B Giải phỏp phi cụng trỡnh
2.4.1.Phương phỏp phõn tớch động đất
Một trong những nhiệm vụ chủ yếu của kỹ thuật chống động đất là xõy dựng cỏc phương phỏp xỏc định ứng xử động lực của cụng trỡnh khi chịu động đất. Để xỏc định ứng xử của cụng trỡnh chịu tỏc dụng của động đất. người ta sử dụng phương phỏp tớnh toỏn tĩnh lực và phương phỏp tớnh toỏn động lực
+ Phương phỏp tớnh toỏn tĩnh
Theo phương phỏp này. toàn bộ hay bộ phận cụng trỡnh được xem như một vật cứng tuyệt đối đặt trờn nền với gia tốc động đất x’’0(t). lực động đất tỏc dụng lờn cụng trỡnh cú trị số
𝐹𝐹 =𝑄𝑄𝑔𝑔𝑥𝑥0′′(𝑡𝑡) =𝐾𝐾𝑠𝑠𝑄𝑄
𝐾𝐾𝑠𝑠 =𝑥𝑥0′′(𝑡𝑡)
𝑔𝑔 Hệ số động đất. g: gia tốc trọng trường
Ưu điểm của phương phỏp này là tớnh toỏn đơn giản. cú thể ỏp dụng cho cụng trỡnh cú hỡnh dạng bất kỳ. Tuy nhiờn. nú cú nhược điểm là khụng chỳ ý đến biến dạng của cụng trỡnh và đặc biệt là nú khụng phản ỏnh được trạng thỏi chịu lực thực của cụng trỡnh khi động đất xảy ra. Chớnh vỡ vậy. vào những năm 40 của thế kỷ XX. phương phỏp tớnh toỏn tĩnh đó nhanh chúng nhường chỗ cho phương phỏp tớnh toỏn động lực.
+ Phương phỏp tớnh toỏn động
Nội dung cơ bản của phương phỏp động lực trong bài toỏn là xem cụng trỡnh như một hệ cơ học cú số bậc tự do hữu hạn hoặc vụ hạn. bị di chuyển theo nền đất x0(t). cỏc tớnh chất cơ lý của cụng trỡnh được biểu diễn qua độ cứng K và hệ số cản C của từng bộ phận riờng rẽ. Sau đú mụ hỡnh húa kết cấu cụng trỡnh chịu tỏc dụng động đất bằng hệ phương trỡnh vi phõn toỏn học. và kết quả sẽ tỡm được ứng xử của cụng trỡnh. Trong phương phỏp tĩnh toỏn động gồm cỏc phương phỏp: phương phỏp giải tớch. phương phỏp phổ ứng xử. phương phỏp phõn tớch theo lịch sử thời gian. phương phỏp tải trọng ngang thay thế. phương phỏp động lực. phương phỏp ngẫu nhiờn
Phõn tớch động đất theo phương phỏp động lực
Phương trỡnh cơ bản về ứng xử của động đất. được thiết lập theo phương phỏp phần tử hữu hạn:
[M]{x’’} + [D]{x’} + [K]{x} = F [M]: Ma trận tổng khối lượng [D]: Ma trận cản do dẻo và nhớt [K]: Ma trận độ cứng
{F}: Vecto lực nỳt
{x’’}. {x’}. {x}: Lần lượt là vecto gia tốc. vecto vận tốc. vecto chuyển vị nỳt.
Phương trỡnh này cơ bản được tớch phõn trực tiếp theo thời gian theo thuật toỏn Wilson.
Để tớnh toỏn theo phương phỏp động lực cú thể sử dụng phần mềm Quake/w hay Plaxis dynamic.
Để giải quyết bài toỏn cụ thể cú thể tựy từng trường hợp ứng dụng phương phỏp giải tớch như đó trỡnh bày trong phần trạng thỏi giới hạn của cụng trỡnh (mục 2.3) hay phương phỏp số thường ỏp dụng đối một số phần mềm hiện nay đú là phương phỏp phần tử hữu hạn.