XÁC ĐỊNH TÁC ĐỘNG CỦA DAO ĐỘNG XOẮN LÊN NHÀ CAO TẦNG TRONG PHƯƠNG PHÁP PHỔ PHẢN ỨNG KHI TÍNH TẢI ĐỘNG ĐẤT

XÁC ĐỊNH TÁC ĐỘNG CỦA DAO ĐỘNG XOẮN LÊN NHÀ CAO TẦNG TRONG PHƯƠNG PHÁP PHỔ PHẢN ỨNG KHI TÍNH TẢI ĐỘNG ĐẤT

XÁC ĐỊNH TÁC ĐỘNG CỦA DAO ĐỘNG XOẮN LÊN NHÀ CAO TẦNG TRONG PHƯƠNG PHÁP PHỔ PHẢN ỨNG KHI TÍNH TẢI ĐỘNG ĐẤT

Tính cấp thiết của đề tài

Động đất là một trong những hiện tượng thiên nhiên gây ra nhiều thiệt hại nặng nề về của cải vật chất xã hội và tính mạng con người. Trong tính toán kết cấu xây dựng thì động đất được phân vào loại tải trọng đặc biệt.

Nước ta được đánh giá là bị tác động nhiều do động đất. Các công trình nhà cao tầng hiện nay bắt buộc phải tính tải trọng đặc biệt này. Tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn của nước ta TCVN 9386:2012 được xây dựng dựa trên tiêu chuẩn Eurocode 8 trong đó quy định rõ một số phương pháp tính toán tải trọng và tác động của động đất lên công trình như phương pháp tĩnh lực ngang tương đương, phương pháp phổ phản ứng, phương pháp trực tiếp…

Trong đa số các trường hợp, phương pháp phổ phản ứng được sử dụng nhiều nhất vì tính đơn giản, rõ ràng cũng như phản ánh sát sự làm việc thực tế của công trình, độ tin cậy cao. Phương pháp này dựa vào phân tích dao động riêng của công trình, tính phản ứng lớn nhất của công trình ứng với các dạng dao động riêng, từ đó tổng hợp lại để tính hiệu ứng do động đất gây ra.

Tùy thuộc vào tính chất của công trình mà TCVN 9386:2012 yêu cầu phân tích tính toán tải trọng động đất theo các phương pháp và sơ đồ tính tương ứng. Trong trường hợp thỏa mãn tiêu chí về đều đặn trên mặt bằng, tức là mặt bằng đối xứng hoặc gần đối xứng, thì cho phép sử dụng hai mô hình phân tích phẳng theo hai phương vuông góc, sau đó tổ hợp tác động hai phương lại với nhau. Thực tế đối với một số công trình nhà cao tầng do yêu cầu về kiến trúc, các kỹ sư kết cấu khó có thể bố trí thỏa mãn tiêu chí trên, mặt bằng không đối xứng dẫn đến tâm cứng không trùng với tâm khối lượng, khi chịu lực ngang nhà sẽ có chuyển vị xoắn. Trong trường hợp này tiêu chuẩn yêu cầu phải phân tích không gian và trong phương pháp phổ phản ứng phải kể đến các dao động xoắn.

Tuy nhiên thực tế khi gặp công trình không đối xứng, các kỹ sư kết cấu thường có hai xu hướng:

– Vẫn phân thành hai sơ đồ phẳng theo hai phương vuông góc X và Y để tính toán động đất, phương pháp này hoàn toàn bỏ qua các dạng dao động xoắn, đồng thời không tuân thủ quy định tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn TCVN 9386:2012, kết quả không phản ứng chính xác.

– Phân tích dao động không gian, nhưng khi tính động đất lại chọn một số dao động có chuyển vị theo phương X nhiều để gán cho dao động phương X, một số dao động có chuyển vị theo phương Y nhiều để gán cho dao động phương Y, sau đó lại phân tích động đất theo từng phương ứng với các dạng dao động trên. Phương pháp này lại càng đi xa vấn đề hơn, vì đã phân tích dao động không gian lại còn tính động đất theo mô hình phẳng, các dạng dao động đó không phản ánh đúng dao động phẳng.

Với những lí do như trên, đề tài này sẽ tập trung làm rõ cách tính toán tải động đất lên nhà cao tầng theo phương pháp phổ phản ứng phân tích dạng đối với công trình có dao động xoắn, giúp người thiết kế nắm được các bước tính toán, bản chất của vấn đề.

  1. Mục tiêu nghiên cứu

Tìm hiểu được dao động của của nhà cao tầng, tính toán được các dao động xoắn của nhà cao tầng có kết cấu không đối xứng.

Nắm bắt được phương pháp “phổ phản ứng” trong thiết kế kháng chấn nhà cao tầng theo tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCVN 9386:2012.

Tính toán được tác động của dao động xoắn theo phương pháp phổ phản ứng, phản ứng của công trình khi xoắn.

  1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: tải trọng động đất lên nhà cao tầng.

Phạm vi nghiên cứu: nhà có mặt bằng không đối xứng tác động của dao động xoắn trong phương pháp phổ phản ứng.

  1. Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp lí thuyết: tìm hiểu lý thuyết tính toán thiết kế nhà cao tầng chịu động đất theo phương pháp phổ phản ứng được đề cập trong TCVN 9386:2012; thiết lập các phương trình tính toán phần tải động đất do dao động xoắn gây nên.

Phương pháp số: lập mô hình phân tích nhà cao tầng bằng phần mềm, tính toán và phân tích.

So sánh, tổng hợp, nhận xét và rút ra kiến nghị.

  1. Cấu trúc luận văn

Luận văn bao gồm phần mở đầu, các phụ lục, và các chương cơ bản như sau:

Chương 1: Dao động của nhà cao tầng và tính toán động đất theo phương pháp phổ phản ứng.

Chương 2: Dao động xoắn của nhà cao tầng chịu tải động đất.

Chương 3: Một số tính toán cụ thể với công trình nhà cao tầng không đối xứng.

Kết luận và kiến nghị.

CHƯƠNG 1

DAO ĐỘNG CỦA NHÀ CAO TẦNG VÀ TÍNH TOÁN ĐỘNG ĐẤT THEO PHƯƠNG PHÁP PHỔ PHẢN ỨNG

ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG
DAO ĐỘNG RIÊNG CỦA NHÀ CAO TẦNG

Khi mô hình công trình người ta coi rằng khối lượng của tầng nào đó như một khối lượng tập trung đặt ở mức sàn. Như vậy công trình tương đương với một thanh côngxôn có n khối lượng tập trung, ở mỗi tầng độ cứng của thanh côngxôn bằng độ cứng của toàn bộ tầng nhà.

Hình 1.2: Mô hình xác định dao động nhà cao tầng theo phương x

Phương trình dao động riêng của hệ có N bậc tự do có dạng:

(1.1)

Xét hệ dao động tự do không lực cản. Phương trình dao động của hệ: (1.4)

Nghiệm có dạng , thay vào ta có:

NHÀ CAO TẦNG CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT
      1. Phương trình dao động

(1.8)

      1. Phương pháp phân tích dạng dao động trong tính toán động đất
      2. Phân phối lực động đất trong hệ tọa độ các dạng dao động riêng
      3. Tính toán hiệu ứng trong công trình do lực động đất
      4. Phương pháp phổ phản ứng dùng phân tích dạng
      5. Tính toán lực động đất tác dụng lên công trình
PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT LÊN NHÀ CAO TẦNG THEO TCVN 9386:2012
      1. Phổ phản ứng theo TCVN 9386: 2012
  1. Phổ phản ứng đàn hồi theo phương nằm ngang
  2. Phổ thiết kế theo TCVN 9386:2012
      1. Tính toán lực ngang tác dụng lên nhà cao tầng theo TCVN 9386:2012

Xét một dao động thứ n nào đó có chu kì riêng Tn, khối lượng hữu hiệu , lực cắt đáy do dạng dao động đó gây ra là:

(1.41)

Lực tĩnh ngang do động đất tác động lên tầng thứ j của công công trình để tạo ra hiệu ứng tương đương hoàn toàn giống công thức (1.35) :

Sau khi tính toán được hiệu ứng do các dạng dao động riêng gây nên, hiệu ứng cuối cùng có thể thu được bằng cách tổ hợp các hiệu ứng riêng theo quy luật tổ hợp hoàn toàn (CQC) hay căn bậc hai của các tổng bình thương (SRSS).

      1. Tóm tắt quy trình tính toán nhà cao tầng chịu tải động đất bằng phương pháp phổ phản ứng theo TCVN 9386:2012

Cách tính toán tác động của động đất theo phương pháp phổ phản ứng có thể trình bàm tóm lược như sau:

* Bước 1: Xác định điều kiện áp dụng

Phương pháp phổ phản ứng nhiều dạng dao động có thể áp dụng cho tất cả các loại công trình.

* Bước 2: Xác định chu kỳ dao động riêng của nhà cao tầng

Sử dụng các phần mềm phân tích kết cấu thông dụng như SAP2000, ETABS, …, để tính các chu kỳ dao động riêng; dạng dao động cần thiết.

* Bước 3: Xác định số dạng dao động cần xét theo phương pháp phổ phản ứng ( theo điều kiện khối lượng hữu hiệu).

* Bước 4: Xác định phổ thiết kế không thứ nguyên ứng với từng dạng dao động (i: dạng dao động riêng thứ i tương ứng).

* Bước 5: Xác định lực cắt đáy tại chân công trình tương ứng với dạng dao động thứ i.

* Bước 6: Phân phối lực cắt đáy cho các tầng

* Bước 7: Tổ hợp các dạng dao động

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Trong chương này, chúng ta đã làm rõ dao động của nhà cao tầng như thiết lập phương trình dao động, xác định các dạng dao động riêng và tần số dao động riêng, phương trình dao động của hệ dưới tác dụng của động đất, trong đó để đơn giản chúng ta mới chỉ nhà có kết cấu đối xứng. Để tính toán phản ứng của nhà cao tầng do tải động đất, có nhiều phương pháp nhưng chỉ phương pháp phổ phản ứng dùng phân tích dạng là được tập trung nghiên cứu vì tính khả dụng và đơn giản của nó.

XÁC ĐỊNH TÁC ĐỘNG CỦA DAO ĐỘNG XOẮN LÊN NHÀ CAO TẦNG TRONG PHƯƠNG PHÁP PHỔ PHẢN ỨNG KHI TÍNH TẢI ĐỘNG ĐẤT
XÁC ĐỊNH TÁC ĐỘNG CỦA DAO ĐỘNG XOẮN LÊN NHÀ CAO TẦNG TRONG PHƯƠNG PHÁP PHỔ PHẢN ỨNG KHI TÍNH TẢI ĐỘNG ĐẤT

Phương pháp phổ phản ứng theo TCVN 9386:2012 được tổng hợp và trình bày tóm lược lại một cách cô đọng. Thực tế, một số công trình do đặc trưng về công năng sử dụng mà mặt bằng không thỏa mãn tính đều đặn quy định trong tiêu chuẩn, việc tính toán phải kể đến các dạng dao động xoắn và mô hình không gian, trong trường hợp này người thiết kế sẽ rất bối rối khi áp dụng các công thức trong tiêu chuẩn. Chương tiếp theo sẽ trình bày dao động của nhà cao tầng có mặt bằng không đối xứng và cách áp dụng phương pháp phổ phản ứng trong trường hợp này.

CHƯƠNG 2

DAO ĐỘNG XOẮN CỦA NHÀ CAO TẦNG CHỊU TẢI ĐỘNG ĐẤT

DAO ĐỘNG NHÀ MỘT TẦNG CÓ KẾT CẤU KHÔNG ĐỐI XỨNG THEO HAI PHƯƠNG
      1. Ma trận độ cứng
      2. Ma trận khối lượng
      3. Phương trình dao động tự do
      4. Dao động của hệ chịu tải động đất
NHÀ NHIỀU TẦNG CÓ KẾT CẤU KHÔNG ĐỐI XỨNG CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT
  1. Dao động tự do

x

u1x

u1y

ujx

ujy

uNx

uNy

y

z

u

u

u

u1x

k1x;k1y;k

u1y

u

m1

ujx

kjx;kjy;k

ujy

u

mj

uNx

kNx;kNy;k

uNy

u

mN

Hình 2.6: Mô hình dao động tự do của nhà cao tầng không đối xứng

Hệ phương trình dao động như sau:

(2.11)

Vectơ chuyển vị chứa các chuyển vị theo phương x là , theo phương y là và góc xoay là

Gọi và ωn là vec tơ dạng riêng và tần số góc riêng thứ n của hệ, thì:

(2.13)

Chú ý rằng dạng dao động riêng chứa đồng thời các chuyển vị tương ứng với các phương x,y và góc xoay θ, có đầy đủ các tính trực giao với ma trận độ cứng và ma trận khối lượng, tức là (giả thiết chuẩn hóa đối với ma trận khối lượng):

(2.14)

Nếu công trình có N tầng thì sẽ có 3N dạng dao động riêng tương ứng với 3N tần số góc riêng.[9]

  1. Dao động nhà nhiều tầng không đối xứng chịu tải động đất

Phương trình dao động hệ chịu tải động đất theo phương x:

(2.16)

Triển khai vế phải được:

(2.16a)

Hệ sơ sở gồm các dạng dao động riêng , được:

(2.17)

Với: (2.18)

Khối lượng Mn xác định bằng (2.18) khác với Mn xác định bằng (1.12) vì trong dạng dao động riêng còn chứa các chuyển vị theo y và góc xoay θ.

Triển khai vế phải của(2.17) ta được:

(2.19)

Với : ;

.

Lúc này phân phối không gian của vectơ như sau:

(2.20)

Trong đó:

(2.21)

Từ (2.19) có thể biểu diễn nghiệm qn(t) giống như công thức (1.20), , với Dn(t) là phản ứng của hệ một bậc tự do có tần số riêng ωn, tỉ số cản nhớt ξn; chịu gia tốc nền , tức là:

(2.22)

  1. Biểu diễn một số hiệu ứng

a. Lực cắt đáy theo phương x

Lực cắt đáy do dạng dao động thứ n gây ra:

(2.26)

Đại lượng gọi là khối lượng hữu hiệu theo phương x, Tổng khối lượng hữu hiệu của tất cả các dạng dao động bằng tổng khối lượng công trình tham gia dao động theo phương x:

(2.27)

Thành phần lực ngang theo phương x tác động lên tầng thứ j do dạng dao động thứ n gây ra:

(2.31)

Chú ý dạng dao động riêng Φn là không giống nhau.

b. Lực cắt đáy theo phương y

Lực cắt đáy do dạng dao động thứ n gây ra:

(2.35)

Đại lượng gọi là khối lượng hữu hiệu theo phương y, Tổng khối lượng hữu hiệu của tất cả các dạng dao động bằng 0:

(2.36)

Thành phần lực ngang theo phương y tác động lên tầng thứ j do dạng dao động thứ n gây ra:

(2.40)

c. Mômen xoắn đáy quanh trục z

Mômen xoắn đáy do dạng dao động thứ n gây ra:

(2.42)

Thành phần tĩnh là mômen xoắn do sn tác dụng tĩnh gây nên:

(2.44)

Đại lượng gọi là mômen quán tính khối lượng hữu hiệu, Tổng mômen quán tính khối lượng hữu hiệu của tất cả các dạng dao động bằng 0:

(2.45)

Thành phần mômen xoắn tác động lên tầng thứ j do dạng dao động thứ n gây ra:

(2.49)

  1. Phương pháp phổ phản ứng cho nhà có dao động xoắn

Các giá trị lớn nhất của lực cắt đáy , và mômen xoắn đều có thể xác định thông qua phân tích phổ của , từ đó hoàn toàn có thể xác định lực động đất Fn tác dụng lên hệ gồm ba thành phần , và như các công thức (2.31), (2.40) và (2.49).

Số dạng dao động được đưa vào tính toán sao cho tổng khối lượng hữu hiệu của chúng theo phương tác dụng của động đất không nhỏ hơn 90% tổng khối lượng của hệ.

Khi động đất tác dụng theo phương y thì cách tính toán hoàn toàn tương tự, nhưng chỉ hoán đổi vai trò phương x và phương y.

TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN ĐỘNG ĐẤT CHO NHÀ CAO TẦNG KHÔNG ĐỐI XỨNG

Tương tự như trình bày ở chương 1, trình tự áp dụng theo phương pháp phổ phản ứng tính toán cho nhà N tầng với mặt bằng không đối xứng đối xứng chịu tải trọng động đất theo phương x có thể được tóm tắt như sau:

* Bước 1: Xác định điều kiện áp dụng.

Do nhà không thỏa mãn tiêu chí đều đặn về mặt bằng nên phải dùng phương pháp phổ phản ứng phân tích dạng dao.

* Bước 2: Xác định chu kỳ dao động riêng và dạng dao động riêng của nhà cao tầng.

Sử dụng các phần mềm phân tích kết cấu thông dụng như SAP2000, ETABS, …, để tính các chu kỳ dao động riêng; dạng dao động cần thiết theo mô hình không gian. Chú ý rằng tất cả các dạng dao động đều có 3 thành phần chuyển vị: xoay quanh trục z và chuyển vị ngang theo x và y.

* Bước 3: Xác định số dạng dao động cần xét theo phương pháp phổ phản ứng, nếu tải động đất tác dụng theo phương nào đó thì tổng khối lượng hữu hiệu của các dạng tham gia dao động theo phương đó không được nhỏ hơn 90%.

* Bước 4: Xác định phổ thiết kế không thứ nguyên ứng với từng dạng dao động xem xét (n: dạng dao động riêng thứ n tương ứng).

* Bước 5: Xác định lực cắt đáy, mô men xoắn đáy tại chân công trình tương ứng với dạng dao động thứ n gồm lực cắt đáy , và mômen xoắn :

* Bước 6: Phân phối lực cắt đáy, mô men xoắn đáy cho các tầng, lực phân phối lên các tầng bao gồm ba thành phần , và theo các công thức (2.31), (2.40) và (2.49).

* Bước 7: Tổ hợp tác động của các dạng dao động.

Ta tính toán tương tự theo các bước ở trên trong trường hợp công trình chịu tác động của động đất theo phương y, và chú ý hoán vị vai trò của phương x và phương y.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

Như vậy, qua chương này chúng ta đã tìm hiểu phương trình dao động cho nhà một tầng có mặt bằng không đối xứng, từ đó làm cơ sở cho việc xây dựng công thức tính toán cho nhà nhiều tầng có mặt bằng kết cấu không đối xứng chịu tải trọng động đất theo phương pháp phổ phản ứng được đề cập trong TCVN 9386 : 2012. Qua đó bổ sung công cụ tính toán giúp cho người kĩ sư tham khảo thêm một lựa chọn để giải quyết bài toán tính toán kháng chấn đối với những công trình không đều đặn, độ lệch tâm giữa tâm cứng và tâm khối lượng lớn.

Để cụ thể hóa trình tự tính toán, chương tiếp theo sẽ trình bày và áp dụng tính toán cho một công trình cụ thể, sau đó sẽ rút ra những nhận xét cơ bản của vấn đề.

CHƯƠNG 3

MỘT SỐ TÍNH TOÁN CỤ THỂ VỚI CÔNG TRÌNH

NHÀ CAO TẦNG KHÔNG ĐỐI XỨNG

KHÁI QUÁT CÔNG TRÌNH

Đối tượng tính toán là công trình: Nhà làm việc văn phòng đại diện ngân hàng công thương Việt Nam khu vực miền trung tại Đà Nẵng. Công trình có mặt bằng tầng điển hình như Hình 3.1.

Hình 3.1: Sơ đồ kết cấu tầng điển hình

Công trình gồm 27 tầng nổi, 1 tầng tum và 2 tầng hầm. Tổng diện tích khu đất xây dựng 1.404m2; trong đó diện tích xây dựng là 920m2. Chiều cao tầng hầm là 3m; chiều cao tầng 1 là 4,5m; chiều cao các tầng còn lại là 3,5m.

Tường bao xây gạch đặc dày 200mm; tường ngăn dày 100mm.

Kết cấu khung kết hợp vách BTCT, độ dày vách thang máy dày 250; 300; 400; 500 (mm); vách chịu lực dày 600mm.

  1. Số liệu phân tích
  2. Các trường hợp phân tích

Trường hợp 1: Không xét đến ảnh hưởng của dạng dao động xoắn;

Trường hợp 2: Xét đến ảnh hưởng của dao động xoắn.

  1. Tĩnh tải và hoạt tải

a. Tĩnh tải

b. Hoạt tải

TÍNH TOÁN TẢI ĐỘNG ĐẤT KHÔNG XÉT DAO ĐỘNG XOẮN
  1. Mô hình hệ kết cấu trong ETABS v9.7.4
  2. Xác định chu kỳ dao động riêng của công trình

Bảng 3.2: Khối lượng hữu hiệu tham gia dao động của công trình theo phương x

ModePeriod (s)UXUYUZSumUXSumUYSumUZRX
12.823265.42620065.4262000
20.818412.78010078.2063000
30.42314.76880082.9751000
40.26862.52340085.4985000
50.18601.54800087.0465000
60.13681.23460088.2812000
70.10491.02070089.3019000
80.08390.77130090.0732000
90.06910.59340090.6666000
100.05810.52450091.1911000
110.04990.54090091.7319000
120.04390.48830092.2203000
  1. Xác định phổ thiết kế không thứ nguyên Sd(Ti) ứng với từng dạng dao động
  2. Xác định lực cắt đáy và phân phối lực lên các tầng

Bảng 3.7: Lực cắt đáy ứng với dạng dao động thứ n

Dạng dao độngChu kìLực cắt đáy Vbn (T)
12.8232551.7569
20.8184674.6729
30.4231116.8082
40.2686184.807
50.18625.1346
60.136889.8277
70.104921.3932
80.083948.9625

Hình 3.3: Biểu đồ phân phối các lực ngang lên các tầng, không xét dạng dao động xoắn.

TÍNH TOÁN TẢI ĐỘNG ĐẤT XÉT DAO ĐỘNG XOẮN

3.3.1. Mô hình hệ kết cấu và phân tích dao động

3.3.2. Xác định phổ phản ứng và lực cắt đáy, mômen xoắn đáy

Bảng 3.11: Bảng tổng hợp khối lượng hữu hiệu và lực cắt đáy của các dạng dao động

Dạng dao độngTần sốPhổ thiết kếKL hữu hiệu theo phương xKL hữu hiệu theo phương yMômen quán tính KL hữu hiệu theo phương zLực cắt đáy theo phương xLực cắt đáy theo phương yMômen xoắn đáy theo phương z
Thứ iTi (s)       
13.45050.19742594.24-732.07-3241.21512.04-144.49-639.74
23.01900.1974217.98731.543010.2343.02144.39594.15
31.98160.34480.042.44-140.590.010.84-48.47
40.97650.6996769.90-135.02-632.20538.66-94.46-442.31
50.89160.766320.98120.13505.1016.0792.06387.08
60.53240.85401.4114.29-443.111.2012.20-378.43
70.48880.8540138.16-24.92217.19117.99-21.28185.49
80.45310.85401.6713.8251.551.4311.8044.03
90.29910.8540219.92-25.68-188.51187.82-21.93-161.00

3.3.3. Phân phối lực tác dụng cho các tầng

Hình 3.4: Thành phần động đất phân phối theo phương x, xét dạng dao động xoắn

Hình 3.5: Thành phần động đất phân phối theo phương y, xét dạng dao động xoắn

Hình 3.6: Thành phần moment xoắn phân phối lên các tầng

TỔNG HỢP, SO SÁNH KẾT QUẢ TÍNH TOÁN ĐỘNG ĐẤT THEO PHƯƠNG X

3.4.1. Nội lực tầng

3.4.2. Chuyển vị tầng

3.4.3. Kết quả nội lực trong một số bộ phận kết cấu

a. Nội lực trong khung

b. Nội nội lực vách

KẾT QUẢ TÍNH TOÁN ĐỘNG ĐẤT ĐỒNG THỜI THEO HAI PHƯƠNG X VÀ Y

3.5.1. Nội lực tầng

Hình 3.25: Lực cắt tầng theo phương x

Hình 3.26: Lực cắt tầng theo phương y

Hình 3.27: Moment xoắn tầng

Hình 3.28: Moment tầng theo phương x

Hình 3.29: Moment tầng theo phương y

3.5.2. Chuyển vị tầng

Hình 3.32: Chuyển vị tổng

3.5.3. Kết quả nội lực trong một số bộ phận kết cấu

a. Nội lực trong khung

Hình 3.34: Lực cắt chân cột theo phương y

Hình 3.35: Moment chân cột theo phương x

b. Nội nội lực vách

Hình 3.41: Moment trong vách theo phương x

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3

Chương 3 đã tiến hành phân tích một công trình cụ thể có mặt bằng không đối xứng, tính toán so sánh hai trường hợp là phân tích phẳng không kể đến dao động xoắn (trường hợp 1) và phân tích không gian có kể xoắn (trường hợp 2). Qua phân tích ta nhận thấy rằng sai lệch giữa hai trường hợp là đáng kể, cụ thể khi động đất tác dụng đồng thời theo 2 phương, kết quả của trường hợp 1 lớn hơn so với trường hợp 2 thể hiện qua kết quả phân tích (Lực cắt tầng theo phương x sai lệch khoảng 24%, lực cắt tầng theo phương y sai lệch khoảng 80%, moment xoắn tầng sai lệch khoảng 25%, moment tầng theo phương x sai lệch khoảng 80%, moment tầng theo phương y sai lệch khoảng 23%, chuyển vị tổng sai lệch 26%, lực cắt chân cột theo phương y sai lệch khoảng 41%, moment chân cột theo phương x sai lệch khoảng 35%, moment vách theo phương x sai lệch khoảng 29%)

KẾT LUẬN

Qua kết quả nghiên cứu trong phạm vi của luận văn, ta có thể tóm tắt một số kết quả như sau:

– Luận văn đã nghiên cứu đến dao động xoắn của nhà nhiều tầng có kết cấu không đối xứng trong đó đã thiết lập được các phương trình dao động, trình bày được ứng xử dưới tác động của tải động đất.

– Trình bày được cách tính tải động đất lên công trình không đối xứng theo phương pháp phổ phản ứng phân tích dạng của TCVN 9386:2012, trong đó nhấn mạnh dạng dao động của nhà là dao động kết hợp giữa chuyển vị ngang và xoay, nội dung này có thể làm chỉ dẫn cho người thiết kế nhà cao tầng.

– Qua tính toán so sánh thấy rằng: sự sai khác giữa trường hợp xét dạng dao động xoắn và không xét dạng dao động xoắn là đáng kể đối với một số cấu kiện (Lực cắt tầng theo phương x sai lệch khoảng 24%, lực cắt tầng theo phương y sai lệch khoảng 80%, moment xoắn tầng sai lệch khoảng 25%, moment tầng theo phương x sai lệch khoảng 80%, moment tầng theo phương y sai lệch khoảng 23%, chuyển vị tổng sai lệch 26%, lực cắt chân cột theo phương y sai lệch khoảng 41%, moment chân cột theo phương x sai lệch khoảng 35%, moment vách theo phương x sai lệch khoảng 29%, theo chiều hướng giảm khi xét dạng dao động xoắn). Như vậy khi thiết kế thực tế các kỹ sư phân tích tác động của động đất theo hai mô hình phẳng là chưa hẳn hợp lí, cụ thể đối với công trình đang xét quá thiên về an toàn. Chúng ta nên phân tích theo mô hình không gian, và kể đến dạng dao động xoắn để phản ánh sự làm việc thực tế của hệ kết cấu.

Hạn chế của luận văn

– Luận văn chỉ kết luận dựa trên cơ sở phân tích của một công trình, chúng ta cần tiến hành tính toán tải động đất theo phương pháp phổ phản ứng với nhiều công trình khác nhau mới có thể đưa ra những nhận xét tổng quát hơn.

LIỆN HỆ:

SĐT+ZALO: 0935568275

E:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\DAI HOC DA NANG\LUAN VAN KY THUAT\LUAN VAN 2014\LUAN VAN KY THUAT\NGUYEN PHUC TOAN

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *