5. Những quy định cụ thể cho kết cấu bêtông
5.4. Thiết kế cho tr−ờng hợp cấp dẻo kết cấu trung bình
5.4.2. Hệ quả tác động thiết kế
(1)P Ngoài việc phải áp dụng các điều khoản đặc biệt của 5.4.2.4 đối với tường có tính dẻo kết cấu là kết cấu kháng chấn chính, các giá trị thiết kế của mômen uốn và lực dọc phải đ−ợc xác định từ phép phân tích kết cấu khi thiết kế chịu động đất theo EN 1990:2001, 6.4.3.4, có tính đến các hiệu ứng bậc 2 theo 4.4.2.2 và những yêu cầu về thiết kế theo khả năng chịu lực và tiêu tán năng l−ợng trong 5.2.3.3(2). Cho phép phân bố lại mômen uốn phù hơp với EN 1992-1-1. Các giá trị lực cắt thiết kế của các dầm kháng chấn chính, cột, t−ờng có tính dẻo kết cấu và tường kích thước lớn ít cốt thép được xác định tương ứng theo 5.4.2.2, 5.4.2.3, 5.4.2.4 và 5.4.2.5
5.4.2.2. DÇm
(1)P Trong các dầm kháng chấn chính, lực cắt thiết kế phải đ−ợc xác định phù hợp với quy tắc thiết kế theo khả năng chịu lực và tiêu tán năng l−ợng, dựa trên cơ sở sự cân bằng của dầm dưới tác động của: a) tải trọng tác dụng ngang với trục dầm trong tình huống thiết kế chịu
động đất và b) mômen đầu mút Mi,d (với i=1,2 biểu thị các tiết diện đầu mút của dầm), tương ứng với sự hình thành khớp dẻo theo các chiều dương và âm của tải trọng động đất. Cần làm cho các khớp dẻo đ−ợc hình thành tại các đầu mút của dầm (nếu chúng hình thành ở đó trước tiên) hoặc trong các cấu kiện thẳng đứng được nối vào nút liên kết với dầm (xem Hình 5.1).
(2) Điểm (1)P của điều này cần đ−ợc áp dụng nh− sau:
a) Tại tiết diện đầu mút thứ i, cần tính toán hai giá trị của lực cắt tác dụng , tức là giá trị lớn nhất VEd,max,i và giá trị nhỏ nhất VEd,min,i, t−ơng ứng với các mômen d−ơng lớn nhất và mômen âm lớn nhất Mi,d tại đầu mút mà chúng có thể phát triển tại các đầu mút 1 và 2 của dầm.
b) Các mômen đầu mút Mi,d trong (1)P và trong (2) a) của điều này có thể đ−ợc xác định nh−
sau:
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
= ⎛
∑ ∑
Rb Rc i,
Rb Rd
id M
; M min M
M γ 1
(5.8) trong đó:
γ Rd hệ số tính đến khả năng tăng cường độ có thể xảy ra do biến cứng của thép. Trường hợp dầm thuộc loại cấp dẻo kết cấu trung bình, nó có thể lấy bằng 1,0;
MRb,i giá trị thiết kế khả năng chịu mômen uốn của dầm tại đầu mút thứ i theo chiều
mômen uốn do động đất theo phương đang xét của tác động động đất;
∑MRc, ∑MRb t−ơng ứng là tổng các giá trị thiết kế của khả năng chịu mômen uốn của cột và tổng các giá trị thiết kế khả năng chịu mômen uốn của dầm qui tụ vào nút khung (xem 4.4.2.3(4). Giá trị của ∑MRc phải t−ơng ứng với lực dọc trong cột trong tình huống thiết kế chịu động đất theo phương đang xét của tải trọng động đất.
c) Tại đầu mút dầm nơi dầm tựa gián tiếp lên một dầm khác, thay vì việc tạo thành khung cùng với cấu kiện thẳng đứng, mômen đầu mút dầm Mi,d ở đó có thể lấy bằng mômen tác dụng tại tiết diện đầu mút dầm trong tình huống thiết kế chịu động đất .
Hình 5.1-Giá trị thiết kế của khả năng chịu lực cắt trong dầm 5.4.2.3. Cét
(1)P Trong những cột kháng chấn chính, các giá trị thiết kế của lực cắt phải đ−ợc xác định theo các quy tắc thiết kế theo khả năng chịu lực và tiêu tán năng l−ợng, trên cơ sở cân bằng của cột khi d−ới tác dụng của mômen đầu mút Mi,d (với i =1; 2 là chỉ số biểu thị các tiết diện đầu ΣMRb
ΣMRc
γRd MRb,1 (ΣMRc / ΣMRb) γRd MRb,2
lc1
1 2
ΣMRb> ΣMRc ΣMRb < ΣMRc
ΣMRc
ΣMRc g+ψ2 q
mút của cột), t−ơng ứng với sự hình thành khớp dẻo theo các chiều d−ơng và âm của tải trọng động đất. Cần làm sao cho các khớp dẻo hình thành tại các đầu mút của các dầm liên kết vào đầu cột, hoặc tại các đầu mút của cột (nếu chúng hình thành ở đó trước tiên) (xem H×nh 5.2).
Hình 5.2: Giá trị thiết kế của khả năng chịu lực cắt trong cột
(2) Mômen tại đầu mút Mi,d trong (1)P của điều này có thể đ−ợc xác định từ biểu thức sau đây:
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
= ⎛
∑ ∑
Rc Rb i,
Rc Rd d ,
i M
, M min M
M γ 1
(5.9) trong đó:
ΣMRb ΣMRc
lc1
ΣMRc
ΣMRb ΣMRb < ΣMRc
ΣMRb> ΣMRc
1
2
γRd MRc,2 (ΣMRb / ΣMRc) γRd MRc,1
γRd hệ số tính đến khả năng vượt cường độ do sự biến cứng của thép và sự hạn chế nở ngang của bêtông vùng nén của tiết diện cột, đ−ợc lấy bằng 1,1
MRc,i giá trị thiết kế của khả năng chịu uốn của cột tại đầu mút thứ i theo chiều của mômen uốn do động đất theo phương đang xét của tác động động đất
∑MRc, ∑MRb nh− đã định nghĩa trong 5.4.2.2(2).
(3) Các giá trị của MRc,i và ∑MRc cần t−ơng ứng với lực dọc của cột trong tình huống thiết kế chịu
động đất theo phương đang xét của tác động động đất.
5.4.2.4. Yêu cầu đặc biệt đối với tường có tính dẻo kết cấu
(1)P Tính thiếu tin cậy trong việc phân tích và những hiệu ứng động lực sau đàn hồi phải đ−ợc kể
đến, ít nhất là bằng phương pháp đơn giản hoá thích hợp. Nếu không có phương pháp chính xác hơn , thì có thể sử dụng những quy tắc trong các mục sau đây cho đ−ờng bao mômen uốn thiết kế, cũng nh− các hệ số khuyếch đại của lực cắt.
(2) Có thể cho phép phân bố lại tới 30%những hiệu ứng của tác động động đất giữa các tường kháng chấn chính, miễn là tổng khả năng chịu lực yêu cầu không bị giảm xuống. Lực cắt cần
đ−ợc phân bố lại theo mômen uốn, sao cho trong các t−ờng riêng rẽ, tỷ số giữa mômen uốn và lực cắt không bị ảnh hưởng một cách đáng kể. Trong những tường phải chịu sự thay đổi bất th−ờng lớn của lực dọc, chẳng hạn nh− trong các t−ờng kép, mômen và lực cắt cần đ−ợc phân bố lại từ t−ờng chịu nén ít hoặc chịu kéo thuần tuý sang những t−ờng chịu nén dọc trục nhiÒu.
(3) Trong loại tường kép, sự phân bố lại của những hệ quả tác động động đất giữa các dầm nối của các tầng khác nhau cho phép lên tới 20%, miễn là lực dọc do động đất tại chân của từng t−ờng riêng rẽ (tổng hợp các lực cắt trong các dầm nối) không bị ảnh h−ởng.
(4)P Tính thiếu tin cậy của sự phân bố mômen theo chiều cao của các t−ờng mảnh kháng chấn chính (với tỷ số chiều cao trên chiều dài lớn hơn 2,0) phải đ−ợc kể đến.
(5) Yêu cầu đã quy định trong (4)P của điều này có thể đ−ợc đáp ứng bằng cách áp dụng quy trình đã đơn giản hoá sau đây, không phụ thuộc phương pháp phân tích được sử dụng, Biểu đồ mômen uốn thiết kế dọc theo chiều cao của tường cần được thiết lập bởi một đường bao của biểu đồ mômen uốn nhận được từ phân tích có kể đến độ dịch lên theo phương
đứng. Đường bao này có thể được giả thiết tuyến tính, nếu kết cấu không thể hiện sự gián
đoạn đáng kể về khối l−ợng, độ cứng, hoặc khả năng chịu lực trên toàn chiều cao của nó (xem Hình 5.3). Độ dịch theo phương đứng cần phù hợp với độ nghiêng thanh chống được lấy trong trong khi kiểm tra trạng thái cực hạn đối với lực cắt, với một mẫu thanh kiểu nan quạt có thể có của các thanh chống gần với đáy, và sàn làm việc nh− là giằng.
(6)P Đối với những t−ờng kháng chấn chính, phải xét sự tăng lên có thể có của lực cắt sau khi chảy dẻo tại chân t−ờng.
(7) Yêu cầu đã quy định trong (6)P của điều này có thể đ−ợc thoả mãn nếu các lực cắt thiết kế
đ−ợc lấy với mức 50% cao hơn lực cắt theo kết quả phân tích kết cấu.
(8) Trong hệ hỗn hợp có các t−ờng mảnh, đ−ờng bao thiết kế của lực cắt theo Hình 5.4 cần đ−ợc sử dụng, để tính đến sự thất thường của những ảnh hưởng ở dạng dao động bậc cao hơn.
Ghi chú: a – Biểu đồ mômen theo phân tích ; b – Đường bao thiết kế a1 – Độ dịch theo phương đứng
Hình 5.3. Đ−ờng bao thiết kế cho mômen uốn trong t−ờng mảnh (bên trái: hệ t−ờng; bên phải: hệ kết cấu hỗn hợp)
Ghi chú: a – Biểu đồ cắt từ phân tích;
b – Biểu đồ cắt với hệ số động;
c – §−êng bao thiÕt kÕ;
A – Vwall, base ;
B – Vwall, top ≥ Vwall, base /2.
Hình 5.4 – Đ−ờng bao thiết kế của các lực cắt trong các t−ờng của hệ kết cấu hỗn hợp
5.4.2.5. Yêu cầu đặc biệt đối với tường kích thước lớn có ít cốt thép
(1)P Để bảo đảm sự chảy dẻo do uốn xẩy ra trước khi đạt tới trạng thái cực hạn khi cắt, thì lực cắt V’Ed lấy từ kết quả phân tích kết cấu phải đ−ợc tăng lên.
a b c
b
A
(1/3)hw
B
(2/3)hw
MEd
a1
M E
d
a b
M E
d
MEd
a1
b a
(2) Yêu cầu trong (1)P của mục này đ−ợc xem là sẽ thoả mãn nếu t−ờng tại mỗi tầng, lực cắt thiết kế VEd tính theo biểu thức (5.10), trong đó lực cắt V Ed lấy theo kết quả phân tích kết cÊu:
( )
2 +1
=V q V
' Ed
Ed (5.10)
(3)P Các lực động dọc trục bổ sung sinh ra trong các tường lớn do sự trồi lên của nền đất, hoặc do sự mở rộng và khép lại của các vết nứt ngang, phải đ−ợc kể đến trong tính toán kiểm tra theo trạng thái cực hạn của t−ờng chịu uốn có lực dọc.
(4) Trừ khi có các kết quả tính toán chính xác hơn , thành phần động của lực dọc của tường trong (3)P của điều này có thể lấy bằng 50% của lực dọc trong tường đó do các tải trọng trọng trường xuất hiện trong tình huống thiết kế chịu động đất. Lực này cần được lấy theo dấu d−ơng (+) hay âm (-), chọn dấu bất lợi nhất.
(5) Nếu giá trị của hệ số ứng xử q không vượt quá 2,0, thì ảnh hưởng của lực động dọc trục trong (3) và (4) của mục này có thể đ−ợc bỏ qua.