PHÂN TÍCH PUSHOVER: KỸ THUẬT CAO CẤP TRONG THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH CHỊU ĐỘNG ĐẤT

Trong thiết kế kết cấu nhà cao tầng, tải trọng động đất đóng vai trò then chốt. Một ví dụ điển hình là sự sụp đổ của Trụ sở Văn phòng Kiểm toán Nhà nước (SAO) cao 30 tầng trong trận động đất vào tháng 3 năm 2025. Nguyên nhân chính của sự cố này được xác định là lỗi thiết kế. Mặc dù các tiêu chuẩn và kỹ thuật thiết kế chống động đất luôn được cập nhật, sai sót vẫn có thể xảy ra. Bên cạnh đó, việc lựa chọn phương pháp chưa phù hợp cũng có thể dẫn đến rủi ro. Vì vậy, những hậu quả nghiêm trọng đối với công trình và con người là điều không thể xem nhẹ.

Tòa nhà SAO ở Bangkok – Thai Lan sụp đổ do động đất năm 2025

Hiện nay, tại Việt Nam, hai phương pháp giản lược được sử dụng phổ biến trong thiết kế công trình chịu động đất. Đó là phương pháp Tĩnh lực ngang tương đương và phương pháp Phổ phản ứng dạng dao động. Việc giả định kết cấu làm việc hoàn toàn trong miền đàn hồi giúp đơn giản hóa quá trình tính toán. Tuy nhiên, khi động đất xảy ra, các cấu kiện không chỉ làm việc trong miền đàn hồi. Nhiều vùng của kết cấu có thể chuyển sang trạng thái dẻo hoặc chảy dẻo. Do đó, hệ số giảm lực động đất được đưa vào tính toán. Hệ số này còn được gọi là hệ số ứng xử (q). Nhờ đó, có thể tránh được các phân tích phi tuyến phức tạp. Cho đến nay, đây vẫn là phương pháp được áp dụng rộng rãi trong thiết kế công trình chịu động đất.

Gia tốc thu được của Phổ đàn hồi và Phổ thiết kế -giảm đi do hệ số ứng xử q

Ưu điểm của phương pháp này là tính đơn giản và khả năng tiếp cận cao. Bên cạnh đó, phương pháp còn giúp tiết kiệm tài nguyên tính toán. Điều này bao gồm cả thiết bị và thời gian thực hiện. Phương pháp thường cho kết quả tốt đối với các công trình có tính đều đặn cao. Tuy nhiên, trong thực tế, việc đạt được sự đều đặn và đối xứng hoàn toàn là không dễ dàng. Vì thế, độ chính xác của phương pháp có xu hướng giảm đối với các công trình phi đối xứng. Hiện tượng này thường xuất hiện ở các công trình có mặt bằng phức tạp. Các kết cấu hiện đại như dầm sàn chuyển là một ví dụ điển hình. Những dạng kết cấu này được áp dụng phổ biến trong các tổ hợp dự án và chung cư cao cấp.

Một kết cấu không đối xứng trên mặt bằng thường thấy trong nhà cao tầng

Xuất phát từ những hạn chế trên, nhu cầu áp dụng các phương pháp tiên tiến hơn ngày càng tăng. Do đó, Công ty TNHH TVXD Việt Thành Công đã triển khai kỹ thuật phân tích phi tuyến đẩy dần (Pushover). Phương pháp này được sử dụng trong thiết kế các công trình chịu động đất. Công ty cũng là một trong những đơn vị tiên phong tại Việt Nam trong lĩnh vực này.

Khớp dẻo nhìn thấy qua kết quả phân tích đẩy dần Pushover – cái mà không tìm được trong phân tích đàn hồi thông thường

Ưu điểm nổi bật của phân tích Pushover là khả năng đánh giá ứng xử phi tuyến của kết cấu. Thông qua phương pháp này, mức độ hư hại của từng cấu kiện có thể được xác định rõ ràng. Đồng thời, nguy cơ sụp đổ cục bộ hoặc sụp đổ lũy tiến cũng được nhận diện. Nhờ đó, kỹ sư có cơ sở để điều chỉnh và tối ưu hóa thiết kế. Ngoài ra, phân tích Pushover còn cho phép đánh giá lại chỉ số vượt cường độ. Chỉ số này thường được xác định từ các phương pháp phân tích đàn hồi truyền thống. Điều này góp phần nâng cao độ tin cậy của kết quả thiết kế.

Đánh giá lại chỉ số vượt cường độ của một tòa nhà có mặt bằng không đều đặn