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

..

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN NHẬT TRÌNH

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHÁNG CHẤN CỦA
MỘT SỐ CƠNG TRÌNH HIỆN HỮU
TẠI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2018


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN NHẬT TRÌNH

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

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS. TRẦN QUANG HƯNG

Đà Nẵng - Năm 2018


3

LỜI CẢM ƠN
Với những kiến thức tích lũy được trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu
chương trình cao học tại Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng, cùng với sự
quan tâm, giúp đỡ tận tình của Ban Giám Hiệu nhà trường, quý thầy cô, tôi đã hồn
thành luận văn thạc sĩ của mình.
Với lịng biết ơn và trân trọng, tôi chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu nhà
trường, lãnh đạo Khoa Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp đã hỗ trợ, giúp đỡ và tạo
mọi điều kiện thuận lợi cho tơi trong q trình học tập cũng như nghiên cứu, thực hiện
hoàn thành luận văn này.
Đặc biệt, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Trần Quang Hưng đã
quan tâm, giúp đỡ và tận tình hướng dẫn, giúp cho tơi hồn thành tốt luận văn thạc sĩ.
Do thời gian có hạn và điều kiện nghiên cứu cịn hạn chế nên luận văn khơng
tránh khỏi những thiếu sót, tác giả mong nhận được các góp ý để hồn thiện nội dung.
Một lần nữa, tơi xin chân thành cảm ơn và kính chúc quý thầy cơ ln mạnh
khỏe, hạnh phúc. Kính chúc Trường Đại học Bách khoa đạt nhiều thành công hơn nữa
trong thời gian đến.
Đà Nẵng, ngày 11 tháng 3 năm 2018
Tác giả luận văn

Nguyễn Nhật Trình

4

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu riêng của tơi.
Các số liệu, kết quả tính toán nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng
được ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác./.
Đà Nẵng, ngày 11 tháng 3 năm 2018
Tác giả luận văn

Nguyễn Nhật Trình


5

MỤC LỤC
TRANG PHỤ BÌA
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. .
LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................... .
MỤC LỤC .................................................................................................................... .
DANH MỤC CÁC BẢNG .......................................................................................... ..
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ........................................................................ .
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài ..................................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................ 2
4. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................................... 2
5. Bố cục của luận văn ................................................................................................. 2
CHƯƠNG 1. MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ ĐỘNG ĐẤT VÀ TÁC ĐỘNG CỦA ĐỘNG
ĐẤT LÊN CÔNG TRÌNH ........................................................................................... 3
1.1. Tổng quan về Động đất ......................................................................................... 3
1.1.1. Khái niệm .......................................................................................................... 3

1.1.2. Nguyên nhân ...................................................................................................... 3
a) Nguyên nhân nội sinh .............................................................................................. 3
b) Nguyên nhân ngoại sinh .......................................................................................... 4
c) Nguyên nhân nhân sinh............................................................................................ 4
1.1.3. Các cấp độ động đất ........................................................................................... 4
a) Thang đo Richter ..................................................................................................... 4
b) Thang đo MM (Modified Mercalli) ......................................................................... 5
c) Thang đo MSK (Medvedev-Sponheuer-Karnik) ...................................................... 6
1.1.4. Động đất tại thành phố Đà Nẵng ........................................................................ 7
1.2. Tác động của Động đất lên cơng trình ................................................................... 8
1.2.1. Ảnh hưởng của Động đất đến cơng trình, tài sản và con người ........................... 8
a) Các dạng tác động.................................................................................................... 8
b) Tổn thất đối với con người ...................................................................................... 8
1.2.2. Ứng xử của kết cấu khung BTCT khi chịu tải trọng động đất ............................. 9
a) Khung BTCT ........................................................................................................... 9
b) Sàn và tường xây ..................................................................................................... 9
c) Nội lực của cơng trình ............................................................................................ 10
CHƯƠNG 2. LÝ THUYẾT TÍNH TỐN, THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH CHỊU TẢI
TRỌNG ĐỘNG ĐẤT VÀ THỰC TRẠNG MỘT SỐ CƠNG TRÌNH ĐÃ THI CÔNG
XÂY DỰNG TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG....................................... 12
2.1. Tính tốn tải trọng động đất ................................................................................ 12
2.1.1. Biểu diễn tổng quát của tác động động đất ....................................................... 12


6

2.1.2. Phổ thiết kế không thứ nguyên dùng cho phân tích đàn hồi .............................. 12
2.1.3. Các phương pháp tính tốn tải trọng động đất .................................................. 13
2.1.3.1. Phương pháp phân tích tĩnh lực ngang tương đương...................................... 13
2.1.3.2. Phương pháp phân tích phổ phản ứng............................................................ 14

2.2. Thiết kế cơng trình chịu động đất ........................................................................ 17
2.2.1. Những nguyên tắc cơ bản ................................................................................. 17
2.2.1.1. Tính đơn giản về kết cấu ............................................................................... 17
2.2.1.2. Tính đồng đều, đối xứng và siêu tĩnh của kết cấu .......................................... 17
2.2.1.3. Kết cấu có độ cứng và độ bền theo 02 phương .............................................. 17
2.2.1.4. Kết cấu có độ cứng và độ bền chống xoắn ..................................................... 18
2.2.1.5. Sàn tầng có ứng xử như tấm cứng ................................................................. 18
2.2.1.6. Nhà có móng thích hợp ................................................................................. 18
2.2.2. Tiêu chí về tính đều đặn của kết cấu................................................................. 18
2.2.2.1. Tiêu chí về tính đều đặn trong mặt bằng ........................................................ 18
2.2.2.2. Tiêu chí về tính đều đặn trong mặt đứng ....................................................... 19
2.2.3. Chọn cấu hình kết cấu hợp lý ........................................................................... 20
2.3. Một số yêu cầu cấu tạo........................................................................................ 23
2.3.1. Yêu cầu về vật liệu và kích thước..................................................................... 23
2.3.1.1. Yêu cầu về vật liệu ........................................................................................ 23
2.3.1.2. Yêu cầu về kích thước hình học .................................................................... 23
2.3.2. u cầu về cấu tạo ........................................................................................... 24
2.3.2.1. Dầm .............................................................................................................. 24
2.3.2.2. Cột ................................................................................................................ 26
2.3.2.3. Nút dầm - cột ................................................................................................ 28
2.3.2.4. Móng ............................................................................................................ 28
2.4. Thực trạng một số cơng trình đã được thi cơng xây dựng trên địa bàn thành phố
Đà Nẵng .................................................................................................................... 28
2.4.1. Tổng quan ........................................................................................................ 28
2.4.2. Cơng trình dạng Khách sạn .............................................................................. 29
2.4.2.1. Khách sạn Phú Mỹ Xuân (8 tầng).................................................................. 29
2.4.2.2. Khách sạn Thanh Hoa (8 tầng) ...................................................................... 29
2.4.3. Cơng trình dạng Văn phịng làm việc ............................................................... 29
2.4.3.1. Trụ sở thành đoàn thành phố Đà Nẵng (04 tầng) ........................................... 29
2.4.3.2. UBND phường Hòa Khánh Bắc (02 tầng) ..................................................... 29

2.4.4. Cơng trình dạng Nhà dân dụng ......................................................................... 30
2.4.4.1. Nhà Ông Cường (2,5 tầng) ............................................................................ 30
2.4.4.2. Nhà Bà Hằng (2,5 tầng)................................................................................. 30
2.4.5. Tổng quan sơ bộ khả năng kháng chấn của các cơng trình................................ 30


7

CHƯƠNG 3. TÍNH TỐN ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHÁNG CHẤN CỦA CÁC
CƠNG TRÌNH HIỆN HỮU ....................................................................................... 32
3.1. Khách sạn Phú Mỹ Xuân (08 tầng) ..................................................................... 32
3.1.1. Đánh giá sự phù hợp bố trí hệ kết cấu tổng thể ................................................. 32
a) Tính đều đặn trong mặt bằng ................................................................................. 32
b) Tính đều đặn trong mặt đứng ................................................................................. 32
3.1.2. Đánh giá sự phù hợp cấu tạo kết cấu ................................................................ 32
a) Vật liệu .................................................................................................................. 32
b) Kích thước hình học .............................................................................................. 32
c) Cấu tạo .................................................................................................................. 33
3.1.3. Đánh giá độ bền kết cấu ................................................................................... 35
a) Thông số tính tốn ................................................................................................. 35
b) Phân tích dao động cơng trình ............................................................................... 35
c) Trọng lượng hữu hiệu các mode dao động ............................................................. 36
d) Phân phối lực động đất lên cao trình các sàn tầng .................................................. 38
e) Tính tốn kiểm tra kết cấu ..................................................................................... 38
f) Tổ hợp tải trọng...................................................................................................... 39
g) Tính toán, kiểm tra điều kiện bền kết cấu .............................................................. 39
h) Kiểm tra độ cứng kết cấu ....................................................................................... 48
3.2. Các công trình cịn lại ......................................................................................... 50
3.3. Tổng hợp kết quả ................................................................................................ 50
3.3.1. Tổng hợp kết quả kiểm tra sự phù hợp bố trí hệ kết cấu tổng thể ...................... 50

3.3.2. Tổng hợp kết quả kiểm tra sự phù hợp cấu tạo kết cấu ..................................... 51
3.3.3. Tổng hợp kết quả kiểm tra độ bền kết cấu ........................................................ 52
3.3.4. Tổng hợp kết quả kiểm tra độ cứng kết cấu ...................................................... 52
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................... 53
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................... 54
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (BẢN SAO)
PHỤ LỤC 1 ............................................................................................................... 55
Một số bản vẽ cơ bản (Kiến trúc, Kết cấu) của các cơng trình dùng tính tốn, khảo sát
của Luận Văn ............................................................................................................ 55
1. Khách sạn Phú Mỹ Xuân (8 tầng) .......................................................................... 55
1.1. Hồ sơ thiết kế kiến trúc (cơ bản) ......................................................................... 55
1.2. Hồ sơ thiết kế kiến cấu (cơ bản) .......................................................................... 58
2. Khách sạn Thanh Hoa (8 tầng) ............................................................................... 63
2.1. Hồ sơ thiết kế kiến trúc (cơ bản) ......................................................................... 63
2.2. Hồ sơ thiết kế kiến cấu (cơ bản) .......................................................................... 65
3. Trụ sở thành đoàn thành phố Đà Nẵng (04 tầng) .................................................... 69


8

3.1. Hồ sơ thiết kế kiến trúc (cơ bản) ......................................................................... 69
3.2. Hồ sơ thiết kế kiến cấu (cơ bản) .......................................................................... 72
4. UBND phường Hòa Khánh Bắc (02 tầng) .............................................................. 78
4.1. Hồ sơ thiết kế kiến trúc (cơ bản) ......................................................................... 78
4.2. Hồ sơ thiết kế kiến cấu (cơ bản) .......................................................................... 80
5. Nhà Ông Cường (2,5 tầng) ..................................................................................... 83
5.1. Hồ sơ thiết kế kiến trúc (cơ bản) ......................................................................... 83
5.2. Hồ sơ thiết kế kiến cấu (cơ bản) .......................................................................... 85
6. Nhà Bà Hằng (2,5 tầng) ......................................................................................... 90
6.1. Hồ sơ thiết kế kiến trúc (cơ bản) ......................................................................... 90

6.2. Hồ sơ thiết kế kiến cấu (cơ bản) .......................................................................... 92
PHỤ LỤC 2 ............................................................................................................... 97
Kết quả tính tốn, kiểm tra 05 cơng trình cịn lại ........................................................ 97
1. Khách sạn Thanh Hoa (08 tầng) ............................................................................. 97
1.1. Đánh giá sự phù hợp bố trí hệ kết cấu tổng thể .................................................... 97
1.1.1. Tính đều đặn trong mặt bằng ............................................................................ 97
1.1.2. Tính đều đặn trong mặt đứng ........................................................................... 97
1.2. Đánh giá sự phù hợp cấu tạo kết cấu ................................................................... 97
1.2.1. Vật liệu ............................................................................................................ 97
1.2.2. Kích thước hình học ......................................................................................... 97
1.2.3. Cấu tạo............................................................................................................. 97
1.3.Đánh giá độ bền kết cấu ....................................................................................... 98
1.3.1. Tải trọng động đất ............................................................................................ 98
1.3.2. Kiểm tra kết cấu ............................................................................................... 99
2. Trụ sở Thành Đoàn thành phố Đà Nẵng (04 tầng) ................................................ 103
2.1. Đánh giá sự phù hợp bố trí hệ kết cấu tổng thể .................................................. 103
2.1.1. Tính đều đặn trong mặt bằng .......................................................................... 103
2.1.2. Tính đều đặn trong mặt đứng ......................................................................... 103
2.2. Đánh giá sự phù hợp cấu tạo kết cấu ................................................................. 103
2.2.1. Vật liệu .......................................................................................................... 103
2.2.2. Kích thước hình học ....................................................................................... 104
2.2.3. Cấu tạo........................................................................................................... 104
2.3. Đánh giá độ bền kết cấu .................................................................................... 105
2.3.1. Tải trọng động đất .......................................................................................... 105
2.3.2. Tính tốn kiểm tra kết cấu .............................................................................. 106
3. UBND phường Hòa Khánh Bắc (02 tầng) ............................................................ 111
3.1. Đánh giá sự phù hợp bố trí hệ kết cấu tổng thể .................................................. 111
3.1.1. Tính đều đặn trong mặt bằng .......................................................................... 111

9

3.1.2. Tính đều đặn trong mặt đứng ......................................................................... 111
3.2. Đánh giá sự phù hợp cấu tạo kết cấu ................................................................. 111
3.2.1. Vật liệu .......................................................................................................... 111
3.2.2. Kích thước hình học ....................................................................................... 112
3.2.3. Cấu tạo........................................................................................................... 112
3.3. Đánh giá độ bền kết cấu .................................................................................... 113
3.3.1. Tải trọng động đất .......................................................................................... 113
3.3.2. Tính tốn kiểm tra kết cấu .............................................................................. 114
4. Nhà Ông Cường (2,5 tầng) ................................................................................... 118
4.1. Đánh giá sự phù hợp bố trí hệ kết cấu tổng thể .................................................. 118
4.1.1. Tính đều đặn trong mặt bằng .......................................................................... 118
4.1.2. Tính đều đặn trong mặt đứng ......................................................................... 118
4.2. Đánh giá sự phù hợp cấu tạo kết cấu ................................................................. 118
4.2.1. Vật liệu .......................................................................................................... 118
4.2.2. Kích thước hình học ....................................................................................... 118
4.2.3. Cấu tạo........................................................................................................... 119
4.3. Đánh giá độ bền kết cấu .................................................................................... 120
4.3.1. Tải trọng động đất .......................................................................................... 120
4.3.2. Tính tốn kiểm tra kết cấu .............................................................................. 120
5. Nhà Bà Hằng (2,5 tầng) ....................................................................................... 123
5.1. Đánh giá sự phù hợp bố trí hệ kết cấu tổng thể .................................................. 123
5.1.1. Tính đều đặn trong mặt bằng .......................................................................... 123
5.1.2. Tính đều đặn trong mặt đứng ......................................................................... 123
5.2. Đánh giá sự phù hợp cấu tạo kết cấu ................................................................. 123
5.2.1. Vật liệu .......................................................................................................... 123
5.2.2. Kích thước hình học ....................................................................................... 123
5.2.3. Cấu tạo........................................................................................................... 124
5.3. Đánh giá độ bền kết cấu .................................................................................... 125

5.3.1. Tải trọng động đất .......................................................................................... 125
5.3.2. Tính tốn kiểm tra kết cấu .............................................................................. 126


10

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHÁNG CHẤN CỦA
MỘT SỐ CƠNG TRÌNH HIỆN HỮU TẠI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG
Học viên: Nguyễn Nhật Trình
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 khả năng kháng chấn của một số
cơng trình hiện hữu đã được xây dựng tại thành phố Đà Nẵng bao gồm: cấu tạo kháng chấn và
khả năng chịu lực của cơng trình khi động đất xảy ra. Kết quả cho thấy hầu hết các cơng trình
đều khơng đạt các tiêu chí về cấu tạo kháng chấn và không đảm bảo khả năng chịu lực khi có
động đất xảy ra.
Từ khóa – Động đất; Thiết kế kháng chấn; Khả năng kháng chấn; Cấu tạo kháng chấn, Nhà
bê tông cốt thép.

EARTHQUAKE RESISTANCE EVALUATION OF SOME EXISTING
BUILDINGS IN DA NANG CITY
Abstract – In Vietnam, seismic analysis and design of building is mentioned by TCVN 9386:
2012 standard, which is translated from Eurocode 8 with adaptations. In general, a lot of
buildings designed before 2006 or later are designed without earthquake load (except for tall

buildings). By examining the design documnents of some existing buildings in Danang city,
this study focused on assessing the structural resistance under earthquake load including:
Structural Earthquake requirement and the bearing capacity of building when earthquake
happens. Results show that most of buildings do not guarantee Structural Earthquake
requirement and the bearing capacity of building when earthquake happens.
Key words – Earthquake load; Seismic design; Earthquake resistance; Structural Earthquake
requirement, Reinforced concrete building.


11

DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
Bảng

Tên bảng

Trang

CHƯƠNG 1
1.1.

Thang đo Richter

4-5

1.2.

Thang đo MM (Modified Mercalli)

5-6

1.3.

Thang đo MSK (Medvedev-Sponheuer-Karnik)

6-7

CHƯƠNG 2
2.1.

Giá trị của các tham số S, TB, TC, và TD

2.2.

Gia tốc nền các quận, huyện tại thành phố Đà Nẵng

2.3.

Chuyển đổi từ đỉnh gia tốc nền sang cấp động đất

13
30-31
31

CHƯƠNG 3
3.1.

Sự phù hợp kích thước hình học cấu kiện

32

3.2.

Sự phù hợp cấu tạo cấu kiện

33

3.3.

Tải trọng động đất các mode dao động

38

3.4.

Kết quả kiểm tra cột khung trục 3

44

3.5.

Kết quả kiểm tra dầm khung trục 3

46-47

3.6.

Kết quả chuyển vị đỉnh cơng trình

48

3.7.

Kết quả chuyển vị ngang tương đối giữa các tầng

3.8.

Tổng hợp kết quả kiểm tra sự phù hợp bố trí hệ kết cấu tổng thể

50

3.9.

Tổng hợp kết quả kiểm tra sự phù hợp cấu tạo kết cấu

51

3.10.

Tổng hợp kết quả kiểm tra độ bền kết cấu

52

3.11.

Tổng hợp kết quả kiểm tra độ cứng kết cấu

52

48-50


12

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Số hiệu
Hình vẽ

Tên hình vẽ

Trang

CHƯƠNG 1
1.1.

Những tòa nhà đổ nát sau một trận động đất

3

1.2.

Nội lực do lực ngang gây ra tăng dần xuống chân cột, tường

9

1.3.

Sàn và dầm bị uốn chung theo phương đứng và dịch chuyển kéo
theo cột theo phương ngang

10

1.4.

Sự làm việc chung giữa tường và cột

10

1.5.

Sự đổi chiều của momen do ảnh hưởng của động đất

11

1.6.

Hiệu ứng của 02 phương án thiết kế

11

CHƯƠNG 2
2.1.

Các tiêu chí về tính đều đặn của nhà có giật cấp

20

2.2.

Một số cấu hình kết cấu nên dùng

2.3.

Chiều rộng hữu hiệu của bản cánh dầm liên kết với cột tạo
thành khung

24

2.4.

Cốt thép ngang trong vùng tới hạn của dầm

25

2.5.

Sự bó lõi bêtơng

27

21-23

CHƯƠNG 3
3.1.

Mơ hình Khách sạn Phú Mỹ Xuân

36

3.2.

Nội lực cột tổ hợp COMB1 (TT+0,3HT+DDX)

39

3.3.

Nội lực cột tổ hợp COMB2 (TT+0,3HT+DDY)

40

3.4.

Nội lực cột tổ hợp COMB3 (TT+0,3HT+DD)

40

3.5.

Nội lực dầm tổ hợp BAO (Momen M33)

41

3.6.

Biểu đồ tương tác cột tầng 2, cột trục C63

42

3.7.

Kết quả kiểm tra cột tầng 2, cột trục C63

43

3.8.

Biểu đồ kết quả kiểm tra sự phù hợp bố trí hệ kết cấu tổng thể

51

3.9.

Biểu đồ kết quả kiểm tra sự phù hợp cấu tạo kết cấu

51

3.10.

Biểu đồ kết quả kiểm tra độ bền kết cấu

52

3.11.

Biểu đồ kết quả kiểm tra độ cứng kết cấu

52

1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
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.
Nước ta 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, Mexico, …. Trước đây, nước ta từng ghi nhận 2 trận
động đất rất lớn là động đất Điện Biên (năm 1935) với cường độ 6,75 độ Richter xảy
ra trên đới đứt gẫy sông Mã. Trận lớn thứ hai là động đất Tuần Giáo (năm 1983), với
cường độ 6,8 độ Richter, xảy ra trên đới đứt gẫy Sơn La. Tuy nhiên, cùng với tốc độ
đơ thị hóa, gây ảnh hưởng đến sự ổn định của lớp vỏ Trái Đất, dẫn đến động đất xảy ra
ngày càng nhiều trong những năm gần đây. 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). Đến nay, trận động đất lớn nhất từng ghi nhận xảy ra tại Sơn La, với cường
độ đạt 6,8 độ richter.
Trong lĩnh vực thiết kế xây dựng công trình, động đất là dạng tải trọng đặc biệt.
Do có nguy cơ lớn bị ảnh hưởng bởi động đất nên từ năm 2006, nước ta đã ra tiêu
chuẩn thiết kế kháng chấn dựa trên tiêu chuẩn Eurocode 8 (TCXDVN 375:2006). Hiện
nay, tiêu chuẩn này được chuyển đổi thành tiêu chuẩn TCVN 9386:2012. Tuy vậy,
việc quy định có hay khơng thiết kế kháng chấn cho từng loại cơng 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 tốn và cấu tạo kháng chấn;
- 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 tốn thiết kế cơng trình với tải
trọng động đất thường dẫn đến kết cấu cơng trình lớn, từ đó phát sinh chi phí lớn. Do
vậy, các cơng trình nhà cửa ở nước ta nói chung, thành phố Đà Nẵng 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).


2

Trên địa bàn thành phố Đà Nẵng 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
thành phố Đà Nẵng) với cường độ dao động từ 2 – 4,7 Richter. Bên cạnh đó, theo phụ
lục H, Tiêu chuẩn TCVN 9386:2012 thì các vùng miền trên địa bàn thành phố Đà
Nẵng có gia tốc nền từ 0,0544g đến 0,1006g, tương ứng với động đất từ cấp VI đến
cấp VII (theo thang MSK-64), hoặc tương ứng cường độ từ 5 – 5,9 độ richter. 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 cơng
trình đã được xây dựng tại thành phố Đà Nẵng, đề tài tập trung đánh giá lại khả năng
kháng chấn của các cơng trình này, bao gồm: Cấu tạo kháng chấn và khả năng chịu lực
cơng trình trong trường hợp động đất xảy ra.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Đánh giá khả năng kháng chấn của một số cơng trình hiện hữu tại thành phố Đà
Nẵng, từ đó đưa ra một số dự đốn cho tình hình xây dựng, sử dụng các cơng trình
hiện nay trên địa bàn thành phố Đà Nẵng trong trường hợp động đất xảy ra.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng: Một số cơng trình có kết cấu bằng bê tông cốt thép đã được xây
dựng tại thành phố Đà Nẵng. Các loại cơng trình gồm Văn phòng làm việc,
khách sạn, nhà phố với chiều cao trung bình.
Phạm vi nghiên cứu: Khả năng kháng chấn của cơng trình.
4. Phương pháp nghiên cứu
Căn cứ hồ sơ thiết kế của một số cơng trình tại thành phố Đà Nẵng đã được phê
duyệt, thi công xây dựng. Mô phỏng lại hệ kết cấu bằng phần mềm tính tốn Etabs
9.7.4. Tính toán bổ sung tải trọng động đất tác dụng lên cơng trình theo Tiêu chuẩn
Việt Nam TCVN 9386:2012. Từ đó, đánh giá khả năng kháng chấn của các cơng trình
đã được xây dựng.
5. Bố cục của luận văn
Luận văn gồm phần: Mở đầu, 03 Chương và phần 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 CƠNG 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
Động đất xảy ra thường do các nguyên nhân:
a) 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).
- Động đất do núi lửa, chủ yếu liên quan với các hoạt động phun nổ của núi lửa
(loại động đất này không mạnh lắm –chiếm khoảng 7%).
- Động đất kiến tạo (chiếm 90%) liên quan với hoạt động của các đứt gãy kiến
tạo, đặc biệt là các đứt gãy ở rìa các mảng thạch quyển, vận động kiến tạo ở các đới
hút chìm; liên quan đến hoạt động macma xâm nhập vào vỏ trái đất làm phá vỡ trạng
thái cân bằng áp lực có trước của đá vây quanh làm đá phát sinh ứng suất và khi bị đứt
vỡ thì xảy ra động đất; liên quan đến sự biến đổi tướng đá từ dạng tinh thể này sang
dạng tinh thể khác gây co rút và dãn nở thể tích đá làm biến đổi lớn về thể tích cũng
gây ra động đất.

Hình 1.1. Những tòa nhà đổ nát sau một trận động đất (tham khảo internet)


4

b) Nguyên nhân ngoại sinh
Do thiên thạch va chạm vào trái đất, các vụ trượt lở đất đá với khối lượng lớn.
c) Nguyên nhân nhân sinh
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 động 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:
a) Thang đo 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(A 0)
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 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

nhỏ hơn
2,0

Không
đáng kể

Động đất thật nhỏ, không cảm nhận được

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

Tác hại


5

4,0-4,9

Nhẹ

Rung chuyển đồ vật trong nhà. Thiệt hại khá nghiêm trọng.

5,0-5,9

Trung bình

Có thể gây thiệt hại nặng cho những kiến trúc khơng theo tiêu
chuẩn phịng ngừa địa chấn. Thiệt hại nhẹ cho những kiến trúc
xây cất đúng tiêu chuẩn.

6,0-6,9

Mạnh

Có sức tiêu hủy mạnh trong những vùng đông dân trong chu vi
180 km bán kính.

7,0-7,9

Rất mạnh

Có sức tàn phá nghiêm trọng trên những diện tích to lớn.

8,0-8,9

Cực mạnh

Có sức tàn phá vơ cùng nghiêm trọng trên những diện tích to
lớn trong chu vi bán kính hàng trăm km.

9,0-9,9

Cực kỳ

mạnh

Khả năng tàn phá ngồi sức tưởng tượng trong phạm vi hàng
nghìn km vng

10+

Ngoại lệ

Hủy diệt mọi thứ, khơng gì có thể trụ vững trên diện tích cả
lục địa
Bảng 1.1. Thang đo Richter

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:
Cấp

Mô tả

Tác hại

I

Khơng cảm
nhận được

II

Yếu

Một vài người có thể cảm nhận được khi họ đang nằm nghỉ
hoặc ở trên tòa nhà cao tầng.

III

Nhẹ

Một vài người có thể cảm nhận được nếu đang ở trong nhà;
ngược lại, họ sẽ khơng thấy gì nếu đang ở bên ngoài.

IV

Tương đối

Một số đồ vật nhỏ như chén bát có thể bị dịch chuyển.

V

Khá mạnh

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.

VI

Mạnh

Dễ dàng cảm nhận được, việc đi lại gặp khó khăn, đồ vật hư

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

VII

Rất mạnh

Trở ngại trong việc di chuyển, thậm chí ngay cả khi đang
trong xe hơi, rất nguy hiểm đối với nhà cửa.

VIII

Có sức phá
hoại

Phá hủy các ngơi nhà có nền yếu và một số cơng trình cầu
cống.

Khơng nhận ra rung động nào


6

IX

Uy hiếp

Khá nguy hiểm đối với nhà cao tầng, phá hủy các cơng trình
đường ống dưới lịng đất.

X

Mạnh dữ dội

Phần lớn nhà cửa đều bị phá hủy, có thể có hiện tượng sạt lở
đất.

XI

Cực kỳ mạnh

Hầu hết cơng trình xây dựng trên lẫn dưới mặt đất đều bị hư
hỏng nặng.

XII

Thảm họa

Gần như mọi thứ đều bị phá hủy, địa mạo bị biến dạng, mọi
thứ bị hất tung lên.
Bảng 1.2. Thang đo MM (Modified Mercalli)

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 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:
Cấp

Mô tả

Tác hại

I

Không cảm
nhận được

Không cảm thấy. Khơng có tác động lên các vật thể. Khơng có
thiệt hại đối với nhà cửa.

II

Khó cảm
nhận được

Chỉ những ai đang nghỉ ngơi mới cảm nhận được. Khơng có
tác động lên các vật thể. Khơng có thiệt hại đối với nhà cửa.

III

Yếu

Người ở trong nhà cảm nhận được. Các đồ vật treo đu đưa nhẹ.
Khơng có thiệt hại đối với nhà cửa.

Quan sát
được trên
diện rộng

Người ở trong nhà cảm nhận được nhưng người ở bên ngồi

hầu như khơng nhận thấy. Rung động vừa phải. Có thể
nhận thấy sự rung hay đu đưa nhẹ của nhà cửa, phòng ốc,
giường, bàn, ghế v.v. Các đồ vật treo đu đưa. Khơng có thiệt
hại đối với nhà cửa.

Khá mạnh

Người ở trong nhà cảm nhận được, người ở bên ngồi 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 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
cơng trình xây dựng có kết cấu yếu.

IV

V


7

VI

VII

VIII

Mạnh

Người ở trong nhà cảm nhận được, người ở bên ngồi 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 rung động
hay đu đưa mạnh của tồn bộ nhà cửa, phịng ốc hay đồ nội
thất. Các đồ vật treo đu đưa đáng kể. Thiệt hại nhẹ đối với các
cơng trình xây dựng có kết cấu yếu, vôi vữa hư hại dễ nhận ra.

Rất mạnh

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. Nước
bắn tung tóe ra khỏi vật chứa. Thiệt hại nghiêm trọng đối với
nhà cửa cũ, các ống khói xây bằng vơi vữa sụp đổ. Có các vụ
lở đất nhỏ.

Nhiều người khó đứng vững, ngay cả khi ở bên ngoài nhà. Đồ
nội thất có thể bị lật nhào. Có thể nhìn thấy các con sóng chạy
Gây thiệt hại trên đất rất mềm. Các cơng 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.

IX

Phá hủy

Hoảng loạn. Người đi đứng khơng vững. Các cơng trình khơng
đủ chuẩn sụp đổ. Thiệt hại thực sự đối với các cơng trình xây
dựng có kết cấu tốt. Các đường ống ngầm nứt gãy. Mặt đất nứt
toác, lở đất trên diện rộng.

X

Hủy diệt

Các cơng trình gạch đá bị đổ sập, cơ sở hạ tầng bị phá hỏng.
Lở đất ồ ạt. Các cơng trình tích nước có thể bị phá hoại, gây ra
ngập lụt xung quanh.

XI

Thảm họa

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

XII

Tất cả các kết cấu phía trên và dưới đất đều bị phá hủy hồn
Cực kỳ thảm
tồn. Cảnh quan nói chung bị thay đổi, sơng suối bị thay đổi
họa
dịng chảy, sóng thần.
Bảng 1.3. Thang đo MSK (Medvedev-Sponheuer-Karnik)

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 – 4,7 Richter.
Theo phụ lục H, Tiêu chuẩn TCVN 9386:2012 thì các vùng miền trên địa bàn
thành phố Đà Nẵng có gia tốc nền từ 0,0544g đến 0,1006g, tương ứng với động đất từ

cấp VI đến cấp VII (theo thang MSK-64), hoặc tương ứng cường độ từ 5 – 5,9 độ
richter. Do vậy, nguy cơ về động đất xảy ra trên địa bàn thành phố là hiện hữu.


8

1.2. Tác động của Động đất lên cơng 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, cơng 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 sơng 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 cơng tác phịng chống thiên tai
động đất.
1.2.1. Ảnh hưởng của Động đất đến cơng trình, tài sản và con người
a) Các dạng tác động
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 cơng 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 cịn 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 cơng 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 đơ 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 cơng trình, cơ sở vật
chất, người cũng như những loại động vật.
b) Tổn thất đối với con người
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:


9

- 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…
Ngồi 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, hoại thư…
1.2.2. Ứng xử của kết cấu khung BTCT khi chịu tải trọng động đất
a) Khung BTCT
Khung BTCT là kết cấu chính chịu tải trọng động đất. Chấn động do động đất
làm phát sinh ra lực qn tính cho cơng trình, lực này tỉ lệ với khối lượng. Đối
với một cơng 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. Lực 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 cịn tại chân cột, tường tầng trệt
thì cực đại.

Hình 1.2. Nội lực do lực ngang gây ra tăng dần xuống chân cột, tường
b) Sàn và tường 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 cơng trình thì biến dạng hình học của
sàn khơng đáng kể theo phương ngang, vì ứng xử của sàn được xem là một tấm cứng
tuyệt đối theo phương ngang.


10

(a) dịch chuyển theo phương đứng
(b) dịch chuyển theo phương ngang

Hình 1.3. Sàn và dầm bị uốn chung theo phương đứng và dịch chuyển kéo theo
cột 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.

Hình 1.4. Sự làm việc chung giữa tường và cột

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 ngồi mặt phằng tường gây ra nguy hiểm. Hơn nữa, việc đặt
tường khơng hợp lý có thể gây ra hiện tượng xoắn và giảm yếu khung giống như
hiện tượng “cột ngắn”.
c) Nội lực của cơng trình
Dưới tác dụng của tải trọng trọng lực thẳng đứng (Tĩnh tải và hoạt tải sử
dụng) làm cho dầm bị uốn và gây ra sự căng thớ tại các vị trí khác nhau. Thơng
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 mômen uốn do tải trọng động đất sinh
ra ngược lại so với momen do tải trọng thẳng đứng gây ra cho cơng trình đặc biệt


11

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.

Hình 1.5. Sự đổi chiều của momen do ảnh hưởng của động đất

Để an tồn cho cơng 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 ngơi 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 cơng
trình hư hại tại một số tầng cụ thể mà khơng làm phá hoại, sập tồn bộ cơng trình
và có thể sửa chữa được sau đó. Cịn 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
tồn bộ cơng trình cho dù sàn dầm, cột tầng trên không bị phá hoại.

Khớp dẻo

(a) Cột khỏe, dầm yếu

(b) Cột yếu, dầm khỏe

Hình 1.6. Hiệu ứng của 02 phương án thiết kế


12

CHƯƠNG 2. LÝ THUYẾT TÍNH TỐN, THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH CHỊU TẢI
TRỌNG ĐỘNG ĐẤT VÀ THỰC TRẠNG MỘT SỐ CÔNG TRÌNH ĐÃ THI
CƠNG XÂY DỰNG TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG
2.1. Tính tốn tải trọng động đất
2.1.1. Biểu diễn tổng quát của tác động động 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
vng 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 cơng 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 khơng thứ ngun 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 ) được xác định bằng các công thức sau:
0 T

TB : S d (T )
TB

T

ag
g

.S .

TC : S d (T )

2 T 2,5
.(
3 TB q
ag
g
ag

TC

T

TD : S d (T )

g

.S .

.S .

2.5
q

2,5 TC
.
q T
ag
g

2
)
3

(2.1)
(2.2)

(2.3)