Luận án Nghiên cứu sự làm việc của nhà cao tầng bê tông cốt thép có tầng cứng chịu tác động của động đất ở Việt Nam

≤ 0.1 NC ≤ 3 0.006 0.015 0.2 0.005 0.005 0.006 
≤ 0.1 NC ≥ 6 0.005 0.012 0.2 0.005 0.004 0.005 
≥ 0.4 NC ≤ 3 0.003 0.01 0.2 0.002 0.002 0.003 
≥ 0.4 NC ≥ 6 0.002 0.008 0.2 0.002 0.002 0.002 
ii.Cột phá hoại do cắt 
Trong mọi trường hợp - - - - - - 
iii. Khi không thỏa mãn yêu cầu của tiêu chuẩn về nối cốt thép 
Khoảng cách cốt đai ≤ d/2 0.01 0.02 0.4 0.005 0.005 0.01 
Khoảng cách cốt đai > d/2 0 0.01 0.2 0 0 0 
iv. Lực dọc trong cột lớn hơn 0.70P0 
Cốt đai kín trong suốt chiều dài 0.015 0.025 0.02 0 0.005 0.01 
Các trường hợp khác 0 0 0 0 0 0 
Ghi chú: 
· Khi một trong các điều kiện trên xuất hiện đồng thời thì lấy giá trị nhỏ nhất trong Bảng; 
· Ký hiệu C, NC trong Bảng có nghĩa là thỏa mãn hoặc không thỏa mãn yêu cầu về cốt đai của tiêu chuẩn. 
Nếu khoảng cách cốt đai trong vùng khớp dẻo ≤ d/3 hoặc khả năng chịu cắt của cốt đai lớn hơn hoặc 
bằng 3/4 khả năng chịu cắt thiết kế của tiết diện thì được xem là thỏa mãn tiêu chuẩn, ngược lại được 
xem là không thỏa mãn. 
· Cho phép tiến hành nội suy tuyến tính. 
Ký hiệu: 
· P: là lực dọc thiết kế trong cột; 
· P0: là khả năng chịu lực nén đúng tâm của cột; 
· Ag: là diện tích tiết diện nguyên của cột; 
· bw, d: lần lượt là chiều rộng và chiều cao của tiết diện; 
· ′ : là cường độ chịu nén của mẫu trụ tròn ở tuổi 28 ngày. 
Luận án Tiến sỹ kỹ thuật 
NCS. Nguyễn Hồng Hải – Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng Trang 45 
Bảng 2- 5: Tham số mô hình hóa và tiêu chí chấp thuận áp dụng cho phương pháp 
phi tuyến đối vách bê tông cốt thép 
Điều kiện 
Tham số mô hình hóa Tiêu chí chấp thuận 
Góc xoay dẻo 
(rad) 
Tỷ số 
cường 
độ dư 
Góc xoay dẻo (rad) 
a b c IO LS CP 
i. Vách 
( )s s y
w w c
A A f P
t l f
¢- +
¢ w w c
V
t l f ¢
 Cấu kiện biên 
≤ 0.1 ≤ 3 Có 0.015 0.02 0.75 0.005 0.01 0.015 
≤ 0.1 ≥ 6 Có 0.01 0.015 0.4 0.004 0.008 0.01 
≥ 0.25 ≤ 3 Có 0.009 0.012 0.6 0.003 0.006 0.009 
≥ 0.25 ≥ 6 Có 0.005 0.01 0.3 0.0015 0.003 0.005 
≤ 0.1 ≤ 3 Không 0.008 0.015 0.6 0.002 0.004 0.008 
≤ 0.1 ≥ 6 Không 0.006 0.01 0.3 0.002 0.004 0.006 
≥ 0.25 ≤ 3 Không 0.003 0.005 0.25 0.001 0.002 0.003 
≥ 0.25 ≥ 6 Không 0.002 0.004 0.2 0.001 0.001 0.002 
ii. Vách không liên tục được đỡ bởi cột 
Cốt thép phân bố theo phương ngang 
Tuân thủ 0.01 0.015 0.2 0.003 0.007 0.01 
Không tuân thủ 0 0 0 0 0 0 
iii. Dầm nối vách 
Cốt dọc và cốt ngang 
w w c
V
t l f ¢
Cốt dọc thông thường và cốt 
ngang thỏa mãn yêu cầu của tiêu 
chuẩn 
≤3 0.025 0.05 0.75 0.01 0.02 0.025 
≥6 0.02 0.04 0.5 0.005 0.01 0.02 
Cốt dọc thông thường và cốt 
ngang không thỏa mãn yêu cầu 
của tiêu chuẩn 
≤3 0.02 0.035 0.5 0.006 0.012 0.02 
≥6 0.01 0.025 0.25 0.005 0.008 0.01 
Thép chéo chữ X - 0.03 0.05 0.8 0.006 0.018 0.03 
Ghi chú: 
· Các yêu cầu về cấu kiện biên được quy định trong tiêu chuẩn ACI 318; 
· Yêu cầu về cốt thép ngang phân bố được xem là tuân thủ tiêu chuẩn khi: (a) khoảng cách cốt đai trong 
toàn bộ chiều dài ≤ d/2, (b) cường độ chịu cắt của cốt đai lớn hơn yêu cầu chịu cắt của vách. 
· Cốt thép dọc của dầm nối thông thường bao gồm cốt thép phía trên và phía dưới dầm. Cốt thép ngang 
thỏa mãn tiêu chuẩn khi: (a) cốt đai kín suốt chiều dài dầm có khoảng cách ≤ d/3 và cường độ chịu cắt 
của cốt đai kín ≥ cường độ chịu cắt yêu cầu của dầm nối. 
Ký hiệu: 
Luận án Tiến sỹ kỹ thuật 
NCS. Nguyễn Hồng Hải – Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng Trang 46 
· sA , sA¢ : lần lượt là diện tích cốt thép chịu kéo và chịu nén của vách; 
· P : là lực dọc thiết kế trong vách; 
· wt , wl : lần lượt là chiều dày và chiều dài vách; 
· ′ : là cường độ chịu nén của mẫu trụ tròn ở tuổi 28 ngày. 
2.7 Tóm tắt chương 2 
1. Nguyên lý cơ bản của phương pháp thiết kế dựa theo tính năng và nội dung quan trọng 
của các phương pháp phân tích phi tuyến đã được trình bày. Phương pháp thiết kế này 
được xem là có nhiều ưu điểm. So với phương pháp thiết kế dựa theo lực truyền thống, 
điểm khác biệt lớn nhất là cho phép đánh giá sự làm việc của mọi bộ phận công trình 
(cả kết cấu và phi kết cấu) một cách định lượng ở nhiều mức động đất khác nhau, thậm 
chí suốt quá trình xảy ra động đất. Thông qua việc theo dõi quá trình hình thành khớp 
dẻo trong kết cấu, người thiết kế có thể chủ động kiểm soát cơ chế tiêu tán năng lượng 
theo ý muốn, theo đó khống chế các dạng phá hoại nguy hiểm (cơ cấu gây mất ổn định 
tổng thể hoặc sụp đổ công trình) do sự hình thành các khớp dẻo bất hợp lý. 
2. Thách thức của phương pháp thiết kế này là (1) quyết định các mục tiêu tính năng phù 
hợp kèm theo tiêu chí chấp thuận tương ứng cho từng cấu kiện kết cấu hoặc phi kết cấu, 
(2) xác định động đất đầu vào và lựa chọn mô hình ứng xử phi tuyến phù hợp cho kết 
cấu phục vụ phân tích phi tuyến tĩnh và/hoặc động, và (3) cuối cùng là xử lý kết quả 
phân tích thu được nhằm đánh giá các mục tiêu tính năng đã xác định. 
3. Thiết lập quy trình thiết kế kháng chấn dựa theo tính năng để có thể áp dụng trong thực 
hành thiết kế. 
Luận án Tiến sỹ kỹ thuật 
NCS. Nguyễn Hồng Hải – Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng Trang 47 
3 CHƯƠNG 3 – SỰ LÀM VIỆC CỦA NHÀ CAO TẦNG BÊ TÔNG CỐT THÉP 
CÓ TẦNG CỨNG CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT Ở VIỆT NAM 
3.1 Mở đầu 
Như đã trình bày trong các phần trước của luận án, nguyên lý làm việc của kết cấu nhà cao 
tầng có tầng cứng tương đối đơn giản, song việc thiết kế hệ kết cấu này không hề dễ dàng. Theo 
thống kê của Hiệp hội nhà cao tầng thế giới, từ năm 2000 đến nay, có đến trên 73% tòa nhà 
cao tầng trên thế giới sử dụng hệ kết cấu lõi – tầng cứng (core – outrigger system). Tuy vậy, 
đến thời điểm hiện tại vẫn chưa có các tài liệu hướng dẫn chi tiết cho việc thiết kế dạng kết cấu 
này. Năm 2012, Hiệp hội nhà cao tầng thế giới xuất bản chỉ dẫn kỹ thuật về thiết kế nhà cao 
tầng có tầng cứng (CTBUH Technical Guide: Outrigger Design for High-rise Buildings) nhằm 
bổ khuyết cho sự thiếu hụt này. Tài liệu cung cấp cho người đọc một cái nhìn tổng quan về hệ 
kết cấu có tầng cứng, các vấn đề cần xét đến và các kiến nghị trong thiết kế dạng kết cấu này 
và các ví dụ cụ thể trong thực tế. Các vấn đề cần được xem xét trong thiết kế đều được nêu ở 
mức khái niệm (không có con số định lượng cụ thể), ví dụ như sự truyền lực trong hệ kết cấu 
có tầng cứng, sự suy giảm độ cứng trong phân tích kết cấu, trình tự thi công, các yêu cầu về 
tầng mềm trong thiết kế kháng chấn, khái niệm cột khỏe – dầm yếu trong hệ kết cấu có tầng 
cứng,v.v, để người thiết kế nhận thức được vấn đề cần quan tâm trong thực hành. Điều đó cũng 
phản ánh tính phức tạp của hệ kết cấu này. Ngoài tài liệu nêu trên, việc thiết kế hệ kết cấu có 
tầng cứng cũng được nêu trong tiêu chuẩn thiết kế nhà cao tầng của Trung Quốc [65]. Trong tài 
liệu này, hệ kết cấu nhà cao tầng có tầng cứng được xếp vào loại kết cấu phức tạp, theo đó, cần 
phải thực hiện việc tính toán theo phương pháp phi tuyến để kiểm chứng biến dạng của công 
trình thỏa mãn giới hạn cho phép cho trong tiêu chuẩn. Ngoài ra, tiêu chuẩn này cũng có các 
quy định liên quan đến việc thiết kế kháng chấn theo phương pháp dựa theo tính năng, cũng là 
một vấn đề được nêu trong tài liệu của CTBUH. Một số công trình siêu cao tầng có tầng cứng 
vừa được xây dựng ở Trung Quốc [26, 27, 28] đều sử dụng phương pháp thiết kế này để tính toán 
kiểm tra. 
Có thể nói, không thể có công thức chung trong việc thiết kế kết cấu cao tầng có tầng cứng, 
mà cần xét đến các vấn đề quan trọng như kiến nghị của Hiệp hội nhà cao tầng thế giới đối với 
từng công trình cụ thể. Do vậy, để giải quyết những vấn đề đã nêu trong chương 1 về sự làm 
việc của nhà cao tầng có tầng cứng trong điều kiện Việt Nam, chương này tập trung phân tích 
một số mô hình cụ thể nhằm làm rõ các nội dung sau: 
1) Nghiên cứu sự phù hợp khi lựa chọn phổ mục tiêu theo TCVN 9386:2012 trong tính 
toán phân tích phi tuyến; 
Luận án Tiến sỹ kỹ thuật 
NCS. Nguyễn Hồng Hải – Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng Trang 48 
2) Nghiên cứu ảnh hưởng của tầng cứng đến ứng xử của công trình: xem xét ảnh hưởng 
của vị trí, độ cứng tầng cứng đến ứng xử của công trình. Tiến hành so sánh giữa kết quả 
phân tích phổ phản ứng với kết quả phân tích tĩnh phi tuyến và động phi tuyến, dựa vào 
đường cong quan hệ lực – biến dạng để xác định hệ số ứng xử của công trình; 
3) Kiểm chứng các mục tiêu tính năng trong giới hạn ngăn chặn sụp đổ của công trình 
theo quy trình thiết kế kháng chấn dựa theo tính năng nêu trong Chương 2. Các kết quả 
tính toán sẽ được so sánh với kết quả thí nghiệm kiểm chứng trong Chương 4. Qua đó 
nhằm đánh giá lại mục tiêu tính năng ở mức độ cấu kiện, ở đây là nút liên kết cột – dầm 
cứng, cho kết cấu có dạng này. 
3.2 Mô hình kết cấu khảo sát 
Kết cấu công trình thực tế là kết cấu không gian. Việc bố trí mặt bằng cấu kiện sẽ quyết 
định sự làm việc có tính “không gian” của kết cấu công trình, ở đây là phản ứng của nó đối với 
tải trọng ngang, cụ thể là tải trọng động đất. Về mặt lý thuyết, với tải trọng động đất, kết cấu 
cần được thiết kế sao cho chịu được sóng đến từ mọi hướng bất kỳ. Trong thực hành, kết cấu 
thường được thiết kế chịu tải trọng động đất theo những phương nhất định, thường là hai 
phương vuông góc, tùy thuộc vào hướng bố trí cấu kiện chịu lực chính trên mặt bằng. Trừ 
trường hợp đặc biệt, nhà cao tầng thường có kết cấu đối xứng theo mặt bằng, cấu kiện được bố 
trí với tư duy chịu lực (ngang) theo hướng rõ rệt và bố trí sao cho giảm tối đa ảnh hưởng do 
xoắn. Với những kết cấu có mặt bằng đối xứng, việc phân tích nghiên cứu ứng xử tổng thể 
có thể được thực hiện thông qua mô hình đơn giản hóa - mô hình phẳng 2D. Trong trường hợp 
này, những đặc trưng ứng xử quan trọng của loại kết cấu áp dụng cho công trình đang xét (như 
đường truyền lực, phân bố biến dạng theo chiều cao, quá trình hình thành khớp dẻo và dạng cơ 
cấu, vv) hoàn toàn có thể được đánh giá thông qua mô hình đơn giản 2D. 
Đối tượng và nội dung nghiên cứu của luận án là ứng xử tổng thể kết cấu nhà cao tầng có 
tầng cứng và ứng xử cục bộ của nút liên kết cột-dầm cứng. Vấn đề chính được nghiên cứu có 
liên quan tới các nội dung: đặc trưng phân phối lực - đường truyền lực - trong các cấu kiện 
chính (cột biên, dầm cứng, lõi), chuyển vị tổng thể, đặc trưng hình thành khớp dẻo, phân tán 
năng lượng trong kết cấu, ứng xử cục bộ của liên kết cột-dầm cứng chịu lực dọc và mô men 
đổi chiều. Ảnh hưởng của sự làm việc không gian của kết cấu nằm ngoài phạm vi nghiên 
cứu. Do vậy, mô hình kết cấu phục vụ khảo sát về mặt lý thuyết và thực nghiệm được xác 
định là mô hình đơn giản 2D. Về mặt nghiên cứu thực nghiệm, mô hình 2D là phù hợp với 
điều kiện kỹ thuật phòng thí nghiệm IBST và điều kiện của luận án. Việc thực hiện thí nghiệm 
gia tải ngang lặp đổi chiều hai phương là quá phức tạp với điều kiện hiện có. 
Luận án Tiến sỹ kỹ thuật 
NCS. Nguyễn Hồng Hải – Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng Trang 49 
Mô hình khảo sát được xây dựng dựa trên việc tham khảo mô hình kết cấu của một số công 
trình cao tầng và siêu cao tầng của Việt Nam. Bên cạnh mục đích dành cho phân tích khảo sát 
lý thuyết của chương này, mô hình khảo sát được xây dựng phù hợp với việc thiết kế mẫu thí 
nghiệm trình bày trong Chương 4. Sau khi khảo sát sơ bộ theo phương pháp thử dần bằng cách 
thay đổi các tham số gồm số tầng, số tầng cứng và kích thước cấu kiện (dầm, cột, vách), với 
mục đích nghiên cứu ảnh hưởng của tầng cứng đối với công trình và các tầng lân cận, đặc biệt 
là nút liên kết dầm cứng – cột biên, sơ đồ kết cấu được đơn giản hóa với các thông số chính 
như sau: 
— Kết cấu khung phẳng cao 55 tầng; 
— Bố trí 01 dầm cứng ở tầng 34: Việc sử dụng một tầng cứng cho mô hình kết cấu 
khảo sát phù hợp với quy mô chiều cao công trình và cũng để thuận lợi hơn trong 
phân tích đánh giá kết quả. Qua nghiên cứu lý thuyết tổng quan trình bày trong 
chương 1, với công trình có một tầng cứng, vị trí hiệu quả ở khoảng 0.6H (H là 
chiều cao công trình). 
Trước khi tiến hành phân tích sâu bằng các phương pháp phân tích tĩnh và động phi tuyến, 
kết cấu được thiết kế sơ bộ theo một tiêu chuẩn thông dụng. Tiêu chuẩn ACI 318-05 được lựa 
chọn để thiết kế với các thông số điều kiện tự nhiên phù hợp với Việt Nam, theo QCVN 
02:2009/BXD Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia - Số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong Xây dựng. 
Các thông số thiết kế cơ bản được trình bày dưới đây: 
Luận án Tiến sỹ kỹ thuật 
NCS. Nguyễn Hồng Hải – Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng Trang 50 
- Cấu tạo khung (xem Hình 3-1): 
+ Lưới nhịp kết cấu: 13m, 12m và 13m; 
+ Vách giữa: t=1200mm; 
+ Cột biên: 1500x2500mm, 1500x1800mm (khu 
vực tầng cứng) và 1200x1500mm ở phía trên; 
+ Dầm các tầng: bxh=2000x500mm; 
+ Dầm cứng: 800x6500mm; 
- Tiêu chuẩn thiết kế: ACI 318-05 
- Vật liệu 
+ Bê tông: f’c = 28Mpa 
+ Cốt thép: fy = 490Mpa 
- Tải trọng: 
+ Tĩnh tải: trọng lượng kết cấu và tải trọng lớp hoàn 
thiện 1.1 kN/m2 ứng với bước khung 9m; 
+ Hoạt tải: 2 kN/m2; 
+ Gió: IIB, chuyển sang gió 3s, 50 năm theo ASCE 
7-05 96.5 mph. 
+ Động đất: 
§ agR 0.103g chuyển sang hệ số Ss và S1 theo 
ASCE 7-05, Ss=0.45; S1=0.18; 
§ Loại đất nền D 
§ Hệ số tầm quan trọng 1.0 
- Tổ hợp tải trọng: 
+ 1.4D 
+ 1.2D+1.6L 
+ 1.2D+1.0L+1.6W 
+ 1.2D+1.0L+1.0E 
 Hình 3-1: Mô hình kết 
cấu khảo sát 
trong đó: D là ký hiệu tĩnh tải, L là hoạt tải, W là tải trọng gió và E là tải động đất; 
Luận án Tiến sỹ kỹ thuật 
NCS. Nguyễn Hồng Hải – Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng Trang 51 
3.3 Lựa chọn sóng động đất phù hợp với điều kiện Việt Nam trong phân tích phi tuyến 
Việc lựa chọn phổ phản ứng thiết kế, bao gồm phổ gia tốc và phổ chuyển vị, có ý nghĩa 
quan trọng và ảnh hưởng nhiều đến kết quả phân tích phi tuyến, trong đó phương pháp phân 
tích tĩnh phi tuyến sẽ sử dụng phổ phản ứng để xác định chuyển vị mục tiêu, còn phương pháp 
phân tích động phi tuyến sẽ sử dụng phổ phản ứng để lựa chọn và điều chỉnh giản đồ gia tốc 
đầu vào. Trong quá trình áp dụng phương pháp phân tích phi tuyến để nghiên cứu ứng xử của 
nhà cao tầng có tầng cứng, nhận thấy phổ phản ứng quy định trong tiêu chuẩn TCVN 9386[21] 
có những đặc điểm chưa phù hợp đối với công trình có chu kỳ dài. Dưới đây, thông qua việc 
so sánh phổ phản ứng giữa TCVN 9386:2012, ASCE 7-2010[20] và GB 50011-2010[23] (dưới 
đây lần lượt viết tắt là TCVN 9386, ASCE 7 và GB 50011), đồng thời tham khảo một số tài 
liệu nghiên cứu liên quan và ví dụ tính toán cụ thể để làm rõ hơn vấn đề này. 
3.3.1 So sánh phổ phản ứng giữa TCVN 9386, ASCE 7 và GB 50011 
Theo TCVN 9386, phổ phản ứng gia tốc đàn hồi (dưới đây gọi tắt là phổ gia tốc) Se(T) 
được xác định bằng các công thức sau: 
( ) ( )0 : 1 2.5 1B e g
B
TT T S T a S
T
h
é ù
£ £ = + -ê ú
ë û
 (3-1) 
( ): 2.5B C e gT T T S T a Sh£ £ = (3-2) 
( ): 2.5 CC D e g
TT T T S T a S
T
h é ù£ £ = ´ ê úë û
 (3-3) 
( ) 24 : 2.5 C DD e g
T TT T S T a S
T
h é ù£ £ = ´ ê úë û
 (3-4) 
trong đó: ag là gia tốc nền thiết kế trên nền loại A; S là hệ số nền; TB, TC, TD là các tham số phụ 
thuộc vào dạng đất nền; η là hệ số điều chỉnh độ cản. Đối với công trình có chu kỳ dài hơn 4s, 
tiêu chuẩn cũng kiến nghị chuyển đổi từ phổ phản ứng chuyển vị đàn hồi, được quy định tại 
phụ lục A của tiêu chuẩn này, theo công thức sau: 
2
24d a
TS S
p
=
(3-5) 
Luận án Tiến sỹ kỹ thuật 
NCS. Nguyễn Hồng Hải – Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng Trang 52 
Hình 3-2: Dạng của phổ gia tốc Hình 3-3: Phổ chuyển vị 
Hình 3-2 và Hình 3-3 lần lượt thể hiện hình dáng của phổ gia tốc và phổ chuyển vị theo 
TCVN 9386. Phương trình phổ chuyển vị trong đoạn TE, TF (giá trị TE, TF phụ thuộc dạng đất 
nền) được xác định theo công thức sau: 
( ) ( ): 0.025 2.5 1 2.5EE F De g C D
F E
T TT T T S T a S T T
T T
h h
é ùæ ö-
£ £ = × × × + -ê úç ÷-è øë û
 (3-6) 
( ): 0.025F e g g C DT T S T d a S T T³ = = × × × (3-7) 
Theo tiêu chuẩn ASCE 7, phổ gia tốc được xác định theo công thức sau (xem Hình 3-4): 
0
0
 0.4 0.6a DS
TT T S S
T
æ ö
£ = +ç ÷
è ø
 (3-8) 
0 S a DST T T S S< £ = (3-9) 
1 DS L a
ST T T S
T
< £ = (3-10) 
1
2 
D L
L a
S TT T S
T
> = (3-11) 
Hình 3-4: Phổ gia tốc theo ASCE 7 
Luận án Tiến sỹ kỹ thuật 
NCS. Nguyễn Hồng Hải – Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng Trang 53 
trong đó: SDS, SD1 lần lượt là giá trị của phổ gia tốc thiết kế ứng với độ cản nhớt 5% tại chu kỳ 
bằng 0.2s và 1.0s; 0 10.2 /D D ST S S= , 1 /S D DST S S= ; TL xác định theo bản đồ phân vùng động 
đất của Mỹ. ASCE 7 không có quy định riêng cho phổ chuyển vị, mà được xác định thông qua 
công thức (3-5). Tài liệu [98] có trình bày cách sử dụng phổ gia tốc theo ASCE khi áp dụng tại 
Việt Nam, trong đó thiên về an toàn lấy TL=6.0s. 
Theo GB 50011, phổ gia tốc được xác định theo công thức sau (xem Hình 3-5): 
( )max 20.1 10 0.45 0.45aT S Ta h£ = - +é ùë û (3-12) 
2 max0.1 g aT T S h a< £ = (3-13) 
2 max5 
g
g g a
T
T T T S
T
g
h a
æ ö
< £ = ç ÷
è ø
 (3-14) 
( )2 1 max5 6 0.2 5g a gT T S T Tgh h aé ù< £ = - -ë û (3-15) 
Hình 3-5: Phổ gia tốc theo GB 50011 
trong đó: αmax là giá trị lớn nhất của hệ số ảnh hưởng động đất, γ là hệ số mũ, η1 là hệ số điều 
chỉnh, η2 là hệ số điều chỉnh tỷ số cản, Tg là chu kỳ trội của đất nền. 
Dưới đây thể hiện phổ gia tốc và phổ chuyển vị của cả ba tiêu chuẩn trên trên cùng một đồ 
thị với thông số cụ thể như sau: gia tốc nền 0.1g (chu kỳ lặp 475 năm) trên nền đất có SPT<15 
(loại D đất rời xốp-chặt vừa theo TCVN 9386 hoặc loại E sét mềm theo ASCE 7, loại III theo 
tiêu chuẩn GB 50011). Các tham số liên quan của từng đường phổ được liệt kê dưới đây: 
- Phổ TCVN 9386: ag=0.1g; TB=0.2; TC=0.8; TD=2.0; TE=6.0; TF=10.0; S=1.35; 
- Phổ ASCE 7: SDS=0.344g; SD1=0.275g; T0=0.16; TS=0.8; TL=6.0; 
- Phổ GB 50011: αmax=0.33; Tg=0.55; η1=0.02; η2=1.0. 
Luận án Tiến sỹ kỹ thuật 
NCS. Nguyễn Hồng Hải – Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng Trang 54 
Hình 3-6: So sánh phổ gia tốc giữa ba tiêu chuẩn 
Hình 3-7: So sánh phổ chuyển vị giữa ba tiêu chuẩn 
Có thể thấy, hình dáng của phổ gia tốc (Hình 3-6) giữa ba tiêu chuẩn không sai khác nhau 
nhiều, tuy nhiên hình dáng của phổ chuyển vị (Hình 3-7) lại sai khác nhau khá nhiều. Có thể 
thấy phổ chuyển vị đàn hồi giữa tiêu chuẩn TCVN 9386 và hai tiêu chuẩn còn lại có sai khác 
rất lớn ở đoạn chu kỳ lớn hơn 2s. Phổ chuyển vị theo TCVN 9386 đi ngang trong đoạn từ TD 
(2s) đến TE (6s), sau đó đi xuống từ TE (6s) đến TF (10s), trong khi phổ chuyển vị theo ASCE 7 
tăng tuyến tính trong đoạn từ TS đến TL (6s) sau đó mới đi ngang. Phổ chuyển vị theo GB 50011 
có xu hướng tăng tuyến tính trong cả khoảng từ 0~6s. 
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0
G
ia
 tố
c (
m
/s2
)
Chu kỳ (s)
TCVN 9386 (EC8)
ASCE 7
GB 50011
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0
C
hu
yể
n 
vị
 (m
)
Chu kỳ (s)
TCVN 9386 (EC8)
ASCE 7
GB 50011
Luận án Tiến sỹ kỹ thuật 
NCS. Nguyễn Hồng Hải – Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng Trang 55 
3.3.2 Các nghiên cứu liên quan khác 
Thông thường, phổ chuyển vị có hình dạng điển hình, ngoài phần phi tuyến ở giai đoạn 
đầu, là tuyến tính tới một giá trị chu kỳ (gọi là chu kỳ góc – corner period), sau đó nằm ngang 
biểu thị chuyển vị không đổi trong phần chu kỳ dài. Chu kỳ góc (giữa vùng kiểm soát vận tốc 
và kiểm soát chuyển vị) là một tham số căn bản của phổ chuyển vị. Chu kỳ góc phụ thuộc vào 
loại nguồn động đất, cấp động đất, khoảng cách tâm chấn [99, 100, 102, 103] và khó xác định. ASCE 
7 chỉ định giá trị chu kỳ góc trong khoảng từ 4-16s. FEMA 450 quy định chu kỳ góc từ 4-20s 
theo cường độ chấn động Mw (moment magnitude) từ cấp 6 tới 9+ [104]. Tiêu chuẩn EC8 (hay 
TCVN 9386) và NZS 1170.5 ấn định chu kỳ góc lần lượt bằng 2s và 3s. Hình 3-8 thể hiện 
tương quan phổ chuyển vị của các tiêu chuẩn khác nhau so với phổ ASCE 7, đất nền loại E, 
PGA 0.2g [105]. Việc ấn định chu kỳ góc khác nhau đối với các tiêu chuẩn khác nhau có ảnh 
hưởng đáng kể tới độ lớn của phổ chuyển vị. Trong hình này, giá trị chuyển vị trong vùng chu 
kỳ dài theo tiêu chuẩn EC8 chỉ khoảng 0.5m, tr