Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010
330
NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC VÀ THIẾT KẾ KHUNG CHỊU TẢI TRỌNG
NGANG CÓ XÉT ĐẾN SỰ HÌNH THÀNH KHỚP DẺO
FORMATION OF PLASTIC HINGE WHEN ANALYSIS AND DESIGN THE
REINFORCED CONCRETE FRAME UNDER LATERAL LOAD

SVTH: Lê Xuân Quang
Lớp 05X1D, Khoa Xây Dựng Dân Dụng & CN, Trường Đại học Bách khoa
GVHD: ThS. Trịnh Quang Thịnh
Khoa Xây Dựng Dân Dụng và CN, Trường Đại học Bách khoa

TÓM TẮT
Mục đích của đề tài là nghiên cứu sự làm việc và thiết kế khung chịu tải trọng ngang bằng
phương pháp đẩy dần với sự hỗ trợ của phần mềm Sap2000. Kết quả tính toán được đem so sánh
với các phương pháp tính toán công trình chịu tải trọng ngang khác từ đó đánh giá hiệu quả của
việc thiết kế công trình.
ABSTRACT
This thesis uses the Push-over method in order to show the behaviour of reinforced
concrete frame under lateral load. And the Push-over method is carried out by using SAP2000
software. The result of calculation from this method is compared with exist methods. Thenceforth
we can assess the efficacy of design the structure.
1. Mở đầu
Trong các tiêu chuẩn tính toán động đất thì hầu hết đều cho kết cấu làm việc trong
giới hạn đàn hồi và quan niệm vật liệu bê tông là hoàn toàn đàn hồi, tuy nhiên bê tông lại
là vật liệu đàn hồi dẻo, việc xem xét kết cấu làm việc ngoài miền đàn hồi hứa hẹn là một
phương pháp tính toán đơn giản và đánh giá trực quan sự làm việc của công trình hơn so
với các phương pháp khác.
Trong các phương pháp phân tích công trình chịu tải trọng động đất như phương
pháp phân tích tĩnh lực ngang tương đương, phương pháp phân tích phổ phản ứng, phương
pháp phân tích theo lược sử thời gian và phương pháp phân tích tĩnh bằng đẩy cưỡng bức

thế nào và đặc biệt là kiểm tra lại kết quả thiết kế đối với công trình chịu tải trong ngang,
các vị trí hư hỏng xuất hiện trên công trình đã hợp lý hay chưa.
Còn với phương pháp phân tích tĩnh bằng đẩy cưỡng bức này thì tải trọng ngang
được tăng một cách liên tục và đều đặn, cho phép xác định những điểm yếu và những kiểu
hư hỏng sẽ được tìm thấy trên công trình một cách trực quan. Để trình bày nội dung nghiên
cứu, tác giả sử dụng phần mềm Sap2000 với tính năng phân tích Push-over để thực hiện đề
tài.
3. Nội dung và phương pháp nghiên cứu
3.1. Nội dung phương pháp phân tích tĩnh phi tuyến
Đặc điểm của phương pháp tính toán này là quá trình biến dạng phi tuyến của kết
cấu xảy ra dưới tác động gia
tăng đều đặn của tải trọng
ngang trong khi tải trọng đứng
vẫn giữ nguyên không thay đổi.
Quá trình gia tăng đều đặn tải
trọng ngang này được thực hiện
cho đến khi nút kiểm tra
(thường là cao trình đỉnh mái)
có chuyển vị ngang bằng
chuyển vị mục tiêu định trước,
hoặc cho tới khi lực cắt đáy đạt
lực cắt mục tiêu. Chuyển vị
mục tiêu là chuyển vị ngang
cực đại của cao trình mái có thể
đạt tới trong quá trình chịu tác động địa chấn thiết kế. Biến dạng và nội lực của kết cấu
được giám sát một cách liên tục trong quá trình kết cấu chuyển vị ngang. Phương pháp này
cho phép theo dõi quá trình chảy dẻo và phá hoại của các cấu kiện thành phần cũng như
toàn bộ hệ kết cấu, cũng cho phép xác định chuyển vị ngang không đàn hồi trên toàn bộ
chiều cao của công trình và cách thức sụp đổ của hệ kết cấu. Khả năng chịu lực và độ dẻo
cần thiết ở chuyển vị mục tiêu hoặc lực cắt đáy mục tiêu thường được dùng để kiểm tra

nền được lấy là a
gr
= 0.1041g. Quá trình tính toán nội lực được em thực hiện bằng phần
mềm Sap2000 và sử dụng chức năng phương pháp phân tích đẩy dần lên mô hình công
trình. Các thuộc tính về khớp dẻo của kết cấu được sử dụng mặc định trong phần mềm.
Sau khi tính toán được lực cắt đáy của công trình chịu theo phương pháp phân tích
phổ và lực cắt đáy của công trình theo phương pháp phân tích tĩnh phi tuyến với chuyển vị
đỉnh mái lớn nhất cho phép của công trình là 1/750 [2], tác giả có so sánh lực cắt đáy của 2
phương pháp phân tích.
Theo kết quả tính toán theo phương pháp phân tích phổ thì lực cắt đáy tương ứng
với dạng dao động thứ nhất do động đất gây ra là: F
X,1
= 5406 kN.
Từ kết quả của phương pháp đẩy dần và lực cắt đáy do tải động đất gây ra ta có
nhận xét sau: lực cắt đáy do tải động đất gây ra theo phương pháp phân tích phổ với dạng
dao động 1 so với phương pháp đẩy dần thì lực cắt đáy này thuộc bước số 8 đến số 9 của
phương pháp đẩy dần.
Điều này cho thấy với phương pháp phổ thì kết cấu đang làm việc ở mức an toàn,
chưa có vị trí nào của công trình hình thành khớp dẻo. Nếu sử dụng Load pattern cho việc
Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010
333
phân tích đẩy dần cho các dạng dao động sau, tương ứng với các Load pattern có dạng dao
động cao thì độ cứng của công trình ở các dạng dao động đó rất lớn nên rất khó đẩy dần
đến chuyển vị mục tiêu đồng thời khó để đánh giá so sánh với phương pháp khác.
Bảng 1. Bảng kết quả đẩy dần theo phương X
TABLE: Pushover Curve - DDX1-PUSH
Step Displacement BaseForce AtoB BtoIO Total
m kN
0 0 0 3502 0 3502
1 0.0114 643.475 3502 0 3502

Tiến hành khai báo cấp độ bền bê tông và hàm lượng cốt thép trong công trình như bảng
sau:
Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010
334
Bảng 2. Sơ bộ chọn hàm lượng cốt thép trong dầm và cột
Nhóm
I
(tầng hầm-4)
II
(tầng 5-10)
III
(tầng 11-15)
IV
(tầng 16-20)
V
( tầng 21-26)
Dầm 40.46 cm
2
46.76 cm
2
51.67 cm
2
47.09 cm
2
46.8 cm
2

Cột 24Ф32 24Ф28 24Ф22 24Ф18 16Ф18
Thực hiện đẩy dần đến giá trị lớn nhất theo một phương xác định để xác định sự
làm việc của khung ngang theo phương đó. Chọn phương Y dùng để đánh giá sự làm việc