Tính toán kiểm tra Hiệu ứng bậc 2 (Hiệu ứng P-Delta hay Hiệu ứng P-Δ)

1.5.2.12. Hiệu ứng bậc 2 (Hiệu ứng P-Delta hay Hiệu ứng P-Δ) – Second order effects (P-Δ effects)

Một cách tính kết cấu theo sơ đồ tính biến dạng.

Dưới tác dụng của các loại tải trọng ngang (tải trọng động đất, tải trọng gió), kết cấu nhà cao tầng xuất hiện chuyển vị ngang tương ứng. Khi đó các tải trọng đứng không còn ở vị trí ban đầu mà dịch chuyển sang một vị trí mới và làm gia tăng nội lực trong các cấu kiện. Mô men lúc này sẽ tăng lên thêm 1 giá trị là P.Δ

Download Bảng Excel tính toán kiểm tra hiệu ứng P-Delta → Price: 50K

Xem thêm: Bảng Excel kiểm tra chuyển vị công trình nhà cao tầng

4.4.2.2.(2). Không cần xét tới các hiệu ứng bậc 2 (hiệu ứng P-Delta) nếu tại tất cả các tầng thỏa mãn điều kiện sau:

θ = (P_tot.d_r) / (V_tot.h) ≤ 0,1

Trong đó:

• θ: hệ số độ nhạy của chuyển vị ngang tương đối giữa các tầng
• P_tot: tổng tải trọng tường tại tầng đang xét và các tầng bên trên nó khi thiết kế chịu động đất
• d_r: chuyển vị ngang thiết kế tương đối giữa các tầng; được xác định như là hiệu của các chuyển vị ngang trung bình d_s tại trần và sàn của tầng đang xét được tính theo 4.3.4
• V_tot: tổng lực cắt tầng do động đất gây ra
• h: chiều cao tầng

Theo mục 4.3.4.1 ta có: d_r = d_s = q_d.d_c = q_d.d_rif.h

• d_s: chuyển vị của một điểm của hệ kết cấu gây ra bởi tác động động đất thiết kế
• q_d: hệ số ứng xử chuyển vị, giả thiết bằng “q” trừ khi có định khác
• d_c: chuyển vị của cùng điểm đó của hệ kết cấu được xác định bằng phân tích tuyến tính dựa trên phổ phản ứng thiết kế
• d_rif: chuyển vị lệch tầng theo kết quả phân tích đàn hồi sử dụng phổ phản ứng thiết kế

Công thức viết lại: θ = (P_tot.d_r) / (V_tot.h) = (P_tot.q.d_rif) / V_tot ≤ 0,1

Chú ý: Ở phần định nghĩa P_tot, TCVN dịch chưa chính xác. Theo Eurocode 8: P_tot là tổng tải trọng trọng trường (tổng tải trọng thẳng đứng)

+ Combo tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn xác định P_tot:

P_tot = Tĩnh tải (tải trọng bản thân + tải trọng hoàn thiện + tải trọng tường…) + n*Hoạt tải

lấy n = 0.3: hệ số tổ hợp

Giá trị của P_tot lấy trong mục Story Forces trong ETABS (Tables/Analysis/Results/Structure Results/Story Forces)

+ Combo tải trọng xác định V_tot:

Xác định V_tot với chỉ tải trọng động đất DDX, DDY

Khai báo DDX, DDY trong Etabs như sau: Define => Load Cases => Add New Case…

Mass Source trong trường hợp động đất lấy bằng: 1*Tĩnh tải + 0.24*Hoạt tải

Giá trị của V_tot lấy trong mục Story Stiffness trong ETABS (Tables/Analysis/Results/Structure Results/Story Stiffness)

+ Combo tải trọng xác định d_rif:

Xác định d_rif với chỉ tải trọng động đất DDX, DDY

Giá trị của d_rif lấy trong mục Story Drifts trong ETABS (Tables/Analysis/Results/Displacements/Story Drifts)

4.4.2.2.(3). Nếu 0,1 < θ ≤ 0,2 có thể lấy gần đúng các hiệu ứng bậc 2 bằng cách nhân các hệ quả tác động động đất cần xét với một hệ số bằng 1/(1-θ)

Lúc này vẫn chưa cần kể đến điều kiện P-Δ trong mô hình tính toán kết cấu (ETABS). Chỉ cần nhân hệ số e = 1/(1-θ) với giá trị Scale Factor trong phần khai báo giá trị tải trọng động đất DDX, DDY.

Phương nào bị vượt thì nhân hệ số vào phương đó. U1 tương ứng với phương X, U2 tương ứng với phương Y.

+ Nếu 0,2 < θ ≤ 0,3 thì cần phải kể đến điều kiện P-Δ trong mô hình tính toán kết cấu (ETABS)

4.4.2.2.(4P). Giá trị của hệ số θ không được vượt quá 0,3

Nếu θ > 0.3 thì phải điều chỉnh kết cấu công trình và kiểm tra lại từ đầu.