tính toán thiết kế công trình ( trụ sở Tổng công ty XNK xây dựng Việt Nam VINACONEX ), chương 9 pdf

Chng 9:
tính lực động đất tác dụng vào công trình

*

I. Lựa chọn ph-ơng pháp phân tích:
Do công trình có tính đều đặn cả trên mặt bằng và mặt đứng, theo
TCVN 375-2005, có thể quy về mô hình phẳng để phân tích.
Do chu kì dao động theo cả 2 ph-ơng T
1
đều lớn hơn 2s nên ta
chọn ph-ơng pháp "Phân tích phổ phản ứng dạng dao động" để xác
định lực động đất tác dụng lên công trình.
II. Lý thuyết tính toán:
1. Phổ phản ứng mô tả đàn hôi:
Nền đất xây dựng công trình thuộc loại C, có dạng của phổ phản
ứng nh- sau:
Giá trị của các tham số mô tả các phổ phản ứng đàn hồi của nền
loại C
15,1S
d
, )s(2,0T
B
, )s(6,0T
C
, )s(0,2T
D

Theo ph-ơng x, có 3 dạng dao động đóng góp đáng kể vào phản
ứng tổng thể của công trình:
- Dạng 1(mode 1):

)s(6120,2T
1
, khối l-ợng hữu hiệu chiếm
58,82%.
- Dạng 2(mode 5): )s(5480,0T
2
, khối l-ợng hữu hiệu chiếm
15,88%.
- Dạng 3(mode 7):
)s(2079,0T
3
, khối l-ợng hữu hiệu chiếm 7,22%.
Theo ph-ơng y, có 3 dạng dao động đóng góp đáng kể vào phản
ứng tổng thể của công trình:
- Dạng 1(mode 2):
)s(5402,2T
1
, khối l-ợng hữu hiệu chiếm
59,48%.
- Dạng 2(mode 4):
)s(5668,0T
2

, khối l-ợng hữu hiệu chiếm
16,02%.
- Dạng 3(mode 6):
)s(2478,0T
3
, khối l-ợng hữu hiệu chiếm 4,62%.
2. Lực cắt đáy:

Theo mỗi h-ớng đ-ợc phân tích, ứng với mỗi dạng dao động, lực
cắt đáy động đất F
bk
phải đ-ợc xác định theo biểu thức sau:

kkdbk
m).T(SF
(1)
Trong đó:
)T(S
kd
Tung độ của phổ thiết kế tại chu kỳ T
k

k
T Chu kỳ dao động thứ k của nhà và công trình ;

k
m Khối l-ợng hiệu dụng của nhà và công trình ở trên
móng hoặc ở trên đỉnh
của phần cứng phía d-ới tham gia vào dạng dao động thứ k,
tính từ kết quả của ETABS.
3. Phân bố lực động đất theo ph-ơng ngang:
Tác động động đất phải đ-ợc xác định bằng cách đặt các lực
ngang F
i
vào tất cả các tầng ở hai mô hình phẳng:

jj
ii

bkik
m.s
m.s
.FF


(2)
trong đó:

ik
F Lực ngang tác dụng tại tầng thứ i ứng với dạng dao động thứ k

bk
F Lực cắt đáy động đất tính theo (1) ;

jj
s,s Lần l-ợt là chuyển vị của các khối l-ợng m
i
; m
j
trong các
dạng dao động;

jj
m,m Khối l-ợng của các tầng.
III. Tính toán lực động đất:
Công trình xây dựng ở quận Đống Đa, có giá trị đỉnh gia tốc nền là
)s/m(g0983,0a
2
vg

, hệ số tầm quan trọng 25,1
1
. Giá trị gia tốc nền
thiết kế là:
)s/m(2056,181,9.1229,0g0983,0.25,1aa
2
vg1g

Vậy, cấp động đất thiết kế là cấp VII theo thang MM.
1. Xác định lực cắt đáy theo 2 ph-ơng x, y:
Tính giá trị hệ số ứng xử:
w0
k.qq
Trong đó (với hệ kết cấu là hệ hỗn hợp t-ơng đ-ơng t-ờng):
6,32,1.3.3q
1
u
0



với 2,1
1
u



theo điều 5.2.2.2.5.b TCVN 375-
2006.
1

3
1
k5,0
0
w



với
0
xác định nh- sau (tính với tầng điển hình
có chiều cao vách là 3,5m):
- Theo ph-ơng x:
356,0
9,72.8,10
5,3.3
0


=> 452,0
3
356,01
k
w


, vậy
chọn
5,0k
w

, ta có 8,15,0.6,3q
x

- Theo ph-ơng y: 907,0
2.25,55.3,3
5,3.7
0


=> 636,0
3
907,01
k
w


,
vậy ta có
3,2636,0.6,3q
y


Sơ đồ lõi thể hiện ở trang sau.
400 400
7900
400
10000 400400
4002200400220040022004002200400
4003300
400

5250
1.1. Theo ph-¬ng x:
- øng víi d¹ng dao ®éng thø nhÊt (mode 1), )(6120,2
1
sT  :
Do
ssTsT
D
46120,22
1
 nªn:
Trong ®ã:
)/(2056,1
2
sma
g

15,1

S
8
,
1

q
sT
C
6,0
sT
D

0,2
VËy, cã:
 
)/(3387,0
)6120,2(
2.6,0
.
8,1
5,2
.15,1.2056,1
2
2
smTS
d










TÝnh khèi l-îng h÷u hiÖu:
)t(1661128241.5882,0m
1

TÝnh lùc c¾t ®¸y:
)T(51,573

81,9
16611.3387,0
F
1b

 







2
1
DC
gd
T
T.T
.
q
5,2.
.S.aTS
- øng víi d¹ng dao ®éng thø hai (mode 5), )(5480,0
2
sT  :
Do
sTsTsT
CB
6,05480,015,0

2

nªn:
 
q
SaTS
gd
5,2


Trong ®ã:
)/(2056,1
2
sma
g

15,1

S
8,1

q
VËy, cã:
 
)s/m(9257,1
8,1
5,2
.15,1.2056,1TS
2
d


TÝnh khèi l-îng h÷u hiÖu:
)t(448528241.1588,0m
2

TÝnh lùc c¾t ®¸y:
)T(4,880
81,9
4485.9257,1
F
2b

- øng víi d¹ng dao ®éng thø ba (mode 7), )(2079,0
3
sT  :
Do
sTsTsT
CB
6,02079,015,0
3
 nªn:
 
q
SaTS
gd
5,2


Trong ®ã:
)/(2056,1

2
sma
g

15,1

S
8,1

q
VËy, cã:
 
)/(9257,1
8,1
5,2
.15,1.2056,1
2
smTS
d

TÝnh khèi l-îng h÷u hiÖu:
)t(203928241.0722,0m
3

TÝnh lùc c¾t ®¸y:
)T(26,400
81,9
1791.9257,1
F
3b


1.2. Theo ph-¬ng y:
- øng víi d¹ng dao ®éng thø nhÊt (mode 2), )(5402,2
1
sT  :
Do
sTsT
D
45402,22
1
 nªn:
 







2
1
.
.
5,2

T
TT
q
SaTS
DC

gd
Trong ®ã:
)/(2056,1
2
sma
g

15,1

S
3,2

q
sT
C
6,0
sT
D
0,2
VËy, cã:
 
2803,0
)5402,2(
2.6,0
.
3,2
5,2
.15,1.2056,1
2










TS
d
TÝnh khèi l-îng h÷u hiÖu:
)t(1679828241.5948,0m
1

TÝnh lùc c¾t ®¸y:
)T(96,479
81,9
16798.2803,0
F
1b

- øng víi d¹ng dao ®éng thø hai (mode 4), )(5668,0
2
sT  :
Do
sTsTsT
CB
6,05668,015,0
2
 nªn:

 
q
SaTS
gd
5,2


Trong ®ã:
)/(2056,1
2
sma
g

15,1

S
3,2

q
VËy, cã:
 
5068,1
3,2
5,2
.15,1.2056,1 TS
d
TÝnh khèi l-îng h÷u hiÖu:
)t(452428241.1602,0m
2


TÝnh lùc c¾t ®¸y:
)T(91,694
81,9
4524.5068,1
F
2b

- øng víi d¹ng dao ®éng thø ba (mode 8), )(2478,0
3
sT  :
Do
sTsTsT
CB
6,02478,015,0
3
 nªn:
 
q
SaTS
gd
5,2


Trong ®ã:
)/(2056,1
2
sma
g

15,1


S
3,2

q
VËy, cã:
 
5068,1
3,2
5,2
.15,1.2056,1 TS
d
TÝnh khèi l-îng h÷u hiÖu:
)t(130528241.0462,0m
3

TÝnh lùc c¾t ®¸y:
)T(45,200
81,9
1305.5068,1
F
3b
