TIÊu chuẩn quốc gia tcvn 9386: 2012

(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 được 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 lượng trong 5.2.3.3(2). Cho phép phân bố lại mômen uốn phù hợp với EN 1992-1-1. Các giá trị lực cắt thiết kế của các dầm kháng chấn chính, cột, tường 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.

(1)P Trong các dầm kháng chấn chính, lực cắt thiết kế phải được xác định phù hợp với quy tắc thiết kế theo khả năng chịu lực và tiêu tán năng lượng, 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 M_i,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 được 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 được áp dụng như 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 V_Ed,max,i và giá trị nhỏ nhất V_Ed,min,i , tương ứng với các mômen dương lớn nhất và mômen âm lớn nhất M_i,d tại đầu mút mà chúng có thể phát triển tại các đầu mút 1 và 2 của dầm.

b) Các mômen đầu mút M_i,d trong 5.4.2.2(1)P và trong (2) của điều này có thể được xác định như sau:

(5.8)

trong đó:

_Rd là 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;

M_Rc, M_Rb tương 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 M_Rc phải tương 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 M_i,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. Cột

(1)P Trong những cột kháng chấn chính, các giá trị thiết kế của lực cắt phải được xác định theo các quy tắc thiết kế theo khả năng chịu lực và tiêu tán năng lượng, trên cơ sở cân bằng của cột khi dưới tác dụng của mômen đầu mút M_i,d (với i =1; 2 là chỉ số biểu thị các tiết diện đầu mút của cột), tương ứng với sự hình thành khớp dẻo theo các chiều dương 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 Hình 5.2).

(2) Mômen tại đầu mút M_i,d trong (1)P của điều này có thể được xác định từ biểu thức sau đây:

(5.9)

_Rd là 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, được lấy bằng 1,1;

M_Rc, M_Rb như đã định nghĩa trong 5.4.2.2(2).

(3) Các giá trị của M_Rc,i và M_Rc cần tương 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 được kể đến, ít nhất là bằng phương pháp đơn giản hóa thích hợp. Nếu không có phương pháp chính xác hơn, thì có thể sử dụng những quy tắc trong các mục sau đây cho đường bao mômen uốn thiết kế, cũng như 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 được phân bố lại theo mômen uốn, sao cho trong các tường 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 thường lớn của lực dọc, chẳng hạn như trong các tường kép, mômen và lực cắt cần được phân bố lại từ tường chịu nén ít hoặc chịu kéo thuần tuý sang những tường chịu nén dọc trục nhiều.

(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 tường riêng rẽ (tổng hợp các lực cắt trong các dầm nối) không bị ảnh hưởng.

(4)P Tính thiếu tin cậy của sự phân bố mômen theo chiều cao của các tường mảnh kháng chấn chính (với tỷ số chiều cao trên chiều dài lớn hơn 2,0) phải được kể đến.

(5) Yêu cầu đã quy định trong (4)P của điều này có thể được đáp ứng bằng cách áp dụng quy trình đã đơn giản hóa 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 lượng, 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 như là giằng.

(6)P Đối với những tường kháng chấn chính, phải xét sự tăng lên có thể có của lực cắt sau khi chảy dẻo tại chân tường.

(7) Yêu cầu đã quy định trong (6)P của điều này có thể được thỏa mãn nếu các lực cắt thiết kế được lấy với mức 50 % cao hơn lực cắt theo kết quả phân tích kết cấu.

(8) Trong hệ hỗn hợp có các tường mảnh, đường bao thiết kế của lực cắt theo Hình 5.4 cần được sử dụng, để tính đến sự thất thường của những ảnh hưởng ở dạng dao động bậc cao hơn.

CHÚ DẪN: a - Biểu đồ mômen theo phân tích ; b - Đường bao thiết kế

a₁ - Độ dịch theo phương đứng

Hình 5.3 - Đường bao thiết kế cho mômen uốn trong tường mảnh

CHÚ DẪN: a - Biểu đồ cắt từ phân tích; b - Biểu đồ cắt với hệ số động; c - Đường bao thiết kế;

A - Vwall, base; B - Vwall, top ≥ Vwall, base /2.

Hình 5.4 - Đường bao thiết kế của các lực cắt trong các tường 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 xảy 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 được tăng lên.

(2) Yêu cầu trong (1)P của mục này được xem là sẽ thỏa mãn nếu tường tại mỗi tầng, lực cắt thiết kế V_Ed tính theo biểu thức (5.10), trong đó lực cắt V'_Ed lấy theo kết quả phân tích kết cấu:

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 được kể đến trong tính toán kiểm tra theo trạng thái cực hạn của tường 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 dương (+) 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 được bỏ qua.

5.4.3. Kiểm tra và cấu tạo theo trạng thái cực hạn

5.4.3.1. Dầm

5.4.3.1.1. Khả năng chịu uốn và chịu cắt

(1) Khả năng chịu uốn và cắt cần được tính toán phù hợp với EN 1992-1-1:2004.

(2) Cốt thép trên của các tiết diện đầu mút của dầm kháng chấn chính có tiết diện hình chữ T hoặc chữ L cần được bố trí chủ yếu trong phạm vi chiều rộng phần bụng. Chỉ một phần trong số cốt thép này có thể đặt bên ngoài phạm vi chiều rộng phần bụng dầm, nhưng trong phạm vi chiều rộng làm việc của bản cánh b_eff.

(3) Chiều rộng hữu hiệu của bản cánh b_eff có thể được giả thiết như sau:

a) Với dầm kháng chấn chính liên kết với các cột biên, chiều rộng hữu hiệu của bản cánh b_eff được lấy: bằng chiều rộng b_c của tiết diện cột khi không có dầm cắt ngang nó (Hình 5.5b), hoặc bằng chiều rộng này tăng lên một lượng 2h_f ở mỗi bên dầm khi có một dầm khác có cùng chiều cao cắt ngang nó (Hình 5.5a).

b) Với dầm kháng chấn chính liên kết với các cột trong, thì các chiều rộng nêu trên có thể được tăng lên một lượng 2h_f ở mỗi bên dầm (Hình 5.5c và d).

(1)P Các vùng của dầm kháng chấn chính có chiều dài lên tới l_cr = h_w (trong đó h_w là chiều cao của dầm) tính từ tiết diện ngang đầu mút dầm liên kết vào nút dầm - cột, cũng như từ cả hai phía của bất kỳ tiết diện ngang nào có khả năng chảy dẻo trong tình huống thiết kế chịu động đất, phải được coi là vùng tới hạn.

(2) Trong các dầm kháng chấn chính đỡ các cấu kiện thẳng đứng không liên tục (bị cắt/ngắt), các vùng trong phạm vi một khoảng bằng 2h_w ở mỗi phía của cấu kiện thẳng đứng được chống đỡ cần được xem như là vùng tới hạn.

(3)P Để thỏa mãn yêu cầu dẻo cục bộ trong các vùng tới hạn của dầm kháng chấn chính, giá trị của hệ số dẻo kết cấu khi uốn _ ít nhất phải tương đương với giá trị đã cho trong 5.2.3.4(3).

(4) Yêu cầu quy định trong (3)P của mục này được xem là sẽ thỏa mãn, nếu những điều kiện sau đây được thỏa mãn tại cả hai cánh của dầm.

a) Tại vùng nén, cần bố trí thêm không dưới một nửa lượng cốt thép đã bố trí tại vùng kéo, ngoài những số lượng cốt thép chịu nén cần thiết khi kiểm tra trạng thái cực hạn của dầm trong tình huống thiết kế chịu động đất.

b) Hàm lượng cốt thép  của vùng kéo không được vượt quá giá trị _max:

(5.11)

với các hàm lượng cốt thép của vùng kéo và vùng nén,  và ', cả hai được lấy theo b_d, trong đó b là chiều rộng của cánh chịu nén của dầm. Nếu như vùng kéo bao gồm cả bản sàn, thì lượng cốt thép sàn song song với dầm trong phạm vi chiều rộng hữu hiệu của bản cánh đã được xác định trong 5.4.3.1.1 (3) được kể đến trong .

(5)P Dọc theo toàn bộ chiều dài của dầm kháng chấn chính, hàm lượng cốt thép của vùng kéo, , không được nhỏ hơn giá trị tối thiểu _min sau đây:

(5.12)

a) Đường kính d_bw của các thanh cốt đai (tính bằng mi li mét) không được nhỏ hơn 6;

b) Khoảng cách s của các vòng cốt đai (tính bằng mi li mét) không được vượt quá:

s = min {hw/4; 24dbw; 225; 8dbL}

(5.13)

trong đó:

d_bL là đường kính thanh thép dọc nhỏ nhất (tính bằng mi li mét);

h_w là chiều cao tiết diện của dầm (tính bằng mi li mét).

c) Cốt đai đầu tiên phải được đặt cách tiết diện mút dầm không quá 50 mm (xem Hình 5.6).

(1)P Khả năng chịu uốn và chịu cắt phải được tính toán theo EN 1992-1-1:2004, sử dụng giá trị lực dọc từ kết quả phân tích trong tình huống thiết kế chịu động đất.

(2) Sự uốn theo hai phương có thể được kể đến một cách đơn giản hóa bằng cách tiến hành kiểm tra riêng rẽ theo từng phương, với khả năng chịu mômen uốn một trục được giảm đi 30 %.

(3)P Trong các cột kháng chấn chính, giá trị của lực dọc thiết kế qui đổi _d không được vượt quá 0,65.

(1)P Tổng hàm lượng cốt thép dọc ₁ không được nhỏ hơn 0,01 và không được vượt quá 0,04. Trong các tiết diện ngang đối xứng cần bố trí cốt thép đối xứng ( = ').

(2)P Phải bố trí ít nhất một thanh trung gian giữa các thanh thép ở góc dọc theo mỗi mặt cột để bảo đảm tính toàn vẹn của nút dầm-cột.

(3)P Các vùng trong khoảng cách l_cr kể từ cả hai tiết diện đầu mút của cột kháng chấn chính phải được xem như là các vùng tới hạn.

(4) Khi thiếu những thông tin chính xác hơn, chiều dài của vùng tới hạn l_cr (tính bằng mét) có thể được tính toán từ biểu thức sau đây:

lcr = max {hc; l­cl/6; 0,45}

(5.14)

trong đó:

h_c là kích thước lớn nhất tiết diện ngang của cột (tính bằng mét); và

l­_cl là chiều dài thông thủy của cột (tính bằng mét).

(5)P Nếu l­_cl/h_c < 3, toàn bộ chiều cao của cột kháng chấn chính phải được xem như là một vùng tới hạn và phải được đặt cốt thép theo quy định.

(6)P Trong vùng tới hạn tại chân cột kháng chấn chính, giá trị của hệ số dẻo kết cấu khi uốn, _, cần phải lấy ít nhất là bằng giá trị đã cho trong 5.2.3.4(3).

(7)P Nếu với giá trị đã quy định của _, biến dạng bêtông lớn hơn _cu2 = 0,0035 là cần thiết trên toàn bộ tiết diện ngang, tổn thất về khả năng chịu lực do sự bong tróc bêtông phải được cải thiện bằng cách bó chặt lỗi bêtông một cách đúng mức, trên cơ sở của những đặc trưng của bêtông có cốt đai hạn chế biến dạng theo EN 1992-1-1:2004, 3.1.9.

(8) Những yêu cầu đã quy định trong (6)P và (7)P của điều này được xem là thỏa mãn nếu:

(5.15)

trong đó:

_wd là tỷ số thể tích cơ học áp dụng trong phạm vi các vùng tới hạn có cốt đai hạn chế biến dạng được tính theo biểu thức sau:

_ là giá trị yêu cầu của hệ số dẻo kết cấu khi uốn;

_d là lực dọc thiết kế qui đổi (_d = N_Ed/A_c f_cd);

­_sy,d là giá trị thiết kế của biến dạng cốt thép chịu kéo tại điểm chảy;

 là hệ số hiệu ứng hạn chế biến dạng,  = _n_s,

a) với tiết diện ngang hình chữ nhật:

 = 1 - bi2/(6b0h0)	(5.16a)
	(5.17a)

trong đó:

n là tổng số thanh thép dọc được cố định theo phương nằm ngang bằng thép đai kín hoặc đai móc;

b_i là khoảng cách giữa các thanh thép liền kề (xem Hình 5.7; đồng thời cho cả b₀, h₀, s).

b) Với các tiết diện ngang hình tròn có cốt đai và đường kính của lõi có cốt đai hạn chế biến dạng D₀ (tính tới đường tâm của cốt đai):

n = 1	(5.16b)
	(5.17b)

n = 1	(5.16c)
	(5.17c)

Hình 5.7 - Sự bó lõi bêtông

(9) Trong phạm vi vùng tới hạn tại chân cột kháng chấn chính giá trị tối thiểu của _wd cần lấy bằng 0,08.

(10P) Trong phạm vi các vùng tới hạn của những cột kháng chấn chính, cốt đai kín và đai móc có đường kính ít nhất là 6 mm, phải được bố trí với một khoảng cách sao cho bảo đảm độ dẻo kết cấu tối thiểu và ngăn ngừa sự mất ổn định cục bộ của các thanh thép dọc. Hình dạng đai phải sao cho tăng được khả năng chịu lực của tiết diện ngang do ảnh hưởng của ứng suất 3 chiều do các vòng đai này tạo ra.

(11) Những điều kiện tối thiểu của (10)P của mục này được xem như thỏa mãn nếu đáp ứng những điều kiện sau đây.

a) Khoảng cách s giữa các vòng đai (tính bằng mi li mét) không được vượt quá:

b) Khoảng cách giữa các thanh cốt thép dọc cạnh nhau được cố định bằng cốt đai kín và đai móc không được vượt quá 200 mm, tuân theo EN1992-1-1:2004, 9.5.3(6).

(12)P Cốt thép ngang trong phạm vi vùng tới hạn tại chân cột kháng chấn chính có thể được xác định theo quy định trong EN1992-1-1:2004, miễn là giá trị thiết kế của lực dọc qui đổi nhỏ hơn 0,2 trong tình huống thiết kế chịu động đất và giá trị của hệ số ứng xử q được sử dụng trong thiết kế không vượt quá 2,0.

5.4.3.3. Nút dầm - cột

(1) Cốt đai hạn chế biến dạng nằm ngang trong nút dầm-cột của dầm kháng chấn chính không nên nhỏ hơn cốt thép đã quy định trong 5.4.3.2.2(8) đến 5.4.3.2.2(11) đối với vùng tới hạn của cột, ngoài những quy định trong những trường hợp được liệt kê trong các điều sau đây:

(2) Nếu các dầm qui tụ từ 4 phía vào nút và chiều rộng của chúng ít nhất là bằng ba phần tư kích thước của cạnh cột song song với nó, thì khoảng cách giữa các cốt hạn chế biến dạng nằm ngang trong nút đó có thể được tăng lên 2 lần so với quy định trong (1) của điều này, nhưng có thể không được vượt quá 150 mm.

(3)P Ít nhất một thanh cốt thép trung gian (giữa các thanh ở góc cột) thẳng đứng phải được bố trí ở mỗi phía của nút dầm kháng chấn chính với cột.

(1)P Khả năng chịu uốn và cắt phải được tính toán phù hợp với EN 1992-1-1:2004, trừ khi được quy định khác đi trong các điểm sau đây khi sử dụng giá trị của lực dọc thu được từ phân tích trong tình huống thiết kế chịu động đất.

(2) Trong các tường kháng chấn chính, giá trị thiết kế của lực dọc qui đổi _d không được vượt quá 0,4.

(3)P Cốt thép thẳng đứng chịu cắt phải được kể đến trong tính toán khả năng chịu uốn của các tiết diện tường.

(4) Các tiết diện tường liên hợp cấu tạo từ các mảng hình chữ nhật nối hoặc giao nhau (L-, T-, U- I- hoặc tiết diện tương tự) cần được lấy như là tiết diện nguyên bao gồm một phần bụng hoặc các phần bụng song song hoặc gần song song với phương tác dụng của lực cắt do động đất và gồm một phần cánh hoặc các phần cánh vuông góc hoặc gần vuông góc với nó. Để tính toán khả năng chịu uốn, chiều rộng hữu hiệu phần cánh ở mỗi phía của phần bụng cần được lấy thêm từ mặt của phần bụng một đoạn tối thiểu bằng:

a) Chiều rộng thực tế của bản cánh;

b) Một nửa khoảng cách đến bản bụng liền kề của tường;

c) 25 % của tổng chiều cao tường phía trên cao trình đang xét.