6. Những quy định cụ thể cho kết cấu thép
6.3. Dạng kết cấu và hệ số ứng xử
(1)P Tùy theo mức độ ứng xử của kết cấu chịu lực chính dưới tác dụng động đất mà nhà thép cần phải đ−ợc xếp loại theo một trong các dạng kết cấu sau (xem các Hình vẽ từ 6.1 đến 6.8):
a) Khung chịu mômen, là dạng kết cấu trong đó lực ngang đ−ợc chịu chủ yếu bởi các cấu kiện làm việc cơ bản chịu uốn.
b) Khung với hệ giằng đúng tâm, là dạng kết cấu trong đó lực ngang đ−ợc chịu chủ yếu bởi các cấu kiện chịu lực dọc trục.
c) Khung với hệ giằng lệch tâm, là dạng kết cấu trong đó lực ngang đ−ợc chịu chủ yếu bởi các cấu kiện chịu tải trọng dọc trục, nh−ng trong kết cấu này, sự bố trí lệch tâm phải sao cho năng l−ợng có thể bị tiêu tán tại đoạn nối kháng chấn bởi sự uốn theo chu kỳ hoặc sự cắt theo chu kú.
d) Kết cấu kiểu con lắc ng−ợc, nh− đã định nghĩa trong điều 5.1.2 và là kết cấu mà trong đó các vùng tiêu tán năng l−ợng đ−ợc bố trí tại chân cột.
e) Kết cấu với lõi bêtông hoặc vách bêtông, là dạng kết cấu mà lực ngang đ−ợc chịu chủ yếu bằng lõi và vách.
f) Khung chịu mômen kết hợp với hệ giằng đúng tâm.
g) Khung chịu mômen kết hợp với t−ờng chèn.
(2) Trong các khung chịu mômen, các vùng tiêu tán năng l−ợng phải chủ yếu đ−ợc bố trí ở các khớp dẻo trong dầm hoặc chỗ giao nhau giữa dầm - cột để tiêu tán năng l−ợng gây ra bởi sự uốn theo chu kỳ. Vùng tiêu tán năng l−ợng cũng có thể bố trí trong cột tại các vị trí sau:
- Tại chân khung;
- Tại đỉnh cột ở tầng trên cùng đối với nhà nhiều tầng;
- Tại đỉnh cột và chân cột của nhà một tầng mà trong đó NEdtrong cột thoả mãn NEd/Npl,Rd < 0,3.
(3) Trong khung với hệ giằng đúng tâm, các vùng tiêu tán năng l−ợng phải chủ yếu tập trung tại các thanh chéo chịu kéo.
Hệ giằng có thể thuộc một trong các loại sau:
- Hệ giằng chéo chịu kéo chủ động, trong đó lực ngang chỉ đ−ợc chịu bởi các thanh chéo chịu kéo, bỏ qua các thanh chéo chịu nén.
- Hệ giằng chữ V, trong đó lực ngang đ−ợc chịu bởi cả thanh chéo chịu kéo và thanh chéo chịu nén. Điểm giao nhau của các thanh chéo này nằm trên 1 thanh ngang liên tục.
Không đ−ợc sử dụng hệ giằng chữ K mà giao điểm của các thanh chéo nằm trên cột (xem H×nh 6.9).
(4) Đối với khung có hệ giằng lệch tâm có thể sử dụng các dạng mà các thanh nối lệch tâm đều
đ−ợc phép tham gia chịu lực, nh− trên Hình 6.4.
(5) Kết cấu kiểu con lắc ng−ợc có thể xem nh− khung chịu mômen với điều kiện là kết cấu chịu tác dụng động đất có nhiều hơn một cột trong mỗi mặt phẳng chịu lực và điều kiện hạn chế lực dọc trong cột NEd< 0,3 Npl,Rdphải đ−ợc thoả mãn trong từng cột.
Hình 6.1: Khung chịu mômen (vùng tiêu tán năng l−ợng trong dầm và chân cột).
Các giá trị mặc định của tỷ số αu/α1 (xem 6.3.2(3) và Bảng 6.2)
Hình 6.2: Khung có hệ giằng chéo đúng tâm
(vùng tiêu tán năng l−ợng chỉ nằm trong các thanh chéo chịu kéo)
Hình 6.3: Khung có hệ giằng chữ V đúng tâm (vùng tiêu tán năng l−ợng nằm trong các thanh chéo chịu kéo và chịu nén)
Hình 6.4: Khung có hệ giằng lệch tâm (vùng tiêu tán năng l−ợng nằm trong các cấu kiện nối chịu cắt hoặc chịu uốn). Giá trị mặc định của tỷ số αu/α1 (xem 6.3.2(3) và Bảng 6.2)
Hình 6.5: Kết cấu kiểu con lắc ng−ợc: a) Vùng tiêu tán năng l−ợng nằm ở chân cột;
b) Vùng tiêu tán năng l−ợng nằm trong cột (NEd/Npl,Rd < 0,3). Các giá trị mặc định của tỷ số αu/α1 (xem 6.3.2(3) và Bảng 6.2)
Hình 6.6: Kết cấu với lõi bêtông hoặc vách bêtông
Hình 6.7: Khung chịu mômen kết hợp với hệ giằng đúng tâm (vùng tiêu tán năng l−ợng nằm trong khung chịu mômen và trong các thanh chéo chịu kéo). Các giá trị mặc định
của tỷ số αu/α1 (xem 6.3.2(3) và Bảng 6.2)
Hình 6.8: Khung chịu mômen kết hợp với t−ờng chèn
Hình 6.9: Khung có hệ giằng chữ K (không đ−ợc phép sử dụng) 6.3.2 Hệ số ứng xử
(1) Hệ số ứng xử q, là hệ số xét đến khả năng tiêu tán năng l−ợng của kết cấu. Đối với hệ kết cấu đều đặn thì hệ số ứng xử q đ−ợc lấy theo các giới hạn trên của giá trị tham chiếu, đ−ợc cho trong Bảng 6.2, với điều kiện phải thoả mãn các quy định trong 6.5 đến 6.11.
(2) Nếu nhà có tính chất không đều đặn theo mặt đứng thì giá trị giới hạn trên của q trong Bảng 6.2 cần giảm đi 20% (xem 4.2.3.1(7) và Bảng 4.1).
(3) Đối với nhà có tính chất đều đặn trong mặt bằng, nếu không tiến hành tính trên tỷ số αu/α1 thì
có thể lấy giá trị mặc định gần đúng của tỷ số αu/α1 cho trong các hình từ Hình 6.1 đến Hình 6.8. Các thông số α1 và αu đ−ợc định nghĩa nh− sau:
α1 giá trị được nhân với tải trọng động đất thiết kế theo phương ngang để lần đầu tiên, một cấu kiện bất kỳ của kết cấu đạt đến độ bền dẻo, trong khi tất cả các tải trọng thiết kế khác là không đổi.
αu giá trị được nhân với tải trọng động đất thiết kế theo phương ngang (trong khi tất cả các tải trọng thiết kế khác là không đổi) để hình thành các khớp dẻo trong tiết diện đủ để bắt đầu phát triển trạng thái mất ổn định tổng thể của kết cấu. Hệ số αu có thể tính
đ−ợc bằng phép phân tích tĩnh phi tuyến tổng thể.
(4) Đối với công trình có tính chất không đều đặn trong mặt bằng (xem mục 4.2.3.2), nếu không tính toán để xác định tỷ số αu/α1 thì có thể sử dụng giá trị gần đúng của tỷ số này là số trung bình của 1,0 và giá trị quy định trong các hình vẽ từ Hình 6.1 đến Hình 6.8.
Bảng 6.2: Giá trị giới hạn trên của hệ số ứng xử cho hệ kết cấu thông th−ờng
Dạng kết cấu Phân loại cấp dẻo kết cấu
Dcm Dch
a) Khung chịu mômen 4 5αu/α1
b) Khung với hệ giằng đúng tâm Hệ giằng chéo
Hệ giằng chữ V
4 2
4 2,5
c) Khung với hệ giằng lệch tâm 4 5αu/α1
d) Kết cấu con lắc ng−ợc 2 2αu/α1
e) Kết cấu với lõi bêtông và vách bêtông xem ch−ơng 5
f) Khung chịu mômen kết hợp với hệ giằng đúng tâm 4 4αu/α1 g) Khung chịu mômen kết hợp với t−ờng chèn
T−ờng chèn khối xây hoặc bêtông không đ−ợc liên kết 2 2
mà chỉ tiếp giáp với khung
T−ờng chèn bêtông cốt thép đ−ợc liên kết vào khung xem ch−ơng 7 T−ờng chèn phân cách với khung chịu mômen (xem
phần khung chịu mômen)
4 5αu/α1
(5) Cho phép dùng giá trị của αu/α1 cao hơn các giá trị đã xác định trong mục (3) và (4) của điều này với điều kiện phải tính toán αu/α1 theo ph−ơng pháp phân tích tĩnh phi tuyến tổng thể.
(6) Giá trị lớn nhất của αu/α1 sử dụng trong thiết kế là bằng 1,6 kể cả khi sử dụng ph−ơng pháp phân tĩnh phi tuyến tổng thể dẫn đến các giá trị có khả năng cao hơn.