Việc xác định tải trọng động đất chính xác là một thách thức lớn, bởi nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đặc điểm chuyển động địa chấn, động học công trình, và tính chất cơ lý của nền đất. Mặc dù công trình có thể trải qua phá hoại dẻo khi chịu động đất mạnh (yêu cầu phân tích phi tuyến), tiêu chuẩn vẫn cho phép áp dụng phương pháp phân tích đàn hồi kết hợp với hệ số ứng xử chiết giảm q.
Theo TCVN 9386-2012, có hai nhóm phương pháp phân tích chính:
1. Phương pháp phân tích đàn hồi (Linear-elastic analysis)
Các phương pháp này giả định kết cấu làm việc trong phạm vi đàn hồi tuyến tính và sử dụng hệ số ứng xử q để phản ánh khả năng tiêu tán năng lượng của công trình thông qua biến dạng dẻo.
1.1 Phương pháp phân tích tĩnh lực ngang tương đương (Lateral Force Method of Analysis)
Tham chiếu: Mục 4.3.3.2 – TCVN 9386:2012
Điều kiện áp dụng: Chỉ được sử dụng khi thỏa mãn cả hai điều kiện sau:
-
Chu kỳ dao động cơ bản T1 theo hai hướng chính nhỏ hơn các giá trị sau: T₁ ≤ {4·Tc;2.0s}
-
Thỏa mãn tiêu chí về tính đều đặn theo mặt đứng được nêu trong mục 4.2.3.3.
1.2 Phương pháp phân tích phổ phản ứng dạng dao động (Modal Response Spectrum Analysis - MRSA)
Tham chiếu: Mục 4.3.3.3 – TCVN 9386:2012
Áp dụng: Đây là phương pháp phổ biến và được khuyến khích áp dụng cho tất cả các loại công trình, kể cả những công trình không đáp ứng yêu cầu về tính đều đặn theo mặt đứng.
Nguyên tắc: Hệ kết cấu được phân tích thành các dạng dao động riêng, sau đó các đáp ứng của từng dạng dao động được tổ hợp lại để đưa ra kết quả tổng thể.
2. Phương pháp phi tuyến (Non-linear analysis)
Các phương pháp này được sử dụng khi cần đánh giá chi tiết hơn về ứng xử phi đàn hồi của kết cấu, đặc biệt là trong các trường hợp thiết kế theo quan điểm hiệu suất hoặc công trình có tính chất phức tạp.
2.1 Phương pháp tĩnh phi tuyến (đẩy dần - Pushover)
Tham chiếu: Mục 4.3.3.4.2 – TCVN 9386:2012
Thực hiện: Phân tích này được tiến hành dưới điều kiện trọng lực không đổi và một tải trọng ngang tăng đơn điệu cho đến khi đạt được một trạng thái giới hạn hoặc chuyển vị mục tiêu.
Ứng dụng:
-
Kiểm tra hặc đánh giá tỷ số vượt cường độ.
-
Xác định cơ chế dẻ và phân bố hư hỏng trong kết cấu.
-
Đánh giá tính năng kết cấu của nhà hiện hữu hặc nhà được cải tạo.
-
Có thể sử dụng thay thế phương pháp phân tích đàn hồi-tuyến tính có sử dụng hệ số ứng xử q, với chuyển vị mục tiêu làm cơ sở thiết kế.
2.2 Phương pháp phi tuyến theo thời gian (Non-linear Time History Analysis)
Tham chiếu: Mục 4.3.3.4.3 – TCVN 9386:2012
Nguyên tắc: Phương pháp này xác định phản ứng phụ thuộc thời gian của kết cấu bằng cách phân tích phương trình vi phân chuyển động, sử dụng các giản đồ gia tốc nền (các bản ghi gia tốc nền theo thời gian).
Thách thức: Phương pháp này đòi hỏi phải có sẵn các biểu đồ gia tốc nền. Đối với các vùng ít xảy ra động đất như Việt Nam, việc thu thập đầy đủ các số liệu này có thể gặp nhiều khó khăn.
BẢNG LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐỘNG ĐẤT THEO TCVN 9386:2012
| STT | Phương pháp |
Khi nào dùng? (Điều kiện chính) |
Ưu điểm (Tại sao dùng?) | Nhược điểm (Hạn chế) |
|---|---|---|---|---|
| I. PHÂN TÍCH ĐÀN HỒI (có dùng hệ số q) | ||||
| 1 | Tính lực ngang tương đương (Mục 4.3.3.2) |
Áp dụng khi thỏa mãn cả 2 điều kiện: 1. Chu kỳ dao động cơ bản T1 nhỏ hơn hoặc bằng 0.7Tc (T1 ≤ 0.7Tc). 2. Thỏa mãn tiêu chí về tính đều đặn theo phương đứng và phương ngang (Mục 4.2.3.3). |
Đỡ nhất, nhanh nhất. | Chỉ áp dụng cho công trình đơn giản, đều đặn. Không dùng cho công trình có đặc điểm động đất phức tạp. |
| 2 | Phổ phản ứng dạng dao động (Mục 4.3.3.3) |
Áp dụng cho mọi công trình, kể cả nhà cao, phức tạp, không đều. | Chính xác hơn tính lực ngang, xét được nhiều dạng dao động. | Phức tạp hơn tính lực ngang, cần phần mềm chuyên dụng. |
| II. PHÂN TÍCH PHI TUYẾN | ||||
| 1 | Tính phi tuyến (Pushover) (Mục 4.3.3.4.2) |
- Muốn kiểm tra khả năng chịu lực cuối cùng. - Muốn xem kết cấu biến dạng do dao động. - Đánh giá kết cấu cũ hoặc sửa chữa. - Dùng thay thế phương pháp đàn hồi nếu muốn. |
Hiểu rõ cơ chế hư hỏng, khả năng chịu đựng của công trình. | Chỉ là phân tích tĩnh, nên không xét được ảnh hưởng thời gian của động đất. |
| 2 | Phân tích theo thời gian (Time History) (Mục 4.3.3.4.3) |
Công trình rất quan trọng, đặc biệt phức tạp hoặc có dữ liệu động đất chính xác tuyệt đối. | Chính xác và toàn diện nhất, mô phỏng được nội lực, biến dạng theo thời gian thực tế. | Rất phức tạp, cần máy tính mạnh, và đặc biệt là cần dữ liệu động đất đầu vào đầy đủ – điều này hiếm có ở Việt Nam. |
Tham khảo ngay khóa khóa học chuyên sâu về tính toán tải trọng động đất tại Vietcons:
https://vietcons.edu.vn/tinh-toan-tai-trong-dong-dat-theo-tcvn-9386-2012
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
