6. Cấu trúc của Luận án
4.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của bể nước đến nhà cao tầng khi chịu động đất
4.3.4. Hiệu quả của vị trí đặt bể nước đến mức độ giảm chấn cho tòa nhà
động đất
Kết quả phân tích hiệu quả giảm chấn của bể nước được thể hiện thông qua đại lượng tương đối R(i), tính theo cơng thức sau:
R i TLD R i noTLD 100 %
R
Trong đó
R(i) - Là hiệu quả giảm chuyển vị tuyệt đối, chuyển vị tương đối, gia tốc và lực cắt giữa các tầng (%)
R(i)_noTLD và R(i)_TLD - Là kết quả chuyển vị tuyệt đối, chuyển vị tương đối, lực cắt giữa các tầng của kết cấu khi không đặt bể chứa và khi đặt bể chứa nước.
Với giá trị của R(i) chỉ xét giá trị lớn nhất tuyệt đối, có nghĩa là R(i) = max (abs(r(t)) với r(t) là kết quả theo thời gian khi phân tích tải động đất theo time - history. Do đó, giá trị của R sẽ được tính là max(MAX, abs(MIN)) với MIN và MAX của từng kết quả, từng tầng.
a) Hiệu quả của chuyển vị
Hiệu quả của chuyển vị tuyệt đối của các tầng khi đặt 6 bể trên tầng mái, và khi đặt 3 bể ở tầng 15, 3 bể ở tầng mái so với khi không đặt bể được thể hiện như trên đồ thị hình 4.15.
Hình 4.15. Đồ thị hiệu quả chuyển vị tuyệt đối của các tầng
Từ đồ thị hiệu quả chuyển vị tương đối của các tầng, sẽ đưa ra được một số nhận xét như:
- Chuyển vị tuyệt đối ở đỉnh của cơng trình là lớn nhất. Khi khơng đặt bể chứa nước, chuyển vị đỉnh DNO- TLD(i=30) là 38.9cm. Đối với trường hợp đặt 6 bể chứa nước trên đỉnh cơng trình, chuyển vị tuyệt đối của đỉnh là 35.2cm, giảm 10%. Đối với trường hợp đặt 3 bể ở đỉnh cơng trình và 3 bể ở tầng 15, chuyển vị tuyệt đối của tầng
chuyển vị đỉnh cơng trình, việc bố trí các bể trên tầng mái sẽ có lợi hơn việc bố trí dọc theo chiều cao cơng trình.
- Chuyển vị tuyệt đối giảm nhiều nhất tại tầng 25 (với trường hợp 6 bể đặt trên mái chuyển vị tuyệt đối giảm 11.4%; với trường hợp 3 bể đặt trên mái, 3 bể đặt ở tầng 15, chuyển vị tuyệt đối giảm 8.1%).
- Chuyển vị tuyệt đối giảm ít nhất tại tầng 2 trong cả 2 trường hợp nghiên cứu vị trí đặt bể chứa nước.
- Đối với tất cả các tầng, việc bố trí tất cả các bể chứa nước tại tầng mái đều có lợi hơn việc bố trí phân bổ dọc theo chiều cao cơng trình.
Hiệu quả của chuyển vị tương đối giữa các tầng khi đặt 6 bể trên tầng mái, và khi đặt 3 bể ở tầng 15, 3 bể ở tầng mái so với khi không đặt bể.
Hình 4.16. Đồ thị hiệu quả chuyển vị tương đối giữa các tầng
Từ đồ thị hiệu quả chuyển vị tương đối giữa các tầng, sẽ đưa ra được một số nhận xét như:
- Khi đặt bể chứa nước, hiệu quả chuyển vị tương đối giữa tầng 14 so với tầng 15 giảm lớn nhất đạt 6.8% (ứng với trường hợp khi đặt 6 bể trên đỉnh) và 4.2% (ứng với trường hợp khi đặt 3 bể trên đỉnh, 3 bể ở tầng 15).
- Chuyển vị tương đối lớn nhất là giữa tầng 2 so tầng 1. Khi đặt 6 bể trên đỉnh cơng trình giá trị chuyển vị này giảm 3%, và khi đặt 3 bể trên đỉnh, 3 bể ở tầng 15 thì giá trị chuyển vị này giảm 2%.
- Tuy nhiên, tại một số tầng, khi đặt bể nước lại làm tăng giá trị chuyển vị tương đối giữa các tầng, đặc biệt là tại tầng mái. Tuy nhiên việc tăng này không ảnh hưởng đến giá trị chuyển vị tương đối lớn nhất (giá trị chuyển vị tương đối lớn nhất xảy ra giữa tầng 2 và tầng 1). Do đó khơng phải là vấn đề đáng lo ngại trong tính tốn thiết kế cơng trình.
b) Hiệu quả của lực
Hiệu quả của lực cắt tại các tầng khi đặt 6 bể trên tầng mái, và khi đặt 3 bể ở tầng 15, 3 bể ở tầng mái so với khi khơng đặt bể.
Hình 4.17. Đồ thị hiệu quả Lực cắt tại các tầng
Từ đồ thị hiệu quả lực cắt tại các tầng, sẽ đưa ra được một số nhận xét như: - Khi đặt bể chứa nước, hiệu quả lực cắt giữa tầng 23 so với tầng 22 giảm lớn nhất đạt 25% (ứng với trường hợp khi đặt 6 bể trên đỉnh) và 20% (ứng với trường hợp khi đặt 3 bể trên đỉnh, 3 bể ở tầng 15). Việc này có tác dụng là giảm cốt thép trong thiết kế cột, vách giữa 2 tầng 22 và 23. Trong trường hợp không đặt bể nước, giá trị lực cắt giữa 2 tầng 22, 23 là 3.0E+7(N), giá trị lực cắt này không phải là lớn nhất.
- Lực cắt lớn nhất là giữa tầng 1 so với nền móng. Khi khơng có bể chứa, giá trị lực cắt lớn nhất đạt 5.5E+7(N). Khi đặt 6 bể trên đỉnh cơng trình giá trị lực cắt này giảm 5%, và khi đặt 3 bể trên đỉnh, 3 bể ở tầng 15 thì giá trị lực cắt này giảm 4%. Do
Tuy nhiên, tại một số tầng, khi đặt bể chứa lại làm tăng giá trị lực cắt giữa các tầng, đặc biệt là tại tầng mái (vì lúc này khối lượng tầng mái tăng, làm cho lực quán tính tăng lên). Điều này giải thích tại sao khi đặt 6 bể trên tầng mái thì lực cắt lại lớn hơn khi đặt 3 bể trên tầng mái và 3 bể tại tầng 15. Tuy nhiên việc tăng này không ảnh hưởng đến giá trị lực cắt lớn nhất (giá trị lực cắt lớn nhất xảy ra giữa tầng 1 và móng). Do đó khơng phải là vấn đề đáng lo ngại trong tính tốn thiết kế cơng trình.