Thiết kế khung kháng chấn theo tiêu chuẩn Châu ÂU

CHƯƠNG 8: CHUYÊN ĐỀ - THIẾT KẾ KHUNG KHÁNG CHẤN
THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU.

CHƯƠNG 8 - CHUYÊN ĐỀ:

THIẾT KẾ KHUNG KHÁNG CHẤN THEO
TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU VÀ
THIẾT KẾ NÚT KHUNG KHÁNG CHẤN
8.1 Đặt Vấn Đề
- Thiết kế cơng trình chống động đất theo chỉ dẫn của tiêu chuẩn TCVN 9386:2012
là thiết kế theo tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode 8, trong đó việc tính tốn được u
cầu tn theo Eurocode 2 có những điểm khác biệt trong tính tốn so với tiêu chuẩn
Việt Nam. Vì vậy nếu áp dụng các yêu cầu của TCVN 9386:2012 mà tính tốn các
trạng thái giới hạn theo Tiêu chuẩn Việt Nam là không đồng bộ.
- Vì lý do đó đề xuất phương pháp tính tốn, thiết kế cơng trình theo đúng như chỉ
dẫn của TCVN 9386:2012 và tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode 2 cho việc kiểm tra các
trạng thái giới hạn nhằm đảm bảo tính đồng bộ khi tính tốn và đảm bảo sự chính
xác khi thiết kế.
8.2 Nhiệm Vụ.
- Tính tốn thiết kế cụ thể điển hình cho khung trục D tại một số vị trí cấu kiện.
- Tính tốn cụ thể cho từng cấu kiện sẽ được diễn giải chi tiết và so sánh với
phương án thiết kế trong chương 7, nhằm thấy được sự khác nhau trong q trình
tính tốn thiết kế 1 cấu kiện có tính đến yếu tố kháng chấn và một cấu kiện thông
thường.
- khi thiết kế cho mỗi cấu kiện sẽ tiến hành so sánh phương thức và kết quả tính
tốn giữa Tiêu chuẩn Châu Âu và Tiêu chuẩn Việt Nam nhằm thấy được sự điểm
giống và khác nhau giữa 2 tiêu chuẩn, đồng thời đánh giá được sự phù hợp của mỗi
tiêu chuẩn trong những tình huống thiết kế cụ thể.
8.3 Các Lưu Ý Khi Tính Tốn.
- Q trình tính tốn dựa trên chỉ dẫn của tiêu chuẩn TCVN 9386:2012 – Thiết kế
cơng trình chịu động đất. Đây là tiêu chuẩn được biên soạn trên cơ sở chấp nhập tiêu

chuẩn Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance có bổ sung hoặc
thay thế các phần mang tính đặc thù của Việt Nam.
- Các yêu cầu và đặc trưng về vật liệu, tiết diện cấu kiện hay phương pháp tính
tốn và tải trọng phải được lấy phù hợp theo tiêu chuẩn Eurocode EN 1992-1-1.
- Cơng trình được thiết kế với các cấu kiện trong trường hợp cấp dẻo trung bình.
8.4 Vật Liệu Sử Dụng.
8.4.1 Bê tơng
Theo mục 5.4.4.1 TCVN 9386:2012, khơng chọn bê tơng có cấp độ bền thấp hơn
C16/C20.
Vậy vấn đề đặt ra là cấp độ bền của bê tông theo EN 1992 và cấp độ bền theo
TCVN có tương quan với nhau như thế nào. Các cấp bền của bê tông theo TCVN
tương đương với các cấp bền nào theo EN 1992.
Biên Soạn: Đoàn Văn Hiển

111


CHƯƠNG 8: CHUYÊN ĐỀ - THIẾT KẾ KHUNG KHÁNG CHẤN
THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU.
Lập bảng so sánh cách quy cách xác định cường độ chịu nén tính tốn của bê tông
giữa 2 tiêu chuẩn:
Bảng 8. 1: So sánh quy cách xác định cường độ chịu nén giữa 2 tiêu chuẩn
Nội dung so sánh
TCVN 5574:2012
EN 1992 – Eurocode 2
Đặc trưng vật liệu và
Cấp độ bền, từ B3.5 đến B80 Cấp độ bền từ C8 đến C105
ký hiệu
(Mác từ M50 đến M1000)
+ Cường độ trung bình của

+ Cường độ trung bình của
mẫu thử tiêu chuẩn f cm
Thông số để xác định mẫu thử tiêu chuẩn Bm
cấp độ bền chịu nén.

+ Xác xuất đảm bảo 95%
+ Hệ số biến động 
B = Bm (1 − 1.64 )

+ Xác xuất đảm bảo 95%

Xác định cấp độ bền

Với  = 0.135

3  t  28 ngày.
+ fck (t ) = fck với t = 28 ngày

Xác định cường độ
chịu nén tiêu chuẩn.

Rbn = (0.77 − 0.001B) B nhưng

f ck

không nhỏ hơn 0.72
Rb = Rbn /  bc với  bc lấy:

fcd =  cc fck /  c với

Xác định cường độ
chịu nén tính tốn.

+ fck (t ) = fcm (t ) − 8MPa khi

+ Theo TTGHI  bc = 1.3

+  c = 1.5 với tổ hợp cơ bản

+ Theo TTGHII  bc = 1

+  c = 1.2 với tổ hợp đặc biệt
+  cc = 1

Mẫu vuông, cạnh 150 mm
Mẫu thử tiêu chuẩn

+ Mẫu trụ, đường kính 150
mm, cao 300 mm.
+ Mẫu vuông, cạnh 150 mm

Từ bảng so sánh trên, ta rút ra một số kết luận:
- Cách xác định cường độ tiêu chuẩn, cường độ tính tốn trong 2 tiêu chuẩn là có
sự khác nhau do đó để tính tốn theo TCVN 9386:2012 ta phải tuân theo các đặc
trưng của EN 1992 – Eurocode 2.
- Thông số để xác định cấp bền chịu nén của 2 tiêu chuẩn gần như giống nhau, và
cấp bền chịu nén của 2 tiêu chuẩn đều dựa vào cường độ trung bình của các mẫu thử.
- Theo EN 1992, có thể quy đổi gần đúng cường độ nén trung bình f cm của mẫu
trụ sang mẫu vuông cạnh 150 mm theo hệ số tỷ lệ giữa cấp bền tương ứng. ví dụ: với
bê tơng C16/20 có hệ số chuyển đổi tương ứng 20/16 = 1.25.

- Dựa vào các đặc trưng về vật liệu trong TCVN (Bảng A1) và EN 1992 (Bảng
3.1) ta thấy các giá trị mô đun đàn hồi, hệ số dãn nở nhiệt, hệ số poison… là xấp xỉ
nhau.
- Theo như các nhận xét trên, kèm theo sự so sánh tương quan giữa các giá trị đặc
trưng vật liệu bê tông cho trong bảng A1 – TCVN 5574:2012 và bảng 3.1 EN 1992
Eurocode 2. Ta có tương đương về cấp bền của bê tơng giữa 2 tiêu chuẩn như dưới.
Bảng 8. 2: Bảng tương đương cấp độ bền bê tông giữa 2 tiêu chuẩn.
Biên Soạn: Đoàn Văn Hiển

112


CHƯƠNG 8: CHUYÊN ĐỀ - THIẾT KẾ KHUNG KHÁNG CHẤN
THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU.
Theo EN 1992 - Eurocode 2
mẫu trụ
fcm
(Mpa)
mẫu lập phương
Theo TCVN 5574:2012
Mác chịu nén
Bcm
(Mpa)
mẫu lập phương

C16/20 C20/25 C25/30 C30/37 C35/45
24
28
33
38

43
30
35
39.6
46.8
55.3
B20
B25
B30
B35
B40
M250 M350 M400 M450 M500
25.69
32.11
38.53
44.95
51.37

❖ Bê tông chọn B35 theo TCVN tương đương với C30/37 theo EN 1992:
✓ Cường độ đặc trưng của mẫu trụ: fck = 30 (MPa)
✓ Cường độ đặc trưng của mấu lập phương: f ck , cube = 37 ( MPa)
✓ Giá trị trung bình cường độ chịu nén của bê tông: fcm = 38 (MPa)
✓ Giá trị cường độ chịu nén thiết kế của bê tông: fcd =  cc fck /  c
Trong đó:  cc = 1 là hệ số xét đến ảnh hưởng dài hạn của tải trọng khi nén.
 c = 1.5 đối với bê tông, là hệ số an toàn về vật liệu. Lấy theo bảng 2.1

En Eurocode 1992-1-1.
Vậy ta có fcd = 20 (MPa) .
✓ Giá trị cường độ chịu kéo thiết kế của bê tông: f ctd =  ct f ctk ,0.05 /  c
Trong đó:  ct = 1 là hệ số xét đến ảnh hưởng dài hạn của tải trọng khi kéo.

f ckt ,0.05 = 2 ( MPa)

Vậy ta có fctd = 1.34 ( MPa)
✓ Mô đun đàn hồi của bê tông: Ec = 1.05Ecm
Trong đó, Ecm = 32000 (MPa) là mơ đun đàn hồi trung bình các mẫu nén.
Vậy Ec = 33600 (MPa) .
✓ Hệ số poison  = 0.2

Biên Soạn: Đoàn Văn Hiển

113


CHƯƠNG 8: CHUYÊN ĐỀ - THIẾT KẾ KHUNG KHÁNG CHẤN
THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU.
8.4.2 Cốt Thép.
Theo TCVN 9386:2012 cốt thép dùng trong bê tông phải khi thiết kế cấp dẻo trung
bình phải là cốt thép loại B hoặc loại C.
Dựa vào các đặc trưng về cốt thép theo EN 1992 và theo TCVN 5574:2012. Ta có
các đặc trưng và quy cách cốt thép giữa 2 tiêu chuẩn như sau:
Bảng 8. 3Bảng xác định quy cách cốt thép giữa 2 tiêu chuẩn
Theo EN 1992 - Eurocode 2
Theo TCVN 5574:2012
giới hạn
Giới hạn
giới hạn chảy
Tỉ số
loại
dạng
loại

chảy Rsn
bền Rsu
fyk (Mpa)
Rsu/Rsn
(Mpa)
(Mpa)
CI/AI
235
380
1.62
S220
220
Trơn
CII/AII
300
500
1.67
S400
400
Gai CIII/AIII
390
600
1.54
S500
500
Gai CIV/AIV
590
900
1.53

dạng
Trơn
Gai
Gai
Gai

❖ Cốt thép CIII/AIII có có các đặc trưng phù hợp với yêu cầu về cốt thép theo tiêu
chuẩn TCVN 9382:2012 khi thiết kế kết cấu theo cấp dẻo trung bình. Các đặc trưng
tính tốn của cốt thép như sau:
✓ Giới hạn chảy của cốt thép.
Theo tiêu chuẩn Việt Nam, giới hạn chảy của cốt thép chính là cường độ chịu kéo
tiêu chuẩn của cốt thép Rsn đã cho trong bảng trước đó tương đương với f yk trong
Tiêu chuẩn Châu Âu.
 f yk = Rsn = 390 ( MPa)
✓ Cường độ tính toán của cốt thép là tỷ số giữa giới hạn chảy của cốt thép f yk và hệ
số riêng  s
Ta lấy:  s = 1.15 cho cốt thép loại CIII khi tính tốn theo TTGHI
 s = 1 khi tính tốn theo TTGHII

Vậy cường độ chịu kéo tính tốn của cốt thép theo TTGHI
f y = f yk /  s = 320 ( MPa) có thể lấy giá trị tính tốn theo Rs = 356 (MPa)
✓ Mơ đun đàn hồi của thép Es = 200 000 (MPa)

Biên Soạn: Đoàn Văn Hiển

114


CHƯƠNG 8: CHUYÊN ĐỀ - THIẾT KẾ KHUNG KHÁNG CHẤN
THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU.

8.5 Tiết Diện Cấu Kiện.
8.5.1 Sàn.
- Bề dày sàn được chọn như trong chương 3: Tiết diện sơ bộ và vật liệu.
Sàn dày hs = 130 (mm)
8.5.2 Dầm và Cột.

Hình 8. 1: Mặt bằng bố trí hệ dầm cột vách
Theo mục 5.4.1.2.1 – TCVN 9386:2012 ta lấy bề rộng dầm sao cho:
b w  min bc + hw ; 2bc 
Trong đó:
+ bw : là bề rộng dầm đang xét.

-

+ hw : là chiều cao dầm đang xét.
+ bc : là cạnh lớn nhất của tiết diện ngang cột vng góc với trục dầm.
- Kích thước tiết diện dầm có thể chọn theo như chương 3, tuy nhiên phải đảm bảo
yêu cầu về thiết kế kháng chấn như trên.
- Kich thước tiết diện ngang của cột kháng chấn không được nhỏ hơn 1/10 khoảng
cách giữa điểm uốn và các đầu mút của cột.

Biên Soạn: Đoàn Văn Hiển

115


CHƯƠNG 8: CHUYÊN ĐỀ - THIẾT KẾ KHUNG KHÁNG CHẤN
THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU.
Sơ bộ tiết diện cột được tính toán tương tự như trong chương 3: Tiết diện sơ bộ và
vật liệu. tuy nhiên có xét thêm sự thỏa mãn với yêu cầu thiết kế kháng chấn.

- Theo đó, ta có bảng chọn tiết diện dầm cột như sau:
Bảng 8. 4: Tiết diện dầm đã chọn
Nhịp
Tiết diện chọn
Loại
Dầm
dầm
L(m)
b(m)
h(m)
B1
chính
6.4
0.3
0.6
B2
chính
8
0.3
0.7
B3
chính
9
0.3
0.8
B4
phụ
8
0.3
0.6

B5
phụ
9
0.3
0.7
B6
phụ
6.4
0.3
0.5
B7
chính
5.5
0.3
0.5
B8
chính
3.5
0.3
0.4
B9
chính
6.3
0.3
0.6
B10
chính
9.8
0.3
0.8

B11
phụ
6.3
0.25
0.5
Bảng 8. 5: Tiết diện cột đã chọn
TẦNG
cột
C1
C2

Hầm - 2

3-5

6-8

9 - 11

12 - 14

15 - Mái

tiết diện

tiết diện

tiết diện

tiết diện

tiết diện

tiết diện

Cx(m) Cy(m) Cx(m) Cy(m) Cx(m) Cy(m) Cx(m) Cy(m) Cx(m) Cy(m) Cx(m) Cy(m)
0.5
1
0.5
0.9
0.5
0.8
0.45
0.8
0.4
0.8
0.4
0.8
0.7
1.4
0.7
1.3
0.7
1.2
0.6
1.2
0.6
1.1
0.6
1

8.5.3 Vách Cứng – Lõi Cứng.
- Tiết diện vách và lõi được lựa chọn như trong chương 3, đảm bảo bề dày vách
theo yêu cầu kháng chấn.
bw0  max 0.15; hs / 20 (m)
Trong đó: hs là chiều cao thơng thủy nhà, tính bằng mét.
Theo đó, ta chọn vách có chiều dày 0.4m, khơng đổi từ móng tới mái.
8.6 Tải Trọng Và Tác Động.
- Cấu tạo sàn, vị trí trên mặt bằng kiến trúc khơng thay đổi. Do đó các giá trị tĩnh
tải, hoạt tải sàn được lấy như thiết kế khung chưa xét tới kháng chấn. Giá trị và các
bước tính tốn được trình bày chi tiết trong chương 4: Tải trọng và tác động.
- Trong phần này, có 3 vấn đề cần lưu ý tính tốn phù hợp với u cầu kháng chấn
của cơng trình và phù hợp với tiêu chuẩn Châu Âu.
❖ Thứ nhất: Tính tốn tác động của động đất theo phương pháp thích hợp tại các chỉ
dẫn theo TCVN 9386:2012 cũng như trong EN – 1998 Eurocode 8.
❖ Thứ hai: Tính tốn tải gió tác động lên cơng trình phù hợp với Tiêu chuẩn Châu
Âu và phân vùng gió trên lãnh thổ Việt Nam. Phương pháp tính tốn tải gió được
lấy theo tiêu chuẩn Châu Âu EN 1991 Eurocode 1: Actions on structures.
Biên Soạn: Đoàn Văn Hiển

116


CHƯƠNG 8: CHUYÊN ĐỀ - THIẾT KẾ KHUNG KHÁNG CHẤN
THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU.
❖ Thứ ba: Tổ hợp tải trọng theo chỉ dẫn của tiêu chuẩn TCVN 9386:2012 và theo các
chỉ dẫn chung của EN 1990 Eurocode 0, EN 1991: Eurocode 1.
- Ta lần lượt đi tới giải quyết từng vấn đề được nhắc tới:
8.6.1 Tính Tốn Tác Động Của Động Đất.
8.6.1.1 Xác Định Mức Độ Thiết Kế Kháng Chấn Cho Cơng Trình.

- Cơng trình thuộc loại cơng trình nhà ở, chung cư. Tra phụ lục E TCVN
9386:2012 với mức độ quan trọng của cơng trình thuộc mức II, hệ số tầm quan trọng
 I = 1.
- Cơng trình được xây dựng tại quận 2 – Thành Phố Hồ Chí Minh, tra Phụ lục H
– TCVN 9386:2012 Bảng phân vùng gia tốc nền ta được gia tốc tham chiếu nền:
agR / g = 0.0856 == agR = 0.8397 == ag = agR   I = 0.8397 (m / s 2 )
Trong đó:
+ agR / g : là gia tốc nền tham chiếu quy đổi theo gia tốc trọng trường, tra
được theo phụ lục H
+ g : là gia tốc trọng trường, g = 9.81 (m / s 2 )
+ agR : là gia tốc nền tham chiếu.
+ a g : là gia tốc thiết kế.
- Theo mục 3.2.1 TCVN 9386:2012 ta có:
+ ag  0.78 (m / s 2 ) = Động đất mạnh, cần tính tốn và cấu tạo kháng chấn.
+ 0.39 (m / s2 )  ag  0.78 (m / s 2 ) = Động đất yếu, giảm nhẹ các biện pháp
kháng chấn.
+ ag  0.39 (m / s 2 ) = Động đất rất yếu, khơng cần thiết kế kháng chấn.
- Với cơng trình Khu Tái Định Cư Bình Khánh cần tính tốn và cấu tạo kháng chấn
đầy đủ.
8.6.1.2 Xác Định Hệ Số Ứng Xử Của Kết Cấu:
Là hệ số xét đến khả năng tiêu tán năng lượng của kết cấu.
- Theo mục 5.2.2.2 TCVN 9386:2012 ta có cơng thức xác định hệ số ứng xử của
kết cấu theo phương nằm ngang như sau:
q = q0 kw  1.5

Trong đó: q0 : là giá trị cơ bản của hệ số ứng xử, phụ thuộc vào loại kết cấu và tính
đều đặn của mặt đứng. Tra bảng 5.1 TCVN 9386:2012 cho hệ có sự đều đặn theo
mặt đứng kết cấu:

Biên Soạn: Đoàn Văn Hiển

117


CHƯƠNG 8: CHUYÊN ĐỀ - THIẾT KẾ KHUNG KHÁNG CHẤN
THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU.
Bảng 8. 6: Giá trị cơ bản của hệ số ứng xử cho hệ có sự đều đặn theo mặt đứng.

- Cơng trình đang xét có kết cấu thuộc hệ khung, hệ hỗn hợp do đó q0 = 3u l1
u / 1 Xác định bằng cách sử dụng các giá trị xấp xỉ được nêu trong tiêu chuẩn,

phụ thuộc loại kết cấu:
Kết cấu cơng trình thuộc hệ khung, hỗn hợp tương đương khung. Xét với cơng trình
nhiều tầng, nhiều nhịp ta có u / 1 = 1.3 .
+ k w : Là hệ số phản ánh dạng thường gặp trong hệ kết cấu có tường và được
lấy bằng 1 với hệ khung và kết cấu hỗn hợp tương đương khung.
- Vậy ta có hệ số ứng xử cho kết cấu cơng trình: q = 3(u / 1 ) k w = 3 1.3 1 = 3.9
8.6.1.3 Các Phương Pháp Tính Tốn Tác Động Của Động Đất.
Có 2 phương pháp phổ biến để tính tốn tải trọng động đất là: Phương pháp lực
tĩnh ngang tương đương và phương pháp phân tích phổ phản ứng.
- Phương pháp lực tĩnh ngang tương đương là phương pháp trong đó lực quán tính
do động đất sinh ra tác động lên cơng trình theo phương nằm ngang được thay bằng
các lực tĩnh ngang. Lực tĩnh do tác động của động đất đặt tập trung tại chân cơng
trình được gọi là lực cắt dáy, lực này được phân phối trở lại trên chiều cao cơng trình
tại các vị trí có khối lượng tập trung, thường là cao trình bản sàn.
+ Theo TCVN 375:2006 mục 4.3.3.2: để tính theo phương pháp lực tĩnh
ngang tương đương. Cần thỏa 2 yêu cầu sau:
 4T
(1) T1   c
 2.0s

(2) Tất cả các kết cấu thẳng đứng chịu tải trọng ngang như lõi, tường hoặc khung
chịu tải cần phải liên tục từ móng tới đỉnh cơng trình. Trị số độ cứng ngang
và khối lượng của tất cả các kết cấu thẳng đứng chịu tải cần giữ nguyên không
đổi hoặc thay đổi giảm dần, không thay đổi đột ngột từ chân đến đỉnh cơng
trình.
 Ta nhận thấy, cơng trình Khu Tái Định Cư Bình Khánh khơng thỏa ngay từ điều
kiện đầu và kết cấu cột thay đổi 3 tầng 1 lần nên khơng thích hợp để tính tốn theo
phương pháp này.
- Với phương pháp phân tích phổ phản ứng ta xét các dạng dao động có đóng góp
đáng kể vào dao động tổng thể của nhà. Do vậy, ta dùng phương pháp này để tính
tốn tác động động đất lên cơng trình.
Biên Soạn: Đồn Văn Hiển

118


CHƯƠNG 8: CHUYÊN ĐỀ - THIẾT KẾ KHUNG KHÁNG CHẤN
THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU.
8.6.1.4 Trình Tự Tính Tốn Theo Phương Pháp Phổ Phản Ứng.
a. Xác định chu kỳ dao động bằng phần mềm etabs.
- Theo mục 3.2.4 và mục 4.2.4 TCVN 9386:2012 khi phân tích dao động để xét
tới tác động động đất ta có hệ số tổ hợp tải trọng với tác động thay đổi thứ i và sự
tác động đồng thời của hoạt tải được cho:
 Gk , j "+ "  E ,iQk ,i
j 1

Trong đó:
+ Gk , j : Là giá trị đặc trưng của tính tải
+ Qk ,i : Là giá trị đặc trưng của hoạt tải.
+  E ,i : Các giá trị tổ hợp dùng để tính tốn hệ quả của tác động động đất, và

được xác định theo:  E ,i =  2,i
Bảng 8. 7: Giá trị  i 2

Bảng 8. 8: Giá trị 

- Cơng trình Khu Tái Định Cư Bình Khánh thuộc loại A, các tầng được xét làm
việc đồng thời. Hệ số xét khối lượng dao động trong Etabs như sau:
Mass source = DEAD + 0.3x0.8LIVE = DEAD + 0.24Live
Bảng 8. 9: Kết quả dao động tính động đất.
Modes

Chu kỳ

Dạng dao động

ghi chú

1
2
3

2.419
2.122
1.973

thứ nhất theo phương x
xoắn
thứ nhất theo phương y

tính

khơng tính
tính

Biên Soạn: Đồn Văn Hiển

119


CHƯƠNG 8: CHUYÊN ĐỀ - THIẾT KẾ KHUNG KHÁNG CHẤN
THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU.
b. Tính tung độ của phổ thiết kế tại chu kỳ TiX ,Y : S d (TiX,Y ) .
- Nền đất khu vực thiết kế quận 2 thuộc loại đất cát, sét. Có SPT khá nhỏ nên thuộc
loại đất nền D. Tra bảng 3.2 TCVN 9386:2012, ta được các thông số đất nền kèm
theo.
Bảng 8. 10: Thông số đất nền loại D
Loại
S
TB(S) TC(S) TD(S)
đất
D
1.35
0.2
0.8
2
- Trong đó:
+ S: Là hệ số nền
+ TB ( S ) : là giới hạn dưới của chu kỳ ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản
ứng gia tốc
+ TC ( S ) : là giới hạn trên của chu kỳ ứng với đoạn nằm ngang của phổi phản
ứng đàn hồi.

+ TD ( S ) : là giá trị xác định điểm bắt đầu của phần phản ứng chuyển vị không
đổi trong phổ phản ứng.
- Tung độ của phổ thiết kế khi xét tới thành phần ngang của động đất được tính
tốn như sau:
 2 T  2,5 2 
0  T  TB : Sd (T ) = ag .S.  + 
− 
 3 TB  q 3 
2,5
TB  T  TC : Sd (T ) = ag .S .
q
2,5 TC

= ag .S  q  T
TC  T  TD : Sd (T ) 
  .a
g

2,5 TC .TD

= ag .S  q  T 2
TD  T : Sd (T ) 
  .a
g


+ Với  = 0.2 là hệ số ứng với cận dưới của phổ thiết kế theo phương nằm
ngang.
 ag = 0.1679

- Xét dạng dao động thứ nhất theo phương x: chu kỳ T = 2.419 (s) > TD vậy tính
theo cơng thức ta được S D (T1 X ) = 0.1987 (m / s 2 )
- Xét dạng dao động thứ nhất theo phương y: chu kỳ T = 1.973 (s), tính theo cơng
thức ta được S D (T1Y ) = 0.2947 (m / s 2 )
c. Tính khối lượng hữu hiệu M j (T ) dạng dao động thứ i theo phương x, y.
- Công thức xác định khối lượng hữu hiệu:

Biên Soạn: Đoàn Văn Hiển

120


CHƯƠNG 8: CHUYÊN ĐỀ - THIẾT KẾ KHUNG KHÁNG CHẤN
THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU.

M i , xy

 n

  uij, xy m j , xy 
j =1

=

2

n

u

2
ij, xy

j =1

m j , xy

d. Tính tổng lực cắt tại chân cơng trình với dạng dao động thứ i theo phương x,y.
- Công thứ xác định lực cắt đáy:
Fi , XY = S D (Ti , xy ) M i , xy (kN )

e. Phân phối tải trọng ngang lên các tầng thứ j ứng với dạng dao động thứ i theo
phương x,y.
- Công thức phân phối tải ngang:
Fi ,jxy = Fi , xy

uij , xy m j , xy
n

u
j =1

ij , xy

(kN )

m j , xy

❖ Theo đó, lập bảng tính cho tất cả các tầng với số dạng dao động đang xét. Ta có kết
quả trong bảng sau:

Biên Soạn: Đồn Văn Hiển

121


CHƯƠNG 8: CHUYÊN ĐỀ - THIẾT KẾ KHUNG KHÁNG CHẤN
THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU.
Bảng 8. 11: Thơng số tính tốn chung
**) Tính Tốn Theo Phương Pháp Phân Tích Phổ Phản Ứng
Theo phương x
Theo phương y
ta có:
TD ≤ T1
ta có:
TC≤ T1 ≤ TD
Sd(T) =
0.1987
Sd(T) =
0.2947
Mix

40962

(T)

Mix

38344

(T)

Fix =

8139.1

kN

Fiy =

11298

kN

Bảng 8. 12: Kết quả tính tác động của động đất theo phương pháp phổ phản ứng
Bảng tính động đất theo phương pháp phân tích phổ phản ứng.
Thơng số chung
tính tốn theo phương x
tính tốn theo phương y
z
Mj
Fjx
Fjy
sàn tầng
uijx
uijmj uij2mj
uijy
uijmj uij2mj
m
T

kN
kN
Mái
62.1 2773.1 0.0069 19.1 0.13 787.2 -0.008 -20.80 0.16 1235.3
17
58.7 3015.9 0.0066 19.9 0.13 818.9 -0.007 -21.11 0.15 1253.9
16
55.3 3015.9 0.0063 19.0 0.12 781.7 -0.007 -19.60 0.13 1164.3
15
51.9 3015.9 0.0059 17.8 0.10 732.0 -0.006 -18.10 0.11 1074.7
14
48.5 3025 0.0056 16.9 0.09 696.9 -0.006 -16.64 0.09 988.1
13
45.1 3035.2 0.0052 15.8 0.08 649.3 -0.005 -15.18 0.08 901.4
12
41.7 3035.2 0.0048 14.6 0.07 599.4 -0.005 -13.66 0.06 811.2
11
38.3 3046.6 0.0043 13.1 0.06 538.9 -0.004 -12.19 0.05 723.8
10
34.9 3059.8 0.0039 11.9 0.05 490.9 -0.004 -11.02 0.04 654.2
9
31.5 3059.8 0.0035 10.7 0.04 440.6 -0.003 -9.49 0.03 563.4
8
28.1 3071.2 0.003 9.2 0.03 379.0 -0.003 -7.99 0.02 474.3
7
24.7 3084.3 0.0026 8.0 0.02 329.9 -0.002 -6.79 0.01 403.0
6
21.3 3084.3 0.0021 6.5 0.01 266.5 -0.002 -5.55 0.01 329.7
5
17.9 3097.1 0.0017 5.3 0.01 216.6 -0.001 -4.34 0.01 257.5

4
14.5 3111.7 0.0013 4.0 0.01 166.4 -0.001 -3.11 0.00 184.8
3
11.1 3111.7 0.0009 2.8 0.00 115.2 -7E-04 -2.18 0.00 129.4
2
7.7 3124.5 0.0006 1.9 0.00 77.1 -5E-04 -1.56 0.00
92.8
1
4.3 3287.6 0.0003 1.0 0.00 40.6 -2E-04 -0.66 0.00
39.1
trệt
0
2929 0.0001 0.3 0.00 12.0 -1E-04 -0.29 0.00
17.4

Biên Soạn: Đoàn Văn Hiển

122


CHƯƠNG 8: CHUYÊN ĐỀ - THIẾT KẾ KHUNG KHÁNG CHẤN
THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU.
8.6.2 Tính Tốn Tải Gió Tác Động Vào Cơng Trình.
- Việc tính tốn tác động của tải gió tác động vào cơng trình cần có một số lưu ý
như sau:
❖ Giá trị áp lực gió giữa 2 tiêu chuẩn có sự khác nhau về phương pháp lấy giá trị.
Theo mục 6, tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2737:1995 quy định việc lấy tải gió
ứng với vận tốc gió ở độ cao 10 (m) so với mốc chuẩn, lấy trung bình khoảng 3
giây, bị vượt 1 lần trong 20 năm, ứng với dạng địa hình B (địa hình vùng ngoại ô
thành phố, vật cản thưa thớt cao không quá 10 (m)).

Theo mục 1.6.1 – EN 1991 Eurocode 1 quy định việc lấy tải gió ứng với vận tốc
gió ở độ cao 10 (m) so với mốc chuẩn, lấy trung bình trong khoảng 10 phút, bị vượt
1 lần trong 50 năm ứng với địa hình dạng II (tương đương dạng địa hình B theo
TCVN 2737)
Vậy ta có thể thấy, các số liệu về áp lực gió trong TCVN 2737 khi đưa vào thiết
kế theo TCVN 9386:2012 cần chuyển đổi lại cho phù hợp với thời gian lấy trung
bình và chu kỳ lặp.
Theo các kết quả nghiên cứu “Soát xét tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 Tải trọng
và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế” đã được nghiệm thu ở Hội đồng Khoa học cấp
sơ sở và cấp bộ, thì việc chuyển đổi áp lực gió theo thời gian và chu kỳ lấy gió theo
tiêu chuẩn Việt Nam sang áp lực gió theo thời gian và chu kỳ theo tiêu chuẩn Châu
Âu có thể áp dụng theo cơng thức:
W010 = 0.602W03

Trong đó:
+ W010 : là áp lực gió ứng với thời gian lấy trung bình trong 10 phút và có
chu kỳ lặp 50 năm theo tiêu chuẩn Châu Âu EN 1991 Eurocode 1.
+ W03 : là áp lực gió ứng với thời gian lấy trung bình 3 giây và có chu kỳ lặp
20 năm theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2737:1995
Từ công thức chuyển đổi áp lực gió tiêu chuẩn trên, ta lập được bảng tương đương
áp lực gió theo 2 tiêu chuẩn như sau:
Bảng 8. 13: Chuyển đổi áp lực gió giữa TCVN 2737: 1995 và EN 1991 Eurocode 1
Vùng áp lực
I-A
II-A
III-A
IV
V
trên bản đồ
W03 (kN / m 2 )

0.55

0.83

1.25

1.55

1.85

W010 (kN / m2 )

0.331

0.50

0.662

0.933

1.114

❖ Quy trình tính tốn gió phải tính tốn theo chỉ dẫn trong EN 1991 – Eurocode 1.
Theo mục 5.3 – EN 1991 tải gió tác động vào cơng trình có thể được tính theo một
trong hai cách như sau:
✓ Cách 1: tính tốn lực gió dựa vào các hệ số lực.
- Tải trọng gió tác dụng vào kết cấu hoặc một bộ phận kết cấu khi tính tốn theo
phương pháp sử dụng các hệ số lực được xác định theo cơng thức sau:
Biên Soạn: Đồn Văn Hiển

123


CHƯƠNG 8: CHUYÊN ĐỀ - THIẾT KẾ KHUNG KHÁNG CHẤN
THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU.
Fw = Cs Cd  C f  q p ( ze )  A ref

Hoặc tính toán trên cơ sở tổng hợp các thành phần lực theo công thức:



Fw = Cs Cd 

C f  q p ( ze )  Ared

element

Trong đó:
+ Cs Cd : là hệ số phụ thuộc và đặc điểm kết cấu
+ C f : là hệ số áp lực cho toàn bộ kết cấu hoặc các bộ phận kết cấu.
+ Aref : là diện tích tham chiếu của kết cấu hoặc các bộ phận kết cấu.
+ q p ( ze ) : là giá trị áp lực gió tại độ cao ứng với chiều cao tham chiếu ze .
+ ze : là chiều cao tham chiếu cho áp lực bên ngoài.
✓ Cách 2: Tính tốn lực gió bằng cách tổng hợp các thành phần lực Fw,e , Fw,i và F fr
tính từ áp lực bên ngồi, bên trong cơng trình và các lực ma sát của dịng gió thổi
song song với bề mặt bên ngoài.
Lực bên ngoài:
Fw = Cs Cd 

 W A
e

ref

surface

Lực bên trong:
Fw,i = Cs Cd 

 W A
i

ref

surface

Lực ma sát:
Ffr = C fr  q p ( ze )  A fr

Trong đó:
+ We : là áp lực bên ngoài lên bề mặt kết cấu ở độ cao ze
+ Wi : là áp lực bên trong lên bề mặt kết cấu ở độ cao ze
+ C fr : là hệ số ma sát.
+ A fr : là diện tích bề mặt ngồi song song với hướng gió.
Các hiệu ứng của lực ma sát do gió lên bề mặt có thể khơng cần xét tới khi tổng
diện tích của tất cả các mặt song song với hướng gió nhỏ hơn hoặc bằng 1/4 tổng
diện tích tất cả các bề mặt bên ngồi vng góc với hướng gió.
- Với cơng trình trong luận văn này, sinh viên chọn cách 1 để tính tốn tải trọng
gió tác động lên cơng trình.

8.6.2.1 Trình Tự Tính Tốn Tải Trọng Gió Theo Eurocode 1 – Dựa vào các hệ số lực.
- Theo điều (2) mục 1.1 Eurocode 1 Phạm vi áp dụng tiêu chuẩn này là cho những
cơng trình dân dụng có chiều cao dưới 200 (m) và các cơng trình cầu 1 nhịp có nằm
ở độ cao trên 200 (m).

Biên Soạn: Đồn Văn Hiển

124


CHƯƠNG 8: CHUYÊN ĐỀ - THIẾT KẾ KHUNG KHÁNG CHẤN
THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU.
- Chỉ xét ảnh hưởng dạng đầu tiên của dao động khi tính gió, các dạng dao động
khác có ảnh hưởng khơng đáng kể.
- Cơng thức xác định tải gió theo phương pháp sử dụng hệ số lực:
Fw = Cs Cd  C f  q p ( ze )  A ref

Hay Fw = CsCd 



C f  q p ( ze )  Ared

element

Trình tự tính tốn tải trọng gió như sau:
a. Xác định các thơng số dao động của cơng trình:
- Các thơng số dao động được lấy từ việc mơ phỏng cơng trình bằng phần mềm
etabs với khối lượng dao động xét là: Mass source = TT + 0.5HT.
- Các thông số dao động cần thiết bao gồm:

+ Chu kỳ và tần số dao động.
b. Xác định hệ số lực gió C f cho cơng trình.
(tham khảo mục 7.6 – Eurocode 1)
- Hệ số lực của các bộ phận kết cấu có tiết diện chữ nhật được xác định theo công
thức sau:
C f = C f ,0  r  
Trong đó:
+ C f ,0: : là hệ số lực với tiết diện chữ nhật sắc cạnh, giá trị được tra theo biểu
đồ hình 7.32 – mục 7.6 Eurocode 1, dựa vào tỷ số d/b (chiều sâu/ chiều rộng
đón gió)

Hình 8. 2: Biểu đồ xác định hệ số lực ban đầu.
+  r : là hệ số kể đến sự giảm lực tác dụng do góc được bo trịn. Với tiết
mặt bằng chữ nhật sắc cạnh ta lấy  r = 1 .

Biên Soạn: Đoàn Văn Hiển

125


CHƯƠNG 8: CHUYÊN ĐỀ - THIẾT KẾ KHUNG KHÁNG CHẤN
THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU.
+   : hệ số xét đến độ mảnh của kết cấu. xác định bằng đồ thị hình 7.36 –
Eurocode 1 - thơng qua giá trị độ mảnh  .

Hình 8. 3: Bảng tra hệ số độ mảnh thơng qua độ mảnh cơng trình.
Giá trị độ mảnh  được xác định theo chỉ dẫn cho trong bảng 7.16 –
Eurocode 1 theo hình dạng và kích thước cơng trình.
c. Xác định hệ số phụ thuộc dạng kết cấu Cs Cd .
Tham khảo mục 6 – Eurocode 1.

- Các hệ số Cs Cd được đưa vào để tính tốn tác động của tải trọng gió có kể đến
ảnh hưởng của thành phần động do sự chuyển động của kết cấu.
- Các yếu tố cấu trúc Cs Cd có thể tách thành một yếu tố kích thước Cs và một yếu
tố động năng Cd .
- Ngoài các trường hợp đặc biệt được nêu trong mục 6.2 – Eurocode 1 thì giá trị
Cs Cd phải được tính tốn theo mục 6.3 Eurocode 1.
Công thức xác định:
C s Cd =

1 + 2 k p  I v ( ze )  B 2 + R 2
1 + 7  I v ( ze )

Trong đó:
+ ze là chiều cao tham chiếu của cơng trình, lấy theo chỉ dẫn hình 6.1 –
Eurocode 1.

Biên Soạn: Đoàn Văn Hiển

126


CHƯƠNG 8: CHUYÊN ĐỀ - THIẾT KẾ KHUNG KHÁNG CHẤN
THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU.

Hình 8. 4: Mơ hình gió và chiều cao tham chiếu theo Eurocode 1.
+ B 2 : là hệ số xét đến điều kiện địa hình và được xác định theo công thức:
B2 =

1
 b+h 

1 + 0.9  

 L ( ze ) 

0.63

Với:
o b, h là chiều rộng và chiều cao của kết cấu theo phương đón gió
o L( ze ) là tỷ lệ chiều dài độ rối ở độ cao tham chiếu ze , được xác định
theo biểu thức sau:


z 
L( ze ) = Lt  e  với ze  zmin
 zt 
L( ze ) = L( zmin ) với ze  zmin

Lt = 200 (m)
zt = 300 (m)

 = 0.67 + 0.05ln( z0 )

Chiều dài nhám z0 lấy theo bảng 4.1 – Eurocode 1 – phụ thuộc dạng địa
hình.
+ R2 là hệ số xét tới phản ứng động (yếu tố cộng hưởng) và được xác định
theo công thức:

R2 =
 S L (z e , f1 )  Rh (h )  Rb (b )
2

Với:
o S L : là hàm mật độ phổ phản ứng, được định nghĩa theo công thức:
6.8 f L ( Z , n)
(1 + 10.2 f L ( Z , n))5/3
f  L ( ze )
f L ( ze , f1x / y ) = 1x / y
vm ( ze )

S L ( Z , n) =

Biên Soạn: Đoàn Văn Hiển

127


CHƯƠNG 8: CHUYÊN ĐỀ - THIẾT KẾ KHUNG KHÁNG CHẤN
THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU.
vm : là vận tốc gió hiệu dụng tại độ cao tham chiếu ze xác định theo công

thức (4.3) mục 4.3.1 – Eurocode 1.
+  là hệ số giảm lôga của dao động, giá trị được xác định theo:
 = s + a
 s là hệ số kết cấu, với kết cấu bê tông cốt thép  s = 0.1
 a là hệ số khí quyển được xác định theo công thức:
a =

C f    vm ( ze )
2 f1, x / y e

 : là tỷ trọng khí quyển,  = 0.0125 (kN / m3 )

 e : là khối lượng tương đương trên 1 đơn vị diện tích, lấy e = 10 (kN / m2 ) .

+ Rh , Rb là hàm khí động, được xác định theo công thức:
1
(1 − e −2h ) ; với h = 0 thì Rh = 1
2
h 2h
1
1
Rb = − 2 (1 − e −2b ) với b = 0 thì Rb = 1
b 2b
Rh =

1

−

o h =

4.6h
 f L ( ze , f1x / y )
L ( ze )

o b =

4.6b
 f L ( ze , f1x / y )
L ( ze )

+ k p : là hệ số đỉnh, được định nghĩa là tỷ lệ lớn nhất của phần dao động đáp
ứng độ lệch chuẩn và được xác định theo công thức:
k p = 2ln(600 ) +

Với v = f1

0.6
và k p  3
2ln(600 )

R2
và   0.08 ( Hz )
B2 + R2

f1 là tần số ứng với dạng đầu tiên của cơng trình.

+ I v ( ze ) là hàm giá trị bất ổn định, xét tại độ cao tham chiếu ze . Được xác
định theo biểu thức:
I v ( ze ) =

v
vm ( ze )

=

ki
khi zmin  ze  zmax
ln( ze / z0 )

I v ( ze ) = I v ( zmin ) khi z  zmin

k i lấy giá trị bằng 1.

zmax là chiều cao tối đa xét zmax = 200 (m)

d. Xác định áp lực gió tại độ cao tham chiếu q p ( ze )
Tham khảo mục 4.5 – Eurocode 1.
- Áp lực gió tại độ cao tham chiếu ze được xác định theo công thức:
1
q p ( ze ) = [1 + 7  I v ( ze )]     vm2 ( ze ) = Ce ( ze )  q p
2

Biên Soạn: Đoàn Văn Hiển

128


CHƯƠNG 8: CHUYÊN ĐỀ - THIẾT KẾ KHUNG KHÁNG CHẤN
THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU.
Trong đó:
+ q p là áp lực gió tiêu chuẩn, lấy theo bảng quy đổi (Bảng 8.13) q p = W0
+ Ce ( ze ) là hệ số mở rộng tại độ cao tham chiếu, xác định theo công thức:
Ce ( ze ) = Cr2 ( ze )  [1 + 7  I v ( ze )]

o Cr ( z ) là hệ số thay đổi vận tốc gió theo độ cao và địa hình.
z 
Cr ( ze ) = kr  ln  e 
 z0 
Nếu ze  zmin thì lấy ze = zmin
 z 
kr = 0.19   0 

z 
 o, II 
e. Xác điện đón gió tại độ cao tính Aref

0.07

với z0, II = 0.05 (m)

- Các tầng điển hình có diện đón gió trính theo:
Aref = ht  b

ht : chiều cao tầng.

b : bề rộng đón gió.
- Tầng mái: Aref = ht b / 2

8.6.2.2 Kết Quả Tính Tải Gió Cho Cơng Trình.
a. Thơng số dao động của cơng trình.
- Từ file etabs lập sẵn, ta có giá trị tần số dao động của cơng trình như sau
Bảng 8. 14: Giá trị tần số dao động riêng cần tính tốn.
Modes

Chu kỳ

Dạng dao động

tần số
f(Hz)

ghi chú

1
2
3

2.518
2.23
1.994

thứ nhất theo phương x
xoắn
thứ nhất theo phương y

0.397
0.448
0.502

tính
khơng tính
tính

b. Xác định hệ số lực gió cho cơng trình.
C f = C f ,0  r  
Xác định C f ,0 : Tra biểu đồ hình 7.23 – Eurocode 1 – hay hình 8.2 phía trên.
- Xét theo phương y: d/b = 25.1/59.6 = 0.421 => C f ,0 = 2.32
- Xét theo phương x: d/b = 59.6/25.1 = 2.375 => C f ,0 = 2.52
Hệ số  r = 1 do mặt bằng hình chữ nhật khơng có góc bo.
Hệ số   xác định dựa vào độ mảnh. Độ mảnh của cơng trình được xác định theo
chỉ dẫn bảng 7.16 – và mục 7.13 Eurocode 1 – đối với cơng trình dạng trụ.
- Xét theo phương x:  = min(0.7  62.6 / 25.1; 70) = 1.75

Tra biểu đồ hình 7.36 EC1 với hệ số  = 1 ta được:   = 0.64
- Xét theo phương y:  = min(0.7  62.6 / 59.6, 70) = 0.735
Biên Soạn: Đoàn Văn Hiển

129


CHƯƠNG 8: CHUYÊN ĐỀ - THIẾT KẾ KHUNG KHÁNG CHẤN
THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU.
Tra biể đồ với  = 1 ta được:   = 0.62
Vậy, giá trị hệ số lực được lấy:
- Theo phương x: C f = 2.52 1 0.64 = 1.61
- Theo phương y: C f = 2.32 1 0.62 = 1.44
c. Xác định hệ số phụ thuộc dạng kết cấu Cd Cs
C s Cd =

1 + 2 k p  I v ( ze )  B 2 + R 2
1 + 7  I v ( ze )

❖ Xác định các giá trị zo , zmin , ze , L( ze ) , vm ( ze ) , I v ( ze ) và f L ( ze , f1x / y ) :
- Công trình đã chọn thuộc dạng địa hình II (tương ứng với dạng địa hình B trong
TCVN 2737:1995) vậy z0 = 0.05 (m) và chiều cao nhỏ nhất zmin = 2 (m)
- Giá trị chiều cao hiệu dụng ze lấy theo chỉ dẫn Eurocode 1 – với cơng trình hiện
đang thiết kế ta lấy ze = 0.6h = 0.6  62.6 = 37.56 (m)
- Tỷ lệ chiều dài đoạn rối tại độ cao hiệu dụng L( ze )
 = 0.67 + 0.05ln(0.05) = 0.52


z 
 37.56 

L( ze ) = Lt  e  = 200 

 300 
 zt 

0.52

= 67.9 (m)

- Giá trị bất ổn định tại độ cao tham chiếu:
I v ( ze ) =

ki
1
=
= 0.151
ln( ze / z0 ) ln(37.56 / 0.05)

- Vận tơc gió hiệu dụng tại cao độ tham chiếu:
vm ( ze ) = Cr ( ze )  Cr 0 ( ze )  vb

+ Cr 0 ( ze ) lấy bằng 1 nếu khơng có u cầu đặc biệt nào.
 37.56 
 = 1.258
 0.05 

+ Cr ( ze ) = 0.19  ln 

+  b là vận tốc gió cơ bản phụ thuộc vào vùng áp lực gió, tra theo tài liệu
“Soát xét tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn

thiết kế” đã được nghiệm thu ở Hội đồng Khoa học cấp sơ sở và cấp bộ ta
được giá trị vb = 28.14 (m / s) đối với địa hình IIA.
Vậy vm ( ze ) = 1.258 1 28.14 = 35.40 (m / s)
- Giá trị tần số:
f L ( ze , f1x / y ) =

f1x / y  L( ze )
vm ( ze )

+ Xét theo phương x:
f L ( ze , f1x ) =

0.397  67.9
= 0.761
35.4

+ Theo phương y:

Biên Soạn: Đoàn Văn Hiển

130


CHƯƠNG 8: CHUYÊN ĐỀ - THIẾT KẾ KHUNG KHÁNG CHẤN
THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU.
f L ( ze , f1 y ) =

0.502  67.9
= 0.963
35.4

❖ Xác định hệ số xét đến điều kiện địa hình:
B2 =

1
 b+h 
1 + 0.9  

 L ( ze ) 

0.63

- Xét theo phương x:
B2 =

1
 25.1 + 62.6 
1 + 0.9  

 67.9 

0.63

= 0.486

- Xét theo phương y:
1

B2 =

= 0.434
0.63
 59.6 + 62.6 
1 + 0.9  

 67.9 
❖ Xác định hệ số xét đến phản ứng động của gió R2

R2 =
 S L (z e , f1 )  Rh (h )  Rb (b )
2

Xét theo phương x:
- Xác định hệ số độ giảm lô ga  =  s +  a
a =

C f    vm ( ze )
2 f1, x / y e

=

1.61 0.0125  35.4
= 0.094
2  0.379 10

 s = 0.1
 ( x) = 0.1 + 0.094 = 0.194
- Xác định mật độ phổ S L
S L ( z, f1x ) =

3.6  0.761
= 0.074
(1 + 10.2  0.761)5/3

- Xác định các hàm khí động:
4.6h
4.6  62.6
 f L ( ze , f1x ) =
 0.761 = 3.23
L ( ze )
67.9
1
1
= Rh =
−
 (1 − e−23.23 ) = 0.262
2
3.23 2  3.23
4.6b
4.6  25.1
b =
 f L ( ze , f1x ) =
 0.761 = 1.294
L ( ze )
67.9
1
1
= Rb =
−
 (1 − e−21.294 ) = 0.497

1.294 2 1.2942

h =

- Vậy ta có hệ số phản ứng động của gió theo phương x là:


R2 =
 S L (z e , f1 )  Rh (h )  Rb (b ) =
 0.074  0.262  0.497 = 0.078
2
2  0.194
Xét theo phương y:
- Xác định mật độ phổ S L

Biên Soạn: Đoàn Văn Hiển

131


CHƯƠNG 8: CHUYÊN ĐỀ - THIẾT KẾ KHUNG KHÁNG CHẤN
THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU.
S L ( z, f1 y ) =

3.6  0.963
= 0.065
(1 + 10.2  0.963)5/3

- Xác định các hàm khí động:
4.6h

4.6  62.6
 f L ( ze , f1 y ) =
 0.963 = 4.084
L ( ze )
67.9
1
1
Rh =
−
 (1 − e−24.084 ) = 0.214
2
4.084 2  4.084
4.6b
4.6  59.6
b =
 f L ( ze , f1 y ) =
 0.963 = 3.890
L ( ze )
67.9
1
1
Rb =
−
 (1 − e−21.389 ) = 0.224
1.389 2 1.3892

h =

- Vậy ta có hệ số phản ứng động của gió theo phương y là:



R2 =
 S L (z e , f1 )  Rh (h )  Rb (b ) =
 0.065  0.214  0.224 = 0.0252
2
2  0.194
❖ Xác định hệ số đỉnh k p
k p = 2ln(600 ) +

Với v = f1

0.6
và k p  3
2ln(600 )

R2
và   0.08 ( Hz )
B2 + R2

- Xét theo phương x:
0.078
= 0.148 ( Hz )
0.486 + 0.078
0.6
k p = 2  ln(600  0.148) +
= 3.20
2  ln(600  0.148)

v = 0.397

- Xét theo phương y:
0.0252
= 0.234
0.434 + 0.0252
0.6
k p = 2ln(600  0.234) +
= 3.335
2ln(600  0.234)

v = 0.502

❖ Ta có hệ số phụ thuộc kết cấu như sau:
- Theo phương x:
Cs Cd =

1 + 2  3.2  0.151 0.486 + 0.078
= 0.840
1 + 7  0.151

Cs Cd =

1 + 2  3.335  0.151 0.434 + 0.0252
= 0.82
1 + 7  0.151

- Theo phương y:

d. Xác định áp lực gió tại độ cao tham chiếu:
1
q p ( ze ) = [1 + 7  I v ( ze )]     vm2 ( ze ) = Ce ( ze )  q p

2

- Xác định hệ số mở rộng tại cao độ tham chiếu:

Biên Soạn: Đoàn Văn Hiển

132


CHƯƠNG 8: CHUYÊN ĐỀ - THIẾT KẾ KHUNG KHÁNG CHẤN
THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU.
Ce ( ze ) = Cr2 ( ze )  [1 + 7  I v ( ze )]
= 1.2582  (1 + 7  0.151) = 3.255

-

q p là áp lực gió tiêu chuẩn phân theo vùng, với vùng gió IIA ta có

q p = 0.5 (kN / m2 )

Vậy ta có áp lực gió tại cao độ tham chiếu là:
q p ( ze ) = 3.255  0.5 = 1.628 (kN / m2 )

e. Xác định diện đón gió tham chiếu:
- Theo Eurocode 1, diện đón gió tham chiếu xác định bằng cơng thức Aref = b  l
với l là chiều cao cơng trình tính từ mặt đất.
- ở đây, ta gắn gió vào tâm cứng của mỗi sàn, do đó diện đón gió được xác định
cho từng sàn tầng thay vì cho cả cơng trình.
f. kết quả lực gió quy về cho từng tầng.
- từ các tính tốn trên, và dựa vào cơng thức xác định lực gió ta có được bảng kết

quả lực gió cho từng tầng như bên dưới.
Bảng 8. 15: Kết quả tính gió theo tiêu chuẩn Châu Âu.
Gió x
Sàn tầng
Mái
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
Trệt

cao độ
z(m)
62.6
59.2
55.8
52.4

49
45.6
42.2
38.8
35.4
32
28.6
25.2
21.8
18.4
15
11.6
8.2
4.8
0.5

Cf

CdCs

1.61
1.61
1.61
1.61
1.61
1.61
1.61
1.61
1.61
1.61

1.61
1.61
1.61
1.61
1.61
1.61
1.61
1.61
0

0.84
0.84
0.84
0.84
0.84
0.84
0.84
0.84
0.84
0.84
0.84
0.84
0.84
0.84
0.84
0.84
0.84
0.84
0

Biên Soạn: Đồn Văn Hiển

Gió y

qp(ze)

Aref

2

2

(kN/m )
1.628
1.628
1.628
1.628
1.628
1.628
1.628
1.628
1.628
1.628
1.628
1.628
1.628
1.628
1.628
1.628
1.628

1.628
0

(m )
36.6
73.1
73.1
73.1
73.1
73.1
73.1
73.1
73.1
73.1
73.1
73.1
73.1
73.1
73.1
73.1
73.1
88.2
0

Fwx
(kN)
80
161
161
161

161
161
161
161
161
161
161
161
161
161
161
161
161
194
0

Cf

CdCs

1.44
1.44
1.44
1.44
1.44
1.44
1.44
1.44
1.44
1.44

1.44
1.44
1.44
1.44
1.44
1.44
1.44
1.44
0

0.82
0.82
0.82
0.82
0.82
0.82
0.82
0.82
0.82
0.82
0.82
0.82
0.82
0.82
0.82
0.82
0.82
0.82
0

qp(ze)

Aref

2

2

(kN/m )
1.628
1.628
1.628
1.628
1.628
1.628
1.628
1.628
1.628
1.628
1.628
1.628
1.628
1.628
1.628
1.628
1.628
1.628
0

(m )

101.3
202.6
202.6
202.6
202.6
202.6
202.6
202.6
202.6
202.6
202.6
202.6
202.6
202.6
202.6
202.6
202.6
244.4
0

Fwy
(kN)
195
390
390
390
390
390
390
390

390
390
390
390
390
390
390
390
390
470
0

133


CHƯƠNG 8: CHUYÊN ĐỀ - THIẾT KẾ KHUNG KHÁNG CHẤN
THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU.
8.6.3 Tổ Hợp Tải Trọng.
Tổ hợp tải trọng cơ bản tuân theo chỉ dẫn mục 6.5.3 - Eurocode 0.
- Eurocode định nghĩa, tải trọng là tác động, tổ hợp tải trọng chính là tổ hợp các
tác động cần tính tốn.
- Để thuận tiện cho việc tổ hợp tải theo tiêu chuẩn Châu Âu, ta ký hiệu tải trọng
như sau:

Bảng 8. 16: Ký hiệu tải trọng sử dụng để tổ hợp.
❖ Nguyên tắc tổ hợp cơ bản.(tình huống thiết kế lâu dài và tạm thời)
- Dạng tổng quát theo EN 1990 thiết kế cho tình huống này như sau:

Ed =  Sd E  g , j Gk , j ;  p P;  q ,1Qk ,1 ;  0,i Qk ,i  với j  1; i  1

Trong đó:
+  Sd : hệ số mơ hình khơng chắc chắn, thường lấy  Sd = 1
+ Các hệ số  và  là các hệ số tổ hợp lấy theo phụ lục A – Eurocode 0.
+ G : là giá trị đặc trưng cho tĩnh tải.
+ P : là giá trị xét tới tải do ứng suất trước, lấy bằng 0 nếu kết cấu khơng có
ứng suất trước.
+ Qk ,1 là giá trị hoạt tải đầu tiên.
+ Qk ,i : là các giá trị hoạt tải tiếp theo.
- Theo đó, biểu thức xác định các tổ hợp tải trọng theo tiêu chuẩn được xét tới như
sau:
Ed =  GGk "+ " Q Qk ,1 "+ "   Q ,i 0,i Qk ,i
1

i 1

- Các giá trị hệ số  và  được tra trong bảng A1.1 và bảng A1.2 Eurocode 0.

Biên Soạn: Đoàn Văn Hiển

134


CHƯƠNG 8: CHUYÊN ĐỀ - THIẾT KẾ KHUNG KHÁNG CHẤN
THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU.

Bảng 8. 17: Giá trị hệ số tổ hợp  0
❖ Nguyên tắc tổ hợp đặc biết:
- Tổ hợp thành phần nằm ngang của tải động đất, tuân theo mục 4.3.3.5.1 TCVN
9386:2012 hoặc theo các chỉ dẫn của Eurocode 8.
- Các thành phần ngang của tải trọng động đất phải được xem là tác động đồng

thời.
- Các hệ quả tác động do tổ hợp các thành phần nằm ngang của tác động động đất
được xác định bẳng cách sử dụng cả 2 tổ hợp sau:
EEdx "+ "0.3EEdy
0.3EEdx "+ " EEdy

Trong đó: dấu “+” có nghĩa là “tổ hợp với”
EEdx : là biểu thị các hệ quả tác động do đặt tác động động đất dọc theo
trục x nằm ngang của kết cấu, tương tự với E Edy .
- Khi tác động động đât tổ hợp chung với thành phần hoạt tải thì theo mục 3.2.4
TCVN 9386:2018 ta có tổ hợp như sau:
Gk , j "+ " AEd "+ " 2,iQk ,i
Trong đó: Gk , j ; Qk ,i va  2,i đã được diễn giải chi tiết trong phần xác định
chu kỳ dao động để tính động đất.
AEd : là tác động của động đất.
Biên Soạn: Đoàn Văn Hiển

135