b. Ví dụ 2: Ví dụ này chủ yếu mang tính kiểm tra và so sánh (số liệu ví dụ lấy trong Korchinskyi et. al. (1971)) về việc áp dụng phơng pháp phân tích phổ phản ứng trong TCXDVN 374:2006. Bài toán: Cho một nhà ở bằng khung bê tông cốt thép 3 tầng, 3 nhịp có gia tốc nền tại địa điểm xây dựng là agR = 0,0806g (tơng ứng với cấp 8 theo thang MSK64). Tải trọng tác dụng lên khung theo nh hình vẽ dới. Tiết diện cột tầng 1 là 40x60cm, tiết diện cột tầng 2 và 3 là 40x40cm còn tiết diện dầm ở các tầng đều là 40x50cm, chiều cao tầng 1 là 6m, chiều cao tầng 2 và 3 là 4m, nhịp 6m. Móng nhà đợc đặt trên đất nền loại C theo TCXDVN 375:2006. Tính toán tải trọng động đất tác dụng lên nhà theo TCXDVN 375:2006 và theo SNiP II781 Hình 2.1: Sơ đồ khung Dựa vào phần mềm SAP 2000 và bảng tính EXCEL lập sẵn, các kết quả tính toán thu nhận đợc nh sau: W1=123T W2=123T W3=63TI B S T 43 + Bảng 2.5 so sánh giữa phân tích dao động riêng của công trình theo Sap2000 và theo phơng pháp giải tích của Korchinskyi et. al. (1971): Bảng 2.5: So sánh các chu kỳ và dạng dao động riêng theo SAP 2000 và phơng pháp giải tích của Korchinskyi et. al. (1971)
b VÝ dơ 2: VÝ dơ nµy chđ u mang tính kiểm tra so sánh (số liệu ví dụ lÊy Korchinskyi et al (1971)) vỊ viƯc ¸p dơng phơng pháp phân tích phổ phản ứng TCXDVN 374:2006 Bài toán: Cho nhà khung bê tông cốt thép tầng, nhịp có gia tốc địa điểm xây dựng agR = 0,0806g (tơng ứng với cấp theo thang MSK-64) Tải trọng tác dụng lên khung theo nh hình vẽ dới Tiết diện cột tầng 40x60cm, tiết diện cột tầng 40x40cm tiết diện dầm tầng 40x50cm, chiều cao tầng 6m, chiều cao tầng 4m, nhịp 6m Móng nhà đợc đặt T đất loại C theo TCXDVN 375:2006 Tính toán tải trọng động đất tác dụng lên nhà theo TCXDVN 375:2006 theo SNiP II-7-81* Lời giải: Sơ đồ tính toán hệ có bậc tự với khối lợng tập trung cao trình tầng S (Hình 2.1) W3=63T IB W2=123T W1=123T Hình 2.1: Sơ đồ khung Dựa vào phần mềm SAP 2000 bảng tính EXCEL lập sẵn, kết tính toán thu nhận đợc nh sau: 42 + Bảng 2.5 so sánh phân tích dao động riêng công trình theo Sap2000 theo phơng pháp giải tích Korchinskyi et al (1971): Bảng 2.5: So sánh chu kỳ dạng dao động riêng theo SAP 2000 phơng pháp giải tích Korchinskyi et al (1971) Theo tài liệu Kết theo SAP2000 Kết theo SAP2000 Korchinskyi et al (1971) T1 = 0,912 s nh−ng tÝnh d¹ng T1 = 0,912 s T1 = 0,900 s dao động lấy X1,1=1,000 Mode tầng +14,00 0,241 tầng +10,00 0,199 Cao độ Mode tầng +14,00 2,256 tÇng +14,00 X1,3= 2,271 63 tÇng +10,00 1,885 tÇng +10,00 X1,2= 1,878 123 +6,00 1,000 tÇng +6,00 X1,1= 1,000 123 ±0,00 0,000 tÇng trƯt ±0,00 tÇng +6,00 0,106 tÇng tÇng trƯt 0,00 0,000 tầng Cao độ Mode 0,000 Theo tài liệu Kết theo SAP2000 Kết theo SAP2000 Korchinskyi et al (1971) T1 = 0,296 s nh−ng tÝnh d¹ng T2 = 0,296 s T2 = 0,295 s dao động lấy X2,1=1,000 tầng tầng Mode +14,00 -0,257 +10,00 0,047 Cao độ Mode tầng +14,00 -1,241 tÇng +14,00 X2,3= -1,230 63 tÇng +10,00 0,222 tÇng +10,00 X2,2= 0,225 123 X2,1= 1,000 123 S tầng Cao độ tầng Wi (T) T Cao độ Cao độ +6,00 0,209 tầng +6,00 1,000 tÇng +6,00 ±0,00 0,000 tÇng trƯt ±0,00 0,000 tầng 0,00 Mode 0,000 Kết theo SAP2000 Korchinskyi et al (1971) T1 = 0,190 s nh−ng tÝnh d¹ng T3 = 0,195 s T3 = 0,190 s dao động lấy X3,1=1,000 IB Theo tài liệu Kết theo SAP2000 Cao ®é Mode Wi (T) Cao ®é Mode Cao độ Mode Wi (T) tầng +14,00 -0,180 tÇng +14,00 1,096 tÇng +14,00 X3,3= 1,178 63 tÇng +10,00 0,191 tÇng +10,00 -1,197 tÇng +10,00 X3,2= -1,247 123 tÇng +6,00 -0,153 tÇng +6,00 1,000 tÇng +6,00 X3,1= 1,000 123 tÇng trƯt ±0,00 0,000 tÇng trƯt ±0,00 0,000 tÇng trƯt 0,00 0,000 Lực động đất tác dụng lên tầng theo SNiP II-7-81* vµ theo TCXDVN 375 :2006 cho Bảng 2.6, 2.7 2.8 43 Bảng 2.6: Kết tính toán lực động đất tác dụng lên tầng theo SNiP II-7-81* SNiP II-7-81* Đất loại II CÊp ®éng ®Êt: A= VIII ( MSK-64) 0,1 T1= K1= 1,09709 Kc=k1*k2*A*K = 0,25 T2= K2= 2,5 T3= 2,50 K = 1.500 0.038 KiÓm tra T1(s)= 0,912 T2(s)= 0,295 T3(s)= 0,195 ∑ηi,k≈1 1,1 0,564 2,1 0,326 3,1 0,109 i,1 1,2 1,059 2,2 0,073 3,2 -0,136 i,2 0,996 1,3 1,280 2,3 -0,400 3,3 0,129 i,3 1,008 3,753 T F31= 2,852 T F21= F12= 5,358 T F22= F13= 3,318 T F23= T F11= 0,998 1,258 T 0,843 T F32= -1,569 T -2,365 T F33= 0,759 T B¶ng 2.7: KÕt qu¶ tÝnh toán lực động đất tác dụng lên tầng theo TCXDVN 375:2006 (Phơng pháp phổ) S Phơng pháp phổ agR/g = 0,1, hƯ sè tÇm quan träng I = ag/g = 0,100 Đất loại C q= 3,900 TB (s) TC (s) TD (s) 1,15 0,2 0,600 2,000 T1(s)= 0,912 T2(s)= 0,296 T3(s)= 0,195 Sd(T)/ag= 0,049 Sd(T)/ag= 0,074 Sd(T)/ag= 0,074 Wx3 = 4,781 T IB S Trọng lợng hữu hiệu ứng với dạng dao động Wx1 = 280,2 T Wx2 = 23,794 T Base shear for each mode (Lực cắt đáy ứng với dạng dao động) Fx1= 13,59 T Fx2 = 1,754 T Fx3 = 0,352 T Fx11 = 3,362 T Fx21 = 2,951 T Fx31 = 0,989 T Fx12 = 6,316 T Fx22 = 0,663 T Fx32 = -1,234 T Fx13 = 3,912 T Fx23 = -1,860 T Fx33 = 0,597 T 44 B¶ng 2.8: KÕt tính toán lực động đất tác dụng lên tầng theo TCXDVN 375:2006 (Phơng pháp pháp lực tĩnh ngang) Phơng pháp lực tĩnh ngang agR/g = 0,1 hệ số tầm quan trọng I = ag/g = 0,100 Đất nỊn lo¹i C q= 3,900 TB (s) TC (s) TD (s) 1,15 0,2 0,600 2,000 T1 0,912 Sd(T)/ag= 0,049 λ= 0,85 Wx (trọng lợng nhà) = Fx (lực cắt đáy) = Fx1 = Fx2 = Fx1 = T S 309 12,740 T 3,299 T 5,498 T 3,942 T Tõ c¸c kết tính toán lực đông đất cho Bảng 2.8, sử dụng phần mềm S SAP 2000, nhận đợc biểu đổ mô men uốn tác động động đất gây IB theo phơng pháp phổ theo TCXDVN 375 :2006 cho dạng dao động nh sau: Hình 2.2: Biểu đồ mômen uốn lực động đất gây cho dạng dao động thứ 45 T Hình 2.3: Biểu đồ mômen uốn lực động đất gây cho dạng dao động IB S thứ hai Hình 2.4: Biểu đồ mômen uốn lực động đất gây cho dạng dao động thứ ba 46 T S Hình 2.5: Biểu đồ mômen uốn tổng hợp lực động đất gây xét đến ảnh hởng IB dạng dao động Hình 2.6: Biểu đồ mômen uốn tổng hợp lực động đất gây tính theo phơng pháp lực tĩnh 47 Nhận xét: Kết tính toán cho thấy với loại gia tốc A=0,1, ví dụ lực động ®Êt tÝnh theo SNiP II-7-81* nhá h¬n lùc ®éng ®Êt xác định theo TCXDVN 375:2006 17% (xem Bảng 2.6 2.7) dạng dao động thứ Tuy nhiên, so sánh tơng đối đất lấy theo SNiP loại II, đất loại C đợc áp dụng để tính toán theo TCXDVN 375 :2006 Các kết tính toán cho thấy nội lực gây cho công trình ví dụ trên, tính theo phơng pháp lực tĩnh tơng đơng phơng pháp phổ phản ứng gần Do thực hành tính toán, công trình có hình dạng T không phức tạp, để đơn giản việc xác định tải trọng động đất tác dụng lên công trình, nên sử dụng phơng pháp lực tĩnh tơng đơng để tính toán Đối với công trình có hình dạng phức tạp, chiều cao tầng lớn, việc tính toán theo phơng pháp phổ cần thiết Ngoài ra, kết tính toán so sánh với phơng pháp lực tĩnh tơng đơng cho thấy xác quy trình hay thuật toán tính theo phơng pháp phổ S phản ứng TCXDVN 375: 2006 trình bày chơng c Ví dụ 3: Bài toán: Một công trình bê tông cốt thép 21 tầng cao 67.6m, móng cọc khoan nhồi bê tông cốt thép tựa loại B (cát, cuội sỏi chặt) theo TCXDVN 375:2006, gia tốc đỉnh đất tham chiếu điểm xây dùng (Thµnh Hå ChÝ Minh) cã agR = 0,0848g (tơng đơng vùng IIA theo UBC:1997 hay cấp VII theo MSK-64) Giá trị trọng lợng tầng thể bảng 2.8 So IB sánh tính toán lực động đất tác dụng lên công trình theo tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN 375:2006 theo tiêu chuẩn UBC:1997 Lời giải: Sơ đồ tính theo Etab cho hình 2.7 48 T S Hình 2.7: Mô hình theo ETABS IB * Tính toán tải trọng động đất theo UBC-1997: Vùng : Zone 2A (tơng đơng cấp theo thang MSK-1964) Hệ số vùng: Loại đất nền: Z=0,15 SE (soft soil profile) HƯ sè Cv: Cv=0,50 HƯ sè tÇm quan träng I: I=1,0 Khung-vách bêtông cốt thép loại trung bình IMRF: R=5,5 Chu kỳ dao động T: T = 1,66 (sec) Tổng trọng lợng kết cấu: W Tổng lực cắt ®¸y V: V=(Cv*I)/(R*T) * W V= 0,50 *1,0/(5,5*1,66) * W =0,055W Tổng lực cắt đáy không bé hơn: Vmin =0,11*Ca*I*W=0,11*0,30*1*W =0,033W Tổng lực cắt đáy không lớn hơn: Vmax= (2,5*Ca*I/R)*W= =(2,5*0,30*1/5,5)*W =0,1364W Tổng lực cắt đáy lấy bằng: V=0,055W Trong tổng trọng lợng công trình W=268000 kN 49 * Tính toán tải trọng động đất theo TCXDVN 375: 2006 - Phơng pháp lực tĩnh tơng đơng Xác định tỷ số aqr/g: 0,0848 Hệ số tầm quan trọng: I=1,0 (để dễ so sánh) Xác định ag: ag= aqr/g*I=0,0848 Loại đất nỊn: B cã S=1,2, TB=0,15, TC=0,5, TD=2 HƯ sè øng xử: q=3,9 (khung bê tông cốt thép nhiều tầng nhiều nhịp) Ct=0,75 Chiều cao nhà H: H=67,6m Chu kỳ T: T Khung bê tông: T=Ct*(H)3/4 =0,075*(67,6)3/4=1,768(sec) TC