Hiết lập cơ sở đánh giá độ tin cậy nhà nhiều tầng trên móng bè cọc chịu động đất, xét tương tác đất - Kết cấu

Nội dung text: Hiết lập cơ sở đánh giá độ tin cậy nhà nhiều tầng trên móng bè cọc chịu động đất, xét tương tác đất - Kết cấu

1. Tuyển tập Hội nghị khoa học toàn quốc lần thứ nhất về Động lực học và Điều khiển Đà Nẵng, ngày 19-20/7/2019, tr. 13-24, DOI 10.15625/vap.2019000250 Thiết lập cơ sở đánh giá độ tin cậy nhà nhiều tầng trên móng bè cọc chịu động đất, xét tương tác đất - kết cấu Dương Hồng Thẩm Khoa Kỹ thuật Công trình, Trường Đại học Công nghệ Sài Gòn E-mail: tham.duonghong@stu.edu.vn Tóm tắt trọng này. Công trình xây dựng nhà cửa chịu động đất là một bài toán rất phức tạp. Những yếu tố bất định của bài toán là hết sức rộng Từ khóa: Hệ thống thượng và hạ tầng kết cấu, Độ cứng lò xo lớn, nhưng tựu trung bao gồm thông tin địa chất (tĩnh và động nền, Chỉ số độ tin cậy, Hàm giới hạn, Xác suất phá hoại. học đất), chuyển động mặt đất đầu vào (tùy độ mạnh và thời gian kéo dài của cơn động đất), những yếu tố tải trọng và tải 1. Giới thiệu – Đặt vấn đề trọng phát sinh (quán tính, giảm chấn và căng kéo đàn hồi), và Trong lãnh vực xây dựng, bài toán tương tác nền sau cùng là sự bất định của tay nghề người phân tích, của giải công trình (SSI, soil structure interaction) thu hút nhiều thuật, mô hình phân tích hay sơ đồ tính và các phép phân tích có quan tâm. Đặc biệt, vấn đề tương tác trở nên rõ ràng xét tính phi tuyến. Nói chung là có nhiều điều không chắc chắn hơn khi công trình chịu ảnh hưởng động đất theo kiểu về khách quan và chủ quan. Khi xét bài toán tương tác nền đất sóng lan truyền qua nền đất, kích động bệ móng bè và công trình (SSI), bài toán móng bè cọc là rất điển hình; khi xét cọc, lan truyền lên tầng trên và đến lượt tầng trên dao về động lực học móng bè cọc giải chung với kết cấu thượng động, phát sinh lực phụ tác động trở lại xuống hạ tầng tầng như một tổng thể thì lại càng phức tạp. Và sau cùng, khi nền móng và luân phiên như vậy. Ngoài những yếu tố muốn đánh giá rủi ro xảy đến loại công trình nhiều tầng trên biến động về động học đất (cơ chế chuyển đổi từ sóng móng bè cọc, chịu tác động của động đất, phân tích để tìm xác ngang bề mặt thành sóng đứng theo mô hình tháp của suất phá hoại của công trình như vậy là một bài toán là hết sức Wolf [1]), sự thay đổi tính chất của đất dưới động lực thách thức. Bài báo này nêu lên một cách tính toán thực hành năng lượng lớn, chỉ xét riêng dao động của hệ thống đơn giản hóa, qua một thí dụ minh họa. thượng hạ tầng, bài toán phi tuyến đòi hỏi nhiều thách Khung nhà nhiều tầng trên móng bè cọc chịu động đất được thức về thông số cho mô hình tính toán, sơ đồ phân tích mô phỏng 3D và phân tích giả tĩnh kết cấu phi tuyến, kiểu phân và độ tin cậy cho lời giải. tích theo hàm trạng thái giới hạn về hiệu năng (performance Công trình trên móng bè cọc có yêu cầu đảm bảo độ based model). Trước hết, thượng tầng và hạ tầng nền móng cần bền đặc biệt cao. Độ vững chãi, kiên cố khi có hoặc huy động những yếu tố đầu vào, bài báo giới thiệu phương pháp không có những hệ thống giảm chấn có điều khiển hồi luận phân tích nhà nhiều tầng chịu tương tác SSI với quan điểm: tiếp hoặc thụ động tiêu tán năng lượng là một yêu cầu a) Xem xét động đất gồm: Theo một luật tắt dần nào đó, ngẫu tối cao. Theo đó độ tin cậy cho công trình đặc biệt quan nhiên về hướng lan truyền, xét chuyển động nhiều gối tựa trọng như vậy là một mối quan tâm hết sức cấp thiết. đồng thời nhưng ngẫu nhiên về cường độ và thời gian; Công trình phải được phân tích xác đáng về hệ thống b) Hệ thống kết cấu là một tổng thể (kết cấu hạ tầng có tương móng bè cọc, trong một mô hình thượng hạ tầng như tác mạnh với đất xuống dưới và ngược lên kết cấu tầng trên); một tổng thể (như vậy xét tương tác thứ nhất) và khi dao c) Cách mô phỏng tính tương tác SSI móng bè cọc khi chịu động dưới động đất, thì độ vững chãi (robustness) cũng động đất; được bảo đảm bên cạnh độ bền và độ cứng. Tất cả d) Đối với bài toán phân tích độ tin cậy của hệ thống kết cấu phức tạp, phi tuyến và phụ thuộc thời gian như vậy, những những cơ cấu phân tích phức tạp nói trên sẽ được lần hàm trạng thái giới hạn khác nhau về Trạng thái giới hạn 1 về lượt xét trong bài báo này. Cường độ, Trạng thái giới hạn 2 về Biến Dạng và giới hạn Trong bài toán móng bè cọc, mối quan tâm chủ yếu hiệu năng (performance limit) cho tầng trên, ngưỡng gia tốc nằm ở tương tác giữa bộ ba thực thể Đất-Bè-Cọc. Độ (acceleration threshold) cho tầng dưới, ứng xử động lực cho cả cứng của Bè (để hiểu sự phân bố đúng đắn của áp lực thượng tầng kết cấu và hạ tầng kết cấu _ kể cả hóa lỏng nền _ lên đáy bè) có nhiều tác giả với những công thức khác đã được đề cập. Tạo lập bộ dữ liệu đủ lớn để tính toán độ tin nhau (Horikoshi & Randolph, 1998); đến lượt Độ cứng cậy cho bài toán SSI động lực học được xem xét và rút ra phương pháp chấp nhận được, khả dĩ làm cơ sở đủ tốt cho việc của lò xo bè kr hay cọc kp quy ra độ cứng tương đương đánh giá xác suất hư hỏng công trình có tính chất rất quan kpr (Poulos và Davis, 1980; Randolph, 1994) liên quan
2. Dương Hồng Thẩm đến hệ số tương tác αcp K p K r (1 cp ) (1) K pr 2 (1 cp K p K r ) Trong đó Kp là của nhóm cọc, Kr của bè riêng rẽ và αcp. Tuy nhiên, cọc hoặc bè tổ hợp với đất bên dưới (mũi cọc, đáy bè) và xung quanh cọc, luôn tồn tại những bất định. Mặc dù hệ số tương tác, ký hiệu αcp, được định nghĩa khá rõ ràng_ là tỷ số giữa Khả năng chịu tải Hình 1. Mô hình khung và nền móng bè cọc như (KNCT) của cọc trên Khả năng chịu tải của toàn bộ bè một tổng thể, trong mối tương tác đất kết cấu SSI và cọc_nhưng yếu tố biến dạng không tương ứng với sức chịu tải, dẫn đến có vẻ như tồn tại nhiều kiểu tương 2. Phương pháp luận – Trình tự tác với hệ số tương tác αcp khác nhau, chưa nói đến bản chất phi tuyến của các mối tương tác đất-bè, đất-cọc và 2.1. Tổng quan về các loại Phân tích bài toán tích cọc-bè. Với đất, muôn trùng kiểu tương tác khi cọc chịu hợp {động đất + tương tác SSI + Móng bè cọc + Độ tin cậy} mũi, ma sát hông hay khi cọc bị lún, mối quan hệ đã biến đổi khác đi ban đầu. Các tiến bộ về phương pháp Thoạt đầu, tương tác và động lực phi tuyến được cho rằng sẽ giải quyết tốt hơn với mô hình 3D, giải bằng phân tích (Katzenbach và nnk., 1998; Sinha, 1996), là SAP2000, gắn các phần tử LINK (đầu dầm cột, đầu cột khi tải thẳng đứng, nhưng nay bài toán động đất là có trên dưới) và biến đổi độ cứng lò xo. Tuy nhiên tương các lực ngang, câu hỏi đặt ra là: Vậy các khung lý tác mạnh hơn là khi giải sơ đồ phẳng vì giảm độ cứng thuyết đã có còn khả áp hay không? Bản thân hạ tầng ngoài mặt phẳng mô hình; ngoài ra, để xét đến những tương tác với nhau, nay dưới điều kiện chịu lực động, vấn đề cơ học đất, Đất xem như phần tử 3D Solid phải nền đất biến dạng gây ra gia tăng chuyển vị thượng tầng, khai báo môđun cắt G theo loại đất. Sử dụng phần tử rồi lại tạo ra những áp lực mới cho hạ tầng. Đây thực sự LINK và khai báo Đàn hồi Đa tuyến tính (multi-linear elastic element) có tính chất được khai báo cụ thể bằng là một bài toán phức tạp. quan hệ Lực~chuyển vị (Mohammed zubair, B.R. Về phương diện phân tích độ tin cậy của kết cấu Shilpa, 2016 [9]). chịu động đất, khác với cách giải bài toán độ tin cậy Chiến lược giải sẽ là liệt kê tất cả biến ngẫu nhiên thông thường, bài toán đang xét xác định xác suất phá (RVs) và yếu tố bất định mọi mặt, lượng hóa bằng trung hoại cho hệ thống thượng hạ tầng móng bè cọc chịu vị median và độ lệch tiêu chuẩn logarit (vì có luật phân động đất, các yếu tố đầu vào cần xét tính ngẫu nhiên của bố là lognormal). Bài toán như vậy sẽ vô cùng phức tạp. nguồn gây động đất, thời gian tần suất xảy ra động đất, 2.1.1. Một số lưu ý rút ra từ các dạng mô hình tương tác cấp động đất, và nhiều tham số/biến của phổ ứng xử như quy luật phân bố loga của tung độ phổ ứng xử S(T), Bài toán phẳng – Biên và biên thấm dao động quy luật tắt dần của chuyển vị điểm bề mặt, khoảng cách chấn tâm, (T. K. Datta [2]); các chỉ tiêu giới hạn đầu ra cũng rất nhiều: độ nghiêng lệch tầng (drift), độ nghiêng móng, chỉ số hư hỏng DI (damage index), hóa lỏng nền, mất ổn định cọc, Bài báo sau đây từng phần khảo cứu những mối quan hệ phức tạp nêu trên, lấy đối tượng là một khung không gian nhà nhiều tầng trên móng bè cọc và đưa vào bài toán chịu tác động động đất. Mục tiêu là tìm hiểu cặn kẽ, để tiến tới phân tích độ tin cậy của một hệ thống có nhiều hàm trạng thái giới hạn phụ thuộc phức tạp vào thời gian và ảnh hưởng qua lại. Phương pháp luận trình bày trong bài báo này hy vọng là bước đầu nâng cao hiểu biết về ứng xử động lực hệ thượng hạ tầng tương Hình 2. Ba kiểu giải khung và nền móng bè cọc như một tổng tác mạnh với đất (phức tạp ở mức cao nhất) để tiệm tiến thể, trong mối tương tác thượng hạ tầng [2]: a) Mô hình phần tới bài toán bổ sung giảm chấn phù hợp và điều khiển chủ động của ngành Động lực học. Nền móng được mô tử hữu hạn; b) Mô hình phần tử gộp; c) Mô hình phẳng. phỏng bằng lò xo, để đưa xem xét độ tin cậy tổng thể Khung phẳng được nghiên cứu trước để mở rộng thượng hạ tầng như một hệ thống. Trước tiên, bài toán sang khung không gian. Nhà nhiều tầng được mô phỏng chưa xét đến ảnh hưởng của tầng hầm. như hình 1. Biên của mô hình >> bề rộng công trình (30 mét), để giảm sự phản xạ sóng ngược vào mô hình, chậu
3. Thiết lập cơ sở tính toán độ tin cậy nhà nhiều tầng trên móng bè cọc chịu động đất, xét đến tương tác Đất-Kết cấu nhớt chịu nén và cắt (2 phương tại 1 điểm trên biên); pile group) và KNCT của bè (ký hiệu bằng chữ QR_ tức các phần tử cọc có phần tử tiếp xúc và bè cùng đất là raft), tức là QPR= QPG+QR. Các khả năng chịu tải của những tấm 2D biến dạng phẳng. từng thành phần sẽ được tính với trị trung bình của thông số cơ học của đất (tính chất cơ lý của đất nói Bè thay cọc bằng lò xo chung). Và suy từ lý thuyết độ bền thiết kế của trường Nền độ cứng lò xo nền được tính theo lý thuyết phi phái Eurocode của Châu Âu, hệ số an toàn riêng phần tuyến móng bè cọc (Myung Jun Song, 2008 [4]). Theo được sử dụng theo quy tắc: cách mô phỏng này, bài toán nền chỉ thay bằng lò xo. Yk ,raft Tương tác thể hiện qua 2 loại lò xo: Tĩnh (áp lực chia độ Y hoặc với nhóm cọc d ,raft  lún) và Động (theo đó, độ lún của cọc j sẽ gây ra cho lò g,raft xo tại i một chuyển vị ảnh hưởng thêm nữa). Nghiên Yk , piles cứu này chỉ ra rằng, trong khi bè đất kraft-soil (như công Yd , piles thức của Hirokoshi và Randolph, 1998) thay bằng lò xo  g, piles riêng, gọi là độ cứng ks,raft thì khi có cọc, độ cứng này đã trong đó Yk,raft và Yk,piles lần lượt là sức chịu tải của bè bị giảm do có sự hiện diện của cọc (sự hiện diện của đất và cọc riêng rẽ không cộng với nhau; chữ d để chỉ dưới mũi cọc có độ cứng cọc riêng) ‘design’ tức khả năng chịu tải thiết kế. Đó là một đại lượng do phần mềm tính ra, dựa trên số liệu do con người nhập liệu, hoặc sử dụng công cụ thực nghiệm nào đó để xác định. Có nhiều tính chủ quan nên chắc chắn tiềm ẩn bất định chủ quan. Hệ số ảnh hưởng cọc đối với KNCT KNCT giới hạn (cực hạn, ultimate) và thiết kế của bè được viết với dạng hệ số αUG xét đến ảnh hưởng của bè khi làm việc chuyển sang có sự hiện diện của bè cọc thành một hệ thống lần lượt là: QPR UGQUG,ult QPG,ult (4a) Hình 3. Sự hiện diện của cọc làm giảm độ cứng lò xo đất dưới QPR,d UGQUG,d QPG,d (4b) bản bè chủ yếu do tăng chuyển vị [4] trong đó Q Q lần lượt là KNCT giới hạn của bè và Q(i) Q(i) UR PG của cọc tính riêng rẽ; chỉ số d để chỉ giá trị thiết kế; αUG k s, pileraft (i) ws, pileraft (i) ws,raft (i) ws, pile (i) (2) là hệ số quy đổi bè làm việc đơn lẻ thành bè làm việc với cọc như một hệ thống, theo quan điểm “nền xem ws,raft (i) k s, piledraft (i) k s,raft (i) như phá hoại tại độ lún = 1/10 Bề rộng móng, tại đó đã ws,raft (i) ws, pile (i) (3) huy động toàn bộ sức chịu tải của cả hệ thống”. Bằng Q(i) cách ký hiệu nhóm cọc là Ag,piles và ký hiệu diện tích bè vì k (i) (Q là tổng tải trọng tác dụng) s,raft w (i) là Araft, hệ số αUG được rút ra bởi Lorenzo (2013) [6] như s,raft sau: Độ tin cậy nền sẽ chấp nhận được đánh giá theo biến Ag,Piles / Araft dạng với độ cứng bị giảm đi này như một yếu tố xét có UG 1 3( ) (5) cọc. Tuy nhiên, do có sự tương tác cọc-đất, bè-đất, sự s / d thay thế nền đất bằng 1 lò xo chung rất tổng quát, nhất Biểu thức kiểm tra tải tổng cộng toàn bộ toàn diện thiết là xác định độ cứng của nó. Trong khi chưa có công kế của công trình sẽ là: thức tính độ cứng lò xo bè khi có cọc bố trí sao đó Q (Myung Jun Song, 2008 [4]), cách tính đơn giản là: a) tt tt PR,d P Pd (6) Bảo đảm hệ thống độ cứng: lò xo cọc (độ lún đàn hồi và  S chuyển vị) và lò xo đất dưới bè (tính theo môđun cắt G của đất, có chiết giảm), sau sẽ tính lặp để tìm lời giải γS là hệ số an toàn riêng phần, áp đặt một lần nữa để xét hội tụ; b) về phương diện thống kê, mọi biến xem là đến những mức độ không đạt chuẩn về công nghệ thi Log của biến có phân phối là bình thường; và c) Lập bộ công bè cọc hoặc khiếm khuyết chất lượng nào đó cho dữ liệu đủ lớn, đủ tin cậy để thử nghiệm các trường hợp cả hai thành phần là bè và cọc. Một số lưu ý cho vấn đề biến đổi ngẫu nhiên. xác định KNCT của móng bè cọc có 2 lưu ý sau đây: 2.1.2. Trạng thái giới hạn 1 về cường độ: Độ bền kết *) KNCT của đất (dùng với hệ số γg tính theo trị trung cấu – Khả năng chịu tải của bè - cọc bình, còn KNCT gồm cường độ, độ bền (dùng với γf thì tính theo trị đặc trưng; đến lượt KNCT toàn bộ kết Một cách tổng quát Khả năng chịu tải (KNCT) của bè cọc là tổng của KNCT cọc (ký hiệu bằng chữ QPG _tức
4. Dương Hồng Thẩm cấu, do có xét chất lượng thi công, điều kiện làm Trong công thức (8), σz là độ lệch tiêu chuẩn của việc, thì dùng hệ số γS. khả năng chịu tải cả hệ thống {Tải, KNCT bè, KNCT cọc}, như sau: n 2 2 2 2  Z  s,i .  s  R,raft  R, piles i 1 (8) Giá trị trung bình của KNCT (kháng tải) của μR là lấy theo độ lún quy định trên đồ thị đường cong tải trọng độ lún, bất luận có được từ phương pháp số (Plaxis), mô hình tỷ lệ thực hay suy từ mô hình vật lý tỷ lệ thu nhỏ. Như vậy, có thể viết trị trung bình sức chịu μ và độ lệch chuẩn σ lần lượt như sau:  R, piles (s)  R,shaft (s)  R, po int (s) (9a) 2 2  R, piles (s) [ R,shaft (s)] [ R, po int (s)] (9b) Một lưu ý rằng, tất cả sức chịu đều tương ứng với một độ lún quy ước nào đó. Cho nên về phương diện tổng quát, độ lún có thể xem là yếu tố kiểm soát thiết kế. μq là trị trung bình của áp lực chịu tại mũi cọc; μτ- ma sát hông. Biến lượng của kháng tải hệ Bè cọc chung lại có các giá trị thống kê tính theo khai triển Taylor như sau: 2 GPR,ULT 2 2 GPR,ULT 2 2  Q ( )  tan ( )  C PR,ULT  tan C (10) Hình 4: a) Hệ số an toàn toàn thể γ là tỷ lệ giữa kháng tải R G G 2( PR,ULT )( PR,ULT )  .r (biên dưới của KNCT) và tải tính toán S; f là hàm mật độ  tan C tan C C,tan xác suất; b) KNCT Q của cả bè+cọc rc,tanφ là hệ số tương quan trong ma trận tương quan c, *) Tải lấy giá trị lớn hơn trị trung bình (vì dùng hệ số tanφ. vượt tải để lấy trị tính toán), nhưng KNCT kết cấu thì Các đạo hàm riêng theo tanφ, theo γ và theo lực dính c lấy chiết giảm nhỏ hơn trị trung bình (do đặt hệ số an có thể tham khảo Lorenzo (2013): toàn riêng phần, hệ số điều kiện làm việc, ). QPR,ULT dNC dN q 1 dN uUR A(C.SC ) 1d.Sq  2B.S 2.1.3. Các tính toán biến ngẫu nhiên  tan d tan d tan 2 d tan dNq Theo thống kê, khi tính toán xác suất phá hoại của n.[Ap. 'v,Po int AF ks 'v,tb ] (11) d tan hệ kết cấu chịu động đất, nguyên lý tải S và kháng tải R vẫn được sử dụng, nhưng với điều chỉnh như sau: QPR,ULT u A[S N ] (12) - Biến ngẫu nhiên phân bố theo luật Lognormal. c UR c C - Trung vị (median) thay cho trị trung bình (mean) và độ lệch tiêu chuẩn là logarithmic. trong đó ks là hệ số áp lực ngang, Ap là diện tích chịu mũi và AF là diện tích phần chịu ma sát bám trượt có xét  R  S . Z (7a) hệ số nhóm. σ’v,tb là ứng suất thẳng đứng trung bình - Tách riêng tính ngẫu nhiên (không chiết giảm trong lớp đất mà cọc đi qua. Nc Nq và Nγ. được) với tính bất định (mức độ chiết giảm Một lưu ý rằng, tất cả sức chịu đều tương ứng với được). Theo đó trung vị dạng log hay độ lệch một độ lún quy ước nào đó. Cho nên về phương diện chuẩn lấy theo luật căn bậc 2 của tổng bình tổng quát, độ lún quyết định thiết kế. Lún nhiều hơn thì phương (SRSS) như công thức 6b và 7. Công KNCT nhỏ hơn thực tế thiên về an toàn, vì vậy: thức 6 cho Lognormal trở thành: - Theo TCVN 9362: 2012, Bè là móng có bề rộng x  exp[z .COV(X )] lớn B>10m nên độ lún như đàn hồi (tức thì), do i X i (7b) vậy, sử dụng lò xo là phù hợp; Nếu phân phối Lognormal thì các trị μ=Ln(Ā) trong - Độ cứng cọc: Do có tương tác Bè cọc chỉ ra rằng đó Ā là trị trung bình của biến ngẫu nhiên A. Log của trị sự bổ sung cọc làm giảm độ cứng bè mô phỏng phân phối bình thường, chỉ nhận giá trị số thực dương. đất dưới bè.
5. Thiết lập cơ sở tính toán độ tin cậy nhà nhiều tầng trên móng bè cọc chịu động đất, xét đến tương tác Đất-Kết cấu 2.1.4. Tương tác đất công trình (SSI) được xét như thế 2.2. Phương pháp tính chỉ số độ tin cậy động đất nào ? 2.2.1. Những điểm không chắc chắn trong bài toán Tương tác SSI cần được tích hợp vào một phương tương tác SSI pháp luận thiết kế nào đó đủ bao quát: từ vật liệu kết Trong bài toán tương tác SSI dưới động đất tồn tại cấu đến vật liệu nền đất, xét ảnh hưởng độ mềm của đan nhiều bất định, nhưng tựu trung gồm 3 nhóm: bè, bè cọc, đất bè và đất cọc, đến sự thay đổi đặc a) Bất định về nguồn kích thích (tính ngẫu nhiên và trưng của thượng tầng và ngược lại. Thiết kế dựa trên đặc điểm thay đổi của nó). Sóng địa chấn lan hiệu năng (performance based design) được lựa chọn, truyền, có một cơ chế lan truyền qua miền xa nền do nó có thể xét đến một số yếu tố phi tuyến của bài đất, từ chấn tiêu lên bề mặt đất, lan truyền dọc theo toán [3]. Trước hết, nguồn gốc các cơ chế tương tác cần bề mặt (sóng bề mặt R) và va đập công trình chuyển lên tháp truyền lực thượng tầng, thành được khảo sát. Kế đến, vì Bè là kết cấu độ cứng hữu hạn, sóng kích động dao động đứng và nằm ngang của thậm chí mềm, bổ sung cọc là gia tăng độ cứng. Như công trình (chuyển động tới lui lên xuống_ vậy, tương tác móng nền đất móng có thể lún lệch, retrogressive motion). Hộp đen xử lý tín hiệu số là nghiêng không đều và trượt không đều (Hình 5). hàm truyền (mô hình phẳng); b) Bất định về số liệu tham số đầu vào của nền đất đưa vào mô hình phân tích thống kê; c) Bất định do mô hình cai quản quá phức tạp [2]. ngoài phương pháp phần tử hữu hạn, có lẽ phương pháp phần tử gộp (như hình 2) là có thể phục vụ cho việc đánh giá xác suất phá hoại, nhưng tính phi tuyến (vật liệu và hình học) phải được xét đến bắng 1 cách nào đó cho sát hợp với thực tiễn (thí dụ như độ cứng thay đổi, chậu nhớt). Hình 5: Các hiệu ứng tương tác thượng hạ tầng kết cấu–nền 2.2.2. Giả thiết móng Một số giả thiết sau được áp dụng vào bài toán: Tương tác mạnh nhất khi Kết cấu mềm + móng cứng - Cơ chế phá hoại khi xét sự hình thành khớp dẻo va hữu hạn/mềm + nền đất mềm yếu (khuếch đại biên độ ảnh hưởng của nó đến sức chịu, trong phân tích đẩy sóng). Vì vậy, để nghiên cứu SSI nhà nhiều tầng trên bè dần giả - tĩnh học (quasi- static push over analysis); cọc, theo giai đoạn tiến triển của nền tạo ra tương tác có - Phương pháp Phổ Ứng Xử (Eurocode 4). 3 cơ chế: - Các gối tựa công trình ứng xử khác nhau, do khối đeo theo (added mass) khác nhau dưới mỗi tải trọng - Cơ chế biến dạng đàn hồi tuyến tính hoặc phi (cơ chế đáp ứng chuyển động đa tiết hợp). tuyến (giải pháp: dùng phần tử link trong 2.2.3. Các Hàm trạng thái giới hạn (LSF limit state Sap2000); function): - Cơ chế đàn hồi phi tuyến hình học nằm ở giai đoạn - Xác suất phá hủy tại “mức độ hư hỏng DI nhấc móng khỏi nền (uplift) theo [3]; Giải pháp: (damage index, trong khoảng 0 đến 1) sửa chữa được thay bằng độ cứng k rất nhỏ; theo mức độ quan trọng của công trình ” < trị số cho bởi bảng [3]. Mức độ quan trọng do chủ nhiệm công trình - Cơ chế dẻo phi tuyến khi nền bị lún không hồi quyết định (bảng 1, [3], xem phần phụ lục). phục (đồng thời, công trình nghiêng không trở về Thí dụ với tập biến ngẫu nhiên Xi, hàm g(Xi)=δlimit vị trí ban đầu, lại tiếp tục tăng áp do lệch tâm và – δ, với δlimit là chuyển vị lệch (interstorey drift) lấy tăng dần biến dạng (giải pháp vừa giảm chấn vừa bằng 0,7% tức khoảng 21mm cho chiều cao tầng H=3m. phần tử link phi tuyến_nonlinear link element, gán - Các giới hạn hiệu năng (performance limits) < trị số trong bảng 2 của tác giả Sullivan và nnk., (2012) [3]. cho 1 diện tích cục bộ nào đó). Chủ yếu là góc vặn xoắn, góc nghiêng, độ lún và độ lún Các cơ chế làm nền yếu dần, móng mềm đi, trong vi chênh (xem phần Phụ lục). đó hai hiệu ứng lún lệch và nghiêng lệch là chủ yếu, 2.2.4. Cách giải bài toán tương tác SSI hiệu quả trượt lệch có thể bỏ qua vì hệ giằng chịu kéo tốt. Như vậy, đối tượng mục tiêu là độ lún lệch nền và Cách giải tay thông thường trải qua 2 giai đoạn không xét tương tác (gồm 7 bước) và xét tương tác (9 phát triển biến dạng dư (hình 5). Trong mô phỏng, có bước) như sau: thể suy giảm độ cứng bằng cách giảm thiểu giá trị của độ cứng lò xo k. Không xét tương tác (giai đoạn sơ bộ) a) Xây dựng mô hình và xác định cấp quan trọng của công trình;
6. Dương Hồng Thẩm b) Định nghĩa cấp động đất và xác suất vượt mức; các biến (tất cả đều phân phối lognormal) gồm nhiều c) Đề ra các Trạng thái giới hạn; biến ngẫu nhiên như sau: d) Chạy mô hình gối tựa cố định (dùng SAP2000); Về trận động đất e) Xác định cơ cấu kích thước móng; f) Tính góc xoay của móng (đọc kết xuất SAP2000); - Gia tốc nền ngẫu nhiên: có thể tạo bằng công thức g) Đối sánh góc xoay với trị số giới hạn ở bước 3. Monte Carlo (6a), (6b), mức biến thiên COV=15-20% [7]; Có xét tương tác (9 bước) - Hướng lan truyền: đối xứng xét 1 bên (COV=0); h) Đưa về Hệ một bậc tự do (SDOF) bằng cách giả - Cường độ địa chấn M (đã xét qua PGA); thiết mode dao động (dạng chính) của kết cấu tầng - Thời gian kéo dài (không dư chấn): Qua dữ liệu trên và góc xoay móng (hạ tầng); ghi được từ 60 trận động đất [8] có thể lấy COV= 0.6 i) Xác định sự tăng thêm của chuyển vị ngang; (60%). j) Xác định giảm chấn nhớt tương đương của thượng Về vật liệu Bêtông cốt thép (4 biến ) tầng và hạ tầng; k) Xác định giảm chấn hệ thống ξsys dựa vào đóng - Bê tông: Ec, f’c, εc (hệ số COV<0,1, xem hằng số góp của thượng tầng và hạ tầng; hoặc tối đa 10%, do động đất phát sinh sự phá hoại ); l) Xác định lực cắt đáy từ phổ chuyển vị và độ cứng - Thép: Es, fy , εs; (hệ số COV<0,1, xem hằng số). k (đặc trưng về tính chất hệ SDoF); eff Về vật liệu Đất (4 biến, xem hệ số Poisson là hằng số) m) Áp dụng Phương pháp tĩnh lực tương đương, phân phối lực cắt đáy lên thượng tầng công trình; - Môđun Cắt G: Đây là thông số quan trọng dùng n) Ra nội lực (Mômen và Lực cắt) và Phản lực gối; để tính ra độ cứng lăn (rocking) quanh trục x hay y, o) Kiểm nghiệm xem góc xoay có giống bước h Krx,bè Kry,bè và để tính độ giảm chấn của biên thấm chấn không; động trong bài toán tương tác đất - công trình (Lysmer p) Kiểm tra theo điều kiện: góc vặn xoắn, nghiêng, và Kuhlemeyer, [10]). độ lún < các trị giới hạn, chỉ số hư hỏng. - Kp,cọc (độ cứng lò xo đứng tương đương của cọc và Bước i trở đi là để xem ảnh hưởng sự biến dạng của nền đất dưới mũi cọc); làm gia tăng tăng thêm của chuyển vị ngang thượng - KH, cọc độ cứng nằm ngang của nhóm cọc dưới bè; tầng, như hình vẽ bước g có thể truy xuất giá trị kết xuất - KH, khung độ cứng nằm ngang của khung; của phần mềm. Có thể thấy mô hình 9 bước trên không - Ks,raft độ cứng lò xo đất dưới bè; đề cập đến việc sử dụng lò xo. Trình tự giải bài toán - Độ bền chống trượt Su (cho sét, khi ứng suất trong tương tác được minh họa bằng lưu đồ bằng Hình 6 sau tấm đất mô phỏng (phẳng là 2D môi trường tấm, không đây: gian là khối Solid (Mohammed Zubair và BR Shilpa [9]); - Góc ma sát trong φ; - Độ chặt tương đối Dr (cho cát); Về độ cứng quán tính khung (8 biến) - Mômen quán tính Jx, dầm, cột, Móng, cọc; - Tiết diện ngang A của dầm cột cọc, móng. Về mô hình phân tích (3biến) - Khối lượng tầng M (mức biến thiên 10-15%); - Khối lượng Móng và khối đeo theo dưới móng (added mass); - Giảm chấn Rayleigh C=αM+ βK (khung giải bằng Sap2000 nên không tính C theo Rayleigh); - Lực đẩy dần hoặc chuyển vị kiểm soát trong phân tích Push over (xét được tính phi tuyến), với lực giả-tĩnh (quasi-static). Lực cắt đáy phân các tầng theo phương pháp tĩnh lực tương đương; - Bổ sung phần tử 2D-LINK đầu cột với đầu dầm/cột với nút khung. Về các mối tương quan (xét nguy cơ hóa lỏng nền bằng Hình 6: Hai giai đoạn để giải bài toán tương tác: Bước gia tốc và vận tốc sóng cắt) a) đến g) không tương tác; từ h) đến p): Có tương tác - Gia tốc và vận tốc sóng cắt, xét trong hệ số an 2.2.5. Số lượng biến và bộ cơ sở dữ liệu cần tạo ra để toàn hóa lỏng SF= CRR/CSR, với CRR là tỷ số sức chịu tính toán độ tin cậy cắt dao biến, CSR là tỷ số ứng suất cắt dao biến [14]. Tất cả cần được kể đến trong mô hình. Như vậy, Số lượng biến nhiều như trên, lại phải sử dụng các
7. Thiết lập cơ sở tính toán độ tin cậy nhà nhiều tầng trên móng bè cọc chịu động đất, xét đến tương tác Đất-Kết cấu giá trị khác nhau để biến đổi. Để giảm bớt số hoán hoặc phân tích chuyển vị kiểm soát (displacement chuyển các trường hợp, bằng cách gộp thành nhóm biến controlled). như sau: - Kết cấu thượng tầng 3 nhóm, mỗi nhóm có ít nhất 3 cấp độ (1=mạnh/Tốt, 2=vừa/Trung bình, 3=yếu/Xấu): Động đất PGA (gia tốc đỉnh mặt đất ag,max, ký hiệu tên biến a, cột 1 trên hình 7)– Vật liệu (Cường độ của thép và bê tông), tên biến b, cột 2 trên hình 7 – Độ cứng, thể hiện qua Mô đuyn đàn hồi E, tên biến là c (cột 3 hình 7). - Kết cấu hạ tầng 4 nhóm: Đất, môđun cắt G (tên d, cột 4 hình 7), Bè (Chiều dày, tên e cột 5 hình 7), độ cứng lò xo Cọc (tên biến là f, cột 6 hình 7) và Tỷ lệ mật độ cọc theo sức chịu bè (tên biến là g, hệ số ảnh hưởng αUG cột 7 hình 7); cột 8 là trường hợp thông thường gối tựa cố định (không tương tác, 3 giá trị ứng với 3 cường độ động đất) để là so sánh khi có xét tương tác. Thông Hình 8: Bảng phân tích biến lượng ANOVA để phân hạng số mô hình hệ dao động được giản lược vì yếu tố phần quan trọng và mức độ đóng góp, phương trình hồi quy đa biến. mềm tin cậy, để giảm thiểu mức độ phức tạp. Nếu hoán 2.3. Phương pháp tính toán chỉ số độ tin cậy động chuyển vòng quanh, với 3 trận động đất sẽ có ít nhất đất móng bè cọc theo mô hình 3D có xét SSI 3x5!=360 lượt chạy. Dữ liệu nhiều như vậy không thể chạy máy tính. Phương pháp thí nghiệm (dùng phần Đây là bài toán hết sức tổng hợp, khối lượng tính mềm Sap2000) theo Taguchi sẽ được áp dụng để tạo bộ toán lớn. Nếu giải khung 3D luôn với nền đất như phần dữ liệu đủ tin cậy mà không phải làm quá nhiều. tử 3D Solid là rất tốn kém thời gian mà không thực Số bậc tự do Taguchi (doF)Taguchi=1+7(3-1) = 15 dụng. Cách tính đề nghị như sau: chọn 18 lượt số liệu để bao quát các trường hợp. Các - Áp dụng sơ đồ lò xo như hình 9 và 10a (với điều yếu tố tương tác (cọc đất, bè đất, bè cọc, thượng tầng hạ kiện áo dụng các công thức của Gazetas (1990). tầng) được xét trong phân tích biến lượng. Ma trận L18 Tổng diện tích sẽ chia đều cho số lò xo (song song sắp đặt sẵn của Taguchi cho 8 biến 3 cấp độ trình bày thì độ cứng tổng bằng tổng các độ cứng) . Mở rộng như hình 7. về sau được khi bổ sung phần tử đất nền; - Các nhóm biến ngẫu nhiên về Vật liệu thép bê tông có COV >10% được tổ hợp ngẫu nhiên, chịu vài gia tốc nền PGA, chọn 3 gia tốc nền; - Mô hình SSI móng bè cọc hoàn toàn đã giải được là mô hình như sau: Phần tử link 2 Hình 7: Quy hoạch thí nghiệm trên 7 biến 3 cấp độ theo đầu (2- joint Taguchi để tạo các trận động đất giả lập. links) cy,e Phân tích biến lượng (ANOVA) có tính năng xét tương tác giữa các yếu tố, giúp chỉ ra yếu tố ảnh hưởng krx,e nhiều nhất đến mục tiêu (trong bài báo này là đáp ứng là ky,e crx,e chuyển vị lệch tầng inter – storey drift, và tính ra chỉ số hư hỏng DI). Trong hình 8, 3 yếu tố gây “nhiễu” (bảng ma trận Hình 9: Mô hình SSI với các lò xo thay thế cọc và đất nền trên cùng của hình 8) được xác định là: tiêu chuẩn động dưới cọc và dưới đáy bè. đất, FEMA, hoặc Calstran, hoặc Tiêu chuẩn Việt nam - Tương tác đất công trình SSI chậu nhớt được tính TCVN 9386:2012 và 1 yếu tố gây nhiễu là tính năng theo Lysmer và Kuhlemeyer [10] dựa vào môđun cắt khai báo nào đó trong phần mềm khi sử dụng phân tích của đất và vận tốc lan truyền sóng địa chấn (sóng dọc đẩy dần (ví dụ như phân tích 2 lần để có đáp ứng đưa vp; sóng cắt vs): vào đánh giá); 2 cấp độ là phân tích toàn lực_ full load
8. Dương Hồng Thẩm 2G(1  ) Cn v p ; v p Hỉnh 10 xác nhận góc xoay lớn nhất từ chuyển vị (1 2 ) (13) max trong tổ hợp đẩy dần phương x điểm nút kiểm soát G C b v ; v là 68 và 119. S S S Theo bảng 2 (phần phụ lục), không hư hỏng gì ứng - Hai giai đoạn: giai đoạn 1: Không tương tác; giai với góc xoay lệch tầng toàn bộ 0.2% và độ lún không doạn 2, phân tích phi tuyến đánh giá theo góc xoay tầng, vượt quá. Kết quả giải Sap2000 đều đạt (kết quả xuất chuyển vị đỉnh theo [3], chỉ số hư hỏng DI theo [7][13]. sang Excel để sử dụng công cụ tìm kiếm giá trị max, Về phân tích độ tin cậy: min dễ dàng hơn). - Độ cứng lò xo, chậu nhớt (tính theo Gazetas, biên thấm bằng chậu nhớt Lysmer) có giá trị trung vị và độ Động đất Tải trọng lệch chuẩn; μ σCOV μ COV - Xét độ mềm của nền do suy giảm độ cứng, ảnh hưởng ag 0.08 0.016 0.15-0.2 Th.kế 0,2 lên thượng tầng; teq (sec) 52 0.4 - - - Phần tử 2D link nối kết cột với móng; - Bộ cơ sở dữ liệu được tạo, có so với lời giải gối tựa cố Bảng vật liệu sử dụng (đơn vị kPa, m) định (không tương tác); Bê tông Thép Phương pháp đẩy dần, điểm thám chẩn kiểm soát là VL VL nút 68 phương ngang và 119 phương dọc (tầng cao Tr.bình COV Tr.bình COV nhất). Eb 3.25e7 < 0.3 Es 2.1e8 < 0.1 R 14500 0.2 R 3200 0.15 3. Xây dựng mô hình – Kết quả b s ho/h 0.9 0.05 3.1. Mô hình minh họa Đất như lò xo (mô hình “multi elastic” chịu giảm cứng Mô hình nhà 15 tầng chịu động đất được dựng như bất lợi nhất, Hình 11). hình 1. Vị trí cọc là vị trí lò xo, mà độ cứng của lò xo chung này được tính theo Gazetas (1991) [10], gộp Lò xo Thông số mô hình tương tác đất – khung chung với cọc. Độ cứng của cọc là kiểu lò xo song song, mô ky,emb krx,emb C y,emb Crx,emb giữa độ cứng đàn hồi cọc với đất bên hông cọc (cọc phỏng μ Cov μ Cov μ cov μ cov khoan nhồi xem là cọc ma sát). Móng 2.2e4 0.4 7.8e3 0.3 2e5 0.2 1e6 0.2 3.1.1. Lượng hóa biến và tham số theo trình tự 2D link Không có 6.2e6 0.2 Không có Không có Phân tích khung chịu động đất phương x và y, sau k k C C lần lượt là độ cứng lò xo và đó khảo sát sự hình thành khớp dẻo chịu phân tích đẩy rx,emb ry,emb rx,emb ry,emb giảm chấn móng bè chôn trong đất, theo phương x và y. dần (push over) phương x với chuyển vị kiểm soát tại μ, Cov lần lượt là trị số trung bình (phân bố chuẩn) hoặc hai điểm giữa phương dài nhà_điểm 68 và góc 119. trung vị (phân bố logarit chuẩn) và Hệ số biến động. Động đất theo chỉ dẫn về cường độ Eurocode 8 2004. Khớp dẻo phi tuyến được giả thiết hình thành ở khoảng Phần tử nối kết đất với móng cách tương đối (RD) là 0.1 và 0.9; cột có khớp dẻo phi tuyến ở RD là 0.9. Móng bè trên cọc được tính độ cứng lò xo theo Gazetas (1991) rồi sau đó chia đều cho số lò xo (49 lò xo bố trí song song). Độ cứng gồm lò xo và giảm chấn: U1, k=86277 kN/m; U2 và U3 k= 40944810 kN/m; R1, k (được nhập 9.9e10 kNm/m là số rất lớn, với ý nghĩa cản xoắn); R2=R3=78629330 kNm/m. Hỉnh 11: Phần tử link đàn hồi của đất Mục tiêu của phần tử này là gia tăng mức phi tuyến khi mô phỏng liên kết đất với móng. Cọc mô phỏng lò xo khác bè. a) b) Đấ t n ền Hình 10: a) Khung nhà với thông số đất như lò xo của Gazetas (1990); b) Phân tích đẩy dần (push over) phương x Giả định đất nền có E= 50000 kPa (Môđun cắt
9. Thiết lập cơ sở tính toán độ tin cậy nhà nhiều tầng trên móng bè cọc chịu động đất, xét đến tương tác Đất-Kết cấu G=20 MPa). Khả năng chịu tải có giá trị trung bình và - Các thành phần song song nhau: Một thành phần phá độ lệch chuẩn tính theo chuỗi Taylor, công thức từ (10) hoại sẽ tái phân phối cho thành phần khác cho đến đến (13) nêu ở trên. khi phá hoại. Xác suất phá hoại sẽ là tích các số hạng P trong đó P là xác suất phá hoại của thành phần i: Tải trọng và tác động f,i f,I n Tính độ lệch tiêu chuẩn σz của kháng tải R cả hệ thống gồm tải (S), bè (raft) và cọc (piles) công thức (8) Pf  Pf ,i i 1 và (9a), (9b). Động đất đặc trưng bằng gia tốc nền ag,max và thời 3.2. Kết quả 2 gian. Biến lượng (tức bình phương độ lệch chuẩn) σs Bản móng: Bè dày 2m. Lò xo và giảm chấn đất kết hợp những biến thiên của tải, mô hình tải và tính tính theo công thức của Gazetas (1990). toán ứng xử. Tương ứng với 18 lượt số liệu (hàng của Đối với khung chịu phân tích á tĩnh đẩy dần, chuyển ma trận của bảng trên hình 7, 8) tổ hợp với 4 yếu tố nêu dịch tối đa được lọc ra như sau: ở cuối mục 2.2. U1(phương x, nút 34) = 0.071m U2(phương y, nút 731) = 0.114m U3(phương z, nút 298) = 0.005m Độ lệch tầng điểm thám chẩn 119 phương y so với đáy: θSS= [0.1097 (tầng mái) - 0.00359 (tầng 2)]/ 45= 2.3 ‰ (đạt quy định không phá hoại trong bảng giới hạn [3]) Hình 12: Kết xuất SAP2000 khung đẩy dần Sau khi giải 18 lượt x 4 =72 trường hợp. Lấy tiêu chí là “chuyển vị tầng càng ít càng tốt” để tính tỷ số S/N Hình 13: Xác nhận góc xoay lớn nhất từ chuyển vị max trong Tổ hợp đẩy dần phương x điểm nút 119 (công thức tính toán theo phương pháp Taguchi [15]), các nhóm thông số ảnh hưởng quan trọng gây ảnh hưởng đến chuyển vị lệch tầng được tìm ra, mức độ tin cậy của từng biến (p < 0.05) và phương trình hồi quy chuyển vị lệch tầng δ (Inter-storey drift) theo nhiều yếu tố khác sẽ được tìm thấy. Dựa vào dãy hàm trạng thái g(Xi)= δlimit – δ h(Xi)= DIlimit – DI f(Xi)= Slimit – S tt q(Xi)= QPR – Q tt s(Xi)= PPR – P Khớp hình Xác suất phá hoại được xác định cho từng trạng thái thành giới hạn. Độ tin cậy toàn hệ thống Thượng tầng + Bè cọc, xét SSI + động đất sẽ căn cứ vào cấu trúc nối tiếp hoặc song song mà tính ra, như sau: Hình 14: Mức độ hư hỏng không của khung thể hiện qua các giai đoạn của đường cong Lực-Chuyển vị trong phân tích đẩy - Các thành phần nối tiếp nhau: Một thành phần phá dần; B= bắt đầu hình thành khớp; IO=xâm chiếm tức thì hoại sẽ làm cả hệ thống bị phá hoại. Xác suất phá (immediate occupancy); LS= an toàn đời sống (life safety); hoại sẽ là tích các số hạng 1- Pf,i trong đó Pf,I là xác CP= ngăn cản sụp đổ; C= sụp đổ, D= trạng thái thừa dư suất phá hoại của thành phần thứ i: (residual) E = điểm phá hủy hoàn toàn khớp dẻo. n Kết quả cho thấy hớp bắt đầu vào giai đoạn CP ở lượt Pf 1 (1 Pf ,i ) i 1 đẩy dần chót 139 (chưa phá hoại)
10. Dương Hồng Thẩm mềm mạnh lọc ra điểm thiết kế và phân tích độ tin cậy Phần tử hữu hạn như OpenSees do Trung tâm Nghiên cứu động đất Thái Bình Dương (PEER) đã phát triển từ 1997, hoặc giải thuật DGSA (viết tắt từ thuật ngữ discrete gravitational searching algorithm) [12], - Các trạng thái giới hạn của dầm, cột, khung và móng có thể lấy tương tự như [11], nhưng phát triển thêm cho kết cấu bê tông cốt thép, phát triển thêm các hàm giới hạn góc lệch tầng. Chỉ số hư hỏng DI có thể lấy theo Cao Văn Vui và nnk. (2014) [13]; nguy cơ hóa lỏng trong nền hạ tầng, có thể lấy theo [14]. - Do cần giả lập số trận động đất nhiều, phương pháp Taguchi được áp dụng nhằm giảm thiểu số lượng Hình 15: Xác nhận góc xoay lớn nhất từ chuyển vị max trong lượt tính toán mô phỏng mà vẫn tạo ra bộ cơ sở dữ liệu Tổ hợp đẩy dần phương x, điểm trên đỉnh nhà số 119 đủ lớn cho phân tích độ tin cậy [15]. - Bài toán thí dụ đã không có điểm phá hoại, có thể Đường cong Lực cắt đáy – Chuyển vị do cột quá mạnh, bè có độ cứng lớn. Nếu tăng dần độ phức tạp theo sự tăng lên của số lượng hàm mục tiêu đề xuất, số lượt giải để có được kết quả đầu ra xét đến mức độ hư hỏng của cấu kiện, kết cấu và toàn cục. 5. Kết luận Cơ sở tính toán phân tích độ tin cậy dùng Mô hình Phần tử hữu hạn nhà nhiều tầng trên móng bè cọc, chịu tương tác đất kết cấu dưới ảnh hưởng động đất được lập. Các đặc trưng thống kê gồm trung vị (do có phân phối lognormal) và độ lệch tiêu chuẩn về Kháng tải (KNCT) của móng bè cọc được tổng quan, sử dụng khai triển Tay lor (dùng đạo hàm riêng). Từ đúc kết độ cứng Hình 16: Đường cong đẩy dần không có điểm cảnh báo bè (mô phỏng phần tử khối) giảm khi có cọc, cùng với nhận định bè có bề rộng lớn nên độ lún mang bản chất đàn hồi, do đó không cần mô phỏng nền đất như phần tử 4. Bàn luận Solid; thay vào đó lò xo có độ cứng phù hợp. Bài toán - Có tải (giá trị trung vị μ, COV) độ lệch chuẩn tương tác SSI giải theo 2 giai đoạn được thay thế bằng Loga được xác định. Nhập cường độ động đất vào, điều mô hình phần tử hữu hạn Sap2000 khung trên bè trên chỉnh theo hệ số (Eurocode 8, 2004) từ độ lệch chuẩn nền lò xo và giảm chấn; phân tích đẩy dần phi tuyến giả của gia tốc nền. tĩnh được phân tích để tìm đáp ứng tối đa và các mức độ - Cọc tính từ thành phần bám trượt và chịu mũi để hư hỏng. Nền biến dạng lớn không hồi phục do chịu có độ lệch chuẩn và trị trung bình theo các công thức từ ứng suất dao biến của trận động đất _ đây là yếu tố (9a) đến (9d), để đưa vào công thức (8) và (15), trong khiến tương tác mạnh lên_ được đề nghị thay thế bằng đó độ lệch chuẩn của tải và kháng tải của bè và cọc tính một sự giảm về độ cứng nền (qua hệ số biến thiên lớn), riêng rẽ; trung vị thay cho trị trung bình vì phân phối có cộng với sự hình thành khớp dẻo gia tăng biến dạng Log bình thường của tất cả tải và ứng xử. thượng tầng, để thượng tầng phát sinh lực cắt lại tác - Mô hình Sap2000 cho phép phân tích phi tuyến dụng xuống hạ tầng và tiếp diễn như vậy. Khung được của bài toán tương tác. Bằng cách giảm độ cứng vật mô phỏng lò xo, giảm chấn gồm 2 loại: độ cứng chống liệu, lò xo mô tả đất, các tính toán cho thấy khối lượng quay và chống đẩy ngang của Gazetas và thấm dao tính toán lớn, gia tăng mức độ phức tạp. Nghiên cứu này động Lysmer (nhằm loại trừ sóng phản xạ từ biên trở đã tích hợp: Bệ không cứng thay bằng lò xo, cột có phần ngược vào mô hình). Cột có mô phỏng phần tử lò xo 2D tử 2D link gia tăng mức độ phi tuyến có xét tính dai link với giảm chấn rất nhỏ (<5%) nhằm xem xét độ dùn (ductility). Việc mô phỏng đất như phần tử SOLID làm đàn hồi của cột. Từ tổng quan về cách tính độ tin cậy tăng mức độ phức tạp của bài toán, ít nhiều không có động đất có xét tương tác SSI, cơ sở dữ liệu để phân tính thực dụng. tích độ tin cậy cần đủ lớn. Phương pháp Taguchi trên số - Mô hình sử dụng khớp dẻo 0,1L và 0,9L (dầm) lượng 7 biến của kết cấu thượng tầng và hạ tầng được và chỉ 0,9h (khớp dẻo đầu trên cho cột). Tuy nhiên, đề xuất do đã được kiểm nghiệm bằng thống kê cho đường cong đẩy dần không thấy dấu hiệu đáng quan thấy tính ưu việt của phương pháp. Phân tích biến lượng ngại của khớp dẻo. Tuy nhiên, để tính toán chỉ số độ tin được đề xuất để xác định giá trị hồi quy. Kết quả tính từ cậy cho bài toán tích hợp này, cần kết hợp với phần kết xuất Sap2000 cho rất nhiều thông tin về đáp ứng, bao gồm nội lực, chuyển vị, góc xoay và phản lực lò
11. Thiết lập cơ sở tính toán độ tin cậy nhà nhiều tầng trên móng bè cọc chịu động đất, xét đến tương tác Đất-Kết cấu xo, Dữ liệu ứng xử đầu ra như chuyển vị lệch tầng [8] Hong GUAN*, và cộng sự (2011) Numerical and hoặc độ lún sẽ đưa vào bảng ma trận trực giao L18 của Comparative Study of Earthquake Intensity phương pháp Taguchi và phân tích biến lượng Indices in Seismic Analysis, Kỷ yếu Hội nghị Thiết (ANOVA) để tính xác suất phá hoại. Trong khuôn khổ kế kết cấu Nhà cao tầng và Công trình đặc biệt giới hạn của bài báo này, một vài kết quả sơ khởi về mô hình phân tích tương tác SSI dưới động đất và bài toán The Structural Design of Tall and Special móng bè cọc cho bài toán đánh giá độ tin cậy đã bước Buildings. (DOI: 10.1002/tal.693) đầu được trình bày với một mức độ dè dặt nhất định. Cơ [9] Mohammed Zubair và BR Shilpa (2016), A sở sẽ dần bổ sung thêm những tính toán sát hợp hơn về parametric study of soil structure interaction of xác suất phá hoại công trình đa hiệu năng nhà nhiều raft foundation by using dynamic analysis, tầng trên móng bè cọc. International Journal of Engineering Science Invention Research & Development; Vol. III, Issue Tài liệu tham khảo I, 2016, e-ISSN: 2349-6185 [1] Carsten Ahner, Dmitri Sukhov. Combined Piled Raft [10] Lysmer J., Kuhlemeyer R. Finite element model for Foundation (CBRF) Safety Concepts, Institute of infinite media. Journal of Engineering Mechanics, Concrete and Building Materials, University of Leipzig, ASCE, Vol. 95, 1969, p. 859-77. 2000, page 334. [11] Dương Hồng Thẩm (2019), Tính toán chỉ số độ tin cậy hệ thống tổng thể khung – nền móng nhà [2] T.K. Datta. ( 2010). Seismic Analysis of Structures. John nhiều tầng (sơ đồ phẳng), Kỷ yếu Hội nghị Khoa Wiley & Son Asia Pte Ltd Publications. học Toàn quốc về Cơ học Vật rắn lần thứ XIV, [3] MDL Millen, S. Pampanin, M.Cubrinovski & A. Carr, Nhà xuất bản Khoa học tự nhiên và Công nghệ, Integrating Soil Structure interaction within ISBN 978-604-913-832-4, tháng 2, năm 2019, 902 performance-based design, Proceedings of 2014 trang in. Conference NZSEE, New Zealand 2014. [12] Mohsen Khatibinia, Sadjad Gharehbaghi và Abbas [4] Myung Jun Song, (2008), Development of an Moustafa, (2015). Seismic Reliability Based approaximate nonlinear Analysis of Piled Raft Design Optimization of Reinforced Concrete Structures including Soil – Structure Interaction Foundations, lecture notes, Seoul National University. Effects, Chapter 11, [5] Dương Hồng Thẩm, Trần Minh Tú. Phân tích độ nhạy /59641. và chỉ số độ tin cậy về ổn định tổng thể bờ sông Vàm [13] V. V. Cao, H. R. Ronagh, A. Mahmud and H. Baji Nao An Giang, Tạp chí Xây dựng, ISSN 0866-0762, (2014), "A new damage index for reinforced (10-2017, p.60. concrete structures", Journal of Earthquakes and Structures, no. 6, pp. 581- 609. [6] Lorenzo R., Zubeldia E.H., Cunha R.P. (2013), Safety [14] T.H Duong (2019), Effects of SPT numbers on theory in geotechnical design of piled raft, Proceedings Liquefaction Potential Assessment of fine soil. of the 18th International Conference on Soil mechanics Paper submitted to International Conference on and Geotechnical Engineering, Paris. Sustainable Civil Engineering and Architecture, BKU (VNU-HCM), 2019 (Accepted paper). [7] Edmund Booth (2007), The Estimation of Peak Ground [15] Khương Văn Huân, Dương Hồng Thẩm (2018), -motion Parameters from Spectral Ordinates, Journal of Thiết kế thí nghiệm theo phương pháp Taguchi. Tạp Earthquake Engineering, 11:1, 13-32, DOI: 10.1080/ chí Khoa học và Đào tạo trường Đại học Công 13632460601123156. nghệ Sài gòn. ISSN 2354 – 0567, số 2, năm 2018.
12. Dương Hồng Thẩm Phụ lục Bảng xác suất vượt mức giới hạn trong thiết kế dựa trên tính năng (nguồn [3]) Bảng đánh giá mức độ giới hạn tính năng trong bài toán SSI (nguồn [3]) Chỉ số phá hủy theo Cao Văn Vui và nnk., (2014) ()Ni EE E Eh h,,1 collapse h collapse h DI N i EE EEhy,1 hy ,1 E hrec ( ( hy,1 (