cấu mơ hình tổng thể hệ kết cấu minh họa Hình 3.2 Mơ hình hóa cơng trình phần mềm Etabs N C O R R EC TE D PR Để phân tích ứng xử kết cấu nhiều tầng sử dụng nhiều phương pháp khác phương pháp học kết cấu, phương pháp biến phân, phương pháp sai phân hữu hạn, phương pháp phần tử hữu hạn Trong phương pháp này, phương pháp phần tử hữu hạn sử dụng phổ biến giải toán với số lượng phần tử lớn, cho kết có độ xác cao thời gian ngắn với hỗ trợ phần mềm phân tích kết cấu chuyên dụng Etabs Do phương pháp phần tử hữu hạn sử dụng phần mềm Etabs lựa chọn nghiên cứu Phần mềm Etabs cho phép mơ hình hóa cấu kiện vách, lõi, cột, dầm, sàn kết cấu nhiều tầng thành phần tử dạng: phần tử phần tử Chi tiết loại phần tử miêu tả cụ thể hướng dẫn sử dụng phần mềm [7] Trong nghiên cứu này, cấu kiện hai kết cấu nhà cao 20 40 tầng mơ hình hóa dạng phần tử, cụ thể sau: - Cấu kiện cột dầm (nếu có) mơ hình hóa sử dụng phần tử (Frame) với lựa chọn cột (Column) dầm (Beam) tương ứng - Cấu kiện vách lõi mơ hình hóa sử dụng phần tử tường (Wall) - Nhằm xem xét ảnh hưởng việc mơ hình hóa sàn rỗng đến ứng xử kết cấu, mơ hình khác ứng với cách mơ hình hóa cấu kiện sàn rỗng phân tích mục 2.2 thực Mơ hình 1, 2, 3, 4, sau gọi MH-1, MH-2, MH-3, MH-4, mô sàn sử dụng phần tử vỏ mỏng mô tả tương ứng mục 2.2(i)-(iv) Trong Mơ hình 5, sau gọi MH-5, mô phần nấm sàn phần tử vỏ mỏng phần sàn rỗng phần tử dạng dầm với tiết diện chữ I mô tả mục 2.2.(v) Các thơng số hình học vật liệu khai báo cho cấu kiện sàn cụ thể sau: - MH-1: cách quy đổi mô men quán tính qua mặt phẳng uốn tương đương, sàn đặc thay sàn rỗng có chiều dày h0 , từ việc quy đổi tương đương khối lượng, khối lượng riêng vật liệu cho sàn thay xác định γb0 thể Bảng Bảng Thơng số hình học vật liệu cho phần tử sàn MH-1 Cấu kiện Chiều dày h (mm) γ vật liệu (kg/m3 ) 20 tầng Phần sàn nấm Sàn đặc thay sàn rỗng 230 223 2500 1876 40 tầng Phần sàn nấm Sàn đặc thay sàn rỗng 310 289 2500 1702 U Kết cấu - MH-2: cách xét làm việc tương đương khả chịu kéo, nén, uốn, trượt mặt phằng phần tử đại diện sàn rỗng với phần tử sàn đặc thay có chiều dày nhau, thơng số điều chỉnh độ cứng µ11, µ22, µ12, φ11, φ22, φ12, υ13, υ23 xác định Hoàn, P T., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng trình bày nghiên cứu trước [4, 5] Trong nghiên cứu này, thông số điều chỉnh độ cứng sàn đặc thay sàn rỗng lõi xốp xác định thể Bảng Bảng Thông số hình học vật liệu cho phần tử sàn MH-2 Các thông số điều chỉnh độ cứng Cấu kiện Chiều dày h (mm) γ vật liệu (kg/m3 ) φ11, φ22 φ12 µ11, µ22 µ12 υ13, υ23 20 tầng Phần sàn nấm Sàn đặc thay sàn rỗng 230 230 2500 1816 1,00 0,57 1,00 0,60 1,00 0,90 1,00 0,75 1,00 0,42 40 tầng Phần sàn nấm Sàn đặc thay sàn rỗng 310 310 2500 1588 1,00 0,51 1,00 0,54 1,00 0,81 1,00 0,68 1,00 0,38 O O F Kết cấu PR - MH-3: việc quy đổi tương đương khối lượng, phần sàn rỗng thay sàn đặc có chiều dày h0 tương ứng với hai loại sàn với khối lượng riêng bê tông γb thể Bảng Bảng Thông số hình học vật liệu cho phần tử sàn MH-3 γ vật liệu (kg/m3 ) Phần sàn nấm Sàn đặc thay sàn rỗng 230 167 2500 2500 Phần sàn nấm Sàn đặc thay sàn rỗng 310 197 2500 2500 20 tầng 40 tầng EC Cấu kiện TE D Chiều dày h (mm) Kết cấu N C O R R - MH-4: việc quy đổi tương đương khối lượng, toàn phần nấm phần sàn rỗng chiều dày h = 230 mm 310 mm thay sàn đặc có chiều dày tương ứng h0 = 185, mm 224,4 mm với khối lượng riêng bê tông γb = 2500 kg/m3 - MH-5: phần nấm mơ hình sử dụng phần tử vỏ mỏng có chiều dày h, phần sàn rỗng mô thay hệ dầm chữ I có bề rộng cánh b f = 470 mm, chiều dày cánh h f = 55 mm, bề rộng sườn b = 90 mm chiều cao tổng thể tiết diện chiều dày sàn rỗng, tức h = 230 mm cho kết cấu 20 tầng h = 310 mm cho kết cấu 40 tầng Các thông số vật liệu phần nấm hệ dầm chữ I giữ nguyên vật liệu bê tông sử dụng, dầm chữ I cách khoảng cách sườn sàn rỗng, tức 470 mm 3.3 Tải trọng tác dụng U a Tải trọng đứng - Tĩnh tải: bao gồm trọng lượng lớp vật liệu cấu tạo nên cơng trình quy định theo TCVN 2737:1995 [9], quy thành tải phân bố sàn - Hoạt tải: quy định theo TVCN 2737:1995 [9], bao gồm thành phần ngắn hạn dài hạn, khai báo tải trọng phân bố dều sàn tương ứng với loại cơng sàn theo bố trí mặt kiến trúc b Tải trọng ngang Nghiên cứu xem xét ảnh hưởng đến ứng xử động học cơng trình, nghiên cứu kể đến tải trọng động đất thành phần động tải trọng gió Hồn, P T., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng - Tải trọng động đất xem xét cách nhập phổ phản ứng cơng trình xác định theo TCVN 9386:2012 [10], Etabs tự động tính tốn tác động tải trọng dựa vào phổ phản ứng nhập vào phần mềm thân kết cấu mô - Thành phần động tải trọng gió xác định theo TCVN 2737:1995 [9], tải tập trung mức sàn gán vào tâm khối lượng sàn tầng phần mềm Etabs O O F Kết đánh giá 4.1 Dạng chu kỳ dao động kết cấu R EC TE D PR Sau phân tích, kết dạng dao động riêng chu kỳ dao động đại lượng đặc trưng cho ứng xử động hệ kết cấu nhà nhiều tầng đưa để đánh giá Bảng tổng hợp 12 dạng dao động với chu kỳ tương ứng nhận từ mô hình phân tích cho kết cấu 20 tầng, Bảng thể kết phân tích cho kết cấu 40 tầng Từ Bảng nhận thấy mơ hình mơ kết cấu 20 tầng cho kết thứ tự dạng dao động theo phương giống trừ trường hợp dạng dao động MH-5 Dạng dao động mơ hình từ MH-1 đến MH-4 dao động theo phương X, nhiên MH-5 dao động xoắn Điều giải thích mặt hình học, việc mơ sàn rỗng thành dầm chữ I chấp nhận được, nhiên liên kết dầm I với phần sàn đặc (phần nấm) chưa phản ánh liên kết phần nấm phần sàn rỗng thực tế Sự sai khác dẫn đến ứng xử tổng thể cơng trình có sai khác, đặc biệt với cơng trình có kích thước hai phương chênh lệch kết cấu 20 tầng nghiên cứu Xem xét dạng dao động kết cấu 20 tầng theo hai phương X Y, thấy dao động theo phương X (dạng MH-1 đến MH-4 dạng MH-5) phương Y (dạng mơ hình) có tương quan giống mơ hình, chu kì dao động tăng dần theo thứ tự MH-1, MH-2, MH-5, MH-3, MH-4, chu kì dao động MH-1 MH-2 gần Dạng dao động mơ hình theo phương Y phù hợp với thực tế mặt bẳng kết cấu 20 tầng độ cứng tổng thể kết cấu theo phương Y nhỏ theo phương X O R Bảng Dạng chu kỳ dao động kết cấu 20 tầng Phương dao động Chu kỳ T (s) MH-1 MH-2 MH-3 MH-4 MH-5 MH-1 MH-2 MH-3 MH-4 MH-5 10 11 12 Y X X Y Xoắn X Y Y Xoắn X Y Xoắn Y X X Y Xoắn X Y Y Xoắn X Y Xoắn Y X X Y Xoắn X Y Y Xoắn X Y Xoắn Y X X Y Xoắn X Y Y Xoắn X Y Xoắn Y Xoắn X Y Xoắn X Y Y Xoắn X Y Xoắn 3,161 2,135 2,055 0,997 0,636 0,584 0,542 0,349 0,321 0,278 0,244 0,194 3,168 2,143 2,062 0,999 0,638 0,585 0,543 0,35 0,322 0,279 0,244 0,194 3,347 2,319 2,248 1,050 0,677 0,628 0,566 0,361 0,336 0,292 0,250 0,200 3,735 2,446 2,360 1,159 0,704 0,654 0,615 0,385 0,346 0,299 0,263 0,204 3,294 2,342 2,190 1,037 0,696 0,614 0,562 0,361 0,349 0,290 0,251 0,210 U N C Dao động 10 Hoàn, P T., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Bảng Dạng chu kỳ dao động kết cấu 40 tầng Phương dao động Chu kỳ T (s) MH-1 MH-2 MH-3 MH-4 MH-5 MH-1 MH-2 MH-3 MH-4 MH-5 10 11 12 Y X X Y Xoắn X Y Xoắn Y X X Y Y X X Y Xoắn X Y Xoắn Y X X Y Y X X Y Xoắn X Y Xoắn Y X X Y Y X X Y Xoắn Y X Xoắn Y X X Y Y X X Y Xoắn X Y Xoắn Y X X Y 4,173 3,020 2,528 1,257 0,861 0,712 0,657 0,501 0,402 0,325 0,315 0,268 4,200 3,038 2,549 1,264 0,866 0,716 0,660 0,502 0,404 0,326 0,315 0,270 4,583 3,194 2,658 1,358 0,899 0,738 0,716 0,521 0,432 0,336 0,322 0,283 4,914 3,300 2,782 1,453 0,937 0,771 0,749 0,545 0,458 0,346 0,325 0,294 4,270 3,100 2,697 1,285 0,914 0,725 0,671 0,526 0,410 0,341 0,319 0,273 TE D PR O O F Dao động O R R EC Kết thứ tự phương dạng dao động kết cấu 40 tầng theo mơ hình hồn tồn giống kể MH-5 Có thể kích thước cơng trình theo hai phương X Y tương đồng kết cấu 40 tầng dẫn đến việc mơ hình hóa sàn rồng hệ dầm I khơng ảnh hưởng đến thứ tự phương dao động công trình Tương tự kết cấu 20 tầng, dao động theo phương X (dạng mô hình) phương Y (dạng mơ hình) kết cấu 40 tầng có tương quan giống mơ hình, chu kì dao động tăng dần theo thứ tự MH-1, MH-2, MH-5, MH-3, MH-4, chu kì dao động MH-1 MH-2 gần Dạng dao động mơ hình theo phương Y hồn tồn phù hợp với thực tế mặt bẳng kết cấu 40 tầng độ cứng tổng thể kết cấu theo phương Y nhỏ theo phương X phương có hệ vách dài lõi thang máy Kết cho thấy độ tin cậy phương pháp mô theo MH-1 đến MH-4, phương pháp mô sàn rỗng theo MH-5 cần xem xét thêm kể đến yếu tố ảnh hưởng chênh lệch kích thước độ cứng cơng trình theo phương 4.2 Chuyển vị ngang thành phần động tải trọng gió U N C Chuyển vị ngang bao gồm chuyển vị tương đối tầng (lệch tầng) chuyển vị ngang tuyệt đối tầng yếu tố quan trọng bậc để đánh giá ổn định tổng thể kết cấu Hình thể chuyển vị lệch tầng chuyển vị ngang tuyệt đối theo phương X Y thành phần gió động theo phương tương ứng gây nên kết cấu 20 tầng thu từ kết phân tích mơ hình Về mặt định tính, thấy chuyển vị lệch tầng chuyển vị ngang tuyệt đối kết cấu 20 tầng thu từ mơ hình phù hợp với chu kì dao động mơ hình Cả chuyển vị lệch tầng chuyển vị ngang tuyệt đối theo phương X Y tăng theo thứ tự MH-1, MH-2, MH-5, MH-3, MH-4, kết MH-1 MH-2 gần trùng khớp việc mơ hình hóa sàn khơng q khác kết chu kì dao động theo phương tương đồng Kết tương tự thu từ mơ hình mơ kết cấu 40 tầng, thể Hình cho chuyển vị lệch tầng Hình cho chuyển vị ngang tuyệt đối Cần lưu ý chuyển vị ngang tương đối kết cấu 40 tầng thu từ tất mơ hình theo hai phương X Y có 11 PR O O F mơ hình Cả chuyển vị lệch tầng chuyển vị ngang tuyệt đối theo các phương X mơ hình Cả chuyển vị lệch tầng chuyển vị ngang tuyệt đối theo các phương X và Y tăng theo thứ tự MH-1, MH-2, MH-5, MH-3, MH-4, kết và Y tăng theo thứ tự MH-1, MH-2, MH-5, MH-3, MH-4, kết MH-1 MH-2 gần trùng khớp việc mơ hình hóa sàn khơng q khác MH-1 MH-2 gần trùng khớp việc mô hình hóa sàn khơng q khác nhaunhau kết chu chu kì dao động tiên theo phương tương đờng Hồn, P động T., đầu cs.đầu / Tạptiên chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng kết kì dao theo phương tương đờng (a) Gió phương X X (a) Gió phương (a) Gió phương X (b) (b) Gió Y Y Y Gió phương (b) Gióphương phương TạpTạp chíchí Khoa họchọc Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2019 Khoa Công nghệ Xây dựng NUCE 2019 TE D Chuyển vị lệch tầng kết 20 thành phần động HìnhHình Hình Chuyển vị lệch tầng kết cấu20cấu 20 do thành phần động củacủa tảitải giógió Chuyển vị lệch tầng củacủa kết cấu tầngtầng dotầng thành phần động tải gió N C O R R EC 14 14 (a) phương XX (a)(a) GióGió phương Gió phương X (b) phương Y (b)Gió Gió phương YY (b) Gió phương U Chuyển vị ngang củacủa kết 20 tầng dotầng thành phần động tải gió Hình 7.Hình Chuyển vị vị ngang kếtcấu cấu 2020 tầng dodo thành phần động củacủa tảitải giógió Hình Chuyển ngang kết cấu thành phần động Kết tương tự tự thuthu từ từ cáccác mômô hình mơmơ kếtkết cấucấu 4040 tầng, Kết tương hình tầng, biến thiên đột ngột vị trí tầng lên tầng có thay đổi đột ngột độ cứng cơng thể Hình cho chuyển vị vị lệch tầng vàvà Hình cho chuyển vị vị ngang ở× 80 Hình cho chuyển tầng ở40Hình cho chuyển trình khithể hệ cột 80 cm chuyển thành hệ lệch vách phẳng dày cm.9Kết cho thấy độngang tin tuyệt đối Cần lưulưu ý vị vị ngang củaviệc kếtxem cấucấu tầng thu từ từ cậy phương pháp môchuyển theo mơngang hìnhtương tương đến 5đối xét40 tác động tảiđược trọng tuyệt đối Cần ý chuyển đối kết 40 tầng thu gió động đến chuyển vị ngang cơng trình cao tầng tất mơ hình theo hai phương X và Y có biến thiên đột ngột vị trí tất mơ hình theo hai phương X và Y có biến thiên đột ngột vị trí tầng lên tầng tạitại đâyđây cócó sựsự thay đổiđổi độtđột ngột vềvề độđộ cứng cơng trình khikhi hệhệ cộtcột tầng lên tầng thay ngột cứng cơng trình 8080 x 80 cmcm chuyển thành hệhệ vách phẳng dàydày 4040 cm KếtKết quảquả chocho thấy độđộ tintin x 80 chuyển thành vách phẳng cm thấy 12 cậycậy củacủa cáccác phương pháp mơmơ theo mơmơ hình đến việc xem xétxét táctác động phương pháp theo hình đến việc xem động củacủa tảitải trọng giógió động đến chuyển vị vị ngang cơng trình caocao tầng trọng động đến chuyển ngang cơng trình tầng PR O O F tầng tầng77lên lêntầng tầng88do dotại tạiđây đâycó cósự sựthay thayđổi đổiđột độtngột ngộtvề vềđộ độcứng cứngcơng cơngtrình trìnhkhi khihệ hệcột cột 80 80xx80 80cm cmđược đượcchuyển chuyểnthành thànhhệ hệvách váchphẳng phẳngdày dày40 40cm cm.Kết Kếtquả quảtrên trêncho chothấy thấyđộ độtin tin cậy cậycủa củacác cácphương phươngpháp phápmô môphỏng phỏngtheo theomơ mơhình hình11đến đến55trong trongviệc việcxem xemxét xéttác tácđộng động P.chuyển T., cs.vị /vị Tạp chí Khoa học trình Cơng nghệ Xây dựng củatải tảitrọng trọnggió gióđộng độngHồn, đến đếnchuyển ngang ngang cơng cơng trình cao cao tầng tầng (a)Gió Gió phương X XX (a) (a) Gióphương phương (b) Gió phương Y (b) (b) Gió Gió phương phương YY TạpKhoa chí Khoa học Cơng Xây dựng NUCE Tạp chí học Cơng nghệnghệ Xây dựng NUCE 20192019 TE D Chuyển vịlệch lệch tầng tầng kếtkết cấu 40 tầng thành phần động tải gió Hình HìnhHình 8.8.Chuyển Chuyển vịvị lệch tầng của kếtcấu cấu 40 40do tầng tầng do thành thành phần phần động động củatải tảigió gió N C O R R EC 15 15 (a) Gió phương X (a) Gió phương (a) Gió phương X X (b) Gió phương Y (b) phương Gió phương (b) Gió Y Y U Chuyển ngang kết 40 40 tầngtầng phần động tải gióđộng 9.9.Chuyển vị ngang kết cấu 40thành tầng thành phần củagió tải gió HìnhHình 9.Hình Chuyển vị vị ngang kếtcấu cấu thành phần động tải Chuyển vị ngang dotrọng tải trọng 4.3 4.3 Chuyển vị ngang tải độngđộng đất đất 4.3 Chuyển vị ngang tải trọng động đất 10 vàlần 11 lượt thể chuyển vịchuyển lệch chuyển vị ngang tuyệt HìnhHình thểchuyển chuyển vị lệch tầngtầng chuyển vịđối ngang tuyệt đối đối Hình 1010vàvà 1111 thể vị lệch tầng vị ngang tuyệt theo phương X Y tải trọng động đất theo phương tương ứng gây nên kết cấu 40 tầng thu phương trọng tải trọng đất theo phương tương theotheo các các phương X vàX YvàdoY tải độngđộng đất theo phương tương ứng ứng gây gây nêntừ nên kết phân tích mơ hình Có thể thấy chuyển vị lệch tầng chuyển vị ngang tuyệt đối 40 tầng từ kết hình mơ hình Có thấy thể thấy kết kết cấu cấu 40 tầng thu thu đượcđược từ kết phânphân tích tích mơ Có thể rằngrằng kết cấu 40 tầng thu từ MH-1 đến MH-4 phù hợp với chu kì dao động mơ hình lệch tầng chuyển vị ngang tuyệt đối cấu kếtX40 cấu thu chuyển vị lệch tầng vàvàchuyển ngang tuyệt đối kết thu từ Cảchuyển chuyển vịvịlệch tầng chuyển vịvịngang tuyệt đối theo phương tầng Y40 đềutầng tăngđược theođược thứ tựtừ từ MH-1 MH-4 với chu kì dao mơ các hình mơ hình đó.chuyển Cả chuyển vị lệch MH-1 đến đến MH-4 phù phù hợp hợp với chu kì dao động các Cả vị lệch 13 động tầngtầng chuyển vị ngang tuyệttuyệt đối đối theotheo các các phương X vàXYvàđều tăngtăng theotheo thứ tự chuyển vị ngang phương Y thứtừtự từ MH-1 đến đến MH-4, kết của MH-1 MH-2 gần gần như trùngtrùng khớpkhớp nhau.nhau Kết Kết MH-1 MH-4, kết MH-1 MH-2 quả tương tự thu từ mơ hình mơ kết cấu 40 tầng, như đượcđược thể thể tương tự thu từ mơ hình mơ kết cấu 40 tầng, Tạp chíTạp Khoa Cơng dựng NUCE 2019 Tạp chí Khoa học Cơng nghệXây Xây dựng NUCE 20192019 chí Khoa học Cơng nghệ Xây Tạp chíhọc Khoa họcnghệ Công nghệ Xâydựng dựngNUCE NUCE 2019 PR O O F Hồn, P T., cs / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (a) Động đấtđấtphương (b)(b)(b) Động đất phương Y Y (a) Động Động phương XX X ĐộngĐộng đất phương (a) đất phương đấtYphương (a) Động phương X (b) Động phương Y (a) đất Động đất phương X (b) đất Động đất phương Y HìnhHình 10 Chuyển vị lệch tầngtầng của kết cấu 20 tầng tải động đất đất 10 Chuyển vị lệch kết cấu 20 tầng dotrọng tải trọng động Hình 10 Chuyển vị lệch tầng kết cấu 20 tầng tải trọng động đất N C O R R EC TE D Hình 10 Chuyển vị lệchvịtầng kếtcủa cấukết20cấu tầng tải trọng động đất Hình 10 Chuyển lệchcủa tầng 20do tầng tải trọng động đất (a) Động đất phương X X (a) Động đất phương (b) (b) Động đất phương Y Y Động đất phương U 11 Chuyển vịXngang kết cấu 20(b) tầng dođấttải trọng động đất Y Hình 11 Chuyển kết cấu 20Động tầng tải trọng đất (a)đất Động đất phương Xvị ngang (b) Động phương Y (a) Động đất phương Xcủa (b) Động đất phương (a)Hình Động phương đất phương Yđộng Hình 11 Chuyển vị ngang 20do tầng tải trọng động đất Hình 11 Chuyển vị ngang kếtcủa cấukết20cấu tầng tải trọng động đất Hình 11 Chuyển vị ngang kết cấu 20 tầng tải trọng động đất MH-1 đến MH-4, kết MH-1 MH-2 gần trùng khớp Kết tương tự thu từ mô hình mơ kết cấu 40 tầng, thể Hình 12 Hình 13 Chuyển vị lệch tầng kết cấu 40 tầng thu từ tất mơ hình theo hai phương X Y có biến thiên đột ngột vị trí tầng lên tầng có thay đổi đột ngột độ cứng cơng trình phân tích Với riêng MH-5 hai kết cấu 20 40 tầng, chuyển vị 14 (a) Động đất phương X X (a) Động đất phương (b) (b) Động đất phương Y Y Động đất phương PR O O F P.vị T., ngang vàvị cs.ngang / Tạp chí Khoa học HìnhHình 11 Chuyển kết cấu 20 nghệ tầng dodựng tải động đất đất 11.Hồn, Chuyển kếtCơng cấu 20 Xây tầng trọng tải trọng động (a) Động đất phương (a) Động phương XX X (a) Động đấtđấtphương Động đấtYphương (b) (b) Động đấtđất phương (b) Động phương Y Y Tạp chílệch Khoa họctầng Cơng nghệ Xây dựng 2019 TạpChuyển chí Khoa học Công nghệcủa Xâycấu dựng NUCE 2019 12 vị lệch kết cấu 40NUCE tầng trọng tải trọng động HìnhHình 12 Chuyển vị tầng kết 40 tầng tải động đất đất TE D Hình 12 Chuyển vị lệch tầng kết cấu 40 tầng tải trọng động đất N C O R R EC 17 17 U (a) Động Động phương XX X (a) Động đấtđất phương (a) đất phương (b) Động đất phương (b) Động đất phương Y Y (b) Động đấtY phương HìnhHình 13 vịvịngang củakếtcủa kết 40 tầng tải trọng độngđộng đất đất 13 vị ngang kết cấu 40tảitầng tảiđấttrọng HìnhChuyển 13 Chuyển Chuyển ngang cấucấu 40 tầng trọng động 4.4.4.4 ẢnhẢnh hưởng của các mơ mơ hìnhhình hóahóa sàn sàn rỗngrỗng đến đến phảnphản ứngứng độngđộng của kết cấu nhiều hưởng kết cấu nhiều lệch tầng chuyển vị ngang tuyệt đối theo phương X Y tải trọng động đất theo phương tầng tầng tương ứng gây nên nhỏ kết mơ hình Do tải trọng động đất Etabs tự động tínhĐể tốn thơng quaxét phổđược phản vàhưởng thân mơcác hìnhgiải kết cấu, ngồi rahình việc dầmđến I thay xem xét ảnh ứng hưởng giải pháp mơ hình hóamơ sànphỏng rỗnghệ đến phản Để xem ảnh pháp mơ hóa sàn rỗng phản sàn rỗng hoàn toàn tương đương mặt độ cứng khối lượng cho thấy MH-5 cho thấy ứngứng độngđộng học học của nhà nhà nhiều tầng,tầng, các kết địnhđịnh lượng chu kì dao động, chuyển nhiều kết lượng chu kì dao động, chuyển liên kết hệ dầm I phần sàn nấm chưa phản ánh sát liên kết hai phần sàn nấm đặc sàn vị lệch tầng lớntrên nhất, chuyển vị cậy ngang tuyệt đối đối lớn theotheo các phương doMH-4 tải vị lệch lớn nhất, vịcủa ngang tuyệt phương dotrọng tải trọng rỗng Kết tầng cho thấychuyển độ tin phương pháplớn mônhất theocác MH-1 đến gió gió độngđộng và động đất đất thu thu đượcđược từ mơ mơ hìnhhình so sánh NhưNhư phân tích tích ở và động từ so sánh phân 15 trên,trên, phương pháppháp mô mô sàn sàn rỗngrỗng MH-2 coi ánh ánh phương MH-2 có thể coiphản phản xác xác nhấtnhất làm việcviệc của sàn sàn rỗng, quả phânphân tích tích thu thu đượcđược từ MH-2 đượcđược làm rỗng, kết kết từ MH-2 lựa lựa chọnchọn làmlàm tiêutiêu chí so Bảng và67và thể7 kết so sánh mặt địnhđịnh lượng chísánh so sánh Bảng thể kết so sánh mặt lượng Hoàn, P T., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng việc xem xét tác động tải trọng động đất đến chuyển vị ngang cơng trình cao tầng, phương pháp mô sàn rỗng theo MH-5 cần xem xét thêm kể đến liên kết hệ dầm I phần sàn nấm đặc 4.4 Ảnh hưởng mơ hình hóa sàn rỗng đến phản ứng động kết cấu nhiều tầng PR O O F Để xem xét ảnh hưởng giải pháp mô hình hóa sàn rỗng đến phản ứng động học nhà nhiều tầng, kết định lượng chu kì dao động, chuyển vị lệch tầng lớn nhất, chuyển vị ngang tuyệt đối lớn theo phương tải trọng gió động động đất thu từ mơ hình so sánh Như phân tích trên, phương pháp mơ sàn rỗng MH-2 coi phản ánh xác làm việc sàn rỗng, kết phân tích thu từ MH-2 lựa chọn làm tiêu chí so sánh Bảng thể kết so sánh mặt định lượng kết chu kì dao động, chuyển vị lệch tầng lớn nhất, chuyển vị ngang tuyệt đối lớn theo phương tải trọng gió động động đất gây theo phương X Y MH-1, 3, so với MH-2 kết cấu 20 40 tầng Kết MH-5 không đưa so sánh phương pháp mơ mơ hình chưa cho kết tin cậy Bảng So sánh kết phản ứng động mơ hình kết cấu 20 tầng Đại lượng so sánh Phương Chu kì dao động (s) X Y Chuyển vị lệch tầng lớn gió động X Y Chuyển vị lớn gió động (m) MH-4 Chênh lệch* Giá trị Chênh lệch Giá trị Chênh lệch 2,1430 2,1350 3,1680 3,1610 −0,4% −0,2% 2,3190 3,3470 8,2% 5,7% 2,4460 3,7350 14,1% 17,9% 0,0016 0,0016 0,0017 0,0017 0,3% −0,5% 0,0020 0,0019 22,7% 12,2% 0,0022 0,0024 37,0% 39,6% X Y 0,0756 0,0756 0,0711 0,0707 0,1% −0,5% 0,0938 0,0801 24,0% 12,6% 0,1052 0,1006 39,1% 41,6% X Y 0,0010 0,0010 0,0018 0,0018 −0,6% −0,5% 0,0012 0,0021 16,6% 11,8% 0,0013 0,0025 27,5% 37,9% X Y 0,0374 0,0372 0,0760 0,0756 −0,5% −0,5% 0,0438 0,0850 17,1% 11,9% 0,0478 0,1061 27,7% 39,6% R EC Giá trị N C Chuyển vị lớn động đất (m) MH-3 Giá trị O R Chuyển vị lệch tầng lớn động đất MH-1 TE D MH-2 * Độ chênh lệch so với giá trị MH-2 U Từ kết so sánh Bảng rút số nhận xét, đánh giá sau: - Chu kì dao động, chuyển vị ngang tải trọng động gây hai kết cấu 20 40 tầng thu từ MH-1 MH-2 gần với sai khác 0,6% Do xem xét ứng xử động kết cấu sử dụng MH-1 để mơ cơng trình, vừa cho kết phản ánh làm việc kết cấu vừa đơn giản thực hành Về chất phương pháp quy đổi độ cứng chống uốn sàn rỗng theo MH-1 MH-2 MH-2 xem xét thêm thông số điều chỉnh độ cứng chống cắt, kéo nén mặt phẳng sàn, có ý nghĩa xem xét làm việc thân sàn không mang nhiều ý nghĩa xem xét phản ứng động tổng thể kết cấu Lý xem xét ứng xử động kết cấu, sàn coi cứng mặt phẳng sàn, tập trung khối lượng tâm 16 Hoàn, P T., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Bảng So sánh kết phản ứng động mô hình kết cấu 40 tầng MH-2 Đại lượng so sánh Phương Chu kì dao động (s) MH-1 MH-3 MH-4 Chênh lệch* Giá trị Chênh lệch Giá trị Chênh lệch X Y 3,0380 3,0200 4,2000 4,1730 −0,6% −0,6% 3,1940 4,5830 5,1% 9,1% 3,3000 4,9140 8,6% 17,0% Chuyển vị lệch tầng lớn gió động X Y 0,0006 0,0006 0,0013 0,0013 0,2% 0,1% 0,0007 0,0016 Chuyển vị lớn gió động (m) X Y 0,0641 0,0641 0,1334 0,1333 −0,1% −0,1% 0,0722 0,1623 Chuyển vị lệch tầng lớn động đất X Y 0,0003 0,0003 0,0005 0,0005 0,3% 0,4% 0,0003 0,0007 Chuyển vị lớn động đất (m) X Y 0,0282 0,0282 0,0519 0,0519 0,1% 0,1% 0,0316 0,0626 O O F Giá trị 14,4% 25,7% 0,0007 0,0019 25,3% 50,0% 12,5% 21,7% 0,0776 0,1881 21,0% 41,0% 12,8% 24,1% 0,0004 0,0008 22,9% 45,5% 12,2% 20,7% 0,0338 0,0717 20,0% 38,3% PR Giá trị TE D * Độ chênh lệch so với giá trị MH-2 O R R EC - So sánh kết thu từ MH-4 MH-2 cho thấy ảnh hưởng lớn mô hình hóa sàn rỗng đến phản ứng động học kết cấu So với phương pháp mơ hình hóa sàn rỗng sàn đặc có chiều dày tương đương thông số điều chỉnh độ cứng khối lượng việc mơ hình hóa sàn rỗng sàn đặc tương đương khối lượng cho chu kỳ dao động tăng từ 8,6% đến 17,9% tùy phương kết cấu Chuyển vị lệch tầng tải trọng gió động tác dụng tăng từ 25,3% đến 50,0%, chuyển vị ngang tuyệt đối tăng từ 21,0% đến 41,6% tùy phương kết cấu Ảnh hưởng tải trọng động đất só với gió động lớn Chuyển vị lệch tầng động đất tăng từ 22,9% đến 45,5%, chuyển vị ngang tuyệt đối tăng từ 20,0% đến 39,6% tùy phương kết cấu - MH-3 coi phương pháp mô kết hợp MH-4 MH-2 Kết yếu tố khảo sát thu từ mơ hình rơi vào khoảng giá trị thu từ MH-4 MH-2 chứng tỏ kết thu từ mơ hình phân tích xác có độ tin cậy cao N C Kết luận U Nghiên cứu trình bày phương pháp mô kết cấu sàn rỗng nhà nhiều tầng BTCT, từ gợi ý phương pháp thực hành phân tích ứng xử động kết cấu nhà nhiều tầng đồng thời xem xét ảnh hưởng phương pháp mơ hình hóa sàn rỗng tới ứng xử động Từ kết phân tích, nhận thấy: - Có nhiều phương pháp khả thi mô làm việc kết cấu nhà nhiều tầng sử dụng sàn rỗng phần mềm Etabs MH-1 sử dụng mơ hình hóa kết cấu để phân tích ứng xử động ổn định tổng thể cơng trình nhằm đơn giản hóa thực hành cho kết sát thực MH-2 cần thiết sử dụng xem xét làm việc thân sàn MH-5 sử dụng nhiên cần xem xét thêm yếu tố tương quan kích thước cơng trình theo phương liên kết hệ dầm I thay sàn rỗng với phần sàn nấm đặc 17 Hoàn, P T., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng O O F - Phương pháp mơ hình hóa sàn rỗng ảnh hưởng lớn đến phản ứng động học kết cấu nhà cao tầng Với kết cấu thông dụng 20 40 tầng khảo sát, mơ hình hóa sàn rỗng theo mơ hình khác cho kết chu kỳ dao động, chuyển vị ngang tác dụng gió động động đất khác nhiều mặt định lượng - So với phương pháp mơ hình hóa sàn rỗng sàn đặc có chiều dày tương đương thơng số điều chỉnh độ cứng khối lượng việc mơ hình hóa sàn rỗng sàn đặc tương đương khối lượng cho chu kỳ dao động tăng từ 8,6% đến 17,9% tùy phương kết cấu Chuyển vị lệch tầng tải trọng gió động tác dụng tăng từ 25,3% đến 50,0%, chuyển vị ngang tuyệt đối tăng từ 21,0% đến 41,6% tùy phương kết cấu Dưới tác dụng tải trọng động đất, chuyển vị lệch tầng tăng từ 22,9% đến 45,5%, chuyển vị ngang tuyệt đối tăng từ 20,0% đến 39,6% tùy phương kết cấu PR Lời cảm ơn TE D Nghiên cứu hỗ trợ trường Đại học Xây dựng thông qua Đề tài Nghiên cứu Khoa học sinh viên 2020: “Khảo sát phản ứng động học nhà nhiều tầng bê tông cốt thép sử dụng sàn lõi rỗng S-VRO dạng mơ hình khác nhau” Tài liệu tham khảo U N C O R R EC [1] Dương, N T (2017) Sử dụng sàn rỗng cho cơng trình dân dụng : Ngun lý tính tốn, thiết kế, thi cơng hiệu kinh tế Hội thảo Toàn quốc lần thứ 30 – Hội Kết cấu Công nghệ Xây dựng Việt Nam, Hà Nội [2] Etabs CSI – Computer and Structure Inc [3] Linh, N N., Anh, N V (2019) Nghiên cứu ứng xử nhà nhiều tầng có kết cấu dầm chuyển chịu tải trọng gió sử dụng phần mềm ETABS Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (KHCNXD)-ĐHXD, 13 (3V):31–41 [4] Dương, N T (2018) Thông số điều chỉnh độ cứng thiết kế kết cấu sàn rỗng theo mơ hình phần tử vỏ mỏng với phần mềm Etabs Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, (3/2018):13–19 [5] Dương, N T (2018) Thơng số học tương đương tính tốn chịu uốn sàn rỗng bê tơng cốt thép Tạp chí Xây dựng, Bộ Xây dựng, 209–211 [6] https://wiki.csiamerica.com Thin vs Thick Shells Truy cập ngày 13/01/2020 [7] https://wiki.csiamerica.com ETABS Training Manuals Truy cập ngày 13/01/2020 [8] TCVN 5574:2018 Kết cấu Bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam, NXB Xây dựng, Hà Nội [9] TCVN 2737:1995 Tải trọng tác động – Tiêu chuẩn thiết kế Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam, NXB Xây dựng, Hà Nội [10] TCVN 9386:2012 Thiết kế cơng trình chịu động đất Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam, NXB Xây dựng, Hà Nội 18 ... ngang cấucấu 40 tầng trọng động 4.4.4.4 Ảnh nh hưởng của các mô mô hìnhhình hóahóa sàn sàn rỗngrỗng đến đến phảnphản ứng ng động ộng của kết cấu nhiều hưởng kết cấu nhiều lệch tầng chuyển vị ngang... sàn nấm đặc 4.4 Ảnh hưởng mơ hình hóa sàn rỗng đến phản ứng động kết cấu nhiều tầng PR O O F Để xem xét ảnh hưởng giải pháp mơ hình hóa sàn rỗng đến phản ứng động học nhà nhiều tầng, kết định... cao tầng có sàn rỗng xem xét ảnh hưởng giải pháp đến ứng xử động kết cấu cao tầng BTCT Mơ hình hóa sàn rỗng sử dụng Etabs TE D 2.1 Mơ hình phần tử sàn Etabs U N C O R R EC Phần tử sàn mơ hình