Phân tích ứng xử kết cấu nằm trên nền dốc khi chịu tải trọng động đất

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHẠM VĂN LÊ CƯỜNG PHÂN TÍCH ỨNG XỬ KẾT CẤU NẰM TRÊN NỀN DỐC KHI CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT Chun ngành: Xây dựng cơng trình dân dụng công nghiệp Mã số: 60-58-20 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2014 i CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM Cán hướng dẫn khoa học : PGS.TS CHU QUỐC THẮNG Cán hướng dẫn khoa học : TS TRẦN CAO THANH NGỌC Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM, ngày… tháng …năm…… Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG ii ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: PHẠM VĂN LÊ CƯỜNG MSHV: 12214029 Ngày, tháng, năm sinh: 19/11/1987 Nơi sinh: QuảngTrị Chun ngành: Xây dựng cơng trình DD&CN Mã số : 60-58-20 I TÊN ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH ỨNG XỬ KẾT CẤU NẰM TRÊN NỀNDỐC KHI CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Xây dựng, khảo sát phân tích ứng xử cơng trình dốc chịu tải trọng động đất với nhiều mơ hình khác Bố trí hệ cản nhằm giảm tác động gây bất lợi động đất lên mơ hình kết cấu khác III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ :Tháng 01 năm 2014 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: Tháng 06 năm 2014 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS.TS CHU QUỐC THẮNG CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS TRẦN CAO THANH NGỌC Tp HCM, ngày tháng năm 20 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) PGS.TS CHU QUỐC THẮNG TS.TRẦN CAO THANH NGỌC CN HỘI ĐỒNG NGÀNH ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA (Họ tên chữ ký) Ghi chú: Học viên phải đóng tờ nhiệm vụ vào trang tập thuyết minh LV iii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, trước tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến thầy PGS.TS CHU QUỐC THẮNG, TS TRẦN CAO THANH NGỌC ThS VŨ XUÂN BÁCH tận tình giúp đỡ em suốt q trình thực luận văn Nhờ có hướng dẫn thầy mà em có thêm nhiều kiến thức mới, cách nhận xét, tiếp cận vấn đề phương pháp tư làm việc khoa học Em xin gửi lời cảm ơn chân thành cảm ơn thầy, cô giáo giảng dạy khoa sau đại học ngành Xây dựng dân dụng cơng nghiệp Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh trang bị kiến thức khoa học tảng để em thực tốt luận văn Em xin gửi lời cảm ơn đến Khoa đào tạo sau đại học tạo điều kiện thủ tục thuận lợi cho học viên theo học Em xin cảm ơn thư viện trường Đại học Bách Khoa, thành viên “Nhóm tải báo” bạn giúp em có người tài liệu phong phú đa dạng hữu ích Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn đến gia đình, thầy bạn ln gắn bó, động viên giúp đỡ em suốt trình học tập nghiên cứu đề tài iv TĨM TẮT LUẬN VĂN Luận văn tiến hành phân tích ứng xử cơng trình đất dốc chịu tải động đất Xem xét hình khối cơng trình dốc thực tế mơ hình nghiên cứu Từ đưa mơ hình không gian đặc trưng phổ biến cho dạng công trình dốc Tiến hành phân tích mơ hình cơng trình tác động trận động đất khác với giản đồ gia tốc Xem xét khác biệt cơng trình dạng với cơng trình đất phẳng thơng thường khác Sau đánh giá khác biệt ứng xử cơng trình dốc, để tiến hành giảm chấn cơng trình, luận văn mơ phương án bố trí hệ cản nhớt (Viscous fluid damper-VFD) Khảo sát việc bố trí hệ cản với phương án cho cơng trình khác Từ rút phương án hình dáng cơng trình hiệu hệ thống giảm chấn ABSTRACT The study analyzed behaviors of building on sloping ground under earthquake excitation The thesis considers the shape of the structures on slope in fact and research model and group the most common types of building configurations After analyzing this types under different eathquake acceleration thesis considers the difference building on sloping and plat ground After considering the differences between behaviors of these buildings, a solution to reduce earthquake damage is using Viscous fluid damper-VFD The thesis simulated and surveyed different solutions and values of VFD Finally, the thesis made conclusion about the suitable configuration of building and effective of damping system v LỜI CAM ĐOAN Tôi tên Phạm Văn Lê Cường, học viên cao học chun ngành Xây dựng Cơng trình Dân dụng Cơng nghiệp, khóa 2012 trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh Tơi xin cam đoan luận văn tơi tự thực Các số liệu luận văn hoàn toàn trung thực chưa công bố, sử dụng để bảo vệ học vị Các thông tin, tài liệu trích dẫn có luận văn ghi rõ nguồn gốc Tôi xin chịu trách nhiệm hoàn toàn kết nghiên cứu luận văn Học viên PHẠM VĂN LÊ CƯỜNG vi MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ ii LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT LUẬN VĂN .iv LỜI CAM ĐOAN v MỤC LỤC vi CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHƯƠNG II TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 2.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 2.2 Tình hình nghiên cứu nước: 2.3 Đánh giá qua trình tìm hiểu đề tài ngồi nước: 2.4 Mục tiêu, ý nghĩa nội dung nghiên cứu 2.4.1 Mục tiêu nghiên cứu 2.4.2 Ý nghĩa nghiên cứu CHƯƠNG III MƠ HÌNH PHẦN TỬ HỮU HẠN 3.1 Mơ hình vật liệu 3.1.1 Mơ hình vật liệu bê tông 3.1.2 Mơ hình vật liệu cốt thép 11 3.2 Mô hình phần tử hệ cản 11 3.2.1 Giới thiệu cấu tạo hệ cản 11 3.2.2 Cơ sở lý thuyết hệ cản cho công trình 14 CHƯƠNG IV 17 vii PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC 17 4.1 Các phương pháp tính tốn 17 4.1.1 Phương pháp tĩnh lực ngang tương đương 17 4.1.2 Phương pháp phổ phản ứng 18 4.1.3 Phương pháp phân tích dạng 18 4.1.4 Phương pháp tích phân trực tiếp từ phương trình chuyển động 19 4.1.5 Phương pháp tính tốn đẩy dần push-over 20 4.1.6 Lựa chọn phương pháp tính tốn 22 4.2 Phương pháp lặp Newton-Raphson 23 4.3 Phương pháp Newmark 26 4.4 OPENSEES 29 CHƯƠNG V 31 ÁP DỤNG NHIỀU KIỂU CƠNG TRÌNH TRÊN NỀN DỐC 31 5.1 Giới thiệu 31 5.2 Mơ hình kiểu nhà dốc chưa bố trí hệ cản (VFD) 32 5.3 Phân tích kết chưa có hệ cản 37 5.3.1 Chu kì dao động cơng trình 37 5.3.2 Chuyển vị đỉnh cơng trình: 40 5.3.3 Lực cắt cột cơng trình 41 5.3.4 Moment xoắn dọc trục cơng trình 47 5.4 Mơ hình kiểu nhà dốc bố trí hệ cản (VFD) 51 5.5 Phân tích đánh giá tác dụng hệ cản 54 5.6 Xét tổng thể tồn cơng trình 68 5.7 Khảo sát tính hiệu bố trí Viscous Fluid Damper 70 5.7.1 Phương án bố trí hệ cản S-I 70 viii 5.7.2 Phương án bố trí hệ cản S-II 72 5.7.3 Phương án bố trí hệ cản S-III 75 5.7.4 Phương án bố trí hệ cản S-IV 78 CHƯƠNG VI 81 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81 6.1 Kết luận 81 6.2 Hướng phát triển đề tài 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 DANH MỤC HÌNH VẼ 85 DANH MỤC BẢNG BIỂU 90 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 93 CHƯƠNG I GIỚI THIỆU Trong trình thiết kế cơng trình chống động đất hay tác dụng tải gió, hình khối cơng trình thường đóng góp vai trò quan trọng đến khả chịu lực cơng trình Giải pháp đưa thường sử dụng hình khối đối xứng trục hình vng, chữ nhật hay hình trịn… có khả chịu động đất tốt hình khác Tuy vậy, yêu cầu kiến trúc điều kiện mặt nên giải pháp lúc đáp ứng Q trình thị hóa khiến cho tài ngun đất phẳng dành cho xây dựng ngày khan Đặc điểm canh tác, phong tục tập quán sinh sống lâu đời dân cư vùng đồi núi việc khai thác vẽ đẹp cảnh quan phục vụ du lịch địa phương có đồi núi men theo bờ biển vốn phổ biến nước ta ngun nhân tạo nên ngơi nhà dựa sườn đồi dốc Nhưng việc nghiên cứu khả chống động đất cho loại hình cơng trình đề cập nghiên cứu Qua nghên cứu [1-4] cơng trình đất dốc, có phản ứng khác biệt so với cơng trình xây dựng đất phẳng Theo đó,nội lực phân bố khơng từ lên trên, xuất xoắn kết cấu mode dao động tính khơng đối xứng cơng trình Đề tài với mục đích nghiên cứu phản ứng xảy động đất cơng trình dạng đặc biệt tiến hành điều khiển phản ứng kết cấu hệ cản, từ rút khuyến cáo thiết kế cơng trình dạng 79 b Lực cắt chân cột theo phương Z Lực cắt chân cột theo phương Z (KN) Khung trục SIV-PA00 395.6 335.6 284.8 251.8 226.1 203.6 193.3 221.6 Trục Trục Trục Trục Trục Trục Trục Trục Các phương án SIV-PA01 SIV-PA02 SIV-PA03 SIV-PA04 481.4 454.2 396.0 389.9 167.5 173.9 338.4 331.1 167.4 171.4 288.7 277.5 182.4 183.7 240.7 246.4 191.6 190.8 209.8 222.4 199.5 197.1 187.0 196.9 204.1 200.5 168.9 172.7 208.3 203.2 175.5 211.6 Bảng 53 Lực cắt chân cột theo phương Z (mm) với C=20(KN.s/mm) S-VI Lực cắt chân cột phương Z (KN) 600.0 500.0 SIV-PA00 400.0 SIV-PA01 300.0 SIV-PA02 200.0 SIV-PA03 SIV-PA04 100.0 0.0 Trục Trục Trục Trục Trục Trục Trục Trục Hình 89 Biểu đồ thay đổi lực cắt chân cột phương Z theo phương án bố trí VFD với C=20(KN.s/mm) S-VI c Moment xoắn dọc trục chân cột Moment xoắn dọc trục chân cột (KNm) Khung trục Trục Trục Trục Trục Trục Trục Trục Trục SIV-PA00 1.3 1.0 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.4 Các phương án SIV-PA01 SIV-PA02 SIV-PA03 SIV-PA04 0.6 0.6 1.2 1.2 0.4 0.4 0.9 1.0 0.4 0.4 1.0 1.0 0.3 0.3 0.9 1.1 0.3 0.3 0.9 1.1 0.3 0.3 0.9 1.1 0.3 0.3 0.9 1.0 0.4 0.4 1.2 1.3 Bảng 54 Moment xoắn dọc trục chân cột với C=20(KN.s/mm) S-IV 80 Moment xoắn dọc trục (KNm) 1.6 1.4 1.2 SIV-PA00 1.0 SIV-PA01 0.8 SIV-PA02 0.6 SIV-PA03 0.4 SIV-PA04 0.2 0.0 Trục Trục Trục Trục Trục Trục Trục Trục Hình 90 Biểu đồ thay đổi Moment xoắn dọc trục chân cột theo phương án bố trí VFD với C=20(KN.s/mm) S-IV Qua khảo sát với phương án bố trí Viscous Fluid Damper (VFD) với hệ số cản C khả dụng ta thấy Tác dụng hệ cản nhịp lớn hiệu hệ cản nhịp nhỏ Vì để tăng hiệu giảm chấn tính kinh tế nên bố trí VFD nhịp lớn tác dụng hệ cản tăng dần bố trí VFD từ tầng phía xuống phía cơng trình 81 CHƯƠNG VI KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Kết luận Dựa phân tích đánh giá kết cơng trình dốc chịu tải trọng động đất theo hai phương, rút kết luận sau: - Sự khác biệt công trình dốc cơng trình phẳng đáng kể Tùy theo kiểu cơng trình mà ảnh hưởng có mức độ khác - Xét theo lực cắt kiểu S-I tạo lực cắt chân cột lớn nhất, đặc biệt vị trí thay đổi cao độ đất gây nguy hiểm cho cơng trình Các chân cột phía thấp thường chịu lực cắt so với chân cột phía cao - Ảnh hưởng moment xoắn đáng kể gia tốc truyền theo phương Z, đặc biệt kiểu S-I nhỏ kiểu S-IV, Kiểu S-IV moment xoắn bé cần phải xây phẳng gây tốn chi phí san lấp Vậy để giảm tối thiểu tác động động đất lên cơng trình ta nên tránh xây dựng cơng trình kiểu S-I Giải pháp hình dạng khắc phục đưa nên chọn cơng trình dạng S-III S-II với diện tích sử dụng - Khi bố trí hệ cản nhớt (Viscous fluid damper) vào khung trục có chuyển vị đỉnh lớn có tác dụng giảm chấn, giảm xoắn cho cơng trình Đặc biệt cơng trình S-I hiệu giảm chấn đáng kể so với cơng trình cịn lại Tác dụng hệ cản biến đổi theo hệ số cản, ta cần khảo sát ứng với giá trị kĩ lưỡng để tránh hệ cản tác động ngược trở lại gây hư hỏng cơng trình 6.2 Hướng phát triển đề tài Luận văn số kết định nghiên cứu dạng cơng trình đất dốc hiệu giảm chấn cho cơng trình, cịn nhiều thiếu sót cần phải tiến hành phát triển như: 82 - Tính tốn phi tuyến chiều tác động đồng thời lên cơng trình giản đồ gia tốc theo phương vng góc động đất - Xây dựng mơ hình dẻo nút khung dầm cột bê tông cốt thép chịu tải trọng động - Tối ưu hóa bố trí hệ cản Viscous fluid damper vị trí độ lớn thông số - Tiến hành mô nhiều thiết bị giảm chấn khác để tăng hiệu giảm chấn - Kiểm tra tác dụng hệ cản qua thí nghiệm động - Tiến hành ứng dụng hệ cản Viscous fluid damper vào thực tế cơng trình chung cư, bệnh viện, tịa cao ốc Việt Nam - Tăng tốc độ xử lý tiến hành mơ cơng trình khơng gian 3D 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] B Birajdar and S Nalawade, "Seismic Analysis of Buildings Resting on Sloping Ground," in Proceedings of 13 th World Conference on Earthquake Engineering, Vancouver, BC, Canada, Paper, 2004 [2] Y Singh, P Gade, D Lang, and E Erduran, "Seismic Behavior of Buildings Located on Slopes-An Analytical Study and Some Observations From Sikkim Earthquake of September 18, 2011," in Proc 15th World Conference on Earthquake Engineering (15WCEE), 2012, pp 24-28 [3] A Liu, "Seismic Design of Hillside Light Timber Frame Buildings," 2012 [4] S Kumar and D Paul, "A simplified method for elastic seismic analysis of hill buildings," Journal of earthquake engineering, vol 2, pp 241-266, 1998 [5] A Moghadam and W Tso, "Pushover analysis for asymmetric and set-back multi-story buildings," in Proc of the 12th world conference on earthquake engineering, 2000 [6] L N Bảo, "Nghiên cứu giải pháp giảm dao động xoắn cơng trình hệ cản cột chất lỏng TLCD," 2007 [7] L T Cường, "Phân tích hiệu giảm chấn hệ cản MR nối hai kết cấu," 2012 [8] H T Dũng, "Phân tích ảnh hưởng hệ cản khối lượng lưu biến điện khung phẳng chịu động đất," 2013 [9] N V Giang, "Giảm chấn cho nhà cao tầng hệ lập móng BIS " 2002 [10] P N Hịa, "Assessement of the Efficiency of Friction Dissipators for Seismic Protection of Building, EMMC," 2006 [11] Đ D Khanh, "Điều khiển kết cấu với giải pháp kết hợp hệ cản chất lỏng nhớt hệ cản có độ cứng thay đổi điều khiển bị động," 2010 [12] N M Khôi, "Assessement of the Efficiency of Fluid Viscous Damper for Seismic Protection of Building, EMMC," 2007 [13] N V Nam, "Nghiên cứu giảm chấn cho cơng trình chịu động đất thiết bị lập dao động có mặt lõm ma sát," 2008 [14] H V T Phước, "Điều khiển kết cấu kết hợp hệ cản ma sát hệ cản nhớt," 2013 [15] L V Thắng, "Khảo sát khả giảm chấn thiết bị MR Damper dựa lý thuyết điều khiển mờ," 2005 84 [16] V N Thắng, "Điều Khiển hỗn hợp hệ cản có độ cứng thay đổi hệ cản chất lòng nhớt để chống động đất cho cơng trình," 2011 [17] D M Tuấn, "Phân tích ảnh hưởng mơ hình phi tuyến vật liệu khung bê tông cốt thép chịu động đất," 2013 [18] Kent, D.C, and R Park, "Inelastic behavior of reinforced concrete members with cyclic loading," sBulletin of the New Zealand Society for Earthquake Engineering, vol 4, pp 108-125, Mar,1971 1971 [19] M H M Yassin, "Nonlinear analysis of prestressed concrete structures under monotonic and cyclic loads," University of California of Berkeley, 1994 [20] F C Filippou, E P Popov, and V V Bertero, "Effects of bond deterioration on hysteretic behavior of reinforced concrete joints," 1983 [21] C Arnold, "Architectural aspects of seismic resistant design," Eleventh World Conference on Earthquake Engineering, 2003 [22] G Pekcan, J B Mander, and S S Chen, "Fundamental considerations for the design of non‐linear viscous dampers," Earthquake engineering & structural dynamics, vol 28, pp 1405-1425, 1999 [23] N M Newmark, "A method of computation for structural dynamics," in Proc ASCE, 1959, pp 67-94 [24] R.-H Zhang and T Soong, "Seismic design of viscoelastic dampers for structural applications," Journal of Structural Engineering, vol 118, pp 1375-1392, 1992 [25] OpenSeesWiki http://opensees.berkeley.edu/wiki/index.php/Main_Page Available: [26] A K Chopra, Dynamics of structures vol 3: Prentice Hall New Jersey, 1995 [27] R W Clough and J Penzien, "Dynamics of structures," 1975 [28] Đ K Quốc and L V Hải, Động lực học kết cấu: Nhà xuất Đại học Quốc Gia Hồ Chí Minh, 2010 [29] Đ K Quốc and N T Phước, Các phương pháp số động lực học kết cấu Tp Hồ Chí Minh: Đại học Quốc gia Hồ Chí Minh, 2010 [30] N L Ninh, Động đất thiết kế cơng trình chịu động đất: Nhà xuất Xây Dựng, 2008 [31] C Christopoulos, A Filiatrault, and V V Bertero, Principles of passive supplemental damping and seismic isolation: IUSS Press, 2006 85 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.Tầng thứ bị sụp tòa nhà trận động đất Sikkim 18-9-2011 Hình Kiểu 1- STEP (step back buildings) 4-11 tầng Hình Kiểu 2- STPSET (step back set back buildings) 4-11 tầng Hình Kiểu 3-SET (set back buildings) 4-11 tầng Hình Quan hệ ứng suất biến dạng bê tơng chịu nén kéo theo mơ hình Mohd Hisham Mohd Yassin 10 Hình Typical Hysteretic Stress-Strain Relation of Concrete02 Model 10 Hình So sánh Hysteretic Stress-Strain concrete01 concrete02 10 Hình Ứng xử động học không tái bền cốt thép 11 Hình Cấu tạo hệ cản chất lỏng nhớt hãng Taylor Devices 13 Hình 10 Một số hình ảnh áp dụng thực tế VFD 14 Hình 11.Định nghĩa WD WS hệ bậc tự có thiết bị cản nhớt 15 Hình 12 Hệ nhiều bậc tự có cản nhớt 15 Hình 13 Các quy định tính đặn nhà có giật cấp chiều cao 23 Hình 14 Lặp theo Modified Newton Raphson 25 Hình 15 Lặp theo Newton Raphson 26 Hình 16 Các cơng trình dốc giới 31 Hình 17 Các cơng trình dốc Việt Nam 32 Hình 18 Kiểu S-I 33 Hình 19 Mặt mặt đứng kiểu S-I 33 Hình 20 Kiểu S-II 33 86 Hình 21 Mặt mặt đứng kiểu S-II 34 Hình 22 Kiểu S-III 34 Hình 23 Mặt mặt đứng kiểu S-III 34 Hình 24 Kiểu S-IV Mặt mặt đứng 35 Hình 25 Kiểu P-I Mặt mặt đứng 35 Hình 26 Các gia tốc 36 Hình 27 Các model dao động S-I 37 Hình 28 Các model dao động S-II 38 Hình 29 Các model dao động S-III 38 Hình 30 Các model dao động S-IV 39 Hình 31 Các model dao động P-I 39 Hình 32 Chuyển vị đỉnh S-I, S-II, S-III, S-IV, P-I theo phương X 40 Hình 33 Chuyển vị đỉnh S-I, S-II, S-III, S-IV, P-I theo phương Z 40 Hình 34 Lực cắt lớn cột S-I, S-II, S-III, S-IV theo phương X 41 Hình 35 Lực cắt cột S-I, S-II, S-III, S-IV theo phương Z 42 Hình 36 Lực cắt cột S-I theo phương X 42 Hình 37 Lực cắt cột S-I theo phương Z 43 Hình 38 Lực cắt cột S-II theo phương X 43 Hình 39 Lực cắt cột S-II theo phương Z 43 Hình 40 Lực cắt cột S-III theo phương X 44 Hình 41.Lực cắt cột S-III theo phương Z 44 87 Hình 42.Lực cắt cột S-IV theo phương X 44 Hình 43.Lực cắt cột S-IV theo phương Z 45 Hình 44 Lực cắt lớn cột P-I theo phương X Z 45 Hình 45 Lực cắt cột P-I theo phương X 45 Hình 46 Lực cắt cột P-I theo phương Z 46 Hình 47 Tổng lực cắt theo phương lên chân cột theo phương X Z 47 Hình 48 Moment xoắn cột khung S-I, S-II, S-III, S-IV 48 Hình 49.Moment xoắn cột khung S-I 48 Hình 50.Moment xoắn cột khung S-II 49 Hình 51.Moment xoắn cột khung S-III 49 Hình 52.Moment xoắn cột khung S-IV 49 Hình 53 Tổng moment xoắn lên chân cột theo phương Z 50 Hình 54 Quan hệ ứng suất chuyển vị bê tông trục S-I 51 Hình 55 Quan hệ ứng suất chuyển vị bê tông trục S-I 51 Hình 56 Chuyển vị đỉnh trục theo phương Z 52 Hình 57 Bố trí VFD vào S-I 53 Hình 58 Bố trí VFD vào S-II 53 Hình 59 Bố trí VFD vào S-III 53 Hình 60 Bố trí VFD vào S-IV 54 Hình 61 Biểu đồ thay đổi chuyển vị đỉnh trục theo hệ số cản C S-I 55 Hình 62 Biểu đồ phân phối lại lực cắt theo hệ số cản C (KN.s/mm) S-I 56 88 Hình 63 Biểu đồ phân phối moment xoắn dọc trục theo hệ số cản C(KN.s/mm) S-I 57 Hình 64 Quan hệ lực chuyển vị dọc trục hệ cản nhịp AB khung trục tầng nhà S-I 57 Hình 65 Biểu đồ thay đổi chuyển vị đỉnh trục theo hệ số cản C(KN.s/mm) S-II 58 Hình 66 Biểu đồ phân phối lại lực cắt theo hệ số cản C(KN.s/mm) S-II 59 Hình 67 Biểu đồ phân phối lại moment xoắn dọc trục theo hệ số cản C(KN.s/mm) S-II 60 Hình 68 Quan hệ lực chuyển vị dọc trục hệ cản nhịp AB khung trục tầng nhà S-II 61 Hình 69 Biểu đồ thay đổi chuyển vị đỉnh trục theo hệ số cản C(KN.s/mm) S-III 62 Hình 70 Biểu đồ phân phối lại lực cắt theo hệ số cản C(KN.s/mm) S-III 63 Hình 71 Biểu đồ phân phối moment xoắn dọc trục theo hệ số cản C(KN.s/mm) S-III 64 Hình 72 Quan hệ lực chuyển vị dọc trục hệ cản nhịp AB khung trục tầng nhà S-III 64 Hình 73 Biểu đồ thay đổi chuyển vị đỉnh trục theo hệ số cản C(KN.s/mm) S-IV 65 Hình 74 Biểu đồ phân phối lại lực cắt theo hệ số cản C(KN.s/mm) S-IV 66 Hình 75 Biểu đồ phân phối lại moment xoắn dọc trục với hệ số cản C(KN.s/mm) S-IV 67 Hình 76 Quan hệ lực chuyển vị dọc trục hệ cản nhịp AB khung trục tầng dạng S-IV 68 Hình 77 Biểu đồ thay đổi lực cắt trung bình độ giảm lực cắt trung bình theo hệ số C(KN.s/mm) khả dụng 69 Hình 78 Biểu đồ thay đổi moment xoắn trung bình độ giảm moment xoắn trung bình theo hệ số C(KN.s/mm) khả dụng 69 Hình 79 Biểu đồ thay đổi chuyển vị phương Z theo phương án bố trí VFD với C=20(KN.s/mm) S-I 71 89 Hình 80 Biểu đồ thay đổi lực cắt chân cột phương Z theo phương án bố trí VFD với C=20(KN.s/mm) S-I 71 Hình 81 Biểu đồ thay đổi Moment xoắn dọc trục chân cột theo phương án bố trí VFD với C=20(KN.s/mm) S-I 72 Hình 82 Biểu đồ thay đổi chuyển vị phương Z theo phương án bố trí VFD với C=20(KN.s/mm) S-II 73 Hình 83 Biểu đồ thay đổi lực cắt chân cột phương Z theo phương án bố trí VFD với C=20(KN.s/mm) S-II 74 Hình 84 Biểu đồ thay đổi Moment xoắn dọc trục chân cột theo phương án bố trí VFD với C=20(KN.s/mm) S-II 74 Hình 85 Biểu đồ thay đổi chuyển vị phương Z theo phương án bố trí VFD với C=20(KN.s/mm) S-III 75 Hình 86 Biểu đồ thay đổi lực cắt chân cột phương Z theo phương án bố trí VFD với C=20(KN.s/mm) S-III 76 Hình 87 Biểu đồ thay đổi Moment xoắn dọc trục chân cột theo phương án bố trí VFD với C=20(KN.s/mm) S-III 77 Hình 88 Biểu đồ thay đổi chuyển vị phương Z theo phương án bố trí VFD với C=20(KN.s/mm) S-VI 78 Hình 89 Biểu đồ thay đổi lực cắt chân cột phương Z theo phương án bố trí VFD với C=20(KN.s/mm) S-VI 79 Hình 90 Biểu đồ thay đổi Moment xoắn dọc trục chân cột theo phương án bố trí VFD với C=20(KN.s/mm) S-IV 80 90 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Kích thước hình học kiểu nhà Bảng Đặc điểm hệ cản khác 12 Bảng Phạm vị áp dụng phương pháp tính tốn theo mức độ phức tạp kết cấu 22 Bảng Quy định việc xây dựng mơ hình sử dụng phương pháp tính tốn theo tính đặn cơng trình 22 Bảng Các trận động đất sử dụng phân tích 36 Bảng Các chu kỳ dao động 37 Bảng Chuyển vị trung bình lớn đỉnh 40 Bảng Lực cắt cột lớn trung bình 46 Bảng Lực cắt lên chân cột tồn cơng trình 46 Bảng 10 Moment xoắn dọc trục lớn trung bình cột 50 Bảng 11 Tổng moment xoắn dọc trục moment xoắn trung bình lên chân cột 50 Bảng 12 Chuyển vị đỉnh trục theo phương Z 52 Bảng 13 Chuyển vị đỉnh trục theo hệ số cản S-I 54 Bảng 14 Lực cắt trung bình chân cột trục ứng với giá trị C S-I 55 Bảng 15 Độ giảm lực cắt chân cột phương Z theo hệ số cản C S-I 55 Bảng 16 Moment xoắn dọc trục trung bình chân cột trục ứng với giá trị C S-I 56 Bảng 17 Sự thay đổi moment dọc trục chân cột theo hệ số cản C S-I 56 Bảng 18 Lực cản dọc trục VFD 57 Bảng 19 Chuyển vị đỉnh trục theo hệ số cản S-II 58 91 Bảng 20 Lực cắt trung bình chân cột trục ứng với giá trị C S-II 59 Bảng 21 Sự thay đổi lực cắt phương Z chân cột theo hệ số cản C S-II 59 Bảng 22 Moment xoắn dọc trục trung bình chân cột trục ứng với giá trị C S-II 60 Bảng 23 Sự thay đổi moment dọc trục chân cột theo hệ số cản C S-II 60 Bảng 24 Lực cản dọc trục VFD 61 Bảng 25 Chuyển vị đỉnh trục theo hệ số cản S-III 61 Bảng 26 Lực cắt trung bình chân cột trục ứng với giá trị C S-III 62 Bảng 27 Sự thay đổi lực cắt phương Z chân cột theo hệ số cản C S-III 62 Bảng 28 Moment xoắn dọc trục trung bình chân cột trục ứng với giá trị C SIII 63 Bảng 29 Sự thay đổi moment dọc trục chân cột theo hệ số cản C S-III 63 Bảng 30 Lực cản dọc trục VFD 64 Bảng 31 Chuyển vị đỉnh trục theo hệ số cản S-IV 65 Bảng 32 Lực cắt trung bình chân cột trục ứng với giá trị C S-IV 66 Bảng 33 Sự thay đổi lực cắt phương Z chân cột theo hệ số cản C S-IV 66 Bảng 34 Moment xoắn dọc trục trung bình chân cột trục ứng với giá trị C S-IV 67 Bảng 35 Sự thay đổi moment dọc trục chân cột theo hệ số cản C S-IV 67 Bảng 36 Lực cản dọc trục VFD 68 Bảng 37 Lực cắt trung bình chân cột trung bình ứng với hệ số cản C khả dụng nhà S-I, S-II, S-III S-IV 68 92 Bảng 38 Moment xoắn dọc trục trung bình chân cột trung bình ứng với hệ số cản C khả dụng nhà S-I, S-II, S-III S-IV 69 Bảng 39 Các phương án bố trí hệ cản VFD vào S-I 70 Bảng 40 Chuyển vị đỉnh theo phương Z (mm) với C=20(KN.s/mm) S-I (PA00 ứng với trường hợp chưa có hệ cản cho cơng trình) 70 Bảng 41 Lực cắt chân cột theo phương Z (mm) với C=20(KN.s/mm) S-I 71 Bảng 42 Moment xoắn dọc trục chân cột với C=20(KN.s/mm) S-I 72 Bảng 43 Các phương án bố trí hệ cản VFD vào S-II 72 Bảng 44 Chuyển vị đỉnh theo phương Z (mm) với C=20(KN.s/mm) S-II 73 Bảng 45 Lực cắt chân cột theo phương Z (mm) với C=20(KN.s/mm) S-II 73 Bảng 46 Moment xoắn dọc trục chân cột với C=20(KN.s/mm) S-II 74 Bảng 47 Các phương án bố trí hệ cản VFD vào S-III 75 Bảng 48 Chuyển vị đỉnh theo phương Z (mm) với C=20(KN.s/mm) S-III 75 Bảng 49 Lực cắt chân cột theo phương Z(mm) với C=20(KN.s/mm) S-III 76 Bảng 50 Moment xoắn dọc trục chân cột với C=20(KN.s/mm) S-III 77 Bảng 51 Các phương án bố trí hệ cản VFD vào S-IV 78 Bảng 52 Chuyển vị đỉnh theo phương Z (mm) với C=20(KN.s/mm) S-IV 78 Bảng 53 Lực cắt chân cột theo phương Z (mm) với C=20(KN.s/mm) S-VI 79 Bảng 54 Moment xoắn dọc trục chân cột với C=20(KN.s/mm) S-IV 79 93 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: PHẠM VĂN LÊ CƯỜNG Ngày tháng năm sinh: 19/11/1987 Nơi sinh: Quảng Trị Địa liên lạc: 207 Lê Đại Hành, Phường 13, Quận 11, Tp Hồ Chí Minh Điện thoại: 0907 598 593 Email: Phamvanlecuong@gmail.com QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 2007-2012: Tốt nghiệp Khoa Xây dựng Cơng trình Dân dụng Cơng nghiệp, Đại học Kiến trúc Tp Hồ Chí Minh 2012-2014: Học viên cao học Ngành xây dựng Công trình Dân dụng Cơng nghiệp, Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh ... I TÊN ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH ỨNG XỬ KẾT CẤU NẰM TRÊN NỀNDỐC KHI CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Xây dựng, khảo sát phân tích ứng xử cơng trình dốc chịu tải trọng động đất với nhiều... tiến hành phân tích ứng xử cơng trình đất dốc chịu tải động đất Xem xét hình khối cơng trình dốc thực tế mơ hình nghiên cứu Từ đưa mơ hình khơng gian đặc trưng phổ biến cho dạng cơng trình dốc Tiến... phản ứng động đất cho trước, xác định phổ gia tốc cực đại ứng với chu kỳ dao động hệ số cản tới hạn dạng dao động Trên sở này, kỹ thuật phân tích dạng xác định phản ứng lớn dạng dao động Phản ứng