Chuyên đề tính động đất đối với nhà cao tầng

Nếu với độ sâu chấn tiêu chừng 30 km, và đô thị cách chấn tâm trên 20 km có thể tham khảo một số kinh nghiệm tổng kết của kinh nghiệm trong cấutạo các chi tiết nhà sau khi sơ kết những t

PHẦN I: ĐỀ TÀI VÀ DANH SÁCH NHÓM 3

I CHỦ ĐỀ : Tính động đất đối với nhà cao tầng?

II DANH SÁCH NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN:

1 Nguyên Cao Nguyên

2 Nguyễn Văn Minh

3 Võ Thanh Ngân

4 Nguyễn Khoa Phong

5 Đinh Kim Phú

6 Phạm Thanh Phong

7 Phan Xuân Lâm

8 Võ Thị Hồng Lanh

9 Trần Thị Kim Loan

10 Bùi Đình Lộc

PHAÀN II: THUYEÁT MINH

I GIễÙI THIEÄU CHUNG VEÀ ẹOÄNG ẹAÁT:

1 Khái niệm:

Động đất , hiện tợng rung động đột ngột mạnh của vỏ trái đất do sự dịch chuyển các mảng thạch quyển hoặc các đứt gãy trong vỏ trái đất và đ-

ợc truyền qua những khoảng cách lớn dới các dạng dao động đàn hồi Động

đất chủ yếu liên quan với nội lực kiến tạo Đại đa số động đất xảy ra ở đới hút chìm các mảng thạch quyển hoặc ở dọc các đứt gãy sâu

Nhng cũng có loại động đất do ngoại lực nh sự trợt lở đất đá với khối lợng lớn hoặc sự mất cân bằng trọng lực ở những nơi có hồ chứa nớc lớn và sâu nhân tạo Nơi phát sinh dịch chuyển của động đất đợc gọi là chấn tiêu hoặc lò động đất Nối tâm trái đất với chấn tiêu qua lên mặt đất, đờng này gặp mặt đất tại nơi đợc gọi là chấn tâm.

Khoảng cách từ chấn tâm đến chấn tiêu đợc gọi là độ sâu chấn tiêu,

ký hiệu là H Khoảng cách từ chấn tiêu đến trạm quan sát ( trạm đặt máy hay chân công trình ) đợc gọi là tiêu cự ∆, khoảng cách từ chấn tâm đến trạm quan sát gọi là tâm cự D Cờng độ động đất ở mặt đất xác định theo thang động đất hoặc bằng đại lợng manhitut ( magnitude ).

Động đất trên thế giới thờng tập trung ở hai đới: đới vòng quanh Thái Bình Dơng và đới Địa Trung Hải qua Himalaya vòng xuống Malaixia Hai

đới này cũng là nơi tập trung nhiều núi lửa đã tắt và đang hoạt động Động

đất ở Chilê 1960 là động đất mạnh nhất ( 8,9 độ Richter) có năng lợng lớn gấp trăm lần năng lợng quả bom nguyên tử đã nổ ở Hirosima Tại Việt nam, động đất chủ yếu tập trung ở phía trũng Hà nội, dọc theo sông Hồng, sông Chảy, sông Đà, sông Cả, ven biển Nam Trung bộ Động đất ở Điện Biên Phủ (1-11-1935) đạt tới 6,75 độ Richter, cấp 8-9 thang động đất, độ sâu chấn tiêu là 25 km Động đất ở Tuần giáo ( Lai Châu) , xảy ra ngày 24-6-

1989 đạt 6,7 độ Richter, cấp 8-9 , độ sâu chấn tiêu là 23 Km

Nhiều nguyên nhân của sự phát sinh ra khối năng lợng gây ra động đất nhhang động bị xập, các mảnh thiên thạch va vào trái đất, các vụ thử bom hạt nhânngầm dới đất, nhng nguyên nhân cơ bản là sự chuyển động tơng hỗ không ngừngcủa các khối vật chất nằm sâu trong lòng đất để thiết lập một thế cân bằng mới ,thờng đợc gọi là vận động kiến tạo Động đất xảy ra do hậu quả của vận độngkiến tạo đợc gọi là động đất kiến tạo Theo thống kê, 95% các trận động đất trênthế giới có liên quan trực tiếp đến vận động kiến tạo

Theo thuyết kiến tạo vỏ trái đất, thạch quyển là lớp cứng đợc tạo chủ yếu

là các quần thể đá giàu nguyên tố Si và Mg nên gọi tắt là Sima còn bên trên nó

đ-ợc gắn các lục địa rải rác do các quần thể đá giàu chất Si và Al nên gọi tắt là Sialtạo nên Bề dày thạch quyển khoảng 70 km ở biển và 140 km dới các lục địa.Tuy bao trùm toàn bộ vỏ trái đất nhng thạch quyển không phải là lớp có bề dày

đồng đều mà có dạng kiến trúc phân mảng bởi các vết đứt sâu xuyên thủng Dớithạch quyển là lớp dung nham lỏng, dẻo ở nhiệt độ cao Thực tế này làm cho cácmảng có sự chuyển dịch tơng đối với nhau và dĩ nhiên những lục địa bám trênmình nó cũng dịch chuyển theo ( thuyết lục địa trôi nổi) Ngày nay tồn tại 11 vĩmảng mang tên : á Âu , ấn úc, Thái bình dơng, Bắc Mỹ, Nam Mỹ, Phi, NamCực, Philippin, Cocos, Caribê, và Nazca Các mảng lớn lại đợc phân chia thànhcác mảng nhỏ qua các vết đứt gãy nông hơn

Có năm dạng chuyển động tơng đối giữa các mảng khi động đất là : cácmảng tách xa nhau ra, các mảng dũi ngầm xuống sâu , các mảng trờn lên nhau,các mảng va vào nhau, các mảng rúc đồng qui vào nhau Trong 5 loại này, cácchuyển động dũi và trờn tạo động đất mạnh hơn cả

Thí dụ trận động đất ở Kobê, Nhật bản , tháng Giêng năm 1995 đợc mô tảchuyển động của các mảng theo hình kèm đây

Khi xảy ra động đất, quá trình chuyển động trợt tơng đối giữa các khối vậtchất không chỉ vận động cơ học đơn giản mà còn có cả sự tích luỹ thế năng biếndạng hoặc kèm chuyển hoá năng lợng, năng lợng từ trạng thái này sang trạngthái khác dẫn đến sự tích tụ năng lợng ở những vùng xung yếu nhất định tronglòng đất Khi năng lợng tích tụ đến giới hạn nào đó , không còn thế cân bằng vớimôi trờng chung quanh nên thoát ra dới dạng thế năng chuyển sang động năng

và gây ra động đất Các điểm tích tụ năng lợng , điểm chấn tiêu, nằm sâu tronglòng đất từ 5 km đến 70km Trận động đất ở Tuần giáo ( 1983) có độ sâu H = 32

km Một số trận động đất khác H = 70 km ~ 300 km Các trận động đất mạnh ờng ở độ sâu 30 km ~ 100 km

th-2 Đánh giá cờng độ động đất :

Có thể dựa vào hoặc hậu quả của nó, hoặc năng lợng gây ra trận động đất

ấy Trong vòng 200 năm qua trên thế giới đã đề nghị khoảng 50 loại thang phâncấp đo cờng độ động đất Các thang sau đây đợc nhiều nớc sử dụng :

Thang Mercalli cải tiến:

Năm 1902 G Mercalli ( Giuseppe Mercalli , ngời ý, 1850-1914 ) đề rathang đo cờng độ động đất 12 cấp Năm 1931 Wood và Newmann bổ sung nhiều

điều cho thang 12 cấp này và thang này đợc mang tên MM Thang MM đánh giá

độ mạnh của động đất dựa vào hậu quả của nó tác động lên con ngời, đồ vật vàcác công trình xây dựng Thang chia thành 12 cấp, từ cấp I đến IV là động đấtyếu, từ cấp V đến VI đã tác động đến giác quan con ngời, đánh thức ngời ngủ,

đèn treo trên trần nhà lay động, nhà cửa rung nhẹ và có chút ít thiệt hại

Động đất cấp VII làm cho ngời phải bỏ chạy khỏi nhà, h hỏng từ nhẹ đếnvừa với nhà bình thờng và làm hỏng nặng nhà mà khâu thiết kế và thi công kém.Một số ống khói bị đổ Cấp VIII làm h hỏng hàng loạt công trình, ngay nhữngnhà đợc thiết kế và thi công tốt.Panen sàn rời khỏi dầm đỡ Gọi là động đất cấp

IX và cấp X là động đất làm đổ hầu hết các nhà Động đất cấp XI gây thiệt hạitrên phạm vi lớn Cấp XII mang tính huỷ diệt kèm theo sự thay đổi địa hình nơi

có động đất

Thang MKS-64 :

Thang MSK-64 năm 1964 đợc Medvedev và Sponheuer và Karnic đề xuất

để đánh giá động đất ảnh hởng đến công trình xây dựng Cờng độ động đất đợc

đánh giá qua hàm số chuyển dời cực đại của con lắc tiêu chuẩn có chu kỳ dao

động riêng T = 0,25 s Thang KSK-64 cũng có 12 cấp và quan hệ giữa cấp

MSK-64 với phổ biên độ của con lắc tiêu chuẩn nh bảng sau:

(mm)5

678910

0,5~1,01,1~2,02,1~4,04,1~8,08,1~16,016,1~32,0

Thang Richter:

Thay cho việc đánh giá cờng độ động đất thông qua hậu quả của nó, năm

1935 , Richter, kỹ s địa chấn ngời Hoa kỳ( Charle Francis Richter , 1900-1985 )

đa ra thang đo cờng độ động đất bằng cách đánh giá gần đúng năng lợng đợcgiải phóng ở chấn tiêu Ông đa ra định nghĩa , độ lớn M ( Magnitude ) của mộttrận động đất bằng logarit thập phân của biên độ cực đại A ( àm ) ghi đợc tạimột điểm cách chấn tâm D = 100 km trên máy đo địa chấn có chu kỳ dao độngriêng T = 0,8 sec

M = log AQuan hệ giữa năng lợng E ( ergi) đợc giải phóng ở chấn tiêu với magnitude đợcxác định theo công thức:

Log E = 9,9 + 1,9 M - 0,024 M2Tính toán theo công thức này, thu đợc :

E 0,08x1020 2,5x1020 14,1x1020 80x1020 46x1020 2000x1020 20000x102

Về mặt lý thuyết , thang M bắt đầu từ 0 và không có giới hạn trên, nhng thực tếcha bao giờ đo đợc trận động đất nào có M đạt đến 9 Trận động đất mạnh tạiColumbia ( 30-11-1906 ) và tại Sanricum, Nhật bản ( 2-3-1933) cũng chỉ đạt tới8,9

Độ sâu của chấn tiêu ảnh hởng rất lớn trong tơng quan giữa thang M vàthang MM Trận động đất có thang M=8 nhng sâu H>100 km thì ảnh hởng của

nó khá rộng nhng hậu quả lại không đáng kể Có trận động đất tại Maroc M =5,75 nhng H = 3 km đã gây ra cờng độ động đất tới cấp XI ở vùng chấn tâm

Thang năng lợng Richter có 7 bậc đánh số từ 2 đến 8 độ Richter Giữathang Mercalli cải tiến và thang Richter có quan hệ nh sau:

Thang Richter M Thang Mercalli cải tiến MM

2345678

I~IIIIIIV~VVI~VIIVII~VIIIIX~XXI

Năm 1981, Viện Kiến trúc Nhật bản đã thiết lập mối quan hệ giữa thang

MM , MSK-64 và đặt ra thang đo động đất JMA của Nhật bản mà thang nàygồm 8 cấp với gia tốc cực đại của nền đất W, cm/s2 nh bảng sau:

MM 0 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XIIMSK

64 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII JMA 0 I II III IV V VI VII

3.Những trận động đất từ đầu năm 2001 cập nhật đến ngày 9-03-2001:

Theo thống kê của Trung tâm thông tin quốc gia về động đất của Hoa kỳ,những trận động đất xảy ra có thể gây tác hại cho công trình từ đầu năm 2001 đãghi đợc nh dới đây:

mạnh Địa điểm2001/01/01

6,907 Bắc14,898 Nam57,019Bắc13,063Bắc23,326Bắc4,618Nam21,4 Bắc1,46Bắc

126,613

Đông167,154

Đông153,398Tây88,787Tây70,317

Đông102,937

Đông120,8

Đông126,3

MindanaoPhilippines

ĐảoVanuatuAlaskaTrungMỹ

ấn độIndonexiaVietnamBắcBiểnMoluca2001/03/07

0,30Bắc62:74 Bắc23,18Nam20,01 Bắc27,91 Bắc35,05 Bắc 7,26Nam20,02Nam24,15Nam 8,70Nam53,39Nam 6,37Nam29,87Nam35,29Bắc30,26Nam36,55Bắc 5,24Nam32,51Bắc

97,57Đông148,35Tây66,75 Tây143,81 Đ102,73Đ

84,81Tây12,97Tây178,35Tây179,72Tây123,87Đ

160,09Đ

130,71Đ

178,13Tây99,49Đông178,32Tây70,97Đông102,28Đ

69,48Đông

33 km33,0 km33,0 km33,0 km33,0 km6,7 km10,0 km560,9km400,0km118,3km84,8 km114,5km33,0 km33,0 km

5,13,04,44,34,43,25,64,54,35,14,45,15,24,34,75,15,95,4

SumatraIndonêxiaAlaskaAchentina

ĐảoMarianaTrungquốcHoa kỳ

Đảo atxăg

Đảo Fiji

Đảo Fiji NIndonexiaKamchatka

Đảo BandaNiuZilênTQuốcNiuZilênApganistanIndonexiaPakistăng

2001/03/09 02:56:5907:10:22 6,31Nam64,48Bắc 130,15 Đ130,94Tây km148,6

km33,0 km33,0 km122,1km200,0km10,0 km

5,24,9 Đảo BandaCanada

Chú thích cho bảng: Giờ GMT Toạ độ theo Greenwich

Vào hồi 22h52 ngày 19-02-2001 trên địa bàn tỉnh Lai Châu xảy ra trận

động đất gây nên nhiều đợt chấn động ngắn kéo dài đến 6 giờ sáng ngày

20-02-2001 Theo báo cáo của Trung tâm Địa chấn, trận động đất lúc 22h52 mạnh 5,3

độ Richter, sau đó lúc 1h24 ngày 20-02-2001 chấn động mạnh 3,8 độ Richter,lúc 2h04 ngày 20-02-2001 chấn động mạnh 4,3 độ Richter sau đó còn một số đợtchấn động khác với cờng độ nhẹ Tâm động đất cách thị xã Điện Biên Phủ 20 km

về phía Tây ở toạ độ 21,4 vĩ độ Bắc; 120,8 độ kinh Đông, độ sâu 12 km

Do chấn tâm cách thị xã Điện Biên khoảng 20 km nên tác động khôngmạnh Nhà cửa h hỏng chút ít và không có nhà xập Về thiết kế kết cấu ngôi nhà

đã làm tại Điện Biên còn phải rút kinh nghiệm vì hầu nh ít nhà làm kiểukhung bê tông cốt thép Chỉ có một vài ngôi nhà làm kiểu khung không hoànchỉnh và phần lớn là nhà tờng gạch chịu lực đợc xây với mác vữa rất thấp

Nớc ta hầu hết các trận động đất ghi lại đợc thì chấn tâm đều nằm tậptrung ở phía Bắc, dọc theo các vết đứt gãy địa chất vùng sông Chảy, sông Hồng,sông Hồng , sông Đà , sông Mã , sông Cả Theo số liệu mà tập Quy chuẩn Xâydựng Việt nam ( tập III ) cung cấp thì vùng dự báo chấn động cực đại là 8 độMSK-64, nghĩa là tơng đơng độ 5~6 Richter Những năm qua mới ghi đợc tại n-

ớc ta cực đại là 6,75 độ Richter nhng phần lớn vào thời điểm động đất, nhữngvùng có ảnh hởng của động đất mật độ nhà tha thớt nên thiệt hại không đáng kể

Tại ấn độ vừa qua, trận động đất tháng 22 tháng Giêng năm 2001chỉ có6,8 độ Richter mà đổ hàng trăm ngàn ngôi nhà và làm chết khoảng 20.000 ngời ,làm bị thơng nặng đến 20.000 ngời nữa

Nếu với độ sâu chấn tiêu chừng 30 km, và đô thị cách chấn tâm trên 20

km có thể tham khảo một số kinh nghiệm tổng kết của kinh nghiệm trong cấutạo các chi tiết nhà sau khi sơ kết những trận động đất lớn nh tại Osaka ( 17tháng Giêng năm 1995; 7,2 độ Richter ):

(i) Nhà khung bê tông cốt thép chịu lực kháng chấn tốt hơn nhà tờng gạch chịulực

(ii) Nhà khung bê tông cốt thép, tại nút khung nên bố trí thép đai trong nútkhung , đai phân bố theo chiều cột khung, việc tránh đợc nứt ở nút khung tốt.Khoảng cách đai 50 mm , đai Φ8

(iii) Giữa tờng chèn và khung cần bố trí những thanh thép râu cắm từ trong cộtkhung để câu với tờng mà khoảng cách giữa các râu không lớn quá 5 hàng gạch.Nối giữa hai cốt râu ở hai đầu tờng là thanh thép chạy theo chiều dài tờng Đờngkính thép râu Φ8 Mạch chứa râu thép phải xây bằng vữa xi măng không có vôi

và #100 Nên đặt râu thép này khi đặt cốt thép cột, để ép vào mặt cốp-pha, saukhi rỡ cốp-pha sẽ cậy cho thép này bung ra để cắm vào các lớp tờng xây chèn Nếu quên có thể khoan lỗ sâu 100 mm vào cột khung rối nhét thép vào sau nhngnhớ lấp lỗ chèn bằng vữa có xi măng trơng nở ( sikagrout )

(iv) Với những nhà tờng gạch chịu lực phải xây bằng vữa có xi măng và chất ợng vữa không nhỏ hơn #25 Cần đảm bảo độ câu giữa những hàng gạch Khôngxây quá ba hàng dọc mới đến một hàng ngang và nên xây theo kiểu chữ công.(v) Trong một bức tờng nên có ít nhất hai hàng giằng tại cao trình bậu cửa sổ,cao trình lanh tô cửa Giằng bằng bê tông cốt thép #200 có 2 cốt dọc Φ8 và đainối 2 thanh cốt dọc này Cốt thép đặt giữa giằng

l-Nhiều công trình h hỏng do xuất hiện lực cắt lớn trong dầm và cột khung.Những phá hoại loại này thờng xảy ra tại phần cột sát ngay mức trên sàn Lý do

là các chi tiết ở quanh nút khung cha đủ độ cứng Với cột , ta thấy cha có cấu tạochống với lực cắt ở vùng gần chân cột Cần thiết kế lới ốp quanh chân cột.Những thanh thép dọc âm qua gối cột của dầm , nên uốn móc 135o

Nhà nhiều tầng bị động đất hay dập nát cột ở tầng trệt và tầng trên sát tầngtrệt vì cả khối nhà bị xoắn Lý do là tầng trệt thờng phải làm thoáng cho phòng

đón tiếp, garage nên không bố trí sờn gia cờng cột Cũng hay thấy cột bị dập ởsát chân những tầng giảm độ cứng theo chiều cao nhà Những vị trí vừa nêu ,chân cột cần gia cờng chống xoắn

Để kháng chấn tốt, nên dùng cốt thép vằn ( thép gai, thép gờ) vì ở Kobêcho thấy nhiều nhà mà kết cấu dùng thép trơn thờng bị phá hỏng H

hỏng thờng do xuất hiện lực cắt lớn trong dầm và cột khung Vị trí nơi phá hoạithờng xảy ra tại phần cột sát ngay mức trên sàn Nên làm lới thép nhỏ ốp quanhchân cột , cột sẽ tăng độ cứng nhiều Thép dọc chịu mômen âm dù là cốt vằncũng nên uốn móc 135o, mà nhiều tiêu chuẩn cho rằng với thép vằn không cầnuốn móc

Trong khi chờ đợi qui định tạm thời của Bộ Xây dựng sắp ban hành, chúngtôi có một số khuyến nghị nh trên không làm tăng chi phí xây dựng là bao nhtrên nhng đảm bảo kháng chấn đến độ 6 Richter./

LK

II YÙ TệễÛNG MễÙI CHO KEÁT CAÁU NHAỉ CAO TAÀNG KHI XEÙT THEO TAÛI ẹOÄNG ẹAÁT : (GSTS NGUYEÃN VAấN ẹAẽT)

• Người ta đã nói khá nhiều về những tiến bộ các mặt của nhà caotầng đang phát triển rất nhanh trong cả nước, song ít thấy ai nói đến độ bềnvững của những công trình nhà cao tầng khi chịu các loại tải khác nhau.

• Điều này phụ thuộc chính vào năng lực của các cơ quan tư vấn thiếtkế

• Hiện nay, một số doanh nghiệp đã hướng ra các cơ quan thiết kếnước ngoài Tuy nhiên, sự cải thiện cũng chưa thật rõ rệt TCXDVN về độngđất sẽ giúp chúng ta sáng tỏ thêm điều đó

• Nhà cao tầng (NCT) thuộc loại công trình tháp Vì vậy, trong bảnthân nhà NCT có 3 loại dao động, dao động bản thân phụ thuộc vào tính chấtphân bố độ cứng và khối lưọng theo chiều cao, dao động cưỡng bức do gió vàdao động, biến dạng cưỡng bức do động đất

• Dao động nào cũng tạo ra biên độ tại đỉnh tháp Biên độ này lớn thìchế độ nội lực tại chân công trình càng căng thẳng Khi chịu tải động đất, tạichân công trình xảy ra lực trượt rất mạnh

• Tùy theo khả năng đầu tư mà mức độ chống trượt được gia tăng

• Ở nước ta, Hội đồng tư vấn về TCXD công trình chịu tải động đất đãlàm việc xong, thủ tục hoàn thiện còn chờ Bộ Xây dựng

• Từ bản dự thảo, ta thấy có những ý tưởng mới cần vận dụng để có cơsở làm tăng độ bền vững cho công trình Xây dựng nói chung và NCT nóiriêng

• Theo kết quả nghiên cứu của Viện Vật lý địa cầu nước ta, khu vựcTP.HCM có “gia tốc nền” agR chỉ dưới 0.08g m/s2 tức động đất ở mức trungbình yếu Nếp gãy sinh chấn sau khi qua Ninh Thuận, Bình Thuận thì ra dầnphía biển Do đó trận động đất nhỏ cuối 2005 chỉ gây rung ở Vũng Tàu cấp 5và TP.HCM cấp 3 theo thang MSK64

• Trước đây có qui định rằng, với công trình có yêu cầu chịu tải độngđất cấp 7 mới phải tính toán Lúc đó, lực trượt ở chân công trình rất lớn và

chi phí đầu tư cũng cao nên phải cân nhắc chống đỡ hoặc tỏ ra bất khảkháng.

• Ngày nay, đã có khá nhiều ý kiến cho rằng dù ở cấp động đất nàocũng nên có giải pháp đề phòng tải rung và do đó mức độ đầu tư cũng từ rấtthấp – vài ba phần trăm so với tổng dự toán đến cao dần theo khả năng đầutư

• Tác dụng của tải động đất là ngẫu nhiên nên phải được xem xétbằng xác xuất thống kê và mang tính đột ngột, xung kích nên “tải tác dụng”và “tải thiết kế” đều có dạng “Phổ” (Spectrum)

• “Tải tác dụng còn gọi là phổ phản ứng đàn hồi, chủ yếu phụ thuộcgia tốc nền thiết kế” ag=γ1agR, tức có kể thêm hệ số tầm quan trọng γ1

• “Tải thiết kế” còn gọi là phổ thiết kế được chọn từ tải tác dụng vàhệ số ứng xử q

• Phương pháp tính toán là theo chế độ mô phỏng, mang tính chất ướclệ và không thể trắc nghiệm Vì vậy, TCXD đã dành một phần thỏa đáng chocác giải pháp cấu tạo thực hành Giải pháp này tuy có thiên về định tính,song là những chỉ dẫn quan trọng cho cơ quan thiết kế Các chuyên gia thiếtkế có thể lượng hóa ở mức độ tương đối

• Mọi người cần hiểu rằng, những giải pháp cấu tạo thực hành nàykhông những chỉ chịu tải động đất khi có động đất mà còn chính là độ bềnvững truyền thống mà xã hội đang kỳ vọng đối với NCT

• Trong phần tiếp theo, bài viết này sẽ giới thiệu những phần đượcTCXD chịu tải động đất quan tâm, đó là những gợi ý có giá trị đối với độ bềnvững của NCT

• Như trên đã nói, trước tiên cần tăng cường khả năng chống trượt tạichân công trình Bằng những giải pháp ít tốn kém, ta dễ dàng gia tăng gấpđôi, gấp ba khả năng chống trượt so với thiết kế bình thường Mặt khác, có

thể tạo ma sát trượt tại cao trình này Mọi giải pháp được xét đều theo cả haiphương.

• Đối với các NCT có tầng hầm thì nắp tầng hầm chính là sàn tầngtrệt Kết hợp với giải pháp mở rộng cổ móng, từ đó sẽ tạo ra hiệu quả giảmrung nhờ làm giảm đáng kể độ thanh mảnh của cột tầng trệt vốn quá lớn theotập quán thiết kế

• Không những thế, giải pháp tổng hợp này sẽ chia xẻ sự làm việcnặng nề của nền móng NCT

• Từ ý tưởng đó, đối với nhà không có tầng hầm, cũng có thể làm cứngcao trình cốt Zéro bằng một sàn giả hoặc tạo giằng cứng cho hệ đà kiềng.Hoặc nói cách khác “mâm” ở cốt Zéro càng bền vững càng tốt nhiều mặt

• Khi thiết kế hệ khung NCT, người thiết kế mặc nhiên xem các nútlà cứng hoàn toàn Song, thực tế cấu tạo lại có một độ mềm nào đó Vì vậy,trên toàn bộ hệ thanh xảy ra hiện tượng phân phối lại nội lực ở một bộ phậnkết cấu hoặc dễ dẫn đến phá hoại khi chịu quá tải

• Để khắc phục nhược điểm này, TCXD đã có hướng dẫn cấu tạo đểtrả độ ngàm cứng hoàn toàn cho hệ thống nút khung đó Đây là giải pháp cấutạo khá tốt của TCXD này

• Đối với NCT, dùng ứng lực trước làm cứng các sàn là một giải phápmang lại nhiều lợi ích kinh tế và kỹ thuật Khi đó, sàn được xem là hệ thốngtấm cứng (Diaphragm) nằm ngang có nhiệm vụ tiếp nhận tải gió để truyềnvào các tấm cứng thẳng đứng xuống nền móng công trình

• TCXD yêu cầu các sơ đồ kết cấu phải “tường minh” Hàm ý rằngtrên lộ trình truyền lực nói trên không được tắc nghẽn Những nơi lực truyềnkhông trọn vẹn sẽ có một phần tải bị lưu lại nên tích tụ một phần thế năng,tiềm tàng cho sự hư hỏng và sự cố công trình như dạng khớp dẻo chẳng hạn.Khi có khớp dẻo xuất hiện thì kết cấu mất đi một bậc siêu tĩnh và cho đếnkhi số lượng siêu tĩnh bị cạn kiệt thì dấu hiệu sụp đổ xuất hiện Mặt khác củagiải pháp tấm ứng nằm ngang này là mức độ đầu tư khác nhau về ứng lực

trước TCXD có lưu ý rằng, cần thiết kế sao cho tâm cứng và tâm khối lượngkhông xa lắm Như vậy điều kiện làm việc của công trình sẽ tốt hơn.

• Trước đây một số Viện Thiết Kế quốc gia các nước qui định rằng, đểchống rung động do gió gây ra, từ sàn tầng 9 trở lên mới cần tạo cứng “tuyệtđối” Ngày nay, theo quan điểm bền vững cho công trình chịu tải động đất thìNCT 9-10 tầng cũng có thể tạo sàn cứng Tuy nhiên, mức độ đầu tư ứng lựctrứơc thể hiện sự phân bố hợp lý cho từng sàn

• Để giảm bớt sự căng thẳng của hệ nội lực ở chân công trình, TCXDcòn hướng dẫn việc giảm từ từ khối lượng theo chiều cao công trình

Hiện tượng giảm đột ngột sẽ tạo ra hiệu ứng biên có nhiều nguy hiểm.Đây cũng là một trong những giải pháp góp phần làm giảm biên độ đỉnhtháp như đã nói trên

• Hiện nay ở TP.HCM, có trường hợp nhiều đơn nguyên ghép lại thànhmột dãy NCT Mỗi đơn nguyên nhiều tầng đó lại có chủ đầu tư riêng biệt, cơquan thiết kế riêng biệt, giải pháp kêt cấu khác biệt, cách tính chuyển vịngang khác biệt v.v… Để giải quyết thỏa đáng “điều kiện khe kháng chấn”như TCXD động đất đã nêu là một vấn đề khá tinh tế, song lại thiếu cơ quantrung gian phối hợp để công trình của mỗi chủ sở hữu đều tốt đẹp, không gâyảnh hưởng lên nhau lúc phải tính với tải động đất

• Thông thường kết cấu khung được hình thành từ các ô hình chữ nhật.Những ô này dễ biến hình khi có tác động gây chuyển vị ngang, làm suygiảm khả năng chịu lực của khung

Để hạn chế nhược điểm đó, có thể cấu tạo giằng chéo để đưa về dạngtam giác hoặc cấu tạo khối xây chèn có liên kết bền vững, kết hợp với việcgia cường bằng lưới thép trên các lớp gạch xây Trong bộ chi tiết định hình(Typical Details) của công nghệ EVG – 3D panel (CH Áo) có những thí dụminh chứng rất tốt về cách liên kết cứng liên tục ở các tấm chèn khung

***

Với một vài thí dụ vừa nêu ở trên hi vọng giúp các cơ quan thiết kế vậndụng một số nguyên tắc và ý tưởng mới vào việc thiết kế kết cấu công trìnhnhằm tăng cường độ bền vững cho các tình huống chịu tải kể cả tải động đất

gaõy rung ủoọng Mửực ủoọ gia cửụứng tuứy thuoọc vaứo chuỷ ủaàu tử keỏt hụùp vụựi sửùvaọn duùng kheựo leựo cuỷa caực chuyeõn gia thieỏt keỏ ủoỏi vụựi TCXDVN veà coõngtrỡnh chũu taỷi ủoọng ủaỏt coứn khaự mụựi meỷ naứy.

Trong boỏi caỷnh phaựt trieồn NCT nhử hieọn nay, Chuỷ ủaàu tử naứo vaọn duùngkheựo leựo nhửừng yự tửụỷng mụựi veà ủoọ beàn vửừng vửứa neõu ụỷ treõn seừ ủaùt ủửụùc tớnhthuyeỏt phuùc cao nhaỏt ủoỏi vụựi khaựch haứng cuỷa mỡnh

III Tải trọng Động đất:

Tổng quan

Động đất hoặc địa chấn là những rung động tự nhiên của vỏ trái đất, xảy ra mộtcách bất ngờ và không kéo dài Trong thời gian động đất, chuyển động của nềnlàm phát sinh ra lực quán tính ở các bộ phận của công trình Nh vậy mục tiêuviệc thiết kế kháng chấn nhằm bảo vệ cho các công trình trong những trận động

đất sẽ xảy ra tơng lai Về mặt nguyên tác các công trình xây dựng phải đợc cấutạo và tính toán sao cho có thể chịu đợc các trận động đất yếu xảy ra trong giớihạn đàn hồi Còn các trờng hợp động đất mạnh vì lợi ích kinh tế cho phép có thể

bị h hỏng; nhng không đợc bị đổ để đảm bảo an toàn tinh mạng cho con ngời Việc xác định chính xác tải trọng động đất tác động lên công trình là một việclàm hết sức khó khăn và phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố ( các tính chất chuyển

động địa chấn, các tính chất động học của công trình và nền đất) Hiện nay cóhai phơng pháp tính toán công trình chịu tait trọng động đất

1 Phơng pháp động lực:

(xác định trực tiếp trạng thái ứng suất- chuyển vị các kết cấu chịu tải từ

các gia tốc đồ ghi lại chuyển động của nền đất khi động đất xảy ra) Tuy phơngpháp này cho kết quả chính xác hơn nhng phức tạp và đòi hỏi có số liệu thực tếban đằu, nên ta không dùng phơng pháp này

2 Phơng pháp tĩnh lực:

(Thay thế các lực động đất thực tác dụng lên công trình bằng các tĩnh lực

ảo có hiệu ứng tơng đơng; Do đó còn có tên gọi là phơng pháp tải trọng ngangthay thế).Hiện nay phơng pháp này đợc sử dụng rộng rãi trên thế giới

Một số trận động đất mạnh trên thế giới gần đây

a Trận động đất tại Kobe-nhật(1995)

Vào 17/1/1995, đã xảy ra trận động đất tại Kobe ở phía nam Nhật bản , khiếncho 5,400 ngời chết làm bị thơng hàng chục nghìn ngời Ngời ta ớc tính thiệt hạilên tới 150 tỉ đô la Các đứt gãy động đất Kobe kéo dài từ Tây bắc Hòn đảoAwajishima xuyên qua vào thành phố Kobe Bề mặt đứt gãy nhỏ hơn 10 km,

đều tại cuối của Hòn đảo Awajishima

Thiệt hại lớn nhất tới các công trình xây dựng tập trung trong 10 km từtâm đứt gãy, và đi ngang qua khu đông dân c tại trung tâm của Kobe Các rungchuyển động đất gây ra nhiều thiệt hại cho các tòa nhà Động đất làm cho cácchất lỏng nguy hiểm lan rộng gần những tòa nhà và dân khiến cho thiệt hại giatăng Cờng độ của các rung chuyển nền đất trong vùng động đất , đánh giá biếnthiên giữa 5 đến 7 độ Shindo(giá trị cực đại là 7 độ Shindo)

Nhân tố cơ bản làm gia tăng mức độ thiệt hại những tòa nhà trong vàxung quanh Kobe là đờng đứt gãy đi qua trực tiếp bên dới các thành phố Kobe,Ashiya, và một phần của Nishinomiya

Tiếp theo, đờng đứt gãy nằm dới vùng đất bồi lấp khiến cho khuyếch đại

đáng kể các chuyển động nền đất Mặc dầu không có các ghi chép về các địahình đất và đá của các vùng lân cận của vùng động đất mạnh nhất, các phân tích

về ghi chép từ 1,85km ngoài vùng núi Ikoma(địa hình đá) và tại Osaka(địa hình

đất), đều khoảng 50 km từ chấn tâm chỉ ra sự khuyếch đại đáng kể chuyển độngnền đất và phổ phản ứng nh đợc chỉ ra ở bảng dới đây(sử dụng phổ vận tốc để sosánh sự tơng tự về mức độ tàn phá tại các địa giáp ranh dạng đá và đất) Các dữliệu này cho thấy độ h hại của các toà nhà nằm trên các địa hình đất lớn hơnnhiều so với địa hình đá Trong các vùng động đất mạnh nhất, quan sát thấy sựchảy dẻo mạnh của vật liệu nền móng

Khuyếch đại phản ứng tại các địa hình đất đá khác nhau

Đầu vào/Độ lớn phản

ứng T (sec.) Địa hình đá Địa hìnhđất bồi

Độkhuyếch

đạiGia tốc nền đỉnh - 110 gals 152 gals 1.5Phổ vận tốc 0.5 20 cm/sec cm/sec45 2.3Phổ vận tốc 1.0 15 cm/sec 60cm/sec 4.0Phổ vận tốc 2.0 12 cm/sec cm/sec50 4.0

Một số hình ảnh về các thiệt hại trận động đất ở Kobe

đất đợc đánh giá là 6 tỉ USD

Bản đồ các vùng bị ảnh hởng với vị trí và dịch chuyển đứng, ngang của nền đất

Dịch chuyển thẳng đứng của nền đất gần nhà máy Ford tại Golcuk

Phổ phản ứng gia tốc với hệ số cản nhớt 5%.

Một số hình ảnh về các thiệt hại của trận động đất ở Thổ Nhĩ Kì

Sự sụp đổ một trờng học nằm trên đờng đứt gãy Sự sụp đổ của một nhà khung

Cây cầu dành cho xe môtô tuyến sang Châu õu bị phá hỏng

Sự chảy lỏng của nền đất dới tác dụng động đất

Trong thời gian một trận động đất, thiệt hại quan trọng có thể kết quả vì sự mất

ổn định, hoá lỏng bởi những vùng bên trong ảnh hởng của sóng địa chấn Phảnứng của nền đất phụ thuộc vào những đặc trng cơ học của những lớp đất, chiềusâu mực nớc ngầm và cờng độ và khoảng thời gian nền rung chuyển

Một ví dụ về thiệt hại do sự chảy lỏng nền đất

Động đất Niigata gây ra thiệt hại to lớn vì sự hóa lỏng những lớp đất bồi cáttrong những vùng ở dới thành phố Niigata Trong và xung quanh thành phố này,những đất gồm có đất mới đây đợc cải tạo và trẻ có cặn đặt có thấp mực nớc thổnhỡng mật độ và chỗ nông Vào thời gian trận động đất này, có xấp xỉ 1500 tòanhà bê tông cốt thép trong thành phố Niigata Khoảng 310 trong số những tòanhà này bị h hại, trong đó xấp xỉ 200 bị lún hoặc nghiêng đi nghiêm trọng màkhông có h hại tới kết cấu bên trên

Cần phải chú ý rằng các toà nhà bê tông bị h hại đợc xây dựng trên cácmóng nông hoặc những cọc ma sát trong lớp đất bị phá hoại Các toà nhà bằng

bê tông cốt thép trên những cọc cắm trên địa tầng đá hoặc đất tốt tại chiều sâu 20mét không phải hứng chịu các h hại Những kết cấu xây dựng dân dụng bị h hạibởi trận động đất Niigata bao gồm bến cảng và những phơng tiện bến cảng, hệthống cung cấp nớc, đờng sắt, đờng bộ, cầu, sân bay, phơng tiện năng lợng vànhững phơng tiện nông nghiệp Lý do chính cho những sự h hỏng này là sự pháhỏng nền đất, đặc biệt là sự hóa lỏng nền trong Thành phố Niigata

Chuyển vị và nghiêng của các ngôi nhà gây ra bởi hoá lỏng đất nền tại trận động

đất 1964 ở Niigata

Đổ nhà chung c tại Kawagishi-Cho,Niigata gây ra bởi hoá lỏng nền đất trong

trận động đất Niigata 1964

Phản ứng công trìnhdới tác động của động đất

1 Phổ phản ứng hệ 1 bậc tự do

Phơng trình vi phân dao động hệ 1 bậc tự do dới tác động động đất:

) t ( x ) t ( x ) t ( x 2 ) t (

Nghiệm của phơng trình trên là tích phân:

τ τ

* ω τ

ω

τ

e ) ( x

*

1 ) t ( x

t

0

) t

= ∫  − −Trong đó:

2 υ - 1 ω

Nếu nh hệ số cản ν≤0,2thì ω* ≈ ω

Phơng trình chuyển động trở thành:

τ τ ω τ

ω

τ

e ) ( x

1 ) t ( x

t

0

) t

Phổ gia tốc tuyệt đối : Sa = |x’’(t) | max

Vậy lực lớn nhất tác động vào Fmax=m.Sa=mω.Sv

Dạng của phổ phản ứng(trận động đất EI Centro, 1940)

Phổ phản ứng trung bình gia tốc Phổ phản ứng trung bình chuyển vị

2 Phổ phản ứng hệ nhiều bậc tự do

Phơng trình vi phân dao động hệ nhiều bậc tự do dới tác động động đất:

) t ( x 1 ]{

M [ } ]{

K [ } ]{

C [ } ]{

}]

{ }, , { }, [{

1

nn 2

1

n 22

21

n 12

11

Φ Φ

Φ

= Φ Φ

Φ

Φ Φ

Φ

Φ Φ

M [ } ]{

][

K [ } ]{

][

C [ } ]{

K [ } { ) t ( } ]{

C [ } { ) t ( } ]{

M [ }

Miξi + iξi + iξi = − i0

Với:

Ci=2 νi. ωi.MiKi= ωi2.Mi

⇒ ξi ( t ) + 2 υ i ω i ξi ( t ) + ω 2iξ i ( t ) = − F i x  0 ( t ) / M i

Phơng trình vi phân có nghiệm là:

τ τ

* ω τ

ω M

i

d ) t ( sin e

) ( x

*

F ) t (

t

0

) t 0

ξ

ξ

ξ ξ

=

Φ

= Φ Φ

1 k

2 ki k i

T i

1 k

ki k

T i

F

Thay vào công thức xki=Φki. ξi(t):

τ τ

* ω τ

ω η

i

e ) ( x

*

1 )

t (

t

0

) t 0

ki

Với

ki n

1 k

2 ki k

n

1 k

ki k ki

m

m

Φ Φ

Chuyển vị tơng đối cực đại xki=|xki(t)|max=ηki.Sdi

Vận tốc tơng đối cực đại xki=|x’ki(t)|max=ηki.Svi

Gia tốc tuyệt đối cực đại xki=|xki’’(t)+ ηki.x0’’(t)|max=ηki.Sai

Lực động đất cực đài tác dụng lên khối lợng mk:

Fki=mki aki= mki ηki SaiLực cắt cực đại ở chân công trình:

Fi= ΣFki=SaiΣmkiηkiRút Sai thay vào trên:

i n

1 k

2 ki k

ki k

Thay biểu thức của ηki vào:

i ki i n

1

ki k

m

m

= Φ

• Các chu kì dao động riêng bằng nhau

ai n

1 k

2 ki k

2 ki k

m

] m [

2 ki k

2 ki k i

m

] m [ m

Khối lợng toàn bộ công trình m=Σmki

2 ki k n

1 k k

2 ki k m m

] m [ )

i ( t ε

Tổ hợp lực động đất tác dụng lên công trình xác định theo xác xuất(vì các phản ứng theo dạng dao động chính không xảy ra đồng thời):

∑

=

= n

1 i

2 i F max

F

3 Xác định tải trọng động đất

Xét các phơng pháp tải trọng thay thế đánh giá lực động đất tác dụng lên công trình

Phơng pháp đánh giá gián tiếp

Trong phơng pháp này, Đầu tiên xác định lực cắt tại chân công trình, sau đó phân phối đến các bộ phận công trình sử dụng các hệ số phân phối

Lực cắt tại chân công trình:

g

S Q ) i (

t

=

i F

g

S ) i

t ε

Ci = : hệ số động đất gián tiếp

Hệ số động đất gián tiếp(hệ số địa chấn) phụ thuộc vào:

- Cờng độ và tần suất hoạt động của động đất

- Cấu tạo địa chất của nền

- Chu kì trội của nền đất

- Loại móng sử dụng

- Loại kết cấu chịu lực và tính chất cơ lí của vật liệu xây dựng

- Độ lớn và sự phân bố khối lợng của công trình

- Sự phân bố độ cứng ngang của kết cấu

- Chu kì dao động riêng của công trình

- Khả năng phân tán năng lợng biến dạng của kết cấu

- Tính dẻo của cấu kiện chịu lực

- Sự tác động tơng hỗ giữa nền và công trình

-

Để xác định Ci: dùng phổ chuẩn để xác định Sai theo Ti lập đợc đồ thị phổ chuẩn

để thiết kế là hàm số trung bình đợc xác định bằng thực nghiệm

Q C Q g

a m

=

i F

Nh vậy, từ đồ thị phổ chuẩn tra đợc ai theo Ti, từ đó tính đợc Fi theo công thức trên.

Để xây dựng hệ số Ci, giả thiết hàm chuyển vị:

t θ sin e a ) t

υ 0

Từ đó:

τ τ τ

i vi i

T

2 S i

Trong đó:

] t c t sin ) 1 [(

e a ) t (

2

2 0 t 2 0

θ

υ θ θ

t ε

Ci =

Đặt:

g

θ a K

2 0

c =

τ τ ω osθ

θ

υ θ θ

υ π

T

2

i ) t t

0

0 2

2 0 t i

∫

Hệ số động đất gián tiếp đợc tính theo 3 hệ số:

) t ( ε

βi tc K

t ( t i

c β ε K

2 ki k n

1 k k

2 ki k m m

] m [ )

i (

εt

Và tính đợc lực động đất tác dụng lên bộ phận thứ k trong dạng dao động chính i:

Fki=PkiFiTrong đó:

m

m P

Xác định tải trọng động đất theo nguyên tắc đánh giá trực tiếp

Trong phơng pháp này, xác định trực tiếp tải trọng động đất tác dụng lên bộ phậncông trình

Lực động đất cực đài tác dụng lên khối lợng mk:

Fki=mki aki= mki ηki Sai=Qkηki Sai/g

Có mối quan hệ:

i c t

i

) i ( ε

C g

β = Trong đó α là hằng số

Tiêu Chuẩn kháng chấn Nga CHNΠ II_7_81

(Xác định theo phơng pháp đánh giá trực tiếp)Tải trọng động đất ngang tác động tại tầng thứ i , ở dạng dao động i đợc xác địnhtheo công thức sau:

Fki = Cki.Qk

Trong đó :

Qk :Là trọng lợng tầng thứ K của công trình = Mk.g

Cki: Là hệ số địa chấn ứng với tầng k và dạng dao động i

Hệ số Cki phụ thuộc vào nhiều yếu tố, đợc xác định nh sau

Cki=Kc βi.ψ.ηki.

Trong đó:

Kc- Hệ só cờng độ địa chấn biểu diễn tỷ số giữa gia tốc cực đại của nền

đất và gia tốc trọng trờng g

βi - là hệ số động lực, hàm số của chu kỳ dao động riêng và đặc tính củanền đất

ψ- hệ số giảm chấn, xét tới hiệu quả của tính giảm nhớt, độ dẻo của kết

cấu khả năng phân bố lại nội lực và tham gia chịu lực của các kết cấukhông chịu tải

ηki -hệ số hình dáng hay phân bố tải trọng địa chấn trên chiều cao côngtrình, ứng với tầng k và dạng dao động i

Theo nguyên tắc trên tiêu chuẩn kháng chấn CHNΠ II_7_81 (của Liên Xô trớc

đây ) để làm cơ sở tính toán, hệ số Cki đợc xác định nh sau:

Cki=Kc.K1.K2.Kψ.βi.ηki

Trong đó:

Kc=0,1;0,2;0,4 ứng với động đất cấp 7,8,9

K1-hệ số xét tới sự h hỏng cho phép của công trình K1=0,12-1,0

K2 - hệ số xét tới giải pháp kết cấu sử dụng K2=(0,5ữ1,5) chọn K2= 5)=1,2

- Đất loại III (cát, sét, các loại khác) : 0,8≤βi =1,5/T≤2,0

ηik - hệ số hình dáng; hệ số phân phối tải trọng địa chấn trên chiều caocông trình ở tầng thứ k, dạng dao động i, xác định theo công thức:

2 k k

n

1

ki ik

x Q

x Q x

Giá trị tính toán các lực dọc, lực cắt, mômen uốn và lật, ứng suất tiếp và pháp tuyến trong các kết cấu do tải trọng động đất sinh ra đợc xác định theo công thức(bởi cực trị các dạng dao động riêng không xảy ra đồng thời cho nên lấy theo xác xuất):

∑

=

= n

1 i

2 i

2 Công trình cho phép biến dạng d, nứt và hỏng cục bộ nhng

khó khăn cho hoạt động bình thờng, không đảm bảo an

toàn cho ngời và giữ gìn các thiết bị máy móc(nhà ở, công

trình công cộng, nhà xởng sản xuất, các công trình thuỷ

lợi, giao thông, các hệ thống năng lợng và cấp nớc, hệ

thống cứu hoả )

3 Công trình cho phép biến dạng d khá lớn, xuất hiện các

khe nứt và h hỏng cục bộ nhng tạm thời các chỉ tiêu kĩ

thuật còn lại của công trình không nguy hiểm đối với con

ngời(nhà dùng trong nông nghiệp, nhà sản xuất một tầng

không đặt các thiết bị nguy hiểm)

10,25

3 Nh mục 2, với độ cao trên 5 tầng

4 Nhà có một vài tầng dới là khung bê tông cốt thép, còn

những tầng trên là tờng xây hoặc khung phụ, nhng nếu sự

phụ thêm này không hoặc ít ảnh hởng tới độ cứng của

nhà

5 Nhà có tờng xây bằng gạch đá thông thờng

6 Nhà khung 1 tầng có chiều cao đến trần(hay dầm) không

1,30,811

Bảng hệ số KΨ

2 Nhà khung chịu lực có tỉ lệ H/B theo phơng tính lực động

đất ≥ 25 và các tờng ngăn không ảnh hởng đến sự biến

dạng của khung

3 Nh trong điểm 2 nhng H/B ≤ 15

4 Nhà và công trình không nêu trong các điểm từ 1 đến 3

Chú ý:

a 15≤ H/B ≤ 25, hệ số đợc lấy theo phép nội suy

b Khi chiều cao h của các tầng khác nhau, lấy theo

giá trị trung bình của H/B

1,51,5

11

Đặc điểm của nhà và công trình xây dựng Cấp động đất tính

toán ở địa điểm xây

4 Nhà và công trình có liên quan tới việc khắc phục

hậu quả động đất (Hệ thống năng lợng cấp nớc,

cứu hoả, một số công trình có liên quan).

5 Nhà ở và công trình mà sự phá huỷ của nó không

liên quan tới tính mạng con ngời, không làm h

hỏng các thiết bị quý hiếm và không gây sự ngng

tụ trong sản xuất

Ghi chú:

** Nhân thêm với hệ số 1,5

*** Nhân thêm với hệ số 1,2

777**

7***

888**

8***

99**9***9***

Không tính đến động

đất

Tiêu Chuẩn kháng chấn Mĩ UBC-97 (Xác định theo phơng pháp đánh giá gián tiếp)

1 Chu kì dao động riêng

a Tính toán theo tổng chiều cao tầng nhà

i i

N

1 i

2 i i

f g

W 2

T

δ

δ π

Trong đó:

fi : Lực ngang đợc phân phối

Ft : Xác định dựa vào độ lớn của trận động đất, là một phần của lực cắt chân

V= ZìIìCìW

Trong đó:

75 , 2 T

S 25 ,

1

C = 2/ì3 ≤

Z : Hệ số động đất

Z = 0,075 : Vùng I = 0,15 : Vùng IIA = 0,20 : Vùng IIB = 0,30 : Vùng III = 0,40 : Vùng IVVùng động đất Loại đất S*

RW: Hệ số kết cấu đợc xác định theo bảng sau:

2406565240160160-65

i i

x x t x

h W

h W ) F V

Trong đó:

ì

1 x i

x i i x

N t

Vách cứng phải đợc thiết kế để chịu lực xác định bởi công thức:

px N

x i i

N

x i i t

W

F F

avg

max x

ì

= δ

Trong đó:

δavg: chuyển vị trung bình tại tầng thứ x.

IV TÍNH TOAÙN TAÙC ẹOÄNG CUÛA ẹOÄNG ẹAÁT THEO MOÄT SOÁ

PHệễNG PHAÙP

1 PHệễNG PHAÙP TAÛI TROẽNG NGANG TểNH TệễNG ẹệễNG.

1.1.Giụựi thieọu chung:

ẹaõy laứ moọt phửụng phaựp tớnh toaựn taực ủoọng cuỷa ủoọng ủaỏt ủụn giaỷn nhaỏt

vỡ yeỏu toỏ ửựng xửỷ ủoọng hoùc cuỷa coõng trỡnh khoõng ủửụùc keồ

ủeỏn moọt caựch ủaày ủuỷ trong tớnh toaựn phửụng phaựp túnh ủaừ

thay theỏ taực duùng cuỷa caực loaùi taực ủoọng ngaóu nhieõn baống

nhửừng lửùc túnh tửụng ủửụng Lửùc túnh naứy ủửụùc tớnh toaựn

phuù thuoọc vaứo caực yeỏu toỏ nhử : heọ soỏ khu vửùc theo baỷn ủoà

phaõn vuứng ủoọng ủaỏt Z; heọ soỏ mửực ủoọ quan troùng cuỷa coõng

trỡnh I; heọ soỏ neàn S; heọ soỏ loaùi keỏt caỏu K; chu kyứ dao ủoọng

cuỷa coõng trỡnh T; khoỏi lửụùng tớnh toaựn cuỷa coõng trỡnh W

Lửùc taực ủoọng ủửụùc quy thaứnh lửùc taọp trung taùi moựng, lửùc

taọp trung taùi moựng naứy seừ ủửụùc phaõn boỏ theo phửụng ủửựng

cho caực taàng nhaứ Caựch phaõn boỏ naứy phuù thuoọc vaứo tieõu

chuaồn tớnh toaựn cuỷa tửứng nửụực quy ủũnh Hieọn nay toàn taùi moọt soỏ caựch phaõn boỏ phoồ bieỏn sau

+ Lực ngang tác động vào mỗi tầng của công trình tỉ lệ với khối lượng của tầng đó và chuyển vị ngang của tầng đó:

.

Trong đó, yi là chuyển vị ngang từng tầng

Một số tiêu chuẩn cũ tính toán lực cắt tại móng với một số dạng dao động cơ bản Sau đó cũng phân lực cắt trong từng dạng dao động cho các tầng theo nguyên tắc như trên Lực ngang tác dụng tại mỗi tầng trong từng dạng dao sẽ được tổ hợp lại để được lực ngang cuối cùng tại mỗi tầng theo nguyên tắc

“căn bậc hai của tổng bình phương”

+ nếu xem chuyển vị ngang thay đổi tuyến tính theo chiều cao công trình, sự phân bố lực cắt giống như hình kim tự tháp lật ngược, tỷ lệ với cao trình mỗi tầng tính từ móng hi

.

(a) k = 1 đối với công trình có T < 0,5s

(b) k = 2 đối với nhà có T > 2,5s

(c) k = 1÷ 2 được nội suy tuyến tính cho nhà có chu kỳ T = 0,5 ÷ 2,5s

Sau đó các bước tính toán nội lực, ứng suất, chuyển vị được tính toán tương tựnhư bài toán tĩnh học với một lực tĩnh ngang tác dụng tại mỗi tầng

Sử dụng phần mềm tính kết cấu Sap2000, Etabs để tính tác động của động đất theo phương pháp tải trọng ngang tương đương

Trong phạm vi đề tài, chỉ giới thiệu cách tính tải trọng ngang tương đương theo tiêu chuẩn xây dựng thống nhất UBC 1994

Thực hiện các bước sau để khai báo cho việc tính toán:

Define/ Static Load Cases

Lựa chọn Type (QUAKE) / Lựa chọn Auto Lateral Load (UBC 94)

Chọn Modify Lateral Load… để khai báo các thông số cho việc tính toán

(xem Hinh 1.1)