Phân tích ứng xử nhà cao tầng chịu động đất, có xét đến tương tác nền SSI: luận văn thạc sĩ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG NGUYỄN HỒNG ANH PHÂN TÍCH ỨNG XỬ NHÀ CÀO TẦNG CHỊU ĐỘNG ĐẤT, CÓ XÉT ĐẾN TƯƠNG TÁC NỀN SSI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG ĐỒNG NAI, NĂM 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG NGUYỄN HỒNG ANH PHÂN TÍCH ỨNG XỬ NHÀ CAO TẦNG CHỊU ĐỘNG ĐẤT, CÓ XÉT TƯƠNG TÁC NỀN SSI CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG MÃ SỐ: 8580201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGUYỄN HỒNG ÂN ĐỒNG NAI, NĂM 2019 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài luận văn thạc sĩ cách hoàn chỉnh, bên cạnh nỗ lực, cố gắng thân cịn có hướng dẫn nhiệt tình quý Thầy/Cô, động viên ủng hộ gia đình bạn bè suốt thời gian học tập nghiên cứu thực luận văn thạc sĩ Em xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn đến Thầy TS Nguyễn Hồng Ân người hết lòng giúp đỡ tạo điều kiện tốt cho em hoàn thành luận văn Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến tồn thể q Thầy/Cơ chương trình đào tạo Khoa Sau đại học, Khoa Kỹ thuật Cơng trình tận tình truyền đạt kiến thức quý báu tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học tập nghiên cứu thực đề tài luận văn tốt nghiệp Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn đến gia đình, anh chị bạn đồng nghiệp hỗ trợ cho em nhiều suốt trình học tập, nghiên cứu thực đề tài luận văn thạc sĩ cách hoàn chỉnh Em xin chân thành cảm ơn! Đồng Nai, ngày tháng năm 2019 Tác giả Nguyễn Hoàng Anh LỜI CAM ĐOAN Tác giả: Nguyễn Hoàng Anh Sinh ngày: 07/8/1979 Quê quán: Hưng Yên Nơi công tác: Bệnh viện Tâm thần Trung ương Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu với đề tài ‘Phân tích ứng xử nhà cao tầng chịu động đất, có xét đến tương tác SSI’’ riêng tác giả, tác giả thực khơng chép với hình thức Các thơng tin trích dẫn nguồn gốc rõ ràng Cơ sở tính tốn dựa tiêu chuẩn xây dựng hành Các số liệu, kết trình bày luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Đồng Nai, ngày tháng năm 2019 Tác giả Nguyễn Hoàng Anh TĨM TẮT LUẬN VĂN Cơng trình nhà cao tầng có phản ứng nhạy với rung chuyển đất Khi cơng trình chịu tải trọng động đất, tương tác đất kết cấu SSI (soil structure interaction) có ảnh hưởng đáng kể đến đặc tính dao động phản ứng động hệ kết cấu Mục đích đề tài phân tích ứng xử kết cấu mơ hình tính tốn khơng có xét đến tương tác SSI có xét đến tương tác SSI Tải trọng động đất theo phương ngang xét đến theo phương pháp phân tích theo lịch sử thời gian Chu kì dao động bản, chuyển vị đỉnh, độ lệch tầng cơng trình nội lực cột yếu tố thay đổi đáng kể cần xem xét cụ thể q trình phân tích MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU ………………………………………………………………… CHƯƠNG 1: Tổng quan nhà cao tầng động đất 1.1 Vài nét xây dựng nhà cao tầng 1.1.1 Sự hình thành phát triển nhà cao tầng giới 1.1.2 Định nghĩa phân loại nhà cao tầng 1.1.2.1 Định nghĩa 1.1.2.2 Phân loại nhà cao tầng 1.2 Một số hệ kết cấu chịu lực nhà cao tầng 1.2.1 Các hệ kết cấu chịu lực nhà cao tầng 1.2.1.1 Hệ khung chịu lực 1.2.1.2 Hệ vách chịu lực 10 1.2.1.3 Hệ lõi chịu lực 10 1.2.1.4 Hệ hộp chịu lực 11 1.2.2 Các hệ kết cấu chịu lực hỗn hợp nhà cao tầng 11 1.2.2.1 Hệ khung-vách 11 1.2.2.2 Hệ khung-lõi 11 1.2.2.3 Nhà có sơ đồ vách 12 1.2.2.4 Nhà có sơ đồ kết hợp khung-vách 12 1.3 Tải trọng tác dụng lên nhà cao tầng 12 1.3.1 Tải trọng thường xuyên 12 1.3.2 Tải trọng tạm thời 13 1.3.3 Tải trọng lắp ghép 13 1.3.4 Tải trọng động đất 13 1.4 Vài nét động đất tác dụng lên cơng trình 14 1.4.1 Định nghĩa động đất 14 1.4.2 Tác động động đất tới đất cơng trình xây dựng 15 1.4.3 Đánh giá sức mạnh động đất 15 1.4.3.1 Thang cường độ động đất 15 1.4.3.2 Thang đo độ lớn động đất 20 1.4.4 Một số thông số kỹ thuật động đất 24 1.4.4.1 Biên độ lớn chuyển động đất 24 1.4.4.2 Giản đồ gia tốc 24 1.4.4.3 Đỉnh gia tốc (PGA) 25 1.4.4.4 Nội dung tần số gia tốc 25 1.4.4.5 Khoảng thời gian kéo dài chuyển động mạnh 25 CHƯƠNG 2: Các phương pháp phân tích kết cấu chịu tác động động đất 26 2.1 Các phương pháp tính toán kết cấu chịu động đất 26 2.2 Phương pháp tĩnh lực ngang tương đương 26 2.2.1 Tổng quan cách thức xác định tải trọng động đất 27 a Vùng hoạt động động đất 27 b Tầm quan trọng công trình 27 c Điều kiện làm việc kết cấu 27 d Điều kiện đất chân cơng trình 28 e Các giải pháp kết cấu tính đặn cơng trình 28 f Tung độ phổ thiết kế 28 g Trọng lượng cơng trình 28 2.2.2 Cách xác định tải trọng động đất 28 a Phạm vi áp dụng 28 b Mơ hình tính tốn 28 c Lực cắt đáy 29 c.1 Phổ phản ứng đàn hồi theo phương nằm ngang 29 c.2 Phổ phản ứng đàn hồi theo phương thẳng đứng 30 c.3 Phổ thiết kế dùng phân tích đàn hồi 31 c.4 Gia tốc thiết kế hệ số tầm quan trọng 32 c.4.1 Gia tốc đất thiết kế ag 32 c.4.2 Hệ số tầm quan trọng γI5656 33 c.5 Nhận dạng loại đất thông số S, TB, TC, TD 33 c.6 Hệ số điều chỉnh độ cản 33 c.7 Hệ số làm việc q 33 c.8 Chu kỳ dao động nhà 34 c.9 Khối lượng cơng trình (m) 35 d Phân bố tác động động đất theo phương ngang 36 e Trình tự tính tốn 37 2.3 Phương pháp phân tích dạng dao động phổ phản ứng 38 2.3.1 Điều kiện áp dụng 38 2.3.2 Số dạng dao động cần xét đến phương pháp phổ phản ứng 38 2.3.3 Tổ hợp phản ứng theo dạng 38 2.3.4 Trình tự tính tốn 39 2.4 Phương pháp tích phân trực tiếp phương trình chuyển động 39 2.5 Phương pháp tính tốn đẩy dần (Pushover analysis) 40 2.6 Phương pháp tính tốn đẩy dần động 41 2.7 Lựa chọn phương pháp tính tốn 41 CHƯƠNG 3: Tổng quan mơ hình tính tốn móng tương tác đất với cơng trình bên 43 3.1 Các mơ hình 43 3.1.1 Mơ hình Winkler 43 3.1.2 Mơ hình đàn hồi tuyến tính 45 3.1.3 Mơ hình đàn hồi phi tuyến 46 3.1.4 Mơ hình Mohr-Coulomb 47 3.2 Mơ hình kết cấu – cọc – làm việc đồng thời 48 3.2.1 Hệ số lò xo dùng cho cọc mơ hình cọc – 48 3.2.2 Quan hệ cọc đất 49 3.2.3 Xác định độ cứng lò xo 50 3.2.4 Các phương pháp xác định hệ số 52 3.2.5 Xác định hệ số 52 3.2.5.1 Đường cong t – z 53 a Đường cong t – z với ma sát bên đất dính: 54 b Đường cong t – z với ma sát bên đất rời: 54 c Đường cong t – z với sức kháng mũi cọc: 55 3.2.5.2 Đường cong p – y 56 a Đường cong p – y đất sét dẻo chịu tải tĩnh 56 b Đường cong p – y đất sét cứng chịu tải tĩnh 56 CHƯƠNG 4: Phân tích tốn 58 4.1 Thông tin cơng trình 58 4.2 Khai báo liệu đầu vào 60 4.2.1 TH1: Không kể đến tương tác SSI (FIXED) 60 4.2.2 TH2: Có xét đến tương tác SSI (SSI) 64 4.3 Kết phân tích tính tốn 69 4.3.1 Xét trường hợp cơng trình chịu trận động đất cơng theo phương X 69 4.3.1.1 Ứng xử kết cấu cơng trình chịu động đất theo phương X 69 a Không kể đến tương tác SSI (FIXED DDX) 70 b Có kể đến tương tác SSI (DDX) 74 4.3.1.2 Tổng hợp số liệu phân tích (Phương X) 78 4.3.2 Xét trường hợp cơng trình chịu trận động đất công theo phương Y 90 4.3.2.1 Ứng xử kết cấu cơng trình chịu động đất theo phương Y 90 a Không kể đến tương tác SSI (FIXED DDY) 90 b Kể đến tương tác SSI (DDY) 94 4.3.2.2 Tổng hợp số liệu phân tích (Phương Y) 98 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC PHỤ LỤC Phụ lục 1: Mức độ hệ số tầm quan trọng Phụ lục 2: Các loại đất Phụ lục 3: Giá trị tham số mô tả phổ phản ứng đàn hồi .7 Phụ lục 4: Các giá trị  2,i nhà Phụ lục 5: Giá trị  để tính tốn Ei 104 (Nguồn: Tác giả nghiên cứu từ phần mềm thương mại Etabs 2016)  Nhận xét: Từ tầng đến tầng 8, moment vách P4 trường hợp có xét đến tương tác nhỏ so với không xét Tại tầng 1, moment vách P4 nhỏ lần, lên cao mức độ chênh lệch giảm dần, tới tầng 8, mức chênh lệch 10% Các tầng lại bên nhìn chung, trường hợp có xét đến tương tác SSI cho giá trị lớn hơn, trung bình vào khoảng 20% Bảng 0.17: Lực cắt vách P5 (DDY) (Nguồn: Tác giả nghiên cứu từ phần mềm thương mại Etabs 2016) V2 Chênh lệch kN Load Case/Combo kN % FIXED-DDY Max 2493.4 SSI-DDY Max 2253.8 -10.63 P5 FIXED-DDY Max 2045.5 SSI-DDY Max 1895.1 -7.94 Tang 20 P5 FIXED-DDY Max 2240.0 SSI-DDY Max 2076.2 -7.89 Tang 19 P5 FIXED-DDY Max 2387.7 SSI-DDY Max 2211.9 -7.95 Tang 18 P5 FIXED-DDY Max 2543.4 SSI-DDY Max 2344.6 -8.48 Tang 17 P5 FIXED-DDY Max 2685.2 SSI-DDY Max 2454.7 -9.39 Tang 16 P5 FIXED-DDY Max 2810.6 SSI-DDY Max 2536.9 -10.79 Tang 15 P5 FIXED-DDY Max 2910.9 SSI-DDY Max 2587.2 -12.51 Tang 14 P5 FIXED-DDY Max 2981.4 SSI-DDY Max 2603.5 -14.52 Tang 13 P5 FIXED-DDY Max 3022.9 SSI-DDY Max 2585.9 -16.90 Tang 12 P5 FIXED-DDY Max 3036.0 SSI-DDY Max 2541.4 -19.46 Tang 11 P5 FIXED-DDY Max 3031.6 SSI-DDY Max 2501.3 -21.20 Tang 10 P5 FIXED-DDY Max 3098.1 SSI-DDY Max 2536.0 -22.16 Tang P5 FIXED-DDY Max 3171.1 SSI-DDY Max 2559.1 -23.91 Tang P5 FIXED-DDY Max 3202.1 SSI-DDY Max 2551.5 -25.50 Tang P5 FIXED-DDY Max 3140.9 SSI-DDY Max 2484.4 -26.42 Tang P5 FIXED-DDY Max 3164.9 SSI-DDY Max 2455.5 -28.89 Tầng P5 FIXED-DDY Max 2930.1 SSI-DDY Max 2238.4 -30.90 Tang P5 FIXED-DDY Max 2707.2 SSI-DDY Max 2053.1 -31.86 Tang P5 FIXED-DDY Max 2366.5 SSI-DDY Max 1639.0 -44.39 Tang P5 FIXED-DDY Max 2041.2 SSI-DDY Max 2223.9 8.95 Tang P5 FIXED-DDY Max 2873.8 SSI-DDY Max 4249.5 47.87 Story Pier Load Case/Combo V2 Tang 22 P5 Tang 21 105 Hình 0.64: Biểu đồ lực cắt vách P5 qua trường hợp phân tích (DDY) (Nguồn: Tác giả nghiên cứu từ phần mềm thương mại Etabs 2016)  Nhận xét: Lực cắt vách P5 tầng trường hợp KHÔNG xét đến tương tác hầu hết lớn so với có xét đến tương tác nền, chênh lệch dao động từ 10% đến 40% Tại tầng 3, mức chênh lệch cao 44% Càng lên cao sai khác trường hợp giảm dần Khu vực tầng 17 trở lên, mức chênh lệch 10% Bảng 0.18: Moment vách P5 (DDY) (Nguồn: Tác giả nghiên cứu từ phần mềm thương mại Etabs 2016) Story Pier Load Case/Combo Tang 22 Tang 21 Tang 20 Tang 19 Tang 18 Tang 17 Tang 16 Tang 15 Tang 14 Tang 13 Tang 12 Tang 11 P5 P5 P5 P5 P5 P5 P5 P5 P5 P5 P5 P5 FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max M3 kN-m 2319.8 2305.1 2544.6 2825.1 3161.4 3525.2 3901.0 4272.2 4621.2 4934.7 5201.1 5412.1 Load Case/Combo SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max M3 kN-m 2031.4 2076.0 2345.9 2652.3 3002.7 3366.7 3720.6 4044.0 4321.2 4540.4 4696.3 4781.6 Chênh lệch % -14.20 -11.04 -8.47 -6.52 -5.29 -4.71 -4.85 -5.64 -6.94 -8.68 -10.75 -13.19 106 Tang 10 Tang Tang Tang Tang Tầng Tang Tang Tang Tang P5 P5 P5 P5 P5 P5 P5 P5 P5 P5 FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max 5572.6 5670.6 5760.0 5916.0 6593.3 6955.5 7355.9 7687.3 9853.8 15405.4 SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max 4797.4 4753.5 4684.9 4882.3 5311.2 5455.6 5566.1 5064.6 6674.0 16219.5 -16.16 -19.29 -22.95 -21.17 -24.14 -27.49 -32.16 -51.78 -47.64 5.28 Hình 0.65: Biểu đồ moment vách P5 qua trường hợp phân tích (DDY) (Nguồn: Tác giả nghiên cứu từ phần mềm thương mại Etabs 2016)  Nhận xét: Moment vách P5 tầng trường hợp KHÔNG xét đến tương tác hầu hết lớn so với có xét đến tương tác nền, chênh lệch dao động trung bình từ 10% đến 50% Tại tầng 3, mức chênh lệch cao 47% đến 51% Càng lên cao sai khác trường hợp giảm dần Khu vực tầng 13 trở lên, mức chênh lệch 10% Bảng 0.19: Lực cắt vách P6 (DDY) (Nguồn: Tác giả nghiên cứu từ phần mềm thương mại Etabs 2016) Story Pier Load Case/Combo Tang 22 Tang 21 Tang 20 P6 P6 P6 FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max V2 kN 972.3 991.9 1059.6 Load Case/Combo SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max V2 kN 945.6 978.9 1048.4 Chênh lệch % -2.82 -1.33 -1.07 107 Tang 19 Tang 18 Tang 17 Tang 16 Tang 15 Tang 14 Tang 13 Tang 12 Tang 11 Tang 10 Tang Tang Tang Tang Tầng Tang Tang Tang Tang P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max 1153.5 1244.2 1326.0 1395.5 1452.3 1492.6 1514.9 1523.3 1519.6 1576.3 1631.4 1654.6 1701.5 1651.9 1599.6 1522.0 1339.8 1473.3 2617.5 SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max 1136.5 1215.4 1280.0 1327.1 1355.2 1363.8 1353.2 1326.8 1313.4 1347.8 1373.1 1374.9 1397.3 1316.9 1236.4 1148.3 807.2 1198.1 2309.6 -1.50 -2.37 -3.59 -5.15 -7.16 -9.44 -11.95 -14.81 -15.70 -16.95 -18.81 -20.34 -21.77 -25.44 -29.38 -32.54 -65.98 -22.97 -13.33 Hình 0.66: Biểu đồ lực cắt vách P6 qua trường hợp phân tích (DDY) (Nguồn: Tác giả nghiên cứu từ phần mềm thương mại Etabs 2016)  Nhận xét: Lực cắt vách P6 tầng trường hợp KHÔNG xét đến tương tác hầu hết lớn so với có xét đến tương tác nền, chênh lệch dao động trung bình từ 10% đến 30% Tại tầng 3, mức chênh lệch cao 65% Càng lên cao sai khác trường hợp giảm dần Từ khu vực tầng 14 trở lên, mức chênh lệch đa phần 5% 108 Bảng 0.20: Moment vách P6 (DDY) (Nguồn: Tác giả nghiên cứu từ phần mềm thương mại Etabs 2016) Story Pier Load Case/Combo Tang 22 Tang 21 Tang 20 Tang 19 Tang 18 Tang 17 Tang 16 Tang 15 Tang 14 Tang 13 Tang 12 Tang 11 Tang 10 Tang Tang Tang Tang Tầng Tang Tang Tang Tang P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max FIXED-DDY Max M3 kN-m 392.0 525.9 686.2 965.3 1255.2 1533.7 1785.3 1992.9 2260.6 2557.3 2834.4 3087.9 3308.3 3494.3 3647.4 3960.8 4351.4 4904.1 5552.9 6105.3 8872.7 15225.7 Load Case/Combo SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max SSI-DDY Max M3 kN-m 365.5 531.2 689.0 993.8 1346.2 1703.9 2039.1 2333.4 2571.8 2742.2 2847.5 2941.7 3042.6 3096.9 3109.1 3241.5 3576.6 3885.1 4184.5 3737.5 5800.5 8200.6 Chênh lệch % -7.25 1.01 0.41 2.95 7.25 11.10 14.22 17.09 13.77 7.23 0.46 -4.97 -8.73 -12.83 -17.31 -22.19 -21.66 -26.23 -32.70 -63.35 -52.96 -85.67 Hình 0.67: Biểu đồ moment vách P6 qua trường hợp phân tích (DDY) (Nguồn: Tác giả nghiên cứu từ phần mềm thương mại Etabs 2016) 109  Nhận xét: Từ tầng đến tầng 11 Moment vách P6 trường hợp không xét đến tương tác SSI lớn so với có xét Chênh lệch lớn tầng 85% giảm dần lên cao Từ tầng 12 trở lên, nhìn chung trường hợp không xét đến tương tác nhỏ hơn, tập trung từ tầng 14 đến tầng 17, vào khoảng 11% đến 17% 110 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Qua việc phân tích ứng xử cơng trình nhà cao tầng thực tế TP HCM với kết cấu chịu lực hệ vách lõi bê tông cốt thép chịu tác động động đất theo thời gian có xét tới tương tác SSI (Soil Structure Interaction) Kết cho thấy, có xét đến tương tác nền, nội lực vách nhỏ so với phân tích tốn theo kiểu truyền thống (Chân cột, vách bên liên kết ngàm cứng), chênh lệch trung bình từ 10% đến 20% Đặc biệt khu vực tầng bên dưới, không xét đến tương tác nền, moment lực cắt vách lớn từ 1.5 đến lần so với có xét đến tương tác Càng lên cao chênh lệch nội lực trường hợp giảm dần Khi động đất tác dụng theo phương Y, vị trí vách mặt cơng trình P4, P6, moment từ tầng 11 trở lên trường hợp có xét đến tương tác lớn 10% so với không xét Lực cắt đáy công trình có xét đến tương tác SSI nhìn chung cho kết lớn so với không xét Tuy nhiên, có khác biệt lớn phương tác động động đất Phương X chênh lệch không đáng kể, phương Y xét tới tương tác lực cắt đáy công trình cao 25% Về độ lệch tầng, mặt cơng trình phân tích, nhìn chung xét động đất công theo Phương X trường hợp có xét tương tác SSI có độ lệch tầng thấp so với không xét, ngược lại xét theo phương Y lại cho giá trị lớn  Phương X: Độ lệch tầng cơng trình trường hợp có xét đến tương tác nhỏ so với không xét, thể rõ rệt từ tầng trở lên rõ khu vực từ tầng 10 đến tầng 17, chênh lệch từ 10% đến 31% Từ tầng đến tầng 7, độ lệch tầng trường hợp phân tích khơng đáng kể Các tầng lại từ tầng đến tầng 4, có xét đến tương tác SSI độ lệch tầng lớn so với không xét Tại tầng 1, có xét đến tương tác nền, độ lệch tầng cao gấp lần  Phương Y: Hầu hết độ lệch tầng cơng trình có xét tương tác SSI lớn so với khơng xét, dao động trung bình 17% Khu vực tầng phía từ tầng đến tầng 15 có mức chênh lệch trường hợp 10% Càng lên phía độ lệch tầng trường hợp có chênh nhiều từ 10% đến 17% Tại vị trí tầng 1, trường hợp có xét tới tương tác SSI, độ lệch tầng cao gấp lần Về chuyển vị ngang tầng cơng trình, tùy thuộc vào phương động đất tác dụng, cơng trình có phản ứng khác Đối với phương X, chuyển vị ngang tầng nửa chiều cao cơng trình bên có xét tương tác SSI cao 111 so với không xét, tầng bên ngược lại Đối với phương Y, chuyển vị ngang tất tầng công trình có xét tương tác lớn  Phương X: Từ tầng đến tầng 13, chuyển vị ngang tầng có xét đến tương tác cao so với không xét, lên cao chênh lệch giảm dần, dao động trung bình từ 10% đến 50% Từ tầng 14 trở lên, KHƠNG xét tương tác nền, chuyển vị ngang cơng trình lại cao hơn, lên cao chênh lệch rõ rệt Tại tầng 22, chuyển vị ngang KHÔNG xét đến tương tác cao 25%  Phương Y: Chuyển vị ngang tầng cơng trình trường hợp CÓ xét đến tương tác SSI lớn so với khơng xét, trung bình 12% đến 20% Các khu vực tầng bên dưới, từ tầng đến tầng 5, chênh lệch lớn Tại tầng 1, có xét đến tương tác nền, chuyển vị lớn gấp lần so với không xét, giảm dần lên cao KIẾN NGHỊ Đề tài tài liệu tham khảo có giá trị cho Kỹ sư, Cán kỹ thuật,…trong việc tính tốn thiết kế cơng trình nhà cao tầng chịu động đất Kết tổng hợp cho thấy việc thiết kế cơng trình nhà cao tầng chịu tác động động đất có xét đến tương tác SSI có chênh lệch so với quan niệm chân cột, vách ngàm cứng theo kiểu truyền thống Sự khác biệt phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: quy mơ cơng trình, mặt kết cấu, điều kiện cấu tạo địa chất bên cách chọn mô hình phân tích cho phù hợp,… Đề tài chưa kể đến hiệu ứng nhóm cọc mơ hình làm việc đồng thời Ảnh hưởng phản ứng kết cấu cơng trình cần đề cập nghiên cứu Vấn đề xét tương tác SSI thiết kế cơng trình chịu động đất cần nghiên cứu phân tích thêm cho nhiều dạng kết cấu chịu lực như: kết cấu gỗ, kết cấu thép, kết cấu gạch đá,…cũng phân tích ứng xử cơng trình với nhiều trận động đất khác có biểu đồ gia tốc khác nhằm giúp cho có nhìn tổng quan cách ứng xử kết cấu chịu động đất có xét đến tương tác SSI TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bộ Xây dựng (1996), TCXDVN 2737-1995 Tải trọng tác động, NXB Xây dựng, Hà Nội Bộ Xây dựng (2012), TCVN 9386:2012 Thiết kế cơng trình chịu động đất, NXB Xây dựng, Hà Nội Bộ Xây dựng (2012), TCVN 5574:2012 Kết cấu bê tông bê tông cốt thép, NXB Xây dựng, Hà Nội Lê Xuân Huỳnh, Nguyễn Hữu Bình, Nghiên cứu cơng nghệ chế ngự dao động kết cấu cơng trình nhà cao tầng phù hợp điều kiện xây dựng Hà Nội Báo cáo tổng kết đề tài mã số 01C-04/09-2007-3 Viện KHCN Kinh tế Xây dựng - Việt Nam, 2008 Đoàn Tuyết Ngọc, Nguyễn Thanh Tùng, Các thiết bị lập động đất Tạp chí khoa học chuyển giao công nghệ, 1999 David Key (1997), Thực hành thiết kế chống động đất cho cơng trình xây dựng, NXB Xây dựng, Hà Nội Ngô Minh Đức (2006), Hướng dẫn sử dụng ETABS phần mềm chun dụng tính tốn nhà cao tầng, NXB Xây dựng, Hà Nội Lê Thanh Huấn (2007), Kết cấu Nhà cao tầng BTCT, NXB Xây dựng, Hà Nội Lê Thanh Huấn (Dịch giả) (1984), P.F Drodzov, Cấu tạo tính tốn Hệ chịu lực cấu kiện Nhà nhiều tầng, NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội 10 Nguyễn Lê Ninh (2011), Cơ sở lý thuyết tính tốn cơng trình chịu động đất, Nhà xuất khoa học kỹ thuật 11 Nguyễn Lê Ninh (2013), Động đất thiết kế cơng trình chịu động đất, NXB Xây dựng, Hà Nội 12 Phan Quang Minh, Ngô Thế Phong, Nguyễn Đình Cống (2006), Kết cấu bê tơng cốt thép (Phần cấu kiện bản), Nhà xuất khoa học kỹ thuật 13 Ngô Thế Phong, Lý Trần Cường, Trịnh Thanh Đạm, Nguyễn Lê Ninh (2001), Kết cấu bê tông cốt thép (Phần cấu kiện nhà cửa), Nhà xuất khoa học kỹ thuật 14 Viện khoa học công nghệ xây dựng – Bộ Xây dựng (2009), Hướng dẫn thiết kế cơng trình nhà cao tầng bê tông cốt thép chịu động đất theo TCXDVN 375:2006, NXB Xây dựng, Hà Nội 15 Nguyễn Kế Tường, Nguyễn Minh Hùng (2014), Phương pháp xác định hệ số kháng đàn hồi 16 Nguyễn Anh Dân, Lương Văn Long (2010), Nghiên cứu làm việc đồng thời cọc đất móng cọc chịu tải trọng ngang Tiếng Anh 17 A.R Bhuiyan, Y Okui, H Mitamura, T Imai “A theology model of high damping rubber bearings for seismic analysis: Identification of nonlinear viscosity” International Journal of Solids and Structures 46, p.p1778–1792, 2009 18 Anil K Chopra (2012), Dynamics of Structures: Theory and Applications to Earthquake Engineering, International Edition, Prentice –Hall 19 Dr Taranath, Bungale S (2010), Reinforced concrete design of tall buildings, International code council 20 Eurocode 8: Design of structures for Earthquake resistance PHỤ LỤC Phụ lục 1: Mức độ hệ số tầm quan trọng Mức độ quan trọng Cơng trình Hệ số tầm quan trọng I - Đập bêtông chịu áp chiều cao >100m; Cơng trình có tầm quan - Nhà máy điện có nguồn nguyên tử; - Nhà để nghiên cứu sản xuất thử chế Thiết kế với Đặc trọng đặc biệt, phẩm sinh vật kịch độc, loại vi gia tốc lớn biệt không cho khuẩn, mầm bệnh thiên nhiên nhân tạo phép hư hỏng động đất (chuột dịch, dịch tả, thương hàn v.v…); - Cơng trình cột, tháp cao 300 m; - Nhà cao tầng cao 60 tầng xảy - Công trình thường xun đơng người có Cơng trình có tầm quan trọng sống với việc bảo vệ cộng I đồng, chức khơng gián đoạn q trình xảy động đất 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 sức chứa phân loại cấp I; - Cơng trình mà chức khơng gián đoạn sau động đất: Cơng trình cơng cộng I-2.c diện tích sử dụng phân loại cấp I; - Cơng trình mục II-9.a, II-9.b; cơng trình mục V-1.a, V-1.b phân loại cấp I; - Kho chứa tuyến ống có liên quan đến chất độc hại, chất dễ cháy, dễ nổ: cơng trình mục II-5.a, II-5.b, mục II-5.c phân loại cấp I, II; - Nhà cao tầng cao từ 20 tầng đến 60 tầng, cơng trình dạng tháp cao từ 200 m đến 300 m 1,25 Mức độ quan trọng Cơng trình Hệ số tầm quan trọng I - Cơng trình thường xun đơng người, có hệ số sử dụng cao: cơng trình mục I-2.a, I2.b, I-2.d, I-2.h, I-2.k, I-2.l, I-2.m có nhịp, diện tích sử dụng sức chứa phân loại cấp II; - Trụ sở hành quan cấp tỉnh, thành Cơng trình có tầm quan phố, cơng trình trọng yếu tỉnh, thành phố đóng vai trị đầu mối như: Cơng 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 ngừa hậu thiết bị có giá trị kinh tế cao nhà động đất, máy thuộc cơng trình cơng nghiệp mục II-1 bị sụp đổ gây đến II-4, từ II-6 đến II-8; từ II-10 đến II-12, tổn thất lớn cơng trình lượng mục II-9.a, II-9.b; người tài cơng trình giao thơng III-3, III-5; cơng sản trình thuỷ lợi IV-2; cơng trình hầm III-4; cơng trình cấp nước V-1 tất thuộc phân loại cấp I, II; trọng việc ngăn II 1,00 - Các cơng trình quốc phịng, an ninh; - Nhà cao tầng cao từ tầng đến 19 tầng, cơng trình dạng tháp cao từ 100 m đến 200 m - Nhà mục I-1, nhà làm việc mục I-2.đ, nhà triển lãm, nhà văn hoá, câu lạc bộ, nhà III Cơng trình khơng thuộc mức độ đặc biệt mức độ I, II, IV biểu diễn, nhà hát, rạp chiếu bóng, rạp xiếc phân loại cấp III; - Cơng trình cơng 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 m2 đến 5000 m2; - Nhà cao từ tầng đến tầng, cơng trình dạng tháp cao từ 50 m đến 100 m; - Tường cao 10 m 0,75 Mức độ quan trọng Cơng trình Hệ số tầm quan trọng I - Nhà tạm : cao không tầng; IV Cơng trình có - Trại chăn ni gia súc tầng; tầm quan trọng thứ yếu - Kho chứa hàng hố diện tích sử dụng khơng q 1000 m2 Khơng u an tồn sinh - Xưởng sửa chữa, cơng trình cơng nghiệp phụ trợ; thứ tự mục II-1 đến II-4, từ II-6 đến cầu tính tốn kháng chấn mạng II-8; từ II-10 đến II-12 phân loại cấp IV; người - Cơng trình mà hư hỏng động đất gây thiệt hại người thiết bị quý giá Phụ lục 2: Các loại đất Các tham số VS,30 (m/s) NSPT (nhát/30 cm) CU (Pa) 800 - - 50 250 15-50 70 250 180 15 70 truyền sóng VS  800m/s  100 - Địa tầng bao gồm chứa lớp đất sét (tham khảo) 1020 Loại Mô tả Đá kiến tạo địa chất khác tựa đá, kể A đất yếu bề mặt với bề dày lớn 5m Đất cát, cuội sỏi chặt đất sét cứng B có bề dày hàng chục mét, tính chất 360-800 học tăng dần theo độ sâu Đất cát, cuội sỏi chặt, chặt vừa đất sét C D cứng có bề dày lớn từ hàng chục tới hàng 180-360 trăm mét Đất rời trạng thái từ xốp đến chặt vừa (có khơng xen kẹp vài lớp đất dính) có đa phần đất dính trạng thái từ mềm đến cứng vừa E S1 Địa tầng bao gồm lớp đất trầm tích sơng mặt với bề dày khoảng 5m đến 20m có giá trị tốc độ truyền sóng loại C, D bên đất cứng với tốc độ mềm/bùn (bụi) tính dẻo cao (PI 40) độ ẩm cao, có chiều dày 10m S2 Địa tầng bao gồm đất dễ hoá lỏng, đất sét nhạy đất khác với đất loại A-E S1 Phụ lục 3: Giá trị tham số mô tả phổ phản ứng đàn hồi Loại đất S TB(s) TC(s) TD(s) A 1,0 0,15 0,4 2,0 B 1,2 0,15 0,5 2,0 C 1,15 0,20 0,6 2,0 D 1,35 0,20 0,8 2,0 E 1,4 0,15 0,5 2,0 Phụ lục 4: Các giá trị  2,i nhà  2,i Tác động Tải trọng đặt lên nhà, loại Loại A: Khu vực nhà ở, gia đình 0,3 Loại B: Khu vực văn phòng 0,3 Loại C: Khu vực hội họp 0,6 Loại D: Khu vực mua bán 0,6 Loại E: Khu vực kho lưu trữ 0,8 Loại F: Khu vực giao thông, trọng lượng xe ≤ 30kN 0,6 Loại G: Khu vực giao thông, 30kN≤ trọng lượng xe ≤ 160kN 0,3 Loại H: Mái Phụ lục 5: Giá trị  để tính tốn Ei Loại tác động thay đổi Các loại từ A-C* Các loại từ D-F* kho lưu trữ Tầng Mái Các tầng sử dụng đồng thời Các tầng sử dụng độc lập  1,0 0,8 0,5 1,0 ... nhà cao tầng - Tìm hiểu phương pháp tính tốn cơng trình chịu động đất - Phân tích ứng xử nhà cao tầng chịu động đất có xét đến tương tác SSI Phạm vi nghiên cứu Trong phạm vi nghiên cứu luận văn. .. (cao 50m) + Nhà cao tầng loại II : Từ 17 đến 25 tầng (cao 75m) + Nhà cao tầng loại III : Từ 26 đến 40 tầng (cao 100m) + Nhà cao tầng loại IV : 40 tầng trở lên (nhà siêu cao tầng)  Phân loại theo... ĐẠI HỌC LẠC HỒNG NGUYỄN HỒNG ANH PHÂN TÍCH ỨNG XỬ NHÀ CAO TẦNG CHỊU ĐỘNG ĐẤT, CÓ XÉT TƯƠNG TÁC NỀN SSI CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG MÃ SỐ: 8580201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG GIẢNG VIÊN