NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CỦA NHÀ CAO TẦNG BÊ TÔNG CỐT THÉP CÓ TẦNG CỨNG CHỊU TÁC ĐỘNG CỦA ĐỘNG ĐẤT Ở VIỆT NAM

Nguyễn Hồng Hải – Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng Trang 1 1 PHỤ LỤC 1 – CẤU TRÚC FILE ĐẦU VÀO CỦA PHẦN MỀM RUAUMOKO 1.1 Mở đầu Phụ lục này trình bày các nội dung liên quan đến cấu tr

Trang 1

NGUYỄN HỒNG HẢI

NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CỦA NHÀ CAO TẦNG BÊ

TÔNG CỐT THÉP CÓ TẦNG CỨNG CHỊU TÁC ĐỘNG CỦA

Trang 2

i

1 PHỤ LỤC 1 – CẤU TRÚC FILE ĐẦU VÀO CỦA PHẦN MỀM RUAUMOKO 1

1.1 MỞ ĐẦU 1

1.2 CẤU TRÚC FILE SỐ LIỆU ĐẦU VÀO CỦA PHẦN MỀM RUAUMOKO 1

1.2.1 Các tham số chung của mô hình phân tích 1

1.2.2 Số liệu về nút 5

1.2.3 Số liệu về phần tử 5

1.2.4 Số liệu về thuộc tính phần tử 6

1.2.5 Số liệu về khối lượng 9

1.2.6 Số liệu về tải trọng tập trung ở nút 9

1.2.7 Số liệu về tải trọng động đất theo lịch sử thời gian 9

1.3 FILE SỐ LIỆU ĐẦU VÀO DUNG ĐỂ PHÂN TÍCH KẾT CẤU 10

2 PHỤ LỤC II – TÍNH TOÁN KIỂM CHỨNG SỰ PHÙ HỢP CỦA PHỔ CHUYỂN VỊ 34

2.1 GIỚI THIỆU 34

2.2 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH TĨNH PHI TUYẾN 35

2.3 XÁC ĐỊNH CHUYỂN VỊ MỤC TIÊU 36

2.4 NHẬN XÉT 36

3 PHỤ LỤC III – KIỂM TRA ĐỘ TIN CẬY CỦA CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN CHUYỂN VỊ MỤC TIÊU 38 3.1 MỞ ĐẦU 38

3.2 THÔNG TIN VỀ CÔNG TRÌNH VÀ KẾT QUẢ PHÂN TÍCH 38

3.3 NHẬN XÉT 40

4 PHỤ LỤC IV – KẾT QUẢ PHÂN TÍCH 41

4.1 KẾT QUẢ NỘI LỰC 41

4.1.1 Lực dọc của cột xung quanh tầng cứng - GM1 (kN) 41

4.1.4 Mô men của cột gần tầng cứng - GM1 89

4.2 CHUYỂN VỊ ĐỈNH 138

4.3 HÌNH ẢNH HÌNH THÀNH KHỚP DẺO 154

4.3.1 Sóng GM1 154

4.3.2 Sóng GM2 156

4.3.3 Sóng GM3 158

4.3.4 Sóng GM4 160

4.3.5 Sóng GM5 162

4.3.6 Sóng GM6 164

Trang 3

ii

5.1 QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM 167

5.1.1 Hệ thống gia tải 167

5.1.2 Thiết bị đo lường và hệ thống thu nhận số liệu 169

5.1.3 Quy trình gia tải 176

5.1.4 Trình tự thí nghiệm 177

5.2 HÌNH ẢNH THÍ NGHIỆM 181

6 PHỤ LỤC VI – BẢN VẼ MẪU THÍ NGHIỆM 190

Trang 4

NCS Nguyễn Hồng Hải – Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng Trang 1

1 PHỤ LỤC 1 – CẤU TRÚC FILE ĐẦU VÀO CỦA PHẦN MỀM RUAUMOKO 1.1 Mở đầu

Phụ lục này trình bày các nội dung liên quan đến cấu trúc file đầu vào của phần mềm Ruaumoko để thể hiện rõ các số liệu đầu vào trong các mô hình phân tích phi tuyến được sử dụng trong luận án (sẽ trình bày trong các phụ lục tiếp theo) Ở đây chỉ trình bày các phần nội dung liên quan trực tiếp đến mô hình phân tích mà luận án sử dụng, các nội dung khác xem hướng dẫn sử dụng của phần mềm

1.2 Cấu trúc file số liệu đầu vào của phần mềm Ruaumoko

Cấu trúc file số liệu đầu vào gồm các phần sau:

- Các tham số chung của mô hình phân tích

- Số liệu về tải trọng động đất theo thời gian

1.2.1 Các tham số chung của mô hình phân tích

Các tham số chung của mô hình phân tích bao gồm:

- Tiêu đề (tên của mô hình phân tích)

- Các tham số điều khiển

- Các tham số về mô hình

- Các tham số về xuất và vẽ kết quả

- Các tham số điều khiển lặp và vận tốc sóng

1) Tiêu đề (Description of the Analysis), viết theo định dạng sau:

Description of the structure (up to 79 alphanumeric characters)

Miêu tả về kết cấu (nhiều nhất 79 ký tự)

2) Các tham số điều khiển (Principal Analysis Options)

IPANAL IFMT IPLAS IPCONM ICTYPE IPVERT INLGEO IPNF IZERO ORTHO IMODE

Ý nghĩa của các tham số trên như sau:

IPANAL = 0 Phân tích tĩnh

= 1 Phân tích tĩnh và dạng dao động

Trang 5

= 2 Phân tích động theo lịch sử thời gian sử dụng phương pháp Newmark

= 3 Phân tích động theo lịch sử thời gian sử dụng phương pháp sai phân

= 4 Giống như IPANAL = 2, nhưng xem ghi chú bên dưới (*)

= 6 Phân tích đẩy dần tương thích (Adaptive Push-over)

= 7 Phân tích đẩy dần tương thích lặp (Cyclic Adaptive Push-over)

= 8 Phân tích với chuyển vị nền biến thiên theo thời gian

= 10 Phân tích phổ phản ứng (Response Spectrum Analysis)

IFMT = 0 Xuất file kết quả dạng nhị phân với tên mở rộng là RES

= 1 Xuất file kết quả dạng nhị phân theo mã ASCII với tên mở rộng là RAS

IPLAS = 0 Phân tích tuyến tính theo lịch sử thời gian

= 1 Phân tính phi tuyến theo lịch sử thời gian

IPCONM = 0 Sử dụng ma trận khối lượng tập trung trong phân tích động

(Lumped mass matrix used in Time-history)

= 1 Sử dụng ma trận khối lượng dạng đường chéo trong phân tích động (Diagonal mass matrix used in Time-history)

= 2 Sử dụng ma trận khối lượng tương thích trong phân tích động (Consistent mass matrix used in Time-history)

ICTYPE = 0 Cản Rayleigh với độ cứng ban đầu

= 1 Cản Rayleigh với độ cứng tuyến tính

= 2 Hệ số cản thay đổi tuyến tính tùy theo chu kỳ

= 3 Hệ số cản thay đổi tuyến tính 3 đoạn thẳng tùy theo chu kỳ

= 4 Chỉ định theo dạng dao động

IPVERT = 0 Động đất theo phương X

= 1 Động đất theo phương Y

= 2 Động đất theo cả phương X và Y

= -n Số thành phần trong lịch sử gia tải động

= +n Số thành phần chuyển động, khi IPANAL =8 hoặc 9

INLGEO = 0 Sử dụng giả thiết biến dạng nhỏ

= 1 Xét đến biến dạng lớn

Trang 6

= 2 Xét đến hiệu ứng P-Delta

IPNF = 0 Thực hiện phân tích dạng dao động sau khi phân tích tĩnh

= 1 Không tính toán chu kỳ dao động và dạng dao động

= 2 Thực hiện phân tích dạng dao động trước khi phân tích tĩnh

IZERO = 0 Không xuất các kết quả bằng không

= 1 Xuất tất cả các kết quả

ORTHO = 0 Không thực hiện việc kiểm tra tính trực giao của các dạng dao động

= 1 Xuất kết quả kiểm tra tính trực giao của các dạng dao động

IMODE = 0 Sử dụng thuật toán “Householder QR” để tính trị riêng của ma trận

= 1 Sử dụng thuật toán Jacobi để tính trị riêng

= 2 Sử dụng thuật toán “không gian con” để tính trị riêng

Ghi chú: (*) không trình bày ở đây, chi tiết xem hướng dẫn sử dụng phần mềm

3) Tham số về mô hình

NNP NMEM NTYPE M MODE1 MODE2 GRAV C1 C2 DT TIME FACTOR

NNP Số lượng nút

NMEM Số lượng phần tử

NTYPE Số lượng tiết diện trong bảng tiết diện

M Số lượng dạng dao động cần xuất ra

MODE1 Số thứ tự của dạng dao động ứng với tỷ số cản đầu tiên

MODE2 Số thứ tự của dạng dao động ứng với tỷ số cản thứ hai

GRAV Gia tốc trọng trường

C1 Tỷ số cản (phần trăm) ứng với MODE1

C2 Tỷ số cản (phần trăm) ứng với MODE2

DT Bước thời gian (time step)

TIME Tổng thời gian khi phân tích theo lịch sử thời gian

FACTOR Hệ số áp dụng cho số liệu đầu vào khi phân tích theo lịch sử thời gian

4) Tham số vẽ và xuất kết quả

KP KPA KPLOT JOUT DSTORT DFACT XMAX YMAX NLEVEL NUP IRESID KDUMP

Trang 7

KP = 0 Không xuất kết quả phân tích động

= k Xuất kết quả sau mỗi k bước phân tích

KPA = 0 Không xuất kết quả phân tích động cho chương trình DYNPLOT

= k Xuất kết quả sau mỗi k bước phân tích cho chương trình DYNPLOT

KPLOT = 0 Vẽ khớp dẻo mỗi khi trạng thái của kết cấu thay đổi

= k Vẽ khớp dẻo sau mỗi k bước phân tích

JOUT = 0 Không sử dụng

DSTORT = 1 Không sử dụng

DFACT Hệ số phóng đại khi vẽ chuyển vị trên màn hình

XMAX Chuyển vị lớn nhất theo phương X khi xuất kết quả trên màn hình

YMAX Chuyển vị lớn nhất theo phương Y khi xuất kết quả trên màn hình

NLEVEL Số lượng các mức cao độ để tính chuyển vị lệch tầng

NUP Trục đứng để tính chuyển vị lệch, =1 (trục X), =2 (trục Y)

IRESID = 1 Xuất chuyển vị, lực dư tại khi kết thúc phân tích động

= 0 Không xuất chuyển vị và lực dư

KDUMP = 0 Không xuất ma trận khối lượng và ma trận độ cứng

= k Xuất ma trận khối lượng và ma trận độ cứng sau mỗi k bước phân tích động

5) Tham số điều khiển lặp và vận tốc sóng

MAXIT MAXCIT FTEST WAVEX WAVEY THETA DXMAX DYMAX D OMEGA F

MAXIT Số lượng vòng lặp lớn nhất trong mỗi bước phân tích

MAXCIT Số vòng lặp lớn nhất khi ICTYPE = 2, 3 hoặc 4 Các trường hợp khác lấy =0

FTEST Độ lớn của vecto lực không cân bằng trong mỗi bước phân tích

WAVEX Vận tốc sóng truyền theo phương X (=0.0 ứng với vô hạn)

WAVEY Vận tốc sóng truyền theo phương Y (=0.0 ứng với vô hạn)

THETA Góc giữa động đất theo phương X và phương Y với trục X, Y của kết cấu

DXMAX Điều kiện dừng phân tích khi chuyển vị theo phương X vượt quá

DYMAX Điều kiện dừng phân tích khi chuyển vị theo phương Y vượt quá

D Hệ số phân tán của sóng Lấy bằng 0: không phân tán; = 1.0: phân tán lớn nhất; = 100: phân

tán nhỏ nhất

Trang 8

OMEGA Tần số đặc trưng (radian/giây) của động đất sử dụng khi phân tán

F Hệ số phân tán (lấy mặc định bằng 0.1)

1.2.2 Số liệu về nút

Số liệu về nút bắt đầu bằng dòng lệnh sau:

NODES IOUT

IOUT Mã khống chế xuất kết quả

N X( N) Y(N) NF1 NF2 NF3 KUP1 KUP2 KUP3 IOUT

N Số thứ tự của nút

X(N) Tọa độ theo phương X của nút

Y(N) Tọa độ theo phương Y của nút

NF1 = 1 Chuyển vị theo phương X không bị ràng buộc

= 0 Chuyển vị theo phương X bằng không (=0.0)

NF2 = 1 Chuyển vị theo phương Y không bị ràng buộc

= 0 Chuyển vị theo phương Y bằng không (=0.0)

NF3 = 1 Góc xoay theo phương Z không bị ràng buộc

= 0 Góc xoay theo phương Z bằng không (=0.0)

KUP1 = 1 Không có sự liên kết (coupling) của chuyển vị theo phương X

= J Chuyển vị theo phương X bằng với chuyển vị theo phương X của nút J

KUP2 = 1 Không có sự liên kết (coupling) của chuyển vị theo phương Y

= J Chuyển vị theo phương Y bằng với chuyển vị theo phương Y của nút J

KUP3 = 1 Không có sự liên kết (coupling) của góc xoay theo phương Z

= J góc xoay theo phương Z bằng với góc xoay theo phương Z của nút J

1.2.3 Số liệu về phần tử

Số liệu về phần tử bắt đầu bằng dòng lệnh sau:

Trang 9

ELEMENTS IOUT

N MT NODE1 NODE2 NODE3 NODE4 IOUT

N Số thứ tự của phần tử

MT Loại phần tử

NODE1 Số thứ tự nút 1

NODE2 Số thứ tự nút 2

NODE3 Nút phía trong ở đầu nút 1, nếu NODE3=0 hoặc để trống sẽ lấy giá trị =NODE1

NODE4 Nút phía trong ở đầu nút 2, nếu NODE4=0 hoặc để trống sẽ lấy giá trị =NODE2

TYPE = FRAME Phần tử thanh (dầm, cột)

= SPRING Phần tử lò xo (tuyến tính hoặc xoay)

Trang 10

= GROUND Phần tử móng

= MULTISPRING Phần tử khớp nhiều lò xo (Multi – Spring Hinge Element)

= COMPOUND Phần tử khớp lò xo phức hợp

LABEL Ghi chú về phần tử, nhiều nhất là 30 ký tự

Dưới đây giới thiệu bảng thuộc tính của phần tử thanh

ITYPE IPIN ICOND IHYST ILOS IDAM G ICOL IGA IDUCT

IHYST = n Quy luật trễ (chi tiết xem hướng dẫn sử dụng phần mềm)

ILOS = 0 Không có sự suy giảm về cường độ

= 1 Có sự suy giảm về cường độ theo mỗi phương dựa theo hệ số dẻo

= 2 Có sự suy giảm về cường độ phụ thuộc vào số vòng lặp

= 3 Có sự suy giảm về cường độ phụ thuộc vào độ dẻo lớn nhất

IDAM = 0 Không tính toán chỉ số hư hỏng

= m Tính toán chỉ số hư hỏng (m là số nguyên > 0 sử dụng làm trọng số)

ICOL = 0 Độ dẻo của cột được tính toán tại điểm cân bằng của lực dọc

= 1 Độ dẻo của cột được tính toán theo tải trọng tĩnh dọc trục

= 2 Độ dẻo của cột được tính toán khi lực dọc bằng không

= 3 Độ dẻo của cột được tính toán tại mỗi bước phân tích theo lực dọc trong cột

IGA = 0 Biến dạng cắt là đàn hồi

= 1 Biến dạng cắt là đàn dẻo theo quy luật trễ SINA

Trang 11

IDUCT = 0 Độ cứng chịu uốn là hằng số khi mô men chảy dẻo thay đổi

= 1 Độ cứng chịu uốn biến thiên nhưng độ cong chảy dẻo là hằng số

Các thông số về tiết diện thanh thể hiện trong dòng lệnh sau:

E G A AS I WGT END1 END2 FJ1 FJ2

E Mô đun đàn hồi của vật liệu

G Mô đun chịu cắt của vật liệu

A Diện tích tiết diện ngang

AS Diện tích chịu cắt của tiết diện

I Mô men quán tính của tiết diện

WGT Trọng lượng trên đơn vị chiều dài

END1 Chiều dài đoạn nối cứng đầu nút 1

END2 Chiều dài đoạn nối cứng đầu nút 2

FJ1 Độ mềm tại đầu nút 1 (radian/đơn vị mô men)

FJ2 Độ mềm tại đầu nút 2 (radian/đơn vị mô men)

Các thông số về hình thành mặt dẻo của phần tử dầm – cột bằng bê tông cốt thép bao gồm:

PYC PB MB M1B M2B M0 PYT IEND

PYC Lực dọc (nén) chảy dẻo (<0)

PB Lực dọc (nén) tại điểm B (<0)

MB Mô men dẻo tại điểm B

M1B Mô men dẻo tại điểm P=(2/3)PB

M2B Mô men dẻo tại điểm P=(1/3)PB

M0 Mô men dẻo tại điểm P=0

PYT Lực kéo chảy dẻo

IEND = 0 đầu thứ 2 có cùng thuộc tính với đầu 1; =1: khai thêm 1 hàng cho đầu thứ 2

Trang 12

1.2.5 Số liệu về khối lượng

Số liệu về trọng lượng tập trung ở nút được khai báo theo câu lệnh

N WX WY WM

WX Trọng lượng ở nút theo phương X

WY Trọng lượng ở nút theo phương Y

WM Trọng lượng theo phương xoay

1.2.6 Số liệu về tải trọng tập trung ở nút

Số liệu về tải trọng tập trung ở nút được khai báo theo câu lệnh

N FX FY FM

FX Tải trọng ở nút theo phương X

FY Tải trọng ở nút theo phương Y

FM Mô men ở nút

1.2.7 Số liệu về tải trọng động đất theo lịch sử thời gian

Số liệu về tải trọng động đất được khai báo theo câu lệnh sau:

IBERG ISTART DELTAT ASCALE END VEL DIS TSCALE

Trang 13

IBERG = 0 Sóng động đất theo định dạng BERG

ISTART Số thứ tự của dòng trong file đầu vào

DELTAT Khoảng cách thời gian trong file số liệu

ASCALE Hệ số tỷ lệ của file (mặc định lấy bằng 1.0)

END Ký hiệu kết thúc file

VEL Vận tốc ban đầu (giá trị mặc định lấy bằng 0)

DIS Chuyển vị ban đầu (giá trị mặc định lấy bằng 0)

TSCALE Tỷ lệ thời gian cho toàn bộ số liệu (mặc định bằng 1.0)

1.3 File số liệu đầu vào dung để phân tích kết cấu

* Fifty five STOREY FRAME - Elastic Upper Columns - Earthquake Analysis

* Small Displacement Analysis

* JURY 55 STOREY FRAME - WALL, Capacity design principles

* RAYLEIGH Initial Stiffness Damping with 5% in MODE 1 and 5% in MODE 10

* Nodes at each level slaved horizontally - excludes girder elongation

* All Degrees of Freedom have inertia (including joint rotations)

* All girders with Bi-linear Hysteresis

* Ground Floor columns with Bi-linear Hysteresis - remainder elastic

Trang 14

Trang 15

Trang 16

Trang 17

Trang 18

Trang 19

Trang 20

Trang 21

Trang 22

Trang 23

Trang 24

Trang 25

Trang 26

Trang 27

Trang 28

Trang 29

Trang 30

Trang 31

Trang 32

Trang 33

Trang 34

Trang 35

Trang 36

Trang 37

2 PHỤ LỤC II – TÍNH TOÁN KIỂM CHỨNG SỰ PHÙ HỢP CỦA PHỔ CHUYỂN VỊ

2.1 Giới thiệu

Phụ lục này trình bày việc tính toán chuyển vị mục tiêu cho một công trình cao 301m có hai tầng cứng ở Melbourne được tham khảo từ luận án tiến sĩ của Nilupa về ứng xử của kết cấu

cao tầng có tầng cứng chịu tác động của động đất (tài liệu tham khảo [73] - Herath Nilupa

Behaviour of outrigger braced tall buildings subjected to earthquake loads, PhD thesis, Dept

of Infrastructure Engineering, The University of Melbourne, 2011) nhằm minh chứng thêm cho

kết luận về sự không phù hợp khi lựa chọn phổ gia tốc (hoặc phổ chuyển vị) theo tiêu chuẩn TCVN 9386:2012 để xác định chuyển vị mục tiêu trong phân tích tĩnh phi tuyến Các thông số chính về công trình như sau:

Hình 2-1: Mặt bằng tầng điển hình của công trình tham khảo

- Mặt bằng tầng điển hình của công trình: xem Hình 2-1;

- Tĩnh tải phụ thêm và hoạt tải của sàn đều là 1.5 kPa;

- Tổng chiều cao công trình là 301m, chiều cao mỗi tầng là 3.5m;

- Sử dụng sàn ứng lực trước dày 250mm với hệ dầm bẹt rộng 2400mm cao 500mm;

Trang 38

- Chiều cao của dầm cứng là 7m, bố trí tại tầng 28 và 59;

- Kích thước lõi là 12x12m, dày 800mm;

- Kích thước cột là 1.5x3.0m;

- Bê tông: ′ = 80 , = 45750 ;

- Cốt thép: = 500 , = 200 ;

2.2 Kết quả phân tích tĩnh phi tuyến

Tương tự như cách làm trong tài liệu [73], mô hình khung phẳng của công trình này cũng được xây dựng và sử dụng phần mềm Ruaumoko để phân tích Sơ đồ phân bố tải ngang sử dụng phân bố tuyến tính Hình 2-2 thể hiện đường cong quan hệ lực cắt đáy – chuyển vị đỉnh của công trình Các tham số chuyển đổi sang hệ một bậc tự do tương đương của công trình như sau:

• Khối lượng của hệ một bậc tự do tương đương: m*=91350 ton;

• Hệ số chuyển đổi: Γ=1.491;

Hình 2-2: Đường cong khả năng của công trình

040008000120001600020000

Trang 39

Hình 2-3: Đường cong khả năng của hệ một bậc tự do tương đương

2.3 Xác định chuyển vị mục tiêu

Chuyển vị mục tiêu được xác định theo dựa theo cả hai đường cong phổ xác định theo tiêu chuẩn TCVN 9386:2012 và ASCE 7-10 Các tham số của các đường cong phổ này tương tự với các tham số trong ví dụ trình bày trong chương 3 của luận án, cụ thể như sau:

• Theo ASCE 7-10: Thực hiện phân tích tương tự, quy trình lặp cho kết quả chuyển

vị mục tiêu của hệ một bậc tự do tương đương là 0.406m ứng với lực cắt đáy bằng

4169 kN Chuyển vị mục tiêu của hệ nhiều bậc tự do bằng 0.406Γ = 0.406x1.491 =

0.6m, ứng với lực cắt đáy bằng 6218kN

2.4 Nhận xét

Như vậy, một lần nữa có thể thấy việc lựa chọn phổ chuyển vị ảnh hưởng rất lớn tới giá trị chuyển vị mục tiêu trong bài toán phân tích tĩnh phi tuyến Trong tài liệu tham khảo trên, tác giả khi sử dụng phổ chuyển vị theo EC8 để thực hiện việc tính toán thiết kế công trình cũng tự

02000400060008000100001200014000

Trang 40

động điều chỉnh giá trị chu kỳ góc, tuy nhiên tác giả không giải thích cho những điều chỉnh này

Tóm lại, nhận định của luận án về sự chưa phù hợp nếu sử dụng phổ chuyển gia tốc (hay phổ chuyển vị) theo tiêu chuẩn TCVN 9386:2012 để xác định chuyển vị mục tiêu trong phân tích tĩnh phi tuyến hoặc để điều chỉnh giản đồ gia tốc dùng cho phân tích động phi tuyến ở khoảng chu kỳ dài (dạng công trình cao tầng/siêu cao tầng) là có cơ sở Trong trường hợp chưa

có nghiên cứu sâu hơn, thì việc sử dụng phổ theo tiêu chuẩn ASCE để thay thế cũng là một chọn lựa để áp dụng trong thực hành

Định dạng
Số trang	201
Dung lượng	3,61 MB