Đánh giá khả năng kháng chấn của một số công trình hiện hữu tại thành phố đà nẵng

1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN NHẬT TRÌNH

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHÁNG CHẤN CỦA
MỘT SỐ CÔNG TRÌNH HIỆN HỮU
TẠI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình
Dân dụng và công nghiệp
Mã số: 60.58.02.08

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2018


2

Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRẦN QUANG HƯNG

Phản biện 1: PGS.TS PHẠM THANH TÙNG
Phản biện 2: TS. ĐẶNG CÔNG THUẬT

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp
thạc sĩ kỹ thuật họp tại Trường Đại học Bách khoa vào ngày 11

tháng 3 năm 2018

Có thể tìm hiểu Luận văn tại:
 Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học Bách
khoa
 Thư viện Khoa Xây dựng dân dụng và Công nghiệp, Trường Đại
học Bách khoa - ĐHĐN


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Nước ta nằm trong vùng địa tầng ít có sự biến động của lớp vỏ
Trái Đất. Tuy nhiên, cùng với tốc độ đô thị hóa, gây ảnh hưởng đến
sự ổn định của vỏ Trái Đất, động đất xảy ra ngày càng nhiều. Trận
động đất lớn nhất xảy ra tại Sơn La, với cường độ 6,8 độ richter.
Trong lĩnh vực xây dựng, động đất là tải trọng đặc biệt. Năm
2006, nước ta đã ban hành tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn TCXDVN
375:2006 dựa trên tiêu chuẩn Eurocode 8. Hiện nay, tiêu chuẩn này
được chuyển đổi thành tiêu chuẩn TCVN 9386:2012. Do việc tính
toán thiết kế công trình với tải trọng động đất thường dẫn đến kết cấu
công trình lớn, phát sinh chi phí lớn nên các công trình ở nước ta nói
chung, thành phố Đà Nẵng nói riêng, đại đa số chưa quan tâm đến tải
trọng động đất.
Thời gian gần đây thường xảy ra động đất tại khu vực thủy điện
Sông Tranh 2, huyện Bắc Trà My và một số khu vực tại huyện Nam
Trà My, tỉnh Quảng Nam (giáp ranh thành phố Đà Nẵng) với cường
độ dao động từ 2 – 4,7richter. Do vậy, nguy cơ về động đất xảy ra
trên địa bàn thành phố Đà Nẵng là khá lớn.

Xuất phát từ lý do trên, thông qua việc khảo sát hồ sơ thiết kế
của một số công trình đã được xây dựng tại thành phố Đà Nẵng, đề
tài đánh giá khả năng kháng chấn của các công trình này, bao gồm:
Cấu tạo, khả năng chịu lực công trình khi động đất xảy ra.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Đánh giá khả năng kháng chấn của một số công trình hiện hữu
tại thành phố Đà Nẵng, từ đó đưa ra một số dự đoán cho tình hình
xây dựng, sử dụng các công trình hiện nay trên địa bàn thành phố Đà
Nẵng trong trường hợp động đất xảy ra.


2

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng: Các công trình có kết cấu bằng bê tông cốt thép
đã được xây dựng tại thành phố Đà Nẵng. Các loại công trình gồm
Văn phòng làm việc, khách sạn, nhà phố với chiều cao trung bình.
3.2. Phạm vi nghiên cứu: Khả năng kháng chấn của công trình.
4. Phương pháp nghiên cứu
Căn cứ hồ sơ thiết kế công trình đã được phê duyệt, thi công xây
dựng. Tính toán bổ sung tải trọng động đất tác dụng lên công trình
theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 9386:2012. Từ đó, đánh giá khả
năng kháng chấn của các công trình đã được xây dựng.
5. Bố cục của luận văn
Luận văn gồm phần: Mở đầu, 03 Chương và Kết luận, kiến nghị
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
2. Mục tiêu nghiên cứu
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
4. Phương pháp nghiên cứu

5. Bố cục của luận văn


3

CHƯƠNG 1. MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ ĐỘNG ĐẤT VÀ TÁC
ĐỘNG CỦA ĐỘNG ĐẤT LÊN CÔNG TRÌNH
1.1. Tổng quan về Động đất
1.1.1. Khái niệm
Động đất là sự rung chuyển của mặt đất do kết quả của sự giải
phóng năng lượng bất ngờ ở lớp vỏ Trái Đất. Động đất xảy ra hằng
ngày trên Trái Đất, nhưng hầu hết không đáng chú ý và không gây ra
thiệt hại. Động đất lớn có thể gây thiệt hại trầm trọng về tài sản và
nhân mạng bằng nhiều cách.
1.1.2. Nguyên nhân
a) Nguyên nhân nội sinh
b) Nguyên nhân ngoại sinh
c) Nguyên nhân nhân sinh
1.1.3. Các cấp độ động đất
Cấp độ chấn động của một trận động đất là khái niệm dùng để
chỉ mức độ rung lắc trên mặt đất gây ra bởi trận động đất ấy,
xác định cho một địa điểm cụ thể.
a) Thang đo Richter
M = lg(A) - lg(A0)
A: biên độ tối đa đo được bằng địa chấn kế.
A0: là một biên độ chuẩn.
b) Thang đo MM (Modified Mercalli)
Thang đo MM (Modified Mercalli) còn gọi là “thang Mercalli
(hiệu chỉnh)” được áp dụng tại Mỹ. Thang đo này có 12 cấp theo thứ
tự từ thấp tới cao, được biểu diễn bằng các số La Mã.

c) Thang đo MSK (Medvedev-Sponheuer-Karnik)
Được áp dụng tại Đông Âu và Liên Xô cũ vào trước thập niên
1990. Hiện nay, thang đo này vẫn đang được sử dụng rộng rãi tại Ấn


4

Độ, Israel, Nga, cộng đồng các quốc gia độc lập (SNG) và Việt
Nam… Thang MSK khá giống thang MM, cũng có 12 cấp độ, ghi
bằng chữ số La Mã.
1.1.4. Động đất tại thành phố Đà Nẵng
Trên địa bàn thành phố Đà Nẵng chưa ghi nhận trường hợp
động đất nào xảy ra. Tuy nhiên, thời gian gần đây thường xảy ra
động đất tại khu vực thủy điện Sông Tranh 2, huyện Bắc Trà My và
một số khu vực tại huyện Nam Trà My, tỉnh Quảng Nam (giáp ranh
thành phố Đà Nẵng) với cường độ dao động từ 2 – 4,7richter. Nguy
cơ về động đất xảy ra trên địa bàn thành phố là hiện hữu.
1.2. Tác động của Động đất lên công trình
Mức độ thiệt hại do động đất gây ra phụ thuộc vào nhiều yếu tố
như độ sâu của tâm động đất, độ mạnh của các chấn động địa chấn
được ghi và đo bằng độ Richter.
1.2.1. Ảnh hưởng của Động đất đến công trình, tài sản và
con người
a) Các dạng tác động
b) Tổn thất đối với con người
1.2.2. Ứng xử của kết cấu khung BTCT khi chịu tải trọng
động đất
a) Khung BTCT
b) Sàn và tường xây
c) Nội lực của công trình

5

CHƯƠNG 2. LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ
CÔNG TRÌNH CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT VÀ THỰC
TRẠNG MỘT SỐ CÔNG TRÌNH ĐÃ THI CÔNG XÂY DỰNG
TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG
2.1. Tính toán tải trọng động đất
2.1.1. Biểu diễn tổng quát của tác động động đất
2.1.2. Phổ thiết kế không thứ nguyên dùng cho phân tích
đàn hồi
Đối với các thành phần nằm ngang của tác động động đất, phổ
thiết kế không thứ nguyên S d (T ) xác định bằng các công thức sau:
0  T  TB : S d (T ) 

ag
g

 2 T 2,5 2 
.S .   .(
 )
 3 TB q 3 

TB  T  TC : S d (T ) 

ag
g

.S .

2.5
q

(2.1)
(2.2)

 ag 2,5 TC
.
 .S .
q T
 g
TC  T  TD : S d (T ) 
ag



g

(2.3)

 ag 2, 5  TC .TD 
.
 .S .
q  T 2 
 g
TD  T : Sd (T ) 
ag




g

(2.4)

Trong đó:
T: Chu kỳ dao động của hệ tuyến tính một bậc tự do;
ag: Gia tốc nền thiết kế trên nền loại A;
TB: Giới hạn dưới của chu kỳ;
TC: Giới hạn trên của chu kỳ;
TD: Giá trị xác định điểm bắt đầu của phần phản ứng dịch
chuyển không đổi trong phổ phản ứng;
β = 0,2 (hệ số ứng với cận dưới của phổ thiết kế)


6

Bảng 2.1 - Giá trị của các tham số S, TB, TC, và TD
Loại nền đất

S

TB (s)

TC (s)

TD (s)

A
B

C
D
E

1,0
1,2
1,15
1,35
1,4

0,15
0,15
0,20
0,20
0,15

0,4
0,5
0,6
0,8
0,5

2,0
2,0
2,0
2,0
2,0

2.1.3. Các phương pháp tính toán tải trọng động đất
2.1.3.1. Phương pháp phân tích tĩnh lực ngang tương đương

2.1.3.2. Phương pháp phân tích phổ phản 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 (theo 4.3.3.1 (3b) TCVN 9386:2012)
b) Số dạng dao động cần xét đến
i) 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 hai điều kiện sau:
- Tổng trọng lượng hữu hiệu của các dạng dao động (mode)
được xét chiếm ít nhất 90% tổng trọng lượng kết cấu.
- Tất cả các dạng dao động (mode) có trọng lượng hữu hiệu lớn
hơn 5% của tổng trọng lượng đều được xét đến.
Trọng lượng hữu hiệu W tương ứng với dạng dao động thứ i,
được xác định sao cho lực cắt đáy Fbi tác động theo phương tác động
của lực động đất có thể biểu diễn dưới dạng Fbi  S d (T1 ).W ( S d (T1 ) là
phổ thiết kế không thứ nguyên ứng với chu kỳ dao động riêng thứ i).
ii) Nếu điều kiện (i) không thỏa mãn (dao động xoắn góp phần
đáng kể) thì số lượng tối thiểu các dao động k cần được xét đến trong
tính toán khi phân tích không gian cần thỏa mãn cả 2 điều kiện sau:


7

(2.8)
(2.9)

k 3 n

Và Tk  0, 2s
Trong đó:

k: Số dạng dao động cần được xét đến trong tính toán.
n: Số tầng ở trên móng hoặc đỉnh của phần cứng phía dưới.
Tk: Chu kỳ dao động riêng tương ứng với dạng dao động k.
c) Quy trình tính toán cho phương X: (Phương Y tương tự)
Bước 1: Xác định các chu kỳ và dạng dao động riêng của nhà.
Bước 2: Xác định phổ thiết kế không thứ nguyên S d (T1 ) của nhà
ứng với từng dạng dao động theo các công thức từ (2.1) đến (2.4).
Bước 3: Xác định tổng lực cắt tại chân công trình tương ứng với
dạng dao động thứ i theo công thức sau:

FX ,i  S d (T1 ).WX ,i

(2.10)

Trong đó:

FX ,i : Lực cắt đáy dạng dao động thứ i;

WX ,i : Trọng lượng hữu hiệu dạng dao động thứ i:
WX ,i

 n

  X i , j .W j 
j

1



n

X
j 1

2
i, j

2

(2.11)

.W j

n: Tổng bậc tự do (số tầng);
Xi,j: Chuyển vị trên mặt bằng tại điểm đặt trọng lượng thứ j
của dạng dao động thứ i;
Wj: Trọng lượng tập trung tại tầng thứ j của công trình
Bước 4: 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:
FXj ,i  FX ,i

X i , j .W j
n

X
j 1

i ,l

.W j

(2.12)


8

Trong đó:
FjX,i: Lực ngang tác dụng lên tầng thứ j theo phương X ứng với
dạng dao động riêng thứ i;
Wj , Wj: Trọng lượng tập trung tại tầng thứ i, j của công trình;
Xi,j , Xi,l: Chuyển vị theo phương X tại điểm đặt trọng lượng thứ
j và l của dạng dao động thứ i;
Bước 5: Tổ hợp các dạng dao động cần xét (k)
- Phản ứng ở hai dạng dao động i và j có thể xem là độc lập với
nhau, nếu các chu kỳ Ti và Tj thỏa mãn điều kiện sau:
Tj ≤ 0,9 . Ti

(2.13)

- Khi các dạng dao động đang xét độc lập tuyến tính thì giá trị
lớn nhất EE (nội lực, chuyển vị) của tác động động đất lấy bằng:
EE 

k

E

2
i

i 1

(2.14)

Trong đó:
EE là tác động động đất đang xét (lực, chuyển vị, v.v…);
EEi là giá trị của hệ quả tác động động đất này do dạng dao động
thứ i gây ra.
- Trong trường hợp phản ứng của hai dạng dao động i và j
không độc lập với nhau theo điều kiện (2.13) thì giá trị lớn nhất của
tác động động đất EE
EE 

k

k

 r
i 1 j 1

i, j

Ei E j

(2.15)

Trong đó, ri,j xác định như sau:
ri , j 

1   

Trong đó:

2 2

8 i j i   j  . 3/ 2

 4i j  1   2   4 i2   j2   2

  T j / Ti

(2.16)

i ,  j : hệ số cản nhớt lấy bằng 0,05 (5%)


9

2.2. Thiết kế công trình chịu động đất
2.2.1. Những nguyên tắc cơ bản
2.2.1.1. Tính đơn giản về kết cấu
2.2.1.2. Tính đồng đều, đối xứng và siêu tĩnh của kết cấu
2.2.1.3. Kết cấu có độ cứng và độ bền theo 02 phương
2.2.1.4. Kết cấu có độ cứng và độ bền chống xoắn
2.2.1.5. Sàn tầng có ứng xử như tấm cứng
2.2.1.6. Nhà có móng thích hợp
2.2.2. Tiêu chí về tính đều đặn của kết cấu
2.2.2.1. Tiêu chí về tính đều đặn trong mặt bằng
2.2.2.2. Tiêu chí về tính đều đặn trong mặt đứng

2.2.3. Chọn cấu hình kết cấu hợp lý
2.3. Một số yêu cầu cấu tạo
Trong phạm vi luận văn, tác giả trình bày các yêu cầu kích
thước và cấu tạo cho trường hợp cấp dẻo kết cấu trung bình.
2.3.1. Yêu cầu về vật liệu và kích thước
2.3.1.1. Yêu cầu về vật liệu
2.3.1.2. Yêu cầu về kích thước hình học
a) Dầm
b) Cột
c) Tường có tính dẻo kết cấu
d) Đối với dầm đỡ các kết cấu thẳng đứng không liên tục
2.3.2. Yêu cầu về cấu tạo
2.3.2.1. Dầm
a) Khả năng chịu uốn và chịu cắt
b) Cấu tạo dầm kháng chấn chính để đảm bảo độ dẻo kết cấu
cục bộ


10

2.3.2.2. Cột
a) Khả năng chịu lực
b) Cấu tạo cột kháng chấn chính để đảm bảo độ dẻo kết cấu cục
bộ
2.3.2.3. Nút dầm - cột
2.3.2.4. Móng
2.4. Thực trạng một số công trình đã được thi công xây
dựng trên địa bàn thành phố Đà Nẵng
2.4.1. Tổng quan
2.4.2. Công trình dạng Khách sạn

2.4.2.1. Khách sạn Phú Mỹ Xuân (8 tầng)
a) Hồ sơ thiết kế (xem phần Phụ lục 1)
b) Địa điểm xây dựng công trình
c) Đánh giá sơ bộ về động đất tại vị trí xây dựng công trình
2.4.2.2. Khách sạn Thanh Hoa (8 tầng)
a) Hồ sơ thiết kế (xem phần Phụ lục 1)
b) Địa điểm xây dựng công trình
c) Đánh giá sơ bộ về động đất tại vị trí xây dựng công trình
2.4.3. Công trình dạng Văn phòng làm việc
2.4.3.1. Trụ sở thành đoàn thành phố Đà Nẵng (04 tầng)
a) Hồ sơ thiết kế (xem phần Phụ lục 1)
b) Địa điểm xây dựng công trình
c) Đánh giá sơ bộ về động đất tại vị trí xây dựng công trình
2.4.3.2. UBND phường Hòa Khánh Bắc (02 tầng)
a) Hồ sơ thiết kế (xem phần Phụ lục 1)
b) Địa điểm xây dựng công trình
c) Đánh giá sơ bộ về động đất tại vị trí xây dựng công trình


11

2.4.4. Công trình dạng Nhà dân dụng
2.4.4.1. Nhà Ông Cường (2,5 tầng)
a) Hồ sơ thiết kế (xem phần Phụ lục 1)
b) Địa điểm xây dựng công trình
c) Đánh giá sơ bộ về động đất tại vị trí xây dựng công trình
2.4.4.2. Nhà Bà Hằng (2,5 tầng)
a) Hồ sơ thiết kế (xem phần Phụ lục 1)
b) Địa điểm xây dựng công trình
c) Đánh giá sơ bộ về động đất tại vị trí xây dựng công trình

2.4.5. Tổng quan sơ bộ khả năng kháng chấn của các công
trình
Theo phụ lục H, Tiêu chuẩn TCVN 9386:2012 thì các vùng
miền trên địa bàn thành phố Đà Nẵng có gia tốc nền agR = 0,0544g –
0,1006g.
Theo thang MSK-64 thì tại thành phố Đà Nẵng (bỏ qua huyện
Hoàng Sa) có thể xảy ra động đất cấp VII, tương ứng từ 5 – 5,9 độ
richter.
Nhìn chung, các công trình được thiết kế, xây dựng với kích
thước cơ bản đáp ứng được yêu cầu kích thước tối thiểu quy định tại
tiêu chuẩn TCVN 9386:2012 về thiết kế công trình chống động đất.
Tuy nhiên, đa số các công trình đều thiết kế có phần cổ móng, điều
này dễ gây tập trung ứng suất khi động đất xảy ra, gây nguy hiểm,
đứt gãy tại vị trí cổ móng. Bên cạnh đó, các công trình không được
thiết kế, cấu tạo cốt đai tại nút dầm – cột, điều này làm giảm khả
năng phân tán năng lượng khi động đất xảy ra.


12

CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG
KHÁNG CHẤN CỦA CÁC CÔNG TRÌNH HIỆN HỮU
Trong phạm vi Luận văn, tác giả tính toán, đánh giá 06 công
trình (Đã giới thiệu sơ lược tại Chương 2, mục 2.4.1). Với mỗi công
trình, tác giả tính toán tải trọng động đất theo phương pháp phổ phản
ứng và kiểm tra khả năng chịu lực cho 01 khung điển hình khi có
động đất xảy ra về: Bố trí hệ kết cấu tổng thể, cấu tạo hệ kết cấu, độ
cứng, độ bền.
3.1. Khách sạn Phú Mỹ Xuân (08 tầng)
Trong phần này, tác giả tính toán, kiểm tra cho Khung trục 3.

3.1.1. Đánh giá sự phù hợp bố trí hệ kết cấu tổng thể
a) Tính đều đặn trong mặt bằng
Công trình được thiết kế đảm bảo các tiêu chí đều đặn trong mặt
bằng được trình bày tại mục 2.2.2.1, Luận văn và theo quy định tại
điểm 4.2.3.2, tiêu chuẩn TCVN 9386-2012.
b) Tính đều đặn trong mặt đứng
Công trình được thiết kế đảm bảo các tiêu chí đều đặn trong mặt
đứng được trình bày tại mục 2.2.2.2, Luận văn và theo quy định tại
điểm 4.2.3.3, tiêu chuẩn TCVN 9386-2012.
3.1.2. Đánh giá sự phù hợp cấu tạo kết cấu
a) Vật liệu
- Công trình sử dụng bêtông cấp độ bền B22,5 (M300) cho
khung chính có Rb= 13MPa < 13,3MPa (C16/20) => Không đảm bảo
yêu cầu tối thiểu (Đã kể đến hệ số tin cậy vật liệu γM=1,5).
- Công trình sử dụng thép thanh có gờ, nhóm thép AII làm cốt
chịu lực cho khung chịu lực chính, Rs = 280MPa, giới hạn chảy
300MPa<400MPa => Không đảm bảo yêu cầu tối thiểu.


13

b) Kích thước hình học
Cấu
kiện

Yêu cầu theo tiêu chuẩn

Cấu tạo của công
trình đã thi công

Đánh giá

(1) θ ≤ bc/4 = 0,175m

Phù hợp

150

θ = 0,15m

Dầm
(2) bw ≤ min {bc + hw;
2bc} = 1,05m
Cột

250

700

(3) hc ≥ l/10 = 0,26m

Phù hợp

400

bw = 0,4m
hc = 0,25m

Không phù
hợp

Bảng 3.1: Sự phù hợp kích thước hình học cấu kiện
c) Cấu tạo
Cấu
kiện

Yêu cầu theo tiêu chuẩn

Cấu tạo của công
trình đã thi công

Bố trí thép tại vùng nén ≥
1/2 thép tại vùng kéo
Dầm

Cột

Đánh
giá
Phù hợp

(4)  ≤ max = 0,0314

 = 0,0209

Phù hợp

(5)  ≥ min = 0,00175

 = 0,0157

Phù hợp

(6) dbw ≥ 6

dbw = 8

Phù hợp

(7) sbw ≤ smin = 87,5 mm

sbw = 100

Không
phù hợp

(8) 0,01 ≤ 1 ≤ 0,04

1 = 0,0287

Phù hợp

b 
(9)wd  30 d  sy ,d .  c   0, 035
 b0 

wd = 10,25 >

Phù hợp

(10) dbw ≥ 6

dbw = 8

0,04

Phù hợp


14

(11) s ≤ smin = 100 mm

sbw = 100

Phù hợp

(12) ld ≤ 200

ld = 85

Phù hợp

Nút
dầm –
cột

(13) dbw ≥ 8

Không bố trí

Không
phù hợp

Móng

(14) bw,min = 0,25m, hw,min =
0,5m

bw = 0,4;
hw = 0,8

Phù hợp

Bảng 3.2: Sự phù hợp cấu tạo cấu kiện
3.1.3. Đánh giá độ bền kết cấu
a) Thông số tính toán
- Địa điểm xây dựng: Quận Hải Châu, thành phố Đà Nẵng;
- Gia tốc nền: agR = 0,1006g;
- Hệ số tầm quan trọng: γ1 = 1;
- Loại nền đất thiết kế: D;
- Hệ số ứng xử: Do một số điều kiện về cấu tạo, kích thước hình
học, … của hệ kết cấu chưa đảm bảo nên căn cứ vào quy định tại
mục 2.2.2, TCVN 9386-2012, chọn q = 1,5;
- Gia tốc nền thiết kế: ag = γ1.agR = 0,1006g > 0,08g nên công
trình thuộc dạng cần phải tính toán và cấu tạo kháng chấn.
b) Phân tích dao động công trình
- Sử dụng phần mềm Etabs 9.7.4 để mô hình hóa công trình.
- Khai báo khối lượng tham gia dao động theo tiêu chuẩn
Mass source = TT + E,i.HT.

E,i: Xác định theo quy định tại mục 3.2.4 và 4.2.4, TCVN
9386-2012.

E,i =  . 2,i = 0,8.0,3 = 0,24


15

Hình 3.1. Mô hình Khách sạn Phú Mỹ Xuân
Kết quả phân tích 6 dạng dao động đầu tiên:
THEO PHƯƠNG OX
Mode
T(s)
f(1/s)

THEO PHƯƠNG OY
Mode
T(s)
f(1/s)

1

1.556

0.643

1

1

2.192

0.456

2

0.469

2.132

0

2

0.739

1.354

3

0.253

3.950

0

3

0.430

2.327

4

0.163

6.122

0

4

0.319

3.133

5

0.113

8.827

0

5

0.244

4.098

6

0.087

11.459

0

6

0.211

4.731

1
0
0
0
0
0

c) Trọng lượng hữu hiệu các mode dao động
Theo công thức:

WX ,i

 n

  X i , j .W j 

j 1


n

X
j 1

TT

Tầng

2
3

Wj

2
i, j

2

.W j

CHUYỂN VỊ CÁC MODE PHƯƠNG OX

(kN)

Mode 1

Mode 2

Mode 3

Mode 4

Mode 5

Mode 6

Story2

1931.7

0.0042

0.0124

0.0216

0.0276

0.0336

0.0416

Story3

2181.0

0.0122

0.0292

0.0351

0.023

0.0005

-0.0262

4

Story4

1929.9

0.0201

0.0340

0.0122

-0.0215

-0.031

-0.0021

5

Story5

1896.3

0.0258

0.0263

-0.0172

-0.0291

0.0073

0.0271

6

Story6

1881.9

0.0305

0.0091

-0.0326

0.0055

0.0321

-0.0161


16
7

Story7

1884.2

0.0340

-0.0127

-0.0190

0.0331

-0.0128

8

Story8

1529.4

0.0364

-0.0326

9

Story9

810.5

0.0379

-0.0467

-0.0155

0.0151

0.009

-0.0316

0.033

0.0510

-0.0524

0.045

-0.0285

TRỌNG LƯỢNG HỮU HIỆU 6 MODE DAO ĐỘNG ĐẦU TIÊN

Mode

1

2

3

Wi,j(kN)

11458.771

1235.079

611.062

Mode

4

5

6

Wi,j(kN)

269.152

206.777

155.316

Nhận xét: Trọng lượng hữu hiệu 02 mode dao động đầu tiên
91% > 90% tổng trọng lượng công trình. Và từ mode 3, trọng lượng
hữu hiệu <5%. Do vậy ta chỉ cần tính tải trọng động đất cho 02 mode
đầu tiên.
TT

Tầng

2
3

Wj

CHUYỂN VỊ CÁC MODE PHƯƠNG OY

(kN)

Mode 1

Mode 2

Mode 3

Mode 4

Mode 5

Mode 6

Story2

1931.7

0.0063

-0.0164

0.0270

-0.0299

0.0318

0.0408

Story3

2181.0

0.0143

-0.0311

0.0333

-0.0167

-0.0085

-0.0327

4

Story4

1929.9

0.0213

-0.0324

0.0037

0.0255

-0.0244

0.0033

5

Story5

1896.3

0.0255

-0.0249

-0.0201

0.0275

0.007

0.0246

6

Story6

1881.9

0.0300

-0.0061

-0.0341

-0.0135

0.0352

-0.0194

7

Story7

1884.2

0.0335

0.0158

-0.0158

-0.0346

-0.0228

-0.0057

8

Story8

1529.4

0.0358

0.0331

0.0193

0.0012

-0.0252

0.028

9

Story9

810.5

0.0370

0.0429

0.0457

0.049

0.0488

-0.0314

TRỌNG LƯỢNG HỮU HIỆU 6 MODE DAO ĐỘNG ĐẦU TIÊN

Mode

1

2

3

Wi,j(kN)

11952.748

1168.499

462.446

Mode

4

5

6

Wi,j(kN)

183.160

116.402

98.987

Nhận xét: Trọng lượng hữu hiệu 02 mode dao động đầu tiên

94% > 90% tổng trọng lượng công trình. Và từ mode 3, trọng lượng
hữu hiệu < 5%. Do vậy ta chỉ cần tính tải trọng động đất cho 02
mode đầu tiên.


17

d) Phân phối lực động đất lên cao trình các sàn tầng
Tính toán lực cắt đáy theo công thức 2.10: FX ,i  S d (T1 ).WX ,i
Phân phối lực cắt đáy theo công thức 2.12:
FXj ,i  FX ,i

X i , j .W j
n

X
j 1

BẢNG PHÂN PHỐI LỰC
CẮT ĐÁY LÊN CAO
TRÌNH TẦNG

i ,l

.W j

PHƯƠNG OX

PHƯƠNG OY

Mode 1

Mode 2

Mode 1

Mode 2

Chu kì dao động

T1 =

1.556

0.469

2.192

0.739

Phổ thiết kế

Sd(T) =

0.116

0.226

0.075

0.226

Trọng lượng hữu
hiệu

Wi,i =

11458.8

1235.1

11952.7

1168.5

Lực cắt đáy

FX,i

1333.4

279.6

900.9

264.5

PHÂN PHỐI LỰC CẮT ĐÁY LÊN CAO TRÌNH TẦNG
STT

Tầng

Wj (kN)

2

Story2

3

PHƯƠNG OX

PHƯƠNG OY

Mode 1

Mode 2

Mode 1

Mode 2

1931.7

32.755

61.6519

32.521

79.368

Story3

2181.0

107.42

163.914

83.344

169.93

4

Story4

1929.9

156.61

168.887

109.85

156.653

5

Story5

1896.3

197.52

128.365

129.22

118.295

6

Story6

1881.9

231.73

44.0777

150.87

28.7596

7

Story7

1884.2

258.63

-61.589

168.67

-74.582

8

Story8

1529.4

224.76

-128.33

146.32

-126.83

9

Story9

810.5

124.01

-97.418

80.135

-87.107

Bảng 3.3. Tải trọng động đất các mode dao động
e) Tính toán kiểm tra kết cấu
Các loại tải trọng khai báo vào mô hình
+ TT : Tĩnh tải
+ HT : Hoạt tải


18

+ DDX1 : Động đất theo phương OX ở dạng dao động thứ 1
+ DDX2 : Động đất theo phương OX ở dạng dao động thứ 2
+ DDY1 : Động đất theo phương OY ở dạng dao động thứ 1
+ DDY2 : Động đất theo phương OY ở dạng dao động thứ 2
f) Tổ hợp tải trọng
+ DDX = SRSS( DDX1, DDX2 )
+ DDY = SRSS( DDY1, DDY2 )
+ DD = SRSS( DDX, DDY)
+ COMB1 = ADD( TT, 0.3*HT, DDX)
+ COMB2 = ADD( TT, 0.3*HT, DDY)
+ COMB3 = ADD( TT, 0.3*HT, DD)
+ THBAO = ENVE (COMB1, COMB2, COMB3)
g) Tính toán, kiểm tra điều kiện bền kết cấu

Sử dụng phần mềm Etabs 9.7.4 để phân tích, xác định nội lực,
tính toán kiểm tra kết cấu theo tiêu chuẩn TCVN 5574 – 2012.
g.1) KIỂM TRA CỘT
Sử dụng phần mềm CSICOL V9.0 để kiểm tra khả năng chịu
lực của cột khi có động đất xảy ra
- Tính toán kiểm tra điển hình cho cột tầng 2, cột trục C63
Tiết diện: bxh = 70x25 cm2
Chiều cao cột: L = 3,4m
Thép bố trí: 16Ø20 (Ast = 50,24cm2)
Vật liệu: B225 (M300), AII
Rb = 13 MPa, Rs = 280 MPa
Biểu đồ tương tác cột


19

Hình 3.6. Biểu đồ tương tác cột tầng 2, cột trục C63
Nội lực cột tính được từ Etabs 9.7.4:
P

Mxbot

Mybot

Mxtop

Mytop

(T)

(T.m)

(T.m)

(T.m)

(T.m)

(TT+0.3HT+DDX)max

87.74

-0.474

42.425

1.707

0.769

STORY2

(TT+0.3HT+DDX)min

125.82

-1.166

-42.104

1.091

-2.186

STORY2

(TT+0.3HT+DDY)max

67.88

15.56

3.93

10.164

-0.357

STORY2

(TT+0.3HT+DDY)min

145.68

-17.201

-3.609

-7.367

-1.06

STORY2

(TT+0.3HT+DD)max

63.47

15.564

42.593

10.17

0.81

STORY2

(TT+0.3HT+DD)min

150.09

-17.205

-42.272

-7.372

-2.227

Story

Tổ hợp

STORY2

Nhập các giá trị trên vào phần mềm CSICOL để kiểm tra:


20

Kết quả: Cột không đảm bảo khả năng chịu lực

Hình 3.7. Kết quả kiểm tra cột tầng 2, cột trục C63


21

Tính toán tương tự cho các tầng còn lại của cột C63 – Khung
trục 3 và cột C64-Khung trục 3. Ta có kết quả tổng hợp sau:
Cột trục A (C64)
Tầng

Tiết diện

Thép cột đã bố
trí

Kết quả

Cy

(cm)

(cm)

2

70

25

16Ø20

50.24

Không đạt

3

70

25

16Ø20

50.24

Không đạt

4

70

25

16Ø20

50.24

Không đạt

5

70

25

16Ø18

40.64

Không đạt

6

70

20

14Ø18

35.63

Không đạt

7

70

20

14Ø18

35.63

Không đạt

8

70

20

14Ø16

28.15

Đạt

9

70

20

14Ø14

21.55

Không đạt

Thép

Ast

Sơ đồ bố trí thép

Cx

(cm2)

Cột trục B (C63)
Tầng

Tiết diện

Thép cột đã bố
trí

Kết quả

Cy

(cm)

(cm)

2

70

25

16Ø20

50.24

Không đạt

3

70

25

16Ø20

50.24

Không đạt

4

70

25

16Ø20

50.24

Không đạt

5

70

25

16Ø18

40.64

Không đạt

6

70

20

14Ø18

35.63

Không đạt

7

70

20

14Ø18

35.63

Không đạt

8

70

20

14Ø16

28.15

Đạt

9

70

20

14Ø14

21.55

Đạt

Thép

Ast

Sơ đồ bố trí thép

Cx

(cm2)

Bảng 3.4: Kết quả kiểm tra cột khung trục 3


22

g.2) KIỂM TRA DẦM

Tính toán kiểm tra cho dầm 3.D1 tầng 2 (bxh = 40x35 cm2)

Khi tiết diện chịu momen dương (cánh nằm trong vùng nén) thì
ta xét thêm khả năng chịu lực của cánh.
Kiểm tra tiết diện giữa dầm, dầm B113, tầng 2: M = 130,26
kN.m. Thép bố trí: 6Ø20, Ast = 18,85 (cm2). Tiết diện: b = 40 cm, h =
35cm, b 'f = 140cm.
Vật liệu: B225 (M300), AII có Rb = 13 MPa, Rs = 280 MPa
a

4.12,56.(3  1)  2.6, 28.(3  2  3  1)
 5, 67(cm)
18,85

h0 = h – a = 35 – 5,67 = 29,33 (cm)

0,85  0.008.13
R 

 0, 609
Rs
280
0.85  0.008.13

.(1 
)
1
(1  ) 1 
400
1,1

 sc,u
1,1
M f  Rb .b'f .h'f .(h0  0,5.h'f )  13.140.10.(29,33  0,5.10) /103  442,867( MPa)

M<Mf => Cánh không tham gia chịu lực
RA
280.18,85
 s s 
 0, 29   R ;
Rbbh0

13.40.29,3

 m   (1  0,5 )  0, 29.(1  0,5.0, 29)  0, 248
M gh   m Rb bh02  0, 248.13.40.29,32 /103  110,94(kN .m)

So sánh: M = 130 kN.m > Mgh = 110,94 kN.m => Dầm không
đảm bảo khả năng chịu lực
Tính toán tương tự cho các đoạn dầm còn lại, ta có bảng tổng
hợp sau:


23

Bảng 3.5: Kết quả kiểm tra dầm khung trục 3
Cấp bền BT:

Tầng

Đoạn

dầm

B22.5

Tiết
diện
0

2

A-B

0.5L
L
0

3

A-B

0.5L
L
0

4

A-B

0.5L
L

0

5

A-B
0.5L

Rb =

13.0

Eb =

28,500

Mpa

b

h

bf'

hf'

(kN.m)
-235.36

(cm)
40

(cm)

(cm)
40

(cm)

171.46

40

32.95

40

130.26

40

-233.45

40

170.06

40

-235.02

40

152.59

40

44.92

40

135.08

40

-235.68
150.22

40
40

-196.39

40

112.27

40

41.35

40

105.34

40

-199.15

40

110.11

40

-160.47

40

83.02

40

45.48

40

86.75

40

35
35
35
35
35
35
35
35
35
35

140
140
140
40
140
40
140
140
140
40
140
40
140
140
140
40
140
40
140

140
140

AII

Mpa

M

35

C.thép:

10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10

Cốt
thép

AsTT

Rs=Rsc=

280

Mpa

Es=

210,000

Mpa

a

ho
(cm)
28.5

ξ

αm

Trên

(cm2)
8Ø20

25.13

(cm)

6.50

0.39

Dưới

4Ø20

12.57

4.00

31.0

0.19

Trên

4Ø20

12.57

4.00

31.0

Dưới

6Ø20

18.85

5.67

ξR=

0.609

αR=

0.423

Mgh

Kết luận

0.312

(kN.m)
131.74

Không đảm bảo

0.175

87.27

Không đảm bảo

0.19

0.175

87.27

Đảm bảo

29.3

0.29

0.248

110.94

Không đảm bảo

Trên

8Ø20

25.13

6.50

28.5

0.39

0.312

131.74

Không đảm bảo

Dưới

4Ø20

12.57

4.00

31.0

0.19

0.175

87.27

Không đảm bảo

Trên

8Ø20

25.13

6.50

28.5

0.39

0.312

131.74

Không đảm bảo

Dưới

4Ø20

12.57

4.00

31.0

0.19

0.175

87.27

Không đảm bảo

Trên

4Ø20

12.57

4.00

31.0

0.19

0.175

87.27

Đảm bảo

Dưới

6Ø20

18.85

5.67

29.3

0.29

0.248

110.94

Không đảm bảo

Trên
Dưới

8Ø20
4Ø20

25.13
12.57

6.50
4.00

28.5
31.0

0.39
0.19

0.312
0.175

131.74
87.27

Không đảm bảo

Không đảm bảo

Trên

8Ø20

25.13

6.50

28.5

0.39

0.312

131.74

Không đảm bảo

Dưới

4Ø20

12.57

4.00

31.0

0.19

0.175

87.27

Không đảm bảo

Trên

4Ø20

12.57

4.00

31.0

0.19

0.175

87.27

Đảm bảo

Dưới

6Ø20

18.85

5.67

29.3

0.29

0.248

110.94

Đảm bảo

Trên

8Ø20

25.13

6.50

28.5

0.39

0.312

131.74

Không đảm bảo

Dưới

4Ø20

12.57

4.00

31.0

0.19

0.175

87.27

Không đảm bảo

Trên

8Ø20

25.13

6.50

28.5

0.39

0.312

131.74

Không đảm bảo

Dưới

4Ø20

12.57

4.00

31.0

0.19

0.175

87.27

Đảm bảo

Trên

4Ø20

12.57

4.00

31.0

0.19

0.175

87.27

Đảm bảo

Dưới

6Ø20

18.85

5.67

29.3

0.29

0.248

110.94

Đảm bảo