Tính toán công trình chịu tải trọng động đất theo TCVN: 9386-2012 và tiêu chuẩn EUROCODE 8

Bài viết nhằm cung cấp những số liệu cụ thể khi tính toán động đất công trình và đề xuất phương pháp áp dụng cho các công trình xây dựng ở Việt Nam nói chung và Phú Yên nói riêng.

Thông báo Khoa học Công nghệ Số 1/2017 Information of Science and Technology No 1/2017 TÍNH TỐN CƠNG TRÌNH CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT THEO TCVN: 9386-2012 VÀ TIÊU CHUẨN EUROCODE Trần Đức Nghĩa Nguyễn Ngọc Tình Phạm Việt Tiến GVHD: Đặng Ngọc Tân – Khoa Xây dựng, Trường Đại học Xây dựng Miền Trung Tóm tắt Trong bối cảnh nay, với biến đổi mạnh mẽ điều kiện tự nhiên gây nên hậu nghiêm trọng môi trường, công trình người Trong động đất tượng gây nhiều thảm họa cho người cơng trình Năm 2012 Việt Nam ban hành tiêu chuẩn thiết kế cơng trình chịu động đất TCVN: 9386-2012 (dựa sở tiêu chuẩn EUROCODE 8) Vậy khác biệt hai tiêu chuẩn tính tốn có sai khác kết Bài viết nhằm cung cấp số liệu cụ thể tính tốn động đất cơng trình đề xuất phương pháp áp dụng cho cơng trình xây dựng Việt Nam nói chung Phú Yên nói riêng Từ khóa Động đất, TCVN: 9386-2012, EUROCODE 8, lý thuyết kháng chấn Giới thiệu Tính tốn động đất cho cơng trình Việt Nam dựa vào TCVN: 9386-2012 Ngồi cịn dùng tiêu chuẩn khác EUROCODE Bản thân sinh viên ngành xây dựng việc tiếp xúc tính tốn cơng trình chịu tải trọng động đất thường xuyên, nên việc hiểu rõ động đất tác động chúng lên cơng trình cần thiết Bên cạnh đó, đồ án tốt nghiệp tới có nhiều bạn sinh viên tính tốn kể đến động đất cho cơng trình, việc hiểu tính tốn tải trọng động đất cịn nhiều hạn chế Vì nhóm sinh viên định tính tốn động đất theo hai phương án TCVN: 9386-2012 tiêu chuẩn EUROCODE8 từ rút kết luận, khuyến cáo cho người thiết kế nên chọn phương án cho cơng trình cụ thể Việc tính tốn thơng qua phương pháp tính tốn theo phổ phản ứng (TCVN: 93862012) tính theo tiêu chuẩn EUROCODE8 để rút kết nội lực cấu kiện cụ thể tải trọng động đất áp dụng phương pháp Từ tạo tiền đề lựa chọn phương pháp tính tốn phù hợp theo yêu cầu thiết kế tiêu chuẩn Việt Nam Sau hồn thành, đề tài sử dụng làm tài liệu tham khảo cho bạn sinh viên Tính tốn lực ngang tác dụng lên nhà cao tầng theo TCVN 9386:2012 Theo tiêu chuẩn TCVN: 9386-2012 tùy thuộc vào tính chất cơng trình mà dùng phương pháp sau để tính tốn tác động động đất lên cơng trình: Phương pháp tĩnh lực ngang tương đương, phương pháp tĩnh phi tuyến (phương pháp tính tốn đẩy dần “push over”), phương pháp phổ phản ứng dạng dao động… Nhưng hầu hết cơng trình nước ta chủ yếu tính tốn dựa phương 112 Thông báo Khoa học Công nghệ Số 1/2017 Information of Science and Technology No 1/2017 pháp phân tích phổ phản ứng dạng dao động Coi tầng khối lượng tập trung với khối lượng TT + 0,5HT Giả sử cơng trình thỏa mãn tâm cứng trùng tâm khối lượng để bỏ qua dao động xoắn cơng trình làm cho cơng việc tính tốn đơn giản Khi cơng trình dao động có n bậc tự dẫn đến có n dạng dao động Tuy nhiên dạng dao động gây nguy hiểm cho cơng trình Theo TCVN: 9386-2012 quy định: “Tổng số dạng dao động đưa vào tính tốn phải thỏa mãn điều kiện tổng khối lượng hữu hiệu chúng không nhỏ 90% tổng khối lượng công trình tham gia dao động theo phương xét KL hữu hiệu dạng phải lớn 5% tổng khối lương cơng trình” Xét dao động thứ n có chu kì riêng Tn, khối lượng hữu hiệu M n* , lực cắt đáy dạng dao động gây là: Vbn  Sd (Tn ) M n* Với S d (Tn ) (2.1) phổ phản ứng dạng dao động riêng thứ n cần xét đến Trong  hệ số điều chỉnh theo tầm quan trọng cơng trình Lực tĩnh ngang động đất tác động lên tầng thứ j cơng cơng trình để tạo hiệu ứng tương đương: Fjn  m j  jn Vbn n m  i 1 i (2.2) in Sau tính tốn hiệu ứng dạng dao động riêng gây nên, hiệu ứng cuối thu cách tổ hợp hiệu ứng riêng theo quy luật tổ hợp hoàn toàn (CQC) hay bậc hai tổng bình thương (SRSS) Tóm tắt quy trình tính tốn tải động đất lên nhà cao tầng phương pháp phổ phản ứng theo TCVN: 9386-2012 - Xác định điều kiện áp dụng - Xác định chu kỳ dao động riêng dạng dao động riêng nhà cao tầng Sử dụng phần mềm phân tích kết cấu thơng dụng SAP2000, ETABS, để tính chu kỳ dao động riêng; dạng dao động cần thiết - Xác định số dạng dao động cần xét theo phương pháp phổ phản ứng ( theo điều kiện khối lượng hữu hiệu) - Xác định phổ thiết kế không thứ nguyên S d (Ti ) ứng với dạng dao động (i: dạng dao động riêng thứ i tương ứng) - Xác định lực cắt đáy chân cơng trình tương ứng với dạng dao động thứ i - Phân phối lực cắt đáy cho tầng - Tổ hợp dạng dao động Tính tốn động đất Chọn Cơng trình tịa nhà Viettin Bank 26 tầng Đà Nẵng, sử dụng móng cọc khoan nhồi ngàm vào đất loại D (phân loại theo TCVN: 9386-2012), gia tốc đỉnh đất tham chiếu điểm xây dựng agR = 0,1006g Bây tính tốn tải trọng động đất theo phương x cho phương án : TCVN: 93862012 tiêu chuẩn EUROCODE 4.1 Tính tốn tải trọng động đất theo TCVN: 9386-2012 - Xác định điều kiện áp dụng: Chọn cơng trình tính theo phương pháp phân tích phổ phản ứng dạng dao động Để đơn giản tính tốn, ta coi tâm khối lượng trùng với tâm hình học bỏ qua dao động xoắn cơng trình - Mơ hình tính tốn, phân tích động xác định chu kỳ dao động riêng 113 Thông báo Khoa học Công nghệ Số 1/2017 Information of Science and Technology No 1/2017 Hình 4.1 Mơ hình khung không gian etabs Dạng dao động theo phương X Y Bảng 4.1 Bảng giá trị dao động theo phương X Y Mode Period UX UY UZ SumUX SumUY SumUZ RX RY RZ 1,000 3,450 65,845 4,816 0,000 60,725 4,816 0,000 7,107 91,287 0,766 2,000 3,019 5,125 57,210 0,000 65,850 62,026 0,000 84,364 7,743 4,333 3,000 1,982 0,000 3,819 0,000 65,850 65,845 0,000 7,581 0,001 60,883 4,000 0,977 12,162 0,369 0,000 78,012 66,213 0,000 0,011 0,256 0,055 5,000 0,892 0,309 10,243 0,000 78,321 76,456 0,000 0,236 0,005 1,094 6,000 0,532 0,037 2,672 0,000 78,358 79,129 0,000 0,170 0,001 10,802 7,000 0,489 4,784 0,125 0,000 83,142 79,253 0,000 0,011 0,488 0,011 8,000 0,453 0,063 4,067 0,000 83,205 83,320 0,000 0,284 0,009 0,550 9,000 0,299 2,587 0,028 0,000 85,792 83,348 0,000 0,000 0,051 0,025 10,000 0,283 0,042 1,531 0,000 85,834 84,879 0,000 0,021 0,002 0,825 11,000 0,243 0,006 2,086 0,000 85,840 86,965 0,000 0,114 0,000 3,499 12,000 0,203 1,601 0,062 0,000 87,441 87,027 0,000 0,002 0,056 0,010 - Xác định số dạng dao động cần xét theo phương pháp phổ phản ứng Theo phương x chọn mode 1, 4, Theo phương y chọn mode 2, 5, m m k 82,796 %