Tính toán tải trọng động đất theo tiêu chuẩn Nga SP 14.13330.2014 “Xây dựng công trình trong vùng động đất

Việc tìm hiểu, nghiên cứu tiêu chuẩn mới để kịp thời vận dụng trong thực tế thiết kế khi TCVN mới được ban hành là điều cần thiết. Bài báo này trình bày một trong những nội dung quan trọng của công tác thiết kế kháng chấn là phương pháp tính toán tải trọng động đất theo SP 14.13330.2014.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tính toán tải trọng động đất theo tiêu chuẩn Nga SP 14.13330.2014 “Xây dựng công trình trong vùng động đấtQUY CHUẨN – TIÊU CHUẨNTÍNH TOÁN TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN NGASP 14.13330.2014 “XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH TRONG VÙNG ĐỘNG ĐẤT”TS. CAO DUY KHÔIViện KHCN Xây dựngThS. NGUYỄN VIỆT SƠNCục Giám định Nhà nước về chất lượng công trình xây dựngTóm tắt: Hiện nay, Tiêu chuẩn thiết kế chịu độngđất mới của Việt Nam đang được biên soạn dựa trênTiêu chuẩn kháng chấn mới nhất của Nga SP14.13330.2014. Phiên bản này có nhiều khác biệt rõnét với Tiêu chuẩn kháng chấn cũ của Nga là SNIP II7-81*, và so với Tiêu chuẩn kháng chấn hiện hànhcủa Việt Nam là TCVN 9386:2012. Do đó, việc tìmhiểu, nghiên cứu tiêu chuẩn mới để kịp thời vận dụngtrong thực tế thiết kế khi TCVN mới được ban hành làđiều cần thiết. Bài báo này trình bày một trong nhữngnội dung quan trọng của công tác thiết kế kháng chấnlà phương pháp tính toán tải trọng động đất theo SP14.13330.2014.1. Đặt vấn đềHiện nay, các tiêu chuẩn thiết kế chủ yếu của ViệtNam (Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép, kếtcấu thép, kết cấu gạch đá, tiêu chuẩn tải trọng và tácđộng,...) được biên soạn dựa trên Tiêu chuẩn Ngatương ứng. Nhằm đảm bảo tính đồng bộ và hệ thống,Bộ Xây dựng đã giao Hội kết cấu và công nghệ xâydựng thực hiện đề tài Biên soạn TCVN “Xây dựngcông trình trong vùng động đất” trên cơ sở Tiêu chuẩnkháng chấn mới nhất của Nga SP 14.13330.2014. Dựthảo TCVN trên đã được nghiệm thu tại hội đồngkhoa học của Bộ, nhưng chưa được ban hành chínhthức.Phiên bản SP 14.13330.2014 [2] có nhiều khácbiệt rõ nét so với Tiêu chuẩn kháng chấn cũ của Ngalà SNIP II-7-81* [3], và so với Tiêu chuẩn kháng chấnhiện hành của Việt Nam là TCVN 9386:2012 [1]. Dođó, việc tìm hiểu, nghiên cứu tiêu chuẩn mới để kịpthời vận dụng trong thực tế thiết kế khi TCVN mớiđược ban hành là điều cần thiết. Bài báo này trìnhbày một trong những nội dung quan trọng của côngtác thiết kế kháng chấn là phương pháp tính toán tảitrọng động đất theo SP 14.13330.2014.2. Phương pháp tính toán tải trọng động đất theoSP 14.13330.2014 [2]Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2015Về bản chất, tải trọng động đất tác dụng lên nhàcao tầng là lực quán tính gây ra do các khối lượngcủa nhà dao động dưới ảnh hưởng của chuyển độngđất nền. Như vậy, để tính toán tải trọng động đất,người ta cũng cần biết hai yếu tố:- Đặc điểm động đất của địa điểm xây dựng côngtrình. Yếu tố này thuộc phạm trù điều kiện tự nhiên,thay đổi tùy từng điều kiện địa chất, từng vùng vàtừng quốc gia. Trong SP 14.13330.2014, đặc điểmđộng đất được thể hiện bằng khái niệm Cấp động đấttheo thang MSK-64;- Đặc điểm của chính công trình nhà đang xét,bao gồm giải pháp kết cấu, các đặc trưng động lựchọc (khối lượng tham gia dao động, tần số, các modedao động, ...).Cấp động đất của địa điểm xây dựng có thể xácđịnh thông qua 03 bản đồ A, B, C với chu kỳ lặp lầnlượt là 500 năm, 1000 năm và 5000 năm trên nền đấttham chiếu là nền đất loại II (hay còn gọi là nền trungbình). Trong đó bản đồ A (500 năm) dành cho cáccông trình có tầm quan trọng bình thường và thấp(xây dựng hàng loạt); Bản đồ B (1000 năm) và C(5000 năm) - cho các công trình có tầm quan trọngnâng cao (các công trình đặc biệt nguy hiểm, phứctạp về kỹ thuật hoặc các công trình đặc thù). Với cácloại đất nền không phải loại II, có thể sử dụng bảng 1của SP 14.13330.2014 [2] để xác định cấp động đấttính toán của địa điểm xây dựng.Để xác định các đặc trưng động lực học của côngtrình, trong [2] đề xuất hai mô hình động lực như sau:- Đối với nhà và công trình có giải pháp mặt bằngkết cấu đơn giản, với tình huống tính toán động đấtthiết kế, thì tải trọng động đất tính toán được phépxác định bằng cách sử dụng mô hình tính toán độnglực dạng công xôn (bỏ qua ảnh hưởng của các dạngdao động xoắn, chỉ kể đến các dạng dao động tịnhtiến). Đối với các nhà và công trình này, với tình71QUY CHUẨN – TIÊU CHUẨNSikj  K 0 K1S 0jikhuống tính toán động đất tính toán lớn nhất phải sửdụng các mô hình tính toán động lực không gian củakết cấu và kể đến đặc điểm không gian của tác độngđộng đất;- Đối với nhà và công trình có giải pháp mặt bằngkết cấu phức tạp, tải trọng động đất tính toán phảiđược xác định bằng cách sử dụng các mô hình tínhtoán động lực không gian của nhà và có kể đến đặcđiểm không gian của tác động động đất.Giải pháp mặt bằng kết cấu của nhà và công trìnhđược coi là đơn giản nếu thỏa mãn tất cả các điềukiện dưới đây:- Dạng dao động riêng thứ nhất và thứ hai củatrong đó:K 0 - hệ số kể đến chức năng và tầm quan trọngcủa công trình, lấy theo bảng 3 [2];K1 - hệ số kể đến mức độ hư hỏng cho phép củanhà và công trình, lấy theo bảng 4 [2]. K1 < 1 trongtrường hợp cho phép xảy ra hư hỏng trong nhà khi cóđộng đất. Trường hợp không cho phép xảy ra bất cứhư hỏng nào, K1=1 (kết cấu làm việc đàn hồi);S0jik - giá trị tải trọng động đất đối với dạng daođộng riêng thứ i của nhà hoặc công tr ...