6. Những quy định cụ thể cho kết cấu thép
6.7. Thiết kế và các quy định cấu tạo cho khung với hệ giằng đúng tâm
(1)P Khung với hệ giằng đúng tâm phải đ−ợc thiết kế sao cho sự chảy dẻo trong các thanh chéo chịu kéo hình thành tr−ớc khi liên kết bị phá hoại và tr−ớc khi xảy ra sự chảy dẻo hoặc mất ổn
định trong dầm hoặc cột.
(2)P Các thanh chéo của hệ giằng phải đ−ợc bố trí sao cho kết cấu có đặc tr−ng lực - chuyển vị như nhau tại mỗi tầng theo tất cả các hướng được giằng dưới tác dụng của tải trọng đổi chiÒu.
(3) Nhằm mục đích đó, điều kiện sau phải đ−ợc thoả mãn tại tất cả các cao trình tầng:
05 ,
≤0 +
−
− +
− +
A A
A A
(6.11) trong đó:
A+ và A- lần l−ợt là diện tích của hình chiếu lên mặt ngang của tiết diện ngang các thanh chéo chịu kéo, dưới các tác động động đất đổi chiều theo phương nằm ngang (xem H×nh 6.12).
(=)f(ff
H−íng (+) H−íng (-)
Hình 6.12: Ví dụ khi áp dụng 6.7.1(3) 6.7.2 PhÐp ph©n tÝch
(1)P Chỉ có dầm và cột được xem như chịu tác dụng của tải trọng trọng trường, không xét đến các cấu kiện giằng.
(2)P Khi phân tích đàn hồi hệ kết cấu chịu tác động động đất cần kể đến sự làm việc của các thanh chÐo nh− sau:
– Trong các khung có giằng chéo, chỉ xét đến các thanh giằng chéo chịu kéo;
– Trong các khung giằng chữ V, cần xét đến cả các thanh giằng chéo chịu kéo và chịu nén.
(3) Trong tính toán mọi loại hệ giằng đúng tâm, cho phép kể đến sự làm việc của các thanh giằng chéo chịu kéo và chịu nén nếu thoả mãn tất cả các điều kiện sau:
a) Sử dụng ph−ơng pháp phân tích tĩnh phi tuyến tổng thể hoặc ph−ơng pháp phân tích phi tuyến theo lịch sử thời gian.
b) Cả hai trạng thái trước và sau khi bị mất ổn định phải được xem xét khi lập mô hình cho sự ứng xử của các thanh chéo.
c) Phải có thông tin cần thiết để xây dựng mô hình mô tả sự làm việc của các thanh giằng chéo.
6.7.3 Các thanh giằng chéo
(1) Trong các khung có hệ giằng chéo chữ X, độ mảnh không thứ nguyênλ (quy định trong EN 1993-1-1:2004) đ−ợc giới hạn trong phạm vi:1,3<λ≤2,0.
GHI chú: Giá trị giới hạn 1,3 đ−ợc chọn nhằm tránh cho cột bị quá tải ở trạng thái tr−ớc khi bị mất ổn định (khi cả thanh giằng chéo chịu kéo và chịu nén đều làm việc) v−ợt quá các nội lực thu đ−ợc từ phép phân tích trạng thái tới hạn khi chỉ có thanh chéo chịu kéo làm việc.
(2) Trong khung có giằng chéo mà các thanh giằng không thuộc dạng giằng chữ X (xem Hình 6.12), độ mảnh không thứ nguyên λ đ−ợc giới hạn trong phạm vi:λ≤2,0.
(3) Trong khung có hệ giằng chữ V, độ mảnh không thứ nguyên λ đ−ợc giới hạn trong phạm vi:λ≤2,0.
(4) Trong kết cấu không quá 2 tầng, không cần giới hạn giá trị độ mảnh λ. (5) Độ bền chảy Npl,Rd của tiết diện nguyên các thanh chéo phải có: Npl,Rd ≥ NEd.
(6) Trong khung có hệ giằng chữ V, các thanh chéo chịu nén phải đ−ợc thiết kế theo khả năng chịu nén theo EN 1993.
(7) Liên kết giữa thanh chéo với các cấu kiện khác cũng phải tuân theo các quy định trong 6.5.5.
(8) Để mức độ ứng xử tiêu tán năng l−ợng của các thanh chéo là nh− nhau, cần khống chế sự gia tăng cường độ lớn nhất Ωi (như đã định nghĩa trong 6.7.4(1)) không được sai khác quá
25% so với giá trị nhỏ nhất Ω.
(9) Các liên kết có độ bền riêng và/hoặc liên kết tiêu tán năng l−ợng dạng nửa cứng đều có thể chấp nhận đ−ợc nếu thoả mãn các điều kiện sau:
a) Độ giãn dài của liên kết phù hợp với biến dạng tổng thể của kết cấu;
b) ảnh hưởng của biến dạng liên kết đến chuyển vị ngang tổng thể được kể đến bằng cách sử dụng ph−ơng pháp phân tích tĩnh phi tuyến tổng thể hoặc ph−ơng pháp phân tích phi tuyến theo thêi gian.
6.7.4 Dầm và cột
(1) Dầm và cột chịu lực dọc cần thoả mãn các yêu cầu về độ bền tối thiểu sau đây:
E Ed ov G
Ed Ed
Rd
pl M N N
N , ( )≥ , +1,1γ Ω. , (6.12)
trong đó:
Npl,Rd (MEd) khả năng chống mất ổn định của dầm hoặc cột theo EN 1993, có tính đến sự tương tác giữa khả năng chống mất ổn định với mômen uốn MEd được xác định trong tình huống thiết kế chịu động đất;
NEd,G lực dọc trong dầm hoặc trong cột gây ra do các tải trọng không phải là tải trọng
động đất trong tổ hợp tải trọng dùng để thiết kế chịu động đất;
NEd,E lực dọc trong dầm hoặc trong cột do tải trọng động đất thiết kế gây ra;
γov hệ số gia tăng cường độ (xem 6.1.3(2) và 6.2(3));
Ω giá trị nhỏ nhất của Ωi = Npl,Rd,i/NEd,i tính trên toàn bộ thanh giằng chéo; trong đó:
Npl,Rd,i khả năng chịu lực thiết kế của thanh chéo thứ i;
NEd,i giá trị lực dọc thiết kế trong cùng thanh chéo thứ i khi thiết kế chịu động đất.
(2) Trong khung có hệ giằng chữ V, các dầm cần đ−ợc thiết kế để chịu đ−ợc:
– Tất cả các tải trọng không phải tải trọng động đất (bỏ qua ảnh hưởng của các gối đỡ trung gian tạo bởi các thanh giằng);
– ảnh hưởng của tải trọng động đất theo phương đứng không cân bằng tác dụng lên dầm qua các thanh giằng khi thanh chéo chịu nén đã mất ổn định. ảnh hưởng của tải trọng này được tính toán bằng cách dùng Npl,Rd cho giằng chịu kéo và γpb.Npl,Rd cho giằng chịu nén.
GHI chú: γpb là hệ số xét đến khả năng chịu lực sau khi mất ổn định của thanh chéo chịu nén, γpb = 0,3.
(3)P Trong khung có hệ giằng chéo mà các thanh chéo chịu nén và chịu kéo không giao nhau (ví dụ nh− các thanh chéo trong Hình 6.12), khi thiết kế cần tính đến lực kéo và nén phát triển trong các cột liền kề với thanh chéo chịu nén và t−ơng ứng với những nội lực nén có giá trị bằng khả năng chống mất ổn định tính toán của các thanh chéo này.