Xác định tải trọng động đất trong thiết kế kết cấu

Tải trọng động đất tác dụng lên công trình được thể hiện trong tiêu chuẩn TCVN 9386:2012 – Thiết kế công trình chịu động đất.

1. Phương pháp tính tải trọng động đất

Tải trọng động đất ở đây thể hiện bằng phổ động đất, lực động đất tác dụng theo phương ngang.

1.1. Xác định hệ số ứng xử đối với các tác động động đất theo phương nằm ngang

Giá trị giới hạn trên của hệ số ứng xử q, để tính đến khả năng làm tiêu tán năng lượng, phải được tính cho từng phương khi thiết kế như sau:

q = q₀ x k_w ≥ 1,5

trong đó:

q₀ là giá trị cơ bản của hệ số ứng xử, phụ thuộc vào loại hệ kết cấu và tính đều đặn của nó theo mặt đứng

k_w là hệ số phản ánh dạng phá hoại phổ biến trong hệ kết cấu có tường.

Với loại nhà mà có sự đều đặn theo mặt đứng, giá trị cơ bản q₀ cho các loại kết cấu khác nhau được cho trong bảng sau:

Với loại nhà không đều đặn theo mặt đứng, giá trị q₀ cần được giảm xuống 20%

α₁ là giá trị để nhân vào giá trị thiết kế của tác động đất theo phương nằm ngang để trong mọi cấu kiện của kết cấu sẽ đạt giới hạn độ bền chịu uốn trước tiên, trong khi tất cả các tác động khác vẫn không đổi;

α_u là giá trị để nhân vào giá trị thiết kế của tác động đất theo phương nằm ngang sẽ làm cho khớp dẻo hình thành trong một loạt tiết diện đủ để dẫn đến sự mất ổn định tổng thể kết cấu, trong khi tất cả các giá trị thiết kế của các tác động khác vẫn không đổi. Hệ số α_u có thể thu được từ phân tích phi tuyến tĩnh tổng thể.

Với loại nhà không có tính đều đặn trong mặt bằng, khi không tính toán được giá trị của α_u/α₁ có thể sử dụng giá trị xấp xỉ của nó bằng trị số trung bình của (a) bằng 1,0 và của (b) đã cho trong mục (5).

Tiêu chí về tính đều đặn theo mặt bằng và tính đều đặn theo mặt đứng các bạn tham khảo mục 4.2.3.3, 4.2.3.3 trong tiêu chuẩn.

1.2. Gia tốc nền thiết kế

Gia tốc nền thiết kế a_g trên nền loại A sẽ bằng a_gR nhân với hệ số tầm quan trọng γ_I (tức là a_g = γ_I x a_gR).

Mức độ và hệ số tầm quan trọng lấy theo phụ lục E trong tiêu chuẩn.

Giá trị đỉnh gia tốc nền tham chiếu trên nền loại A – a_gR lấy theo bản đồ phân vùng gia tốc nền lãnh thổ Việt Nam.

* Lưu ý: Từ tháng 3/2023, giá trị đỉnh gia tốc nền tham chiếu trên nền loại A – a_gR lấy theo QC 02/2022. Các bạn có thể tham khảo thêm Những điểm mới trong quy chuẩn 02/2022.

1.3. Phổ phản ứng theo phương ngang

Với các thành phần nằm ngang của tác động động đất, phổ phản ứng đàn hồi S_e(T) được xác định bằng các công thức sau

trong đó:

S_e(T) là phổ phản ứng đàn hồi;

T là chu kỳ dao động của hệ tuyến tính một bậc tự do;

a_g là gia tốc nền thiết kế trên nền loại A;

T_B là giới hạn dưới của chu kỳ, ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc;

T_C là giới hạn trên của chu kỳ, ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc;

T_D là giá trị xác định điểm bắt đầu của phần phản ứng dịch chuyển không đổi trong phổ phản ứng;

S là hệ số nền;

η là hệ số điều chỉnh độ cản

Giá trị của chu kỳ T_B, T_C và T_D và của hệ số nền S mô tả dạng phổ phản ứng đàn hồi phụ thuộc vào loại nền đất lấy theo bảng dưới đây.

2. File tính mẫu

Để rõ hơn chi tiết cách tính động đất, Thuvienketcau gửi bạn file mẫu tính tải trọng động đất để các bạn tham khảo.

Tham khảo:

Tính toán tải trọng thẳng đứng trong thiết kế kết cấu

Xác định tải trọng gió trong thiết kế kết cấu