5. Những quy định cụ thể cho kết cấu bêtông
5.2. Quan niệm thiết kế
5.2.3. Tiêu chí thiết kế
(1) Những quan niệm thiết kế trong 5.2.1 và trong Chương 2 phải được thực hiện đầy đủ đối với cấu kiện kháng chấn của kết cấu bêtông nh− đã quy định trong 5.2.3.2 đến 5.2.3.7.
(2) Các tiêu chí thiết kế trong 5.2.3.2 đến 5.2.3.7. đ−ợc xem là sẽ thoả mãn, nếu những điều khoản trong 5.4 đến 5.7 đ−ợc tuân thủ.
5.2.3.2. Điều kiện chịu lực cục bộ
(1)P Tất cả các vùng tới hạn của kết cấu phải thoả mãn những yêu cầu của 4.4.2.2(1).
5.2.3.3. Quy định thiết kế theo khả năng chịu lực và tiêu tán năng l−ợng
(1)P Sự phá hoại giòn hoặc các cơ chế phá hoại không mong muốn khác (ví dụ nh− sự tập trung khớp dẻo trong cột tại một tầng đơn lẻ của nhà nhiều tầng, sự phá hoại do cắt của các cấu kiện chịu lực, sự phá hoại của mối nối giữa dầm và cột, sự chảy dẻo của móng hoặc của bất kỳ bộ phận nào đ−ợc dự tính là vẫn làm việc đàn hồi) phải đ−ợc ngăn ngừa. Sự phá hoại nh−
trên đ−ợc ngăn ngừa bằng cách tính toán các hệ quả của tác động thiết kế cho các vùng
đ−ợc lựa chọn. Các hệ quả đó đ−ợc rút ra từ điều kiện cân bằng với giả thiết rằng các khớp dẻo với khả năng vượt cường độ được hình thành trong các vùng lân cận của chúng.
(2) Các cột kháng chấn chính của khung hoặc kết cấu t−ơng đ−ơng khung bằng bêtông cần thoả
mãn những yêu cầu thiết kế theo khả năng chịu lực và tiêu tán năng l−ợng trong 4.4.2.3(4) miÔn nh÷ng ®iÒu sau ®©y:
a) Trong khung phẳng có ít nhất 4 cột với kích cỡ tiết diện ngang gần giống nhau, không cần thiết phải thoả mãn biểu thức (4.29) trong tất cả các cột ấy, nh−ng phải thoả mãn đ−ợc ở 3 trong sè 4 cét bÊt kú;
b) Tại tầng dưới của nhà 2 tầng nếu giá trị lực dọc thiết kế qui đổi νd không vượt quá 0,3 trong bất kỳ cột nào;
(3) Cốt thép trong bản song song với dầm và trong phạm vi chiều rộng hữu hiệu của bản cánh quy định trong 5.4.3.1.1(3), đ−ợc giả thiết là làm tăng khả năng chịu uốn của các dầm đ−ợc kể đến khi tính toán tổng ∑MRb trong biểu thức (4.29), nếu nó đ−ợc neo qua tiết diện dầm tại chỗ nối.
5.2.3.4. Điều kiện dẻo kết cấu cục bộ
(1)P Để có đ−ợc độ dẻo kết cấu tổng thể theo yêu cầu của kết cấu, vùng có khả năng hình thành khớp dẻo (sẽ đ−ợc định rõ về sau cho từng loại cấu kiện nhà) phải có độ dẻo kết cấu cao khi uèn.
(2) (1)P đ−ợc xem là thoả mãn nếu đáp ứng đ−ợc những điều kiện sau đây:
a) đảm bảo đủ độ dẻo kết cấu khi uốn cong trong tất cả các vùng tới hạn của cấu kiện kháng chấn chính, kể cả đầu cột (tùy thuộc vào khả năng hình thành khớp dẻo trong cột) (xem (3) của điều này);
b) ngăn ngừa đ−ợc sự mất ổn định của cốt thép chịu nén trong phạm vi vùng có khả năng hình thành khớp dẻo của cấu kiện kháng chấn chính. Các quy tắc ứng dụng có liên quan đ−ợc cho trong 5.4.3 và 5.5.3.
c) chất l−ợng cốt thép và bêtông đáp ứng đ−ợc các điều kiện sau:
− thép đ−ợc sử dụng trong vùng tới hạn của cấu kiện kháng chấn chính nên có độ giãn dài dẻo đồng đều cao (xem 5.3.2(1)P, 5.4.1.1(3)P, 5.5.1.1(3)P);
− tỷ số giữa giới hạn bền chịu kéo và giới hạn chảy của cốt thép trong vùng tới hạn của cấu kiện kháng chấn chính phải lớn hơn đáng kể so với 1. Thép làm cốt tuân theo yêu cầu của 5.3.2(1)P, 5.4.1.1(3)P, 5.5.1.1(3)P có thể đ−ợc xem nh− thoả mãn những yêu cầu này;
ư bêtông được sử dụng trong cấu kiện kháng chấn chính cần có cường độ chịu nén phù hợp và biến dạng khi phá huỷ vượt quá biến dạng ứng với cường độ chịu nén tối đa một
khoảng d− phù hợp. Bêtông tuân thủ những yêu cầu thích hợp của 5.4.1.1(1)P hoặc 5.5.1.1(1)P, có thể đ−ợc xem nh− là thoả mãn những yêu cầu này.
(3) Trừ khi có nhiều dữ liệu chính xác hơn và trừ tr−ờng hợp khi áp dụng (4) của điều này, (2)a của điều này đ−ợc xem là sẽ thoả mãn nếu hệ số dẻo kết cấu khi uốn μφ của các vùng này (được xác định dưới dạng tỷ số giữa độ cong khi đạt cường độ sau cực hạn ứng với 85% của khả năng chịu mômen uốn và độ cong tại điểm chảy dẻo, khi các biến dạng của bêtông và cốt thép không v−ợt quá giá trị giới hạn εcu và εsu,k) ít nhất cũng bằng các giá trị sau đây:
μφ= 2q0-1 nÕu T1 ≥ TC (5.4)
μφ= 1 + 2(q0 -1)TC /T1 nÕu T1 <TC (5.5) trong đó q0 là giá trị cơ bản tương ứng của hệ số ứng xử lấy từ Bảng 5.1 và T1 là chu kỳ cơ
bản của nhà, cả hai đều lấy trong phạm vi mặt phẳng thẳng đứng mà trong đó có uốn, và TC là chu kỳ tại giới hạn trên của vùng gia tốc phổ không đổi, theo 3.2.2.2(2)P.
Ghi chú: Các biểu thức (5.4) và (5.5) đều dựa trên:
+ mối quan hệ giữa μφvà hệ số dẻo kết cấu khi chuyển vị μδ : μφ= 2μδ-1, mà thông th−ờng hệ số này là một xấp xỉ thiên về an toàn đối với kết cấu bêtông;
+ mối quan hệ giữa μδ và q:
+ μδ= q nÕu T1 ≥TC,
+ μδ= 1 +(q – 1) TC/ T1 nếu T1 < TC (xem thêm B.5 trong Phụ lục tham khảo B).
Giá trị của q0 đ−ợc sử dụng thay cho giá trị của q, vì q sẽ nhỏ hơn q0 đối với những nhà không đều đặn vì đã chấp nhận rằng cần phải có khả năng chịu lực ngang cao hơn để bảo vệ chúng. Tuy nhiên, các yêu cầu về dẻo kết cấu cục bộ trên thực tế có thể cao hơn so với những yêu cầu tương ứng với giá trị của q, vì thế một sự giảm bớt về độ dẻo kết cấu khi uốn cong là không đảm bảo.
(4) Trong vùng tới hạn của các cấu kiện kháng chấn chính có cốt thép dọc là thép loại B trong EN 1992-1-1:2004, Bảng C.1, hệ số dẻo kết cấu khi uốn μφ cần lấy ít nhất bằng 1,5 lần giá trị tính đ−ợc từ các biểu thức t−ơng ứng (5.4) hoặc (5.5),
5.2.3.5. Tính siêu tĩnh của kết cấu
(1)P Mức độ siêu tĩnh cao đi kèm với khả năng phân bố lại nội lực là cần thiết , nó cho phép sự tiêu tán năng l−ợng lan truyền rộng rãi hơn và tổng năng l−ợng đ−ợc tiêu tán cao hơn. Thông thường hệ kết cấu có mức độ siêu tĩnh thấp hơn phải được chỉ định hệ số ứng xử thấp hơn (xem Bảng 5.1). Khả năng phân bố lại nội lực cần thiết phải đạt đ−ợc thông qua các quy tắc dẻo kết cấu cục bộ đã cho trong 5.4 đến 5.6.
5.2.3.6. Cấu kiện kháng chấn phụ và khả năng chịu lực
(1)P Một số ít các cấu kiện chịu lực có thể đ−ợc thiết kế nh− cấu kiện kháng chấn phụ theo 4.2.2.
(2) Quy tắc thiết kế và cấu tạo các cấu kiện kháng chấn phụ nêu trong 5.7.
(3) Một số khả năng chịu động đất và hiệu ứng giữ ổn định không đ−ợc xét đến một cách rõ ràng trong tính toán có thể làm tăng cả cường độ lẫn sự tiêu tán năng lượng (ví dụ như các phản lực màng của bản sàn phát sinh do độ vồng lên của tường chịu lực).
(4) Bộ phận phi kết cấu cũng có thể góp phần làm tiêu tán năng l−ợng, nếu chúng đ−ợc phân bố
đều trên toàn bộ kết cấu. Cần có các biện pháp làm giảm những ảnh hưởng bất lợi cục bộ có thể có do sự t−ơng tác giữa các cấu kiện chịu lực và các bộ phận phi kết cấu (xem 5.9).
(5) Đối với khung có khối xây chèn (mà chúng là tr−ờng hợp phổ biến của bộ phận phi kết cấu ) các quy tắc đặc biệt đ−ợc nêu trong 4.3.6 và 5.9.
5.2.3.7. Các biện pháp bổ sung
(1)P Do bản chất ngẫu nhiên của tác động động đất và tính thiếu tin cậy của ứng xử sau đàn hồi có chu kỳ của kết cấu bêtông nên tính thiếu tin cậy tổng thể sẽ cao hơn đáng kể so với những tác động không phải do tác động động đất gây ra. Vì thế, phải thực hiện các biện pháp
để giảm bớt tính thiếu tin cậy liên quan tới cấu hình kết cấu, liên quan tới sự phân tích kết cấu, tới khả năng chịu tác động và độ dẻo kết cấu.
(2)P Tính thiếu tin cậy chủ yếu về độ bền có thể xuất phát từ sai sót về kích thước hình học. Để giảm thiểu tính thiếu tin cậy này, phải áp dụng các quy tắc sau đây:
a) một số kích thước tối thiểu của các bộ phận kết cấu phải được lưu ý (xem 5.4.1.2 và 5.5.1.2) nhằm giảm bớt mức độ sai sót về kích thước hình học.
b) Tỷ số giữa kích th−ớc tối thiểu và kích th−ớc tối đa của các cấu kiện thẳng phải đ−ợc giới hạn, nhằm giảm thiểu rủi ro mất ổn định ngang của chúng. (xem 5.4.1.2 và 5.5.1.2.1(2)P).
c) Chuyển vị ngang của tầng phải được giới hạn, để hạn chế ảnh hưởng của hiệu ứng P-Δ trong cột (xem 4.4.2.2(2) đến 4.4.2.2 (4)).
d) Một phần đáng kể cốt thép trên của dầm tại các tiết diện ngang đầu dầm phải kéo suốt chiều dài của dầm (xem 5.4.3.1.2(5)P, 5.5.3.1.3(5)P vì khó xác định vị trí của điểm uốn.
e) Để xét tới sự đảo chiều của mômen mà khi phân tích kết cấu không tính trước được bằng cách bố trí cốt thép tối thiểu tại mặt đối diện của dầm (xem 5.5.3.1.3).
(3)P Để giảm thiểu tính thiếu tin cậy về độ dẻo kết cấu, cần tuân thủ các quy tắc sau đây:
a) Độ dẻo kết cấu cục bộ tối thiểu phải đ−ợc đảm bảo trong tất cả các cấu kiện kháng chấn chính không phụ thuộc vào cấp dẻo kết cấu đã đ−ợc chọn trong thiết kế (xem 5.4 và 5.5).
b) Phải bố trí l−ợng cốt thép chịu kéo tối thiểu để tránh sự phá hoại giòn khi bị nứt (xem 5.4.3 và 5.5.5).
c) Phải giới hạn giá trị lực dọc thiết kế qui đổi (xem 5.4.3.2.1(3)P, 5.4.3.4.1(2), 5.5.3.2.1(3)P và 5.5.3.4.1(2)) để giảm bớt hậu quả do lớp bêtông bảo vệ bị phá hoại và để tránh tính thiếu tin cậy về độ dẻo kết cấu khi lực dọc tác dụng lớn.