Hệthống vách kết hợp với khung cứng là dạng kết cấuđược dùng phổbiến cho công trình cao 10÷50 tầng, và có thểcao tới 70÷80 tầng nếu dùng dầm có nách. Hình vẽsauđây minh họa mô hình cổ điển của sự tương tác vách-khung khi chịu tải trọng ngang.
Khung thuần túy có chuyển vị do biến dạng cắt là chủ yếu (shear mode, linear sway) trong khi vách thuần túy thì có biến dạng uốn kiểu như công-xon (bending mode, parabolic sway). Khi kết hợp vách và khung, chúng sẽ tương tác với nhau để bảo đảm sự tương thích về chuyển vị ngang. Tương tác vách-khung KHUNG VÁCH TƯƠNG TÁC VÁCH-KHUNG
• Do vách biến dạng giống công-xon nên nó khá cứng ở tầng dưới, chuyển vị
lệch tầng tại đó sẽ nhỏ hơn phân nửa của tầng gần đỉnh nhà. Chuyển vị của vách tăng rất nhanh ở các tầng trên cùng.
• Khung cứng thì lại có biến dạng cắt là chủ yếu, chuyển vị tầng phụ thuộc vào giá trị lực cắt tại tầng đó. Mặc dù so với vách thì khung sẽ có chuyển vị lớn hơn ở tầng dưới và nhỏ hơn ở tầng trên, nhưng chuyển vị lệch tầng của nó thì lại phân bố khá đều theo chiều cao.
• Khi khung và vách kết hợp với nhau thông qua hệ thống sàn thì ứng suất cắt không đều sẽ phát sinh giữa khung và vách, hình thành nên một hệ kết cấu kinh tế hơn. Sự tương tác này làm gia tăng độ cứng của hệ vì khung sẽ
làm giảm chuyển vị của vách ở các tầng trên trong khi vách sẽ cản trở
TƯƠNG TÁC VÁCH-KHUNG
• Tuy nhiên sự kết hợp giữa shear mode của khung và bending mode của vách không phải lúc nào cũng rõ ràng và đơn giản như vậy. Ví dụ, nếu khung có các cột gần nhau vàđược liên kết bởi các dầm có chiều cao lớn thì khung có xu hướng biến dạng giống một vách với biến dạng uốn là chính. Mặt khác, nếu vách có lỗcửa lớn thì vách sẽlàm việc gần giống như
khung với biến dạng cắt là chủ đạo.
• Dođó, sựtương tác giữa vách và khung tùy thuộc vàođộcứng tươngđối và dạng biến dạng của chúng. Mô hình tương tác cổ điển chỉcó thểxảy ra nếu: (i) vách cứng và khung có độ cứng không đổi suốt chiều cao nhà; hoặc (ii) nếu chúng cóđộcứng thayđổi, thìđộcứng tươngđối giữa vách và khung phải không thayđổi suốt chiều cao nhà. Do trong thực tếviệc bố
trí kết cấu còn tùy thuộc vào kiến trúc nên cácđiều kiện (i) và (ii) thường không được thỏa mãn. Lúc đó, có thểphân tích kết cấu trên máy tínhđể
thấyđược sựtương tác phức tạp giữa vách cứng và khung.
TƯƠNG TÁC VÁCH-KHUNG Liên kết trượt KHUNG CHỊU TẢI TRỌNG P VÁCH CHỊU TẢI TRỌNG P VÁCH CHÈN KHUNG CHỊU TẢI TRỌNG P KHUNG + VÁCH CHỊU TẢI TRỌNG 2P Ví dụ (SAP2000) 131mm 58mm 36mm 76mm