LUAN VAN CONG TRINH THUY

Nghiên cứu, so sánh trạng thái ứng suất, biến dạng của đập trụ chống khi có động đất trong trường hợp có bổ sung các kết cấu gia tăng độ cứng. Đánh giá tình hình sử dụng giải pháp tăng cường khả năng kháng chấn của đập trụ chống nhằm đảm bảo mặt thượng lưu đập đạt yêu cầu chống thấm theo quy định là vấn đề vô cùng quan trọng. Vì vậy, đề tài này có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao trong bối cảnh xây dựng đập của Việt Nam hiện nay.

đề tài có ý nghĩa thực tiễn khi áp dụng vào công trình.

Nếu bất kỳ có sự tranh chấp về đề tài, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trướcpháp luật

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU……… ……… 1

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ ĐẬP BÊ TÔNG TRỤ CHỐNG VÀ TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG ĐẤT 3

1.1 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI ĐẬP TRỤ CHỐNG 3

1.2 ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA ĐẬP TRỤ CHỐNG 4

1.2.1 Ưu điểm……… 4

1.2.2 Nhược điểm………4

1.3 QUÁ TRÌNH XÂY DỰNG VÀ PHÁT TRIỂN ĐẬP TRỤ CHỐNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 5

1.3.1 Tình hình xây dựng đập trụ chống trên thế giới……….5

1.3.2 Sự phát triển đập trụ chống tại Việt Nam ……….…… 9

1.4 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG ĐẤT 10

1.4.1 Định nghĩa và phân loại 11

1.4.2 Nguồn gốc của động đất 11

1.4.3 Biểu đồ động đất 15

1.4.4 Đánh giá sức mạnh của động đất 16

1.5 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỘNG ĐẤT Ở VIỆT NAM 17

1.5.1 Cấu trúc kiến tạo Việt Nam và vùng lân cận 17

1.5.2 Các trận động đất đã xẩy ra trên lãnh thổ Việt Nam 18

1.5.3 Một số các kết quả nghiên cứu động đất đã đạt được 19

1.6 ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘNG ĐẤT ĐẾN ĐẬP TRỤ CHỐNG 19

CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CÓ XÉT ĐẾN TẢI TRỌNG

ĐỘNG ĐẤT 22

2.1 GIỚI THIỆU CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CÓ XÉT ĐẾN TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT 22

2.1.1 Các phương pháp tĩnh lực tương đương 23

2.1.2 Các phương pháp động lực 24

2.1.3 Một số công thức tính động đất theo quy định của một số nước 29

2.2 LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP TÍNH ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG CHO CÔNG TRÌNH 31

2.2.1 Các phương pháp giải tích 31

2.2.2 Các phương pháp thực nghiệm 32

2.2.3 Phương pháp số 33

2.3 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN 24

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN KẾT CẤU ĐẬP TRỤ CHỐNG CÓ KỂ ĐẾN TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN 35

3.1 NỘI DUNG CƠ BẢN CỦA PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN TRONG TÍNH TOÁN KẾT CẤU 35

3.1.1 Sơ đồ tính toán bằng phương pháp

dạng 45

3.2.6 Tải trọng bản

thân 46

3.2.7 Phép lấy tích phân số 47 3.2.8 Tích phân thời gian 47 3.2.9 Giải phương

4.1 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN ĐỂ TÍNH TOÁN ĐẬP TRỤ CHỐNG 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO 63

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

MỞ ĐẦU

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Nghiên cứu khả năng kháng chấn của đập bê tông là một bài toán đã xuất hiện tưnhiều năm Tuy nhiên cho đến nay vẫn còn nhiều vấn đề liên quan đến trạng tháiứng suất – biến dạng của đập bê tông trụ chống có kể đến ảnh hưởng của động

đất chưa được đề cập trong các tài liệu kỹ thuật mặc dù đây là một vấn đề rấtquan trọng và cấp thiết trong nghiên cứu loại đập bê tông này

Hầu hết các công trình thủy điện lớn đã và đang xây dựng tại Việt Nam như Sơn

La, Lai Châu, Tuyên Quang, Hòa Bình đều nằm trong vùng động đất cấp 8,9.Với những nguy cơ xuất hiện thiên tai hiện nay, việc xét đến ảnh hưởng củađộng đất là rất cần thiết trong công tác thiết kế công trình xây dựng nói chung vàcông trình thủy lợi nói riêng khi những thảm họa do động đất gây ra là khôngthể lường trước được Hiện nay ở Việt Nam đã xây dựng đập bê tông trụ chốngđầu tiên tại thủy điện Nậm Ngần (Hà Giang), đập trụ chống thủy điện Nậm Khốt(Sơn La) đang trong giai đoạn lập báo cáo thiết kế kỹ thuật, và trong tương lai

có thể xuất hiện thêm nhiều đập với kết cấu tương tự Mặt khác, dạng kết cấutường chắn có trụ chống cũng được sử dụng rộng rãi trong các công trình thủylợi, thủy điện Ở Việt Nam, cho đến nay chưa có công trình nghiên cứu nào đềcập đến tính toán đập trụ chống chịu ảnh hưởng của động đất Vì vậy việc đi sâunghiên cứu giải quyết bài toán này rất có ý nghĩa thực tiễn Kết cấu đập hoặctường chắn có trụ chống là dạng kết cấu có độ mảnh lớn theo phương ngang(phương tuyến đập), do đó khả năng của chúng chịu tải trọng, đặc biệt là tảitrọng động theo phương này kém hơn so với khi chịu tải trọng theo các phươngkhác Chính vì vậy, việc gia tăng độ cứng của đập trụ chống theo phương ngang(phương tuyến đập) giúp cải thiện đáng kể khả năng kháng chấn của chúng Nội dung luận văn đi sâu vào phân tích ảnh hưởng của một số kết cấu gia tăng

độ cứng đến khả năng kháng chấn của đập bê tông trụ chống và so sánh cácdạng kết cấu này với nhau

2 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI

Nghiên cứu, so sánh trạng thái ứng suất, biến dạng của đập trụ chống khi

có động đất trong trường hợp có bổ sung các kết cấu gia tăng độ cứng

Đánh giá tình hình sử dụng giải pháp tăng cường khả năng kháng chấn củađập trụ chống nhằm đảm bảo mặt thượng lưu đập đạt yêu cầu chống thấm theo quy

định là vấn đề vô cùng quan trọng Vì vậy, đề tài này có ý nghĩa khoa học và thựctiễn cao trong bối cảnh xây dựng đập của Việt Nam hiện nay.

3 CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Tìm hiểu các tài liệu đã được nghiên cứu và ứng dụng ở Việt Nam;

- Khảo sát thực tế ở những công trình đã được ứng dụng ở Việt Nam;

- Các đánh giá của các chuyên gia

Phương pháp nghiên cứu:

I Nghiên cứu tổng quan lý thuyết và thực tiễn;

II Nghiên cứu ứng dụng ở Việt Nam

CHƯƠNG I:

GIỚI THIỆU VỀ ĐẬP BÊ TÔNG TRỤ CHỐNG

VÀ TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG ĐẤT1.1 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI ĐẬP TRỤ CHỐNG [8], [13]

Đập trụ chống được tạo bởi các bản chắn nước nằm nghiêng về phía thượnglưu và các trụ chống Áp lực nước được truyền qua bản chắn đến trụ chống vàxuống nền Đập thường được xây trên nền đá tốt

Về mặt địa hình, đập bản chống thích hợp với các lòng sông rộng, bờ thoải.Theo hình thức bản chắn nước của đập ta có thể phân loại như sau:

Đập bản phẳng: mặt chắn nước là các bản phẳng (hình 1-1b),

Đập liên vòm: mặt chắn nước là các bản dạng vòm nối liên tục với bản chống(hình 1-1c),

Đập to đầu: phần đầu phía thượng lưu của trụ pin được mở rộng ra tạo thànhbản chắn nước (hình 1-1a)

Hình 1.1: Các hình thức đập trụ chống

Đập trụ chống và đập liên vòm có hình thức tương đối mỏng do đó xây dựng

sẽ ít phải dùng đến bê tông hơn nhưng cần nhiều cốt thép và xây dựng mặt chắn

nước thường thiết kế bê tông cốt thép Các kết cấu của đập to đầu tương đối dày vàhàm lượng cốt thép ít, gần như kết cấu bê tông

1.2 ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA ĐẬP TRỤ CHỐNG

1.2.1 Ưu điểm

- Mặt chắn nước thường được thiết kế nằm nghiêng nên lợi dụng được trọnglượng khối nước để làm tăng ổn định cho đập

- Áp lực nước thấm đẩy ngược lên lên trụ và bản chắn nhỏ (với loại đập không

có bản đáy, hoặc có bản đáy nhưng có thiết bị thoát nước xuyên qua bản đáy, nằmgiữa các trụ)

- Thể tích đập không lớn, kết cấu mỏng nên tiết kiệm được rất nhiều vật liệu.Đập cao 100 m có thể tiết kiệm tư 40%-80% bê tông so với đập trọng lực cùng độcao Đập trọng lực cao 70m ứng suất nén lớn nhất không vượt quá 12x105N/m2trong khi đó cùng độ cao như thế ứng suất nén lớn nhất của đập trụ chống có thể đạtđược là 35x105N/m2

- Do đập trụ chống có kết cấu mỏng nên khi thi công sẽ tỏa nhiệt cao hơn vìvậy tiến độ thi công cũng nhanh hơn

- Khi đập trụ chống cao khoảng cách giữa các trụ tương đối lớn ta có thể bốtrí trạm thủy điện giữa 2 trụ do vậy làm giảm được chiều dài của ống áp lực

- Đập trụ chống có khả năng chịu được ở một độ quá tải nhất định Vì mộtnguyên nhân nào đó mực nước thượng lưu vượt quá mực nước thiết kế, lực nướcđẩy ngang tăng lên nhưng trọng lượng nước trên mặt chắn nằm nghiêng cũng tănglên Do đó khi mực nước hạ lưu không thay đổi thì có thể coi áp lực đẩy nổi tácdụng lên đập không tăng Những nhân tố đó giúp cho đập có khả năng chịu một độquá tải nhất định

1.2.2 Nhược điểm và những điều cần lưu ý khi thiết kế:

- Trụ pin có độ cứng hướng ngang nhỏ, ổn định hướng ngang kém Động đấthướng ngang có thể sinh ra chấn động cộng hưởng làm hỏng trụ pin Vì trụ đậptương đối mỏng nên có khả năng mất ổn định về uốn dọc Nhưng căn cứ vào nhữngkết quả tính toán nghiên cứu gần đây thì ổn định uốn dọc không phải là điều kiệnkhống chế

- Bản chắn nước của đập liên vòm và đập bản phẳng rất mỏng nên tính chốngthấm kém Khi mặt chắn nước bị nứt thì sửa chữa rất khó do đó yêu cầu về mặt vậtliệu của đập trụ chống tương đối cao về tính chống thấm, chống phong hóa, xâmthực, độ bền …

- Lượng cốt thép dùng nhiều hơn đập trọng lực nhất là đập liên vòm và đậpbản phẳng

- Yêu cầu xử lý nền rất cao so với đập trọng lực Đập trụ chống thường đượcxây dựng trên nền đá Nếu nền đá thì có thể sử dụng biện pháp phụt vữa tạo màngchắn, nếu không phải nền đá thì phải tạo cư, sân phủ hoặc chân khay để chốngthấm Nhưng về mặt xử lý nền chỉ cần bóc đá xung quanh trụ pin, không cần bóctoàn bộ đá nền nên giảm được khối lượng bóc móng và gia cố nền Mặt khác trongquá trình sử dụng khi cần có thể kiểm tra và gia cố nền dễ dàng

- Bố trí thi công phức tạp, nhiều ván khuôn, công tác dẫn dòng thi công ở đậptrụ chống khó hơn so với đập bê tông trọng lực Nếu bố trí dẫn dòng thi công quađập đang xây dựng thì dễ gây chấn động thân đập và xói nền đập

Về cơ bản đập trụ chống khắc phục được các nhược điểm của đập trọng lực.Việc chuyển tư thiết kế đập trọng lực sang đập trụ chống là một bước phát triển lớntrong kĩ thuật xây dựng đập

1.3 QUÁ TRÌNH XÂY DỰNG VÀ PHÁT TRIỂN ĐẬP TRỤ CHỐNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM [8],[16].

1.3.1 Lịch sử phát triển đập trụ chống trên thế giới.

Một trong những đập trụ chống đầu tiên trên thế giới là đập liên vòm bằng đáEltra có mặt vòm thẳng đứng cao 23m được xây dựng tại Tây Ban Nha cuối thế kỉXVI Sau đó mãi tới thế kỉ XIX mới xuất hiện các đập thuộc loại này những vẫn làtrọng lực Mái thượng lưu thẳng đứng , dùng các trụ để gia cố Tác dụng của trụ làchống trượt và truyền áp lực xuống nền

Năm 1929, Mỹ đã xây dựng đập to đầu đầu tiên – đập Don Martin cao 30m.Sau đó loại đập này được phát triển rộng rãi ở Italy, Thụy Điển, Scotland, NhậtBản, Liên Xô, Bulgary, Rumani, Iran

Hiện nay, trên thế giới đã có trên 500 đập bản chống được xây dựng Loạiđập bản phẳng đã có một số đập khá cao, như đập Possum Kingdom ở Mỹ cao

57,8m; khoảng cách giữa các trụ l = 12,2(m), xây năm 1941; đập Ecap (Argentina)xây năm 1949, có h = 88(m).

Hình 1.2: Hình ảnh đậpPossum Kingdom

Thuộc loại đập liên vòm, có thể kể đến một số đập cao như đập Beni Badel (Angieri) xây năm 1949, có h = 61(m); đập Mai Sơn( Trung Quốc) cao 88,24(m) Đập liên vòm cao nhất hiện nay là Daniel Johnson ở Canada, xây năm 1970, cao 215(m), khối lượng bê tông 2,23 triệu m3, gồm có vòm trung tâm nhịp l = 161,5 và

13 vòm khác có nhịp l = 76,2(m)

Hình 1.3: Hình ảnh đập Manicuogan 5 (Daniel Johnson)

Trong số các đập bản chống đã xây dựng cho đến nay thì loại đập bản phẳng

là phổ biến nhất Tuy nhiên, ngày nay loại đập to đầu cũng đang có xu hướng được

áp dụng rộng rãi do những ưu điểm của nó như kết cấu ít phức tạp, độ ổn định cao,tốc độ thi công nhanh Một số đập to đầu có chiều cao khá lớn như đập Ben Metir(Tuynidi) cao 71m, đập Mengil( Iran) cao 105m, đập Hanatagi -1( Nhật Bản) cao125m, đập Itaipu (Brazil – Paraguay) cao 196m

Hình 1.4: Hình ảnh đập Itaipu

Hình 1.5: Sơ đồ đập Itaipu

Hình 1.6: Hình ảnh đập Hanatagi

Trên đây là một số công trình đập trụ chống tiêu biểu trên thế giới Do mangnhững ưu điểm vượt trội so với các loại đập thông thường nên việc nghiên cứu xâydựng đập trụ chống trên thế giới ngày càng được mở rộng và phát huy Với điềukiện phát triển của máy tính, các phương pháp tính toán cũng như công nghệ thicông phức tạp nên việc xây dựng đập trụ chống trở thành tất yếu của những ngườiquản lý

1.3.2 Sự phát triển đập trụ chống tại Việt Nam.

Ở Việt Nam hiện nay, việc xây dựng đập trụ chống chưa phát triển như cácnước trên thế giới Nhưng hiện nay do đòi hỏi của ngành nông nghiệp, thủy lợi cùngvới sự phát triển của các môn khoa học về sức bền – kết cấu, cơ học đất và sự pháttriển nhanh chóng của máy tính và công nghệ thi công nên việc thiết kế xây dựngđập trụ chống đang được phổ biến rộng rãi Hiện đã và đang có một số con đập nhỏđược thiết kế và đã có một số con đập được đưa vào xây dựng Việc xây dựng đậptrụ chống chính là giải pháp tiết kiệm nguyên vật liệu, nhân công và thời gian ởnhững nước như nước ta Điều này thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ cả về kinh tế lẫnkhoa học nghiên cứu

- Đập Nậm Ngần: Công trình được xây dựng trên dòng suối Nậm Ngần xãViệt Lâm, xã Quảng Ngần, xã Thượng Sơn huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang Đượckhởi công xây dựng vào ngày 04/11/2005 và hoàn thành ngày 09/06/2009 Đậpdâng kết cấu đập vòm bằng bê tông cốt thép, chiều dài toàn bộ đập dâng vờ phải và

bờ trái 101,8m , chiều cao lớn nhất 43m Đập tràn kết cấu đập vòm bằng bê tông cốtthép, chiều rộng tràn 54m, chiều cao lớn nhất đến ngưỡng tràn 38m

Hình 1.7: Hình ảnh đập Nậm Ngần trong quá trình xây dựng đập chính

-Dự án thuỷ điện Nậm Khốt được xây dựng trên suối Nậm Khốt, thuộc địabàn xã Ngọc Chiến - Huyện Mường La - Tỉnh Sơn La Là công trình thứ 2 ở ViệtNam thi công đập theo dạng trụ chống Công trình cách thị trấn Mường La khoảng

25 km về phía đông bắc Tuy mới đang trong ở giai đoạn lập báo cáo thiết kế kĩthuật nhưng nó cho thấy tính ưu việt về chịu lực, ổn định cũng như phát huy hiệuquả kinh tế mà đập trụ chống mang lại

1.4 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG ĐẤT [4], [10], [12]

Động đất là một hiện tượng thiên nhiên gây ra rất nhiều thảm họa cho conngười và các công trình xây dựng Trong suốt chiều dài phát triển nhân loại, để bảo

vệ sinh mạng của mình và tài sản vật chất xã hội, con người đã có rất nhiều nỗ lựctrong việc nghiên cứu phòng - chống động đất Tuy đã có những bước tiến rấtngoạn mục trong lĩnh vực này, nhưng con người vẫn không ngăn được những thảm

họa do động đất gây ra Các trận động đất xảy ra trong những năm gần đây tại NhậtBản (1995), Thổ Nhĩ Kỳ (1999), Hy Lạp (1999), Đài Loan (1999), Ấn Độ (2001),Iran (2004) … đã chứng minh cho điều đó.

1.4.1 Định nghĩa và phân loại

Động đất là hiện tượng dao động rất mạnh trong nền đất xảy ra khi mộtnguồn năng lượng lớn được giải phóng trong thời gian rất ngắn do sự nứt rạn độtngột trong phần vỏ hoặc trong phần áo trên của quả đất

Trung tâm của các chuyển động địa chấn, nơi phát ra năng lượng về mặt lýthuyết, được quy về một điểm gọi là chấn tiêu Hình chiếu của chấn tiêu lên bề mặtquả đất được gọi là chấn tâm Khoảng cách tư chấn tiêu đến chấn tâm được gọi là

độ sâu chấn tiêu (H) Khoảng cách tư chấn tiêu và chấn tâm đến điểm quan trắcđược gọi tương ứng là tiêu cự hoặc khoảng cách chấn tiêu (R) và tâm cự hoặckhoảng cách chấn tâm (L)

Hình 1.8: Vị trí phát sinh động đất

Tùy thuộc vào độ sâu của chấn tiêu (H) mà động đất có thể được phân thành

Tư những năm 60 của thế kỷ XX, các nhà địa chất và địa chấn học đã đưa rathuyết kiến tạo mảng hay còn gọi là thuyết trôi dạt các lục địa để giải thích cho nguồngốc của các trận động đất xuất hiện trên thế giới Theo thuyết này, lúc đầu các lục địagắn liền với nhau được gọi là Panagea, sau đó cách đây khoảng chưng 200 triệu nămchúng tách ra thành nhiều mảng cứng di chuyển chậm tương đối so với nhau trên mộtlớp dung nham ở dạng thể lỏng, nhiệt độ cao để có hình dạng như ngày nay.

Các thành tựu khoa học kỹ thuật, đặc biệt là mạng lưới địa chấn kế và quantrắc địa chất trên thế giới đã chứng minh tính đúng đắn của thuyết kiến tạo mảng

Do đó trong vòng 10 năm tiếp theo, lý thuyết này đã được giới khoa học chấp nhậnmột cách rộng rãi và được xem là một trong những thành tựu khoa học lớn nhất củanhân loại trong thế kỷ XX

1.4.2.2 Động đất có nguồn gốc từ các đứt gẫy

Khi quan sát địa hình ta thường gặp những sự thay đổi đột ngột trong cấutrúc nền đá Ở một số chỗ, các vỉa đá có đặc tính khác nhau gối đầu vào nhau hoặctựa lên nhau dọc theo mặt tiếp xúc giữa chúng Sự cắt ngang cấu trúc địa chất nhưvậy được gọi là đứt gẫy hoặc phay địa chất

Các vết đứt gẫy được chia làm hai loại: hoạt động và không hoạt động Đứtgẫy hoạt động là những đứt gẫy đã trải qua biến dạng cách đây hàng trăm ngàn năm

và sẽ còn tiếp tục trong tương lai Đứt gẫy địa chấn nổi tiếng nhất trên thế giớithuộc loại này là đứt gẫy San Andreas ở California (Hoa Kỳ) Đứt gẫy này có chiềudài 300 km và trượt ngang 6.4m, tưng gây ra trận động đất ở San Francisco năm

1906 và nhiều trận động đất tiếp theo sau đó

Đa số các đứt gẫy được vẽ trên các bản đồ địa chất là không hoạt động Tuyvậy, đôi khi tại một đứt gẫy trước đó được xem là không hoạt động lại thấy trên nềnđất xuất hiện các vết nứt mới trong thời gian động đất

1.4.2.3 Động đất phát sinh từ các nguồn gốc khác

1 Sự giãn nở trong lớp vỏ đá cứng của quả đất

các lớp đất đá phía trên gây ra) đúng bằng cường độ của các mẫu đất đá điển hìnhchưa nứt ở nhiệt độ 500oC và áp suất tương đương ở độ sâu đó Nếu không có các

yếu tố khác can thiệp vào, lớp đá sẽ bị biến dạng dẻo mà không bao giờ có thể bịphá hoại dòn đột ngột và bị trượt do có ma sát dọc theo vết nứt Kết quả nghiên cứuđã cho thấy rằng sự tồn tại của nước trong lòng đất đã gây ra hiện tượng phá hoạiđột ngột do lực ma sát dọc theo các mép vết nứt bị giảm.

2 Động đất do các vụ nổ

Các trận động đất cũng có thể được gây ra bởi các vụ nổ hóa học hoặc hạtnhân Khi một vụ nổ hạt nhân ngầm xẩy ra, một năng lượng rất lớn được giảiphóng Trong nhiều thập kỷ qua, các vụ nổ hạt nhân ngầm trong lòng đất ở nhiềubãi thử trên thế giới đã gây ra các trận động đất mạnh (đạt tới độ lớn 7 độ Richter).Các sóng địa chấn phát sinh tư các vụ nổ này truyền đi và được các địa chấn kế ghilại đã chứng minh cho kết luận trên

3 Động đất do hoạt động của núi lửa

Tuy tương đối hiếm, nhưng các trận động đất cũng có thể phát sinh tư hoạtđộng của núi lửa Đối với những trận động đất phát sinh tư nguyên nhân này có thểphân thành 3 loại: do các vụ nổ khi núi lửa hoạt động, do chuyển động của dungnham và do sự kết hợp với các trận động đất kiến tạo

4 Động đất do sụp đổ nền đất

Các trận động đất do sụp đổ nền đất thường nhỏ và xẩy ra trong các vùng cóhang động ngầm hoặc khai thác mỏ Sự sụp đổ đột ngột trần các hầm mỏ hoặc hangđộng ngầm dưới đất là nguyên nhân trực tiếp gây ra chấn động nền đất

Các vụ trượt lở đất lớn đôi khi cũng gây ra các trận động đất thuộc dạngnày

5 Động đất do tích nước vào các hồ chứa

Việc tích nước vào các hồ chứa lớn đôi khi cũng làm phát sinh ra các trậnđộng đất mạnh Các trận động đất này có thể đạt tới độ lớn 6 độ Richter Cho tớinay người ta đã ghi nhận được trên 70 trận động đất ở nhiều nơi trên thế giới do tíchnước vào các hồ chứa nhân tạo bằng cách dùng đập ngăn sông

Ông Fan Xiao, Kỹ sư trưởng Cục Địa chất và Khoáng sản Tứ Xuyên, chorằng áp lực nước khổng lồ trong hồ chứa nhân tạo của đập Zipingpu đã đè lên các

rãnh nứt địa chất, có thể là một yêu tố gây ra trận động đất khủng khiếp hồi tháng5/2008 ở Tứ Xuyên, Trung Quốc.

Hình 1.9: Đập Zipingpu nhìn từ vệ tinh

Thực tế đập thuỷ điện Zipingpu cao 156m, nằm cách tâm chấn chỉ 5.5km vàcách các đường rãnh nứt địa chất chỉ có 550m Sức nặng của lượng nước trong hồcủa đập nước này tương đương với 325 triệu tấn

Hình 1.10: Vùng tâm chấn vụ động đất Tứ Xuyên

Hình 1.11: Đập Zipingpu không bị vỡ trong trận động đất, nhưng bị nứt nát, hiện

vẫn chưa được khôi phục.

1.4.3 Biểu đồ động đất

Biểu đồ ghi lại quỹ đạo chuyển động nền theo thời gian được gọi là biểu đồđộng đất Biểu đồ động đất là các tài liệu quan trọng để đánh giá tính chất của mộttrận động đất, đồng thời là số liệu để suy các thông số quan trọng trong thiết kếkháng chấn cho công trình xây dựng

Hình 1.12: Biểu đồ động đất

1.4.4 Đánh giá sức mạnh của động đất

Vấn đề đánh giá và đo sức mạnh của các trận động đất là một vấn đề rất quantrọng, được các nhà địa chấn học thường xuyên quan tâm nghiên cứu Trong nhiềuthế kỷ qua đã xuất hiện nhiều cách thức đánh giá định tính và định lượng các chuyểnđộng địa chấn nói riêng và sức mạnh động đất nói chung Hiện nay, sức mạnh độngđất được đánh giá qua: Thang cường độ động đất và Thang độ lớn động đất

(1) Thang độ lớn động đất - Thang Richter - Thang đo năng lượng động đất đượctính bằng Magnitude (M), Một Magnitude bằng một độ Richter

(2) Các thang đo cường độ động đất (I) được tính bằng cấp động đất đại diện là cácthang: MMI (12 cấp); MSK (12 cấp); JMA (8 cấp)

Thang động đất theo cường độ được thành lập trên ba tiêu chí:

- Con người có thể nhận biết được sự tác động đến môi trường xung quanh

- Sự tác động của động đất đến công trình

- Các hiện tượng thay đổi trong đất như hiện tượng tăng mực nước ngầm Magnitude và cường độ động đất là hai đại lượng khác nhau đặc trưng chosức mạnh của động đất Magnitude là đơn vị đo năng lượng của động đất còn cường

độ động đất được đặc trưng bởi trị số gia tốc địa chấn, mô tả động đất thông quachuyển vị, gia tốc, vận tốc của mặt đất khi động đất đi qua

Với cùng một trận động đất, năng lượng của động đất có giá trị Magnitudegiống nhau tại mọi nơi trên thế giới (không phụ thuộc vào khoảng cách đến chấntâm) còn cường độ động đất lại có giá trị khác nhau tại các điểm đo khác nhau (cànggần chấn tâm, cường độ động đất càng lớn)

Bảng 1-1: Bảng chuyển đổi tương đương giữa các thang động đất

1.0 1.00 1.67 2.33 3.00 3.67 4.33 5.00 5.67 6.33 7.00 7.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1.5 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỘNG ĐẤT Ở VIỆT NAM

1.5.1 Cấu trúc kiến tạo Việt Nam và vùng lân cận

đồ kiến tạo mạng của vỏ trái đất, lãnh thổ Việt Nam nằm trên một phần lồi củamảng Á - Âu, bị kẹp giữa ba mảng có mức độ hoạt động mạnh đó là các mảng Châu

Úc, mảng Philipin và mảng Thái Bình Dương Phía tây và phía nam của nước ta làvành đai động Himalaya và rãnh sâu Java được tạo ra do sự va chạm giữa mảngChâu Úc với mảng Á - Âu, còn phía đông là vành đai lửa Thái Bình Dương nổitiếng được tạo ra do sự va chạm giữa mảng Thái Bình Dương và mảng Philipin vớimảng Á - Âu Đặc biệt tại khu vực rãnh sâu Java nằm ở phía nam đảo Sumatra(Indonesia) ngày 26 tháng 12 năm 2004 đã xẩy ra trận động đất với độ lớn khoảng9.1 đến 9.3 độ Richter kèm theo sóng thần làm gần 300 nghìn người của 12 quốcgia ở Châu Á và Châu Phi chết và mất tích Nhiều tháng sau đó, đến tháng 5 năm

2005, theo thống kê của cục Địa lý và Khí tượng quốc gia Indonesia đã có 3183 cơn

chấn động vẫn tiếp tục xảy ra ở khu vực Aceh và đảo Sumatra, trong đó có nhữngtrận động đất với độ lớn gần 8 độ Richter Theo một báo cáo khoa học công bố ngày

20 tháng 5 năm 2005, trận động đất xẩy ra vào ngày 26 tháng 12 năm 2004 có thờigian kéo dài kỷ lục 500 - 600 giây Nguồn năng lượng được giải phóng ở chấn tiêutương đương một quả bom chứa 100 tỷ tấn thuốc nổ TNT, làm một mảng vỏ trái đấtdài khoảng 1300 km rộng khoảng 100 km tư tây Sumatra đến Myanmar bị dịchchuyển Ở nhiều nơi, nền đất đá dưới đáy biển bị nâng lên cao tới 10m Trận độngđất đã làm trục quay của quả đất bị thay đổi

Một số nhà khoa học cho rằng lãnh thổ Việt Nam và khu vực phụ cận đangchịu ảnh hưởng kéo theo của sự va chạm đồng thời của nhiều mảng kiến tạo Những

sự va chạm này khiến dãy Hymalaya cao dần lên và làm phần phía nam lục địaĐông Á bị biến dạng và phân chia thành các mảng nhỏ chuyển động theo các hướngkhác nhau chủ yếu là hướng Đông - Đông Nam Lãnh thổ Việt Nam cùng với khuvực phụ cận đang chuồi dần về phía Đông - Đông Nam với tốc độ khoảng 50mm/năm

1.5.2 Các trận động đất đã xẩy ra trên lãnh thổ Việt Nam

Trong lịch sử, các văn bản ghi chép còn giữ được đã cho thấy rất nhiều trậnđộng đất mạnh tư 3 độ Richter trở lên đã xẩy ra trên lãnh thổ nước ta Đó là các trậnđộng đất cấp VIII (6 độ Richter) ở quận Nhật Nam (Bắc Đồng Hới) vào năm 114,các trận động đất cấp VII và cấp VIII (5.5 - 6 độ Richter) ở Hà Nội vào các năm

1276, 1278, 1285, động đất cấp VIII-IX (trên 6 độ Richter) ở Yên Định - Vĩnh Lộc

- Nho Quan vào năm 1635, động đất cấp VIII (6 độ Richter) ở Nghệ An vào năm

1821, động đất cấp VII ở Hải Dương vào năm 1137, các trận động đất cấp VII (5.5

độ Richter) ở Phan Thiết vào các năm 1882 và 1887 … (tất cả các cấp cường độđộng

- Trận động đất xẩy ra vào ngày 24 tháng 6 năm 1983 có chấn tâm nằm ởhuyện Tuần Giáo (Lai Châu) Trận động đất này có độ lớn M = 6.7 (theo thangRichter) và cường độ ở vùng chấn tâm khoảng cấp VIII (theo thang MSK-64) Trậnđộng đất đã gây ra sụt lở lớn ở các dãy núi, vùi lấp khoảng 200 ha ruộng, một sốcông trình xây dựng nằm ở vùng chấn tâm bị phá hoại Nền đất bị nứt rộng 10cm vàdài tới 20km

- Trận động đất Điện Biên Phủ xẩy ra ngày tháng 2 năm 2001 có độ lớn M =5.3 độ Richter Chấn tâm của trận động đất này nằm tại vùng núi Nam Oun thuộcLào, cách thị xã Điện Biên khoảng 15km, với độ sâu chấn tiêu khoảng 12km Chấnđộng ở vùng chấn tâm đạt tới cấp VII-VIII theo thang MSK-64 Đập Pe Luông cáchchấn tâm 10km về phía đông bị nứt vai đập và phần tiếp xúc giữa đập với tràn Suốinước nóng Hua Pe nóng lên và có sự thay đổi về khoáng chất Sau chấn động chính

có hàng trăm dư chấn tiếp tục xẩy ra, trong đó có nhiều dư chấn mạnh tư 4.1 - 4.9

độ Richter gây chấn động cấp V-VI tại thị xã Điện Biên

Theo thống kê, tư trước đến nay ở Việt Nam đã xẩy ra 2 trận động đất cấpVIII, 11 trận động đất cấp VII và 60 trận động đất cấp VI (theo thang MSK-64).Phần lớn các trận động đất đó đều xẩy ra ở các tỉnh phía Bắc, dọc theo các vết đứtgẫy vùng Sông Hồng, Sông Chảy, Sông Đà, Sông Mã, Sông Cả, Lai Châu - ĐiệnBiên và nói chung đều có độ sâu chấn tiêu nông (H = 10 ÷ 20km) nên vùng ảnhhưởng hẹp

1.5.3 Một số các kết quả nghiên cứu động đất đã đạt được

trắc địa chấn này được xây dựng và hoạt động ở những thời điểm khác nhau: PhùLiễn (1924), Nha Trang (1957), Sapa (1961), Bắc Giang (1967), Hòa Bình (1972),Tuyên Quang (1975), Đà Lạt (1980), Hà Nội (1986) Tư năm 1986 đến năm 1995nhờ dự án của UNDP, mạng lưới các trạm địa chấn Việt Nam được tăng cường vàhiện đại hóa Đến nay chúng ta đã có 26 trạm địa chấn chu kỳ ngắn, ghi số trong đó

có hệ thống trạm địa chấn đo xa gồm 8 trạm xung quanh Hà Nội

Để phục vụ cho các yêu cầu về thiết kế kháng chấn các công trình xâydựng, cơ sở dữ liệu động đất trên lãnh thổ nước ta đã được xây dựng và tưng bướchoàn thiện Tư đầu những năm 60 của thế kỷ XX, công tác phân vùng động đất trênlãnh thổ nước ta đã được tiến hành với sự giúp đỡ của chuyên gia nước ngoài Năm

1968, Nha Khí tượng Việt Nam đã cho công bố “Sơ đồ phân vùng động đất miềnbắc Việt Nam” Để tiếp tục hoàn thiện bản đồ phân vùng động đất, năm 1992 BộKhoa học Công nghệ và Môi trường đã giao cho Viện Vật lý địa cầu thực hiện đềtài cấp nhà nước “Cơ sở dữ liệu cho các giải pháp giảm nhẹ hậu quả động đất ở ViệtNam” Kết quả nghiên cứu của đề tài này là các bản đồ phân vùng động đất với chu

kỳ lặp lại T = 200, 500 và 1000 năm và bản đồ phân vùng chấn động cực đại Imax(MSK-64) trên lãnh thổ Việt Nam tỷ lệ 1:1000000 (1996).

Để hoàn thiện hơn các bản đồ dự báo về mức độ nguy hiểm động đất trênlãnh thổ Việt Nam và tiếp cận bước đầu với phương pháp dự báo động đất về thờigian phát sinh, tư năm 2000 Bộ Khoa học Công nghệ đã giao cho Viện Vật lý Địacầu triển khai đề tài “Nghiên cứu dự báo động đất và dao động nền ở Việt Nam”.Một trong các kết quả nghiên cứu của đề tài này là bản đồ dự báo cường độ chấnđộng cực đại, bản đồ phân vùng gia tốc gia tốc nền cực đại a max và các bản đồphân vùng gia tốc nền với xác suất vượt quá 10% trong các khoảng thời gian 20, 50

và 100 năm

Như vậy với các kết quả nghiên cứu này, chúng ta đã có cơ sở dữ liệu cầnthiết để thực hiện việc thiết kế kháng chấn cho các công trình xây dựng trong cácvùng có động đất ở Việt Nam

1.6 ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘNG ĐẤT ĐẾN ĐẬP TRỤ CHỐNG[13]

lan truyền nhanh chóng dưới dạng sóng địa chấn Dưới ảnh hưởng của sóng địachấn có thể làm hư hại công trình do hình thành các ứng xử động đất như: sự thayđổi tính chất của khối đất đá, hóa mềm, hóa lỏng, chuyển vị, trượt đất hay sự hìnhthành sóng nước

Đập trụ chống là loại đập được xây dựng bằng các loại đất trên nền đất hay

đá Do đó, khi xảy ra động đất có thể bị hư hỏng dưới các dạng sau:

+ Nhất thời làm tăng các lực đứng và lực ngang gây sụt lở, trượt mái

+ Do sự rung lắc gây lún đập và nền

+ Đối với đất bão hòa có thể gây hiện tượng hóa dẻo hay hóa lỏng tạm thời,

tư đó làm giảm hay mất khả năng chống cắt của đất, do đó có thể gây trượt mái

+ Chuyển động cắt gây ra đứt gẫy trên mặt đập và ăn sâu vào trong thân đập.+ Hình thành sóng nước trong hồ, tác động vào mái đập gây mất ổn định Như vậy khi có động đất xảy ra, nó sẽ ảnh hưởng xấu đến sự làm việc bìnhthường của đập, có thể gây vỡ đập

- Chương 1 cũng đã nêu lên những ảnh hưởng của động đất đến đập trụ chống.Chính vì vậy vấn đề nghiên cứu đập trụ chống trong vùng động đất rất quan trọngnhằm xác định được kết cấu đập hợp lý, đảm bảo an toàn khi động đất xảy ra.

CHƯƠNG 2:CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CÓ XÉT ĐẾN TẢI

TRỌNG ĐỘNG ĐẤT 2.1 GIỚI THIỆU CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CÓ XÉT ĐẾN TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT

Tác dụng của động đất lên công trình xây dựng được hiểu là sự chuyển độngkéo theo của công trình khi mặt đất chuyển động hỗn loạn theo thời gian Khi côngtrình chuyển động sẽ xuất hiện các lực quán tính người ta gọi đó là lực động đất.Khi có lực động đất tác dụng, công trình sẽ xuất hiện các phản ứng động lực(chuyển vị, vận tốc, gia tốc, ứng suất, biến dạng…) gọi tắt là phản ứng

Để dự đoán một cách chính xác phản ứng của công trình dưới tác dụng củađộng đất là một công việc rất phức tạp và có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến nó:

- Magnitude của động đất, độ sâu chấn tiêu, tiêu cự, tâm cự

- Đặc trưng chuyển động của nền khi xảy ra động đất (gia tốc, chuyển vịnền)

- Các tính chất biến dạng của vật liệu và nền công trình dưới tác dụng của tảitrọng động đất

- Tầm quan trọng của công trình

- Trình độ thi công công trình

Cho đến nay phương pháp tính toán tải trọng động đất có thể chia thành hainhóm chính:

- Phương pháp tĩnh lực tương đương

- Phương pháp động lực

2.1.1 Các phương pháp tĩnh lực tương đương.

Theo phương pháp này, lực ngang do động đất sinh ra tác động lên côngtrình được thay bằng các tĩnh lực ngang tương đương nhằm đơn giản hóa cho việctính toán Các phương pháp thuộc nhóm này bao gồm:

- Phương pháp hệ số động đất

- Phương pháp hệ số mái dốc

- Phương pháp quay mái dốc

- Phương pháp dao động điều hòa (hay phương pháp tựa động)

2.1.1.1 Phương pháp hệ số động đất.

Nội dung chính của phương pháp là toàn bộ công trình được xem là một vậtthể rắn tuyệt đối cứng đặt trên nền, lực động đất tác dụng lên công trình có phươngngang, trị số bằng tích số khối lượng công trình và gia tốc nền cực đại amax:

Q K Q g

a a g

Q ma

F = = = = s (2-1)

Trong đó:

- m, Q: khối lượng và trọng lượng của toàn bộ công trình

- g: gia tốc trọng trường

- Ks = a/g:hệ số động đất được xác định trên cơ sở thực nghiệm

Như vậy nếu biết amax và trọng lượng công trình ta có thể xác định được lựcđộng đất tác dụng lên công trình

- Ưu điểm của phương pháp này là tính toán đơn giản và có thể áp dụng chocác công trình có hình dạng bất kỳ Công thức này sau đó được Omori điều chỉnhbằng cách bổ sung hệ số điều chỉnh α :

F = α.Ks.Q (2-2)

- Nhược điểm của phương pháp này là không xét đến biến dạng cũng nhưcác tính chất động học của công trình (tần số, hình dạng dao động riêng,…) và coigia tốc tại mọi điểm trên công trình là như nhau và bằng amax của nền

2.1.1.2 Phương pháp dao động điều hoà (phương pháp tựa động).

Năm 1920 một nhà khoa học Nhật là N.Mononobe đã đề nghị đưa các tínhchất biến dạng của kết cấu vào trong tính toán tải trọng động đất Ông đã xem xétkết cấu như hệ một bậc tự do và giả thiết trong thời gian xảy ra động đất nền đấtchuyển động theo quy luật điều hoà hình Sin Tuy nhiên, lực cản không được xétđến trong dao động của kết cấu Với giả thiết như vậy, phương trình chuyển động

có dạng:

]tSin.a[m)t(g.u.m)t(k)t(

Mononobe đã dùng hệ số sau trong tính toán tải trọng động đất:

2 o

)T

T(1

1

−

=β

(2-4)

Trong đó:

+ T: chu kỳ dao động của công trình;

+ To: chu kỳ dao động của nền đất, có giá trị tư 0,8-1s

T(1

1.Q.g

aF

2 o

qt max

- Do quan niệm mô hình toán là hệ số 1 bậc tự do nên cũng như Ohmori,phương pháp Mononobe chưa đưa ra giải pháp phân bố tải trọng địa chấn trên chiềucao công trình khi chúng là hệ có nhiều bậc tự do

NHẬN XÉT:

Các phương pháp tĩnh không xét đến tính chất biến dạng của công trình (PP hệ

số động đất) hoặc cũng chỉ cho các hệ kết cấu đơn giản Các phương pháp tĩnh lực có

ưu điểm là dễ sử dụng, tuy nhiên việc cố gắng đưa các hiện tượng động học mangđầy đủ tính ngẫu nhiên về tĩnh học đã là sai lệch trị số tính chất biến dạng và do đólàm sai lệch cả mức độ chống động đất của công trình

Hiện nay các phương pháp này chỉ được dùng cho các tính toán sơ bộ và đốivới các công trình không quan trọng, không thể dùng cho các công trình loại đặcbiệt

2.1.2 Các phương pháp động lực.[5]

Việc xác định các phản ứng động đất cực đại dựa theo đường cong phổ chính

là nội dung của phương pháp Phổ phản ứng (hay phổ tuyến tính) Phương pháp Phổ

được M.Bio đề xuất năm 1933, sau đó được nhiều nhà nghiên cứu bổ sung và hoànthiện.

Hình 2.1: Phổ gia tốc Sa

Đường phổ gia tốc do M.Bio xây dựng dựa trên phản ứng cực đại của hệ cácconson đơn có chu kỳ dao động riêng khác nhau đặt trên bàn rung

Hình 2.2: Cách thành lập phổ gia tốc của M.Bio

Đại đa số các quốc gia khi xây dựng tiêu chuẩn kháng chấn đều sử dụngphương pháp phổ với nhiều đặc điểm riêng được thể hiện qua các hệ số, tuy nhiên

về bản chất đều xuất phát tư công thức (2-5)

Tiêu chuẩn của Nga CHu∏ II - 7-81:

)g

a(Q.)

KKK(

Fki = 1 2 ψ ηki k βi ( 2-6)

Theo tài liệu của EM 1110-2-6050 ( Mỹ)

g

SQ)M

L(

k ik i

=

Φ

= : là khối lượng tổng quát

Tiêu chuẩn kháng chấn của Pháp PS-92

)T(Rmuum

umq

1

i

2 i i

+ ui, ur: là chuyển vị tương đối của khối lượng thứ i, r

+ R(T): có ý nghĩa tương tự như Sa.Các công thức (2-5), (2-6), (2-7), (2-8) ta thấy trong biểu thức lực động đấtđã xuất hiện các thành phần mô tả tính chất dao động riêng của công trình, đó là:

- Tần số dao động riêng ωi (hoặc chu kỳ dao động riêng Ti)

- Hệ số hình dạng dao động ηki (theo TC Nga), hay (Li.(ik/Mi) (theo TCMỹ)

- Phần trăm cản tới hạn υi

Như vậy phương pháp động lực đã mô tả được đầy đủ hơn các tính chất độnghọc của công trình, cho thấy ảnh hưởng của các tính chất biến dạng đến phản ứngcủa công trình đối với lực động đất

Đặc trưng động học nói trên lại phụ thuộc vào hình dạng, kích thước côngtrình và sự phân bố khối lượng trong kết cấu Công trình cửa lấy nước có rất nhiềukích thước khác nhau, trọng lượng tại các cao độ cũng khác nhau hay độ cứng phân

bố khác nhau theo chiều cao cho nên tính chất động học cũng rất phức tạp Việc kể

đến ảnh hưởng của các yếu tố động học nói trên đến phản ứng động đất của côngtrình hiện là vấn đề còn đang nghiên cứu.

Lực động đất tổng cộng tác dụng vào công trình sẽ được tổ hợp tư lực độngđất theo các dạng dao động riêng chính theo một nguyên tắc nào đó Về mặt lýthuyết tất cả các dao động phải được kể đến Tuy nhiên, việc xác định được tất cảcác dạng dao động riêng của công trình đặc biệt là các công trình phức tạp là mộtviệc làm khó

Do đó việc kể đến ảnh hưởng của tất cả các dạng dao động riêng đến giá trịđộng đất toàn phần cũng là điều mà cho đến nay chưa ở đâu làm được

Thực tế các tiêu chuẩn kháng chấn thường quy định số lượng các dạng daođộng tham gia vào phản ứng động đất toàn phần ứng với mỗi dạng công trình làkhác nhau, riêng đối với cửa nhận nước qui định này là không thống nhất

Thực tế phương pháp này tính toán cho nhiều loại công trình nhưng nó cũngchỉ kể đến ảnh hưởng của một dạng dao động riêng

Nhược điểm chính của phương pháp này là tính toán phức tạp và cần có biểu

đồ gia tốc ghi được khi quan trắc Cho đến nay phương pháp này dùng rất hạn chế,chỉ khi nghiên cứu các công trình quan trọng và có đủ tài liệu Việc tính toán phảithực hiện bằng các phần mềm trên máy tính

2.1.2.1 Phương pháp ngẫu nhiên

Phương pháp ngẫu nhiên nghiên cứu các hệ kết cấu chịu tác động của độngđất, vật liệu của kết cấu và động đất là yếu tố ngẫu nhiên thay đổi theo thời gian.Bài toán nhằm xác định đặc tính xác suất cho trước của nền đất Bài toán dao độngđộng đất dẫn đến bài toán cơ bản của lý thuyết hàm ngẫu nhiên bằng việc xây dựnghàm ngẫu nhiên tư hàm ngẫu nhiên đã cho

Đây là phương pháp hiên đại trong lĩnh vực động lực kháng chấn nhưng việcthu thập thông tin xác suất chính xác và tác động của động đất ở tưng vùng là mộtbài toán khó

2.1.2.2 Phương pháp chồng dao động.

Nội dung của phương pháp này là biến đổi các phương trình chuyển động vềdạng phụ thuộc vào các véc tơ riêng, hay các dạng dao động riêng áp dụng phương

pháp chuyển tọa độ thông thường phù hợp với Clugh và Penzien(1993), tư phươngtrình:

m.

r(t) + c..

r(t) + k.r(t) = p(t) (2-9)Tách các phương trình chuyển động cho tưng dạng dao động riêng biệt sau:

)t()t(

)t(P

.M

1)

r(t) = φ1.r1(t)+φ2 r.2(t)+ +φn r.n(t) (2-14)

2.1.2.3 Phương pháp phổ phản ứng.

Phương pháp này quan tâm tới các giá trị cực đại của các chuyển vị và cáclực thành phần trong mỗi dạng dao động Các giá trị cực đại này được tính toán tư(2-10) và thường được lập thành các đường cong phổ thiết kế trên cơ sở bao của các

trận động đất điển hình cho tưng vùng Phản ứng cực đại toàn phần sẽ được tổ hợptheo nguyên tắc cộng tác dụng tư phản ứng cực đại của các dạng dao động riêngquan trọng và theo các thành phần động động đất đầu vào (các hướng tác dụng khácnhau của động đất) Hiện nay phương pháp này được sử dụng rộng rãi để tính toánbài toán động do nó mô tả sự làm việc của kết cấu gần với thực tế hơn.

2.1.2.4 Phương pháp lịch sử thời gian.

Đặc điểm của phương pháp lịch sử thời gian là mô tả đầy đủ các phản ứngđộng đất của kết cấu, trong đó có ảnh hưởng tương tác giữa kết cấu nền và kết cấutrước khi xảy ra động đất, số liệu đầu vào dưới dạng biểu đồ gia tốc mô tả chính xáchơn nhiều khía cạnh của chuyển dịch động đất nền như khoảng thời gian tồn tại, sốlượng chu kỳ, sự có mặt của rung động và chuỗi rung động, cho phép tìm ra khâuyếu của kết cấu để tăng cường trước cho nó cũng như cho phép sử dụng vật liệu hợp

sẽ được trình bày trong chương này

Như vậy phương pháp động lực đã mô tả đầy đủ hơn các tính chất động họccủa công trình, cho thấy ảnh hưởng của các tính chất biến dạng đến phản ứng củacông trình đối với lực động đất

2.1.3 Một số công thức tính động đất theo quy định của một số nước

a Công thức tính tải trọng động đất ngang ở Nhật

S = Ko.Q.β (2-15)Trong đó:

V = Z.K.C.W (2-16)Trong đó:

+ V: là tải trọng động đất ngang tác dụng lên toàn bộ công trình

+ Z: là hệ số trấn động phụ thuộc vào vùng đất

+ K: là hệ số tính đến khả năng chống lại của công trình đối vớitác dụng của động đất (K = 0,67 - 1,33)

+ C: là hệ số phụ thuộc vào tính chất động lực của công trình xácđịnh theo công thức:

1,0T

05,0

c Công thức tính tải trọng ngang của Liên Xô[18]

Sik = Qk.Kc.ηik.βi (2-17)

d Công thức tính tải trọng ngang của Pháp

H = α.β.γ.δ.G (2-18)Trong đó: + α: là hệ số cường độ động đất phụ thuộc vào cấp động đất