Nghiên cứu mức độ đáp ứng kháng chấn của một số công trình hiện hữu tại thành phố quảng ngãi

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRẦN ANH CẨN

NGHIÊN CỨU MỨC ĐỘ ĐÁP ỨNG KHÁNG
CHẤN CỦA MỘT SỐ CÔNG TRÌNH HIỆN HỮU
TẠI THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

Đà Nẵng - Năm 2018


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRẦN ANH CẨN

NGHIÊN CỨU MỨC ĐỘ ĐÁP ỨNG KHÁNG
CHẤN CỦA MỘT SỐ CÔNG TRÌNH HIỆN HỮU
TẠI THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI
C

à

ự
60 5 02 0

DD&CN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

HƯỚNG DẪN

H
HỌC:
PGS.TS. TRẦN QU NG HƯNG

Đà Nẵng - Năm 2018


i

ỜI CẢ

N

Luận văn tốt nghiệp này được hoàn thành không những từ nỗ lực bản
thân học viên mà còn nhờ sự hướng dẫn nhiệt tình và giúp đỡ của quý thầy
cô, đồng nghiệp cùng bạn bè.
Trước tiên xin cảm ơn Qúy thầy cô trong khoa Xây dựng Dân dụng và
Công nghiệp trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng đã nhiệt tình giảng dạy học
viên trong suốt thời gian qua đồng thời quan tâm giúp đỡ, tạo mọi điều kiện
tốt nhất để học viên có thể hoàn thành được Luận văn của mình.
Học viên xin tỏ lòng biết ơn biết ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS Trần
Quang Hưng, người đã giúp đỡ,chỉ dẫn tận tình trong thời gian học viên thực
hiện Luận văn và luôn quan tâm động viên giúp học viên có thêm tự tin để
tiếp thu những kiến thức mới làm nền tảng cho việc học tập và công tác sau

này.
Xin cảm ơn các bạn học viên lớp 32X1CH những người đã luôn kề vai
sát cánh trong suốt thời gian học tập.
18
T

ả

g 02 ăm 2018
ă

Trần Anh Cẩn


ii

ỜI C

Đ

N

m
ă
./.
18 t
T

ả

02 ăm 2018
ă

Trần Anh Cẩn


iii

ỤC ỤC
ỜI CẢ
ỜI C

N ............................................................................................................. I
Đ

N ...................................................................................................... II

ỤC ỤC .................................................................................................................III
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ..........................................................................................1
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU....................................................................................2
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ........................................................3
4. PHƯ NG PHÁP NGHIÊN CỨU...........................................................................3
5. BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN ...................................................................................3
CHƯ NG 1.

ỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ ĐỘNG ĐẤT ...................................................4

VÀ TÁC ĐỘNG CỦ ĐỘNG ĐẤT LÊN CÔNG TRÌNH ........................................4
1.1. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG ĐẤT ..........................................................................4

1.1.1. KHÁI NIỆM......................................................................................................4
1.1.2. NGUYÊN NHÂN .............................................................................................4
1.1.3. CÁC CẤP ĐỘ ĐỘNG ĐẤT .............................................................................5
1.1.4. ĐỘNG ĐẤT TẠI THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI ..........................................10
1.2. TÁC ĐỘNG CỦ ĐỘNG ĐẤT LÊN CÔNG TRÌNH .....................................10
1.2.1. ẢNH HƯỞNG CỦ ĐỘNG ĐẤT ĐẾN CÔNG TRÌNH, TÀI SẢN VÀ CON
NGƯỜI ......................................................................................................................10
1.2.2. ỨNG XỬ CỦA KẾT CẤU KHUNG BTCT KHI CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG
ĐẤT ...........................................................................................................................12
CHƯ NG 2. TÍNH T ÁN, 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 ..................................................................15
QUẢNG NGÃI .........................................................................................................15
2.1. TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT ..........................................................15
2.1.1. BIỂU DIỄN TỔNG QUÁT CỦ TÁC ĐỘNG ĐỘNG ĐẤT ........................15
2.1.2. PHỔ THIẾT KẾ KHÔNG THỨ NGUYÊN DÙNG CHO PHÂN TÍCH ĐÀN
HỒI ............................................................................................................................15


iv
2.1.3. CÁC PHƯ NG PHÁP TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT ................16
2.2. THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH CHỊU ĐỘNG ĐẤT ................................................21
2.2.1. NHỮNG NGUYÊN TẮC C BẢN ...............................................................21
2.2.2. TIÊU CHÍ VỀ TÍNH ĐỀU ĐẶN CỦA KẾT CẤU ........................................24
2.2.3. CHỌN CẤU HÌNH KẾT CẤU HỢP LÝ .......................................................26
2.3. MỘT SỐ YÊU CẦU CẤU TẠO .......................................................................29
2.3.1. YÊU CẦU VỀ VẬT LIỆU VÀ KÍCH THƯỚC .............................................29
2.3.2. KIỂM TRA VÀ YÊU CẦU VỀ CẤU TẠO ...................................................30
2.3.3. MÓNG.............................................................................................................36
2.4. THỰC TRẠNG MỘT SỐ CÔNG TRÌNH ĐÃ ĐƯỢC THI CÔNG XÂY

DỰNG TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI .......................................36
2.4.1. TỔNG QUAN .................................................................................................36
2.4.2. CÔNG TRÌNH KHẢ SÁT, ĐÁNH GIÁ KHÁNG CHẤN .........................36
2.4.2.3 CÔNG TRÌNH NHÀ HIỆU BỘ TRƯỜNG THCS TRẦN PHÚ (02 TẦNG)
...................................................................................................................................39
CHƯ NG 3. KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ KHÁNG CHẤN MỘT SỐ CÔNG TRÌNH
HIỆN HỮU ...............................................................................................................40
3.1 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG ..................................................................................40
3.1.1 TĨNH TẢI SÀN................................................................................................40
3.1.3 XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG D

ĐỘNG CỦA CÔNG TRÌNH ...........43

3.2 KIỂM TRA KHÁNG CHẤN CÁC CÔNG TRÌNH ...........................................43
3.2.1 UBND XÃ TỊNH AN – THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI .................................43
3.2.2.6. KIỂM TRA CHUYỂN VỊ ĐỈNH.................................................................53
3.3.2 TRỤ SỞ LÀM VIỆC PHÒNG PC 46 CÔNG AN TỈNH QUẢNG NGÃI
KIỂM TRA THÉP CỘT............................................................................................61
3.2.2.5 KIỂM TRA CHUYỂN VỊ ĐỈNH..................................................................62
3.3.3 NHÀ HIỆU BỘ TRƯỜNG THCS TRẦN PHÚ ..............................................62
3.2.2.5 KIỂM TRA CHUYỂN VỊ ĐỈNH..................................................................69
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................71
1. KẾT LUẬN ...........................................................................................................71


v
2. KIẾN NGHỊ ..........................................................................................................71
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................72
PHỤ LỤC ..................................................................................................................73
1. CÔNG TRÌNH NHÀ LÀM VIỆC UBND XÃ TỊNH AN ....................................73

1.1 HỒ S THIẾT KẾ KIẾN TRÚC ........................................................................73
1.2. HỒ S THIẾT KẾ KẾT CẤU ...........................................................................77
2. CÔNG TRÌNHTRỤ SỞ LÀM VIỆC PHÒNG PC64 CÔNG AN TỈNH QUẢNG
NGÃI .........................................................................................................................80
2.1 HỒ S THIẾT KẾ KIẾN TRÚC ........................................................................80
2.2. HỒ S THIẾT KẾ KẾT CẤU ...........................................................................85
3. CÔNG TRÌNH NHÀ HIỆU BỘ TRƯỜNG THCS TRẦN PHÚ .........................90
3.1. HỒ S THIẾT KẾ KIẾN TRÚC .......................................................................90
3.2. HỒ S THIẾT KẾ KIẾN CẤU .........................................................................93


vi
NGHIÊN CỨU MỨC ĐỘ ĐÁP ỨNG KHÁNG CHẤN CỦA
MỘT SỐ CÔNG TRÌNH HIỆN HỮU TẠI THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI

Học viên: Trần Anh Cẩn

Chuyên ngành: Kỹ thuật XDCT DD&CN

Mã số: 60.58.02.08 Khóa : 32

Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt: Nước ta đã ban hành tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn TCVN 9386:2012
dựa trên tiêu chuẩn Eurocode 8. Các công trình nhà cửa ở nước ta nói chung, thiết
kế trước năm 2006 hay sau này, đại đa số là chưa quan tâm đến tải trọng động đất
(trừ các nhà cao tầng). Thông qua việc khảo sát các hồ sơ thiết kế, đề tài tập trung
đánh giá lại mức độ đáp ứng kháng chấn một số công trình hiện hữu đã được xây
dựng trên địa bàn thành phố Quảng Ngãi bao gồm: Cấu tạo kháng chấn và khả năng
chịu lực của công trình khi động đất xảy ra. Kết quả cho thấy khi tính toán cho 03

công trình hiện hữu trên địa bàn thành phố Quảng Ngãi: Về cấu tạo kháng chấn
chưa đảm bảo, nhưng khi tính có tải trọng động đất công trình vẫn đảm bảo khả
năng chịu lực.
T

: Động đất; Thiết kế kháng chấn; Khả năng kháng chấn; Cấu tạo kháng

chấn, Nhà bê tông cốt thép.

Abstract: Our country has issued the standard of TCVN 9386: 2012 based on
Eurocode 8 standards. The buildings in our country in general, designed before
2006 or later, the majority is not interested. earthquake load (except for tall
buildings). Through the survey of the design documents, the topic focused on reevaluation of the level of response to a number of existing projects have been built
in the city of Quang Ngai include: Structural shock resistance and the ability
bearing capacity of the work when the earthquake occurs. The results showed that
when calculating 03 existing works in Quang Ngai city: Regarding the structure of
shock resistance is not guaranteed, but when calculating the earthquake load
capacity of the project still ensure the bearing capacity.
Earthquake:

Shock

resistance

design;

shockproofing, Reinforced concrete buildings.

Resistance

to

shock;

Structural


vii

D NH

ỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1. Những tòa nhà đổ nát sau một trận động đất (Nguồn Iternet) ....................4
Hình 1.2 Hệ khung cứng chân khớp giảm chấn (Nguồn Iternet) ..............................13
Hình 1.3 Biến dạng kết cấu khi động đất xảy ra (Nguồn Iternet) .............................14
Hình 1.4 Khớp dẻo giảm chấn cho công trình (Nguồn Iternet) ................................14
Hình 2.1 - Các tiêu chí của nhà có giật cấp ( Nguồn TCVN 9386-2012) .................26
Hình 2.2 Chiều rộng hữu hiệu của bản cánh dầm liên kết với cột tạo thành khung(
Nguồn TCVN 9386-2012) ........................................................................................31
Hình 2.3. Cốt thép ngang vùng tới hạn của dầm( Nguồn TCVN 9386-2012) .........32
Hình 2.4. Sự bó lõi bê tông( Nguồn TCVN 9386-2012) ..........................................35


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Động đất là một trong những thảm họa thiên nhiên gây ra hậu quả khá lớn
cho con người. Chỉ trong vài phút đồng hồ cả một thành phố có thể bị sụp đổ, cả

một khu vực có thể bị sụt lún và đôi khi có thể có sóng thần. Động đất lớn có thể
gây thiệt hại lớn về tài sản và nhân mạng.
Việt Nam nằm trong vùng địa tầng ít có sự biến động của lớp vỏ Trái Đất,
do vậy động đất ở nước ta xảy ra rất ít. Một số nước thường xuyên xảy ra động
đất với cường độ lớn như: Philippin, Nhật Bản,…. Trước đây, Việt Nam có
những trận động đất rất lớn đã xãy ra ở Điện Biên (năm 1935) với cường độ
6,75 độ Richter. Trận lớn thứ hai là động đất Tuần Giáo Sơn a (năm 1983), với
cường độ 6,8 độ Richter. Và gần đây năm 2014 ở Sông Tranh (Quảng Nam) với
cường độ 3,4 độ Richter, ở

lưới (Thừa Thiên Huế) là 4,7 độ Richter. Tuy

nhiên, đối với tốc độ đô thị hóa hiện nay làm ảnh hưởng đến sự ổn định của lớp
vỏ Trái Đất, nguy cơ động đất ngày càng lớn. Theo ghi nhận của Viện Vật lý địa
cầu, tính đến nay, sau mười năm kể từ khi thành lập, trung tâm báo tin động đất
và cảnh báo sóng thần thuộc Viện Vật lý địa cầu đã phát hiện và báo tin khoảng
400 trận động đất trên toàn lãnh thổ và thềm lục địa Việt Nam. Các trận động
đất này có độ lớn dao động trong khoảng từ 0,7 đến 4,7 độ theo thang mômen
(gần tương đương từ 0,7-4,7 độ richter).
Trong thiết kế xây dựng công trình, động đất là dạng tải trọng đặc biệt.
Nước ta từ năm 2006 ban hành tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn dựa trên tiêu
chuẩn Eurocode 8 (TCXDVN 375:2006). Đến nay, tiêu chuẩn này được chuyển
đổi thành tiêu chuẩn TCVN 9386:2012. Thực tế hiện nay việc quy định có hay
không thiết kế kháng chấn cho từng loại công trình vẫn chưa được nhắc đến.
Ngoài ra, theo quy định của tiêu chuẩn TCVN 9386:2012, động đất được
chia thành ba trường hợp (theo giá trị gia tốc nền thiết kế ag = I x agR):
- Động đất mạnh ag ≥ 0,08g, phải tính toán và cấu tạo kháng chấn;


2

- Động đất yếu 0,04g ≤ ag < 0,08g, chỉ cần áp dụng các giải pháp kháng
chấn đã được giảm nhẹ;
- Động đất rất yếu ag < 0,04g, không cần thiết kế kháng chấn.
Gia tốc nền thiết kế trên lãnh thổ Việt Nam đa số nằm trong phạm vi ag <
0,08g, một số ít vùng miền có giá trị ag ≥ 0,08g. Do việc tính toán thiết kế công
trình với tải trọng động đất thường dẫn đến kết cấu công trình lớn, từ đó phát
sinh chi phí lớn. Do vậy, các công trình nhà cửa ở nước ta nói chung, thành phố
Quảng Ngãi nói riêng thiết kế trước 2006 hay sau này, đại đa số chưa quan tâm
đến tải trọng động đất (trừ các nhà cao tầng).
Trên địa bàn thành phố Quảng Ngãi chưa ghi nhận trường hợp động đất
nào xảy ra. 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 Quảng Ngãi) với cường độ dao động từ 2 – 4,7 độ
richter. Theo phụ lục H, Tiêu chuẩn TCVN 9386:2012 thì trên địa bàn thành phố
Quảng Ngãi có gia tốc nền 0,0824g. Do vậy, nguy cơ về động đất xảy ra trên địa
bàn thành phố 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 Quảng Ngãi, đề tài tập trung đánh giá
lại khả năng kháng chấn của các công trình này, bao gồm: Cấu tạo kháng chấn,
mức độ kháng chấn so với tiêu chuẩn và khả năng chịu lực tối đa trong trường
hợp động đất xảy ra.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Đánh giá mức độ đáp ứng kháng chấn của một số công trình hiện hữu tại
thành phố Quảng Ngãi, 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 trong trường hợp động đất
xảy ra.


3

3 Đ

ượng và phạm vi nghiên cứu

+ Đối tượng: Khảo sát 03 công trình có kết cấu bằng bê tông cốt thép đã
được xây dựng tại thành phố Quảng Ngãi, các loại công trình trụ sở nhà làm việc
với quy mô vừa và nhỏ.
+ Phạm vi nghiên cứu: Mức độ đáp ứng kháng chấn của công trình.
4 P ươ

p

p

ứu

Khảo sát hồ sơ thiết kế của một số công trình tại thành phố Quảng Ngãi
đã được phê duyệt, thi công xây dựng. Từ đó mô phỏng lại hệ kết cấu bằng một
số phần mềm tính toán (Etabs, Sap2000…). Tính toán lại với tải trọng động đất
tác dụng lên công trình theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 9386:2012. Từ đó,
đánh giá mức độ đáp ứng kháng chấn của các công trình đã được xây dựng trên
địa bàn.
5. B cục của lu

ă

Luận văn gồm phần: Mở đầu, 03 Chương và phần Kết luận, kiến nghị

4

CHƯ NG 1 MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ ĐỘNG ĐẤT
VÀ TÁC ĐỘNG CỦ ĐỘNG ĐẤT LÊN CÔNG TRÌNH
1.1. Tổng quan về Độ

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 lớn có thể gây thiệt hại nghiêm
trọng về tài sản và tính mạng con người.
1.1.2. Nguyên nhân
Có nhiều nguyên nhân xảy ra Động đất:
1.1.2.1. Nguyên nhân nội sinh
- Động đất do sụp lở các hang động ngầm dưới mặt đất và động đất do các
vụ trượt lở đất đá tự nhiên với khối lượng lớn (loại động đất này thường chỉ làm
rung chuyển một vùng hẹp và chiếm khoảng 3% tổng số trận động đất thế giới)

Hình 1.1. Nhữ

ò

à đổ nát sau một tr

độ

đất (Nguồn Iternet)

1.1.2.2. Nguyên nhân ngoại sinh:

Do thiên thạch va chạm vào trái đất, các vụ trượt lở đất đá với khối lượng
lớn.
1.1.2.3. Nguyên nhân nhân sinh:


5

Động đất xảy ra do hoạt động làm thay đổi ứng suất đá gần bề mặt đặc
biệt là các vụ thử hạt nhân, nổ nhân tạo dưới lòng đất hoặc tác động của áp suất
cột nước của các hồ chứa nước, hồ thủy điện.
1.1.3. Các cấp độ độ

đất

Cấp độ chấn động (hay có thể gọi là chấn độ – seismic intensity) 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.
Mỗi trận động đất chỉ có một giá trị cường độ duy nhất, trong khi
mức độ ảnh hưởng đặc trưng bởi giá trị cấp độ (hay chấn độ) lại khác nhau cho
mỗi địa điểm nhất định trong khu vực chịu ảnh hưởng của trận động đất đó. Giá
trị này thay đổi tùy thuộc vào khoảng cách tới tâm chấn, cấu tạo địa chất và đặc
điểm địa hình của từng địa điểm. Chấn độ (intensity) tại mỗi địa điểm được xác
định dựa trên giá trị gia tốc cực đại của đất nền tại khu vực đó ghi nhận được
trong trận động đất.
Hiện nay trên thế giới có nhiều thang đo khác nhau để xác định chấn
độ (hay cấp động đất). Thông thường sử dụng các thang đo sau:
1131

Richter

Thang đo này được Charles Francis Richter đề xuất vào năm 1935. Đầu
tiên nó được sử dụng để sắp xếp các số đo về cơn động đất địa phương
tại California.Thang đo Richter là một thang lôgarit với đơn vị là độ Richter. Độ
Richter tương ứng với lôgarit thập phân của biên độ những sóng địa chấn đo ở
100 km cách chấn tâm của cơn động đất. Độ Richter được tính như sau:
M = lg(A) - lg(A0)
A: biên độ tối đa đo được bằng địa chấn kế.
A0: là một biên độ chuẩn.
Theo thang Richter, biên độ của một trận động đất có độ Richter 6 mạnh
bằng 10 lần biên độ của một trận động đất có độ Richter 5. Năng lượng được


6

phát ra bởi trận động đất có độ Richter 6 bằng khoảng 31 lần năng lượng của
trận động đất có độ Richter 5.
Độ
Richter

Mô tả

Tác hại

nhỏ hơn

Không

2,0

đáng kể

2,0-2,9

Thật nhỏ

Thường không cảm nhận nhưng đo được

3,0-3,9

Nhỏ

Cảm nhận được nhưng ít khi gây thiệt hại

4,0-4,9

Nhẹ

5,0-5,9

Trung
bình

6,0-6,9

Mạnh

7,0-7,9

Rất mạnh

8,0-8,9

Cực mạnh

9,0-9,9

10+

Cực kỳ
mạnh
Ngoại lệ

1.1.3.2
Thang đo

Động đất thật nhỏ, không cảm nhận được

Rung chuyển đồ vật trong nhà. Thiệt hại khá nghiêm
trọng.
Có thể gây thiệt hại nặng cho những kiến trúc không theo
tiêu chuẩn phòng ngừa địa chấn. Thiệt hại nhẹ cho những
kiến trúc xây cất đúng tiêu chuẩn.
Có sức tiêu hủy mạnh trong những vùng đông dân trong
chu vi 180 km bán kính.
Có sức tàn phá nghiêm trọng trên những diện tích to lớn.
Có sức tàn phá vô cùng nghiêm trọng trên những diện tích
to lớn trong chu vi bán kính hàng trăm km.
Khả năng tàn phá ngoài sức tưởng tượng trong phạm vi
hàng nghìn km vuông
Hủy diệt mọi thứ, không gì có thể trụ vững trên diện tích

cả lục địa

MM (Modified Mercalli)
(Modified Mercalli) còn gọi là “thang

ercalli (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:


7
Cấp

I

II

Mô tả

Không cảm
nhận được
Yếu

Tác hại

Không nhận ra rung động nào
Một vài người có thể cảm nhận được khi họ đang nằm
nghỉ hoặc ở trên tòa nhà cao tầng.
Một vài người có thể cảm nhận được nếu đang ở trong

III

Nhẹ

nhà; ngược lại, họ sẽ không thấy gì nếu đang ở bên
ngoài.

IV

Tương đối

V

Khá mạnh

Một số đồ vật nhỏ như chén bát có thể bị dịch chuyển.
Phần lớn mọi người đều có thể cảm nhận được ngay cả
khi đang ngủ. Cửa bị đóng sập lại, bình hoa bị rơi vỡ.
Mọi người dễ dàng cảm nhận được, việc đi lại gặp khó

VI

Mạnh

khăn, đồ vật hư hỏng, nhà cửa với kết cấu yếu dễ dàng bị
hư hại.

VII

VIII

Rất mạnh
Có sức phá
hoại

IX

Uy hiếp

X

Mạnh dữ dội

XI

Cực kỳ mạnh

XII

Thảm họa

Trở ngại trong việc di chuyển, thậm chí ngay cả khi đang
trong xe hơi, rất nguy hiểm đối với nhà cửa.
Phá hủy các ngôi nhà có nền yếu và một số công trình
cầu cống.
Khá nguy hiểm đối với nhà cao tầng, phá hủy các công
trình đường ống dưới lòng đất.
Phần lớn nhà cửa đều bị phá hủy, có thể có hiện tượng
sạt lở đất.

Hầu hết công trình xây dựng trên lẫn dưới mặt đất đều bị
hư hỏng nặng.
Gần như mọi thứ đều bị phá hủy, địa mạo bị biến dạng,
mọi thứ bị hất tung lên.


8

1.1.3.3

MSK (Medvedev-Sponheuer-Karnik)

Được áp dụng tại Đông Âu và iên Xô cũ vào trước thập niên 1990. Hiện
nay, thang đo này vẫn đang được sử dụng rộng rãi tại Ấn Độ, Israel, Nga, cộng
đồng các quốc gia độc lập (SNG) và Việt Nam… Thang

SK khá giống thang

, cũng có 12 cấp độ, ghi bằng chữ số La Mã:
Cấp

I

II

III

Mô tả

Tác hại

Không cảm Không cảm thấy. Không có tác động lên các vật thể.
nhận được
Khó cảm
nhận được

Yếu

Không có thiệt hại đối với nhà cửa.
Chỉ những ai đang nghỉ ngơi mới cảm nhận được. Không
có tác động lên các vật thể. Không có thiệt hại đối với nhà
cửa.
Người ở trong nhà cảm nhận được. Các đồ vật treo đu đưa
nhẹ. Không có thiệt hại đối với nhà cửa.
Người ở trong nhà cảm nhận được nhưng người ở bên

IV

Quan sát

ngoài hầu như không nhận thấy. Rung động vừa phải. Có

được trên

thể nhận thấy sự rung hay đu đưa nhẹ của nhà cửa, phòng

diện rộng

ốc, giường, bàn, ghế v.v. Các đồ vật treo đu đưa. Không
có thiệt hại đối với nhà cửa.

Người ở trong nhà cảm nhận được, người ở bên ngoài nếu
chú ý có thể nhận ra. Một số người sợ hãi và chạy ra khỏi

V

Khá mạnh

nhà. Nhiều người đang ngủ tỉnh dậy. Có thể nhận thấy sự
rung động hay đu đưa mạnh của toàn bộ nhà cửa, phòng
ốc hay đồ nội thất. Các đồ vật treo đu đưa đáng kể. Thiệt
hại nhẹ đối với các công trình xây dựng có kết cấu yếu.


9
Cấp

Mô tả

Tác hại

Người ở trong nhà cảm nhận được, người ở bên ngoài nếu
chú ý có thể nhận ra. Một số người sợ hãi và chạy ra khỏi
nhà. Nhiều người đang ngủ tỉnh dậy. Có thể nhận thấy sự
VI

Mạnh

rung động hay đu đưa mạnh của toàn bộ nhà cửa, phòng
ốc hay đồ nội thất. Các đồ vật treo đu đưa đáng kể. Thiệt
hại nhẹ đối với các công trình xây dựng có kết cấu yếu,

vôi vữa hư hại dễ nhận ra.
Phần lớn mọi người đều sợ hãi và cố chạy ra khỏi nhà. Đồ
nội thất dịch chuyển và có thể bị lật nhào. Đồ vật bị rơi đổ.

VII

Rất mạnh

Nước bắn tung tóe ra khỏi vật chứa. Thiệt hại nghiêm
trọng đối với nhà cửa cũ, các ống khói xây bằng vôi vữa
sụp đổ. Có các vụ lở đất nhỏ.
Nhiều người khó đứng vững, ngay cả khi ở bên ngoài nhà.

VIII

Gây thiệt
hại

Đồ nội thất có thể bị lật nhào. Có thể nhìn thấy các con
sóng chạy trên đất rất mềm. Các công trình xây dựng cũ bị
sụp đổ một phần hay chịu thiệt hại đáng kể. Các vết nứt
lớn và các khe nứt toác ra, đá lở xuống.
Hoảng loạn. Người đi đứng không vững. Các công trình

IX

Phá hủy

không đủ chuẩn sụp đổ. Thiệt hại thực sự đối với các công
trình xây dựng có kết cấu tốt. Các đường ống ngầm nứt

gãy. Mặt đất nứt toác, lở đất trên diện rộng.
Các công trình gạch đá bị đổ sập, cơ sở hạ tầng bị phá

X

Hủy diệt

hỏng. Lở đất ồ ạt. Các công trình tích nước có thể bị phá
hoại, gây ra ngập lụt xung quanh.

XI

Thảm họa

Phần lớn các công trình xây dựng đều sụp đổ. Xáo trộn đất
trên diện rộng, sóng thần.


10
Cấp

Mô tả

Cực kỳ

XII

thảm họa

1.1.4 Độ

Tác hại

Tất cả các kết cấu phía trên và dưới đất đều bị phá hủy
hoàn toàn. Cảnh quan nói chung bị thay đổi, sông suối bị
thay đổi dòng chảy, sóng thần.

đất tại thành ph Quảng Ngãi

Trên địa bàn thành phố Quảng Ngãi 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 (giáp ranh tỉnh Quảng Ngãi) với
cường độ dao động từ 2 – 4,7 richter.Cường độ của các trận động đất này khá
lớn, có khả năng gây ảnh hưởng chấn động đến các huyện lân cận của tỉnh
Quảng Ngãi.
Bên cạnh đó, theo Tiêu chuẩn TCVN 9386:2012 khi gia tốc nền ag ≥
0,08g thì phải tính toán cấu tạo kháng chấn. Trên địa bàn thành phố Quảng Ngãi
có gia tốc nền 0,0824g, nguy cơ về động đất xảy ra động đất là khá lớn. Như vậy
khi thiết kế công trình cần phải tính toán cấu tạo kháng chấn.
1.2. T

động củ Độ

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; cường độ của sóng địa chấn tác động vào các địa tầng của khu vực
bị động đất được đánh giá theo 10 độ của thang độ Mercalli cải tiến. Đồng thời
chúng còn phụ thuộc khoảng cách từ điểm trung tâm đến các nơi, cấu trúc các

địa tầng vùng bị động đất, các kiến trúc được xây dựng trên vùng đất bị động đất
như nhà, công trình, cầu cống, đường, đập, cột điện, sân bay, sân vận động, hải
cảng... Ngoài ra, mức độ thiệt hại do động đất cũng phụ thuộc vào yếu tố địa dư
như vùng đồi núi, vùng đồng bằng, vùng có hồ sông lớn, vùng ven biển, đô thị,
thành phố, mật độ tập trung của người dân cư trú; sự chuẩn bị sẵn sàng của cộng
đồng người dân trong công tác phòng chống thiên tai động đất.
1.2.1. Ả

ưởng củ Độ

1.2.1.1. Các dạ

ộng:

đất đến công trình, tài sả

à o

ười


11

Gồm tác động nguyên phát và tác động thứ phát.
Tác động nguyên phát của động đất do sự chuyển động mạnh của đất và
hậu quả tức thì là các vết nứt gãy, các vết sụt lở nền đất, móng tường, sườn đồi
núi, đê đập, nền và cột các công trình, những khoảng sụt lớn nứt gãy, các khối
đất đá nền di chuyển có kích thước từ 10 đến 15 mét theo chiều bằng ngang và
sự sụp theo chiều dọc sâu có thể từ vài mét đến vài chục mét. Trong tác động
nguyên phát, ngoài chấn động của động đất gây ra còn có hiện tượng lỏng hóa

các cấu tạo đất cát ẩm bị rời rã ra làm cho các kiến trúc nặng bị lún sâu vào lòng
đất. Tác động nguyên phát của các sóng địa chấn và những rung chuyển được
lan truyền từ tâm động đất ra các phía gây ra các tác động cộng hưởng làm tăng
lực tàn phá của động đất đối với những công trình kiến trúc.
Tác động thứ phát của động đất sẽ gây một số ảnh hưởng như sập lở đất
đá làm thiệt hại về cơ sở vật chất và con người, tạo nên lũ lụt ở các vùng có hồ
chứa nước lớn; tác động của động đất cũng làm cho các đập nước dâng cao mức
nước, tràn nước, vỡ đập chắn hồ chứa nước. Đồng thời có thể gây cháy ở những
đô thị, tại khu dân cư có thể phát sinh các đám cháy do chập điện, vỡ ống dẫn
khí đốt; cháy các kho nhiên liệu, các loại vật liệu dễ cháy. Ngoài ra, sóng thần
cũng có thể xảy ra do sóng chấn động ở nền đáy biển của khu vực có động đất
tạo nên sự chuyển động các sóng biển lớn trên mặt biển với đỉnh sóng cao tới 30
mét và di chuyển với vận tốc 50 km/giờ khi tràn vào vùng ven biển gây lụt lội,
phá hoại và cuốn trôi đi các công trình, cơ sở vật chất, người cũng như những
loại động vật.
1.2.1.2. Tổn th

i vớ

ời

Động đất có thể gây nên các trường hợp tử vong, chấn thương đa dạng và
nhiều tổn thương kết hợp khác cho con người. Nguyên nhân:
Do sập nhà, đất đá hoặc vật cứng rơi đè làm vỡ sọ, ngực, bụng, dập nát
chi, chảy máu trong, chảy máu ngoài, ngã từ trên cao xuống.
Do bị ngạt thở vì đất cát vùi kín, hít thở nhiều bụi, khói khí các vụ cháy,
thành ngực bị chèn ép.


12

Ngoài các trường hợp tử vong, con người cũng có thể bị chấn thương đa
dạng với nhiều tổn thương kết hợp: do bị va đập, rách xước, tổn thương vùng
đầu, chấn thương chi trên, hội chứng đè ép chi thể kéo dài, nhiễm trùng vết
thương.…
1.2.2. Ứng xử của kết cấu khung BTCT khi chịu tải trọ

độ

đất

1.2.1.1. Khung BTCT
Khung BTCT là kết cấu chính chịu tải trọng động đất. Chấn động do
động đất làm phát sinh ra lực quán tính cho công trình, lực này tỉ lệ với
khối lượng. Đối với một công trình dân dụng thì khối lượng tập trung ở cao
trình của sàn nên lực quán tính phát sinh và phát triển chủ yếu là tại cao trình
sàn. Những lực này truyền qua dầm, sàn xuống tường, cột và cuối cùng xuống
móng để truyền tải trọng vào nền đất. ực ngang do động đất gây ra tăng dần
theo độ giảm chiều cao công trình, tại đỉnh thì lực ngang do động đất gây ra
là cực tiểu còn tại chân cột, tường tầng trệt thì cực đại.
1222 S

ờng xây

Trong nhà nhiều tầng có thể dùng hệ dầm - sàn hay hệ sàn không dầm.
Với hệ dầm-sàn nếu dầm bị uốn do tải trọng thẳng đứng thì những tấm sàn cũng
sẽ uốn chung với dầm. Khi dầm dịch chuyển cùng với cột theo phương ngang
sàn kéo theo dầm cùng chuyển động với nó. Trong hầu hết mọi công trình thì
biến dạng hình học của sàn không đáng kể theo phương ngang, vì ứng xử của
sàn được xem là một tấm cứng tuyệt đối theo phương ngang.

Dưới tác động của lực ngang thì cột dịch chuyển theo phương lực tác
dụng, trong khi tường xây có khuynh hướng chống lại sự dịch chuyển này bởi vì
chúng có trọng lượng lớn và bề dày tường lớn cho nên tường chịu tác dụng
những lực ngang khá lớn. Bên cạnh đó khối xây là loại vật liệu dòn nên dễ phát
sinh vết nứt và phá hoại


13

Hình 1.2 Hệ

ứ

ớp

ảm

ấ (Nguồn Iternet)

Độ cứng của tấm tường có thể được tăng cường bằng mác vữa, các lớp
hồ no vữa, có thể làm giảm khoảng hở giữa chúng với khung nhà. Tuy vậy nếu
một tấm tường được thiết kế không hợp lý về chiều cao và chiều dài so với bề
dày của nó có thể dẫn đến sự sụp đổ ngoài mặt phằng tường gây ra nguy hiểm.
Hơn nữa, việc đặt tường không hợp lý có thể gây ra hiện tượng xoắn và giảm
yếu khung giống như hiện tượng “cột ngắn”.
1.2.2.3. Nội l c c a công trình khi chịu t i trọ

ộ

t

Dưới tác dụng của tải trọng trọng lực thẳng đứng làm cho dầm bị uốn và
gây ra sự căng thớ tại các vị trí khác nhau. Thông thường thì dầm bị căng thớ
dưới tại giữa dầm và căng thớ trên tại 2 đầu dầm. Trong khi đó tải trọng động
đất tác động theo phương ngang làm cho dầm, cột căng thớ ngược lại so với
tải trọng thẳng đứng tức là momen uốn do tải trọng động đất sinh ra ngược lại
so với momen do tải trọng thẳng đứng gây ra cho công trình đặc biệt tại 2 đầu
của dầm. Độ lớn của momen do động đất gây ra có thể lớn hơn momen do
trọng lực gây nên dẫn đến đầu dầm bị căng thớ chịu nén khi xảy ra động đất.


14

Hình 1.3 Biến dạng kết cấu khi độ

đất xảy ra (Nguồn Iternet)

Để an toàn cho công trình thì cột phải được thiết kế khỏe hơn dầm và liên
kết dầm cột nên là liên kết cứng để khi có động đất thì sự phá hoại bắt đầu ở
dầm trước. Khi dầm được thiết kế có nhiều tính dẻo ngôi nhà có thể biến dạng
lớn và khi phá hoại dầm đạt đến trạng thái dẻo trước cột. Sự phá hoại của dầm
sẽ chỉ làm công trình hư hại tại một số tầng cụ thể mà không làm phá hoại,
sập toàn bộ công trình và có thể sửa chữa được sau đó. Còn nếu thiết kế cột yếu
hơn dầm thì cột sẽ chịu phá hoại cục bộ tại 2 đầu cột. Sự phá hoại cục bộ ở cột
có thể dẫn đến sự sập đổ của toàn bộ công trình cho dù sàn dầm, cột tầng trên
không bị phá hoại.

Khớp dẻo

Hình 1.4 Khớp dẻo giảm chấn cho công trình (Nguồn Iternet)

15

CHƯ NG 2. 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
QUẢNG NGÃI
2.1. Tính toán tải trọ

độ

đất

2.1.1. Biểu diễn tổng quát củ

độ

độ

đất

- Chuyển động động đất tại một điểm cho trước trên bề mặt được biểu
diễn bằng phổ phản ứng gia tốc đàn hồi, gọi tắt là „„phổ phản ứng đàn hồi”.
- Dạng của phổ phản ứng đàn hồi được lấy như nhau đối với hai mức tác
động động đất với yêu cầu không sụp đổ (trạng thái cực hạn - tác động động đất
thiết kế) và đối với yêu cầu hạn chế hư hỏng.
- Tác động động đất theo phương nằm ngang được mô tả bằng hai thành
phần vuông góc được xem là độc lập và biểu diễn bằng cùng một phổ phản ứng.
- Đối với ba thành phần của tác động động đất, có thể chấp nhận một hoặc

nhiều dạng khác nhau của phổ phản ứng, phụ thuộc vào các vùng nguồn và độ
lớn động đất phát sinh từ chúng.
- Ở những nơi chịu ảnh hưởng động đất phát sinh từ các nguồn rất khác
nhau, khả năng sử dụng nhiều hơn một dạng phổ phản ứng phải được xem xét để
có thể thể hiện đúng tác động động đất thiết kế. Trong những trường hợp như
vậy, thông thường giá trị của ag cho từng loại phổ phản ứng và từng trận động
đất sẽ khác nhau.
- Đối với các công trình quan trọng (l >1) cần xét các hiệu ứng khuếch
đại địa hình.
- Có thể biểu diễn chuyển động động đất theo hàm của thời gian.
- Đối với một số loại công trình, có thể xét sự biến thiên của chuyển động
nền đất trong không gian cũng như theo thời gian.
2.1.2. Phổ thiết kế không thứ nguyên dùng cho phân í

đà

ồi

Đối với các thành phần nằm ngang của tác động động đất, phổ thiết kế
không thứ nguyên S d (T ) được xác định bằng các công thức sau:


16
0  T  TB : S d (T ) 

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

ag

TB  T  TC : S d (T ) 

ag
g

.S .

(2.1)

2.5
q

(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 : S d (T ) 
ag



g

(2.4)

Trong đó:
S, TB, TC, và TD xác định theo bảng 2.1
T – Chu kỳ dao động của hệ
β = 0,2 (hệ số ứng với cận dưới của phổ thiết kế theo phương ngang)
Bảng 2.1 - Giá trị của các tham s S, TB, TC, và TD
(Nguồn: Bảng 3.2, 3.2.2.2 – TCVN 9386:2012)
Loại nề đất

S

TB (s)

TC (s)

TD (s)

A

1,0

0,15

0,4

2,0

B

1,2

0,15

0,5

2,0

C

1,15

0,20

0,6

2,0

D

1,35

0,20

0,8

2,0

E

1,4

0,15

0,5

2,0

213 C
2.1.3.1. P
a.

p ươ
ơ

p

p í

o

p p phân tích ĩ

ải trọ

độ

đất
ơ

ơ

ều ki n áp dụng
Phương pháp phân tích tĩnh lực ngang tương đương có thể áp dụng cho

các nhà và công trình mà phản ứng của nó không chịu ảnh hưởng đáng kể bởi