IV. TÍNH TOÁN TÁC ẹỘNG CỦA ẹỘNG ẹẤT THEO MỘT SỐ PHệễNG PHÁP
1.PHệễNG PHÁP TẢI TROẽNG NGANG TểNH TệễNG ẹệễNG Giụựi thieọu chung:
1.1.Giụựi thieọu chung:
ẹãy laứ moọt phửụng phaựp tớnh toaựn taực ủoọng cuỷa ủoọng ủaỏt ủụn giaỷn nhaỏt vỡ yeỏu toỏ ửựng xửỷ ủoọng hóc cuỷa cõng trỡnh khõng ủửụùc keồ
ủeỏn moọt caựch ủầy ủuỷ trong tớnh toaựn. phửụng phaựp túnh ủaừ thay theỏ taực dúng cuỷa caực loái taực ủoọng ngaĩu nhiẽn baống nhửừng lửùc túnh tửụng ủửụng. Lửùc túnh naứy ủửụùc tớnh toaựn phú thuoọc vaứo caực yeỏu toỏ nhử : heọ soỏ khu vửùc theo baỷn ủồ phãn vuứng ủoọng ủaỏt Z; heọ soỏ mửực ủoọ quan tróng cuỷa cõng trỡnh I; heọ soỏ nền S; heọ soỏ loái keỏt caỏu K; chu kyứ dao ủoọng cuỷa cõng trỡnh T; khoỏi lửụùng tớnh toaựn cuỷa cõng trỡnh W. Lửùc taực ủoọng ủửụùc quy thaứnh lửùc taọp trung tái moựng, lửùc taọp trung tái moựng naứy seừ ủửụùc phãn boỏ theo phửụng ủửựng cho caực tầng nhaứ. Caựch phãn boỏ naứy phú thuoọc vaứo tiẽu
chuaồn tớnh toaựn cuỷa tửứng nửụực quy ủũnh. Hieọn nay tồn tái moọt soỏ caựch phãn boỏ phoồ bieỏn sau.
+ Lửùc ngang taực ủoọng vaứo moĩi tầng cuỷa cõng trỡnh tổ leọ vụựi khoỏi lửụùng cuỷa tầng ủoự vaứ chuyeồn vũ ngang cuỷa tầng ủoự:
. . . i i i i i w y f V w y = ∑
Trong ủoự, yi laứ chuyeồn vũ ngang tửứng tầng.
Moọt soỏ tiẽu chuaồn cuừ tớnh toaựn lửùc caột tái moựng vụựi moọt soỏ dáng dao ủoọng cụ baỷn. Sau ủoự cuừng phãn lửùc caột trong tửứng dáng dao ủoọng cho caực tầng theo nguyẽn taộc nhử trẽn. Lửùc ngang taực dúng tái moĩi tầng trong tửứng dáng dao seừ ủửụùc toồ hụùp lái ủeồ ủửụùc lửùc ngang cuoỏi cuứng tái moĩi tầng theo nguyẽn taộc “caờn baọc hai cuỷa toồng bỡnh phửụng”.
+ neỏu xem chuyeồn vũ ngang thay ủoồi tuyeỏn tớnh theo chiều cao cõng trỡnh, sửù phãn boỏ lửùc caột gioỏng nhử hỡnh kim tửù thaựp laọt ngửụùc, tyỷ leọ vụựi cao trỡnh moĩi tầng tớnh tửứ moựng hi . . . i i i i i w h f V w h = ∑
+ hieọp hoọi ửựng dúng cõng ngheọ (1982) ủaừ ủề nghũ moọt phửụng phaựp gần ủuựng chớnh xaực hụn, phaỷn aựnh aỷnh hửụỷng cuỷa mõ hỡnh nhaứ cao hụn :
. . . k i i i k i i w h f V w h = ∑
trong ủoự giaự trũ cuỷa k phú thuoọc vaứo chu kyứ dao ủoọng T cuỷa cõng trỡnh ủửụùc laỏy nhử sau:
(a) k = 1 ủoỏi vụựi cõng trỡnh coự T < 0,5s (b) k = 2 ủoỏi vụựi nhaứ coự T > 2,5s
(c) k = 1ữ 2 ủửụùc noọi suy tuyeỏn tớnh cho nhaứ coự chu kyứ T = 0,5 ữ 2,5s.
Sau ủoự caực bửụực tớnh toaựn noọi lửùc, ửựng suaỏt, chuyeồn vũ ủửụùc tớnh toaựn tửụng tửù nhử baứi toaựn túnh hóc vụựi moọt lửùc túnh ngang taực dúng tái moĩi tầng.
Sửỷ dúng phần mềm tớnh keỏt caỏu Sap2000, Etabs ủeồ tớnh taực ủoọng cuỷa ủoọng ủaỏt theo phửụng phaựp taỷi tróng ngang tửụng ủửụng.
Trong phám vi ủề taứi, chổ giụựi thieọu caựch tớnh taỷi tróng ngang tửụng ủửụng theo tiẽu chuaồn xãy dửùng thoỏng nhaỏt UBC 1994.
Thửùc hieọn caực bửụực sau ủeồ khai baựo cho vieọc tớnh toaựn: Define/ Static Load Cases.
Lửùa chón Type (QUAKE) / Lửùa chón Auto Lateral Load (UBC 94)
Chón Modify Lateral Load… ủeồ khai baựo caực thõng soỏ cho vieọc tớnh toaựn.
(xem Hinh 1.1)
Hỡnh 1.1. khai baựo theo tiẽu chuaồn UBC 94
Taực ủoọng cuỷa ủoọng ủaỏt ủửụùc quy thaứnh lửùc ngang tửụng ủửụng tái moựng.
. . . . W Z I C V W R = Trong ủoự:
+ Rw - laứ heọ soỏ hieọu chổnh phaỷn ửựng. Noự ủaựnh giaự khaỷ naờng choỏng chũu lửùc chaỏn ủoọng cuỷa ủoọng ủaỏt maứ khõng bũ súp ủoồ. ẹoọ lụựn cuỷa noự ủửụùc phú thuoọc vaứo loái vaứ vaọt lieọu cuỷa keỏt caỏu, khaỷ naờng choỏng lái lửùc ngang cuỷa heọ. Giaự trũ cho baống soỏ cuỷa Rw ủửụùc cho trong baỷng 1.1 vaứ 1.2 Phú lúc 1
+ W laứ toồng taỷi tróng túnh cuỷa cõng trỡnh vaứ thaứnh phần taỷi khaực coự theồ gãy taực dúng ủeỏn cõng trỡnh.
+ Z - laứ heọ soỏ ủũa chaỏn phãn theo vuứng vụựi caực giaự trũ tửứ 0,4 trong vuứng 4, 0,3 trong vuứng 3, 0,2 trong vuứng 2B, 0,15 trong vuứng 2A, 0,075 trong vuứng 1 vaứ 0 trong vuứng 0. Giaự trũ phuứ hụùp cuỷa Z ủửụùc ủũnh nghúa cho Ustate bụỷi moọt baỷn ủồ phãn vuứng ủửụùc chia thaứnh tửứng vuứng bieồu thũ 5 caỏp ủoọ cuỷa ủoọng ủaỏt.
+ C - laứ moọt heọ soỏ bieồu thũ moỏi quan heọ vụựi chu kyứ dao ủoọng cụ baỷn cuỷa keỏt caỏu (T), bao gồm heọ soỏ ửựng sửỷ cuỷa keỏt caỏu tái vũ trớ xãy dửùng S, C ủửụùc cho bụỷi moỏi quan heọ sau:
2 / 3
1, 25.SC C
T
Moọt giaự trũ thaỏp hụn: C= 0,075.RW ủửụùc aựp dúng cho sửù khõng oồn ủũnh cuỷa nhửừng keỏt caỏu coự chu kyứ dao ủoọng daứi, chũu sửù rung ủoọng lụựn cuỷa nền ủaỏt. Moọt giaự trũ lụựn cuỷa C=2,75 ủửa ra moọt caựch tớnh toaựn taỷi tróng chaỏn ủoọng ủụn giaỷn, nụi maứ vieọc tớnh toaựn chu kyứ dao ủoọng riẽng cuỷa keỏt caỏu vaứ heọ soỏ ửựng xửỷ cuỷa keỏt caỏu - vũ trớ xãy dửùng S khõng phuứ hụùp vụựi thửùc teỏ.
+ S laứ heọ soỏ cuỷa vũ trớ xãy dửùng voựi giaự trũ 1,0; 1,2; 1,5 vaứ 2 ủửụùc ủũnh nghúa nhử sau
1,0 - cho maởt caột ủũa chaỏt cuỷa ủaỏt vụựi caỷ 2 loái sau:
i) ủaỏt coự ủaởc tớnh cửựng nhử ủaự ủửụùc xaực ủũnh bụỷi vaọn toỏc soựng caột lụựn hụn 2500 ft/s hoaởc nhửừng sửù xaực ủũnh phuứ hụùp khaực.
ii) ủaỏt cửựng, naởng ụỷ ủoọ sãu beự hụn 200ft
1,2 - cho ủaỏt naởng vaứ cửựng nụi ủoọ sãu cuỷa ủaỏt vửụùt quaự 20ft,ủaỏt buứn mềm hoaởc coự ủoọ cửựng trung bỡnh nhửng khõng lụựn hụn 40ft, buứn mềm
2,0 - cho ủaỏt coự maởt caột ủũa chaỏt lụựn hụn 40ft buứn mềm coự ủaởc tớnh ủửụùc xaực ủũnh bụỷi vaọn toỏc soựng caột ớt hụn 500ft
+ I - laứ heọ soỏ quan tróng vụựi 4 thuoọc tớnh cuỷa cõng trỡnh sau: tớnh chaỏt cõng trỡnh, sửù nguy hieồm cuỷa cõng trỡnh, sửù ủaởc bieọt cuỷa cõng trỡnh, vaứ caỏp cuỷa cõng trỡnh. Tớnh chaỏt vaứ sửù nguy hieồm cuỷa cõng trỡnh ủửụùc xem laứ quan tróng vụựi heọ soỏ 1,25. Trong khi tớnh chaỏt ủaởc bieọt vaứ caỏp cuỷa cõng trỡnh ủửụùc cho pheựp baống 1,0. Tớnh chaỏt nguy hieồm vaứ ủaởc bieọt cuỷa cõng trinh cần thieỏt cho sửù xaực ủũnh cõng trỡnh seừ ủửụùc cho trong ủiều 305 vaứ 306 cuỷa tiẽu chuaồn UBC.
+ T - chu kyứ dao ủoọng cụ baỷn cuỷa keỏt caỏu. Lửùc caột phãn boỏ dóc theo chiều cao nhaứ
Cõng thửực tớnh lửùc caột tái moựng nhử trẽn khõng chổ ra ủửụùc caựch maứ lửùc caột phãn boỏ dóc chiều cao cõng trỡnh, lửùc caột tái moựng seừ ủửụùc phãn boỏ cho tửứng tầng cuỷa cõng trỡnh theo cõng thửực sau:
1( ) . ( ) . . t x x x n i i i V F W h F W h = − = ∑ Trong ủoự:
W, h – khoỏi lửụùng vaứ chuyeồn vũ ngang cuỷa tầng x. V – lửùc caột tái moựng.
Ft – lửùc ngang phú thẽm ụỷ ủổnh nhaứ.
gia toỏc lụựn nhaỏt tái tầng naứo cuỷa cõng trỡnh thỡ tổ leọ vụựi chuyeồn vũ phửụng ngang cuỷa caực tầng ủoự.
Lửùc chaỏn ủoọng taực ủoọng tái moĩi tầng baống tớch cuỷa khoỏi lửụùng ủửa phãn boỏ cho tầng ủoự vụựi gia toỏc theo phửụng ngang cuỷa tầng ủoự.
F'x Wx hx V V hx Wx Fx <=> Ft
Thay vỡ quy taỏt caỷ thaứnh lửùc phãn boỏ F’x , ngửụứi ta ủaừ chuyeồn moọt phần lửùc phãn boỏ thaứnh lửùc ngang taọp trung ủaởt tái ủổnh nhaứ Ft , vaứ lửùc phãn boỏ luực ủoự laứ Fx < F’x . Ft ủửụùc cho:
Ft= 0,007 T.V , Phần coứn lái cuỷa lửùc caột cụ sụỷ (V - Ft) ủửụùc phãn boỏ nhử moọt hỡnh thaựp laọt ngửụùc trẽn suoỏt chiều cao cõng trỡnh.
Sửù xoaộn
Mõ men xoaộn theo phửụng ngang tái moỏi tầng ủửụùc xaực ủũnh baống tớch soỏ cuỷa lửùc caột tái moĩi tầng vaứ keỏt quaỷ ủoọ leọch tãm ủửụùc tớnh toaựn tửứ tãm khoỏi lửụùng vaứ tãm cửựng cuỷa moĩi tầng. ẹoọ leọch tãm ngaĩu nhiẽn ủửụùc laỏy baống 5% kớch thửụực maởt baống(plan dismension) cuỷa cõng trỡnh vaứ vuõng goực vụựi phửụng cuỷa lửùc caột, vieọc coọng thẽm mõmen xoaộn ngaĩu nhiẽn ủeồ tớnh toaựn caỷ nhửừng sai soựt coự theồ gaởp trong khi tớnh toaựn ủoọ cửựng cuỷa caực caỏu kieọn trong keỏt caỏu vaứ sửù phãn boỏ khoỏi lửụùng trong moỏi tầng. Choĩ naứo tồn tái sửù xoaộn khõng ủều, ủoọ leọch tãm ngaĩu nhiẽn coự theồ taờng thẽm bụỷi moọt heọ soỏ khueỏch ủái Ax
Lửùc caột vaứ mõmen cuỷa tầng
Lửùc caột tái baỏt kyứ tầng naứo laứ toồng cuỷa taỏt caỷ lửùc ngang tái tầng ủoự vaứ phớa trẽn saứn tầng ủoự. Mõmen laọt tái baỏt cửự tầng naứo laứ toồng caực mõmen do lửùc caột chaỏn ủoọng tái moỏi tầng gãy ra phớa trẽn saứn tầng ủoự. Mõmen laọt vaứ lửùc caột ủửụùc phãn boỏ trẽn nhửừng caỏu kieọn choỏng lái taỷi tróng ngang tyỷ leọ vụựi ủoọ cửựng cuỷa chuựng, thõng thửụứng ủoỏi vụựi cõng trỡnh coự baỷn saứn baống bẽtõng hoaởc kim loái coự bẽtõng ụỷ trẽn, thỡ thửứa nhaọn raống ủoọ cửựng cuỷa baỷn saứn laứ tuyeọt ủoỏi.