Chương 3 Xác định tải trọng tác dụng và nội lực kết cấu
3.6. Tính toán động đất cho công trình
Tính toán động đất theo tiêu chuẩn TCVN 375-2006„‟ Thiết kế công trình chịu động đất „‟.
3.6.1.Xác định tỷ số : agR g
Căn cứ vào phụ lục I „‟ Bảng phân vùng gia tốc nền theo địa danh hành chính „‟ ta có : Quận 6, thành phố Hồ Chí Minh thì : agR 0.0589
g . Trong đó : agR: là đỉnh tham chiếu trên nền loại A.
g : là gia tốc trọng trường (g=9,81 m/s2).
3.6.2.Nhận dạng điều kiện đất nền theo tác động động đất .
Căn cứ vào mặt cắt địa tầng ,các số liệu khảo sát khu vực xây dựng và điều kiện đất nền theo tác động động đất trong quy định tại điều 3.1.2 của TCVN 375-2006 nhận dạng nền đất tại khu vực xây dựng công trình này như sau:
Bảng 3.11-Nhận dạng điều kiện đất nền
Trong đó : S : là hệ số nền .
TB(s):là giới hạn dưới của chu kỳ ,ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc . TC(s):là giới hạn trên của chu kỳ ,ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc.
TD(s):là giá trị xác định điểm bắt đầu của phần phản ứng dịch chuyển không đổi trong phổ phản ứng .
3.6.3.Xác định hệ số ứng xử của kết cấu .
Hệ kết cấu thuộc loại hệ hỗn hợp khung –vách theo TCVN 375-2006 ,tra bảng 5.1,trang 77 ta có :
0 w 3.9 1 3.9 q q k
3.6.4.Áp dụng phương pháp phổ phản ứng để tính động đất cho công trình.
Phổ phản ứng của các dạng dao động được xác định dựa trên tọa độ của các đường cong phổ phản ứng thích hợp với các dao động chu kì riêng tương ứng.
a.Điều kiện áp dụng .
Phương pháp phân tích phổ phản ứng là phương pháp có thể áp dụng cho tất cả các loại nhà với chu kì cơ bản đầu tiên T 4( )s .
b.Số dạng dao động cần xét đến trong phương pháp phổ phản ứng .
Phải xét đến phản ứng của tất cả các dao động góp phần đáng kể vào phản ứng tổng thể của công trình. Điều này có thể được thỏa mãn nếu đạt được một trong các điều kiện sau :
- Tổng các trọng lượng hữu hiệu của các Mode dao động được xét chiếm ít nhất 90%
tổng trọng lượng của kết cấu.
- Tất cả các Mode dao động của trọng lượng hữu hiệu lớn hơn 5% của tổng trọng lượng đều được xét đến .
- Số dạng dao động được xét đến trong tính toán phải thỏa mãn k3 n và Tk 2( )s Trong đó : k:là số dạng dao động cần được xét đến trong tính toán.
n:là số tầng của công trình
Tk:là chu kì riêng tương ứng với dạng dao động thứ k 3 3 18 12.73
k n
. Chọn k=12 Mode để tính toán.
Bảng 3.12- Các dao động được xét để tính toán
Dạng dao động Mode
Theo phương X 1 4 8
Theo phương Y 3 6
Xoắn 2 5 7 9 10 11 12
Chỉ tính lực động đất tác dụng lên công trình theo phương X và phương Y nên ta bỏ qua Mode gây xoắn cho công trình.
c.Quy trình tính toán :
Xác định chu kì và dạng dao động riêng của công trình bằng Etabs :
Bảng 3.13-Các đao động được chọn để tính toán động đất . Dạng dao động Mode
Theo phương X 1 4 8
Theo phương Y 3 6 Xác định phổ thiết kế không thứ nguyên : S Td( )i
Xác định lực cắt tại chân công trình tương ứng với dạng dao động riêng thứ i theo các phương theo công thức : FX Y i, , S Td( ).Wi X Y i, , WX Y i, , là trọng lượng hữu hiệu tương ứng với
dạng dao động riêng thứ i, xác định theo công thức sau :
2 , 1 , ,
2 , 1
, .W W
, .W
n
i j j
j
X Y i n
i j j
j
X Y X Y
Trong đó:
- n là tổng bậc tự do xét đến theo phương X,Y
- X Y, i j, là giá trị chuyển vị theo phương X,Y trên mặt bằng tại điểm đặt trọng lượng thứ j của dao động thứ i.
- Wjlà trọng lượng tập trung tại tầng thứ j của công trình
Phân phối tải trọng ngang lên các cao trình tầng của tổng lực cắt tại chân công trình tương ứng với dạng dao động thứ i như sau :
,
, , , ,
2 , 1
, .W F =F
, .W
i j j
j
X Y i X Y i n
i l l j
X Y X Y
Trong đó :
FX Y ij, , là lực ngang tác dụng lên phần thứ j theo phương X,Y ứng với dạng dao động
riêng thứ i.
Wjvà Wllà trọng lượng tập trung tại tầng thứ j và l của công trình.
, i j,
X Y và X Y, i l, là giá trị chuyển vị theo phương X,Y tại điểm đặt trọng lượng thứ j và l của dao động thứ i.
Tổ hợp dao động cần xét :
- Phản ứng ở hai dao động i và j được xem là phụ thuộc lẫn nhau nếu thỏa mãn điều kiện sau : Tj 0,9Ti
- Ta nhận thấy điều này không được thõa mãn qua bảng tổng hợp chu kì ở các Mode trên.
Lúc này các dao động đang xét đến thõa mãn điều kiện về độc lập tuyến tính như trên thì giá trị lớn nhất EE(nội lực , chuyển vị…) của hệ quả tác động động đất có thể lấy bằng :
2 1 k
E i
i
E E
Trong đó : EElà hệ quả của tác động động đất đang xét (nội lực, chuyển vị…)
Eilà giá trị của hệ quả tác động của động đất do dao động riêng thứ i gây ra Kết quả động đất theo từng phương được thể hiện ở phụ lục 2,trang 170.
Bảng 3.14-Kết quả tổng động đất theo phương X và Phương Y.
sàn tầng hi(m) zi(m) Wj(T) Fjx(T) Fjy(T)
ST 3.4 56.4 2.4 0.194 0.143
15 3.4 53 45.67 2.131 2.599
14 3.4 49.6 52.89 2.127 2.567
13 3.4 46.2 52.89 1.811 2.162
12 3.4 42.8 52.89 1.6 1.852
11 3.4 39.4 52.89 1.528 1.691
10 3.4 36 53.58 1.572 1.706
9 3.4 32.6 54.36 1.641 1.822
8 3.4 29.2 54.36 1.677 1.928
7 3.4 25.8 54.36 1.711 1.983
6 3.4 22.4 54.36 1.751 1.951
5 3.4 19 54.36 1.771 1.817
4 3.4 15.6 55.03 1.737 1.604
3 3.4 12.2 55.82 1.581 1.311
2 2.6 8.8 55.82 1.261 0.95
Lửng 2.9 6.2 53.64 0.804 0.561
1 3.3 3.3 47.17 0.424 0.28
Hầm 0 0 51.51 0.148 0.099
Tổng 25.468 27.026