CHUYÊN ĐỀ CẤU TẠO KHÁNG CHẤN CHO CÔNG TRÌNH CAO TẦNG

Động đất thường là kết quả của sự chuyển động của các phay geologic fault hay những bộ phận đứt gãy trên vỏ của Trái đất hay các hành tinh cấu tạo chủ yếu từ chất rắn như đất đá.. Tình

THUYẾT TRÌNH

CẤU TẠO KHÁNG CHẤN CHO CÔNG

TRÌNH CAO TẦNG

NHÓM THỰC HIỆN

Phần 1: MỞ ĐẦU

- Động đất là sự rung chuyển hay chuyển động lung lay của mặt đất Động đất thường là kết quả của sự chuyển động của

các phay (geologic fault) hay những bộ phận đứt gãy trên vỏ

của Trái đất hay các hành tinh cấu tạo chủ yếu từ chất rắn như đất đá Tuy rất chậm, mặt đất vẫn luôn chuyển động và động đất xảy ra khi ứng suất cao hơn sức chịu đựng của thể chất trái đất.

- Động đất xảy ra hằng ngày trên trái đất, nhưng hầu hết không đáng chú ý và không gây ra thiệt hại Động đất lớn có thể gây thiệt hại trầm trọng và gây tử vong bằng nhiều cách Động đất

có thể gây ra đất lở, đất nứt, sóng thần, nước triều giả, đê vỡ,

và hỏa hoạn Tuy nhiên, trong hầu hết các trận động đất, sự chuyển động của mặt đất gây ra nhiều thiệt hại nhất

Các hình ảnh về thiệt hại của động đất

Tình hình động đất ở Việt Nam trong thời gian qua

• Năm 1935 động đất mạnh 6.8 độ richter xảy ra tại Điện Biên

• Năm 1968, trận động đất 5,5 độ richter xảy ra ở Nhã Nam, Yên Thế

• Năm 1983, trận động đất 6,7 độ richter tại Tuần Giáo (Lai Châu) Trận động đất này xảy ra ở xã Pú Nhung (làm cây cột nhà sàn ở đây dịch đi

16 cm) Độ sâu của trận động đất này xác định được 18 km

• Ngày 19/1/2001, động đất 5,3 độ richter xảy ra giáp ranh biên giới Việt - Lào, cách Điện Biên khoảng 12km)

• Trong thời gian qua tình hình động đất diễn ra khá phưc tạp ở Quảng

Nam

Tình hình động đất đang diễn biến khá phưc tạp ảnh hưởng tới cuộc sống của nhân dân và đặt ra một vấn đề là chất lượng công trình hiện tại có thể đảm bảo được chất lượng khi có động đất xảy ra hay không?

• Vì vậy thiết kế kháng chấn cho các công trình nằm trong vùng chịu ảnh hưởng động đất ở Việt Nam là cần

thiết.

• Trước đây việc tính toán thiết kế kháng chấn cho công trình ở

Việt Nam trước đây chủ yếu dựa vào các tiêu chuẩn của nước ngoài như tiêu chuẩn của Liên Xô, Mỹ và Châu Âu.

• Năm 2006 Việt Nam có tiêu chuẩn riêng về thiết kế kháng chấn

cho công trình Đó là TCXDVN 375-2006 do Viện KHCN xây

dựng biên soạn.

• Tiêu chuẩn này cùng các văn bản quy phạm, tiêu chuẩn khác

như: Luật Xây dựng; Quy chuẩn Xây dựng 1997; Tiêu chuẩn TCVN 2737: 1995 Tải trọng và tác động; Tiêu chuẩn thiết kế nhà cao tầng TCXD 198: 1997; Thông tư 01 về việc cho phép áp

dụng các tiêu chuẩn nước ngoài ở Việt Nam, đã tạo thành

một hệ thống văn bản quy phạm pháp lý phục vụ cho công tác quản lý, thiết kế kháng chấn cho các công trình xây dựng nói chung và nhà cao tầng nói riêng được chặt chẽ hơn.

PHẦN 2: CẤU TẠO KHÁNG CHẤN

1 GiỚI THIỆU

▪ Do đó việc nghiên cứu các biện pháp làm tính cản, giảm dao động

công trình đã và đang được phát triển trong vài thập kỷ qua và đã đạt

được những thành công không nhỏ Sản phẩm của những nghiên cứu trong lĩnh vực này là các loại vật liệu cộng nghệ cao và các liên kết thông minh nhằm tăng tính cản của bản thân kết cấu Bên cạnh đó là việc phát triển các thiết bị giảm chấn lắp đặt trên công trình.

▪ Cấu tạo kháng chấn nhà cao tầng có thể được chia làm hai

phần :

Cấu tạo kháng chấn nội tại bản thân của công trình : thiết kế các

cấu kiện như dầm,cột , móng có kết cấu chịu được những dao động bất lợi gây nguy hiểm cho công trình

Cấu tạo kháng chấn bên ngoài kết cấu công trình : các thiết bị

được lắp thêm vào công trình để chống lại những dao động , có thể kể đến như:

+ Gối đệm cao su

+ Con lắc

+ Piston

+ Bể nước

A.Tính cản của công trình

▪ Khả năng tiêu tán năng lượng của kết cấu thông qua các ngoại lực là một trong những kiến thức nền tảng nhất trong phân tích dao động của công trình

như tháp, nhà cao tầng, cầu hay các công trình dân dụng khác

▪ Năng lượng tiêu tán có thể do nhiều nguyên nhân như:

- Sự đàn hồi không đồng nhất của vật liệu công trình

- Sự suất hiện vùng dẻo và ma sát do chuyển vị nhỏ của các nút

- Nội ma sát của vật liệu

- Ma sát do sự co giãn của kết cấu sàn hoặc bệ móng

- Ma sát tại các gối di động của cầu

- Sự cản khí động lực

- Tính chất phi tuyến của kết cấu, ví dụ như các dây cáp

- Năng lượng tiêu tán thông qua nền, móng và các kết cấu chống đỡ khác

- Các thiết bị giảm chấn nhân tạo được lắp đặt trên kết cấu

B.Tính cản của Khung BTCT và Khung Thép:

▪ Khung bê tông cốt thép có tính cản lớn nên thích hợp với tải gió động hơn

▪ Khung Thép có tính cản thấp nên thích hợp với tải trọng động đất hơn

Người ta làm thí nghiệm mô phỏng dưới tác động của động đất

+ khung BTCT do có tính cản lớn nên đã bị phá hủy tại nút khi có chuyển vị ngang

+ khung Thép do có tính cản thấp nên trước tác động của tải động đất khung Thép không bị phá hoại khi có chuyển vị ngang

C.Cấu tạo kháng chấn nội tại bản thân công trình:

Chính kết cấu cấu tạo nên công trình được thiết kế để có khả năng kháng chấn trước dao động của công trình dưới tác động của ngoại lực Nói cách khác là thiết kế các bộ phận như dầm,, cột , móng và các liên kết được cấu tạo đặc biệt có khả năng kháng chấn.

a.Cấu tạo móng:

Độ cứng của hệ móng phải đủ để truyền những tác động nhận được từ kết cấu bên trên xuống nền đất càng đều đặn càng tốt.

Chỉ nên sử dụng một dạng móng cho một công trình

Ví dụ : Tòa tháp Taipei 101 tầng ở Đài Bắc với hệ móng gồm 360 cọc

khoan nhồi sâu 80 m với đường kính 1.5 m chịu được tải trọng 1000 đến

1320 tấn

b.Cấu tạo cột:

Kết cấu BTCT :

Hàm lượng cốt thép cột tối đa :

+ Kết cấu thường : µmax = 5%

+ Kết cấu chống động đất : µmax = 4%

Gia cường cốt đai :

+ Hai đầu cột trong đoạn >= ( h;1.6l thông thủy; 500 mm ) + Toàn bộ chiều cao cột ở các góc nhà

+ Toàn bộ chiều cao cột khi l thông thủy <= 4h

b.Cấu tạo dầm:

Kết cấu Thép :

Các chi tiết liên kết giữa cột và dầm tạo thành liên kết cứng

• Ngoài ra trong kết cấu thép nhà cao tầng còn bố trí hệ giằng

• Ngoài ra trong kết cấu thép nhà cao tầng còn bố trí hệ giằng

Phần 3: VÀI VÍ DỤ VỀ CẤU TẠO KHÁNG CHẤN

BÊN NGOÀI CÔNG TRÌNH

• ROCKING WALL

• Để tránh cho nhà khỏi sập kiểu này

• Base isolation

• cách chấn có điều khiển (super-active base

isolation)

• tòa nhàObayashi Techno Station – trụ sở trung tâm nghiên cứu

thực nghiệm tại Tokyo của tập đoàn xây dựng Obayashi