TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH CHỊU ĐỘNG ĐẤT THEO PP PHỔ PHẢN ỨNG 49 1. Tổng quan

CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG

4.4. TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH CHỊU ĐỘNG ĐẤT THEO PP PHỔ PHẢN ỨNG 49 1. Tổng quan

Đối với những công trình nhà cao tầng, trong thiết kế xây dựng nhà thầu ngoài việc tính toán tải trọng của bản thân công trình (tải trọng đứng), còn phải tính toán hai loại tải trọng nữa vô cùng quan trọng là tải trọng của gió bão và tải trọng động đất (tải trọng ngang).

Đây được xem như là một trong những yêu cầu bắt buộc không thể thiếu và là yêu cầu quan trọng nhất khi thiết kế các công trình cao tầng. Do đó, bất kỳ công trình xây dựng nào nằm ở vùng có phân vùng tác động gió thì phải tính toán tải trọng gió, phân vùng về động đất phải tính toán tải trọng động đất.

Tính toán lực động đất theo tiêu chuẩn TCXDVN 9386-2012 “Thiết kế công trình chịu động đất”.

4.4.2. Tính toán tải trọng động đất

4.4.2.1. Tính toán động đất theo phương pháp phổ thiết kế dung cho phân tích đàn hồi Xác định loại đất nền

Dựa vào hồ sơ địa chất xây dựng, tất cả đều có chỉ số NSPT vào khoảng (15 – 50) → Đất nền thuộc loại C (theo Điều 3.1.2, Bảng 3.1, TCVN 9386 – 2012: Thiết kế công trình chịu động đất).

Xác định tỉ số agR/g

Gia tốc nền ứng với vị trí xây dựng công trình tại Huyện Nhà Bè, TP. Hồ Chí Minh:

2

agR 0.0819 g 0.0819 9.81 0.803 (m/s )  Xác định hệ số tầm quan trọng

Hệ số tầm quan trọng  1 1.00 (Tra bảng F, G trong TCVN 9386-2012 ứng với công trình nhà chung cư từ 20 – 60 tầng)

Xác định gia tốc nền đất thiết kế

2 2

g gR 1

a a  0.803 1 0.803 (m/s ) < 0.8g = 7.84 (m/s )  Suy ra không cần thiết kế kháng chấn

Xác định hệ số ứng xử q của kết cấu bê tông cốt thép

Hệ số ứng xử q là hệ số kể đến khả năng có thể tiêu tán năng lượng (tính dẻo) của kết cấu, đối với hệ kết cấu hỗn hợp có vách cứng, đối xứng theo một phương lấy q = 3.6

Bảng 4.7. Giá trị tham số mô tả phổ thiết kế Loại nền đất S TB (s) TC (s) TD (s)

C 1.15 0.2 0.6 2

Phổ phản ứng đàn hồi Sd (T) của công trình được xác định qua các biểu thức sau:

B d g

B

B C d g

C

C D d g g

C D

D d g 2 g

2 T 2.5 2

0 T T : S (T) a S -

3 T q 3

T T T : S (T) a S 2.5 q

T T T T : S (T) = Max a S 2.5 ; β a

q T

T T

T T : S (T) = Max a S 2.5 ; β a

q T

  

       

 

 

    

 

       

 

  

      

 

(Công thức 3.2 – 3.5 TCVN 9386-2012)

Giá trị phổ phản ứng thiết kế theo phương ngang

Hình 4.5. Biểu đồ phổ thiết kế theo phương ngang 4.4.2.2. Tính toán động đất theo phương pháp phổ phản ứng đàn hồi

Theo điều Điều 4.3.3.5.2, TCVN 9386 – 2012, “Thiết kế công trình chịu động đất”, thành phần đứng của tải trọng động đất chỉ cần xem xét khi avg 0.25g

Công trình nằm ở Huyện Nhà Bè với avg0.8608 (m/s ) < 0.25 9.81 2.452 (m/s )2   2 nên không cần xét đến thành phần đứng của tải động đất. Do đó, không cần xây dựng phổ phản ứng theo phương đứng.

4.4.2.3. Tổ hợp tải trọng động đất

Nhận thấy với mỗi phương dao động, các chu kì liền sau đều nhỏ hơn 0.9 lần chu kì liền trước, do đó các dạng dao động riêng này có thể xem là độc lập tuyến tính với nhau. Khi đó tổ hợp tải trọng động đất được xác định theo phương pháp căn bậc hai của tổng bình phương:

k 2 i i 1

E E



  , (Công thức 4.16 TCVN 9386-2012)

Số dạng dao động cần xét đến trong phương pháp phổ phản ứng là số dạng dao động góp phần đáng kể vào phản ứng tổng thể của công trình. Điều này có thể được thoả mãn nếu đạt được một trong hai điều kiện sau:

Tổng các trọng lượng hữu hiệu của các dạng dao động được xem xét chiếm ít nhất 90%

Tất cả các dạng dao động có trọng lượng hữu hiệu lớn hơn 5% của tổng trọng lượng đều được xét đến.

Nói chung nếu dùng kết quả xác định như trên để tổ hợp các hệ quả do các tải trọng khác gây ra, ta sẽ được giá trị phản ứng quá thiên về an toàn.

Vì thực tế động đất tác động theo hai phương ngang vuông góc với nhau không phải lúc nào cũng cùng pha nhau, cho phép sử dụng tổ hợp sau:

E Edx Edy

E Edx Edy

E E 0.3E

E E 0.3E

 

 

(Theo điều 4.3.3.5.1, TCVN 9386 – 2012: Thiết kế công trình chịu động đất) Bảng 4.8. Các trường hợp tải trọng

STT Tên trường hợp tải Kí hiệu Type

Hệ số Self wieght

Auto lateral

load

Ghi chú

1 Trọng lượng bản thân TLBT Dead 1

2 Hoàn thiện HOANTHIEN Super Dead 0

3 Tường TUONG Super Dead 0

4 Hoạt tải 1 HT 1 Live 0

5 Hoạt tải 2 HT 2 Live

6 Gió tĩnh phương X GTX Wind 0 User

Loads

Geometric center

7 Gió động phương X GDX Wind 0 User

Loads

Center mass

8 Gió tĩnh phương Y GTY Wind 0 User

Loads

Geometric center

9 Gió động phương Y GDY Wind 0 User

Loads

Center mass

10 Động đất phương X DDX Spectrum

11 Động đất phương Y DDY Spectrum

Bảng 4.9. Các tổ hợp tải trọng

TT

Load

combination name

Load

combination type Case name Scale factor

1 BAO 1 ENVELOPE COMBO 1 ,…,

COMBO 9 1,…,1

2 BAO 2 ENVELOPE COMBO 1 ,…,

COMBO 13 1,…,1

3 COMBO 1 ADD TT; HT 1; 1

4 COMBO 2 ADD TT; GX 1; 1

5 COMBO 3 ADD TT; GX 1; -1

6 COMBO 4 ADD TT; GY 1; 1

7 COMBO 5 ADD TT; GY 1; -1

8 COMBO 6 ADD TT; HT; GX 1; 0.9; 0.9

9 COMBO 7 ADD TT; HT; GX 1; 0.9; -0.9

10 COMBO 8 ADD TT; HT; GY 1; 0.9; 0.9

11 COMBO 9 ADD TT; HT; GY 1; 0.9; -0.9

12 COMBO 10 ADD TLBT, EX 1; 1

13 COMBO 11 ADD TLBT, EY 1; 1

14 COMBO 12 ADD TLBT, EX,

HOATTAI 1; 1, 0.3

15 COMBO 13 ADD TLBT, EY,

HOATTAI 1; 1, 0.3

Khi kể đến tác động của động đất thì ngoài hệ số tham gia của dao động của hoạt tải là 0.3 đối với khu vực nhà ở gia đình thì cần nhân thêm hệ số 0.8 khi các tầng được sử dụng đồng thời (Theo điều 3.2.4 và 4.2.4, TCVN 9386-2012)

k, j E,i k,i

G " "  Q

  với   E,i 2,i (Công thức 17 TCVN 9386-2012)