Tính toán công trình chịu tải trọng động đất theo TCVN: 9386-2012 và tiêu chuẩn Eurocode 8

Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology 
Số 1/2017 No. 1/2017 
 112 
TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT THEO 
TCVN: 9386-2012 VÀ TIÊU CHUẨN EUROCODE 8 
Trần Đức Nghĩa 
Nguyễn Ngọc Tình 
 Phạm Việt Tiến 
 GVHD: Đặng Ngọc Tân – Khoa Xây dựng, Trường Đại học Xây dựng Miền Trung 
Tóm tắt 
Trong bối cảnh hiện nay, với sự biến đổi 
mạnh mẽ của các điều kiện tự nhiên gây nên các 
hậu quả cực kỳ nghiêm trọng đối với môi trường, 
công trình và con người. Trong đó động đất là hiện 
tượng gây ra nhiều thảm họa cho con người và các 
công trình. Năm 2012 Việt Nam đã ban hành tiêu 
chuẩn thiết kế công trình chịu động đất TCVN: 
9386-2012 (dựa trên cơ sở tiêu chuẩn EUROCODE 
8). Vậy thì sự khác biệt giữa hai tiêu chuẩn này khi 
tính toán có sự sai khác về kết quả như thế nào. 
Bài viết nhằm cung cấp những số liệu cụ thể khi 
tính toán động đất công trình và đề xuất phương 
pháp áp dụng cho các công trình xây dựng ở Việt 
Nam nói chung và Phú Yên nói riêng. 
Từ khóa 
Động đất, TCVN: 9386-2012, EUROCODE 
8, lý thuyết kháng chấn. 
1. Giới thiệu 
 Tính toán động đất cho công trình ở 
Việt Nam dựa vào TCVN: 9386-2012. Ngoài ra 
còn có thể dùng các tiêu chuẩn khác như 
EUROCODE 8. Bản thân là sinh viên ngành xây 
dựng việc tiếp xúc tính toán công trình chịu 
tải trọng động đất là thường xuyên, nên việc 
hiểu rõ về động đất và các tác động của chúng 
lên công trình rất cần thiết. Bên cạnh đó, 
trong đồ án tốt nghiệp sắp tới sẽ có nhiều bạn 
sinh viên khi tính toán thì kể đến động đất cho 
công trình, trong khi việc hiểu về tính toán tải 
trọng động đất còn nhiều hạn chế. Vì thế 
nhóm sinh viên quyết định tính toán động đất 
theo hai phương án TCVN: 9386-2012 và tiêu 
chuẩn EUROCODE8 từ đó rút ra kết luận, 
khuyến cáo cho người thiết kế nên chọn 
phương án nào cho từng công trình cụ thể. 
 Việc tính toán thông qua phương pháp 
tính toán theo phổ phản ứng (TCVN: 9386-
2012) và tính theo tiêu chuẩn EUROCODE8 để 
rút ra kết quả nội lực của một cấu kiện cụ thể 
do tải trọng động đất khi áp dụng 2 phương 
pháp trên. Từ đó tạo tiền đề lựa chọn phương 
pháp tính toán phù hợp theo yêu cầu thiết kế 
và tiêu chuẩn Việt Nam. Sau khi hoàn thành, 
đề tài này có thể được sử dụng làm tài liệu 
tham khảo cho các bạn sinh viên. 
2. Tính toán lực ngang tác dụng lên nhà 
cao tầng theo TCVN 9386:2012 
 Theo tiêu chuẩn TCVN: 9386-2012 tùy 
thuộc vào tính chất công trình mà có thể dùng 
các phương pháp sau để tính toán tác động 
của động đất lên công trình: Phương pháp tĩnh 
lực ngang tương đương, phương pháp tĩnh phi 
tuyến (phương pháp tính toán đẩy dần “push 
over”), phương pháp phổ phản ứng dạng dao 
động Nhưng hiện nay hầu hết công trình 
nước ta chủ yếu tính toán dựa trên phương 
Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology 
Số 1/2017 No. 1/2017 
 113 
pháp phân tích phổ phản ứng dạng dao động. 
Coi mỗi tầng là một khối lượng tập trung với 
khối lượng là TT + 0,5HT. Giả sử công trình 
thỏa mãn tâm cứng trùng tâm khối lượng để 
bỏ qua dao động xoắn của công trình làm cho 
công việc tính toán đơn giản hơn. Khi công 
trình dao động có n bậc tự do dẫn đến có n 
dạng dao động. Tuy nhiên không phải dạng 
dao động nào cũng gây nguy hiểm cho công 
trình. Theo TCVN: 9386-2012 quy định: “Tổng 
số dạng dao động đưa vào tính toán phải thỏa 
mãn điều kiện tổng khối lượng hữu hiệu của 
chúng không nhỏ hơn 90% tổng khối lượng 
công trình tham gia dao động theo phương xét 
và KL hữu hiệu mỗi dạng phải lớn hơn 5% tổng 
khối lương công trình”. 
Xét một dao động thứ n nào đó có chu 
kì riêng Tn, khối lượng hữu hiệu 
*
nM , lực cắt 
đáy do dạng dao động đó gây ra là: 
*( ) bn d n nV S T M  (2.1) 
Với ( )d nS T là phổ phản ứng dạng 
dao động riêng thứ n cần xét đến. 
Trong đó  là hệ số điều chỉnh theo tầm 
quan trọng công trình. 
Lực tĩnh ngang do động đất tác động lên 
tầng thứ j của công công trình để tạo ra hiệu 
ứng tương đương: 
1 


j jn
jn bnn
i in
i
m
F V
m
 (2.2)
Sau khi tính toán được hiệu ứng do các 
dạng dao động riêng gây nên, hiệu ứng cuối 
cùng có thể thu được bằng cách tổ hợp các 
hiệu ứng riêng theo quy luật tổ hợp hoàn 
toàn (CQC) hay căn bậc hai của các tổng 
bình thương (SRSS). 
3. Tóm tắt quy trình tính toán tải động 
đất lên nhà cao tầng bằng phương pháp 
phổ phản ứng theo TCVN: 9386-2012 
- Xác định điều kiện áp dụng. 
- Xác định chu kỳ dao động riêng và 
dạng dao động riêng của nhà cao tầng. Sử 
dụng các phần mềm phân tích kết cấu thông 
dụng như SAP2000, ETABS,... để tính các chu 
kỳ dao động riêng; dạng dao động cần thiết. 
 - Xác định số dạng dao động cần xét 
theo phương pháp phổ phản ứng ( theo điều 
kiện khối lượng hữu hiệu). 
- Xác định phổ thiết kế không thứ 
nguyên ( )d iS T ứng với từng dạng dao động 
(i: dạng dao động riêng thứ i tương ứng). 
 - Xác định lực cắt đáy tại chân công 
trình tương ứng với dạng dao động thứ i. 
 - Phân phối lực cắt đáy cho các tầng. 
 - Tổ hợp các dạng dao động. 
4. Tính toán động đất 
Chọn Công trình tòa nhà Viettin Bank 26 
tầng tại Đà Nẵng, nền sử dụng móng cọc 
khoan nhồi ngàm vào nền đất loại D (phân loại 
theo TCVN: 9386-2012), gia tốc đỉnh đất nền 
tham chiếu tại điểm xây dựng agR = 0,1006g. 
Bây giờ tính toán tải trọng động đất theo 
phương x cho cả 2 phương án : TCVN: 9386-
2012 và tiêu chuẩn EUROCODE 8. 
4.1. Tính toán tải trọng động đất theo 
TCVN: 9386-2012 
 - Xác định điều kiện áp dụng: Chọn công 
trình tính theo phương pháp phân tích phổ 
phản ứng dạng dao động. Để đơn giản trong 
tính toán, ta coi như tâm khối lượng trùng với 
tâm hình học cho nên bỏ qua dao động xoắn 
trong công trình. 
 - Mô hình tính toán, phân tích động và 
xác định chu kỳ dao động riêng. 
Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology 
Số 1/2017 No. 1/2017 
 114 
Hình 4.1. Mô hình khung không gian trong etabs 
Dạng dao động theo phương X và Y 
Bảng 4.1. Bảng giá trị dao động theo phương X và Y 
Mode Period UX UY UZ SumUX SumUY SumUZ RX RY RZ 
1,000 3,450 65,845 4,816 0,000 60,725 4,816 0,000 7,107 91,287 0,766 
2,000 3,019 5,125 57,210 0,000 65,850 62,026 0,000 84,364 7,743 4,333 
3,000 1,982 0,000 3,819 0,000 65,850 65,845 0,000 7,581 0,001 60,883 
4,000 0,977 12,162 0,369 0,000 78,012 66,213 0,000 0,011 0,256 0,055 
5,000 0,892 0,309 10,243 0,000 78,321 76,456 0,000 0,236 0,005 1,094 
6,000 0,532 0,037 2,672 0,000 78,358 79,129 0,000 0,170 0,001 10,802 
7,000 0,489 4,784 0,125 0,000 83,142 79,253 0,000 0,011 0,488 0,011 
8,000 0,453 0,063 4,067 0,000 83,205 83,320 0,000 0,284 0,009 0,550 
9,000 0,299 2,587 0,028 0,000 85,792 83,348 0,000 0,000 0,051 0,025 
10,000 0,283 0,042 1,531 0,000 85,834 84,879 0,000 0,021 0,002 0,825 
11,000 0,243 0,006 2,086 0,000 85,840 86,965 0,000 0,114 0,000 3,499 
12,000 0,203 1,601 0,062 0,000 87,441 87,027 0,000 0,002 0,056 0,010 
- Xác định số dạng dao động cần xét theo phương pháp phổ phản ứng 
Theo phương x chọn mode 1, 4, 7 k
m 82,796 % <90% 
Theo phương y chọn mode 2, 5, 8 k
m 71,52 % <90% 
 Vậy động đất theo phương x chọn các dạng 1, 4, 7 và động đất theo phương y chọn các dạng 
2, 5, 8 để tính toán. Mặt dù 
k
m theo phương x và phương y vẫn chưa đạt trên 90%. Tuy nhiên 
lấy một cách gần đúng vẫn có thể chấp nhận được. 
- Xác định phổ thiết kế không thứ nguyên ( )d iS T ứng với từng dạng dao động. 
Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology 
Số 1/2017 No. 1/2017 
 115 
Bảng 4.2. Tính toán phổ thiết kế 
Dạng dao động Tần số Phổ thiết kế 
Thứ i Ti (s) 
1 3,4505 0,1974 
2 3,0190 0,1974 
3 1,9816 0,3448 
4 0,9765 0,6996 
5 0,8916 0,7663 
6 0,5324 0,8540 
7 0,4888 0,8540 
8 0,4531 0,8540 
9 0,2991 0,8540 
- Xác định lực cắt đáy tại chân công trình tương ứng với dạng dao động thứ i. 
Mode 1,Ux1 thể hiện bảng sau: 
Bảng 4.3. Lực cắt đáy các dạng dao động theo phương x mode 1, 4, 7 
Mode 1 
Chu kỳ T 3,4505 
Khối lượng hữu hiệu của công trình 2814,3568 
Phổ thiết kế theo chu kỳ T 0,1974 
hệ số điều chỉnh λ 1,0000 
Lực cắt đáy Fb 555,4899 
Mode 4, Ux4 thể hiện bảng sau: 
Mode 4 
Chu kỳ T 0,9765 
Khối lượng hữu hiệu của công trình 794,6730 
Phổ thiết kế theo chu kỳ T 0,6996 
hệ số điều chỉnh λ 1,0000 
Lực cắt đáy Fb 555,9875 
Mode 7, Ux7 thể hiện bảng sau: 
Mode 7 
Chu kỳ T 0,4888 
Khối lượng hữu hiệu của công trình 141,0542 
Phổ thiết kế theo chu kỳ T 0,8540 
hệ số điều chỉnh λ 1,0000 
Lực cắt đáy Fb 120,4654 
Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology 
Số 1/2017 No. 1/2017 
 116 
 - Phân phối lực cắt đáy cho các tầng (hình 3.3 thể hiện). 
 - Nhập giá trị lực cắt vào etab. 
Hình 4.2. Khai báo tải trọng vào Etab 
Hình 4.3. Nhập tải trọng theo phương X 
 - Phân tích, xuất nội lực cho 1 dầm đại diện B1 và 1 cột đại diện C3. 
Bảng 4.4. Bảng giá trị nội lực của dầm B1 do DX MAX gây ra bằng PP PPƯ 
Story Beam Load Loc P V2 V3 T M2 M3 
TUM B1 DX MAX 0,3 0 0,06 0 0,008 0 0,025 
Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology 
Số 1/2017 No. 1/2017 
 117 
STORY26 B1 DX MAX 0,3 0 0,04 0 0,015 0 0,018 
STORY25 B1 DX MAX 0,3 0 0,11 0 0,013 0 0,043 
STORY24 B1 DX MAX 0,3 0 0,06 0 0,035 0 0,021 
STORY23 B1 DX MAX 0,3 0 0,27 0 0,04 0 0,109 
STORY22 B1 DX MAX 0,3 0 0,21 0 0,031 0 0,085 
STORY21 B1 DX MAX 0,3 0 0,09 0 0,009 0 0,035 
STORY20 B1 DX MAX 0,3 0 0,25 0 0,04 0 0,101 
STORY19 B1 DX MAX 0,3 0 0,24 0 0,037 0 0,096 
STORY18 B1 DX MAX 0,3 0 0,25 0 0,039 0 0,101 
STORY17 B1 DX MAX 0,3 0 0,26 0 0,04 0 0,104 
STORY16 B1 DX MAX 0,3 0 0,28 0 0,043 0 0,113 
4.2. Tính toán tải trọng động đất bằng tiêu chuẩn EUROCODE 8 
Hình 4.4. Khai báo DX 
Sau đó ta tiến hành tính toán nội lực của dầm B1 và cột C3 bằng phương pháp tính trực 
tiếp bằng phần mềm etab theo tiêu chuẩn EUROCODE 8. 
Từ hai bảng giá trị nội lực ta có được bảng so sánh giá trị hai phương pháp và biểu đồ so 
sánh nội lực. 
Bảng 4.5. Bảng giá trị moment M3 của dầm B1 và cột C3 khi tính toán theo tiêu chuẩn 
TCVN: 9386-2012 và tiêu chuẩn EUROCODE8 
TẦNG DẦM TẢI 
MOMEN M3 B1 
( EUROCODE8) 
MOMEN M3 B1 
( TCVN) 
TUM B1 DX 0,0324 0,025 
STORY26 B1 DX 0,0222 0,018 
STORY25 B1 DX 0,0518 0,043 
STORY24 B1 DX 0,0214 0,021 
STORY23 B1 DX 0,141 0,109 
STORY22 B1 DX 0,1052 0,085 
STORY21 B1 DX 0,0451 0,035 
Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology 
Số 1/2017 No. 1/2017 
 118 
STORY20 B1 DX 0,1319 0,101 
STORY19 B1 DX 0,1288 0,096 
STORY18 B1 DX 0,1399 0,101 
STORY17 B1 DX 0,1467 0,104 
STORY16 B1 DX 0,1627 0,113 
TẦNG CỘT TẢI 
MOMEN M3 c3 
( EUROCODE8) 
MOMEN M3 c3 
( TCVN) 
STORY26 C3 DX 34,0053 21,887 
STORY25 C3 DX 45,7119 31,21 
STORY24 C3 DX 0,6004 1,293 
STORY23 C3 DX 49,4422 35,721 
STORY22 C3 DX 15,5906 11,573 
STORY21 C3 DX 4,466 4,546 
STORY20 C3 DX 8,7273 7,749 
STORY19 C3 DX 6,3384 7,528 
STORY18 C3 DX 7,9894 10,252 
STORY17 C3 DX 9,2916 11,197 
STORY16 C3 DX 10,6804 12,217 
STORY15 C3 DX 12,0906 12,998 
STORY14 C3 DX 13,5777 13,619 
STORY13 C3 DX 15,0886 14,093 
STORY12 C3 DX 16,6766 14,502 
STORY11 C3 DX 18,3572 14,898 
STORY10 C3 DX 20,1342 15,415 
STORY9 C3 DX 22,225 16,06 
STORY8 C3 DX 23,8976 17,258 
STORY7 C3 DX 30,4473 21,599 
STORY6 C3 DX 43,3146 30,535 
STORY5 C3 DX 33,4587 23,813 
STORY4 C3 DX 36,2358 26,39 
STORY3 C3 DX 39,4572 29,687 
STORY2 C3 DX 35,3818 27,138 
STORY1 C3 DX 78,164 63,289 
STORY0 C3 DX 86,2122 71,349 
Hầm 2 C3 DX 22,3932 18,794 
Hầm 1 C3 DX 6,2307 5,761 
Từ đây, xây dựng biểu độ về sự thay đổi moment M3 của các cấu kiện thay đổi theo từng tầng 
(thể hiện ở hình 4.5; 4.6) 
Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology 
Số 1/2017 No. 1/2017 
 119 
Hình 4.5. Biểu đồ so sánh giá trị mômen M3 dầm B1 theo TCVN: 9386-2012 
và TC EUROCODE 8 
Hình 4.6. Biểu đồ so sánh giá trị mômen M3 cột C1 theo TCVN: 9386-2012 
và tiêu chuẩn EUROCODE 8 
5. Kết luận và kiến nghị 
Từ các số liệu thống kê ở trên ta có thể 
thấy giá trị nội lực của 2 phương pháp chênh 
nhau từ 0,07% - 10,77%. Giá trị nội lực trong 
dầm và cột tính theo phương pháp phổ phản 
ứng (TCVN: 9386-2012) cho giá trị nhỏ hơn so 
với phương pháp tính trực tiếp theo tiêu chuẩn 
EUROCODE 8. Có thể thấy rằng phương pháp 
tính theo tiêu chuẩn của Châu Âu vẫn có nhiều 
điểm khác biệt so với tính toán theo tiêu chuẩn 
của Việt Nam do các sự khác biệt về yếu tố địa 
hình cũng như quan điểm, phương pháp 
phân tích. Việc tính toán giá trị nội lực trong 
dầm theo 2 phương pháp cho phép ta đánh 
giá một cách chuẩn xác hơn về giá trị mà 
mình tính toán được, tùy thuộc vào yêu cầu 
của thiết kế mà ta có thể chọn lựa phương 
pháp tính. Thông qua đề tài này nhóm 
nghiên cứu muốn khuyến cáo cho các nhà 
thiết kế biết rằng tính toán động đất theo 
tiêu chuẩn EUROCODE 8 sẽ an toàn hơn tiêu 
chuẩn việt nam 9386-201
0
0.05
0.1
0.15
0.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
So sánh giá trị Mômen dầm B1 theo PP phổ 
phản ứng và tính theo TC EUROCODE 8
pp tính theo TC EUROCODE 8 PP tính theo phổ phản ứng
0
200
400
600
800
1,000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
So sánh giá trị Mô men cột C3 theo PP Phổ 
phản ứng và PP tính theo TC EUROCODE 8
PP tính theo Phổ phản ứng PP tính theo TC EUROCODE 8
Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology 
Số 1/2017 No. 1/2017 
 120 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Nguyễn Lê Ninh (2007), Động đất và thiết kế công trình chịu động đất, NXB Xây dựng - Hà 
Nội. 
[2] Triệu Tây An và các tác giả (2015), Hỏi đáp thiết kế và thi công kết cấu nhà cao tầng -Tập 
1, NXB Xây Dựng, Hà Nội. 
[3] TCXDVN9386-2012 (2012), Thiết kế kết cấu chịu động đất, NXB Xây dựng, Hà Nội. 
[4] Bungale S. Taranath, Steel, concrete and composite design of tall building, Second edition, 
McGrawhill, Newyork. 
[5] PENELIS, G. G. and KAPPOS, A. J. Earthquake-resistant concrete structures, E & FN Spon,An 
Imprint of Chapman & Hall, London, UK.