Việc bố trí tầng cứng sẽ gây ra sự thay đổi đột ngột vềđộ cứng trong kết cấu công trình. Dưới tác động của động đất, có sự tập trung ứng suất ở vị trí thay đổi đột ngột như tầng cứng và các tầng sát ngay bên trên hoặc dưới tầng cứng. Điều này dẫn đến việc hình thành tầng yếu, gây ra sự phá hoại của kết cấu, thậm trí dẫn đến sụp đổ. Do đó các đặc trưng biến dạng và chịu lực của kết cấu khu vực tầng cứng trong giai đoạn làm việc ngoài đàn hồi dưới tác động của
động đất mạnh hoặc rất mạnh rất cần được quan tâm.
Theo khảo sát, nghiên cứu thí nghiệm mô hình kết cấu nhà cao tầng có tầng cứng chịu tải trọng động đất là rất hạn chế so với các loại hình kết cấu khác. Hiện tại có thể tìm thấy một số
thí nghiệm mô hình kết cấu tổng thể trên bàn rung nhằm phục vụ cho việc thiết kế công trình thực [113, 114]. Thí nghiệm bàn rung đối với một công trình 37 tầng có tầng cứng ở tầng 15 và 27 [114] cho thấy ở giai đoạn phá hoại, biến dạng của kết cấu tập trung ở vị trí sàn phía trên tầng cứng ở tầng 15 và 27, kết cấu bị hai tầng cứng chia làm ba đoạn dọc theo chiều cao. Quan sát sự phân bố vết nứt và vị trí phá hoại thấy xuất hiện các vết nứt do cắt tại cấu kiện nối lõi và cột biên ở tầng 15, xuất hiện vết nứt tại vách của một số tầng phía trên và phía dưới tầng 15; xuất hiện vết nứt do cắt tại cấu kiện nối lõi và cột biên ở tầng 27; cột phía ngoài tại tầng 21, 22 bị
NCS. Nguyễn Hồng Hải – Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng Trang 14
Ngoài các thí nghiệm mô hình tổng thể của công trình thực trên bàn rung nói trên, năm 2013, Nie Jianguo và Ding Ran [115] thực hiện việc nghiên cứu ứng xử kháng chấn của nút liên kết giữa giàn cứng bằng thép dạng chữ K với lõi bằng thí nghiệm tựa tĩnh, gia tải lặp đảo chiều theo chu kỳđược thực hiện tại đại học Thanh Hoa, Trung Quốc (xem Hình 1- 4). Mô hình thí nghiệm gồm 2 mẫu thí nghiệm với cấu tạo khác nhau, một mẫu với bản thép liên kết nằm bên ngoài và mẫu còn lại với bản thép liên kết nằm trong lõi. Từ kết quả thí nghiệm, các tác giả
cũng đưa ra một số nhận xét về tính năng kháng chấn của nút liên kết, đồng thời đưa ra kiến nghị nên sử dụng nút liên kết với bản thép nằm bên ngoài có tính năng chịu động đất tốt hơn và thuận tiện hơn cho việc thi công.
Hình 1- 4: Mô hình giàn cứng dạng chữ K
Ngoài các thí nghiệm nêu trên, không tìm thấy các thí nghiệm liên quan đến tính năng kháng chấn của nút liên kết cột – dầm cứng, dầm cứng – lõi của kết cấu nhà cao tầng có tầng cứng bằng bê tông cốt thép.