8.2. Tính toán tải động đất
8.2.1. Xát định các thông số ban đầu
8.2.1.1. XÁT ĐỊNH GIÁ TRỊ TỶ SỐ agR
Căn cứ phân vùng gia tốc nền theo địa danh hành chính để xác định giá trị tỷ số agR Công trình được xây dựng tại Q3-TP.HCM có:
Địa danh Toạ độ Gia tốc nền
(agR) Kinh độ Vĩ độ
Thành phố Hồ Chí Minh
Quận 3 (P. 4) 106.686083 10.775854 0.0843
Trong đó: agR - là đỉnh gia tốc nền tham chiếu ở địa điểm xây dựng công trình (Ngoài ra agR cũng có thể lấy theo số liệu được cung cấp bởi cơ quan chuyên môn có thẩm quyeàn.) 8.2.1.2. MƯCÙ ĐỘ VÀ HỆ SỐ TẦM QUA TRỌNG
Mức độ quan trọng đƣợc đăc trƣng bởi hệ số tầm quan trọng γl . Giá trị của γl xác định theo điều 4.2.5 và Bảng 4.3 của TCXDVN 375:2006 (γl = 1,25, 1,00 và 0,75 tương ứng với công trình I, II và III)
Mức độ quan trọng Công trình
Hệ số tầm quan trọng γl =1,00 II
Công trình có tầm quan trọng trong việc ngăn ngừa hậu quả động đất, nếu bị sụp đổ gây tổn thất lớn về ng-ời và tài sản
Công trình th-ờng xuyên đông ng-ời, có hệ số sử dụng cao
Các công trình quốc phòng, an ninh;
Nhà cao tầng cao từ 9 tầng đến 19 tầng, công trình dạng tháp cao từ 100 m đến 200 m.
8.2.1.3. XÁT ĐỊNH GIÁ TRỊ GIA TỐC ĐỈNH ĐẤT NỀN THIẾT KẾ
Gia tốc đỉnh đất nền thiết kế ag ứng với trạng thái giới hạn cực hạn xác định nhƣ sau:
ag= agR* γl = 0.0843 (ứng với độ cản nhớt =5% ) TCXDVN 375:2006 quy định:
- Động đất mạnh ag ≥ 0.08, phải tính toán và cấu tạo kháng chấn.
- Động đất yếu 0.04 ≤ ag < 0.08, chỉ cần áp dụng các giải pháp kháng chấn đã đƣợc giảm nhẹ.
- Động đất rất yếu ag < 0.04, không cần thiết kế kháng chấn.
8.2.1.4. NHẬN DẠNG ĐẤT NỀN THEO ĐIỀU KIỆN CỦA TC ĐỘNG ĐẤT Có 7 loại nền đất theo phân loại nền đất theo TCXDVN 375: 2006, bao gồm: A,B, C, D, E, S1 và S2. Căn cứ vào mặt cắt địa tầng và các số liệu khảo sát địa chất công trình tại khu vực xây dựng và điều kiện đất nền theo tác động động đất trong quy
GVHD: TRẦN NGỌC BÍCH TRANG 52 SVTH: NGUYỄN KHẮC HÀO
định trong điều 3.1.2 và bảng 3.1 của TCXDVN 375:2006 để nhận dạng nền đất phục vụ việc tính toán kháng chấn.
Căn cứ theo số liệu khảo sát địa chất, loại đất nền công trình thuộc loại:
Loại Mô tả
Các tham số vs,30
(m/s)
NSPT (nhát/30cm)
cu (Pa)
D
Đất rời trạng thái từ xốp đến chặt vừa (có hoặc không xen kẹp vài lớp đất dính) hoặc có đa phần
đất dính trạng thái từ mềm đến cứng vừa.
180 15 70
8.2.1.5. XÁT ĐỊNH HỆ SỐ ỨNG SỬ q CỦA HẾT CẤU
Giá trị giới hạn trên của hệ số ứng xử q để tính đến khả năng làm tiêu tán năng l-ợng, phải đ-ợc tính cho từng ph-ơng khi thiết kế nh- sau:
3
0 w
q = q .k .1,5 Trong đó:
q0 - giá trị cơ bản của hệ số ứng xử, phụ thuộc vào loại hệ kết cấu và tính đều đặn của nó theo mặt đứng.
kw - hệ số phản ánh dạng phá hoại phổ biến trong hệ kết cấu có t-ờng. kw =1,00 với hệ khung và hệ kết cấu hỗn hợp t-ơng đ-ơng khung
GIá TRị CƠ BảN CủA Hệ Số ỉng sử q0 cho hệ có sự đều đặn theo ph-ơng đứng
Loại kết cấu Cấp dẻo kết cấu trung bình Cấp dẻo kết cấu cao Hệ khung, hệ hỗn hợp 3,0 u/1 4,5 u/1
Hệ khung hoặc hệ kết cấu hỗn hợp t-ơng đ-ơng khung nhiều tầng, nhiều nhịp hoặc kết cấu hỗn hợp t-ơng đ-ơng khung : u/1 =1,3;
3
0 w
q = q .k .1,5 = 1,3 3 = 3,9 8.2.1.6. XÁT ĐỊNH CHU KỲ DAO ĐỘNG RIÊNG
Trong TCXDVN 375-2006 cho phép xát định các chu kỳ dao động riêng của các tiêu chuẩn khác như UBC: 1997, CHиП II -7-81 hoặc sử dụng các chương trình máy tính và mô hình phần tử hữu hạn (ETABS, SAP 2000, STAAD III, InfoCAD…) để xác định chu kỳ dao động riêng của nhà và công trình. Vậy có thể sử dụng lại 12 MODE dao động đã tính ra trong phần trước để phân tích.
GVHD: TRẦN NGỌC BÍCH TRANG 53 SVTH: NGUYỄN KHẮC HÀO
8.2.1.7. PHỔ PHẢN ỨNG THIẾT KẾ THEO PHƯƠNG NGANG Công thức biểu diễn :
0 T TB d g
B
2 T 2,5 2
S (T) = a .S. + -
3 T q 3
TB T TC d g 2,5 S (T) = a .S.
q
TC T TD d g C
g
T
= a .S×2, 5×
q T
S T
β.a
TDT d g C 2D
g
T .T
= a .S×2, 5×
q T
S T
β.a
Trong đó:
Sd(T) Phổ phản ứng đàn hồi ;
T Chu kỳ dao động của hệ tuyến tính một bậc tự do;
ag Gia tốc nền thiết kế trên nền loại D
TB Giới hạn dưới của chu kỳ, ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia toác. (s)
TC Giới hạn trên của chu kỳ, ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia toác. (s)
TD Giá trị xác định điểm bắt đầu của phần phản ứng dịch chuyển không đổi trong phổ phản ứng.(s)
S Heọ soỏ neàn: 1,2 q Hệ số ứng xử
hệ số ưng với cận dưới của phổ thiết kế theo phương ngang, (=0,2) THAM SỐ MÔ TẢ PHỔ PHẢN ỨNG ĐÀN HỒI THEO PHƯƠNG NGANG CHO
LOẠI ĐẤT NỀN D
Loại nền đất S TB(s) TC(s) TD(s)
D 1,35 0,20 0,8 2,0
GVHD: TRẦN NGỌC BÍCH TRANG 54 SVTH: NGUYỄN KHẮC HÀO
BẢNG XÂY DỰNG PHỔ PHẢN ỨNG ĐÀN HỒI THEO PHƯƠNG NGANG 0 T TB
0 T 0.2 TB T Tc
0.2 T 0.8 Tc T TD
0.8 T 2 TD T 4s
2 T 4
T Sc T Sc T Sc T Sc
0.0000 0.744285 0.2000 0.715658 0.8000 0.715658 2.0000 0.286263 0.0200 0.741422 0.2600 0.715658 0.9200 0.622312 2.2000 0.236581 0.0400 0.738559 0.3200 0.715658 1.0400 0.550506 2.4000 0.198794 0.0600 0.735697 0.3800 0.715658 1.1600 0.493557 2.6000 0.169387 0.0800 0.732834 0.4400 0.715658 1.2800 0.447286 2.8000 0.165397 0.1000 0.729972 0.5000 0.715658 1.4000 0.408948 3.0000 0.165397 0.1200 0.727109 0.5600 0.715658 1.5200 0.376662 3.2000 0.165397 0.1400 0.724246 0.6200 0.715658 1.6400 0.349102 3.4000 0.165397 0.1600 0.721384 0.6800 0.715658 1.7600 0.325299 3.6000 0.165397 0.1800 0.718521 0.7400 0.715658 1.8800 0.304535 3.8000 0.165397 0.2000 0.715658 0.8000 0.715658 2.0000 0.286263 4.0000 0.165397
8.2.1.8. PHỔ PHẢN ỨNG THIẾT KẾ THEO PHƯƠNG NGANG
Đối với các thành phần thẳng đứng của tác động động đất, phổ thiết kế được xác định theo các biểu thức trên, nhưng :
o Gia tốc nền thiết kế theo phương ngang ag được thay bằng gia tốc nền thiết kế aVg (bằng 0,9ag đối với phổ loại 1 và 0,45ag đối với phổ loại 2); o Hệ số nền S được lấy bằng 1,0.
o Hệ số ứng sử q =1,5 cho mọi loại vật liệu và kết cấu.
(trang 37 TCXD 375-2006) CÔNG THỨC BIỂU DIỄN :
0 T TB d vg
B
2 T 2,5 2
S (T) = a . + -
3 T q 3
GVHD: TRẦN NGỌC BÍCH TRANG 55 SVTH: NGUYỄN KHẮC HÀO
TB T TC d vg 2,5 S (T) = a .
q
TC T TD d vg C
vg
T
= a ×2, 5×
q T
S T
β.a
TDT d g C 2D
g
T .T
= a ×2, 5×
q T
S T
β.a
THAM SỐ MÔ TẢ PHỔ PHẢN ỨNG ĐÀN HỒI THEO PHƯƠNG ĐỨNG CHO LOẠI ĐẤT NỀN D
avg/ag TB(s) TC(s) TD(s)
0,90 0,05 0,15 1,0
BẢNG XÂY DỰNG PHỔ PHẢN ỨNG ĐÀN HỒI THEO PHƯƠNG NGANG 0 T TB
0 T 0.05 TB T Tc
0.05 T 0.15
Tc T TD
0.15 T 1.0
TD T 4s
1.0 T 4.0
T Sc T Sc T Sc T Sc
0.00000 0.4961898 0.05000 1.2404745 0.15000 1.2404745 1.00000 0.1860712 0.00500 0.5706183 0.06000 1.2404745 0.23500 0.7917922 1.30000 0.1653966 0.01000 0.6450467 0.07000 1.2404745 0.32000 0.5814724 1.60000 0.1653966 0.01500 0.7194752 0.08000 1.2404745 0.40500 0.4594350 1.90000 0.1653966 0.02000 0.7939037 0.09000 1.2404745 0.49000 0.3797371 2.20000 0.1653966 0.02500 0.8683322 0.10000 1.2404745 0.57500 0.3236020 2.50000 0.1653966 0.03000 0.9427606 0.11000 1.2404745 0.66000 0.2819260 2.80000 0.1653966 0.03500 1.0171891 0.12000 1.2404745 0.74500 0.2497600 3.10000 0.1653966 0.04000 1.0916176 0.13000 1.2404745 0.83000 0.2241821 3.40000 0.1653966 0.04500 1.1660460 0.14000 1.2404745 0.91500 0.2033565 3.70000 0.1653966 0.05000 1.2404745 0.15000 1.2404745 1.00000 0.1860712 4.00000 0.1653966
GVHD: TRẦN NGỌC BÍCH TRANG 56 SVTH: NGUYỄN KHẮC HÀO