Hình 6.1 - Khung chịu mômen (vùng tiêu tán năng lượng trong dầm và chân cột)

(1) Hệ số ứng xử q, là hệ số xét đến khả năng tiêu tán năng lượng của kết cấu. Đối với hệ kết cấu đều đặn thì hệ số ứng xử q được lấy theo các giới hạn trên của giá trị tham chiếu, được cho trong Bảng 6.2, với điều kiện phải thỏa 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 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 _u/₁ thì có thể lấy giá trị mặc định gần đúng của tỷ số _u/₁ cho trong các hình từ Hình 6.1 đến Hình 6.8. Các thông số ₁ và _u được định nghĩa như sau:

₁ là 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.

_u là 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 _u có thể tính được 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 _u/₁, 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 thường

Dạng kết cấu	Phân loại cấp dẻo kết cấu
	DCM	DCH
a) Khung chịu mômen	4	5 u/1
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	5 u/1
d) Kết cấu con lắc ngược	2	2 u/1
e) Kết cấu với lõi bêtông và vách bêtông	xem Chương 5
f) Khung chịu mômen kết hợp với hệ giằng đúng tâm	4	4 u/1
g) Khung chịu mômen kết hợp với tường chèn
Tường chèn khối xây hoặc bêtông không được liên kết mà chỉ tiếp giáp với khung	2	2
Tường chèn bêtông cốt thép được liên kết vào khung	xem Chương 7
Tường chèn phân cách với khung chịu mômen (xem phần khung chịu mômen)	4	5 x u/1

(5) Cho phép dùng giá trị của _u/₁ cao hơn các giá trị đã xác định trong mục (3) và (4) của điều này với điều kiện phải tính toán _u/₁ theo phương pháp phân tích tĩnh phi tuyến tổng thể.

(6) Giá trị lớn nhất của _u/₁ sử dụng trong thiết kế là bằng 1,6 kể cả khi sử dụng phương pháp phân tĩnh phi tuyến tổng thể dẫn đến các giá trị có khả năng cao hơn.

(1) Việc thiết kế tấm cứng dạng sàn cần tuân theo mục 4.4.2.5.

(2) Ngoại trừ những quy định cách khác trong chương này (như quy định về việc phân tích khung với hệ giằng đúng tâm được nêu trong 6.7.2(1) và (2)), kết cấu có thể được phân tích với giả thiết toàn bộ các cấu kiện của kết cấu đều tham gia chịu tác dụng động đất.

6.5. Các tiêu chí thiết kế và quy định cấu tạo cho mọi loại kết cấu có khả năng tiêu tán năng lượng

6.5.1. Tổng quát

(1) Các tiêu chí thiết kế trong 6.5.2 có thể áp dụng cho các bộ phận của kết cấu chịu tác động động đất, được thiết kế theo quan niệm b (xem 6.1.2).

(2) Các tiêu chí thiết kế đưa ra trong 6.5.2 được xem là thỏa mãn nếu tuân theo các quy định cụ thể từ 6.5.3 đến 6.5.5.

6.5.2. Các tiêu chí thiết kế cho kết cấu có khả năng tiêu tán năng lượng

(1)P Kết cấu có vùng tiêu tán năng lượng phải được thiết kế sao cho sự chảy dẻo của vật liệu, sự mất ổn định cục bộ hoặc các hiện tượng khác gây bởi ứng xử trễ của các vùng này không ảnh hưởng đển tính ổn định tổng thể của kết cấu.

CHÚ THÍCH: Hệ số q cho trong Bảng 10 được xem là đã tuân theo yêu cầu này (xem 2.2.2(2)).

(2)P Các vùng tiêu tán năng lượng phải có độ mềm dẻo và độ bền thích hợp. Độ bền phải được kiểm tra theo EN 1993.

(3) Các vùng tiêu tán năng lượng có thể được bố trí trong các cấu kiện chịu lực hoặc trong các liên kết.

(4)P Nếu các vùng tiêu tán năng lượng được định vị trong các cấu kiện chịu lực thì các bộ phận không tiêu tán năng lượng và các liên kết của các bộ phận tiêu tán năng lượng với phần còn lại của kết cấu phải vượt cường độ đủ để cho biến dạng dẻo theo chu kỳ phát triển trong các bộ phận tiêu tán năng lượng.

(5)P Khi các vùng tiêu tán năng lượng được bố trí trong liên kết thì các cấu kiện được liên kết với nhau phải vượt cường độ đủ để cho phép phát triển sự chảy dẻo theo chu kỳ trong liên kết.

6.5.3. Các quy định thiết kế cho những cấu kiện có khả năng tiêu tán năng lượng làm việc chịu nén hoặc uốn

(1)P Độ dẻo kết cấu cục bộ thích hợp của cấu kiện chịu nén hoặc uốn có khả năng tiêu tán năng lượng phải được đảm bảo bằng cách giới hạn tỷ số giữa chiều rộng và bề dày b/t theo phân loại tiết diện thép như đã quy định trong 5.5 của EN 1993-1-1:2004.

(2) Tùy thuộc vào cấp dẻo kết cấu và hệ số ứng xử q sử dụng trong thiết kế mà yêu cầu về phân loại tiết diện của cấu kiện thép có khả năng tiêu tán năng lượng được cho trong Bảng 6.3.

Bảng 6.3 - Các yêu cầu về phân loại tiết diện thép của cấu kiện có khả năng tiêu tán năng lượng theo cấp dẻo kết cấu và hệ số ứng xử

Cấp dẻo kết cấu	Hệ số ứng xử q	Phân loại tiết diện thép
DCM	1,5 < q ≤ 2	Loại 1, 2 hoặc 3
	2 < q ≤ 4	Loại 1 hoặc 2
DCH	q > 4	Loại 1

6.5.4. Các quy định thiết kế cho các bộ phận hoặc cấu kiện chịu kéo

(1) Cấu kiện chịu kéo hoặc các phần của cấu kiện chịu kéo nên thỏa mãn yêu cầu về độ dẻo kết cấu trong mục 6.2.3(3) của EN 1993-1-1:2004.

(1)P Việc thiết kế các liên kết phải sao cho hạn chế được vùng biến dạng dẻo, hạn chế ứng suất dư lớn và tránh được các khiếm khuyết chế tạo.

(2) Các liên kết không tiêu tán năng lượng của cấu kiện có khả năng tiêu tán năng lượng (được tạo ra bằng các mối hàn đối đầu thấu hết bề dày) được xem là phù hợp với tiêu chí về gia tăng cường độ.

(3) Liên kết hàn góc hoặc liên kết bulông không tiêu tán năng lượng cần thỏa mãn yêu cầu sau:

(6.1)

_ov là hệ số gia tăng cường độ (xem 6.1.3(2) và 6.2).

(4) Nên sử dụng liên kết bulông chịu cắt loại B và C theo 3.4.1 của EN 1993-1-8:2004 và liên kết bulông chịu kéo loại E theo 3.4.2 của EN 1993-1-8:2004. Được phép sử dụng liên kết chịu cắt bằng bulông cường độ cao vặn chặt. Các bề mặt chịu ma sát phải thuộc loại A hoặc B được quy định trong EN 1090-1.

(5) Đối với liên kết bulông chịu cắt, sức kháng cắt thiết kế của bulông nên lớn hơn 1,2 lần khả năng chịu lực thiết kế.

(6) Nên chứng minh sự phù hợp của thiết kế bằng các căn cứ thực nghiệm về cường độ, độ mềm dẻo của cấu kiện và liên kết của chúng dưới tác dụng của tải trọng có chu kỳ, nhằm tuân theo các yêu cầu cho từng dạng kết cấu và cấp dẻo kết cấu (nêu trong 6.6 đến 6.9). Điều này áp dụng cho các liên kết nằm bên trong hoặc nằm kề vùng tiêu tán năng lượng đạt toàn phần hoặc một phần cường độ.

(7) Các căn cứ thực nghiệm có thể dựa trên các số liệu đã có. Nếu không có các số liệu này thì phải tiến hành thí nghiệm.

6.6.1. Các tiêu chí thiết kế

(1)P Khung chịu mômen phải được thiết kế để các khớp dẻo hình thành trong dầm hoặc trong các liên kết giữa dầm với cột, nhưng không được ở trong cột (theo mục 4.4.2.3). Yêu cầu này không được áp dụng cho vùng chân khung, tầng trên cùng của nhà nhiều tầng và nhà một tầng.

(2)P Tùy vị trí của các vùng tiêu tán năng lượng mà áp dụng 6.5.2(4)P hoặc 6.5.2(5)P.

(3) Để có sơ đồ hình thành khớp dẻo, làm theo chỉ dẫn trong 4.4.2.3, 6.6.2, 6.6.3 và 6.6.4.

6.6.2. Dầm

(1) Dầm phải được thiết kế đảm bảo về độ ổn định oằn ngang và oằn xoắn ngang theo EN 1993 với giả thiết rằng có sự hình thành khớp dẻo tại một đầu dầm. Đầu dầm đó nên được chọn là đầu dầm chịu lực lớn nhất trong tình huống thiết kế chịu động đất.

(2) Các khớp dẻo trong dầm phải đảm bảo rằng khả năng chịu mômen uốn dẻo toàn phần và khả năng xoay không bị giảm đi bởi lực nén hay lực cắt. Nhằm mục đích này, đối với các tiết diện thuộc lớp tiết diện thép 1 và 2, cần kiểm tra các điều kiện sau tại vị trí dự kiến hình thành khớp dẻo:

	(6.2)
	(6.3)
	(6.4)

CHÚ THÍCH: V_Ed,M = (M_{pl, Rd,A} + M_{pl, Rd,B})/L là điều kiện bất lợi nhất, tương ứng với dầm có nhịp L và vùng tiêu tán năng lượng ở cả 2 đầu dầm.

(3) Đối với các tiết diện thuộc lớp tiết diện thép 3, các biểu thức từ (6.2) đến (6.5) được kiểm tra bằng cách thay thế N_{pl, Rd}, M_{pl, Rd}, V_{pl, Rd} bằng N_{el, Rd}, M_{el, Rd}, V_{pl, Ed}.

(4) Nếu điều kiện trong biểu thức (6.3) không được kiểm chứng, yêu cầu (2) ở trên được xem là thỏa mãn nếu các điều kiện trong 6.2.9.1 của EN 1993-1-1:2004 được thỏa mãn.

6.6.3. Cột

(1)P Cột phải được kiểm tra chịu nén có xét đến tổ hợp tải trọng bất lợi nhất của lực dọc và mômen uốn. Các giá trị N_Ed, M_Ed, V_Ed được xác định như sau:

(6.6)

_ov là hệ số gia tăng cường độ (xem 6.1.3.2 và 6.2.3)

 là giá trị nhỏ nhất trong các giá trị của tất cả các dầm có vùng tiêu tán năng lượng;

M_Ed,i là giá trị thiết kế của mômen uốn trong dầm thứ i khi thiết kế chịu động đất

và M_pl,Rd,i là mômen dẻo tương ứng.

(2) Trong những cột có hình thành khớp dẻo như đã nêu trong 6.6.1(1), khi kiểm tra, cần lưu ý là mômen tác động tại các khớp dẻo là bằng M_pl,Rd.

(3) Kiểm tra khả năng chịu lực của cột cần phù hợp với Chương 6 của EN 1993-1-1:2004.

(4) Lực cắt trong cột V_Ed xác định từ việc tính toán kết cấu phải thỏa mãn:

(6.7)

(5) Sự truyền lực từ dầm sang cột phải tuân theo các quy định thiết kế trong Chương 6 EN 1993-1-1:2004.

(6) Khả năng chịu cắt của ô bản bụng có sườn gia cường của liên kết dầm/cột (xem Hình 6.10) phải thỏa mãn:

(6.8)

(7) Cần kiểm tra khả năng chống mất ổn định cắt của ô bản bụng theo Chương 5, EN 1993-1- 5:2004:

(1) Nếu kết cấu được thiết kế để tiêu tán năng lượng trong dầm thì liên kết của dầm vào cột nên được thiết kế theo yêu cầu về mức vượt cường độ (xem 6.5.5) có tính đến khả năng chịu mômen M_pl,Rd và lực cắt (V_G,Ed + V_M,Ed) đã xác định trong 6.6.2.

(2) Cho phép sử dụng liên kết có khả năng tiêu tán năng lượng dạng nửa cứng và/hoặc dạng một phần cường độ nhưng phải kiểm tra các điều kiện sau:

a) Liên kết phải có khả năng xoay phù hợp với biến dạng tổng thể;

b) Các cấu kiện liên kết với nhau phải ổn định tại trạng thái cực hạn;

c) Ảnh hưởng biến dạng của liên kết đến chuyển vị ngang tổng thể được xét đến bằng phương pháp phân tích tĩnh phi tuyến tổng thể hoặc phương pháp phân tích phi tuyến theo thời gian.

(3) Thiết kế liên kết cần sao cho khả năng xoay của liên kết ở vùng khớp dẻo _p không nhỏ hơn 35 mrad đối với kết cấu có cấp dẻo kết cấu cao (DCH) và 25 mrad cho kết cấu có cấp dẻo kết cấu trung bình DCM (q > 2). _p được xác định như sau:

(6.10)

trong đó (xem Hình 6.11):

 là độ võng tại vị trí giữa nhịp dầm;

Với tất cả các vùng tiêu tán năng lượng, khả năng xoay của vùng khớp dẻo _p không được làm giảm cường độ và độ cứng quá 20 % khi chịu tác dụng của tải trọng có chu kỳ.

(4) Trong các thí nghiệm để đánh giá _p cường độ chịu cắt của bụng cột cần tuân theo biểu thức (6.8) và biến dạng do lực cắt của bụng cột không được chiếm quá 30 % khả năng xoay của vùng khớp dẻo _p.

(5) Không kể đến biến dạng đàn hồi trong cột khi xác định _p.

(6) Khi sử dụng các liên kết có độ bền riêng, khả năng chịu lực của cột được xác định trên cơ sở độ bền dẻo của các liên kết.

(1)P Khung với hệ giằng đúng tâm phải được thiết kế sao cho sự chảy dẻo trong các thanh chéo chịu kéo hình thành trước khi liên kết bị phá hoại và trước khi xảy ra sự chảy dẻo hoặc mất ổn định trong dầm hoặc cột.

(2)P Các thanh chéo của hệ giằng phải được bố trí sao cho kết cấu có đặc trưng lực - chuyển vị như nhau tại mỗi tầng theo tất cả các hướng được giằng dưới tác dụng của tải trọng đổi chiều.

(3) Nhằm mục đích đó, điều kiện sau phải được thỏa mãn tại tất cả các cao trình tầng:

(6.11)

A⁺ và A^- lần lượt là diện tích của hình chiếu lên mặt ngang của tiết diện ngang các thanh chéo chịu kéo, dưới các tác động động đất đổi chiều theo phương nằm ngang (xem Hình 6.12).

6.7.2. Phép phân tích

(1)P Chỉ có dầm và cột được xem như chịu tác dụng của tải trọng trọng trường, không xét đến các cấu kiện giằng.

(2)P Khi phân tích đàn hồi hệ kết cấu chịu tác động động đất cần kể đến sự làm việc của các thanh chéo như sau:

- Trong các khung có giằng chéo, chỉ xét đến các thanh giằng chéo chịu kéo;

- Trong các khung giằng chữ V, cần xét đến cả các thanh giằng chéo chịu kéo và chịu nén.

(3) Trong tính toán mọi loại hệ giằng đúng tâm, cho phép kể đến sự làm việc của các thanh giằng chéo chịu kéo và chịu nén nếu thỏa mãn tất cả các điều kiện sau:

a) Sử dụng phương pháp phân tích tĩnh phi tuyến tổng thể hoặc phương pháp phân tích phi tuyến theo lịch sử thời gian.

b) Cả hai trạng thái trước và sau khi bị mất ổn định phải được xem xét khi lập mô hình cho sự ứng xử của các thanh chéo.

c) Phải có thông tin cần thiết để xây dựng mô hình mô tả sự làm việc của các thanh giằng chéo.

(1) Trong các khung có hệ giằng chéo chữ X, độ mảnh không thứ nguyên (quy định trong EN 1993-1-1:2004) được giới hạn trong phạm vi: 1,3 < ≤ 2,0.

CHÚ THÍCH: Giá trị giới hạn 1,3 được chọn nhằm tránh cho cột bị quá tải ở trạng thái trước khi bị mất ổn định (khi cả thanh giằng chéo chịu kéo và chịu nén đều làm việc) vượt quá các nội lực thu được từ phép phân tích trạng thái tới hạn khi chỉ có thanh chéo chịu kéo làm việc.

(2) Trong khung có giằng chéo mà các thanh giằng không thuộc dạng giằng chữ X (xem Hình 6.12), độ mảnh không thứ nguyên được giới hạn trong phạm vi: ≤ 2,0.

(3) Trong khung có hệ giằng chữ V, độ mảnh không thứ nguyên được giới hạn trong phạm vi: ≤ 2,0.

(4) Trong kết cấu không quá 2 tầng, không cần giới hạn giá trị độ mảnh .

(5) Độ bền chảy N_pl,Rd của tiết diện nguyên các thanh chéo phải có: N_pl,Rd ≥ N_Ed.

(6) Trong khung có hệ giằng chữ V, các thanh chéo chịu nén phải được thiết kế theo khả năng chịu nén theo EN 1993.

(7) Liên kết giữa thanh chéo với các cấu kiện khác cũng phải tuân theo các quy định trong 6.5.5.

(8) Để mức độ ứng xử tiêu tán năng lượng của các thanh chéo là như nhau, cần khống chế sự gia tăng cường độ lớn nhất _i (như đã định nghĩa trong 6.7.4(1)) không được sai khác quá 25 % so với giá trị nhỏ nhất .

(9) Các liên kết có độ bền riêng và/hoặc liên kết tiêu tán năng lượng dạng nửa cứng đều có thể chấp nhận được nếu thỏa mãn các điều kiện sau:

a) Độ giãn dài của liên kết phù hợp với biến dạng tổng thể của kết cấu;

b) Ảnh hưởng của biến dạng liên kết đến chuyển vị ngang tổng thể được kể đến bằng cách sử dụng phương pháp phân tích tĩnh phi tuyến tổng thể hoặc phương pháp phân tích phi tuyến theo thời gian.

6.7.4. Dầm và cột

(1) Dầm và cột chịu lực dọc cần thỏa mãn các yêu cầu về độ bền tối thiểu sau đây:

Npl,Rd (MEd) ≥ NEd,G + 1,1ov.NEd,E

(6.12)

trong đó:

N_pl,Rd (M_Ed) là khả năng chống mất ổn định của dầm hoặc cột theo EN 1993, có tính đến sự tương tác giữa khả năng chống mất ổn định với mômen uốn M_Ed được xác định trong tình huống thiết kế chịu động đất;

N_Ed,G là lực dọc trong dầm hoặc trong cột gây ra do các tải trọng không phải là tải trọng động đất trong tổ hợp tải trọng dùng để thiết kế chịu động đất;

N_Ed,E là lực dọc trong dầm hoặc trong cột do tải trọng động đất thiết kế gây ra;

_ov là hệ số gia tăng cường độ (xem 6.1.3(2) và 6.2(3));

 là giá trị nhỏ nhất của _i = N_pl,Rd,i/N_Ed,i tính trên toàn bộ thanh giằng chéo; trong đó:

N_pl,Rd,i là khả năng chịu lực thiết kế của thanh chéo thứ i;

N_Ed,i là giá trị lực dọc thiết kế trong cùng thanh chéo thứ i khi thiết kế chịu động đất.

(2) Trong khung có hệ giằng chữ V, các dầm cần được thiết kế để chịu được:

- Tất cả các tải trọng không phải tải trọng động đất (bỏ qua ảnh hưởng của các gối đỡ trung gian tạo bởi các thanh giằng);

- Ảnh hưởng của tải trọng động đất theo phương đứng không cân bằng tác dụng lên dầm qua các thanh giằng khi thanh chéo chịu nén đã mất ổn định. Ảnh hưởng của tải trọng này được tính toán bằng cách dùng N_pl,Rd cho giằng chịu kéo và _pb N_pl,Rd cho giằng chịu nén.

CHÚ THÍCH: _pb là hệ số xét đến khả năng chịu lực sau khi mất ổn định của thanh chéo chịu nén, _pb = 0,3.

(3)P Trong khung có hệ giằng chéo mà các thanh chéo chịu nén và chịu kéo không giao nhau (ví dụ như các thanh chéo trong Hình 6.12), khi thiết kế cần tính đến lực kéo và nén phát triển trong các cột liền kề với thanh chéo chịu nén và tương ứng với những nội lực nén có giá trị bằng khả năng chống mất ổn định tính toán của các thanh chéo này.