Hiện nay, việc tính toán tải trọng động đất cho kết cấu công trình được tiến hành theo tiêu chuẩn TCXDVN 375-2006. Tiêu chuẩn 375-2006 là bản dịch của EuroCode 8, qua đó, thay vì khái niệm cấp động đất như trước đây, nguy cơ và sức mạnh của động đất đươc đánh giá thông qua giá trị Đỉnh gia tốc nền. Với một loạt các quy định ngặt nghèo về cách thức áp dụng và quy định về cấu tạo, TCXDVN 375-2006 đang gây ra không ít khó khăn cho người thiết kế khi xác định tải trọng của động đât tác dụng lên công trình. Bài viết này nêu ra các phương pháp khai báo tải trọng động đất trong Etabs.
GỒM 3 PHƯƠNG PHÁP:
Phương pháp 1: Tải trọng động đất được tính toán hoàn toàn tự động trong ETAB
Do TCXDVN 375-2006 được biên dịch từ EuroCode 8, nên ta có thể sử dụng phương pháp khai báo tải trọng động đất theo tiêu chuẩn EuroCode 8 để Etabs tính toán tải trọng động đất một cách tự động hoàn toàn (các phiên bản cũ như 9.2 không sử dụng được phương pháp này). Trong phương pháp này, chúng ta phải khai báo giá trị của đỉnh gia tốc nền, loại đất nền, hệ số ứng xử của kết cấu Các bước tiến hành:
Lựa chọn tiêu chuẩn EuroCode 8 cho việc tính toán tải trọng động đất
Khai báo các thông số
Trong form trên. – Mục Direction and Eccentricity dùng để khai báo phương của lực và độ lệch tâm ngẫu nhiên. Ví dụ trong trường hợp tải trong động đất theo phương X, ta chọn X Dir + Eccen Y với ý nghĩa rằng tải trọng theo phương X, và kể đến độ lệch tâm ngẫu nhiên. Giá trị của độ lệch tâm được khai trong: Ecc. Ratio, giá trị này áp dụng chung cho tất cả các tầng. Đối với trường hợp độ lệch tâm giữa các tầng là khác nhau, ta khai báo trong phần Override Diaph. Eccen. – Mục Time Period dùng để khai báo chu kỳ dao động của hệ kết cấu. Lựa chọn Approxomate áp dụng cho trường hợp tính toán gần đúng chu kỳ dao động, giá trị khai báo là chiều cao của công trình. Lựa chọn Program Calc có nghĩa là Etabs sẽ tính toán chu kỳ dao động của kết cấu. Lựa chọn User Defined dùng cho trường hợp người dùng nhập trực tiếp giá trị chu kỳ dao động của kết cấu. – Mục Story Range dùng để khai báo các tầng sẽ chịu tải trọng động đất – Mục Parameters dùng để khai báo các tham số liên quan đến việc xác định tải trọng động đất. Ground Acceleration, ag là giá trị của gia tốc nền, đã được bao gồm hệ số tầm quan trọng của công trình. Spectrum Type là dạng của phổ phản ứng gia tốc, tùy thuộc vào vận tốc sóng mặt mà sử dụng dạng phổ nào (quy định trong EuroCode 8). Qua so sánh mục 3.2.2.2 trong tiêu chuẩn EuroCode 8 và mục 3.2.2.2 trong tiêu chuẩn TCXDVN 375-2006, Spectrum Type có giá trị là 1 là phù hợp với tiêu chuẩn Việt Nam. Group Type là dạng của nền đất, phụ thuộc vào chỉ số SPT trung bình ở 30m đầu tiên để xác định loại nền đất. Lower Bound Facor, Beta là chỉ số cận dưới của phổ.
Phương pháp 2:Tải trọng động đất được tính toán tự động 1 phần trong ETAB
Trong phương pháp này, bạn phải tính toán các giá trị của phổ phản ứng gia tốc và lưu vào 1 file *.txt, nội dung của file này như sau
Sau khi chọn file. click Display Graph để chọn Etabs đọc và biếu diễn phổ phản ứng gia tốc
Bạn có thể chọn Convert to User Defined để Etabs chép dữ liệu từ file này vào file *.EDB Chúng ta đã khai báo xong phổ phản ứng gia tốc, nhiệm vụ tiếp theo là khai báo trường hợp tải trong động đất. Vào menu Define > Response Spectrum Case, cửa số Define Response Spectra sẽ xuất hiện.
Click Add New Spectrum, cửa sổ Response Spectrum Case Data sẽ xuất hiện
Trong mục Input Response Spectra, chọn phương tương ứng và nhập giá trị ở ô Scale Factor với giá trị phụ thuộc vào đơn vị đang sử dụng. Lưu ý rằng đơn vị mặc định của phổ phản ứng gia tốc là m/s2, nên nếu đang dùng đơn vị mm, bạn phải nhập giá trị 1000 vào ô Scale Factor. Tiếp tục khai báo cho các phương khác, và từ đây bạn có thể đưa tải trọng vào tổ hợp như các trường hợp tải trọng khai báo thông thường.
Phương pháp 3: Người dùng tự tính toán tải trọng động đất và khai báo vào ETAB như tải trọng thông thường
Trong phương pháp này, người dùng phải tính toán giá trị của tải trọng động đất và gán cho các tầng (thông qua Diaphragms). Giá trị của tải trọng động đất được xác định theo tiêu chuẩn TCXDVN 375-2006. Tùy thuộc vào mức độ của công trình, giá trị tải trọng động đất có thể xác định theo phương pháp tĩnh lực ngang tương đương (mục 4.3.3.2) hoặc phương pháp phân tích phổ phản ứng dạng dao động (mục 4.3.3.3). Với phương pháp phân tích phổ phản ứng dạng dao động, tải trọng tác động lên tầng thứ k trong dạng dao động thứ i của công trình được xác định theo công thức sau:
Số dạng giao động được xét đến được nêu trong mục 4.3.3.3.1 của tiêu chuẩn. Các bước gán tải trọng động đất như sau: Khai báo trường hợp tải trọng
Chức năng Apply at Center of Mass sẽ tự động gán tải trọng động đất vào tâm khối lượng của kết cấu, với độ lệch ngẫu nhiên là 0.05 (5%)