Phân tích ảnh hưởng của phi tuyến vật liệu và phi tuyến hình học đến phản ứng chịu địa chấn của nhà cao tầng

i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết luận văn trung thực chưa cơng bố tạp chí khoa học cơng trình khác Các thơng tin số liệu luận văn có nguồn gốc ghi rõ ràng./ Tác giả Bùi Minh Phúc iii TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Đề tài: Phân tích ảnh hưởng phi tuyến vật liệu phi tuyến hình học đến phản ứng chịu địa chấn nhà cao tầng Tác giả luận văn : Bùi Minh Phúc Khoá: ( Lớp 16CHXD1) Người hướng dẫn: Ts Nguyễn Hồng Ân Nội dung tóm tắt: Lý chọn đề tài Hiện thiết kế nhà cao tầng đa phần kỹ sư xét đến tính đàn hồi cơng trình ( đơn giản cho kết nhanh chóng ) mà bỏ qua làm việc miền đàn hồi vật liệu ảnh hưởng hiệu ứng P - Delta Trong thực tế cơng trình chịu tác động động đất, xét tính đàn hồi cơng trình khơng cho kết xác cao Vì có động đất xảy cơng trình cịn chịu thêm phi tuyến vật liệu phi tuyến hình học.Vì thiết kế nhà cao tầng xét tính đàn hồi mà bỏ qua việc xét đến phi tuyến vật liệu phi tuyến hình học khơng thực tế khơng an tồn Lợi ích, ý nghĩa của đề tài Đề tài mong muốn mang lại thấu hiểu ảnh hưởng phi tuyến vật liệu phi tuyến hình học đến phản ứng chịu địa chấn cơng trình Kết đề tài cho thấy thiết kế nhà cao tầng xét riêng phi tuyến vật liệu xét riêng phi tuyến hình học, trường xét phi tuyến vật liệu phi tuyến hình học lúc cho kết sai lệch so với xét tính đàn hồi nhà cao tầng Mục tiêu, đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Mục tiêu tởng quát Phân tích ảnh hưởng phi tuyến vật liệu phi tuyến hình học đến phản ứng chịu địa chấn nhà cao tầng MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hiện thiết kế nhà cao tầng đa phần kỹ sư xét đến tính đàn hồi cơng trình ( đơn giản cho kết nhanh chóng ) mà bỏ qua làm việc miền đàn hồi vật liệu ảnh hưởng hiệu ứng P - Delta Trong thực tế cơng trình chịu tác động động đất, xét tính đàn hồi cơng trình khơng cho kết xác cao Vì có động đất xảy cơng trình chịu thêm phi tuyến vật liệu phi tuyến hình học.Vì thiết kế nhà cao tầng xét tính đàn hồi mà bỏ qua việc xét đến phi tuyến vật liệu phi tuyến hình học khơng thực tế khơng an tồn Lợi ích, ý nghĩa của đề tài Đề tài mong muốn mang lại thấu hiểu ảnh hưởng phi tuyến vật liệu phi tuyến hình học đến phản ứng chịu địa chấn cơng trình Kết đề tài cho thấy thiết kế nhà cao tầng xét riêng phi tuyến vật liệu xét riêng phi tuyến hình học, trường xét phi tuyến vật liệu phi tuyến hình học lúc cho kết sai lệch so với xét tính đàn hồi nhà cao tầng Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1 Mục tiêu tởng quát Phân tích ảnh hưởng phi tuyến vật liệu phi tuyến hình học đến phản ứng chịu địa chấn nhà cao tầng 3.2 Mục tiêu cụ thể Để thấy mức độ ảnh hưởng phi tuyến vật liệu phi tuyến hình học đến phản ứng chịu địa chấn cơng trình chịu ảnh hưởng động đất, đề tài tiến hành phân tích cơng trình có chiều cao 21 tầng tầng hầm chịu động đất có sẵn, ứng với trường hợp sau: + Trường hợp : Chỉ xét đến tính đàn hồi + Trường hợp : Chỉ xét phi tuyến vật liệu + Trường hợp : Chỉ xét phi tuyến hình học + Trường hợp : Xét phi tuyến vật liệu phi tuyến hình học Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Phân tích cơng trình có chiều cao 21 tầng tầng hầm thành phố HCM với kết cấu khung BTCT Để đánh giá mức độ ảnh hưởng phi tuyến vật liệu phi tuyến hình học, đề tài đánh giá thông qua tiêu: chuyển vị tầng, độ lệch tầng, nội lực cấu kiện Phương pháp nghiên cứu Sử dụng phương pháp phân tích theo miền thời gian Phương pháp phân tích động đất theo miền thời gian cho phép xác định tồn q trình phản ứng hệ kết cấu tác động tải trọng động đất Phương pháp dựa sở biểu đồ gia tốc động đất có sẵn theo hàm thời gian Dự kiến kết đạt được Kết sau nghiên cứu đề tài làm rõ cần thiết việc phải xét đến phi tuyến vật liệu phi tuyến hình học thiết kế nhà cao tầng có khả chịu địa chấn CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NHÀ CAO TẦNG VÀ ĐỘNG ĐẤT 1.1 Tổng quan nhà cao tầng Với tốc độ phát triển kinh tế xã hội Nhà cao tầng bắt đầu đua thống trị công trình xây dựng có quy mơ lớn, quốc gia vùng lãnh thổ giới Các công trình xây dựng giới nói chung Việt Nam nói riêng phát triển cấp tiến chiều cao độ phức tạp Hệ kết cấu nhà cao tầng phải đáp ứng yêu cầu biến dạng, chuyển vị cường độ chịu tải tòa nhà Đặc biệt việc xác định phản ứng cơng trình trước yếu tố tác động điều kiên bên ngồi tải trọng gió, động đất v.v… quan trọng việc thiết kế kết cấu nhà cao tầng chịu tác động tải trọng ngang Nhà cao tầng có chiều cao lớn ảnh hưởng tải trọng ngang tác động lên kết cấu nhà cao tầng lớn Lúc biến dạng chuyển vị theo phương ngang ảnh hưởng đến điều kiện sử dụng bình thường cơng trình mà cịn ảnh hưởng đến an tồn kết cấu thơng qua hiệu ứng P-Delta (Dựa tốn phi tuyến hình học) P-Delta hiệu ứng gây moment uốn lớn cột chuyển vị ngang tương đối lớn hai đầu cột Nhằm đáp ứng yêu cầu xác thiết kế kết cấu nhà cao tầng chịu tải trọng ngang, tính tốn xét đến hiệu ứng P-Delta cần quan tâm cách mức 1.2 Tổng quan động đất Động đất thảm họa thiên nhiên nghiêm trọng từ hàng ngàn năm Các trận động đất lớn gây bất ổn xã hội nặng nề vùng lân cận tâm chấn Đặc biệt với cơng trình kiến trúc, nhà cao tầng bị hư hỏng, gây thiệt hại cho người tài sản, khu vực thành thị, nơi tập trung nhiều cơng trình xây dựng Điều đáng sợ khoa học kỹ thuật đương đại chưa dự báo xác thời điểm địa điểm động đất xảy Do đó, người chưa có biện pháp phịng chống chủ động trận động đất Và hệ lụy tất yếu, động đất xảy gây thiệt hại to lớn người tài sản Để hạn chế tổn thất động đất đảm bảo an toàn, cần phải khơng ngừng nghiên cứu phân tích thiết kế kết cấu, đưa giải pháp tính tốn phù hợp nhằm giúp cho cơng trình ngày nâng cao khả chịu lực tác động trận động đất 1.3 Tổng quan thiết kế nhà cao tầng Theo quan niệm đại thiết kế kháng chấn, làm việc cơng trình xây dựng thời gian xảy động đất phụ thuộc vào hai yếu tố chính: Cường độ động đất Chất lượng cơng trình Nếu chất lượng cơng trình yếu tố có độ tin cậy tương đối cao phụ thuộc vào điều kiện kiểm sốt phương pháp thiết kế, tính tốn, thi cơng…thì cường độ động đất lại yếu tố có độ tin cậy thấp số liệu động đất cịn hạn chế Do quan điểm thiết kế kháng chấn đắn chấp nhận tính khơng chắn tượng động đất để tập trung vào việc thiết kế công trình có mức độ an tồn chấp nhận Các cơng trình xây dựng thiết kế theo quan điểm phải có độ cứng, độ bền độ dẽo mức độ thích hợp nhằm bảo đảm trường hợp động đất xảy sinh mạng người bảo vệ, hư hỏng hạn chế cơng trình quan trọng có chức bảo vệ cư dân trì hoạt động Vì mục tiêu việc thiết kế kháng chấn giảm đến mức tối đa xác suất hư hỏng cơng trình xây dựng xảy trận động đất trung bình chấp nhận hư hại lớn (nhưng không sụp đổ) kết cấu chịu lực xảy trận động đất mạnh 1.4 Các nghiên cứu tương tự 1.4.1 Các nghiên cứu giới Tantala M.W Deodatis G (2002) Nghiên cứu tập trung vào việc đánh giá độ tin cậy tòa nhà cao tầng chịu tải trọng động đất Những nhược điểm kết cấu nhà cao tầng thể qua phát triển đường cong xác suất phá hủy (fragility curves) Các đường cong cho thấy khả vượt mức quy định thiệt hại loạt cường độ chuyển động mặt đất Do chúng quan trọng việc đánh giá rủi ro cho công trình chịu tác động trận động đất tiềm ẩn Jack P Moehle (2006) Trình bày xu hướng thiết kế kháng chấn tòa nhà cao tầng sử dụng phương pháp tiếp cận dựa hiệu phân tích động phi tuyến để mơ phản ứng dự kiến trận động đất Liel A.B , Haselton C.B , Deierlein G.G Baker J.W (2009) Trình bày đánh giá tác động mơ hình khơng chắn tòa nhà Nghiên cứu bao gồm việc đánh giá xác suất sụp đổ cấu trúc rủi ro thông qua mô phản ứng phi tuyến, kết hợp chặt chẽ bất ổn liên quan đến chuyển động mặt đất mơ hình hóa kết cấu Leon O.D (2010) Đánh giá thiệt hại địa chấn kết cấu bê tông cốt thép Bài viết tập trung vào số kỹ thuật đánh giá xác định tổn thất tịa nhà bê tơng cốt thép trường hợp xảy động đất Nghiên cứu cho thấy có nhiều tiến lĩnh vực dự báo địa chấn, nhiên động đất dự đốn xác thời gian, cường độ vị trí Ngay dự đốn xác, xuất động đất khả gây hậu khơng thể ngăn chặn Nguy hiểm địa chấn nguy loại bỏ, ta ngăn chặn phần giảm thiểu thiệt hại cách kết hợp loại liệu có sẵn để đưa vào phân tích, áp dụng Lựa chọn để ứng dụng mơ hình có độ tin cậy cơng trình áp dụng kỷ thuật công nghệ kháng chấn phát triển nghiên cứu 1.4.2 Các nghiên cứu nước Đinh Văn Thuật (2011) Trình bày phương pháp đánh giá chuyển vị ngang phi tuyến lớn kết cấu nhà nhiều tầng thiết lập dựa theo kết phân tích tĩnh phi tuyến kết cấu chịu tải trọng động đất kết hợp sử dụng phổ gia tốc thiết kế đàn hồi qui định TCXDVN 9386-2012 với mức cản nhớt khác Trong nghiên cứu này, ví dụ tính tốn minh hoạ thực cho kết cấu khung nhà thép cao 10 tầng thiết kế xây dựng Hà Nội, kiểm chứng với kết phân tích động phi tuyến theo lịch sử thời gian tác dụng 10 băng gia tốc nhân tạo tương ứng với phổ gia tốc thiết kế đàn hồi Kết phương pháp đánh giá tương đối tốt chuyển vị ngang phi tuyến lớn đỉnh mái kết cấu nhà nhiều tầng Trần Thanh Tuấn, Nguyễn Hồng Ân & Nguyễn Khánh Hùng (2014) Trình bày cách đánh giá độ xác sai lệch chuyển vị mục tiêu xác định phương pháp đẩy dần MPA (Modal Pushover Analysis) dựa phổ khả (Capacity Spectrum Method) cho khung thép phẳng nhịp với 3, 6, 9, 12, 15 18 tầng chịu tác động hai động đất với tần suất xảy 2% 10% 50 năm Kết phương pháp MPA-CSM so sánh với kết phương pháp đẩy dần chuẩn SPA (Standard Pushover Analysis), phương pháp MPA (Modal Pushover Analysis) kết xác phương pháp phân tích theo miền thời gian NLRHA (Nonlinear Response History Analysis) Nguyễn Thế Sơn (2014) Sử dụng phương pháp thiết kế kháng chấn khung bê tông cốt thép dựa vào phân tích tĩnh phi đàn hồi đẩy dần SPA (pushover) thay cho phương pháp phân tích đàn hồi tuyến tính có sử dụng hệ số ứng xử q đề cập tiêu chuẩn Eurocode 8, Minh họa chi tiết cho ưu nhược điểm phương pháp nghiên cứu khung BTCT 10 tầng thiết kế theo tiêu chuẩn Eurocode 8, Các cấp độ làm việc chuyển vị mục tiêu hệ kết cấu theo Eurodode nghiên cứu so sánh với FEMA273 phần mềm ETABS Nguyễn Hồng Hải, Nguyễn Hồng Hà Vũ Xuân Thương (2014) Trình bày nghiên cứu số tác giả giới liên quan tới việc sử dụng phổ chuyển vị phân tích ứng xử kết cấu nhà cao tầng chịu động đất theo phương pháp dựa chuyển vị So sánh kết phân tích áp dụng phổ chuyển vị theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 9386:2012 tiêu chuẩn Mỹ ASCE 7-2010, Kết cho thấy phổ chuyển vị theo tiêu chuẩn TCVN 9386:2012 không phù hợp để xác định chuyển vị mục tiêu cho kết cấu nhà cao tầng đồng thời kiến nghị sử dụng phổ chuyển vị theo ASCE để phân tích 2.1 Thế nào là nhà cao tầng ? 2.1.1 Định nghĩa Nhà cao tầng, phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau, tùy thuộc vào điều kiện kinh tế xã hội nước Nhà nhiều tầng khơng có định nghĩa cụ thể Theo Ủy ban Nhà cao tầng Quốc tế: “Ngôi nhà mà chiều cao yếu tố định điều kiện thiết kế, thi công sử dụng khác với nhà thông thường gọi nhà cao tầng” Trong hội thảo quốc tế nhà cao tầng, người ta phân loại nhà cao tầng sau: + Nhà nhiều tầng nhà có số tầng từ 10 – 12 tầng + Nhà cao tầng nhà có số tầng từ 25 – 30 tầng + Nhà chọc trời nhà có số tầng lớn 30 tầng Các định nghĩa qui ước Bởi nhà cao tầng theo định nghĩa cịn gọi nhà nhiều tầng để phân biệt với nhà tầng 2.1.2 Phân loại Phân loại theo mục đích sử dụng: nhà ở, nhà làm việc dịch vụ khác Phân loại theo hình dạng: + Nhà tháp: mặt vng, trịn, tam giác hay đa giác Việc giao thông theo phương đứng, tập trung khu vực (khách sạn, phòng làm việc) + Nhà dạng thanh: mặt hình chữ nhật, có nhiều đơn vị giao thông theo phương đứng (nhà ở) Phân loại theo chiều cao nhà: + Nhà cao tầng loại I: từ đến 16 tầng (từ 40 đến 50m) + Nhà cao tầng loại II: từ 17 đến 25 tầng (dưới 80m) + Nhà cao tầng loại III: từ 26 đến 40 tầng (dưới 100m) + Nhà cao: 40 tầng (trên 100m) Phân loại theo vật liệu dùng để thi công kết cấu chịu lực: + Nhà cao tầng bê tông cốt thép + Nhà cao tầng thép + Nhà cao tầng có kết cấu hỗn hợp bê tơng cốt thép thép 2.1.3 Tải trọng tác động 2.1.3.1 Tải trọng thẳng đứng Tải trọng thường xuyên: tải trọng có vị trí, phương, chiều tác động giá trị khơng đổi q trình sử dụng Tải trọng tạm thời: tải trọng tác động không thường xuyên như: người, vật dụng nhà … có phương, chiều, điểm đặt giá trị thay đổi 2.1.3.2 Tải trọng ngang Tải trọng gió tác động khí hậu thời tiết thay đổi theo thời gian, độ cao, địa điểm dạng áp lực mặt hứng gió hút gió ngơi nhà Tải trọng động đất tải trọng đặc biệt, lực qn tính phát sinh cơng trình đất chuyển động Tải trọng động đất tác dụng đồng thời theo phương thẳng đứng phương ngang Trong tính tốn kết cấu nhà cao tầng thường xét đến tác động ngang tải trọng động đất Nhà cao tầng hệ thống kết cấu chịu lực phức tạp Trước hết, tải trọng thẳng đứng tải trọng ngang tầng lớn, đồng thời có nhiều khả xuất moment xoắn tổng thể nhà với giá trị lớn gió động đất Điều gây nguy hiểm cho kết cấu Trong nhà nhiều tầng người ta bố trí hệ kết cấu khơng gian gồm kết cấu phát triển theo phương đứng khung, vách, lõi kết cấu phát triển theo phương ngang sàn tầng Các kết cấu liên kết với thành hệ không gian để chống lại lực dọc, moment uốn moment xoắn xuất hệ kết cấu 2.1.3.3 Các loại tải trọng khác Tác động co ngót, từ biến bê tơng Tác động ảnh hưởng lún không Tác động ảnh hưởng thay đổi nhiệt độ, độ ẩm môi trường Tác động sai lệch thi cơng, thi cơng cơng trình lân cận… 102 Story 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 TANG TANG TANG TANG UX 12,08 12,64 13,24 13,92 14,62 15,33 16,07 16,76 17,39 17,94 18,37 18,67 18,87 18,95 18,98 18,97 18,95 15,02 15,36 20,16 Bảng 2.2 Chênh lệch DDX1 - DDX2 (%) Moment C3 Moment C10 Moment P3 Độ lệch tầng 7,90 8,83 5,89 11,02 12,19 13,46 14,72 15,99 17,16 18,06 18,56 18,10 16,87 14,80 11,98 10,90 12,09 13,55 15,57 20,32 Max Min Max Min Max Min Moment P4 Max Min 66,63 67,24 66,45 65,91 64,73 63,87 65,71 64,87 64,93 64,88 65,43 65,60 64,82 63,86 62,76 61,24 55,77 58,36 52,09 45,10 71,52 64,02 61,56 60,07 60,69 60,00 61,55 60,27 55,87 60,37 56,82 57,53 56,74 55,88 55,03 52,35 48,71 45,73 35,80 25,72 66,78 58,53 56,40 54,84 55,32 55,49 56,35 57,68 57,93 57,48 56,60 55,61 54,55 53,83 53,22 51,92 50,77 45,59 48,59 43,48 67,71 56,27 53,74 52,28 50,14 45,38 47,77 45,82 45,73 45,50 45,07 44,60 44,50 44,39 44,33 43,19 42,27 40,61 37,49 27,62 35,05 46,56 45,11 46,46 44,10 43,24 42,89 42,64 43,39 43,40 41,65 35,02 37,26 35,83 34,56 33,42 30,29 25,37 20,81 23,70 10,56 6,09 5,36 8,29 12,37 18,67 20,78 22,06 25,75 30,61 37,97 40,80 41,04 40,76 40,19 35,92 35,13 38,89 35,26 42,99 5,19 5,30 8,74 5,36 5,81 11,27 12,04 11,96 12,26 11,22 13,63 16,65 15,27 21,07 22,10 23,35 23,80 24,32 22,96 25,13 47,76 44,62 45,41 44,87 44,69 44,44 44,52 44,22 44,22 44,03 44,41 43,85 43,12 42,49 41,94 41,81 41,82 41,54 42,64 38,41 103 Bảng 2.3 Chênh lệch DDX2 - DDX4 (%) Story 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 TANG TANG TANG TANG UX -0,08 -0,10 -0,12 -0,16 -0,18 -0,21 -0,28 -0,32 -0,39 -0,46 -0,50 -0,53 -0,54 -0,52 -0,48 -0,42 -0,35 -0,24 -0,06 0,09 Độ lệch tầng 0,12 0,12 0,11 0,09 0,07 0,04 0,02 -0,01 -0,06 -0,15 -0,36 -0,60 -0,68 -0,67 -0,58 -0,44 -0,25 -0,04 0,33 0,73 Moment C3 Moment C10 Max Max 1,59 -1,57 -4,07 -4,31 -0,39 -0,41 0,04 0,14 -0,02 4,11 4,06 3,99 4,19 4,21 4,42 4,81 5,28 4,05 0,48 -4,89 Min -3,96 7,69 5,27 6,31 3,17 -0,40 -0,09 -0,07 -0,08 0,02 0,07 0,10 0,19 0,21 0,29 -0,82 -0,69 -0,34 0,23 0,67 2,18 -0,07 0,64 2,13 -0,24 0,00 0,01 0,00 3,15 3,41 3,55 3,59 3,57 3,60 3,71 3,85 4,06 4,38 5,11 5,16 Min 0,29 0,07 0,21 -0,06 0,21 0,09 0,03 0,04 0,04 0,05 0,04 0,04 0,06 0,10 0,17 0,21 0,02 -0,75 -0,31 0,07 Min Moment P4 Max Min 3,01 2,32 2,20 2,04 2,05 1,68 0,38 0,28 0,17 0,00 -0,10 3,13 3,21 3,39 3,66 4,12 4,80 5,79 -1,70 -11,04 0,46 0,70 0,73 0,71 0,68 0,66 0,59 0,55 0,47 0,43 0,39 0,40 0,42 0,44 0,44 0,49 0,56 0,58 0,96 1,09 Moment P3 Max -1,41 -1,57 -1,53 -0,06 -0,13 -0,24 -0,36 -0,38 -0,40 -0,87 -0,87 -0,78 -0,70 -0,57 -0,42 -0,28 -1,60 -1,12 -0,44 0,42 5,17 3,96 3,89 3,82 3,67 3,52 3,48 3,38 3,36 3,27 2,85 2,43 2,18 2,03 1,99 2,00 2,00 2,04 2,43 1,71 104 Story 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 TANG TANG TANG TANG UX 12,01 12,55 13,13 13,78 14,46 15,15 15,84 16,49 17,07 17,56 17,97 18,24 18,43 18,53 18,60 18,63 18,67 18,83 15,30 20,23 Bảng 2.4 Chênh lệch DDX1 - DDX4 (%) Moment C3 Moment C10 Moment P3 Độ lệch tầng 8,01 8,94 5,99 11,10 12,25 13,49 14,73 15,99 17,11 17,94 18,26 17,61 16,30 14,22 11,47 10,51 11,87 13,52 15,85 20,90 Moment P4 Max Min Max Min Max Min Max Min 67,16 66,73 65,09 64,44 64,60 63,72 65,73 64,92 64,92 66,32 66,83 66,98 66,30 65,38 64,40 63,10 61,90 60,05 52,32 46,61 70,39 66,79 63,59 62,59 61,93 55,84 61,51 60,25 55,84 60,38 56,85 57,57 56,82 55,98 55,16 51,96 48,36 45,55 35,95 26,22 67,50 58,50 56,68 55,80 55,21 55,49 56,35 57,68 55,25 58,93 58,14 57,21 56,17 55,49 54,96 53,77 52,77 51,79 51,22 46,39 67,80 56,30 53,84 52,26 50,25 45,42 47,78 45,84 45,76 45,53 45,09 44,62 44,54 44,45 44,43 43,31 42,29 40,16 37,30 27,67 38,19 45,72 48,33 46,42 44,03 43,11 42,68 42,42 43,16 42,91 41,14 38,54 36,82 35,46 34,28 33,24 25,18 24,53 20,46 24,02 13,25 8,27 7,44 10,17 14,16 20,03 21,09 22,28 25,87 30,61 37,90 42,65 42,93 42,77 42,37 42,39 42,05 42,43 38,22 36,70 5,63 5,94 5,41 10,01 10,42 11,85 12,55 12,45 12,67 11,60 13,97 16,98 15,61 21,42 22,44 23,73 24,22 24,76 23,70 25,94 50,46 46,81 47,53 46,97 46,71 46,40 46,45 46,11 46,09 45,86 45,99 45,22 44,36 43,66 43,10 42,97 42,99 42,74 44,04 35,46 105 Tầng PHƯƠNG Y CHUYỂN VỊ NGANG UY (mm) 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 DDY1 DDY2 DDY3 DDY4 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Chuyển vị ngang Uy (mm) Tầng Chuyển vị ngang UY bốn trường hợp phân tích ĐỘ LỆCH TẦNG (%) 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 DDY1 DDY2 DDY3 DDY4 01 01 01 01 01 02 02 02 02 02 03 Độ lệch tầng (%) Độ lệch tầng theo phương Y bốn trường hợp phân tích -Càng lên cao chuyển vị ngang uy tăng độ lệch tầng lại giảm 03 106 Tầng Moment Cột biên C3 (kNm) 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 DDY1 DDY2 DDY3 DDY4 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 Moment C3 (kNm) Moment cột biên C3 (BAO MAX) bốn trường hợp phân tích (DDY) Moment Cột biên C3 (kNm) DDY1 DDY2 DDY3 DDY4 Tầng -3000 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 -2700 -2400 -2100 -1800 -1500 -1200 -900 -600 -300 Moment C3 (kNm) Moment cột biên C3 (BAO MIN) bốn trường hợp phân tích (DDY) -Càng lên cao moment cột biên C3 càng giảm 107 Tầng Moment Cột C10 (kNm) 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 DDY1 DDY2 DDY3 DDY4 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 Moment C10 (kNm) Moment cột C10 (BAO MAX) bốn trường hợp phân tích (DDY) Moment Cột biên C10 (kNm) DDY1 DDY2 DDY3 DDY4 Tầng -3600 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 -3300 -3000 -2700 -2400 -2100 -1800 -1500 -1200 -900 -600 -300 Moment C10 (kNm) Moment cột C10 (BAO MIN) bốn trường hợp phân tích (DDY) -Càng lên cao moment cột C10 càng giảm Tầng 108 Moment Vách P1 (kNm) 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 DDY1 DDY2 DDY3 DDY4 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 Moment P1 (kNm) Moment vách P1 (BAO MAX) bốn trường hợp phân tích (DDY) Moment Vách P1 (kNm) DDY1 DDY2 DDY3 DDY4 Tầng -11000 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 -10000 -9000 -8000 -7000 -6000 -5000 -4000 -3000 -2000 -1000 Moment P1 (kNm) Moment vách P1 (BAO MIN) bốn trường hợp phân tích (DDY) -Càng lên cao moment vách P1 càng giảm Tầng 109 Moment Vách P2 (kNm) 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 DDY1 DDY2 DDY3 DDY4 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 Moment P2 (kNm) Moment vách P2 (BAO MAX) bốn trường hợp phân tích (DDY) Moment Vách P2 (kNm) DDY1 DDY2 DDY3 DDY4 Tầng -10000 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 -9000 -8000 -7000 -6000 -5000 -4000 -3000 -2000 -1000 Moment P2 (kNm) Moment vách P2 (BAO MIN) bốn trường hợp phân tích (DDY) -Càng lên cao moment vách P2 càng giảm 110 Story Uy Bảng 2.5 Chênh lệch DDY1 - DDY3 (%) Moment C3 Moment C10 Moment P1 Độ lệch tầng Max 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 TANG TANG TANG TANG 2,06 1,95 1,82 1,67 1,46 1,14 0,66 -0,01 -0,89 -2,20 -4,35 -7,37 -10,96 -14,55 -18,06 -21,31 -23,81 -25,54 -23,61 -21,70 10,35 12,25 14,39 14,37 13,70 13,37 13,41 13,34 13,00 12,24 10,96 5,12 6,31 6,90 6,65 6,07 5,37 4,68 4,00 3,50 Min 15,76 -3,50 14,16 -1,76 14,06 -0,10 13,68 1,35 13,29 1,72 13,24 2,31 13,28 2,83 13,62 3,64 14,06 4,25 14,42 3,94 14,93 5,68 15,28 6,17 14,95 5,56 13,65 4,26 12,24 1,19 10,29 0,16 7,78 -4,85 5,81 -11,77 10,59 1,33 15,08 -0,72 Max Min Max Min Moment P2 Max Min -16,03 11,03 35,73 -1,41 8,66 25,32 -13,06 8,49 41,23 4,79 22,30 30,41 -12,61 8,46 41,07 8,34 28,81 31,94 -11,84 7,91 35,85 10,34 32,92 23,18 -11,49 7,63 30,36 11,02 38,64 20,98 -11,22 7,09 24,20 11,07 40,42 15,14 -11,43 6,56 18,17 10,92 35,19 17,85 -12,38 6,24 11,38 10,65 28,46 16,30 -13,86 5,95 6,85 10,18 20,51 14,76 -14,56 6,09 8,12 5,77 11,85 15,87 -13,77 6,20 5,31 5,12 12,69 23,21 -11,95 7,27 8,01 10,80 13,57 23,50 -5,19 8,28 -0,66 8,83 13,37 23,06 -6,78 8,74 -0,12 6,75 11,10 20,95 -4,59 5,01 0,10 4,88 8,22 15,04 -3,19 8,64 0,24 2,81 3,25 14,10 -1,59 8,34 0,81 1,12 3,02 10,84 -0,10 8,43 1,70 0,29 4,02 8,44 1,28 8,62 2,16 1,03 7,50 6,48 4,35 8,05 4,56 3,18 16,05 4,25 111 Story 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 TANG TANG TANG TANG Uy 10,42 10,52 10,62 10,67 10,66 10,49 10,12 5,47 8,50 7,10 5,32 3,18 0,84 -1,28 -3,13 -4,49 -5,08 -4,83 -1,37 2,23 Bảng 2.6 Chênh lệch DDY1 - DDY2 (%) Moment C3 Moment C10 Moment P1 Độ lệch tầng 17,55 18,44 15,48 20,34 21,19 22,39 23,79 24,97 25,59 25,34 22,12 15,71 7,64 5,97 15,93 21,33 26,11 30,68 35,24 40,55 Max Min Max Min Max Min Moment P2 Max Min 53,69 58,30 58,89 55,90 55,74 61,89 62,70 62,24 61,94 61,56 55,99 55,33 58,05 55,41 53,88 47,89 43,25 42,95 42,49 54,65 35,01 36,92 37,02 38,86 41,11 42,09 44,52 47,91 50,99 55,32 53,30 55,10 58,89 56,87 55,41 51,81 48,64 38,12 40,85 34,23 30,06 38,90 38,76 40,61 41,59 42,66 43,22 43,19 42,70 42,28 41,74 42,32 42,87 43,15 45,42 44,13 46,22 45,65 47,03 46,88 45,63 45,40 50,07 51,52 52,92 54,66 56,29 58,06 58,94 55,77 55,46 55,77 55,16 58,08 56,91 52,51 47,03 45,87 46,78 36,35 42,90 36,72 34,43 30,42 26,61 22,36 17,42 11,91 8,67 10,80 13,51 15,11 15,99 16,52 16,40 16,72 16,66 17,43 17,79 20,62 -2,49 2,35 5,70 13,70 15,52 16,55 16,51 16,28 15,99 15,52 15,09 16,26 25,28 32,89 32,18 31,66 30,95 31,65 32,84 35,12 21,79 35,34 42,79 43,53 46,00 44,51 35,97 35,93 32,16 28,08 34,38 34,75 34,44 32,58 25,76 27,00 27,54 25,16 34,57 45,62 15,49 16,61 20,81 25,57 24,68 23,91 22,59 21,59 20,64 21,74 35,02 44,48 48,01 47,88 48,22 48,55 54,30 52,46 45,69 45,33 112 Story Uy Bảng 2.7 Chênh lệch DDY2 - DDY4 (%) Độ lệch tầng Moment C3 Moment C10 Moment P1 Max 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 TANG TANG TANG TANG 0,11 0,09 0,07 0,06 0,02 -0,01 -0,06 -0,12 -0,16 -0,17 -0,14 -0,11 -0,01 0,11 0,24 0,41 0,60 0,80 1,03 1,40 0,08 0,07 0,06 0,07 0,08 0,10 0,12 0,15 0,17 0,09 -0,72 -0,63 -0,46 -0,22 0,09 0,39 0,86 1,29 1,80 2,68 0,78 -0,13 -0,09 -0,07 -0,02 0,00 0,05 0,11 0,17 0,25 0,22 0,18 0,18 0,13 0,17 -0,23 -1,46 -0,84 0,62 -0,29 Min Max Min Max Min Moment P2 Max Min -0,03 -0,19 -0,28 -0,25 -0,30 -0,32 -0,26 -0,26 -0,32 -0,28 -0,28 -0,42 -0,07 3,76 4,28 4,79 5,75 -0,66 -0,49 4,02 0,03 0,08 0,11 0,10 0,10 0,09 0,04 0,02 0,01 -0,03 -0,01 -0,02 -0,06 0,02 -0,31 -0,31 -0,80 0,82 -0,85 0,91 -0,16 0,01 0,01 0,00 -0,02 -0,04 0,05 0,07 2,62 2,92 2,84 2,38 2,05 2,15 2,41 3,00 6,45 5,76 3,37 4,51 -2,06 -1,38 -1,26 -1,05 -1,00 -0,94 -0,85 -0,77 -0,69 -0,61 -0,51 -0,41 -0,54 -0,48 -0,49 -0,33 -0,24 -0,12 -0,04 0,38 1,70 1,50 1,42 1,08 0,83 0,52 0,41 0,27 0,08 0,08 -0,04 -0,12 -0,12 2,91 3,05 3,05 3,14 3,39 3,76 0,35 1,34 4,50 3,76 3,00 0,72 -1,01 -1,28 -1,52 -1,63 -1,77 0,10 0,56 0,52 0,51 0,42 -1,27 -0,65 -0,02 1,08 2,46 0,63 -0,28 -0,63 -0,45 -0,65 -0,80 -0,96 -1,17 -1,39 -1,46 -1,59 -1,80 2,49 3,25 4,25 5,90 4,07 1,51 1,37 1,97 113 Story 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 TANG TANG TANG TANG Uy 10,51 10,60 10,68 10,73 10,68 10,49 10,07 5,36 8,35 6,94 5,19 3,07 0,83 -1,17 -2,88 -4,06 -4,45 -4,00 -0,33 3,60 Bảng 2.8 Chênh lệch DDY1 - DDY4 (%) Moment C3 Moment C10 Moment P1 Độ lệch tầng 17,61 18,50 15,53 20,40 21,25 22,47 23,88 25,08 25,71 25,40 21,56 15,18 7,22 5,76 16,01 21,64 26,74 31,57 36,41 42,14 Moment P2 Max Min Max Min Max Min Max Min 54,05 58,25 58,85 55,87 55,73 61,89 62,72 62,28 62,00 61,65 60,08 55,40 58,12 55,46 53,95 47,77 42,42 42,48 42,85 54,52 34,99 36,81 36,84 38,71 40,93 41,91 44,37 47,78 50,83 55,19 53,17 54,91 58,86 58,49 57,32 54,12 51,59 37,71 40,56 36,87 30,08 38,95 38,83 40,68 41,64 42,71 43,24 43,20 42,70 42,26 41,74 42,31 42,84 43,16 45,25 43,96 45,79 46,09 46,58 47,36 45,54 45,40 50,07 51,52 52,91 54,64 56,31 58,08 60,02 60,95 60,61 60,73 60,00 58,98 57,95 53,93 50,44 48,99 48,57 35,22 41,73 35,85 33,60 25,68 25,88 21,63 16,72 11,23 8,04 10,25 13,07 14,76 15,54 16,12 16,00 16,44 16,46 17,33 17,76 20,92 -0,75 3,81 10,99 14,64 16,22 16,98 16,85 16,50 16,06 15,58 15,06 16,16 25,20 34,84 34,24 33,74 33,12 33,97 35,36 35,35 22,84 42,07 44,95 45,22 46,39 43,95 35,20 34,96 31,05 26,81 34,44 35,12 34,78 32,92 30,05 26,07 27,07 25,14 35,28 46,96 20,00 16,37 20,32 25,23 24,19 23,30 21,84 20,67 15,54 20,60 33,98 43,48 45,31 45,58 50,42 51,59 56,16 53,18 50,38 50,32 114 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận 1.1 So sánh kết trường hợp phân tích đàn hồi và trường hợp kể đến hiệu ứng P-Delta (DD1 – DD3) Phương X: Trường hợp phân tích đàn hồi cho kết lớn so với trường hợp kể đến hiệu ứng P Delta Kết phân tích cho thấy lên cao độ chênh lệch lớn trì ổn định từ tầng 10 trở lên Phương Y: Độ chênh lệch lớn so với phương X, lên tầng sai khác trường hợp không đáng kể 1.2 So sánh kết trường hợp phân tích đàn hồi và trường hợp xét đến phi tuyến vật liệu (DD1 – DD2) : Kết nghiên cứu cho thấy phân tích theo trường hợp đàn hồi tuyến tính cho kết nội lực, chuyển vị lớn rõ rệt so với xét đến phi tuyến vật liệu cho hai phương từ tầng lên đến tầng 22 1.3 So sánh kết trường hợp phân tích đàn hồi và trường hợp xét đến phi tuyến vật liệu có kể đến hiệu ứng P-Delta (DD1 – DD4) Khi so sánh kết hai trường hợp: phân tích đàn hồi trường hợp xét đến phi tuyến vật liệu có kể đến hiệu ứng P-Delta (DD1 – DD4), kết so sánh tương đồng với (DD1 – DD2) Kiến nghị Kết nghiên cứu đề tài “ Phân tích ảnh hưởng phi tuyến vật liệu phi tuyến hình học đến phản ứng chịu địa chấn nhà cao tầng ” cho thấy rằng: q trình thiết kế nhà cao tầng có khả chịu địa chấn, ngồi việc xét đến tính đàn hồi cơng trình kỹ sư thiết kế cần phải xét đến phi tuyến vật liệu phi tuyến hình học để thấy rõ chệnh lệch kết tính tốn để từ lên phương án thiết kế cơng trình Thực tế, có xét đến phi tuyến vật liệu phi tuyến hình học cho ứng xử với thực tế 115 Đề tài cần có nghiên cứu, đánh giá sâu rộng ứng với nhiều loại cơng trình chiều cao tầng khác ( ứng với nhiều trận động đất khác ) 116 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ngơ Hữu Cường (2003), Phân tích phi tuyến hình học cho khung phẳng phương pháp phần tử hữu hạn, luận văn thạc sĩ [2] Huỳnh Quốc Hùng (2012), Giáo trình kết cấu nhà cao tầng bê tông cốt thép, Trường Đại Học Xây dựng Miền Trung [3] Mai Trọng Nghĩa (2014), Các Phương pháp xấp xỉ phân bố lực theo chiều cao cơng trình số tiêu chuẩn kháng chấn, Tạp chí Khoa học Kiến trúc Xây dựng, số 07/2011 [4] Nguyễn Lê Ninh (2007), Động đất thiết kế cơng trình chịu động đất, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội [5] Nguyễn Hoài Nam (2007), Ứng dụng phần mềm tính kết cấu để tính cơng trình chịu động đất, Kỷ yếu Hội nghị Sinh viên NCKH 2007 [6] Trần Thanh Tuấn, Nguyễn Hồng Ân & Nguyễn Khánh Hùng (2014), Đánh giá chuyển vị mục tiêu cho nhà cao tầng chịu động đất phương pháp tĩnh phi tuyến, Báo cáo khoa học 03/2014 [7] Nguyễn Hồng Hà, Nguyễn Hồng Hải & Vũ Xuân Thương (2013), Phương pháp thiết kế kháng chấn dựa theo tính cho nhà cao tầng, Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng,số 3/4-2013, [8] Nguyễn Thế Sơn (2014), Thiết kế kháng chấn dựa phân tích phi đàn hồi khung bê tông cốt thép, Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học Đà Nẵng [9] TCXDVN 9386:2012, Thiết kê cơng trình chịu động đất, NXB Xây dựng Hà Nội [10] Nguyễn Lê Ninh ( 2011), Cơ sở tính tốn cơng trình chịu động đất [11] Đoàn Thanh Nhã (2016), Mô giản đồ gia tốc chịu động đất từ phổ phản ứng đàn hồi [12] Jack P Moehle (2006), Trình bày xu hướng thiết kế kháng chấn tòa nhà cao tầng [13] Liel A.B , Haselton C.B , Deierlein G.G Baker J.W (2009), Trình bày đánh giá tác động mơ hình khơng chắn tịa nhà [14] Leon O.D (2010), Đánh giá thiệt hại địa chấn kết cấu bê tông cốt thép ... tuyến vật liệu phi tuyến hình học đến phản ứng chịu địa chấn nhà cao tầng 3.2 Mục tiêu cụ thể Để thấy mức độ ảnh hưởng phi tuyến vật liệu phi tuyến hình học đến phản ứng chịu địa chấn cơng trình chịu. .. hiểu ảnh hưởng phi tuyến vật liệu phi tuyến hình học đến phản ứng chịu địa chấn cơng trình Kết đề tài cho thấy thiết kế nhà cao tầng xét riêng phi tuyến vật liệu xét riêng phi tuyến hình học, ... hiểu ảnh hưởng phi tuyến vật liệu phi tuyến hình học đến phản ứng chịu địa chấn cơng trình Kết đề tài cho thấy thiết kế nhà cao tầng xét riêng phi tuyến vật liệu xét riêng phi tuyến hình học,