Hotline:
0888080290
Điện thoại:
0888080290
Động đất và thiết kế công trình chịu động đất
4.5
1469
Lượt xem
1
Lượt đọc
Tác giảNguyễn Lê Ninh
ISBN978-604-82-2398-4
ISBN điện tử978-604-82-4110-0
Khổ sách17x24 cm
Năm xuất bản (tái bản)2018
Danh mụcNguyễn Lê Ninh
Số trang515
Ngôn ngữvi
Loại sáchEbook;Sách giấy;
Quốc giaViệt Nam
Xem đầy đủ
Giới thiệu
Mục lục

Động đất là một hiện tượng thiên nhiên gây ra rất nhiều thảm họa cho con người và các công trình xây dựng. Trong suốt chiều dài phát triển nhân loại, để bảo vệ sinh mạng của mình và tài sản vật chất xã hội, con người đã có rất nhiều nỗ lực trong việc nghiên cứu phòng - chống động đất. Tuy đã có những bước tiến rất ngoạn mục trong lĩnh vực này, nhưng con người vẫn không ngăn được những thảm họa do động đất gây ra. Các trận động đất xẩy ra trong những năm gần đây tại Nhật Bản (1995), Thổ Nhĩ Kỳ (1999), Hy Lạp (1999), Đài Loan (1999), Ấn Độ (2001), Apganistan (2002), Iran (2004), Indonesia (2004)... đã chứng minh cho điều đó.

Với trình độ khoa học - công nghệ hiện nay, con người chưa có khả năng dự báo một cách chính xác động đất sẽ xẩy ra lúc nào? ở đâu? và mạnh đến mức nào? Động đất cùng với những thay đổi bất lợi khác của môi trường sống trong những thập niên gần đây đã đặt con người trước những thách thức ngày càng nghiêm trọng. Hoạt động động đất có khuynh hướng ngày càng gây ra nhiều thiệt hại nặng nề cho tính mạng, tâm l‎ý con người và của cải xã hội trên quy mô khu vực và toàn cầu. Trong bối cảnh đó, con người đã phải thay đổi chiến lược phòng chống động đất, thay vì nghiên cứu hoàn thiện phương pháp dự báo con người chuyển sang tìm các biện pháp tích cực để sống chung với nó. Vì vậy, mục đích của việc thiết kế kháng chấn đã phải thay đổi, chuyển từ bảo vệ công trình sang bảo vệ sinh mạng của con người, hạn chế các hư hỏng và duy trì hoạt động các công trình quan trọng có chức năng bảo vệ dân sự. Điều này cũng đồng nghĩa với việc phải thay đổi yêu cầu thiết kế kháng chấn công trình, chuyển từ không hư hỏng sang không sụp đổ và hạn chế đến mức tối đa các hư hỏng. Để không bị sụp đổ, công trình phải có khả năng hấp thụ và phân tán lượng động năng mà nó nhận được trong thời gian xẩy ra động đất. Do vậy sự hiểu biết nguyên ‎lý cân bằng năng lượng sẽ là chìa khóa để phát triển một phương pháp thiết kế kháng chấn hiện đại cho các công trình xây dựng. Trên cơ sở này, một trong các nội dung chủ yếu của các tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn cho nhà và công trình xây dựng trong các vùng có động đất hiện nay là tạo ra các hệ kết cấu với các cấu kiện có khả năng tiêu tán một lượng năng lượng đáng kể thông qua các chu kỳ biến dạng không đàn hồi ổn định, trong khi vẫn giữ được mức độ hư hỏng của công trình trong giới hạn cho phép. 

Việt Nam chúng ta đã được xác định nằm trong vùng có hoạt động động đất trung bình và yếu. Trên lãnh thổ Việt Nam đã từng xẩy ra trên 1000 trận động đất có cường độ khác nhau, trong đó có 2 trận động đất cấp VIII, 11 trận động đất cấp VII và 60 trận động đất cấp VI (theo thang MSK-64). Các kết quả nghiên cứu cho thấy tại nhiều vùng trên lãnh thổ Việt Nam khi thiết kế các công trình xây dựng phải xét tới tác động động đất. Cuối tháng 9 năm 2006, Bộ Xây dựng đã có Quyết định số 28/2006/QĐ-BXD ban hành Tiêu chuẩn TCXDVN 375:2006 "Thiết kế công trình chịu động đất". Tiêu chuẩn TCXDVN 375:2006 được biên soạn trên cơ sở chấp nhận tiêu chuẩn của Châu Âu "Eurocode 8: thiết kế kháng chấn công trình" viết tắt là EN 1998-1:2004 có bổ sung và thay thế các phần mang tính đặc thù của Việt Nam. Tiêu chuẩn EN 1998-1:2004 được đánh giá là một tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn tiên tiến nhất hiện nay, phản ánh các kết quả thu được từ nhiều chương trình nghiên cứu rộng lớn được thực hiện trong những thập niên gần đây ở Châu Âu và trên thế giới trong lĩnh vực kháng chấn công trình. 

Kháng chấn công trình có thể xem là một lĩnh vực khoa học đa ngành, liên quan tới các kiến thức từ địa chất học, địa chấn học, động lực học công trình đến quy hoạch, kiến trúc và xã hội học. Đây là một lĩnh vực khoa học còn khá mới mẻ ở Việt nam, nên mục tiêu chủ yếu của cuốn sách là cung cấp các kiến thức cơ sở về địa chấn học công trình, động lực học công trình và thiết kế công trình chịu động đất cho những người đã có trình độ cơ bản mới bắt đầu làm quen với lĩnh vực này. Qua cuốn sách, người đọc có thể nắm bắt được những vấn đề phức tạp liên quan tới các khái niệm về độ bền, độ cứng, độ dẻo, khả năng phân tán năng lượng, kỹ thuật kiểm soát dạng phá hoại - trong quan niệm thiết kế kháng chấn hiện đại, từ đó giúp người đọc hiểu và diễn đạt đúng nội dung tiêu chuẩn TCXDVN 375:2006 vừa mới được ban hành. 

Nội dung của cuốn sách gồm 7 chương, được viết trên cơ sở các bài giảng môn học "Động lực học và tính toán kháng chấn công trình" ở trường Đại học Quốc gia Xây dựng công trình (INES de Génie civil) ở Chlef - Algérie từ năm 1985 đến 1989 và môn học "Động đất và Lý‎ thuyết tính toán công trình chịu động đất" trong chương trình đào tạo sau đại học tại trường Đại học Xây dựng từ năm 1996 đến nay. 

Đối tượng của cuốn sách này là các kỹ sư xây dựng làm việc trong các cơ sở thiết kế và thi công, các kiến trúc sư, sinh viên và học viên cao học ngành xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp, những người làm công tác nghiên cứu và giảng dạy trong lĩnh vực xây dựng. Với các vấn đề được đề cập tới trong nội dung, các đối tượng trên sẽ có khả năng làm việc một cách hiệu quả với các chuyên gia trong nhiều lĩnh vực khác nhau (địa chất học, địa chấn học, kiến trúc, quy hoạch...) trong các dự án thiết kế công trình chịu động đất.

Xem đầy đủ

Mục Lục

 Trang
Chương I. Động đất và chuyển động của nền đất 
1.1. Cấu tạo của quả đất13
1.2. Động đất14
1.2.1. Định nghĩa và phân loại14
1.2.2. Nguồn gốc của động đất15
1.3. Sóng địa chấn và sự truyền sóng27
1.3.1. Sóng địa chấn 27
1.3.2. Ảnh hưởng của nền đất tới chuyển động địa chấn31
1.3.3. Ảnh hưởng của chuyển động địa chấn tới nền đất33
1.4. Đánh giá sức mạnh động đất34
1.4.1. Thang cường độ động đất34
1.4.2. Thang độ lớn động đất41
1.4.3. Năng lượng của chuyển động địa chấn và mối quan hệ 
          giữa cường độ và độ lớn động đất47
1.5. Các đặc trưng của chuyển động nền đất49
1.5.1. Biên độ lớn nhất của chuyển động nền đất51
1.5.2. Khoảng thời gian kéo dài chuyển động mạnh52
1.5.3. Nội dung tần số của gia tốc nền54
1.6. Đánh giá các thông số của chuyển động nền đất61
1.6.1. Độ lớn động đất và khoảng cách đến nơi gây ra động đất61
1.6.2. Sự phát triển các biểu thức dự đoán chuyển động mạnh 
                     nền đất63
1.6.3. Đánh giá các thông số biên độ chuyển động65
1.7. Tính toán nguy cơ động đất69
1.7.1. Các phương pháp tính toán nguy cơ động đất69
1.7.2. Tính toán xác suất nguy cơ động đất71
1.8. Các thiết bị đo động đất80
1.8.1. Nguyên lý hoạt động của các thiết bị đo động đất80
1.8.2. Các máy gia tốc ghi chuyển động mạnh84
1.8.3. Các mạng thiết bị đo chuyển động mạnh nền đất84
1.9. Động đất trên lãnh thổ Việt Nam85
1.9.1. Cấu trúc kiến tạo Việt Nam và vùng lân cận85
1.9.2. Các đứt gẫy trên lãnh thổ Việt Nam87
1.9.3. Các trận động đất đã xẩy ra trên lãnh  thổ Việt Nam91
1.9.4. Tần suất hoạt động động đất ở Việt Nam92
1.9.5. Một số các kết quả nghiên cứu động đất đã đạt được93
Chương II. Cơ sở của Động lực học công trình và tính toán kháng chấn các hệ kết cấu đàn hồi 
                   
2.1. Một số Khái niệm cơ bản trong động lực học công trình99
2.1.1. Sự khác nhau cơ bản giữa bài toán động và tĩnh99
2.1.2. Các loại tải trọng động100
2.1.3. Bậc tự do động 101
2.2. Dao động của hệ kết cấu đàn hồi có một bậc tự do động103
2.2.1. Hệ kết cấu đàn hồi có một bậc tự do động chịu tải trọng 
                     bất kỳ103
2.2.2. Hệ kết cấu đàn hồi có một bậc tự do động chịu tác động 
                     động đất106
2.2.3. Dao động tự do107
2.2.4. Dao động cưỡng bức115
2.2.5. Phổ phản ứng động đất của hệ kết cấu đàn hồi124
2.2.6. Biểu diễn phổ phản ứng126
2.3. Dao động của hệ kết cấu đàn hồi có nhiều bậc tự do137
2.3.1. Dao động của hệ kết cấu chịu tác động của tải trọng bất kỳ137
2.3.2. Dao động của hệ kết cấu chịu tác động động đất142
2.3.3. Chu kỳ và dạng dao động của hệ kết cấu144
2.3.4. Tính chất trực giao của các dạng dao động147
2.3.5.  Kỹ thuật phân tích dạng chính148
2.3.6. Phổ phản ứng của hệ kết cấu đàn hồi có nhiều bậc tự do 
                     chịu chuyển động động đất158
2.3.7. Số dạng dao động được xét tới trong tính toán161
2.3.8. Tổ hợp các phản ứng lớn nhất của các dạng chính163
2.3.9. Quy trình tính toán phản ứng động của hệ kết cấu đàn hồi 
                    có nhiều bậc tự do166
2.4. Dao động của hệ kết cấu đàn hồi có vô số bậc tự do169
2.4.1. Phương trình vi phân tổng quát dao động ngang của thanh 
                    thẳng chịu uốn170
2.4.2. Dao động tự do không lực cản của thanh thẳng chịu uốn 
                    có tiết diện không đổi172
2.4.3. Dao động ngang của thanh chịu cắt có tiết diện không đổi178
2.4.4. Dao động của hệ chịu tác động động đất181
Chương III. Cơ sở của động lực học công trình và tính toán kháng 
                     chấn các hệ kết cấu không đàn hồi
3.1. Ý nghĩa của việc tính toán phản ứng không đàn hồi các hệ 
               kết cấu187
3.2. Các đặc trưng động của hệ kết cấu không đàn hồi188
3.2.1. Phản ứng không đàn hồi của các hệ kết cấu 188
3.2.2. Các mô hình tính toán của hệ kết cấu không đàn hồi191
3.2.3. Lực cản196
3.3. Phản ứng không đàn hồi của hệ kết cấu dưới tác động động đất203
3.3.1. Khả năng phân tán năng lượng và độ dẻo203
3.3.2. Hệ số giảm tải và hệ số làm việc của hệ kết cấu215
3.3.3. Phổ phản ứng không đàn hồi222
3.4. Tính toán phản ứng không đàn hồi của các hệ kết cấu225
3.4.1. Phương trình lượng gia chuyển động225
3.4.2. Các phương pháp giải phương trình lượng gia chuyển động232
3.4.3. Giải các phương trình chuyển động236
3.4.4. Tóm tắt quá trình tính toán phi tuyến từng bước một theo 
                    thời gian237
3.4.5. Tính ổn định và độ chính xác của các kết quả tính toán238
Chương IV. Các phương pháp xác định tác động động đất và tính toán kết cấu chịu tác động động đất 
                     
4.1. Quá trình phát triển các phương pháp xác định tác động động đất243
4.2. Quan niệm hiện đại trong thiết kế kháng chấn251
4.3. Tác động động đất thiết kế257
4.3.1. Tĩnh lực ngang tương đương257
4.3.2. Phổ phản ứng đàn hồi257
4.3.3. Gia tốc đồ260
4.4. Các phương pháp tính toán kết cấu chịu tác động động đất262
4.4.1. Các phương pháp tính toán262
4.4.2. Lựa chọn các phương pháp tính toán268
4.4.3. Các quy định về tính đều đặn của kết cấu269
4.5. Phương pháp tĩnh lực ngang tương đương273
4.5.1. Tổng quan về cách thức xác định tải trọng động đất tác động lên công trình theo phương pháp tĩnh lực ngang tương đương trong các tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn 
 
273
4.5.2. Phương pháp tĩnh lực ngang tương đương theo Tiêu chuẩn Châu Âu EN 1998-1:2004  
278
4.5.3. Phương pháp tĩnh lực ngang tương đương theo Tiêu chuẩn thiết kế công trình chịu động đất của Việt Nam TCXDVN 375:2006 
 
304
4.6. Phương pháp phổ phản ứng309
4.6.1. Giới thiệu chung309
4.6.2. Tổ hợp các phản ứng theo dạng chính310
4.6.3. Tác động của mômen xoắn310
4.6.4. Trình tự tính toán311
4.7. Các phương pháp tính toán phi tuyến theo các tiêu chuẩn 
EN 1998-1:2004 và TCXDVN 375:2006312
4.7.1. Giới thiệu chung312
4.7.2. Tính toán tĩnh phi tuyến (đẩy dần)313
4.7.3. Phương pháp phân tích phi tuyến theo lịch sử thời gian319
4.8. Tổ hợp các hệ quả các thành phần tác động động đất320
4.8.1. Tổ hợp các hệ quả các thành phần tác động động đất theo phương ngang  
320
4.8.2. Tổ hợp thành phần thẳng đứng với các thành phần ngang của tác động động đất 
321
4.8.3. Tổ hợp tác động động đất với các tác động khác322
4.9. Các hiệu ứng bậc hai (hiệu ứng P – D)324
4.10. Ảnh hưởng của khối xây chèn trong khung tới khả năng 
         kháng chấn của các công trình xây dựng326
4.10.1. Đặt vấn đề326
4.10.2. Các tác động của khối xây chèn được xét tới trong thiết kế 
                       kháng chấn theo EN 1998-1:2004 và TCXDVN 375:2006327
4.10.3. Một số vấn đề về tính toán ảnh hưởng của khối xây chèn 
                  tới sự chịu lực của hệ kết cấu khung330
Chương V. Quy trình thiết kế theo khả năng. Kiểm tra an toàn 
5.1. Quy trình thiết kế theo khả năng335
5.1.1. Nguyên lý cơ bản 335
5.1.2. Các định nghĩa độ bền - Ví dụ minh họa của Paulay337
5.1.3. Thiết kế theo khả năng các kết cấu341
5.1.4. Các tiêu chí thiết kế ảnh hưởng tới các hệ quả tác động thiết kế 
343
5.1.5. Xác định các hệ quả tác động thiết kế theo quy trình thiết kế theo khả năng  
345
5.2. Kiểm tra an toàn355
5.2.1. Tổng quát355
5.2.2. Trạng thái giới hạn cực hạn357
5.2.3. Trạng thái hạn chế hư hỏng359
Chương VI. Các nguyên tắc cơ bản trong thiết kế và cấu tạo các hệ 
             kết cấu chịu lực các công trình xây dựng chịu động đất
6.1. Các hệ kết cấu chịu lực của các công trình xây dựng362
6.1.1. Các kết cấu chịu lực cơ bản362
6.1.2. Các hệ kết cấu chịu lực của công trình xây dựng368
6.1.3. Lựa chọn hệ kết cấu chịu lực cho nhà và công trình xây dựng387
6.2. Lựa chọn loại vật liệu cho các hệ kết cấu chịu lực390
6.3. Thiết kế và cấu tạo kháng chấn các nhà bằng bê tông cốt thép 392
6.3.1. Các yêu cầu chung392
6.3.2. Các tiêu chí thiết kế kháng chấn các nhà BTCT393
6.3.3. Các quy định thiết kế cho các nhà BTCT liền khối396
6.3.4. Các quy định thiết kế cho các nhà BTCT lắp ghép426
6.3.5. Ảnh hưởng cục bộ của tường chèn bằng khối xây hoặc 
                  bê tông trong khung436
6.4. Thiết kế và cấu tạo kháng chấn các nhà bằng khối xây gạch 438
6.4.1. Các quy định chung438
6.4.2. Phân tích kết cấu gạch440
6.4.3. Các quy định thiết kế kháng chấn cho các nhà bằng khối 
                  xây gạch441
Chương VII. Các nguyên tắc cơ bản trong thiết kế kiến trúc 
                  các công trình xây dựng chịu động đất
7.1. Vai trò của  kiến trúc sư  và ý‎ nghĩa của cấu hình các công trình 
              xây dựng trong thiết kế kháng chấn448
7.2. Phân loại cấu hình của các công trình xây dựng 452
7.2.1. Các yếu tố quyết định cấu hình của một công trình xây dựng452
7.2.2. Phân loại cấu hình của các công trình xây dựng453
7.3. Phân tích khả năng kháng chấn của các dạng cấu hình điển hình458
7.3.1. Tính đơn giản 459
7.3.2. Các kích thước cơ bản của công trình xây dựng459
7.3.3. Tỉ lệ giữa các kích thước của công trình461
7.3.4. Tính đối xứng của công trình xây dựng463
7.3.5. Sự phân bố các cấu kiện thẳng đứng chịu lực trong mặt bằng công trình 
465
7.3.6. Vị trí của các cấu kiện chịu lực trong mặt bằng công trình467
7.3.7. Tính siêu tĩnh468
7.4. Những vấn đề liên quan tới hình dạng mặt bằng công trình 469
7.4.1. Góc lõm vào469
7.4.2. Thay đổi khả năng chịu lực và độ cứng của các cấu kiện 
                    chịu lực dọc theo chu vi476
7.4.3. Vị trí   của các lõi cứng478
7.4.4. Các hệ kết cấu chịu lực không song song với nhau479
7.4.5. Cấu hình của sàn480
7.5. Những vấn đề liên quan tới hình dạng của công trình 
              trên chiều cao481
7.5.1. Các công trình xây dựng có dạng giật cấp trên chiều cao481
7.5.2. Sự thay đổi độ cứng đột ngột trên chiều cao công trình488
7.6. Ảnh hưởng của các chi tiết kiến trúc tới sự làm việc của hệ 
             kết cấu chịu lực496
Các phụ lục 
Phụ lục 1. Các biểu thức xác định lực cắt đáy theo tiêu chuẩn 
          thiết kế kháng chấn của một số nước trên thế giới498
Phụ lục 2. Các đặc trưng cường độ và biến dạng của bê tông 
         theo tiêu chuẩn EN 1992-1:2004503
Phụ lục 3. Các tính chất của cốt thép theo tiêu chuẩn EN 1992-1:2004504
Tài liệu tham khảo 
Xem đầy đủ
Bình luận
0/1500 ký tự
Thống kê
Số thành viên:
0
Đang trực tuyến:
1
Khách:
0
Số lượng sách:
4970