Tên tiếng anh: Equivalent Static Lateral Force Method (ELF)
Tham chiếu: Mục 4.3.3.2 – TCVN 9386:2012
Tính toán tải trọng động đất theo TCVN 9386:2012
I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1. Phạm vi áp dụng
Phương pháp tính lực ngang tương đương được sử dụng để tính toán các công trình thỏa mãn 2 điều kiện sau:
a. Có chu kỳ dao động cơ bản T1 theo 2 hướng chính nhỏ hơn các giá trị sau:
T1 ≤ (4TC & 2s)
Trong đó TC cho trong bảng sau:
Bảng 1: Bảng xác định giá trị S, TB, TC, TD theo loại đất nền
| Loại nền đất | S | TB (s) | TC (s) | TD (s) |
|---|---|---|---|---|
| A | 1,0 | 0,15 | 0,4 | 2,0 |
| B | 1,2 | 0,15 | 0,5 | 2,0 |
| C | 1,15 | 0,20 | 0,6 | 2,0 |
| D | 1,35 | 0,20 | 0,8 | 2,0 |
| E | 1,4 | 0,15 | 0,5 | 2,0 |
b. Thỏa mãn các điều kiện về tính đều đặn theo mặt đứng
Thoả mãn những tiêu chí về tính đều đặn theo mặt đứng cho trong 4.2.3.3
2. Lực cắt đáy
Theo mỗi phương nằm ngang được phân tích, lực cắt đáy động đất Fb phải được xác định theo biểu thức sau:
Fb = Sd(T1).m.λ
Trong đó:
-
Sd(T1): Tung độ của phổ thiết kế tại chu kỳ T1
-
T1: Chu kỳ dao động cơ bản của nhà do chuyển động ngang theo phương đang xét
-
m: Tổng khối lượng của nhà ở trên móng hoặc ở trên đỉnh của phần cứng phía dưới
-
λ - Hệ số hiệu chỉnh, lấy như sau:
-
λ = 0,85 nếu T1 ≤ 2Tc với nhà có trên 2 tầng
-
λ = 1,0 với các trường hợp khác
-
3. Phân phối lực động đất theo phương ngang
Lực cắt do động đất gây ra tác động tại chân công trình được phân phối lên các tầng như sau:
Fi = Fb × (si × mi) / Σ(sj × mj)
Trong đó:
-
Fi: lực ngang tác dụng tại tầng thứ i
-
Fb: lực cắt đáy do động đất
-
si, sj: lần lượt là chuyển vị của các khối lượng mi, mj trong dạng dao động cơ bản
-
mi, mj: khối lượng của các tầng (sau khi gán lực quán tính khi phân tích dao động)
Khi dạng dao động cơ bản được lấy gần đúng bằng các chuyển vị nằm ngang tăng tuyến tính dọc theo chiều cao thì lực ngang Fi tính bằng:
Fi = Fb × (zi × mi) / Σ(zj × mj)
-
zi, zj: chiều cao của các khối lượng mi, mj so với điểm đặt tác động động đất (mặt móng)
Các lực ngang Fi được phân phối tới các cấu kiện thẳng đứng chịu tải với giả thiết sàn tuyệt đối cứng trong mặt phẳng của chúng.
4. Xác định chu kỳ dao động cơ bản T1 của công trình
Đối với nhà có chiều cao không lớn hơn 40 m, chu kỳ dao động cơ bản T1 (tính bằng giây) có thể được xác định gần đúng theo công thức:
T1 = Ct · H3/4
Trong đó:
- Ct = 0,085 đối với khung thép không gian chịu mômen;
- Ct = 0,075 đối với khung bê tông cốt thép không gian chịu mômen và khung thép có giằng lệch tâm;
- Ct = 0,050 đối với các loại kết cấu khác.
- H là chiều cao công trình, tính bằng mét (m), đo từ mặt móng hoặc từ đỉnh của phần cứng phía dưới đến đỉnh công trình.
II. THỰC HÀNH TÍNH TOÁN TRÊN PHẦN MỀM ETABS
Bước 1. Gán sàn tuyệt đối cứng (Rigid Diaphragm)
Mục đích: Giả thiết sàn tuyệt đối cứng trong mặt phẳng để truyền tải trọng đều lên cột, dầm, vách.
Trong ETABS: Vào Assign → Shell → Diaphragm → tạo Diaphragm (ví dụ: D1) → gán cho toàn bộ sàn ở mỗi tầng.
Bước 2. Khai báo khối lượng (Mass Source)
Nguyên tắc: Tải trọng động đất tỉ lệ với khối lượng công trình. Theo TCVN 9386, khối lượng gồm toàn bộ tĩnh tải và một phần hoạt tải.
Trong ETABS: Vào Define → Mass Source → chọn “From Loads” và gán: 100% Dead load (tĩnh tải) và một phần hoạt tải theo hệ số tổ hợp ΨEi.
Bước 3. Định nghĩa tải trọng và phổ phản ứng
Tải trọng động đất tự động: ETABS có thể tự sinh lực động đất theo phương pháp tĩnh lực ngang.
-
Vào Define → Load Patterns, tạo EQX và EQY cho hai phương X, Y.
-
Chọn Type = Quake và Auto Lateral Load = TCVN 9386:2012.
-
Khai báo tham số TCVN 9386:
-
Nhập ag /g = (
γI × agR)/g, xem hướng dẫn tính gia tốc nền thiết kế ag -
Nhập loại đất nền (A/B/C/D/E), xem hướng dẫn chọn loại đất nền
-
Nhập hệ số ứng xử q, xem hướng dẫn chọn q
-
Xét độ lệch tâm ngẫu nhiên 5%.
-
Nhập chiều cao H tính toán động đất (tính từ trệt lên mái)
-
-
Kết quả: ETABS sẽ tự động tính lực cắt đáy và phân phối lực động đất lên từng tầng.
Bước 4. Phân tích mô hình
- Chạy phân tích: Thực hiện phân tích để tính nội lực, chuyển vị do động đất.
- Kiểm tra: So sánh lực cắt đáy từ ETABS với tính tay theo TCVN9386:2012; nếu sai khác > ±10% cần rà soát khai báo.
Bước 5. Tổ hợp tải trọng
Nguyên tắc: Hiệu ứng động đất phải tổ hợp cùng tĩnh tải, hoạt tải để xét trường hợp bất lợi.
Trong ETABS: Vào Define → Load Combinations, khai báo các tổ hợp ví dụ:
Gk,j + P +Ψ2,i·Qk,i + EEd
Trong đó: EEd là hiệu ứng tải trọng động đất; Gk,j là tĩnh tải; P là tải trọng trước (nếu có); Qk,i là hoạt tải.
Tham khảo ngay khóa khóa học chuyên sâu về tính toán tải trọng động đất theo TCVN 9386:2012 tại Vietcons
CÁM ƠN QUÝ ĐỘC GIẢ ĐÃ QUAN TÂM VÀ THEO DÕI BÀI VIẾT CỦA VIETCONS.EDU.VN !
Các bạn có thể liên hệ trực tiếp Fanpage (https://www.facebook.com/VietConsEducation) của trung tâm để đặt câu hỏi. Chúng tôi sẽ giải đáp thêm cho bạn.
Quét mã QR
