8.1.1 Phạm vi áp dụng
(1)P EN 1995 được dùng để thiết kế kết cấu gỗ. Dưới đây là các quy định bổ sung cho EN 1995.
8.1.2 Các định nghĩa
(1)P D−ới đây là một số thuật ngữ đ−ợc sử dụng trong ch−ơng này:
• Độ dẻo kết cấu tĩnh
Tỷ số giữa biến dạng cực hạn và biến dạng ở cuối giai đoạn của ứng xử đàn hồi trong thử nghiệm theo chu kỳ tựa tĩnh (xem 8.3(3)P);
• Nút nửa cứng
Các nút có khả năng xoay đáng kể và ảnh hưởng của nó được xét đến trong phép phân tích kết cấu theo EN 1995 (ví dụ các nút dạng chốt);
• Nút cứng
Các nút có khả năng xoay không đáng kể, theo EN 1995 (ví dụ các nút gỗ đặc đ−ợc dán chặt);
• Nút dạng chốt
Các nút với vật liên kết cơ khí dạng chốt (đinh, đinh đỉa, ốc vít, chốt, bulông, v..v..) chịu lực vuông góc với trục của chúng;
• Nót méng
Các nút mà tải trọng đ−ợc truyền thông qua diện tích chịu ép mà không có các vật liên kết cơ
khí (nh− mộng xiên tì đầu, mộng, mối nối nửa thanh).
8.1.3 Các quan niệm thiết kế
(1)P Công trình kết cấu gỗ chịu động đất đ−ợc thiết kế theo một trong hai quan niệm sau:
a) ứng xử của kết cấu tiêu tán năng l−ợng;
b) ứng xử của kết cấu tiêu tán năng l−ợng thấp.
(2) Theo quan niệm a), có xét đến khả năng các bộ phận kết cấu (vùng tiêu tán năng l−ợng) có thể chịu đ−ợc động đất ngoài giới hạn đàn hồi. Khi sử dụng phổ thiết kế để phân tích đàn hồi nh− đã nêu trong 3.2.2.5, hệ số ứng xử q có thể đ−ợc lấy lớn hơn 1,5. Giá trị của q phụ thuộc vào cấp dẻo kết cấu (xem 8.3).
(3)P Những kết cấu đ−ợc thiết kế theo quan niệm a) phải thuộc loại cấp dẻo kết cấu trung bình hoặc cao. Kết cấu thuộc một trong hai cấp dẻo kết cấu trên phải thoả mãn các yêu cầu cụ thể về một hay nhiều ph−ơng diện sau: dạng kết cấu, dạng và khả năng xoay tại vùng dẻo của liên kết.
(4)P Các vùng tiêu tán năng l−ợng phải bố trí ở các nút và các liên kết, còn các cấu kiện gỗ đ−ợc xem nh− làm việc đàn hồi.
(5) Các đặc tr−ng của vùng tiêu tán năng l−ợng cần đ−ợc xác định bằng thí nghiệm trên các nút riêng biệt, trên toàn kết cấu hoặc trên từng phần kết cấu theo Dự thảo của EN 12512.
(6) Theo quan niệm b), hệ quả tác động đ−ợc tính toán trên cơ sở phân tích đàn hồi tổng thể mà không xét đến sự làm việc phi tuyến của vật liệu. Khi sử dụng phổ thiết kế cho phép phân tích đàn hồi nh− trong 3.2.2.5, hệ số ứng xử q không nên lấy lớn hơn 1,5. Độ bền của các cấu kiện và của liên kết đ−ợc tính theo EN 1995-1:2004 mà không có thêm bất cứ yêu cầu nào khác. Quan niệm này đ−ợc áp dụng cho kết cấu thuộc cấp dẻo kết cấu thấp và chỉ thích hợp với một vài dạng kết cấu nào đó (xem Bảng 8.1).
8.2 Vật liệu và các đặc tr−ng của vùng tiêu tán năng l−ợng
(1)P áp dụng các điều khoản có liên quan trong EN 1995. Về tính chất của các cấu kiện thép thì
áp dụng EN 1993.
(2)P Khi sử dụng quan niệm ứng xử của kết cấu tiêu tán năng l−ợng thì áp dụng các điều khoản sau:
a) Chỉ các vật liệu và các vật liên kết cơ khí có ứng xử mỏi theo chu kỳ thấp thích hợp mới đ−ợc sử dụng trong các nút đ−ợc coi là vùng tiêu tán năng l−ợng;
b) Các nút liên kết bằng keo dán đ−ợc coi nh− những vùng không tiêu tán năng l−ợng.
c) Các nút mộng chỉ có thể đ−ợc sử dụng khi chúng có khả năng tiêu tán năng l−ợng đủ lớn mà không có nguy cơ bị phá hoại do giòn khi chịu cắt hoặc chịu kéo vuông góc với thớ gỗ. Việc quyết định sử dụng các nút này dựa trên các kết quả thí nghiệm thích hợp.
(3) (2)P a) đ−ợc coi là thoả mãn nếu đáp ứng đ−ợc các quy định trong 8.3(3)P.
(4) Đối với vật liệu tấm của vách cứng và tấm cứng, (2)P có thể coi là thoả mãn nếu đáp ứng
đ−ợc các quy định sau:
a) Các tấm gỗ ép có trọng l−ợng riêng ít nhất là 650 Kg/m3; b) Các tấm gỗ dán dày ít nhất 9 mm;
c) Các tấm gỗ ép hoặc sợi ép dày ít nhất 13 mm.
(5)P Vật liệu thép dùng cho liên kết phải tuân theo các điều kiện sau:
a) Tất cả các cấu kiện của liên kết làm từ thép đúc phải thoả mãn các yêu cầu liên quan trong EN 1993;
b) Các đặc tr−ng về độ dẻo kết cấu của liên kết trong các thanh dàn và giữa lớp vật liệu phủ với khung s−ờn gỗ thuộc loại kết cấu có cấp dẻo kết cấu trung bình hoặc cao (xem 8.3) phải
đ−ợc kiểm tra về biến dạng theo 8.3(3)P bằng thí nghiệm theo chu kỳ với tổ hợp thích hợp của các bộ phận liên kết và các vật liên kết.
8.3 Cấp dẻo kết cấu và hệ số ứng xử
(1)P Tuỳ theo ứng xử dẻo kết cấu và khả năng tiêu tán năng lượng dưới tác động động đất, nhà kết cấu gỗ đ−ợc coi là thuộc một trong 3 loại cấp dẻo kết cấu: cao, trung bình hoặc thấp nh− trong Bảng 8.1. Các giá trị giới hạn trên t−ơng ứng của hệ số ứng xử cũng đ−ợc cho trong bảng này.
Bảng 8.1: Quan niệm thiết kế, các dạng kết cấu và trị số giới hạn trên của hệ số ứng xử đối với 3 loại cấp dẻo kết cấu
Quan niệm thiết kế
và cấp dẻo kết cấu q Ví dụ về dạng kết cấu
Kết cấu tiêu tán năng l−ợng thấp
1,5 Côngxôn, dầm, khung vòm 2 hoặc 3 khớp; dàn đ−ợc ghép bằng các vật kết nối.
2 Tấm t−ờng với các tấm cứng dán keo, đ−ợc liên kết bằng đinh và bulông; dàn đ−ợc liên kết chốt hoặc bulông. Kết cấu hỗn hợp bao gồm khung gỗ (chịu lực ngang) và t−ờng chèn không chịu tải.
Kết cấu tiêu tán năng l−ợng trung bình
2,5 Khung cổng siêu tĩnh với các liên kết chốt hoặc bulông (xem 8.1.3(3)P).
3 Tấm t−ờng ghép bằng đinh với các tấm cứng đ−ợc dán keo, đ−ợc liên kết bằng đinh và bulông; dàn có các liên kết đinh.
4 Khung cổng siêu tĩnh với các liên kết bulông hoặc chốt (xem 8.1.3(3)P).
Kết cấu tiêu tán năng l−ợng cao
5 Tấm t−ờng ghép bằng đinh với các tấm cứng ghép bằng đinh,
đ−ợc liên kết bằng đinh và bulông.
(2) Nếu nhà có hình dạng không đều đặn theo mặt đứng (xem 4.2.3.3) thì giá trị q trong Bảng 8.1 phải giảm đi 20% (nh−ng không nhỏ hơn q = 1,5).
(3)P Để đảm bảo các giá trị của hệ số ứng xử đ−a ra có thể sử dụng đ−ợc thì các vùng tiêu tán năng l−ợng phải có khả năng biến dạng dẻo với ít nhất 3 chu kỳ đảo hoàn toàn với tỷ số độ
dẻo kết cấu tĩnh bằng 4 cho kết cấu có cấp dẻo kết cấu trung bình và tỷ số độ dẻo tĩnh bằng 6 cho kết cấu có cấp dẻo kết cấu cao mà không giảm quá 20% độ bền.
(4) Các điều khoản của (3)P của điều này, 8.2(2) a) và 8.2(5) b) có thể đ−ợc coi là thoả mãn trong các vùng tiêu tán năng l−ợng của tất cả các dạng kết cấu nếu đáp ứng đ−ợc các điều kiện sau:
a) Trong các nút liên kết gỗ - gỗ và gỗ - thép ghép bằng đinh, các bulông và chốt, chiều dày nhỏ nhất của các cấu kiện đ−ợc nối là 10d và đ−ờng kính d của vật liên kết không lớn hơn 12 mm.
b) Trong t−ờng chịu cắt và tấm cứng, vật liệu phủ phải đ−ợc chế tạo bằng gỗ với chiều dày nhỏ nhất là 4d, trong đó đường kính d của đinh không lớn hơn 3,1 mm.
Nếu các yêu cầu trên không thoả mãn, nh−ng chiều dày nhỏ nhất của cấu kiện đ−ợc đảm bảo là 8d đối với trường hợp a) và 3d đối với trường hợp b) thì cần giảm giới hạn trên của hệ số ứng xử q nh− cho trong Bảng 8.2.
Bảng 8.2: Các dạng kết cấu và giới hạn trên của hệ số ứng xử
Các dạng kết cấu Hệ số ứng xử q
Khung cổng siêu tĩnh có các nút bulông và chốt Tấm tường đóng đinh với tấm cứng được đóng đinh
2,5 4,0
(5) Với kết cấu có tính chất khác nhau và độc lập theo 2 phương nằm ngang thì các hệ số q sử dụng trong tính toán hệ quả tác động động đất trong mỗi phương chính phải tương ứng với các tính chất của hệ chịu lực theo phương đó. Các hệ số q này có thể khác nhau theo các ph−ơng.
8.4 Ph©n tÝch kÕt cÊu
(1)P Trong phân tích cần tính đến sự tr−ợt trong các nút liên kết của kết cấu.
(2)P Sử dụng giá trị môđun E0 cho chất tải tức thời (lớn hơn 10% so với tải trọng ngắn hạn).
(3) Tấm sàn cứng có thể đ−ợc coi là cứng tuyệt đôi trong mô hình kết cấu mà không cần kiểm tra thêm nếu thỏa mãn cả hai điều kiện sau:
a) Các quy định cụ thể về tấm cứng theo phương ngang cho trong 8.5.3 được áp dụng, và b) Các lỗ mở trên tấm cứng không ảnh hưởng nhiều đến độ cứng tổng thể trong mặt phẳng sàn.
8.5 Các quy định cấu tạo 8.5.1 Tổng quát
(1)P Các quy định cấu tạo cho trong mục 8.5.2 và 8.5.3 đ−ợc áp dụng cho các bộ phận kết cấu chịu tác động động đất đ−ợc thiết kế theo quan niệm ứng xử của kết cấu tiêu tán năng l−ợng loại cấp dẻo kết cấu cao và trung bình).
(2)P Kết cấu trong các vùng tiêu tán năng l−ợng phải đ−ợc thiết kế sao cho các vùng này đ−ợc bố trí chủ yếu trong các bộ phận của kết cấu, nơi mà sự chảy dẻo, mất ổn định cục bộ hay các hiện tượng khác do ứng xử trễ không ảnh hưởng đến tính ổn định tổng thể của kết cấu.
8.5.2 Những quy định cấu tạo cho liên kết
(1)P Các cấu kiện chịu nén và các liên kết của chúng (nh− các nút mộng) mà có thể bị phá hoại do biến dạng gây ra bởi tải trọng đổi chiều, phải đ−ợc thiết kế sao cho chúng không bị tách rời nhau và giữ nguyên tại vị trí ban đầu.
(2)P Các liên kết bulông và liên kết chốt phải đ−ợc vặn chặt và vừa khít với lỗ. Các bulông và chốt cỡ lớn (d > 16 mm) không đ−ợc sử dụng trong liên kết gỗ - gỗ và liên kết thép - gỗ, trừ khi
đ−ợc tổ hợp cùng với các vật kết nối bằng gỗ.
(3) Chốt, đinh trơn và đinh đỉa không đ−ợc sử dụng mà không có các cấu tạo bổ sung về chống nhổ.
(4) Trong trường hợp lực kéo vuông góc với thớ gỗ thì cần có các cấu tạo bổ sung để tránh bị nứt thớ (ví dụ nh− ghép thêm các tấm kim loại hoặc tấm gỗ dán bằng đinh).
8.5.3 Các quy định cấu tạo cho tấm cứng nằm ngang
(1)P Đối với các tấm cứng nằm ngang chịu tác động động đất thì áp dụng EN 1995-1-1:2004 với một số điều chỉnh nh− sau:
a) Không dùng hệ số tăng 1,2 cho khả năng chịu lực của các vật liên kết tại biên của tấm.
b) Khi các tấm đ−ợc ghép so le nhau, không dùng hệ số tăng 1,5 cho khoảng cách giữa các
đinh dọc theo mép tấm không liên tục;
c) Việc phân phối lực cắt trong các tấm cứng phải đ−ợc xác định bằng cách tính đến vị trí trong mặt bằng của các cấu kiện thẳng đứng chịu lực ngang.
2)P Tất cả các mép của tấm phủ không gắn vào các cấu kiện khung phải đ−ợc tựa và cố định vào các thanh giằng ngang đặt giữa các dầm gỗ. Thanh giằng ngang cũng phải có trong các tấm cứng nằm ngang phía trên các cấu kiện thẳng đứng chịu lực ngang (như tường).
(3)P Phải đảm bảo tính liên tục của dầm, bao gồm cả các dầm trong vùng mà tấm cứng có lỗ.
(4)P Khi không có các thanh giằng ngang trung gian trên toàn chiều cao dầm thì tỷ số giữa chiều cao và chiều rộng (h/b) của dầm gỗ không đ−ợc lớn hơn 4.
(5)P Nếu ag.S ≥ 0,2g thì khoảng cách giữa các vật liên kết trong vùng không liên tục phải giảm đi 25%, nh−ng không nhỏ hơn khoảng cách nhỏ nhất quy định trong EN 1995-11:2004.
(6)P Khi phân tích kết cấu, sàn được coi là cứng thì không được thay đổi phương của nhịp dầm qua các gối đỡ, nơi lực ngang được truyền sang các cấu kiện thẳng đứng (ví dụ như tường chịu cắt).
8.6 Kiểm tra độ an toàn
(1)P Giá trị cường độ của vật liệu gỗ phải được xác định có tính đến giá trị kmod cho trường hợp chất tải tức thời theo EN 1995-1-1:2004.
(2)P Đối với việc kiểm tra trạng thái giới hạn về phá hoại của kết cấu đ−ợc thiết kế theo quan niệm ứng xử của kết cấu không tiêu tán năng l−ợng (cấp dẻo kết cấu thấp) thì áp dụng các hệ số an toàn riêng cho tham số vật liệu γM đối với tổ hợp tải trọng cơ bản theo EN 1995.
(3)P Đối với việc kiểm tra trạng thái cực hạn của kết cấu đ−ợc thiết kế theo quan niệm ứng xử của kết cấu tiêu tán năng l−ợng (cấp dẻo kết cấu trung bình và cao) thì áp dụng các hệ số riêng cho tham số vật liệu γM đối với tổ hợp tải trọng đặc biệt theo EN 1995.
(4)P Để đảm bảo cho sự chảy dẻo có chu kỳ phát triển trong các vùng tiêu tán năng l−ợng thì tất cả các cấu kiện chịu lực khác và các liên kết phải được thiết kế với độ vượt cường độ thích hợp. Các yêu cầu về độ vượt cường độ được áp dụng đặc biệt cho:
Các giằng neo và các liên kết với các cấu kiện phụ lớn;
Các liên kết giữa tấm cứng nằm ngang và các cấu kiện thẳng đứng chịu lực ngang.
(5) Nếu phép kiểm tra ứng suất cắt theo EN 1995 đ−ợc thực hiện với hệ số an toàn riêng bổ sung là 1,3 thì các nút mộng không có nguy cơ bị phá hoại do giòn.
8.7 Kiểm soát thiết kế và thi công
(1)P áp dụng các điều khoản trong EN 1995.
(2)P Các cấu kiện chịu lực sau đây phải có trên bản vẽ thiết kế cùng với các chỉ dẫn kỹ thuật cho việc kiểm soát chặt chẽ trong suốt quá trình thi công:
Các giằng neo và các liên kết với cấu kiện móng;
Các dàn thép với thanh chéo chịu kéo đ−ợc sử dụng làm giằng;
Các liên kết giữa tấm cứng nằm ngang và các cấu kiện thẳng đứng chịu lực ngang;
Các liên kết giữa tấm phủ và khung gỗ trong tấm cứng nằm ngang và vách đứng.
(3)P Việc kiểm soát thi công phải đặt biệt dựa trên các tham số vật liệu và độ chính xác của thi công.