Luận án nghiên cứu sự làm việc của nhà cao tầng bê tông cốt thép có tầng cứng chịu tác động động đất tại Việt Nam

Nghiên cứu luận án về hành vi kết cấu nhà cao tầng bê tông cốt thép có tầng cứng khi chịu động đất tại Việt Nam. Phân tích kết quả.

Tác giả

Luan An

Thể loại

Luận án

Năm xuất bản

Số trang

144

Thời gian đọc

22 phút

Lượt xem

0

Lượt tải

0

Phí lưu trữ

40 Point

Tổng quan nhanh

Chủ đề:
1. Tổng quan kết cấu tầng cứng nhà cao tầng chịu động đất
Số trang:
144 trang
Tác giả:
Năm:

Tóm tắt nội dung luận án

I. Tổng quan kết cấu tầng cứng nhà cao tầng chịu động đất

Kết cấu tầng cứng nhà cao tầng đóng vai trò quan trọng trong việc gia tăng độ cứng tổng thể. Giải pháp này giúp kiểm soát biến dạng khi công trình chịu tải trọng gió và động đất mạnh. Hệ kết cấu bao gồm các dầm outrigger liên kết lõi cứng với cột biên. Sự kết hợp này huy động toàn bộ các cột ngoài cùng tham gia chịu uốn. Cơ chế truyền lực giúp giảm đáng kể mô men uốn tại đáy lõi bê tông cốt thép. Đồng thời, chuyển vị đỉnh và góc xoay sàn cũng giảm rõ rệt. Tuy nhiên, tầng cứng tạo ra sự thay đổi đột ngột về độ cứng giữa các tầng. Hiện tượng tầng mềm hoặc tập trung ứng suất lớn có thể xuất hiện tại vị trí lắp đặt dầm outrigger. Do đó, việc nghiên cứu toàn diện sự làm việc của hệ kết cấu này là yêu cầu cấp thiết.

1.1. Xu hướng phát triển hệ outrigger và belt truss hiện đại

Hệ outrigger và belt truss là giải pháp kết cấu tiên tiến cho các tòa nhà siêu cao tầng trên thế giới. Dầm outrigger kết nối trực tiếp lõi cứng trung tâm với các cột chịu lực ở chu vi. Vành đai belt truss chạy bao quanh chu vi công trình nhằm phân phối đều lực dọc lên các cột biên. Sự kết hợp giữa hai hệ thống mang lại hiệu quả kháng uốn vượt trội. Độ cứng tổng thể tăng cao mà không làm tăng quá nhiều trọng lượng công trình. Nhiều công trình hiện đại sử dụng giải pháp kết cấu thép hoặc bê tông cốt thép kết hợp. Việc bố trí hợp lý hệ outrigger và belt truss giúp tiết kiệm đáng kể chi phí vật liệu. Đồng thời, giải pháp này tối ưu hóa không gian kiến trúc và nâng cao an toàn kết cấu.

1.2. Mục tiêu nghiên cứu sự làm việc nhà cao tầng bê tông cốt thép

Mục tiêu cốt lõi là làm sáng tỏ cơ chế làm việc của nhà cao tầng bê tông cốt thép có tầng cứng. Nghiên cứu tập trung đánh giá khả năng chịu động đất của công trình qua các giai đoạn đàn hồi và phi tuyến. Các thông số chính cần khảo sát bao gồm vị trí tầng cứng, độ cứng của dầm outrigger và hàm lượng cốt thép. Phân tích số cung cấp cơ sở định lượng để dự báo chính xác ứng xử của toàn bộ hệ kết cấu. Nghiên cứu thực nghiệm liên kết nút cột - dầm cứng bổ sung dữ liệu kiểm chứng đáng tin cậy. Kết quả nghiên cứu đề xuất các chỉ dẫn kỹ thuật thiết thực cho kỹ sư xây dựng. Điều này góp phần nâng cao hiệu quả thiết kế kháng chấn cho công trình cao tầng tại Việt Nam.

II. Phương pháp thiết kế kháng chấn nhà cao tầng theo PBSD

Thiết kế kháng chấn dựa theo tính năng (PBSD) là xu hướng tất yếu cho các tòa nhà cao tầng hiện đại. Phương pháp truyền thống dựa trên lực thường không phản ánh chính xác trạng thái hư hại thực tế khi động đất lớn. PBSD cho phép kỹ sư xác định rõ các mức hiệu năng mong muốn tương ứng với từng cấp độ nguy cơ động đất. Các mức tính năng phổ biến gồm sử dụng bình thường, an toàn sinh mạng và ngăn ngừa sụp đổ. Quy trình này đòi hỏi việc phân tích chi tiết ứng xử phi tuyến của kết cấu. Kết quả đánh giá dựa trên biến dạng dẻo, góc xoay dẻo và mức độ tiêu tán năng lượng của từng cấu kiện bê tông cốt thép.

2.1. Phân tích tĩnh phi tuyến pushover và phân tích động phi tuyến

Phân tích tĩnh phi tuyến pushover là công cụ hiệu quả để xác định đường cong khả năng chịu lực của công trình. Phương pháp này đẩy kết cấu theo phương ngang với tải trọng tăng dần cho đến khi đạt trạng thái sụp đổ. Phân tích pushover giúp phát hiện sớm các vị trí hình thành khớp dẻo và cơ chế phá hoại cục bộ. Tuy nhiên, đối với nhà cao tầng chịu ảnh hưởng của các dạng dao động bậc cao, phương pháp này có những giới hạn nhất định. Khi đó, phân tích động phi tuyến trở thành công cụ kiểm chứng bắt buộc. Phương pháp động phản ánh chính xác sự thay đổi độ cứng và chu kỳ dao động của kết cấu theo từng bước thời gian.

2.2. Mô hình hóa ứng xử phi tuyến bê tông cốt thép trong phần mềm

Mô hình hóa chính xác ứng xử phi tuyến bê tông cốt thép là bước quyết định độ tin cậy của kết quả phân tích. Phần mềm chuyên dụng như Ruaumoko cho phép thiết lập các mô hình trễ phi tuyến phức tạp. Mô hình phần tử thanh tích hợp quan hệ mô men - góc xoay dẻo tại hai đầu cấu kiện. Sự suy giảm độ cứng và suy giảm cường độ dưới tải trọng đổi chiều được mô phỏng chi tiết. Sự tương tác lực dọc - mô men uốn (P-M) trong cột và vách cứng cũng được tính toán chặt chẽ. Việc định nghĩa chính xác đường cong quan hệ lực - biến dạng giúp dự báo đúng khả năng tiêu tán năng lượng của dầm outrigger và khung thân.

III. Vị trí tối ưu của tầng cứng và độ cứng ngang công trình

Hiệu quả kháng chấn của kết cấu phụ thuộc lớn vào việc xác định vị trí tối ưu của tầng cứng. Nếu bố trí tầng cứng quá thấp, hệ outrigger không phát huy hết khả năng khống chế góc xoay của lõi cứng. Ngược lại, nếu đặt quá cao gần đỉnh, hiệu quả giảm mô men uốn tại chân công trình sẽ suy giảm rõ rệt. Độ cứng ngang công trình tăng lên đáng kể khi bố trí tầng cứng tại vùng cao độ từ 0.5 đến 0.7 chiều cao tòa nhà. Khi sử dụng hai tầng cứng, việc phân bố đều ở các cao độ 0.45 và 0.75 mang lại hiệu quả tối ưu nhất. Tầng cứng giúp phân phối lại nội lực và giảm bớt gánh nặng chịu lực cho vách lõi trung tâm.

3.1. Đánh giá chuyển vị ngang và chuyển vị lệch tầng hiệu quả

Chuyển vị ngang và chuyển vị lệch tầng (inter-story drift) là hai chỉ số kiểm soát biến dạng cốt lõi trong thiết kế nhà cao tầng. Tầng cứng dầm outrigger giúp giảm mạnh chuyển vị đỉnh của công trình khi động đất xảy ra. Đồng thời, biểu đồ góc xoay lệch tầng trở nên đồng đều hơn dọc theo chiều cao nhà. Điều này ngăn ngừa hiện tượng tập trung biến dạng dẻo quá mức tại một số tầng điển hình. Việc giữ cho chuyển vị lệch tầng nằm trong giới hạn cho phép bảo vệ an toàn cho cả kết cấu chịu lực lẫn hệ thống phi kết cấu. Công trình duy trì được tính toàn vẹn và giảm thiểu nguy cơ nứt vỡ tường ngăn hoặc vách kính.

3.2. Kiểm soát hiệu ứng P Delta trong nhà cao tầng bê tông

Hiệu ứng P-Delta trong nhà cao tầng gây ra mô men uốn phụ thêm do tải trọng thẳng đứng tác dụng lên độ lệch ngang của kết cấu. Khi công trình càng cao và chuyển vị ngang càng lớn, hiệu ứng P-Delta càng trở nên nguy hiểm. Mô men thứ cấp này làm suy giảm độ cứng ngang hiệu dụng và đẩy nhanh quá trình mất ổn định tổng thể. Việc bố trí hệ tầng cứng outrigger làm tăng độ cứng ngang, từ đó kìm hãm biên độ chuyển vị ngang. Nhờ vậy, tác động tiêu cực của hiệu ứng P-Delta được kiểm soát ở mức an toàn. Công trình đảm bảo khả năng dự trữ chịu lực và hạn chế nguy cơ sụp đổ lũy tiến khi rung chấn kéo dài.

IV. Đánh giá sóng động đất theo tiêu chuẩn thiết kế TCVN 9386

Tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn TCVN 9386 là căn cứ pháp lý và kỹ thuật quan trọng tại Việt Nam. Tiêu chuẩn quy định rõ các yêu cầu về phổ phản ứng thiết kế và phương pháp kiểm tra an toàn công trình. Khi phân tích phi tuyến cho nhà cao tầng có tầng cứng, việc lựa chọn phổ gia tốc và phổ chuyển vị phù hợp điều kiện địa chất đóng vai trò then chốt. So sánh giữa TCVN 9386 với các tiêu chuẩn quốc tế như ASCE 7 và GB 50011 cho thấy sự tương thích cao về nguyên lý tính toán. Việc hiệu chỉnh phổ gia tốc đảm bảo phản ánh đúng đặc trưng động đất và điều kiện đất nền thực tế tại các đô thị Việt Nam.

4.1. Lựa chọn phổ phản ứng động đất phù hợp điều kiện Việt Nam

Điều kiện địa chất công trình tại các đô thị lớn của Việt Nam thường có các lớp đất mềm dày. Phổ phản ứng đàn hồi theo TCVN 9386 phản ánh rõ sự khuếch đại dao động ở các chu kỳ dài. Khi thực hiện phân tích tĩnh phi tuyến pushover, phổ chuyển vị mục tiêu cần được xác định cẩn trọng. Nghiên cứu đã so sánh chi tiết các dạng phổ gia tốc chuẩn giữa tiêu chuẩn Việt Nam và tiêu chuẩn Mỹ ASCE 7. Sự lựa chọn hợp lý sóng động đất đầu vào giúp kết quả phân tích tiệm cận sát với ứng xử thực tế. Điều này tránh việc đánh giá quá non hoặc quá dư thừa trong khâu thiết kế kết cấu.

4.2. Phân tích động theo lịch sử thời gian Time history analysis

Phân tích động theo lịch sử thời gian (Time-history analysis) là phương pháp mô phỏng chính xác nhất phản ứng kết cấu dưới tác động của sóng địa chấn thực tế. Tập hợp các gia tốc đồ động đất được lựa chọn và tỷ lệ hóa theo phổ thiết kế của tiêu chuẩn TCVN 9386. Phương pháp này ghi nhận liên tục sự biến đổi nội lực, chuyển vị và năng lượng tiêu tán qua từng mili giây rung lắc. Kết quả phân tích chỉ ra rõ các thời điểm dầm outrigger bước vào trạng thái chảy dẻo để hấp thụ năng lượng. Đây là bằng chứng quan trọng để kiểm tra tính năng an toàn sinh mạng và ngăn ngừa sụp đổ của công trình cao tầng.

V. Thực nghiệm ứng xử nút cột và dầm cứng chịu tải động đất

Thực nghiệm mô hình nút liên kết giữa cột biên và dầm cứng outrigger là nội dung trọng tâm nhằm kiểm chứng lý thuyết. Vùng liên kết này chịu ứng suất cắt và mô men uốn tập trung rất lớn khi xảy ra rung chấn. Thí nghiệm được thực hiện trên mẫu bê tông cốt thép tỉ lệ hình học phù hợp với kết cấu thực tế. Hệ thống gia tải thủy lực tác dụng tải trọng đổi chiều có chu kỳ để mô phỏng tác động lặp của động đất. Kết quả thực nghiệm cung cấp cái nhìn trực quan về cơ chế phân bố ứng suất và quá trình suy thoái vật liệu. Dữ liệu này trực tiếp phục vụ việc hiệu chuẩn mô hình toán học trong phân tích số.

5.1. Mô hình thí nghiệm chu kỳ nút liên kết cột dầm outrigger

Mô hình thí nghiệm chu kỳ mô phỏng chính xác trạng thái chịu lực phức tạp của nút khung biên. Quy trình gia tải lặp được điều khiển theo mức chuyển vị tăng dần theo tiêu chuẩn quốc tế. Hệ thống cảm biến điện tử và đầu đo chuyển vị LVDT ghi nhận chi tiết lực tác dụng cùng biến dạng cục bộ. Các vết nứt đầu tiên xuất hiện tại vùng mép dầm cứng tiếp giáp mặt cột. Khi biên độ chuyển vị tăng, vết nứt phát triển xiên vào vùng lõi nút bê tông. Sự hình thành khớp dẻo tại đầu dầm outrigger chứng minh khả năng tiêu tán năng lượng hiệu quả trước khi cột chịu lực chính bị tổn thương.

5.2. Sự suy giảm cường độ và độ cứng của nút khung bê tông

Đường cong trễ quan hệ lực - biến dạng thu được từ thí nghiệm phản ánh rõ nét đặc tính tiêu tán năng lượng của nút khung. Ở các chu kỳ gia tải lớn, hiện tượng thắt eo (pinching effect) xuất hiện do bê tông bị nứt vỡ và cốt thép bị trượt dính. Nghiên cứu ghi nhận mức độ suy giảm độ cứng và suy giảm cường độ diễn ra dần dần chứ không sụp đổ đột ngột. Chi tiết cấu tạo cốt thép đai gia cường tại vùng nút đóng vai trò quyết định khả năng duy trì độ dẻo. Kết quả thực nghiệm khẳng định nút liên kết đạt mục tiêu tính năng kháng chấn, cung cấp cơ sở hoàn thiện chi tiết cấu tạo thực tế.

Mục lục chi tiết luận án

LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
DANH MỤC HÌNH VẼ
DANH MỤC BẢNG BIỂU
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN
1.2. PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ KẾT CẤU CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT
1.2.1. Phương pháp thiết kế theo các tiêu chuẩn hiện hành
1.2.2. Phương pháp thiết kế dựa theo tính năng
1.3. NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ THỰC NGHIỆM KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG CÓ TẦNG CỨNG
1.3.1. Nghiên cứu lý thuyết
1.3.2. Nghiên cứu thông qua thí nghiệm
1.3.3. Nghiên cứu trong nước
1.4. GIỚI THIỆU VỀ LUẬN ÁN
1.4.1. Nhiệm vụ đặt ra đối với luận án.
1.4.2. Đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu
1.4.3. Nội dung nghiên cứu của luận án
1.4.4. Cấu trúc của luận án.
2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ KHÁNG CHẤN DỰA THEO TÍNH NĂNG CHO NHÀ CAO TẦNG
2.1. XÁC ĐỊNH MỤC TIÊU TÍNH NĂNG CỦA CÔNG TRÌNH
2.1.1. Mức nguy cơ động đất
2.1.2. Mức tính năng công trình.
2.1.3. Mục tiêu tính năng
2.2. PHÂN TÍCH KẾT CẤU BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHI TUYẾN.
2.2.1. Phương pháp phân tích tĩnh phi tuyến
2.2.2. Phương pháp phân tích động phi tuyến
2.3. MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU TRONG PHÂN TÍCH PHI TUYẾN
2.3.1. Giới thiệu phần mềm Ruaumoko
2.3.2. Quan hệ lực – biến dạng khi chịu tải trọng động đất.
2.3.3. Mô hình hóa phần tử thanh trong phân tích phi tuyến
2.4. ĐẦU VAO CỦA DỘNG DẤT TRONG PHAN TICH PHI TUYẾN
2.5. QUY TRÌNH THIẾT KẾ THEO PBSD
2.5.1. Các bước chính trong quy trình thiết kế
2.5.2. Đánh giá mục tiêu tính năng ở mức sử dụng
2.5.3. Đánh giá mục tiêu tính năng ở mức ngăn ngừa sụp đổ
2.5.4. Tiêu chí chấp thuận đối với cấu kiện bê tông cốt thép
2.6. TÓM TẮT CHƯƠNG 2
3. CHƯƠNG 3: SỰ LÀM VIỆC CỦA NHÀ CAO TẦNG BÊ TÔNG CỐT THÉP CÓ TẦNG CỨNG CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT Ở VIỆT NAM
3.1. MÔ HÌNH KẾT CẤU KHẢO SÁT
3.2. LỰA CHỌN SÓNG ĐỘNG ĐẤT PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM TRONG PHÂN TÍCH PHI TUYẾN
3.2.1. So sánh phổ phản ứng giữa TCVN 9386, ASCE 7 và GB 50011
3.2.2. Các nghiên cứu liên quan khác
3.2.3. Ảnh hưởng của việc lựa chọn phổ chuyển vị trong phân tích tĩnh phi tuyến
3.2.4. Ảnh hưởng của việc lựa chọn phổ gia tốc trong phân tích động phi tuyến
3.2.5. Tình hình động đất và đất nền của Việt Nam
3.3. ẢNH HƯỞNG CỦA TẦNG CỨNG ĐẾN ỨNG XỬ CỦA CÔNG TRÌNH
3.3.1. Xây dựng chương trình tính toán chuyển vị mục tiêu và hệ số ứng xử từ kết quả phân tích tĩnh phi tuyến
3.3.2. Ảnh hưởng của vị trí tầng cứng
3.3.3. Ảnh hưởng của độ cứng tầng cứng
3.3.4. Ảnh hưởng của hàm lượng cốt thép
3.3.5. Hệ số ứng xử của công trình
3.4. ĐÁNH GIÁ TÍNH NĂNG KHÁNG CHẤN THEO PBSD
3.4.1. Lựa chọn sóng động đất đầu vào
3.4.2. Đánh giá kết quả phân tích
3.5. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC CỦA CHƯƠNG 3
4. CHƯƠNG 4: THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH NÚT CỘT – DẦM CỨNG
4.1. NHIỆM VỤ, MỤC ĐÍCH VÀ ĐỐI TƯỢNG KHẢO SÁT THÍ NGHIỆM
4.1.1. Nhiệm vụ của thí nghiệm trong luận án
4.1.2. Mục đích của thí nghiệm
4.1.3. Đối tượng và phương pháp thí nghiệm
4.2. PHÂN TÍCH VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM
4.2.1. Kết cấu thực (nguyên mẫu)
4.2.2. Trạng thái làm việc của liên kết cột-dầm cứng và tỉ lệ mô hình
4.2.3. Mô hình khảo sát thực nghiệm
4.2.4. Xây dựng mẫu thí nghiệm
4.2.5. Tải trọng đối với mẫu thí nghiệm
4.2.6. Hệ thống gia tải
4.2.7. Thiết bị đo lường và hệ thống thu nhận số liệu
4.2.8. Quy trình gia tải
4.3. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
4.3.1. Sự phát triển của vết nứt
4.3.2. Ứng xử của liên kết cột-dầm cứng
4.3.3. Ứng xử trễ, sự suy giảm cường độ và độ cứng.
4.3.4. Đánh giá kết cấu dựa trên tính năng
4.3.5. Đánh giá mục tiêu tính năng dựa vào kết quả thí nghiệm
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Xem trước tài liệu
Tải đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Luận án nghiên cứu sự làm việc của nhà cao tầng bê tông cốt thép có tầng cứng chịu tác động của động đất ở việt nam

Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung

Tải đầy đủ (144 trang)

Trích đoạn nội dung luận án

Tải xuống để đọc toàn bộ

MỤC LỤC MỤC LỤC. I LỜI CAM ĐOAN. IV LỜI CẢM ƠN. V DANH MỤC HÌNH VẼ.

VI DANH MỤC BẢNG BIỂU. IX DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT. X 1 CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN .2 KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN .3 PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ KẾT CẤU CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT .1 Phương pháp thiết kế theo các tiêu chuẩn hiện hành .2 Phương pháp thiết kế dựa theo tính năng .4 NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ THỰC NGHIỆM KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG CÓ TẦNG CỨNG .1 Nghiên cứu lý thuyết .2 Nghiên cứu thông qua thí nghiệm .3 Nghiên cứu trong nước .5 GIỚI THIỆU VỀ LUẬN ÁN .1 Nhiệm vụ đặt ra đối với luận án.2 Đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu .3 Nội dung nghiên cứu của luận án .4 Cấu trúc của luận án. 18 2 CHƯƠNG 2 – PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ KHÁNG CHẤN DỰA THEO TÍNH NĂNG CHO NHÀ CAO TẦNG .2 XÁC ĐỊNH MỤC TIÊU TÍNH NĂNG CỦA CÔNG TRÌNH .1 Mức nguy cơ động đất .2 Mức tính năng công trình.3 Mục tiêu tính năng .3 PHÂN TÍCH KẾT CẤU BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHI TUYẾN.1 Phương pháp phân tích tĩnh phi tuyến .2 Phương pháp phân tích động phi tuyến .4 MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU TRONG PHÂN TÍCH PHI TUYẾN .1 Giới thiệu phần mềm Ruaumoko .2 Quan hệ lực – biến dạng khi chịu tải trọng động đất.3 Mô hình hóa phần tử thanh trong phân tích phi tuyến .5 ĐẦU VAO CỦA DỘNG DẤT TRONG PHAN TICH PHI TUYẾN .6 QUY TRÌNH THIẾT KẾ THEO PBSD .1 Các bước chính trong quy trình thiết kế .2 Đánh giá mục tiêu tính năng ở mức sử dụng .3 Đánh giá mục tiêu tính năng ở mức ngăn ngừa sụp đổ .4 Tiêu chí chấp thuận đối với cấu kiện bê tông cốt thép .7 TÓM TẮT CHƯƠNG 2.

46 3 CHƯƠNG 3 – SỰ LÀM VIỆC CỦA NHÀ CAO TẦNG BÊ TÔNG CỐT THÉP CÓ TẦNG CỨNG CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT Ở VIỆT NAM .2 MÔ HÌNH KẾT CẤU KHẢO SÁT .3 LỰA CHỌN SÓNG ĐỘNG ĐẤT PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM TRONG PHÂN TÍCH PHI TUYẾN .1 So sánh phổ phản ứng giữa TCVN 9386, ASCE 7 và GB 50011 .2 Các nghiên cứu liên quan khác .3 Ảnh hưởng của việc lựa chọn phổ chuyển vị trong phân tích tĩnh phi tuyến .4 Ảnh hưởng của việc lựa chọn phổ gia tốc trong phân tích động phi tuyến .5 Tình hình động đất và đất nền của Việt Nam .4 ẢNH HƯỞNG CỦA TẦNG CỨNG ĐẾN ỨNG XỬ CỦA CÔNG TRÌNH .1 Xây dựng chương trình tính toán chuyển vị mục tiêu và hệ số ứng xử từ kết quả phân tích tĩnh phi tuyến 68 3.2 Ảnh hưởng của vị trí tầng cứng .3 Ảnh hưởng của độ cứng tầng cứng .4 Ảnh hưởng của hàm lượng cốt thép .5 Hệ số ứng xử của công trình .5 ĐÁNH GIÁ TÍNH NĂNG KHÁNG CHẤN THEO PBSD .1 Lựa chọn sóng động đất đầu vào .2 Đánh giá kết quả phân tích .6 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC CỦA CHƯƠNG 3. 91 4 CHƯƠNG 4 – THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH NÚT CỘT – DẦM CỨNG .1 NHIỆM VỤ, MỤC ĐÍCH VÀ ĐỐI TƯỢNG KHẢO SÁT THÍ NGHIỆM .1 Nhiệm vụ của thí nghiệm trong luận án .2 Mục đích của thí nghiệm .3 Đối tượng và phương pháp thí nghiệm .2 PHÂN TÍCH VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM .1 Kết cấu thực (nguyên mẫu) .2 Trạng thái làm việc của liên kết cột-dầm cứng và tỉ lệ mô hình .3 Mô hình khảo sát thực nghiệm .4 Xây dựng mẫu thí nghiệm .5 Tải trọng đối với mẫu thí nghiệm .6 Hệ thống gia tải .7 Thiết bị đo lường và hệ thống thu nhận số liệu .8 Quy trình gia tải .3 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM.1 Sự phát triển của vết nứt .2 Ứng xử của liên kết cột-dầm cứng .3 Ứng xử trễ, sự suy giảm cường độ và độ cứng.5 Đánh giá kết cấu dựa trên tính năng .6 Đánh giá mục tiêu tính năng dựa vào kết quả thí nghiệm. 121 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 123 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ.

125 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 126 iii LỜI CAM ĐOAN Tên tôi là: Nguyễn Hồng Hải Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào. Các nguồn thông tin và số liệu sử dụng trong luận án được chỉ rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày … tháng … năm 2015 Nghiên cứu sinh Nguyễn Hồng Hải iv LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu sinh xin được trân trọng cảm ơn các nhà khoa học trong và ngoài Viện đã động viên, khuyến khích, trao đổi kiến thức chuyên môn và cung cấp thông tin khoa học trong suốt thời gian nghiên cứu sinh thực hiện luận án. Xin trân trọng cảm ơn ban lãnh đạo, hội đồng Khoa học Viện, Viện Chuyên Ngành Kết cấu, Viện Thông tin Đào tạo và Tiêu chuẩn hoá đã tạo mọi điều kiện và giúp đỡ nghiên cứu sinh để luận án được hoàn thành và bảo vệ đúng quy trình. Đặc biệt, nghiên cứu sinh xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới tập thể hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Xuân Chính, TS. Ngô Tuấn đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và chỉ dẫn khoa học có giá trị giúp nghiên cứu sinh hoàn thành luận án này cũng như nâng cao năng lực nghiên cứu khoa học.

Cuối cùng, xin bày tỏ lòng cảm ơn đối với những người thân trong gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã động viên, chia sẻ những khó khăn với nghiên cứu sinh trong suốt thời gian thực hiện luận án. Hà Nội, ngày … tháng … năm 2015 Nghiên cứu sinh Nguyễn Hồng Hải v DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1- 1: Một số hệ kết cấu nhà cao tầng. 3 Hình 1- 2: Mô hình chịu lực của kết cấu khung-vách. 4 Hình 1- 3: Mô hình chịu lực của kết cấu có tầng cứng.

5 Hình 1- 4: Mô hình giàn cứng dạng chữ K. 14 Hình 2- 1: Quan hệ lực-biến dạng của công trình và hệ một bậc tự do tương đương. 24 Hình 2- 2: Sơ đồ tuyến tính hóa theo phương pháp phổ khả năng. 26 Hình 2- 3: Sơ đồ tuyến tính hóa theo phương pháp hệ số chuyển vị.

27 Hình 2- 4: Sơ đồ tuyến tính hóa theo phương pháp N2. 28 Hình 2- 5: Xác định chuyển vị mục tiêu cho hệ một bậc tự do tương đương. 29 Hình 2- 6: Quan hệ lực biến dạng trong phân tích phi tuyến. 31 Hình 2- 7: Quan hệ lực – biến dạng đối với các cấu kiện bê tông cốt thép.

34 Hình 2- 8: Quan hệ đàn dẻo lý tưởng và quan hệ tuyến tính hai đoạn thẳng. 34 Hình 2- 9: Quan hệ suy giảm độ cứng của Takeda. 35 Hình 2- 10: Các cách mô hình hóa phần tử thanh trong phân tích phi tuyến. 35 Hình 2- 11: Mô hình phần tử thanh trong Ruaumoko.

36 Hình 2- 12: Quy trình thiết kế theo PBSD. 40 Hình 3- 1: Mô hình kết cấu khảo sát. 50 Hình 3- 2: Dạng của phổ gia tốc. 52 Hình 3- 3: Phổ chuyển vị.

52 Hình 3- 4: Phổ gia tốc theo ASCE 7. 52 Hình 3- 5: Phổ gia tốc theo GB 50011. 53 Hình 3- 6: So sánh phổ gia tốc giữa ba tiêu chuẩn. 54 Hình 3- 7: So sánh phổ chuyển vị giữa ba tiêu chuẩn.

54 Hình 3- 8: Tương quan phổ chuyển vị theo một số tiêu chuẩn, ứng với phổ ASCE 7, đất nền loại E, PGA 0. 55 Hình 3- 9: Biểu đồ quan hệ giữa chu kỳ góc của phổ chuyển vị với cường độ chấn động. 56 Hình 3- 10: Đường cong khả năng của công trình. 57 Hình 3- 11: Đường cong khả năng của hệ một bậc tự do tương đương.

58 Hình 3- 12: Phổ gia tốc điều chỉnh theo ASCE. 59 Hình 3- 13: Phổ chuyển vị điều chỉnh theo ASCE. 59 Hình 3- 14: Phổ gia tốc điều chỉnh theo TCVN 9386. 59 Hình 3- 15: Phổ chuyển vị điều chỉnh theo TCVN 9386.

60 Hình 3- 16: Độ lớn của sóng cắt được khuyếch đại khi truyền từ đá vào đất nền. 62 Hình 3- 17: Sơ đồ phổ chuyển vị trên đá và đất nền. 63 Hình 3- 18: Phổ gia tốc đàn hồi đối với động đất 6.5 độ Ricter trên nền đá. 65 Hình 3- 19: Phổ gia tốc đàn hồi đối với động đất 7 độ Ricter trên nền đá.

65 Hình 3- 20: Phổ gia tốc thu được từ Shake91 ứng với M =6. 66 vi Hình 3- 21: Phổ gia tốc thu được từ Shake91 ứng với M =7, R = 80 km. 66 Hình 3- 22: Phổ gia tốc thu được từ EC8 và Shake ứng với M =6. 67 Hình 3- 23: Phổ gia tốc thu được từ EC8 và Shake ứng với M =7, R = 80 km.

67 Hình 3- 24: Phổ gia tốc trung bình thu được từ EC8 và Shake. 67 Hình 3- 25: Nguyên lý xác định chuyển vị mục tiêu theo phương pháp N2. 68 Hình 3- 26: Sơ đồ khối của thuật toán xác định chuyển vị mục tiêu. 69 Hình 3- 27: Nguyên lý xác định hệ số ứng xử theo phương pháp N2.

70 Hình 3- 28: Chuyển vị tầng tương ứng với vị trí tầng cứng. 72 Hình 3- 29: Chuyển vị lệch tầng tương ứng với vị trí tầng cứng. 72 Hình 3- 30: Khái niệm cột khỏe – dầm yếu. 74 Hình 3- 31: Khớp dẻo hình thành ở dầm cứng.

75 Hình 3- 32: Khớp dẻo hình thành ở cột. 75 Hình 3- 33: Đường cong khả năng tương ứng với sự thay đổi của dầm cứng. 76 Hình 3- 34: Đường cong khả năng tương ứng với sự thay đổi của hàm lượng cốt thép. 77 Hình 3- 35: Quan hệ giữa độ cứng của tầng cứng và hệ số ứng xử.

78 Hình 3- 36: So sánh phổ của các giản đồ với phổ chuẩn. 79 Hình 3- 37: Sơ đồ phần tử dùng trong RUAUMOKO. 81 Hình 3- 38: Lực dọc tại cột lân cận tầng cứng. 82 Hình 3- 39: Lực cắt tại cột lân cận tầng cứng.

83 Hình 3- 40: Mô men tại cột lân cận tầng cứng. 84 Hình 3- 41: Nội lực của tầng cứng. 86 Hình 3- 42: Nội lực trong lõi (sóng GM1). 87 Hình 3- 43: Biểu đồ phân bố năng lượng khi phân tích phi tuyến.

88 Hình 3- 44: Chuyển vị đỉnh của công trình theo thời gian. 89 Hình 3- 45: So sánh kết quả phân tích phi tuyến và phân tích tuyến tính của chuyển vị đỉnh dưới tác động của sóng GM3. 89 Hình 3- 46: Chuyển vị ngang lớn nhất .

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Trích dẫn luận án này

Nguyễn Hồng Hải (2015). Nghiên cứu sự làm việc nhà cao tầng bê tông cốt thép có tầng cứng chịu động đất [Luận án tiến sĩ]. LuanAn.net. https://luanan.net/ky-thuat-xay-dung-kien-truc/luan-an-nghien-cuu-su-lam-viec-cua-nha-cao-tang-be-tong-cot-thep-co-tang-cung

Câu hỏi thường gặp

Luận án "Nghiên cứu sự làm việc nhà cao tầng bê tông cốt thép có tầng cứng chịu động đất" nghiên cứu về vấn đề gì?

Nghiên cứu luận án về hành vi kết cấu nhà cao tầng bê tông cốt thép có tầng cứng khi chịu động đất tại Việt Nam. Phân tích kết quả.

Luận án "Nghiên cứu sự làm việc nhà cao tầng bê tông cốt thép có tầng cứng chịu động đất" có bao nhiêu trang?

Luận án "Nghiên cứu sự làm việc nhà cao tầng bê tông cốt thép có tầng cứng chịu động đất" có 144 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.

Cách tải luận án "Nghiên cứu sự làm việc nhà cao tầng bê tông cốt thép có tầng cứng chịu động đất" về máy như thế nào?

Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.

Luận án liên quan

Chia sẻ tài liệu: Facebook Twitter