Phân tích sự tương quan của gió và động đất tác động lên kết cấu nhà nhiều tầng tại Thành Phố Hồ Chí Minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

----------------------------------------

LÊ MINH

PHÂN TÍCH SỰ TƯƠNG QUAN CỦA GIÓ VÀ

ĐỘNG ĐẤT TÁC ĐỘNG LÊN KẾT CẤU

NHÀ NHIỀU TẦNG TẠI TP.HCM

LUẬN VĂN THẠC SỸ

XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

TP. Hồ Chí Minh, Năm 2020

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

----------------------------------------

LÊ MINH

PHÂN TÍCH SỰ TƯƠNG QUAN CỦA GIÓ VÀ

ĐỘNG ĐẤT TÁC ĐỘNG LÊN KẾT CẤU

NHÀ NHIỀU TẦNG TẠI TP.HCM

Chuyên ngành : Xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp

Mã số chuyên ngành : 60 58 02 08

LUẬN VĂN THẠC SĨ

XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS. NGUYỄN TRỌNG PHƯỚC

TP. Hồ Chí Minh, Năm 2020

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi tên là Lê Minh, học viên cao học ngành Kỹ thuật xây dựng công trình dân

dụng và công nghiệp, khóa 2017 trường Đại học Mở thành phố Hồ Chí Minh. Tôi cam

đoan rằng luận văn này với tiêu đề “Phân tích sự tương quan của gió và động đất tác

động lên kết cấu nhà nhiều tầng tại TP.HCM” là bài làm của chính tôi. Ngoại trừ

những tài liệu tham khảo được trích dẫn trong luận văn này, tôi cam đoan rằng toàn

phần hay những phần nhỏ của luận văn này chưa từng được sử dụng để nhận bằng cấp

tại các trường đại học hay cơ sở đào tạo khác.

Không có sản phẩm, nghiên cứu nào của người khác được sử dụng trong luận

văn này mà không trích dẫn theo đúng quy định.

Tác giả luận văn

Lê Minh

ii

LỜI CÁM ƠN

Trong quá trình học tập tại Trường Đại học Mở TPHCM, tôi được học hỏi và bổ

sung những trí thức bổ ích cho công việc của mình và bài luận cuối khóa này cũng góp

thêm vào tri thức mà tôi đã nhận được.

Đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy hướng dẫn luận văn này, PGS.TS

Nguyễn Trọng Phước, đã giúp tôi định hướng về đề tài và luôn tận tình hướng dẫn để

tôi hoàn thành luận văn này với kết quả tốt nhất. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn Lãnh

đạo Trường Đại học Mở TPHCM, Quý Thầy Cô khoa Sau đại học và khoa Xây dựng,

đã tạo điều kiện tốt nhất trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn của mình.

Học viên gửi lời cảm ơn đến các tác giả trước đây đã nghiên cứu, công bố và

cung cấp tài liệu có liên quan đến luận văn này để học viên tham khảo và hoàn thành

luận văn. Cuối cùng, học viên xin gửi lời biết ơn đến gia đình đã luôn quan tâm, ủng

hộ và động viên và cảm ơn các anh chị, các bạn học viên cao học đã hổ trợ nhiệt tình

để chúng ta cùng hoàn thành tốt khóa học.

Dù đã cố gắng hoàn thành luận văn trong thời gian quy định, tuy vậy chắc không

thể tránh được những thiếu sót. Tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của

Quý Thầy để luận văn này thêm hoàn thiện.

Xin chân thành cảm ơn!

Học viên Lê Minh

iii

TÓM TẮT

Luận văn này đánh giá sự tác động của gió và động đất lên kết cấu công trình

dạng chung cư nhiều tầng (15 đến 35 tầng) tại thành phố Hồ Chí Minh. Các nghiên

cứu trước đây thường chỉ dừng lại ở mức tính toán, khảo sát công trình ở một độ cao

nhất định, chưa rút ra được so sánh tương quan giữa hai dạng tải trọng. Luận văn này

khảo sát những công trình nhiều tầng ở thành phố Hồ Chí Minh với hệ kết cấu phổ

biến hiện này là khung vách kết hợp lõi cứng. Tải trọng gió gồm có thành phần tĩnh và

động được xác định theo tiêu chuẩn ngành; Ứng xử của hệ khi chịu động đất cũng

được thực hiện theo tiêu chuẩn ngành hiện hữu. Phương pháp để giải quyết bài toán

trong đề tài là phần tử hữu hạn với phần mềm ETABS 2016 để mô hình kết cấu các

công trình. Từ kết quả của ứng xử đầu ra gồm có chuyển vị, nội lực do hai tác động

đó, sự tương quan giữa hai tác động đối với kết cấu được tìm. Việc đánh giá tương

quan này có thể được dùng kiểm tra sơ bộ trong công tác thiết kế kết cấu.

iv

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN.............................................................................................................i

LỜI CÁM ƠN..................................................................................................................ii

TÓM TẮT...................................................................................................................... iii

MỤC LỤC......................................................................................................................iv

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH....................................................................................vii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU................................................................................ viii

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU...................................................................................................1

1.1 Đặt vấn đề..................................................................................................................1

1.2 Mục tiêu luận văn ......................................................................................................2

1.3 Đối tượng, phạm vị và phương pháp nghiên cứu......................................................2

1.4 Bố cục luận văn .........................................................................................................3

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN...........................................................................................4

2.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG ...........................................................................................4

2.2 MỘT SỐ CÔNG BỐ TRONG NƯỚC......................................................................4

2.2.1 Tính toán nhà cao tầng bê tông cốt thép chịu tác động động đất theo tiêu

chuẩn TCVN 9386:2012 và UBC 1997 (Nguyễn Đại Minh, Cao Sĩ Hùng, 2017) [10]4

2.2.2 Tính toán tải trọng và nội lực trong kết cấu nhà cao tầng do tác động của gió

theo tiêu chuẩn Việt Nam, Hoa Kỳ và ống thổi khí động (Trần Hoàng Việt, 2015)

[11] ...................................................................................................................................4

2.2.3 Tính toán tải trọng gió lên nhà cao tầng theo tiêu chuẩn Eurocode (Nguyễn

Mạnh Cường, 2011) [12]................................................................................................5

2.2.4 Tính toán tải trọng gió cho nhà cao tầng có mặt bằng hình tròn theo tiêu

chuẩn Việt Nam và tiêu chuẩn EUROCODE (Phạm Ánh Tuyết, 2017) [13]..............5

2.2.5 Nghiên cứu và tính toán nhà cao tầng có xét đến tải trọng động tại Hải Phòng

(Đào Huy Tân, 2015) [14] ..............................................................................................6

v

2.2.6 So sánh tiêu chuẩn tính toán tải trọng gió theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN

2737:1995 với tiêu chuẩn Châu Âu EUROCODE EN 1991-1-4 & tiêu chuẩn Hoa

Kỳ ASCE/SEI 7-05 (Ngô Đức Dũng, 2015) [15]...........................................................6

2.2.7 Tính toán tải trọng động do gió và động đất tác dụng lên nhà cao tầng tại Hải

Phòng (Trần Vũ, 2017) [16]..........................................................................................7

2.3 MỘT SỐ CÔNG BỐ NGOÀI NƯỚC.......................................................................7

2.3.1 The Effect of Wind Loads on the Seismic Performance of Tall Buildings

(Shilpa Nirman Thilakarathna, Naveed Anwar, Pramin Norachan, Fawad Ahmed

Naja, 2018) [27] ..............................................................................................................7

2.3.2 Seismic and wind effects on high rise structure using Etabs (A. Naga Sai, G.

Radha Devi, 2018) [28]...................................................................................................7

2.3.3 Một số tài nước ngoài khác....................................................................................8

2.4 SỰ KHÁC BIỆT CỦA ĐỀ TÀI................................................................................8

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN NHÀ CAO TẦNG CHỊU TÁC

ĐỘNG CỦA TẢI TRỌNG NGANG ............................................................................10

3.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG .........................................................................................10

3.2 KHÁI QUÁT VỀ NHÀ CAO TẦNG .....................................................................10

3.2.1 Định nghĩa, quy ước về nhà cao tầng .................................................................10

3.2.2 Yêu cầu đối với thiết kế kết cấu nhà cao tầng.....................................................10

3.2.3 Sơ bộ hệ kết cấu [7]..............................................................................................11

3.2.4 Bố trí kết cấu.........................................................................................................12

3.2.5 Nguyên lý tính toán kết cấu nhà cao tầng...........................................................14

3.3 Cơ sở lý thuyết động lực học công trình .................................................................15

3.4 Tải trọng gió ............................................................................................................17

3.4.1 Thành phần tĩnh của tải trọng gió.......................................................................18

3.4.2 Thành phần động của tải trọng gió.....................................................................19

3.4.3 Tổ hợp tải trọng gió..............................................................................................21

vi

3.5 Tải trọng động đất ...................................................................................................22

3.5.1 Tổng quan .............................................................................................................22

3.5.2 Cơ sở lý thuyết ......................................................................................................23

3.5.3 Tổ hợp các hệ quả của các thành phần động đất...............................................29

3.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG...........................................................................................31

CHƯƠNG 4: KHẢO SÁT NHÀ CAO TẦNG CHỊU TÁC ĐỘNG CỦA TẢI TRỌNG

NGANG.........................................................................................................................32

4.1 GIỚI THIỆU............................................................................................................32

4.1.1 Đặc điểm công trình khảo sát..............................................................................32

4.1.2 Phần mềm sử dụng ...............................................................................................32

4.2 LẬP MÔ HÌNH TÍNH TOÁN ................................................................................34

4.3 TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG LÊN CÔNG TRÌNH.............................34

4.3.1 Tải trọng thẳng đứng............................................................................................35

4.3.2 Tải trọng gió .........................................................................................................36

4.3.3 Tải trọng động đất................................................................................................44

4.4 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN.........................................................................................46

4.5 NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ .................................................................................64

4.6 KẾT LUẬN .............................................................................................................66

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................68

5.1 KẾT LUẬN .............................................................................................................68

5.2 KIẾN NGHỊ.............................................................................................................69

TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................70