Phân tích phi tuyến nhà cao tầng kết cấu thép chịu tác động động đất

Từ khóa:

Phân tích tĩnh phi tuyến
nhà cao tầng kết cấu thép
động đất
khớp dẻo
đánh giá hiệu năng
ứng xử phi tuyến

Tóm tắt:

Bài báo trình bày kết quả phân tích ứng xử phi tuyến của nhà cao tầng kết cấu thép dưới tác động động đất bằng phương pháp phân tích tĩnh phi tuyến (Pushover analysis). Trong bối cảnh các nghiên cứu đánh giá hiệu năng kháng chấn tại Việt Nam hiện nay chủ yếu tập trung vào hệ khung bê tông cốt thép hoặc kết cấu thép nhà công nghiệp, việc nghiên cứu ứng xử phi tuyến của nhà cao tầng kết cấu thép vẫn còn tương đối hạn chế. Nghiên cứu được thực hiện trên mô hình công trình thép cao tầng thiết kế theo tiêu chuẩn Nhật Bản nhằm đánh giá sự phát triển khớp dẻo, sự suy giảm độ cứng, phân bố chuyển vị tầng và mức độ làm việc của kết cấu khi chịu tác động động đất. Kết quả phân tích cho thấy kết cấu trải qua các giai đoạn ứng xử từ đàn hồi đến phi tuyến với sự hình thành và phát triển dần của các khớp dẻo tại những vị trí có nội lực bất lợi. Đường cong khả năng chịu lực phản ánh rõ quá trình suy giảm độ cứng và khả năng duy trì ổn định của hệ kết cấu sau khi xuất hiện chảy dẻo cục bộ. Đồng thời, kết quả đánh giá hiệu năng cho phép nhận diện các khu vực làm việc bất lợi, cơ chế phân bố biến dạng theo chiều cao công trình và mức độ đáp ứng của kết cấu dưới tác động động đất. Nghiên cứu góp phần làm rõ đặc trưng ứng xử phi tuyến của nhà cao tầng kết cấu thép và cung cấp cơ sở tham khảo cho việc áp dụng phương pháp đánh giá hiệu năng kháng chấn đối với loại hình công trình này tại Việt Nam.

Nội dung:

Tài liệu tham khảo:

[1]    Krawinkler, H., Seneviratna, G. D. P. K. (1998). Pros and Cons of a Pushover Analysis of Seismic Performance Evaluation. Engineering Structures,  20(4-6):452-464. DOI: 10.1016/S0141-0296(97)00092-8.

[2]    Jin, J., Nagae, T., Asai, T., et al. (2024). Cyclic pushover analysis for seismic response evaluation of a full-scale 10-story steel building tested on the E-Defense shake-table. Journal of Building Engineering,  96: Article 110552.

[3]    Fragiadakis, M., D. Vamvatsikos, M. Aschheim. (2014). Application of nonlinear static procedures for the seismic assessment of regular RC moment frame buildings. Earthquake Spectra, 30(2):767-794.

[4]    Belletti, B., C. Damoni, A. Gasperi. (2013). Modeling approaches suitable for pushover analyses of RC structural wall buildings. Engineering Structures,  57:327-338.

[5]    Hải, N. H., Hà, N. H., Thương, V. X. (2014). Phổ phản ứng chuyển vị trong phân tích nhà cao tầng chịu động đất ở Việt Nam bằng phương pháp tĩnh phi tuyến. Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, (4):7-12.

[6]    TCVN 9386:2012. Thiết kế công trình chịu động đất. Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội. 274 trang.

[7]    Chinh, M. V., Đại, N. X., Tú, N. V., Long, P. V. (2024). Tính hệ số ứng xử động đất của kết cấu nhà bê tông cốt thép theo phương pháp phân tích tĩnh phi tuyến. Tạp chí Xây dựng, (5):102-107.

[8]    Nhung, L. T. H., Long, P. V., Tú, N. V. (2023). Ứng xử động học phi tuyến kết cấu khung liên hợp chịu tải trọng động đất. Tạp chí Xây dựng, (4):114-121.

[9]    Tuấn, T. T., Ân, N. H., Hùng, N. K. (2012). Đánh giá chuyển vị mục tiêu cho nhà cao tầng chịu động đất bằng các phương pháp tĩnh phi tuyến. Tạp chí Khoa học công nghệ xây dựng, (4):44-51.

[10] American Society of Civil Engineers. Seismic evaluation and retrofit of existing buildings. (2017). American Society of Civil Engineers.

[11] Tsuchida, T. (2001). Port and Airport Research Institute (PARI).