Các yêu cầu cơ bản khi thiết kế kháng chấn

Chương 3: Các yêu cầu cơ bản khi thiết kế
kháng chấn
3.1 Giới thiệu
3.2 Khe kháng chấn
3.3 Các đặc trưng của công trình chịu động đất
3.4 Các yêu cầu cấu tạo

1


3.1 Giới thiệu
Các kết cấu trong vùng động đất phải được thiết kế thỏa mãn hai yêu cầu cơ
bản:
 Yêu cầu không sụp đổ: bảo vệ tính mạng con người dưới tác động động
đất ít khi xảy ra (động đất mạnh hoặc rất mạnh). Để thực hiện các yêu cầu
này kết cấu phải được thiết kế và thi công để chịu được tác động động đất
thiết kế mà không bị sụp đổ cục bộ hay sụp đổ toàn phần, đồng thời giữ
được tính toàn vẹn của kết cấu và còn một phần khả năng chịu tải trọng sau
khi động đất xảy ra.
 Yêu cầu hạn chế hư hỏng: nhằm giảm thiểu thiệt hại tài sản thông qua việc
han chế hư hỏng ở các bộ phận kết cấu chịu lực và không chịu lực trong các
trận động đất thường hay xảy ra (động đất yếu hoặc trung bình). Kết cấu
phải được thiết kế và thi công chịu được tác động động đất có xác suất xảy
ra lớn hơn so với tác động động đất thiết kế, mà không gây hư hại

2


3.1 Giới thiệu
Đi kèm với hai yêu cầu trên là hai cấp tác động động đất khác nhau:
 Yêu cầu không sụp đổ: Tác động động đất xác suất vượt quá tham chiếu

PNCR=10% hoặc một chu kỳ lặp tham chiếu TNCR=475 năm
 Yêu cầu hạn chế hư hỏng: Tác động động đất đưa vào tính toán có xác
suất vượt quá, PDLR =10% và chu kỳ lặp TDLR =95 năm
Để thỏa mãn các yêu cầu cơ bản trên, cần phải kiểm tra các trạng thái giới hạn
sau:
 Trạng thái giới hạn cực hạn: Ở trạng thái này, công trình được kiểm tra về
khả năng chịu lực và phân tán năng lượng, về ổn định chống lật và chống
trượt, về khả năng chịu lực của hệ móng và nền đất dưới móng, về ảnh
hưởng của hiệu ứng bậc hai và về sự làm việc của các bộ phận không chịu
tải.
 Trạng thái hạn chế hư hỏng : Việc kiểm tra hạn chế hư hỏng nhằm mục
tiêu bảo vệ cho các cấu kiện phi kết cấu (khối xây chèn, cửa kính…) không
bị phá hoại sớm dưới tác động động đất. Yếu tố chính ảnh hưởng tới sự làm
việc của các cấu kiện phi kết cấu cũng như trạng thái hư hỏng của nhà là tỷ
số giữa chuyển vị ngang tương đối giữa các tầng dr trên chiều cao tầng h.
3


3.2 Khe kháng chấn
(4.4.2.7 trong TCVN 9386-2012)
 Khe phòng chống động đất được bố trí tại các công trình được thiết kế chống
động đất trong các trường hợp sau :
+ Kích thước mặt bằng vựợt giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn.
+ Nhà có tầng lệch tương đối lớn.
+ Độ cứng và tải trọng của các bộ phận nhà chênh lệch nhau.
 Việc tạo khe co giãn, khe phòng chống động đất và khe lún cần tuân theo các
nguyên tắc sau:
+ Các khe co giãn, khe phòng chống động đất vỡ khe lún nên bố trí
trùng nhau.
+ Khe phòng chống động đất nên đ|ợc bố trí suốt chiều cao của nhà,

nếu trong trường hợp không cần có khe lún thì không nên cắt qua
móng mà nên dùng giải phápgia cố thêm móng tại vị trí khe phòng
chống động đất.
+ Khi công trình được thiết kế chống động đất thì các khe co giãn và
khe lún phải tuân theo yêu cầu của khe phòng chống động đất.

4


3.2 Khe kháng chấn
 Chiều rộng của khe lún và khe phòng chống động đất cần được xem xét căn
cứ vào chuyển vị của đỉnh công trình do chuyển dịch móng sinh ra. Chiều
rộng tối thiểu của khe lún và khe phòng chống động đất được tính theo công
thức:
dmin= V1 + V2 + 20mm
Trong đó: V1 và V2 là chuyển dịch ngang cực đại theo phương vuông
góc với khe của hai bộ phận công trình hai bên khe, tại đỉnh của khối
kề khe có chiều cao nhỏ hơn hai khối.
 Tham khảo:
dmin = 70 + 30.(H-15)/4 mm

.

với H là chiều cao nhà tính theo m

5


3.3 Các đặc trưng của công trình chịu động đất
Phần 4.2 trong TCVN 9386-2012, Phần 5. trong TCVN 9386-2012

 Những nguyên tắc cơ bản trong thiết kế cơ sở:
−
−
−
−
−
−

Tính đơn giản về kết cấu;
Tính đều đặn, đối xứng và siêu tĩnh;
Có độ cứng và độ bền theo cả hai phương;
Có độ cứng và độ bền chống xoắn;
Sàn tầng có ứng xử như tấm cứng;
Có móng thích hợp.

6


3.3 Các đặc trưng của công trình chịu động đất
Phần 4.2 trong TCVN 9386-2012, Phần 5. trong TCVN 9386-2012

 Khả năng tiêu tán năng lượng và các cấp dẻo kết cấu
Sự phá hoại giòn hoặc các cơ chế phá hoại không mong muốn khác (ví dụ như
sự tập trung khớp dẻo trong cột tại một tầng đơn lẻ của nhà nhiều tầng, sự phá
hoại do cắt của các cấu kiện chịu lực, sự phá hoại của mối nối giữa dầm và cột,
sự chảy dẻo của móng hoặc của bất kỳ bộ phận nào được dự tính là vẫn làm
việc đàn hồi) phải được ngăn ngừa. Sự phá hoại như trên được ngăn ngừa
bằng cách tính toán các hệ quả của tác động thiết kế cho các vùng được lựa
chọn. Các hệ quả đó được rút ra từ điều kiện cân bằng với giả thiết rằng các

khớp dẻo với khả năng vượt cường độ được hình thành trong các vùng lân cận
của chúng
 Điều kiện dẻo kết cấu cục bộ
Để có được độ dẻo kết cấu tổng thể theo yêu cầu của kết cấu, vùng có khả
năng hình thành khớp dẻo (sẽ được định rõ về sau cho từng loại cấu kiện nhà)
phải có độ dẻo kết cấu cao khi uốn.

7


3.4 Yêu cầu cấu tạo

8


3.8 Yêu cầu cấu tạo

9


3.8 Yêu cầu cấu tạo

10


3.8 Yêu cầu cấu tạo

11

3.8 Yêu cầu cấu tạo

12


3.8 Yêu cầu cấu tạo

13


3.8 Yêu cầu cấu tạo

14


3.8 Yêu cầu cấu tạo

15


3.8 Yêu cầu cấu tạo

16


3.8 Yêu cầu cấu tạo

17

3.8 Yêu cầu cấu tạo

18


3.8 Yêu cầu cấu tạo

19


3.8 Yêu cầu cấu tạo

20


3.8 Yêu cầu cấu tạo

21


3.8 Yêu cầu cấu tạo

22


3.8 Yêu cầu cấu tạo

23