CHƯƠNG 3: TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG 1. TẢI TRỌNG ĐỨNG TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH
2. TẢI TRỌNG NGANG TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH
2.2. TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT
Theo TCVN 9386-2012 thiết kế công trình chịu động đất ta có các phương pháp phân tích sau:
Để phân tích và tính toán động đất, tập trung có 2 nhóm phương pháp lớn: phương pháp phân tích tĩnh lực ngang tương đương và phương pháp phân tích phổ phản ứng
2.2.1. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TĨNH LỰC NGANG TƯƠNG ĐƯƠNG Điều kiện áp dụng:
1. Phương pháp này có thể áp dụng nếu nhà và công trình đáp ứng được cả hai điều kiện sau đây:
c 1
T 4T 2.0s
Trong đó Tc cho như phần trên
2. Thỏa mãn những tiêu chí về tính đều đặn theo mặt đứng LỰC CẮT ĐÁY
P Theo mỗi phương nằm ngang được phân tích, lực cắt đáy động đất Fb phải được xác định theo biểu thức sau:
b d 1
F S (T )m Trong đó:
Sd (T1) là tung độ của phổ thiết kế (xem 3.2.2.5) tại chu kỳ T1
T1 là chu kỳ dao động cơ bản của nhà do chuyển động ngang theo phương đang xét
m là tổng khối lượng của nhà ở trên móng hoặc ở trên đỉnh của phần cứng phía dưới, tính toán theo 3.2.4(2)
là hệ số hiệu chỉnh, lấy như sau
= 0,85 nếu T1 ≤ 2. Tc với nhà có trên 2 tầng hoặc = 1,0 với các trường hợp khác PHÂN BỐ LỰC ĐỘNG ĐẤT NẰM NGANG
(1) Các dạng dao động cơ bản theo các phương nằm ngang được xét của nhà có thể được xác định bằng các phương pháp động lực học công trình hoặc có thể lấy gần đúng bằng các chuyển vị ngang tăng tuyến tính dọc theo chiều cao của nhà
(2) P Tác động động đất phải được xác định bằng cách đặt các lực ngang Fi vào tất cả các tầng ở hai mô hình phẳng
i i
i b
j j
F F s m
s m
Trong đó:
Fi là lực ngang tác dụng tại tầng thứ i Fb là lực cắt đáy do động đất
si, sj lần lượt là chuyển vị của các khối lượng mi, mj trong dạng dao động cơ bản;
mi, mj là khối lượng của các tầng
(3) Khi dạng dao động cơ bản được lấy gần đúng bằng các chuyển vị nằm ngang tăng tuyến tính dọc theo chiều cao thì lực ngang Fi tính bằng:
i i
i b
j j
F F z m
z m
Trong đó:
zi; zj là độ cao của các khối lượng mi, mj so với điểm đặt tác động động đất (mặt móng hoặc đỉnh của phần cứng phía dưới)
(4) P Lực nằm ngang Fi xác định theo điều này phải được phân bố cho hệ kết cấu chịu tải ngang với giả thiết sàn cứng trong mặt phẳng của chúng
2.2.2. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHỔ PHẢN ỨNG
Điều kiện áp dụng: Phương pháp phân tích phổ phản ứng phương pháp này có thể áp dụng cho tất cả các loại nhà
Đối với các thành phần nằm ngang của tác động động đất, phổ thiết kế Sd (T) được xác định bằng các biểu thức sau:
B d g
B
2 T 2,5 2
0 T T : S (T) a S
3 T q 3
B C d g
T T T : S (T) a S2,5
q
C g
C D d
g
T a S2,5 T T T : S (T) q T
a
C D
g 2
D d
g
T T a S2, 5
q T
T T : S (T) a
Trong đó: gia tốc nền thiết kế ag trên nền loại A sẽ bằng agR nhân với hệ số tầm quan trọng l
(tức là ag = lagR). Giá trị agR lấy theo Bản đồ phân vùng gia tốc nền lãnh thổ Việt Nam, tỷ lệ 1 :1 000 000 (phiên bản thu nhỏ cho trong Phụ lục G, Phần 1) hoặc Bảng phân vùng gia tốc nền theo địa danh hành chính cho trong Phụ lục H, Phần 1 (giá trị gia tốc nền agR cho trong bảng được xem là giá trị đại diện cho cả vùng địa danh)
Bảng 3.11. Bảng tra các hệ số theo phương đứng
avg / ag TB (s) TC (s) TD (s)
0,90 0,05 0,15 1,0
Bảng 3.12. Bảng tra các hệ số theo phương ngang
Loại nền đất S TB (s) TC (s) TD (s)
A 1,0 0,15 0,4 2,0
B 1,2 0,15 0,5 2,0
C 1,15 0,20 0,6 2,0
D 1,35 0,20 0,8 2,0
E 1,4 0,15 0,5 2,0
Trong đó:
Sd(T) là phổ thiết kế
T là chu kỳ dao động của hệ tuyến tính một bậc tự do ag là gia tốc nền thiết kế trên nền loại A (ag = lagR)
TB là giới hạn dưới của chu kỳ, ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc TC là giới hạn trên của chu kỳ, ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc
TD là giá trị xác định điểm bắt đầu của phần phản ứng dịch chuyển không đổi trong phổ phản ứng
S là hệ số nền q là hệ số ứng xử
là hệ số ứng với cận dưới của phổ thiết kế theo phương nằm ngang, = 0,2
2.2.3. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN
Sử dụng phương pháp “PHÂN TÍCH PHỔ PHẢN ỨNG”
Địa điểm xây dựng: TPHCM, QUẬN TÂN BÌNH
Hệ số đỉnh gia tốc nền tham chiếu cho khu vực ag agR 1 0.0702 9.81 0.6887m / s 2 Với 1 lấy đối với công trình tầm quan trọng bậc II và agR 0.0702 lấy theo phân vùng gia tốc nền lãnh thổ Việt Nam
Bảng 3.13. Thông số tính toán phân tích phổ phản ứng
Đại lượng Giá trị
Đỉnh gia tốc nền tham chiếu agR 0.6887
Hệ số tầm quan trọng γ1 1.00
Loại đất nền C
Hệ số ứng xử theo phương ngang q 3.90
Hệ số ứng xử theo phương đứng q 1.50
Hệ số nền S 1.15
Giới hạn dưới của chu kỳ TB 0.20
Giới hạn trên của chu kỳ TC 0.60
Giá trị xđ điểm bắt đầu của pứ dịch chuyển TD 2.00
Bảng 3.14. Kết quả tính toán phổ phản ứng theo phương ngang
PHỔ THIẾT KẾ
T(s) Sd T(s) Sd T(s) Sd T(s) Sd T(s) Sd
0.000 0.528 0.950 0.321 1.900 0.160 2.850 0.138 3.800 0.138
0.025 0.525 0.975 0.312 1.925 0.158 2.875 0.138 3.825 0.138
0.050 0.523 1.000 0.305 1.950 0.156 2.900 0.138 3.850 0.138
0.075 0.520 1.025 0.297 1.975 0.154 2.925 0.138 3.875 0.138
0.100 0.518 1.050 0.290 2.000 0.152 2.950 0.138 3.900 0.138
0.125 0.515 1.075 0.283 2.025 0.149 2.975 0.138 3.925 0.138
0.150 0.513 1.100 0.277 2.050 0.145 3.000 0.138 3.950 0.138
0.175 0.510 1.125 0.271 2.075 0.141 3.025 0.138 3.975 0.138
0.200 0.508 1.150 0.265 2.100 0.138 3.050 0.138 4.000 0.138
0.225 0.508 1.175 0.259 2.125 0.138 3.075 0.138
0.250 0.508 1.200 0.254 2.150 0.138 3.100 0.138
0.275 0.508 1.225 0.249 2.175 0.138 3.125 0.138
0.300 0.508 1.250 0.244 2.200 0.138 3.150 0.138
0.325 0.508 1.275 0.239 2.225 0.138 3.175 0.138
0.350 0.508 1.300 0.234 2.250 0.138 3.200 0.138
0.375 0.508 1.325 0.230 2.275 0.138 3.225 0.138
0.400 0.508 1.350 0.226 2.300 0.138 3.250 0.138
0.425 0.508 1.375 0.222 2.325 0.138 3.275 0.138
0.450 0.508 1.400 0.218 2.350 0.138 3.300 0.138
0.475 0.508 1.425 0.214 2.375 0.138 3.325 0.138
0.500 0.508 1.450 0.210 2.400 0.138 3.350 0.138
0.525 0.508 1.475 0.207 2.425 0.138 3.375 0.138
0.550 0.508 1.500 0.203 2.450 0.138 3.400 0.138
0.575 0.508 1.525 0.200 2.475 0.138 3.425 0.138
0.600 0.508 1.550 0.197 2.500 0.138 3.450 0.138
0.625 0.487 1.575 0.193 2.525 0.138 3.475 0.138
0.650 0.469 1.600 0.190 2.550 0.138 3.500 0.138
0.675 0.451 1.625 0.187 2.575 0.138 3.525 0.138
0.700 0.435 1.650 0.185 2.600 0.138 3.550 0.138
0.725 0.420 1.675 0.182 2.625 0.138 3.575 0.138
0.750 0.406 1.700 0.179 2.650 0.138 3.600 0.138
0.775 0.393 1.725 0.177 2.675 0.138 3.625 0.138
0.800 0.381 1.750 0.174 2.700 0.138 3.650 0.138
0.825 0.369 1.775 0.172 2.725 0.138 3.675 0.138
0.850 0.358 1.800 0.169 2.750 0.138 3.700 0.138
0.875 0.348 1.825 0.167 2.775 0.138 3.725 0.138
0.900 0.338 1.850 0.165 2.800 0.138 3.750 0.138
0.925 0.329 1.875 0.162 2.825 0.138 3.775 0.138