Nghiên cứu tương tác của hệ khung móng đất nền chịu tác dụng của động đất

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN NAM KHÁNH NGHIÊN CỨU TƯƠNG TÁC CỦA HỆ KHUNG - MÓNG ĐẤT NỀN CHỊU TÁC DỤNG CỦA ĐỘNG ĐẤT Chuyên ngành: Địa Kỹ Thuật Xây Dựng Mã số: 60 58 02 11 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2019 Cơng trình hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG - HCM Cán hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS LÊ BÁ VINH Cán hướng dẫn khoa học 2: TS CAO VĂN VUI Cán chấm nhận xét 1: PGS TS NGUYỄN TRỌNG PHƯỚC Cán chấm nhận xét 2: PGS TS NGUYỄN THÀNH ĐẠT Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại Học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày … Tháng… Năm 2019 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn thạc sĩ gồm: GS TSKH NGUYỄN VĂN THƠ TS CAO VĂN HÓA PGS TS NGUYỄN TRỌNG PHƯỚC PGS TS NGUYỄN THÀNH ĐẠT TS LÊ TRỌNG NGHĨA 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 KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG GS TSKH Nguyễn Văn Thơ TS Lê Anh Tuấn i ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN NAM KHÁNH Ngày, tháng, năm sinh: 01/09/1994 Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng MSHV: 1770127 Nơi sinh: Huế Mã số: 60 58 02 11 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TƯƠNG TÁC CỦA HỆ KHUNG - MÓNG - ĐẤT NỀN CHỊU TÁC DỤNG CỦA ĐỘNG ĐẤT RESEARCH ON SOIL – FOUNDATION – STRUCTURE INTERACTION AFFECTED BY THE EARTHQUAKE II NHIỆM VỤ - Đánh giá khả mơ hình ngàm chân cột phần mềm PLAXIS 3D-2017 - Mơ phỏng phân tích phản ứng khung khơng gian đặt móng bè có xét đến tương tác đất nền kết cấu (SSI) chịu trận động đất thực có gia tốc nền 0.35g Mô phỏng phân tích phản ứng khung khơng gian đặt móng bè có xét - đến tương tác đất nền kết cấu (SSI) chịu trận động đất nhân tạo có gia tốc nền 0.2g Đánh giá ảnh hưởng bề dày móng tới nội lực khung móng có - xét tới tương tác SSI Đánh giá sử ảnh hưởng tương tác đất nền kết cấu lên chu kỳ tự nhiên cơng trình III NỘI DUNG - Chương 1: Tổng quan - Chương 2: Cơ sở lý thut phân tích mơ hình chịu tác dụng động đất, có xét đến tương tác SSI ii - Chương 3: Mơ hình tiến hành đánh giá, nghiên cứu, phân tích ảnh hưởng SSI lên cơng trình chịu động đất - Kết luận kiến nghị IV NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 11/02/2019 V NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 02/06/2019 VI HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS Lê Bá Vinh TP HCM, ngày tháng năm 2019 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO PGS.TS Lê Bá Vinh TS Cao Văn Vui PGS.TS Lê Bá Vinh TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG TS Lê Anh Tuấn iii LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ luận cuối khóa, đầu kết học tập, nghiên cứu hai năm học Tác giả cố gắng nỗ lực thân còn nhận hướng dẫn, giúp đỡ từ thầy cô, gia đình, anh chị, bàn bè đồng nghiệp Đầu tiền tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắt đến Thầy PGS TS Lê Bá Vinh Thầy TS Cao Văn Vui Các thầy giúp đỡ cho hướng nghiên cứu, cách tiếp cận khoa học, tạo điều kiện về móc thiết bị để thực luận văn Tác giả cảm ơn anh Nguyễn Văn Nhân, anh Huỳnh Quốc Thiện anh Phạm Quang Sơn cũng anh chị, bạn bè cùng khóa chỉ bảo về kiến thức, hỗ trợ nhiệt tình chân thành trình học tập nghiên cứu Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cha mẹ, người hỗ trợ tối đa về mặt để tác giả có thể hoàn thành chặng đường gian khổ vừa qua Tác giả hy vọng luận văn sẽ tài liệu tham khảo hữu ích cho học viên kỹ xư xây dựng có hứng thú với hướng nghiên cứu Mặc dù cố gắng q trình thực khơng thể tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong muốn nhận sứ góp ý thầy cô, bàn bè, đồng nghiệp để hoàn thiện đề tài TP HCM, ngày 02 tháng năm 2019 Tác giả luận văn Nguyễn Nam Khánh iv TĨM TẮT LUẬN VĂN Trong thiết kế cơng trình chịu động đất, thông thường người kỹ sư chỉ quan tâm cấu bên xem chân cột ngàm – Fixed Base để tính toán nội lực, chuyển vị cơng trình Khi đó việc mơ phỏng móng nền bên tách riêng hoặc không xét đến Điều dẫn đến đặc điểm động học cơng trình có khác biệt với thực tế về chu kỳ, độ cứng cơng trình, lực cắt đáy biến dạng cơng trình Hạn chế phương pháp Fixed Base nó chỉ đúng trường hợp mà kết cấu bên đặt nền tuyệt đối cứng đá Trong kết cấu lớn đặt đất yếu biến dạng nền tác động đến dao động cơng trình, cũng dao động cơng trình làm thay đổi biến dạng nền, chúng tương tác qua lại ảnh hưởng lên nên gọi tương tác đất nền kết cấu – Soil Structure interaction, sử dụng phương pháp FB để phân tích phản ứng kết cấu không còn đúng trường hợp Chính tác giả thực đề tài “NGHIÊN CỨU TƯƠNG TÁC CỦA HỆ KHUNG - MÓNG - ĐẤT NỀN CHỊU TÁC DỤNG CỦA ĐỘNG ĐẤT” nhằm xác định ưu nhược điểm hai phương pháp SSI FB Để đạt mục đích trên, tác giả lựa chọn khung bê tơng cốt thép tầng, móng bè đặt nhiều nền đất khác từ cứng đến mềm, thông số vật liệu cho kết cấu nền đất Việt Nam, theo TCVN Tiến hành đánh giá ứng xử thông qua phân tích phí tuyến lịch sử thời gian dựa trận động đất thực tế trận nhân tạo xây dựng theo TCVN 9386:2012 Ảnh hưởng SSI đánh giá thông qua chuyển vị, chuyển vị ngang tương đối tầng, phổ phản ứng gia tốc cơng trình, chu kỳ lực cắt đáy tính toán Kết phân tích nhận thấy, SSI xét đến yếu tố về chuyển vị, chuyển vị ngang tương đối tầng tăng lên, gây bất lợi cho kết cấu Cùng lúc chu kỳ tăng dẫn đến lực cắt đáy giảm phổ gia tốc cơng trình giảm, thiên về có lợi cho cơng trình Như tính tốn thiết kế cơng trình chịu động đất nên áp dụng đồng thời cà phương pháp FB SSI v ABSTRACT When designing earthquake-resistant buildings, engineers normally only care about and simulate the above structures, assigning the Fixed-Base to calculate the internal forces and displacement Indeed, foundation and ground are neither simultaneously simulated nor being considered Basically, the dynamic characteristics of the structure are different from the natural period, stiffness, shear force and deformation A drawback of the Fixed-Base method is that it can only be applied when the structure is built on rocky surface While large structures are founded on either medium or soft soil, the deformation of the ground might affect the vibrations of the building and vice versa; those vibrations would affect the ground’s deformation In other words, there exists an interaction between the structures and the ground below which is called soil structure interaction or SSI In this study, the author has carried out the topic “RESEARCH ON SOIL STRUCTURE INTERACTION AFFECTED BY THE EARTHQUAKE” to determine the advantages and disadvantages of two methods SSI and FB To achieve these goals, the author has selected a 6-storey reinforced concrete structure with raft foundation on various different ground varied from hard to soft soil and material parameters for structure and ground that comply with Vietnam Standards - TCVN Additionally, time history analyses of these RC frame based on natural and artificial earthquakes are built in compliance with TCVN 9386:2012 The influences of SSI would be assessed through displacement, interstory drifts, pseudo spectral acceleration of SDOF, natural period, and base shear The results of the analyses prove that if SSI is considered, there is an increment in the displacement and interstory drifts which detrimentally influence on the structure At the same time, the increase in natural period lead to the reduction of the base shear and PSA of the structure which would benefit the project In order to calculate and design earthquake-resistant buildings, therefore, FB and SSI methods are necessarily applied simultaneously vi LỜI CAM ĐOAN Luận văn hoàn thành hướng dẫn phê duyệt PGS.TS Lê Bá Vinh TS Cao Văn Vui Các kết Luận văn đúng thật chưa công bố nghiên cứu khác Tơi hồn tồn chịu trách nhiệm về đề tài thực TP HCM, ngày 02, tháng 06, năm 2019 Tác giả luận văn Nguyễn Nam Khánh vii MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ I MỞ ĐẦU .1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .2 PHẠM VI NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN .3 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Tình hình nghiên cứu ngồi nước về tương tác SSI 1.2.1 Trên Thế Giới .6 1.2.2 Ở Việt Nam 1.3 Nhận xét .9 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỘNG HỌC ĐẤT VÀ TƯƠNG TÁC SSI 11 2.1 Động đất .11 2.2 Cơ sở lý thuyết động học đất 13 2.2.1 Sóng địa chấn 14 2.2.2 Công thức dao động 14 2.2.3 Cản 15 2.2.4 Dao động tự 17 2.2.5 Phân tích phản ứng địa phương 18 2.2.6 Ứng xử biến dạng - ứng xuất phi tuyến đất 21 2.3 Cơ sở lý thuyết tương tác đất nền kết cấu (SSI) chịu tác dụng động đất 24 2.4 Phương pháp tính cho hệ SSI .30 2.4.1 Phương pháp trực tiếp (FEM – DIRECT METHOD) 30 2.4.2 Phương pháp kết cấu nền bên (SUBSTRUCTURE METHOD) 33 viii 2.4.3 Điều kiện biên cho mơ hình 33 2.4.4 Mơ hình vật liệu cho đất nền 35 2.5 Yếu tố đánh giá cơng trình xét không xét đến SSI 38 2.5.1 Yêu cầu chuyển vị ngang tương đối tầng theo TCVN 38 2.5.2 Tính toán lực cắt đáy theo TCVN .39 MƠ HÌNH VÀ PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG TƯƠNG TÁC SSI LÊN CƠNG TRÌNH CHỊU ĐỘNG ĐẤT 40 3.1 Đánh giá khả mơ hình ngàm chân cột PLAXIS 3D-2017: 40 3.1.1 Thơng số mơ hình .40 3.1.2 Mơ hình ngàm plaxis 3d sap2000 .42 3.1.3 Nhận xét 48 3.2 Cơng trình chịu trận động đất có gia tốc nền 0.35g .48 3.2.1 Thông số mơ hình .48 3.2.2 Ảnh hưởng tương tác SSI đến cơng trình 53 3.2.3 Nhận xét 82 3.3 Cơng trình chịu trận động đất có gia tốc nền 0.2g .82 3.3.1 Hiệu chỉnh băng gia tốc thực theo phổ mục tiêu 82 3.3.2 Ảnh hưởng tương tác SSI đến cơng trình 84 3.3.3 Nhận xét 113 3.4 Ảnh hưởng tương tác SSI đến trình truyền dao động đất nền 113 3.5 Đánh giá ảnh hưởng bề dày móng có kể đến tương tác SSI 116 3.6 Ảnh hưởng SSI đến tần số tự nhiên công trình, lực cắt đáy .119 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .123 TÀI LIỆU THAM KHẢO .127 119 kN với bè 3m Nguyên chính tăng chiều dày bè dẫn đến khối lượng quán tính bè tăng lên, kéo theo thực quán tính chính lực cắt đáy cơng trình tăng theo Dẫn đến nội lực khung tăng làm gia tăng nội lực móng 3.6 Ảnh hưởng SSI đến tần số tự nhiên công trình, lực cắt đáy Tần số tự nhiên Căn tính PLAXIS để xác định tần số tự nhiên cơng trình theo dạng đất nền mơ hình đất nền khác Ta tiến hành bằng cách cho cơng trình dao động tự đưa vật khỏi vị trí cân bằng, thông qua tác dụng tải trọng tức thời, với điều kiện loại bỏ hết yếu tố cản vật liệu cơng trình, với mỡi nền đất khác nhau, mỡi mơ hình đất khác ta sẽ có tần số tự nhiên cơng trình khác Ta có bảng biểu đánh giá tần số tự nhiên cơng trình bên dưới: Hình 3.108 Cơng trình chịu tĩnh tải ngang tức thời A 0.02 0.015 0.01 0.005 0 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 -0.005 -0.01 -0.015 -0.02 Hình 3.109 Dao động tự của mô hình đất nền A-LE 120 D 0.04 0.03 0.02 0.01 0 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 -0.01 -0.02 -0.03 Hình 3.110 Dao động tự của mô hình đất nền D-LE Từ đó ta nhận thấy dù loại bỏ hết yếu tố cản vật liệu còn yếu tố cản hình học, cản phát xạ, khiến cho cơng trình dao động tắt dần Từ mục [2.2.4] để tính toán chu kỳ tự nhiên hệ dao động có cản Áp dụng công thức (2-16) (2-17) tính toán chu kỳ hệ Bảng 3.33 Tỉ số tự nhiên của công trình xét không xét SSI Tần số tự nhiên Tn (s) Không xét SSI A LE mode LE model HSS model Xét SSI C LE HSS model model 0.41 0.467 0.501 0.563 0.603 B 0.627 D LE model HSS model 0.767 0.833 Tính toán lực cắt đáy Chu kỳ dao động cơng trình có khơng có SSI đều thỏa điều kiện 4Tc  2s sau: T1   Trong đó Loại nền đất A B C D TC (s) 0.4 0.5 0.6 0.8 4TC (s) 1.6 2.4 3.2 T1 – LE (s) 0.467 0.500 0.603 0.804 T1-HSS (s) 0.563 0.627 0.833 Cơng trình có tính đều đặn theo mặt, không có giật cấp, khối lượng tầng riêng lẻ giữ nguyên không đổi 121 Do đó ta có thể tính tốn lực cắt đáy cơng trình dựa theo cơng thức lực cắt đáy phương pháp tĩnh lực ngang tương đương áp dụng TCVN 9386:2012: Khối lượng cơng trình tính tốn thơng qua khối lượng dầm cột ta có: 440 Bảng 3.34 Lực cắt đáy, tỉ số lực cắt đáy của nền có xét đến SSI với ngàm chân cột mô hình đàn hồi-LE FB V (kN) 413 FB V (kN) 538 Đất nền A SSI Vssi (kN) 402 Đất nền C SSI VSSI (kN) 535 VSSI /V 0.97 FB V (kN) 684 VSSI /V 0.99 FB V (kN) 631 Đất nền B SSI VSSI /V VSSI /V 561 0.82 Đất nền D SSI VSSI (kN) Vssi (kN) 629 0.98 Bảng 3.35 Lực cắt đáy, tỉ số lực cắt đáy của nền có xét đến SSI với ngàm chân cột mô hình đàn dẻo-HSS FB V (kN) 684 FB V (kN) 631 Đất nền B SSI Vssi (kN) 498 Đất nền D SSI VSSI (kN) 606 VSSI /V 0.72 FB V (kN) 537 Đất nền C SSI VSSI /V VSSI /V 514 0.957 VSSI /V 0.96 Từ kết phân tích chu kỳ cơng trình tính tốn lực cắt đáy ta nhận thấy lực cắt đáy kết cấu mô phỏng với SSI từng loại đất nền nhỏ kết cấu mô phỏng FB Những kết phù hợp với quy định NEHRP (Fema 2003), cũng tương tự với nghiên cứu S.Hamid, Behzad Bijan (2013) Nhận xét Xét tới tương tác SSI làm cho chu kỳ tự nhiên cơng trình tăng lên Đất nền bên yếu kéo theo chu kỳ cơng trình lớn, đất nền AD chu kỳ tăng 13103% so với FB Trong cùng đất nền, đất ứng xử đàn dẻo có T lớn T đất ứng xử đàn hồi, tiêu biểu nền D có T 0.833 0.767 Dùng phương 122 pháp tĩnh lực ngang tương đương quy định TCVN 9386:2012 tính lực cắt đáy xét tới SSI nhỏ không xét tới SSI 123 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Trong trình nghiên cứu thực đề tài nhận thấy cơng trình chịu động đất cần thiết phải phân tích đến tương tác đất nền kết cấu Xét đến tương tác đất nền kết cấu sẽ gây bất lợi về chuyển vị biến dạng, có lợi về nội lực cho cơng trình Các kết luận rút sau: - Phân tích công trình chịu trận động đất có gia tốc nền 0.35g nhận thấy chuyển vị có chênh lệch xét khơng xét SSI Mơ hình đất Linear Elastic, đất nền B chênh lệch 3537%, đất nền C 3762%, đất nền D 4174% so với FB Mô hình đất Hardening soil small, đất nền B 4960%, đất nền C 5069%, đất nền D 6286% so với FB Chuyển vị ngang tương đối tầng cơng trình khơng đảm bảo về u cầu hạn chế hư hỏng phá hoại theo TCVN 9386:2012 Giá trị cao trận Kobe có xét đến SSI lên đến 1.03% xảy tầng 2, còn xét FB chỉ có 0.37% giá trị cho phép 0.5% Đây cũng tầng có nguy sụp đổ cao chuyển vị ngang tương đối dao động từ (0.731.03%) Tầng lên cao độ lệch tầng giảm Các tầng 5, có độ lệch tầng khoảng 0.50.9% 0.430.76% - Phân tích cơng trình chịu trận động đất có gia tốc nền 0.2g cũng nhận thấy chuyển vị có chênh lệch xét khơng xét SSI Mơ hình nền Linear Elastic, đất nền B 1417%, đất nền C 1541%, đất nền D 1952% so với FB Mơ hình nền Hardening soil small, đất nền B 2432%, đất nền C 2957%, đất nền D 4581% so với FB Chuyển vị ngang tương đối tầng phần lớn an toàn nhiên có số chỗ vượt giá trị cho phép 0.5% Giá trị cao trận Kobe scale có xét đến SSI lên đến 0.53% xảy tầng còn xét FB chỉ có 0.2% Càng lên cao giảm, từ tầng 46 độ lệch giảm từ 0.330.5% Các trận động đất lớn xảy Sơn La, Điện Biên vào năm 1935 có gia tốc nền xấp xỉ 0.2g cũng nhận thấy hư hỏng kết cấu Số nhà xây bị sụp đổ lên đến 30%, tường bị nứt nẻ từ vài milimet đến mười centimet 124 - Từ kết phân tích trận có gia tốc nền 0.25g 0.3g nhận thấy mô hình nền đất HSS, lực cắt mơ men giảm dần cột nền đất bên yếu Điển phân tích cơng trình trận Christchurch nền không có xét SSI Smax = 380 kN Mmax=1100 kNm, có xét SSI với nền đất D Smax=170 kN, Mmax= 480kNm - Đánh giá phổ phản ứng điều kiện đất nền Việt Nam chịu trận động đất có gia tốc nền 0.2 0.35g Tác giả nhận thấy chu kỳ tự nhiên công trình khoảng từ 0.22s, tác động động đất đến cơng trình lớn - Động đất trùn từ tầng đá gốc lên bề mặt sẽ khuếch đại đất nền Một điểm nằm vùng ảnh hưởng cơng trình điểm nằm vùng ảnh hưởng cơng trình sẽ có dao động khác Đất nền bên đàn hồi, điểm nằm sẽ có gia tốc lớn 40% điểm nằm Tương tự đất nền bên đàn dẻo giá trị 12%, xuất phát từ việc kết cấu bên sẽ làm hạn chế dao động nền đất bên dưới, làm gia tốc có thay đổi Mơ hình HSS sẽ làm khuếch đại gia tốc nền ít mô hình LE, nguyên nhân lượng trận động đất phần truyền vào biến dạng dẻo phát sinh nền - Trong cùng loại đất nền, chịu cùng trận động đất cơng trình có xu hướng gia tăng mô men lực cắt móng cột gia tăng chiều dày móng Tăng chiều dày từ 1m lên 3m mơ men, lực cắt móng tăng tương ứng 7090%, 90116% mô men, lực cắt cột tăng tương ứng 912.3%, 1013.3% Nguyên chính tăng chiều dày bè dẫn đến khối lượng quán tính bè tăng lên, làm tăng lực cắt đáy tác dụng cơng trình Kéo theo nội lực khung tăng làm gia tăng nội lực móng - Xét tới tương tác SSI làm cho chu kỳ tự nhiên cơng trình tăng lên Đất nền bên yếu kéo theo chu kỳ cơng trình lớn, đất nền AD chu kỳ tăng 13103% so với FB Trong cùng đất nền, đất ứng xử đàn dẻo có T lớn T đất ứng xử đàn hồi, tiêu biểu nền D có T 0.833 0.767 125 KIẾN NGHỊ Dựa kết đạt luận văn tác giả đề nghị mở rộng nghiên cứu theo hướng sau đây: - Mở rộng số lượng trận động đất để phân tích, tạo nhiều băng gia tốc nhân tạo dựa phổ mục tiêu xây dựng theo TCVN hoặc tiêu chuẩn nước để kiểm nghiệm thêm kết phân tích, sử dụng cho cơng trình việt nam - Đề xuất thay đổi chiều sâu chôn móng để đánh gia yếu tổ chuyển vị đỉnh, chuyển vị ngang tương đối tầng, chu kỳ,… - Phân tích cho tòa nhà cao tầng có móng cọc, tầng hầm theo mơ hình khung khơng gian - Đánh giá hư hại cơng trình nghiên cứu thông qua chỉ số DI đề xuất Cao cộng - Phân tích thêm cho cơng trình đặc biệt chịu ảnh hưởng trực tiếp từ động đất Metro,… Tác giả đề nghị thiết kế kháng chấn động đất cần áp dụng quan niệm thiết kế kháng chấn đại: Bảo đảm kết cấu có khả chiu lực lớn miền đàn hồi Bảo đảm cho kết cấu có khả phân tán lượng động đất truyền vào, thông qua biến dạng dẻo giới hạn cho phép hoặc thiết bị hấp thu lượng Các giải pháp thiết kế kháng chấn xem xét đến việc phân tán lượng Giải pháp cách chấn (seismic isolated structure): chấn động lan truyền đất nền nên phương pháp hay để hạn chế tác động động đất tách rời hẳn cơng trình khỏi đất nền Tuy nhiên, khơng thể tách rời hồn tồn, người ta bố trí lớp thiết bị đặc biệt cơng trình đất nền gọi thiết bị cách chấn (isolator) Thiết bị có độ cứng thấp nên nền đất dao động, thiết bị có biến dạng lớn, kết cấu phía nhờ có qn tính lớn nên chỉ chịu dao động nhỏ Hư hại kết cấu thiết bị cơng trình đó giảm thiểu Giải pháp giảm chấn (damped structure): trường hợp lượng dao động trùn trực tiếp vào cơng trình khơng tách rời, người ta có thể gia tăng độ 126 cản (damping) thân cơng trình để giải phóng lượng dao động bằng cách lắp đặt thiết bị giảm chấn (damper) vào cơng trình Có nhiều hình thức giảm chấn: thụ động, chủ động hay nửa chủ động Giảm chấn điều khiển bị động (passive control): hình thức giảm chấn mà nguồn lượng hoạt động thiết bị giảm chấn lấy từ chính lượng dao động thân cơng trình Năng lượng có thể tiêu tán dạng nhiệt tượng ma sát (friction damper), biến dạng dẻo kim loại (buckling restrained brace, stiffened shear panel), tính cản nhớt(viscous/visco-elastic damper) hoặc độ cản thủy lực (oil damper) Có nhiều phương thức lắp đặt thiết bị cơng trình (xem hình dưới) Giảm chấn điều khiển chủ động (active control): thiết bị dạng hoạt động nhờ vào cấc nguồn lượng từ bên ngồi (điện, khí nén…) Thơng qua cảm biến, thông tin về tải trọng, về dao động cơng trình đưa về xử lý trung tâm Bộ điều khiển trung tâm sẽ xử lý tín hiệu phát lệnh cho phận thi hành để thực việc tăng độ cản hay phát lực điều khiển chống lại dao động, chẳng hạn hệ thống TMD (Tuned Mass Damper), LTD (Liquid Tuned Damper)… Ngồi ra, người ta cịn sử dụng kết hợp thiết bị giảm chấn với thiết bị cách chấn, cũng đưa thêm khả chủ động vào hệ thống để tăng thêm hiệu kháng chấn cho cơng trình 127 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [Online] Available http://japanpropertycentral.com/2012/02/an-update-onbuilding-damage-from-the-tohoku-earthquake/ [2] [Online] Available https://www.fhwa.dot.gov/publications/publicroads [3] [Online] Available https://www.reference.com/science/earthquakes-causedamage-e1204f31d8d08d3a [4] A W Coburn, R J Spence and A Pomonis, "Factors determining human casualty levels in earthquake: Mortality prediction in building collapse," World Conference on Earthquake Engineering, vol 10, pp 5989-5994, 1992 [5] Nguyễn Xuân Mãn; Nguyễn Duy Phong Nguyễn Xuân Tùng (2011) “Động đất vấn đề đắt xây dựng việt nam” Tuyển tập công trình khoa học kỷ niệm 45 năm thành lập bộ môn xây dựng công trình ngầm mỏ Pp 71 – 78, Jul 2011 [6] Ngũn Hồng Sơn; Phạm Nhân Hịa Chu Quốc Thắng (2018) “Phân tích động lực học khung khơng gian với móng cọc nền đất khơng đồng nhất” Tạp chí Xây Dựng Pp 134 – 138, Jul 2018 [7] Nguyễn Quốc Trường, Phạm Quang Sơn, Lê Văn Hùng Cao Văn Vui (2018) “Đánh giá hư hại khung bê tông cốt thép chịu động đất có xét đến tương tác đất nền kết cấu” Tạp chí Xây Dựng Pp 11 – 16, May 2018 [8] S Hamid Reza Tabatabaiefar, Behzad Fatahi and Bijan Samali (2013) “Seismic Behavior of Building Frames Considering Dynamic Soil-Structure Interaction” International Journal of Geomechanics, ASCE Pp 409 – 420, Jul – Aug 2013 [9] Joseph M.Braci, Andrei M Reinhorn, and John B Mander “Seismic Resistance of reinforced concrete frame structures Designed for Gravity Loads: Performance of Structural System” ACI Structural Journal Pp 597 – 609, Sep – Oct 1995 128 [10] John Lysmer and Roger L Kuhlemeyer “Finite Dynamic Model for Infinite Media” Journal of the Engineering mechanics division Pp 859 – 877, Aug 1969 [11] William B Joyner and Albert T F Chen “Calculation of nonlinear ground response in earthquakes” Bulletin of the Seismological Society of America Vol 65, pp 1315 – 1336, Oct 1975 [12] Sittipong Jarernprasert, Enrique Bazan-Zurita and Jacobo Bielak “Seismic soil-structure interaction response of inelastic structures” Soil Dynamics and Earthquake Engineering, pp 132-143, 2012 [13] Conniff, D E., and Kiousis, P D “Elasto-plastic medium for foundation settlements and monotonic soil–structure interaction under combined loadings.” Int J Numer Analyt Meth Geomech., 31(6), 789–807, 2007 [14] Dutta, C H., Bhattacharya, K., and Roy, R “Response of low-rise buildings under seismic ground excitation incorporating soil-structure interaction.” Soil Dyn Earthquake Eng., 24(12), 893–914, 2004 [15] Brinkgreve et al “Hysteretic damping in a small-strain stiffness model,” Numerical Models in Geomechanics NUMOG X, 737–742, 2007 [16] Rayhani, M H., and El Naggar, M H “Numerical modelling of seismic response of rigid foundation on soft soil.” Int J Geomech , 8(6), 336–346, 2008 [17] Emad OSMAN and Mohamed ABDELMONEM “Soil structure interaction analysis of mid and high rise buildings subjected to strong groungd motions using small strain soil constitutive models” ICEGE ISTANBUL, 2013 [18] Lysmer, J., and Kuhlemeyer, R L., “Finite dynamic model for infinite media.” J Engrg Mech Div., 95(6), 859–877, 1969 [19] Park YJ, Ang AH-S, Wen YK, "Seismic damage analysis of reinforced concrete buildings," Journal of Structural Engineering, ASCE, vol 111, no 4, pp 740-757, 1985 129 [20] C Chisari and C Bedon, "Performance based design of FRP retrofitting of existing RC frames by means of muti objective optimisation," Bollettini di Geafisica Teorica ed Applicata, vol 58, no 4, pp 377-294, 2017 [21] Veletsos, A S., and Meek, J W “Dynamic behaviour of building foundation system.” Earthquake Eng Struct Dyn , 3(2), 121–138, 1974 [22] A M Halabian and M M Zafarani, "A New Modal Pushover Analysis Approach for Soil–Structure Interaction," Structures and Buildings, vol 168, no 3, pp 210-234, 2015 [23] M E Rodriguez and M Montes, "Seismic response and damage analysis of buildings supported," Earthquake engineering and structural dynamics, vol 29, pp 647-665, 2000 [24] M V Ngũn, H V Đỡ and L V Đồn, "Nghiên cứu tương tác động đất nền kết cấu tác dụng động đất," in Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6, Đà Nẵng, 2008 [25] Hà Hồng Giang, "Phân tích ảnh hưởng tầng cứng nhà cao tầng chịu tải trọng động có xét đến tương tác đất nền," Đại Học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh, Hồ Chí Minh, 2014 [26] Gragnano C G., Fargnoli V., Boldini D and Amorosi A (2014) “Comparison of Structural Elements Response in PLAXIS 3D and SAP2000” Spring issue 2014, PLAXIS bulletin [27] Clough & Penzien Dynamics of structures Copyright of Applied Mechanics & Materials, 1993 [28] Anil K Chopra Dynamic of Structures Theory and Application to Earthquake Engineering Prentice Hall [29] Đỗ Kiến Quốc, Lương Văn Hải Động lực học kết cấu – Dynamics of structures Nhà xuất Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh [30] Steven L Kramer Geotechnical earthquake engineering Prentice Hall, 1996 [31] John P Wolf Dynamic soil - structure interaction Prentice Hall, 1985 130 [32] Braja M.Das and G.V Ramana Principles of Soil Dynamics Cengage Learning [33] Sap2000 Manual [34] Plaxis 3D Tutorial Manual 2017 [35] Plaxis 3D Material Model Manual 2017 [36] PEER, "PEER ground http://peer.berkeley.edu/ motion database," [Online] Available: 131 DANH MỤC CÁC BÀI BÁO Có bài báo đăng tạp chí nước: - Lê Bá Vinh, Nguyễn Nam Khánh Nghiên cứu tương tác hệ khung – móng – đất nền tác dụng trận động đất thực Tạp chí Địa Kỹ Thuật - số 3-2019, ISBN/ISSN: 0868-279X 132 TÓM TẮT LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC Họ tên: Nguyễn Nam Khánh Giới tính: Nam Ngày sinh: 01/09/1994 Nơi sinh: Tp Huế Quê quán: Thị xã Quảng trị, Quảng trị Dân tộc: Kinh Địa chỉ liên lạc: Chung cư Phú Thọ, Phường 15, Quận 11, TP HCM Điện thoại: 036 371 2645 Email: Namkhanh191994@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Đại học: Nơi đào tạo: Trường đại học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo: từ năm 8/2012 đến năm 12/2016 Chuyên ngành: Xây dựng dân dụng công nghiệp MSSV: 81201639 Thạc sĩ Nơi đào tạo: Trường đại học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh Hệ đào tạo: Chính quy Khóa (Năm trúng tuyển): 2017 Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng Mã số học viên: 1770127 III Q TRÌNH CƠNG TÁC Năm 2018: Công tác Công ty Simpson strong tie Viet Nam Năm 2019: Cơng tác Cơng ty Hịa Bình 133 ... interaction, sử dụng phương pháp FB để phân tích phản ứng kết cấu khơng còn đúng trường hợp Chính tác giả thực đề tài “NGHIÊN CỨU TƯƠNG TÁC CỦA HỆ KHUNG - MÓNG - ĐẤT NỀN CHỊU TÁC DỤNG CỦA ĐỘNG ĐẤT”... MSHV: 1770127 Nơi sinh: Huế Mã số: 60 58 02 11 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TƯƠNG TÁC CỦA HỆ KHUNG - MÓNG - ĐẤT NỀN CHỊU TÁC DỤNG CỦA ĐỘNG ĐẤT RESEARCH ON SOIL – FOUNDATION – STRUCTURE INTERACTION AFFECTED... ứng xử đất bên Việc nghiên cứu tương tác đất nền kết cấu nhận quan tâm đáng kể năm gần Nguyễn Văn Mỹ cộng (2008) nghiên cứu phân tích tương tác động đất nền - kết cấu động đất tác dụng lên