Đánh giá ứng xử kết cấu nhà cao tầng chịu động đất theo phương pháp tĩnh lực ngang tương đương, phổ phản ứng và lịch sử thời gian

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - HUỲNH THẾ DƯƠNG C C ĐÁNH GIÁ ỨNG XỬ KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG CHỊU ĐỘNG ĐẤT THEO PHƯƠNG PHÁP TĨNH LỰC NGANG TƯƠNG ĐƯƠNG, PHỔ PHẢN ỨNG VÀ LỊCH SỬ THỜI GIAN R L T DU LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP Đà Nẵng – Năm 2020 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - HUỲNH THẾ DƯƠNG C C ĐÁNH GIÁ ỨNG XỬ KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG CHỊU ĐỘNG ĐẤT THEO PHƯƠNG PHÁP TĨNH LỰC NGANG TƯƠNG ĐƯƠNG, PHỔ PHẢN ỨNG VÀ LỊCH SỬ THỜI GIAN R L T DU Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình dân dụng công nghiệp Mã số: 8580201 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: TS PHẠM MỸ Đà Nẵng – Năm 2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn ký ghi rõ họ tên Huỳnh Thế Dương C C DU R L T MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài: Mục tiêu nghiên cứu đề tài: Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài: Bố cục đề tài Tổng quan tài liệu nghiên cứu: C C CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU CƠNG TRÌNH CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT R L T 1.1 KHÁI QUÁT CHUNG VÉ ĐỘNG ĐẮT DU 1.1.1 Định nghĩa 1.1.2 Nguyên nhân 1.1.3 Đặc điểm 1.1.4 Sóng địa chấn truyền sóng 1.1.5 Cường độ động đất 1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN KÉT CẤU NHÀ CAO TẦNG CHỊU TẠI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT 1.2.1 Phương pháp tĩnh 1.2.2 Phương pháp động lực học CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN NHÀ CAO TẦNG CHỊU TÁC ĐỘNG CỦA TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT 2.1 GIẢ THUYẾT TÍNH TỐN 2.2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN 2.3 SƠ ĐỒ TÍNH TỐN 2.3.1 Sơ đồ phẳng tính tốn theo hai chiều 2.3.2 Sơ đồ tính tốn khơng gian 2.4 Các bước tính toán 10 2.5 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG 10 2.5.1 Tĩnh tải 10 2.5.2 Hoạt tải 10 2.5.3 Tải trọng động đất 11 2.6 TỔ HỢP TẢI TRỌNG 23 2.6.1 Tổ hợp tải trọng 23 2.6.2 Tổ hợp tải trọng đặc biệt 24 2.7 KIỂM TRA CHUYỂN VỊ 27 2.7.1 Chuyển vị đỉnh 28 C C 2.7.2 Chuyển vị lệch tầng 29 CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CỦA CƠNG TRÌNH DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT 31 R L T 3.1 GIỚI THIỆU CHUNG 31 DU 3.2 SỐ LIỆU PHÂN TÍCH 37 3.2.1 Vật liệu 37 3.2.2 Tải trọng 37 3.3 CÁC TRƯỜNG HỢP PHÂN TÍCH 38 3.3.1 Trường hợp 38 3.3.2 Trường hợp 38 3.3.3 Trường hợp 38 3.4 PHÂN TÍCH ĐỘNG ĐẤT TÁC ĐỘNG LÊN CƠNG TRÌNH BẰNG PHẢN MỀM ETABS 39 3.4.1 Cơng trình 39 3.4.2 Cơng trình 83 3.5 LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP TÍNH PHÙ HỢP CƠNG TRÌNH 107 KẾT LUẬN 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (BẢN SAO) TÓM TẮT LUẬN VĂN ĐÁNH GIÁ ỨNG XỬ KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG CHỊU ĐỘNG ĐẤT THEO PHƯƠNG PHÁP TĨNH LỰC NGANG TƯƠNG ĐƯƠNG, PHỔ PHẢN ỨNG VÀ LỊCH SỬ THỜI GIAN Học viên: Huỳnh Thế Dương Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp Mã số: 8580201 Khóa K36, Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng Tóm tắt Đề tài nghiên cứu, đánh giá, so sánh ứng xử kết cấu nhà cao tầng tác động tải trọng động đất tính theo ba phương pháp khác nhau: tĩnh ngang tương đương, phổ phản ứng lịch sử thời gian Luận văn thực hiên hai mơ hình kết cấu: cơng trình thứ có kết cấu hệ khung lõi, đồng theo chiều cao, cơng trình thứ hai cơng trình có kết cấu gồm cột lớn, hệ thống vách dầm liên kết, không đồng theo chiều cao Kết thu được: C C R L T DU Cơng trình thứ nhất: Phương pháp phổ cho kết thấp cao phương pháp lịch sử thời gian Và nằm mức trung bình phương pháp tĩnh ngang tương đương Cơng trình thứ hai: Phương pháp tĩnh ngang tương đương khơng thể áp dụng khơng thể khống chế kết cấu để đảm bảo điều kiện đầu vào Kết thu phương pháp phổ phản ứng lịch sử thời gian tương đồng, có khác biệt giá trị sai số nhỏ Từ khóa: Tải động đất, ứng xử, tĩnh ngang tương đương, phổ phản ứng, lịch sử thời gian SUMMARY OF THESIS RESEARCH, EVALUATION OF THE BEHAVIOR OF HIGH-RISE BUILDINGS UNDER THE IMPACT OF EARTHQUAKE LOAD IS CALCULATED BY EQUIVALENT HORIZONTAL STATIC, REACTION SPECTRUM AND TIME HISTORY The research, evaluation and comparison of the behavior of high-rise buildings under the impact of earthquake load is calculated by three different methods: equivalent horizontal static, reaction spectrum and time history The dissertation is carried out on two structural models: the first building has the core frame structure, uniformly in height, the second is a structure with large columns, wall systems and associated beams Links, uneven according to height Results: The first construction: The spectral method with the lowest highest results is the time history method And on average is the equivalent horizontal static method The second construction: Equivalent horizontal static method cannot be applied because structure cannot be controlled to ensure input conditions The results obtained are two methods of reaction spectrum and time history are similar, with differences in value but small errors Keywords: Earthquake load, behavior, horizontal static equivalent, spectrum method, time history DANH MỤC BẢNG Số hiệu bảng 1.1 2.1 2.2 2.3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.1 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 Tên bảng Trang Thang cường độ động đất theo đặc trưng song Các giá trị 2,i nhà cao tầng Giá trị  để tính tốn  Chuyển vị giới hạn theo phương ngang fu theo u cầu cấu tạo Thơng số cơng trình Bảng thơng số cao tầng cơng trình Tải sàn bổ sung cho sàn phòng ăn, khách, ngủ, vệ sinh Tải bổ sung cho sàn hành lang Chu kì tần số cơng trình Tải trọng động đất tính theo phương pháp tĩnh ngang tương đương Chuyển vị đỉnh động đất – Tĩnh ngang tương đương Chuyển vị đỉnh động đất – Phổ phản ứng Chuyển vị đỉnh động đất – Lịch sử thời gian Chuyển vị lệch tầng động đất – Tĩnh ngang tương đương Chuyển vị lệch tầng động đất – phổ phản ứng Chuyển vị lệch tầng động đất – lịch sử thời gian Tần số chu kì cơng trình Chuyển vị đỉnh – Phổ phản ứng Chuyển vị đỉnh – lịch sử thời gian Giá trị Drift tải động đất gây – Phổ phản ứng Giá trị Drift tải động đất gây – Phổ phản ứng C C DU R L T 25 25 29 33 36 37 38 40 40 72 73 74 77 78 79 84 98 99 103 104 DANH MỤC BIỂU ĐỒ Số hiệu biểu đồ 3-1 3-2 3-3 3-4 3-5 3-6 3-7 3-8 3-9 3-10 3-11 3-12 3-13 3-14 3-15 3-16 3-17 3-18 3-19 3-20 3-21 3-22 3-23 3-24 3-25 3-26 3-27 3-28 3-29 3-30 3-31 3-32 3-33 3-34 3-35 3-37 Tên biểu đồ Momen cột C2 Lực cắt cột C2 Momen cột C21 Lực cắt cột C21 Momen cột C20 Lực cắt cột C20 Lực nén chân cột C19 Momen cột C19 Lực nén chân cột C5 Momen cột C5 Moment nhịp dầm B13 Lực cắt nhịp dầm B13 Moment gối dầm B13 Lực cắt gối dầm B13 Momnent nhịp dầm B31 Lực cắt nhịp dầm B31 Moment gối dầm B31 Lực cắt gối dầm B31 Moment nhịp dầm B32 Lực cắt nhịp dầm B32 Moment gối dầm B32 Lực cắt gối dầm B32 Momen nhịp dầm B18 Lực cắt gối dầm B18 Momen gối dấm B18 Lực cắt đâm B18 Biểu đồ tương quan giá trị chuyển vị (MaxUx) Biểu đồ tương quan giá trị chuyển vị (MaxUy) Biểu đồ tương quan giá trị chuyển vị (MinUx) Biểu đồ tương quan giá trị chuyển vị (MinUx) Giá trị Drift tải động đất (max) phương Ux Giá trị Drift tải động đất (max) phương Uy Giá trị Drift tải động đất (min) phương UX Giá trị Drift tải động đất (min) phương UY Momen vách WG2 – WH2 Biểu đồ 3-36 Lực cắt vách WG2 – WH2 Momen vách WG3 – WH3 Biểu đồ 3-38 Lực cắt vách WG3 C C DU R L T Trang 59 59 60 60 61 61 62 62 63 63 64 64 65 65 66 66 67 67 68 68 69 69 70 70 71 71 75 75 76 76 80 80 81 81 94 95 Số hiệu biểu đồ 3-39 3-41 3-43 3-44 3-45 3-46 3-47 3-48 3-49 Tên biểu đồ Trang – WH3 Lực cắt vách WG4 – WH4 Biểu đồ 3-40 Momen vách WG4 – WH4 Momen vách WG5 – WH5 Biểu đồ 3-42 Moment vách WG5– WH5 Chuyển vị đỉnh động đất (max) Chuyển vị đỉnh động đất (min) theo phương X Chuyển vị đỉnh động đất (min) theo phương Y Giá trị drift Max phương X Giá trị drift Max phương Y Giá trị drift Min phương X Giá trị drift Min phương Y C C DU R L T 96 97 101 102 102 105 105 106 106 DANH MỤC HÌNH Số hiệu hình 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.1 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21 3.22 3.23 3.24 3.25 3.26 3.27 3.28 3.29 3.30 3.31 3.32 3.33 Tên hình Trang Mặt tầng điển hình cơng trình Mơ hình tổng thể 3D cơng trình Mặt tầng điển hình cơng trình Mơ hình 3D tổng thể cơng trình Mơ hình cơng trình phần mềm Etabs Kích thước vị trí dầm sàn điển hình Khai báo tải động đất theo phương X Khai báo tải động đất theo phương Y Giá trị phổ phản ứng Thanh Xuân – Hà Nội Chuyển động ngang đất theo phương X Chuyển động ngang đất theo phương Y Kết hợp phổ mục tiêu lịch sử thời gain theo phương X Kết hợp phổ mục tiêu lịch sử thời gain theo phương Y Khai báo tải động đất lịch sử thời gian Ứng xử kết cấu Nhập tỉ lệ chuyển đổi vào tải trọng động đất lịch sử thời gian Biểu đồ momen dầm khung trục theo phương pháp tĩnh ngang tương đương Biểu đồ Momen khung trục theo phương pháp tĩnh ngang tương đương (tt) Biểu đồ lực cắt khung trục theo phương pháp tĩnh ngang tương đương Biểu đồ lực cắt khung trục theo phương pháp tĩnh ngang tương đương (tt) Biểu đồ Moment khung trục theo phương pháp phổ phản ứng Biểu đồ momen khung trục theo phương pháp phổ phản ứng (tt) Biểu đồ lực cắt khung trục theo phương pháp phổ phản ứng Biểu đồ lực cắt khung trục theo phương pháp phổ phản ứng (tt) Biểu đồ Moment khung trục theo phương pháp lịch sử thời gian Biểu đồ Moment khung trục theo phương pháp lịch sử thời gian (tt) Biểu đồ lực cắt khung trục theo phương pháp lịch sử thời gan Biểu đồ lực cắt khung trục theo phương pháp lịch sử thời gan (tt) Mơ hình cơng trình Mặt tầng điển hình Biểu đồ momen vách trục H Biểu đồ momen vách WG2, WG3, WG4, WG5 Biểu đồ momen vách WG2, WG3, WG4, WG5 (tt) 31 32 34 35 39 39 41 42 42 43 43 44 44 45 45 46 C C DU R L T 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 83 83 85 86 87 C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T ... sánh ứng xử kết cấu nhà cao tầng tác động tải trọng động đất tính theo ba phương pháp khác nhau: tĩnh ngang tương đương, phổ phản ứng lịch sử thời gian Luận văn thực hiên hai mơ hình kết cấu: ... lịch sử thời gain theo phương X Kết hợp phổ mục tiêu lịch sử thời gain theo phương Y Khai báo tải động đất lịch sử thời gian Ứng xử kết cấu Nhập tỉ lệ chuyển đổi vào tải trọng động đất lịch sử. .. trọng động đất tính tốn theo phương pháp: Tĩnh lực ngang tương đương, phổ phản ứng lịch sử thời gian Nhằm hiểu rõ cách tính tốn, khác biệt ứng xử kết cấu tải trọng động đất tính theo ba phương pháp