Ap dụng tiêu chuẩn TCVN 9386:2012 thiết kế kháng chấn công trình xây dựng dân dụng

1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Trong những năm gần đây, thiên tai mà đặc biệt là động đất đã xảy ra thường xuyên hơn, với cường độ mạnh hơn và phạm vi tác động ngày càng rộng hơn. Nhiều nước trước đây được xem như không chịu ảnh hưởng của động đất, nhưng thực tế cũng phải gánh chịu ảnh hưởng của các trận động đất xảy ra ở những nơi khác. Từ năm 2001 trở lại đây, tại Việt Nam có những trận động đất trung bình và yếu xảy ra. Có trận động đất nguồn chấn động nằm trong lãnh thổ Việt Nam, nhưng cũng có những chấn động gây ra bởi các trận động đất xảy ra ở Nam Trung Quốc, ở Lào hoặc ngoài biển Đông. Các chấn động do các trận động đất đó đều có thể tác động đến các công trình ở Việt Nam, đặc biệt là đối với các công trình cao tầng.

Các tác hại của động đất đến các công trình kết cấu hạ tầng nói chung và công trình nhà cao tầng nói riêng là rất nghiêm trọng. Khi xảy ra động đất các công trình và nhà cao tầng có nguy cơ bị sụp đổ không chỉ gây ảnh hưởng trực tiếp đến tính mạng con người ở trong công trình mà còn gây ảnh hưởng đến những công trình và tính mạng con người ở các vùng lân cận. Mặc dù không thể ngăn chặn được động đất, nhưng con người có thể giảm thiểu được những hậu quả của động đất thông qua việc nâng cao khả năng kháng chấn cho các công trình xây dựng. Từ năm 2006 Bộ xây dựng ban hành tiêu chuẩn “TCXDVN 375:2006 Thiết kế công trình chịu động đất” soạn thảo dựa trên Eurocode 8 được ban hành để thiết kế kháng chấn cho các công trình xây dựng Việt Nam. Tuy nhiên việc áp dụng tiêu chuẩn thiết kế công trình chịu động đất TCXDVN 375:2006 chỉ mang tính đặc thù chưa hoàn toàn tương thích và cũng chưa có những hướng dẫn cụ thể để các cán bộ kỹ thuật có thể tính toán các tác động của tải trọng động đất lên công trình trong các thiết kế. Việc ban hành tiêu chuẩn “TCVN 9386:2012 Thiết kế công trình chịu đông đất” để nhằm sửa đổi và bổ sung để phù hợp với các công trình ở Việt Nam, các tài liệu hướng dẫn chưa có nhiều cùng với việc tính toán còn mới và chưa được áp dụng nhiều trong các thiết kế công trình xây dựng. Vì vậy để tìm hiểu thiết kế kháng chấn công trình xây dựng theo TCVN, tôi chọn đề tài: “Áp dụng tiêu chuẩn TCVN 9386:2012 thiết kế kháng chấn công trình xây dựng dân dụng” nhằm phản ánh quan điểm thiết kế và cách thức thực hiện để đạt được mục tiêu tính toán sao cho kết cấu công trình làm việc hiệu quả nhất khi có động đất xảy ra.

2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

– Tìm hiểu tổng quan về hệ kết cấu chịu lực của nhà cao tầng;

– Tìm hiểu cách xác định tải trọng động đất tác dụng lên công trình;

– Nghiên cứu về thiết kế và cấu tạo kháng chấn cho công trình chịu tải trọng động đất;

– Nghiên cứu giải pháp kháng chấn để tăng cường khả năng chịu tải trọng động đất cho công trình.

3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Đối tượng nghiên cứu: Công trình cao tầng chịu tải trọng động đất;

Phạm vi nghiên cứu: Công trình nhà cao tầng kết cấu BTCT 14 tầng.

4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu lý thuyết xác định tải trọng động đất lên công trình theo tiêu chuẩn TCVN 9386:2012. Xây dựng mô hình công trình chịu tải trọng động đất trong phần mềm Etabs, từ đó tính toán số xác định nội lực và chuyển vị của công trình trong trường hợp không bố trí tầng cứng và trường hợp có bố trí tầng cứng theo các vị trí khác nhau trên công trình.

5. BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN

Ngoài phần mở đầu, kết luận và những kiến nghị. Luận văn được bố cục như sau:

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN.

Trình bày một cách tổng quan về nhà cao tầng, một số hệ kết cấu chịu lực trong nhà cao tầng, tải trọng tác dụng và các phương pháp tính toán kết cấu chịu tác động của động đất.

CHƯƠNG 2: MỘT SỐ GIẢI PHÁP KHÁNG CHẤN CHO CÔNG TRÌNH NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP.

Trong chương này mục đích trình bày các yêu cầu chung cho thiết kế kháng chấn và các tiêu chí thiết kế kháng chấn nhà bê tông cốt thép, đồng thời giới thiệu các thiết bị kháng chấn.

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN GIẢM CHẤN CHO CÔNG TRÌNH CAO TẦNG BẰNG CÁCH SỬ DỤNG TẦNG CỨNG.

Trình bày sự ảnh hưởng của tầng cứng đến nội lực và chuyển vị của kết cấu nhà cao tầng và đưa ra các nhận xét cho việc chọn vị trí các tầng cứng phù hợp tại công trình: Khách sạn HELIOS, thành phố Quảng Ngãi.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN

1.1. VÀI NÉT VỀ XÂY DỰNG NHÀ CAO TẦNG

1.1.1. Sự hình thành và phát triển nhà cao tầng trong xu thế chung thế giới

Tốc độ đô thị hóa và sự phát triển mạnh mẽ về kinh tế, xã hội là động lực thúc đẩy làm thay đổi chất lượng hình ảnh không gian kiến trúc đô thị, kèm theo đó tại một số nước phát triển và đang phát triển, nhu cầu về nhà ở, văn phòng làm việc, trung tâm thương mại, khách sạn… tăng lên đáng kể, trong khi quỹ đất xây dựng lại thiếu trầm trọng làm giá đất tăng lên.

Việc xây dựng các công trình cao tầng và vươn lên chiều cao còn là khẳng định về trình độ khoa học, công nghệ trong lĩnh vực xây dựng nói riêng và trình độ khoa học nói chung của một quốc gia.

Ngoài ra để thuận lợi cho quan hệ công tác, việc bố trí nhiều văn phòng công ty gần nhau cũng là yêu tố thúc đẩy phát triển về kinh tế, giảm chi phí vận hành… Điều này thúc đẩy sự hình thành và phát triển của nhà cao tầng trong vài thập kỷ tới.

1.1.2. Định nghĩa và phân loại nhà cao tầng

– Định nghĩa: Hiện nay chưa có câu trả lời chính xác, rõ ràng và được mọi người thừa nhận về những công trình được xếp vào loại nhà cao tầng. Theo định nghĩa của ủy ban quốc tế nhà cao tầng là nhà mà chiều cao của nó ảnh hưởng đến ý đồ và phương pháp thiết kế được gọi là nhà cao tầng. Hoặc nói cách khác tổng quan hơn: một công trình xây dựng được xem là nhà nhiều tầng ở tại một vùng hoặc một thời kỳ nào đó nếu chiều cao của nó là yếu tố quyết định các điều kiện thiết kế, thi công hoặc sử dụng khác với các ngôi nhà thông thường.

– Phân loại nhà cao tầng

+ Phân loại theo mục đích sử dụng

+ Phân loại theo hình dạng

+ Phân loại theo chiều cao nhà

+ Phân loại theo vật liệu cơ bản dùng để thi công kết cấu chịu lực.

1.2. MỘT SỐ HỆ KẾT CẤU CHỊU LỰC TRONG NHÀ CAO TẦNG

1.2.1. Các hệ kết cấu chịu lực cơ bản trong nhà cao tầng

-Hệ khung chịu lực

– Hệ vách chịu lực

– Hệ lõi chịu lực

– Hệ hộp chịu lực.

1.2.2. Các hệ kết cấu chịu lực hỗn hợp trong nhà cao tầng

– Hệ khung – vách

– Hệ khung – lõi

– Nhà có sơ đồ vách

– Nhà có sơ đồ kết hợp khung – vách

1.3. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊ NHÀ CAO TẦNG

1.3.1. Tải trọng thường xuyên

Tải trọng thường xuyên là tải trọng không biến đổi (vị trí đặt tải, độ lớn và phương chiều) trong quá trình xây dựng và sử dụng công trình hay còn gọi là các lực tĩnh, đó là trọng lượng của các kết cấu và các cấu kiện của ngôi nhà. Các lực này bao gồm trọng lượng của các kết cấu thẳng đứng, các kết cấu sàn và mái, các vật trang trí trên trần, những vách ngăn, những vật trang trí ở mặt chính, các nhà kho…. Tổng trọng lượng của phần này là tải trọng thường xuyên đối với ngôi nhà.

1.3.2. Tải trọng tạm thời

Tải trọng tạm thời khác về bản chất đối với tải trọng thường xuyên; chúng thay đổi và không biết trước. Tải trọng tạm thời không những thay đổi theo thời gian mà còn thay đổi các điểm đặt. Sự thay đổi này có thể ngắn, có thể dài nên thực tế ta không biết trước như tải trọng tĩnh.

1.3.3. Tải trọng lắp ghép

Các kết cấu chịu lực thường được tính đối với tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời. Tuy nhiên trong quá trình xây dựng nhà có cấu kiện của kết cấu có thể phải chịu tải trọng lớn hơn tải trọng tính toán. Những tải trọng này gọi là tải trọng lắp ghép và là thành phần quan trọng sẽ được tính toán trong thiết kế.

1.3.4. Tải trọng động đất

Theo định nghĩa, tác động của động đất thiết kế là tác động của động đất được kết hợp với các tải trọng thường xuyên và tạm thời khác để xác định trạng thái giới hạn của hệ kết cấu. Đặc trưng chuyển động của nền đất có thể biểu thị dưới nhiều dạng khác nhau, ví dụ qua các tĩnh lực ngang tương đương, qua đỉnh gia tốc, đỉnh tốc độ và đỉnh chuyển vị của các chuyển động nền đất, qua các phổ phản ứng và qua các gia tốc đồ.

Hiện nay việc thiết kế các công trình xây dựng trong các vùng có động đất thường được thực hiện với các tĩnh lực ngang tương đương hoặc với phổ phản ứng hoặc với gia tốc đồ.

1.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN KẾT CẤU CHỊU TÁC ĐỘNG CỦA ĐỘNG ĐẤT

Các phương pháp tính toán sử dụng để xác định phản ứng của các công trình xây dựng dưới tác động của chuyển động địa chấn có thể phận loại theo 2 cách chủ yếu sau:

– Phân loai theo tính chất của tác động động đất lên công trình;

+ Các phương pháp tính toán tĩnh: Phương pháp tĩnh lực ngang tương đương; phương pháp tĩnh phi tuyến (phương pháp tính toán đẩy dần “push-over”).

+ Các phương pháp tính toán động: Phương pháp phổ phản ứng; phương pháp phân tích theo dạng chính; phương pháp tích phân trực tiếp phương trình chuyển động.

– Phân loại theo đặc tính làm việc của hệ kết cấu chịu lực của công trình xây dựng;

+ Các phương pháp tính toán đàn hồi tuyến tính: Phương pháp tĩnh lực ngang tương đương; phương pháp phổ phản ứng; phương pháp phân tích theo dạng chính.

+ Các phương pháp tính toán phi tuyến: Phương pháp tính toán tĩnh phi tuyến (push-over); phương pháp tích phân trực tiếp phương trình chuyển động.

1.4.1. Phương pháp tĩnh lực ngang tương đương

– Tổng quan về cách thức xác định tải trọng động đất

Trong các tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn, việc tính toán nói chung được giả thiết thực hiện trên các mô hình đàn hồi với các tiết diện chư nứt. Khối lượng mỗi sàn được giả thiết tập trung về trọng tâm của sàn.

Lực cắt đáy do động đất gây ra phụ thuộc vào các yếu tố sau:

+ Vùng hoạt động của động đất

+ Tầm quan trọng của công trình

+ Điều kiện làm việc của kết cấu

+ Điều kiện nền đất dưới chân công trình

+ Các giải pháp kết cấu và tính đều đặn của công trình

+ Tung độ của phổ thiết kế

+ Trọng lượng của công trình.

– Cách xác định tải trọng động đất

+ Phạm vi áp dụng

+ Mô hình tính toán

+ Lực cắt đáy

+ Phân bố tác động của động đất theo phương ngang

+ Trình tự tính toán.

1.4.2. Phương pháp phổ phản ứng

– Điều kiện áp dụng

– Số dao động cần xét đến trong phương pháp phổ phản ứng

– Tổ hợp các phản ứng theo dạng chính

– Trình tự tính toán.

1.4.3. Tổng quan về tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

– Tình hình nghiên cứu trên thế giới

– Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam.

1.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Trong chương 1 đã trình bày các vấn đề về hệ kết cấu chịu lực cho nhà cao tầng. Đã tổng quan về cách xác định tải trọng cho nhà cao tầng, đặc biệt là lý thuyết tính toán xác định tải trọng động đất theo TCVN 9386-2012. Những nội dung này sẽ là cơ sở để nghiên cứu và tính toán cho kết cấu nhà cao tầng chịu tác dụng của động đất. Từ đó để tính toán và cấu tạo kháng chấn cho công trình theo lý thuyết tính toán kháng chấn.

CHƯƠNG 2

MỘT SỐ GIẢI PHÁP KHÁNG CHẤN CHO CÔNG TRÌNH NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP

2.1. CÁC YÊU CẦU CHUNG CHO THIẾT KẾ KHÁNG CHẤN

Kinh nghiệm xây dựng của nhiều nước cho thấy, nếu được thiết kế và cấu tạo hợp lý các kết cấu bêtông cốt thép có thể chịu được các trận động đất mạnh. Nhờ vào các đặc điểm sau mà các kết cấu bêtông cốt thép có khả năng kháng chấn tốt:

– Khả năng liên kết vững chắc giữa các cấu kiện (dầm, cột, sàn, tường,…) để tạo thành các hệ kết cấu không gian vững vàng, có bậc siêu tĩnh cao;

– Khả năng phân tán năng lượng ở các cấu kiện có độ dẻo phù hợp. Tính dẻo kết hợp với bậc siêu tĩnh cao của hệ kết cấu sẽ tạo ra khả năng lớn về phân phối lại nội lực, làm giảm đáng kể sự tập trung ứng suất ở các vùng nguy hiểm.

Để đảm bảo khả năng kháng chấn tốt cho các hệ kết cấu bêtông cốt thép, khi thiết kế cần thực hiện các biện pháp nhằm đạt tới các mục tiêu cơ bản sau;

– Bậc siêu tĩnh của kết cấu càng cao càng tốt;

– Sự phá hoại phải xảy ra ở dầm sau đó mới đến cột;

– Sự phân tán năng lượng địa chấn được thực hiện thông qua biến dạng chảy uốn. Điều này cũng có nghĩa là phá hoại uốn tại một cấu kiện phải luôn xảy ra trước phá hoại cắt cũng như phá hoại do bị tuột neo;

– Các nút liên kết là phần chung giữa các cấu kiện kề nhau, không được phá hoại trước khi các cấu kiện đó đạt tới khả năng chịu tải tối đa của chúng;

– Lượng cốt thép cần thiết để bảo đảm cho kết cấu làm việc dẻo không được quá nhiều, gây khó khăn cho việc thi công

2.1.1. Mục tiêu thiêt kế và cách thức đạt được mục tiêu thiết kế

Chất lượng công trình là yếu tố có độ tin cậy tương đối cao vì nó phụ thuộc vào những điều kiện có thể kiểm soát được như: hình dạng công trình, phương pháp tính toán, cách thức cấu tạo các bộ phận kết cấu chịu lực và không chịu lực, chất lượng thi công,…. Còn cường độ nền đất là một yếu tố có độ tin cậy rất thấp.

Do đó, quan điểm thiết kế kháng chấn đúng đắn nhất hiện nay là chấp nhận tính không chắc chắn của hiện tượng động đất để tập trung vào việc thiết kế các công trình có mức độ an toàn chấp nhận được. Các công trình xây dựng được thiết kế theo quan điểm này phải có một độ cứng, độ bền và độ dẻo thích hợp nào đó, nhằm bảo đảm trong trường hợp động đất xảy ra sinh mạng con người được bảo vệ, các hư hỏng được hạn chế và những công trình quan trọng có chức năng bảo vệ cư dân vẫn có thể duy trì hoạt động. Vì vậy, mục tiêu của việc thiết kế kháng chấn hiện nay là giảm đến mức tối đa xác suất hư hỏng ở các công trình xây dựng khi xảy ra các trận động đất trung bình và chấp nhận các hư hại lớn (nhưng không bị sụp đổ) ở các kết cấu chịu lực khi xảy ra các trận động đất mạnh hoặc rất mạnh.

2.1.2. Các nguyên tắc cơ bản của thiết kế theo quan niệm hiện đại

Các nguyên tắc cơ bản của việc thiết kế kháng chấn công trình có thể trình bày dưới dạng các trạng thái giới hạn thiết kế kháng chấn (Bảng 2.1):

Bảng 2.1. Các nguyên tắc cơ bản của việc thiết kế kháng chấn

– Trạng thái giới hạn làm việc: Công trình phải chịu được các trận động đất yếu thường hay xảy ra mà không bị bất cứ hư hỏng nào ở kết cấu chịu lực lẫn không chịu lực. Công trình vẫn hoạt động bình thường, kể cả các thiết bị bên trong công trình. Điều này có nghĩa là, trong thời gian động đất yếu tất cả các bộ phận kết cấu tạo nên công trình phải làm việc trong giới hạn đàn hồi.

– Trạng thái giới hạn cuối cùng hoặc trạng thái giới hạn kiểm soát hư hỏng: Công trình chịu được các trận động đất có cường độ lớn hơn động đất ứng với trạng thái giới hạn làm việc mạnh trung bình với các hư hỏng rất nhẹ có thể sửa chữa được ở các bộ phận kết cấu chịu lực, cũng như ở các bộ phận không chịu lực.

– Trạng thái giới hạn sụp đổ hoặc trạng thái giới hạn tồn tại: Đối với đại đa số các công trình xây dựng, khi xảy ra động đất mạnh hoặc rất mạnh cho phép xuất hiện những hư hỏng lớn ở hệ kết cấu chịu lực và các thiết bị bên trong. Trong một số trường hợp, những sự hư hỏng này thể không sửa chữa được nhưng công trình không được phép sụp đổ.

Bảng 2.2. Các yêu cầu thiết kế công trình chịu động đất

2.1.3. Thiết kế kháng chấn công trình chịu động đất theo TCVN 9386:2012

– Các yêu cầu cơ bản

+ Không bị sụp đổ

+ Hạn chế hư hỏng.

– Các tiêu chí kèm theo

+ Các tiêu chí liên quan tới yêu cầu sụp đổ

+ Các tiêu chí liên quan tới yêu cầu hạn chế hư hỏng

2.2. CÁC TIÊU CHÍ THIẾT KẾ KHÁNG CHẤN NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP

2.2.1. Điều kiện chịu lực cục bộ

2.2.2. Quy định thiết kế theo khả năng

2.2.3. Điều kiện dẻo cục bộ

2.2.4. Tính siêu tĩnh của kết cấu

2.3. THIẾT BỊ KHÁNG CHẤN (GIẢM CHẤN) TRONG NHÀ CAO TẦNG

2.3.1. Các thiết bị giảm chấn cho công trình cao tầng dạng bị động

2.3.2. Các thiết bị giảm chấn cho công trình cao tầng dạng chủ động

2.3.3. Giải pháp tầng cứng giảm chấn trong nhà cao tầng

2.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

Trong chương 2 của luận văn đã trình bày các yêu cầu về tính toán kháng chấn cho công trình nhà bê tông cốt thép chịu tác dụng của tải trọng động đất theo tiêu chuẩn TCVN 9386:2012. Luận văn cũng đã trình bày một số giải pháp kháng chấn cho công trình nhà cao tầng trong đó giải pháp sử dụng tầng cứng trong công trình nhằm giảm nội lực và chuyển vị cho công trình được tác giả sử dụng tính toán trong chương 3 của luận văn.

CHƯƠNG 3

TÍNH TOÁN GIẢM CHẤN CHO CÔNG TRÌNH CAO TẦNG BẰNG CÁCH SỬ DỤNG TẦNG CỨNG

Để làm rõ sự ảnh hưởng của tầng cứng đến nội lực và chuyển vị của kết cấu nhà cao tầng, trong chương 3, luận văn khảo sát sự ảnh hưởng của vị trí tầng cứng được bố trí trong nhà cao tầng đến nội lực và chuyển vị của công trình dưới tác dụng của tải trọng động đất. Từ đó đưa ra các nhận xét cho việc chọn vị trí các tầng cứng phù hợp.

Chúng ta sẽ dùng phương pháp phổ phản ứng phân tích dạng dao động theo TCVN 9386:2012 để tính toán cho nhà nhiều tầng và nghiên cứu bằng số trên máy tính để tính tải trọng động đất tác dụng lên một công trình cụ thể.

3.1. CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU

Công trình là Khách Sạn HELIOS, thửa đất số 07-08-09; tờ bản đồ B2.10; khu tái định cư trục đường Bàu Giang – Cầu Mới; phường Nghĩa Lộ, Thành phố Quảng Ngãi. Công trình có mặt bằng tầng điển hình như Hình 3.1.

Hình 3.1. Mặt bằng tầng điển hình

Công trình gồm 12 tầng, 1 tầng lửng và 1 tầng hầm. Tổng diện tích khu đất xây dựng 300m²; trong đó diện tích xây dựng là 202.5m². Kết cấu khung kết hợp vách BTCT; móng cọc khoan nhồi. Chiều cao tầng hầm là 2,5m; chiều cao tầng lửng là 2,8m; chiều cao tầng 2 là 2,8m; chiều cao tầng 3 là 4m; chiều cao các tầng còn lại là 3,3m. Công trình có sơ đồ hệ kết cấu không gian như Hình 3.2.

Hình 3.2. Sơ đồ hệ kết cấu không gian

3.2. TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT TRONG TRƯỜNG HỢP KHÔNG BỐ TRÍ TẦNG CỨNG

Công trình xây dựng tại thành phố Quảng Ngãi, tỉnh Quảng Ngãi, nền móng tựa trên đất nền loại C theo TCVN 9386:2012. Gia tốc nền tham chiếu tại địa điểm xây dựng ở thành phố Quảng Ngãi, vị trí và đặt trưng đất nền cho trong Bảng 3.1.

Bảng 3.1. Vị trí công trình

Bảng 3.2. Bảng mômen chân cột, lực cắt chân cột và chuyển vị cột trục B-1 khi không có bố trí tầng cứng

3.3. TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT TRONG TRƯỜNG HỢP BỐ TRÍ TẦNG CỨNG

Ở nội dung này, nghiên cứu ảnh hưởng của vị trí tầng cứng đến khả năng chịu tác động của tải trọng động đất trong kết cấu nhà nhiều tầng. Cụ thể là việc tính toán bố trí các tầng cứng tại các vị trí tầng khác nhau nhằm để chọn ra vị trí bố trí tầng cứng hợp lý nhất (tần số, chuyển vị và nội lực của hệ kết cấu nhà):

3.3.1. Tầng cứng được bố trí tại vị trí tầng 1

3.3.2. Tầng cứng được bố trí tại tầng lững

3.3.3. Tầng cứng được bố trí tại vị trí tầng 2

3.3.4. Tầng cứng được bố trí tại vị trí tầng 3

3.3.5. Tầng cứng được bố trí tại vị trí tầng 4

3.3.6. Tầng cứng được bố trí tại vị trí tầng 5

3.3.7. Tầng cứng được bố trí tại vị trí tầng 6

3.3.8. Tầng cứng được bố trí tại vị trí tầng 7

3.3.9. Tầng cứng được bố trí tại vị trí tầng 8

3.3.10. Tầng cứng được bố trí tại vị trí tầng 9

3.3.11. Tầng cứng được bố trí tại vị trí tầng 10

3.3.12. Tầng cứng được bố trí tại vị trí tầng 11

3.3.13. Tầng cứng được bố trí tại vị trí tầng 12

3.4. SO SÁNH VÀ LỰA CHỌN VỊ TRÍ TẦNG CỨNG

– Để lựa chọn vị trí tầng bố trí tầng cứng đạt hiệu quả nhất cho công trình khi chịu tác động của động đất, ta đặt giá trị mômen chân cột, lực cắt chân cột trục B-1 và chuyển vị đỉnh các tầng khi tầng cứng bố trí tại các tầng khác nhau.

– Từ giá trị mômen chân cột, lực cắt chân cột trục B-1 trên các tầng và chuyển vị đỉnh các tầng tại các bảng trên, tác giả nhận xét như sau:

+ Về chuyển vị đỉnh công trình: khi công trình bố trí tầng cứng tại vị trí tầng 3 thì giá trị chuyển vị đỉnh công trình là nhỏ nhất so với tầng cứng bố trí tại các tầng còn lại. Cụ thể giá trị chuyển vị đỉnh là 53,7 (mm), còn khi công trình không bố trí tầng cứng thì giá trị chuyển vị đỉnh là 72,9 (mm) được thể hiện Hình 3.3:

Hình 3.3. Giá trị chuyển vị đỉnh khi bố trí tầng cứng tại các tầng

+ Về lực cắt tại chân cột trục B-1 tầng 1: khi công trình bố trí tầng cứng tại vị trí tầng 3 thì giá trị lực cắt chân cột trục B-1 tại tầng 1 có giá trị hợp lý và phù hợp nhất và nhỏ hơn giá trị khi bố trí tầng cứng tại các tầng 4 đến 12. Cụ thể giá trị là 45,43 (T), còn khi công trình không bố trí tầng cứng thì giá trị là 46,62 (T) được thể hiện Hình 3.4:

Hình 3.4. Giá trị lực cắt chân cột trục B-1 khi bố trí tầng cứng tại các tầng

+ Về mômen tại chân cột trục B-1 tầng 1: khi công trình bố trí tầng cứng tại vị trí tầng 3 thì giá trị mô men chân cột trục B-1 tại tầng 1 có giá trị hợp lý và phù hợp nhất và nhỏ hơn giá trị khi bố trí tầng cứng tại các tầng 4 đến 12. Cụ thể giá trị là 15,6 T.m, còn khi công trình không bố trí tầng cứng thì giá trị là 16,03 T.m được thể hiện Hình 3.5:

Hình 3.5. Giá trị mômen chân cột trục B-1 khi bố trí tầng cứng tại các tầng

3.5. KẾT LUẬN

Qua quá trình tính toán và so sánh một công trình thực tế tại thành phố Quảng Ngãi thấy rằng: sự sai khác giữa trường hợp khi không thiết kế cấu tạo chống động đất và khi thiết kế cấu tạo chống động đất (bố trí tầng cứng tại tầng 3) về mặt chuyển vị đỉnh công trình qua so sánh ta thấy chuyển vị giảm nhiều nhất là 26.33%; thì lực cắt chân cột trục B-1 tại tầng 1 có giá trị hợp lý và phù hợp nhất và nhỏ hơn giá trị khi bố trí tầng cứng tại các tầng 4 đến 12 là 2.55%; Mômen tại chân cột trục B-1 tầng 1 có giá trị hợp lý và phù hợp nhất và nhỏ hơn giá trị khi bố trí tầng cứng tại các tầng 4 đến 12 là 2.68%. Do đó ta chọn tầng cứng bố trí tại tầng 3 cho kết quả hợp lý nhất về chuyển vị, mô men chân cột cũng như lực cắt tại chân cột tầng 1.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1. KẾT LUẬN

Luận văn đã tập trung nghiên cứu về:

Trình bày tổng quan về hệ kết cấu chịu lực của nhà cao tầng;

Trình bày cách xác định tải trọng động đất lên công trình theo phương pháp phổ phản ứng của tiêu chuẩn hiện hành TCVN 9386:2012;

Nghiên cứu về thiết kế và cấu tạo kháng chấn cho công trình chịu tải trọng động đất;

Nghiên cứu giải pháp kháng chấn để tăng cường khả năng chịu tải trọng động đất cho công trình xây dựng theo tiêu chuẩn hiện hành;

Sử dụng phần mềm ETABS 9.7 tính toán cho một công trình nhà nhiều tầng bê tông cốt thép chịu tác dụng của tải trọng ngang do tải trọng động đất.

Qua quá trình tính toán và so sánh một công trình thực tế tại thành phố Quảng Ngãi thấy rằng: sự sai khác giữa trường hợp khi không thiết kế cấu tạo chống động đất và khi thiết kế cấu tạo chống động đất (bố trí tầng cứng tại tầng 3) về mặt chuyển vị đỉnh công trình qua so sánh ta thấy chuyển vị giảm nhiều nhất là 26.33%; thì lực cắt chân cột trục B-1 tại tầng 1 có giá trị hợp lý và phù hợp nhất và nhỏ hơn giá trị khi bố trí tầng cứng tại các tầng 4 đến 12 là 2.55%; Mômen tại chân cột trục B-1 tầng 1 có giá trị hợp lý và phù hợp nhất và nhỏ hơn giá trị khi bố trí tầng cứng tại các tầng 4 đến 12 là 2.68%. Do đó ta chọn tầng cứng bố trí tại tầng 3 cho kết quả hợp lý nhất về chuyển vị, mô men chân cột cũng như lực cắt tại chân cột tầng 1.

2. KIẾN NGHỊ

Trong luận văn, do giới hạn về thời gian và điều kiện chuyên môn nên tác giả chỉ tính toán với công trình quy mô gồm 12 tầng, 1 tầng lửng và 1 tầng hầm, chưa thể hiện hết một cách tổng thể các công trình ngoài thực tế. Do vậy để tăng độ chính xác khi so sánh các ví dụ về bố trí tầng cứng một cách hợp lý hơn, nên chọn với một công trình có quy mô lớn trên 30 tầng. Khi đó kết cấu có bố trí tầng cứng sẽ đánh giá được chuyển vị ngang, lực cắt đáy… một cách chính xác hơn. Ngoài ra, nếu ta dùng giải pháp nhiều tầng cứng đồng thời, thì có thể nhận được kết quả nội lực sinh ra trong cấu kiện của công trình bố trí nhiều tầng cứng có xu thế nhỏ hơn so với công trình bố trí ít tầng cứng.

LIỆN HỆ:

SĐT+ZALO: 0935568275

E:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\LUAN VAN DUY TAN\LUAN VAN DUY TAN\THIEN\SAU BAO VE