TIÊu chuẩn quốc gia tcvn 9386: 2012

(1)P Tuân theo các quy định trong 6.2.

(1)P Mỗi kết cấu liên hợp thép - bêtông phải được xếp loại theo một trong các dạng kết cấu sau, tùy theo mức độ ứng xử của kết cấu chịu lực chính dưới tác dụng động đất.

a) Khung liên hợp chịu mômen, được định nghĩa trong 6.3.1(1)a, nhưng dầm và cột có thể là kết cấu thép hoặc kết cấu liên hợp (xem Hình 6.1);

b) Khung liên hợp với hệ giằng đúng tâm, được định nghĩa trong 6.3.1(1)b (xem Hình 6.2 và Hình 6.3), cột và dầm có thể là thép hoặc kết cấu liên hợp thép - bêtông. Hệ giằng phải bằng thép;

c) Khung liên hợp với hệ giằng lệch tâm, được định nghĩa trong 6.3.1(1)c (xem Hình 6.4), các cấu kiện không có đoạn nối lệch tâm có thể bằng thép hoặc kết cấu liên hợp thép - bêtông. Ngoại trừ bản sàn, đoạn nối lệch tâm phải bằng thép. Tiêu tán năng lượng chỉ được xảy ra thông qua sự chảy của đoạn nối lệch tâm do mômen uốn và lực cắt;

d) Kết cấu có con lắc ngược, được định nghĩa trong 6.3.1(1)d (xem Hình 6.5);

e) Hệ kết cấu liên hợp là hệ kết cấu làm việc chủ yếu như tường bêtông cốt thép. Hệ liên hợp này có thể thuộc một trong các dạng sau:

Dạng 1: hệ kết cấu có khung thép hoặc khung liên hợp thép - bêtông làm việc đồng thời với tường chèn bằng bêtông (xem Hình 7.1a).

Dạng 2: hệ kết cấu có tường bêtông cốt thép liên kết với các cột thép đặt ở hai biên đứng của tường (xem Hình 7.1b);

Dạng 3: hệ kết cấu sử dụng các dầm thép hoặc dầm liên hợp thép - bêtông để liên kết hai hay nhiều tường bêtông hoặc tường liên hợp bêtông - thép (xem Hình 7.2);

f) Tường liên hợp chịu cắt dạng tấm thép bọc bêtông là hệ kết cấu gồm một tường thép thẳng đứng liên tục suốt chiều cao công trình được bao bọc bằng bêtông cốt thép ở một hoặc hai mặt của tường thép và các cấu kiện biên của tấm tường ấy bằng thép hoặc liên hợp.

a) Dạng 1 - Khung thép hoặc khung liên hợp chịu uốn có ô chèn bằng bêtông

b) Dạng 2 - Tường liên hợp được gia cường bằng các thanh thép thẳng đứng ở mỗi biên

Hình 7.1 - Hệ kết cấu liên hợp. Tường liên hợp



Hình 7.2 - Hệ kết cấu liên hợp. Dạng 3 - Tường liên hợp hoặc tường bêtông được liên kết bằng các dầm thép hoặc các dầm liên hợp

(2) Ở tất cả các dạng kết cấu liên hợp, sự tiêu tán năng lượng xảy ra trong cột thép thẳng đứng và trong cốt thép dọc của tường. Đối với dạng 3, sự tiêu tán năng lượng cũng có thể xảy ra trong các dầm liên kết;

(3) Đối với hệ kết cấu liên hợp mà tường không được liên kết với kết cấu thép thì áp dụng các quy định trong Chương 5 và Chương 6 của tiêu chuẩn này.

7.3.2. Hệ số ứng xử

(1) Hệ số ứng xử q, như đã nói đến trong 3.2.2.5, xét đến khả năng tiêu tán năng lượng của kết cấu. Đối với hệ kết cấu đều đặn, hệ số ứng xử q được lấy theo giới hạn trên của giá trị tham chiếu, được cho trong Bảng 6.2 hoặc 7.2, với điều kiện phải thỏa mãn các quy định cho trong 7.5 đến 7.11.

(3) Đối với nhà có tính chất đều đặn trong mặt bằng, nếu không tính toán để xác định 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 6.4. Đối với hệ kết cấu liên hợp dạng e thì giá trị mặc định _u/₁ = 1,1, hệ kết cấu liên hợp dạng f thì giá trị mặc định _u/₁ = 1,2.

(4) Đối với nhà có tính chất không đều trên mặt bằng (xem 4.2.3.2), nếu không xác định tỷ số _u/₁ thì có thể sử dụng giá trị gần đúng của tỷ số này bằng số trung bình giữa 1,0 và giá trị quy định trong (3) của điều này.

(5) Cho phép dùng giá trị của _u/₁ cao hơn các giá trị đã xác định trong (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 được 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.

7.4. Phân tích kết cấu

7.4.1. Phạm vi

(1) Các quy định sau đây áp dụng cho sự phân tích kết cấu dưới tác dụng của tải trọng động đất theo phương pháp phân tích lực ngang và phương pháp phân tích phổ phản ứng.

(1) Độ cứng của tiết diện liên hợp mà trong đó bêtông chịu lực nén được tính toán bằng cách sử dụng hệ số môđun n:

(3) Độ cứng của tiết diện liên hợp mà trong đó bêtông chịu kéo được tính toán với giả thiết là bêtông bị nứt và chỉ có thép làm việc.

(4) Đối với dầm liên hợp với bản sàn chịu kéo, mômen quán tính của diện tích tiết diện được tính toán có kể đến chiều rộng hữu hiệu của bản sàn như định nghĩa trong 7.6.3.

(5) Khi phân tích kết cấu cần tính đến sự làm việc của bêtông chịu nén tại một số vùng và bêtông chịu kéo tại một số vùng khác; sự phân bố của các vùng tương ứng với các dạng kết cấu khác nhau được quy định trong 7.7 đến 7.11.

7.5.1. Tổng quan

(1) Các tiêu chí thiết kế trong 7.5.2 được áp dụng cho các bộ phận của kết cấu chịu tác dụng động đất, được thiết kế theo quan niệm kết cấu có khả năng tiêu tán năng lượng.

(2) Các tiêu chí thiết kế trong 7.5.2 có thể coi là thỏa mãn nếu tuân theo các quy định cấu tạo cho trong 7.5.3, 7.5.4 và 7.6 đến 7.11.

(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 ra bởi sự ứng xử trễ của các vùng này không ảnh hưởng đến tính ổn định tổng thể của kết cấu.

CHÚ THÍCH: Hệ số q cho trong Bảng 7.2 được xem là đã tuân theo yêu cầu này (xem mục 2.2.2(2)).

(2)P Các vùng tiêu tán năng lượng phải có độ dẻo và độ bền thích hợp. Độ bền phải được kiểm tra theo EN 1993 và Chương 6 đối với quan niệm c) (xem 7.1.2) và theo EN 1994-1-1:2004 và Chương 7 đối với quan niệm b) (xem 7.1.2).

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

(4)P Nếu các vùng tiêu tán năng lượng được đặt 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 có độ bền dư 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 đặt trong liên kết thì các cấu kiện được liên kết với nhau phải có độ bền dư đủ để cho phép sự chảy theo chu kỳ phát triển trong liên kết.

7.5.3. Độ bền dẻo của các vùng tiêu tán năng lượng

(1)P Khi thiết kế kết cấu liên hợp thép - bêtông, có hai loại độ bền dẻo được xét cho vùng tiêu tán năng lượng là: độ bền dẻo giới hạn dưới (pl, Rd) và độ bền dẻo giới hạn trên (U, Rd).

(2)P Cận dưới của độ bền dẻo của vùng tiêu tán năng lượng là độ bền được xét đến khi kiểm tra thiết kế tại các tiết diện của cấu kiện có khả năng tiêu tán năng lượng; ví dụ M_Ed < M_pl,Rd. Độ bền dẻo giới hạn dưới của vùng tiêu tán năng lượng được tính toán có xét đến phần bêtông của tiết diện và chỉ xét đến các phần thép thuộc loại có tính dẻo kết cấu của tiết diện.

(3)P Cận trên của độ bền dẻo của vùng tiêu tán năng lượng là độ bền được xét đến khi thiết kế khả năng chịu lực của các cấu kiện liền kề với vùng tiêu tán năng lượng: ví dụ trong trường hợp kiểm tra thiết kế khả năng chịu lực theo 4.4.2.3(4), các giá trị thiết kế của khả năng chịu mômen của dầm là độ bền dẻo giới hạn trên M_U,Rd,b, trong khi độ bền dẻo của cột là độ bền dẻo giới hạn dưới M_pl,Rd,c.

(4)P Khi xác định cận trên của độ bền dẻo cần xét đến phần bêtông trong tiết diện và tất cả các phần thép có trong tiết diện, bao gồm cả các phần không phải thuộc loại có tính dẻo kết cấu.

(5)P Các ảnh hưởng của tác động liên quan trực tiếp đến khả năng chịu lực của vùng tiêu tán năng lượng phải được xác định trên cơ sở giá trị cận trên của độ bền dẻo của tiết diện liên hợp có khả năng tiêu tán năng lượng; ví dụ: khả năng chịu cắt tại đầu dầm liên hợp có khả năng tiêu tán năng lượng được quyết đinh bởi cận trên của mômen dẻo của tiết diện liên hợp.

7.5.4. Các quy định cấu tạo cho liên kết liên hợp trong vùng tiêu tán năng lượng

(1)P Khi thiết kế phải hạn chế vùng biến dạng dẻo, vùng ứng suất dư lớn và tránh được những khuyết tật do chế tạo.

(2)P Phải đảm bảo tính nguyên vẹn của phần bêtông ở vùng chịu nén trong suốt quá trình chịu động đất và chỉ có tiết diện thép mới chảy dẻo.

(3) Sự chảy dẻo của cốt thép bản sàn chỉ được cho phép khi dầm được thiết kế theo 7.6.2(8).

(4) Việc thiết kế liên kết hàn và bulông được áp dụng theo 6.5.

(5) Cốt thép trong bêtông của vùng liên kết phải được xác định theo các mô hình cân bằng (ví dụ Phụ lục C đối với bản sàn).

(6) Áp dụng 6.5.5(6), 6.5.5(7).

(7) Đối với các ô bản bụng được bọc bêtông của liên kết cột/dầm, khả năng chịu lực của chúng có thể được xác định bằng tổng khả năng chịu lực của bêtông và của bản bụng thép chịu cắt, nếu tất cả các điều kiện sau đều thỏa mãn:

a) Tỷ số h_b/h_c của ô bản bụng:

0,6 < hb/hc < 1,4		(7.2)
b)	Vwp,Ed < 0,8 V­wp,Rd	(7.3)

trong đó:

V_wp,Ed là lực cắt thiết kế trong ô bản bụng khi chịu tải trọng, có tính đến độ bền dẻo của vùng liên hợp tiêu tán năng lượng liền kề trong dầm hoặc trong các liên kết;

V_­wp,Rd là cường độ chịu cắt của ô bản bụng liên hợp thép - bêtông theo EN 1994-1-1:2004;

h_b, h_c như định nghĩa trong Hình 7.3a.

(8) Các ô bản bụng được bọc một phần bằng bêtông, thì cho phép đánh giá tương tự như (7) nếu thỏa mãn yêu cầu trong (9) và một trong các điều kiện sau đây:

a) Cốt thép gia cường nêu trong 7.6.5(4) và 7.6.5(5) và 7.5.4(6) phải được đặt với khoảng cách lớn nhất s₁ = c để gia cường cho bản bụng; các thép này có hướng vuông góc với mặt dài nhất của ô bụng cột; không cần thêm thép gia cường nào khác cho ô bụng.

b) Không đặt cốt gia cường, với điều kiện h_b/b_b < 1,2 và h_c/b_c < 1,2

trong đó: h_b, b_b, b_c và h_c xem Hình 7.3a.

(9) Khi một dầm thép hoặc dầm liên hợp tiêu tán năng lượng được liên kết vào cột bêtông cốt thép (như trong Hình 7.3b), các thanh cốt thép dọc trong cột (có khả năng chịu lực dọc trục ít nhất bằng khả năng chịu lực cắt của các dầm ở hai bên cột) được đặt gần với sườn gia cường hoặc tấm đỡ ở mặt bên liền kề với vùng tiêu tán năng lượng. Cho phép đặt thêm cốt thép dọc trong cột để chịu các tác động khác. Cần thiết phải có các tấm đỡ ở mặt bên; chúng phải là các sườn gia cường có chiều cao bằng chiều cao dầm, chiều rộng sau khi ghép với bản bụng không nhỏ hơn (b_c - 2t), chiều dày của chúng không được nhỏ hơn 0,75t hoặc 8 mm. Trong đó b_b và t lần lượt là chiều rộng bản cánh dầm và bề dày bản bụng (xem Hình 7.3).

(10) Khi một dầm liên hợp hoặc dầm thép có khả năng tiêu tán năng lượng được liên kết vào cột liên hợp bao bọc hoàn hoàn như trong Hình 7.3c, liên kết dầm - cột có thể được thiết kế như một liên kết dầm - cột thép hoặc liên kết dầm - cột liên hợp. Trong trường hợp sau, cốt thép dọc trong cột có thể được tính toán theo (9) ở trên hoặc bằng cách phân phối lực cắt trong dầm cho phần thép của cột và cốt thép dọc của cột liên hợp. Trong cả 2 trường hợp yêu cầu phải có các tấm đỡ ở mặt bên như đã nêu trong (9).

(11) Cốt thép dọc của cột như đã quy định trong (9) và (10) ở trên phải được đặt trong các thép đai như yêu cầu cho cấu kiện nêu trong 7.6.

7.6.1. Tổng quát

(1)P Các cấu kiện liên hợp mà là kết cấu kháng chấn chính phải tuân theo EN 1994-1-1:2004 và các quy định bổ sung được nêu trong chương này.

(2)P Khi thiết kế kết cấu kháng chấn cần xét đến một cơ chế dẻo tổng thể có các vùng tiêu tán năng lượng cục bộ; cơ chế này định ra được các cấu kiện có vùng tiêu tán năng lượng và gián tiếp định ra các cấu kiện không có vùng tiêu tán năng lượng.

(3) Đối với các cấu kiện chịu kéo hoặc các phần của cấu kiện chịu kéo, yêu cầu về độ dẻo trong 6.2.3(3) của EN 1993-1-1:2004 phải được thỏa mãn.

(4) Độ dẻo kết cấu cục bộ của cấu kiện mà năng lượng tiêu tán nằm trong vùng chịu nén và/hoặc uốn phải được đảm bảo bằng cách hạn chế tỷ số chiều rộng/bề dày của các tấm tường. Các vùng tiêu tán năng lượng của cấu kiện thép và phần tiết diện thép không được bao bọc của kết cấu liên hợp phải thỏa mãn 6.5.3(1) và Bảng 6.3. Các vùng tiêu tán năng lượng của cấu kiện liên hợp cần thỏa mãn các yêu cầu trong Bảng 7.3. Các giá trị giới hạn cho phần vươn ra của bản cánh của cấu kiện được bao bọc một phần hoặc toàn phần có thể giảm bớt nếu có các giải pháp cấu tạo riêng như mô tả trong 7.6.4(9) và 7.6.5(4).

(5) Các quy định cụ thể cho các cấu kiện liên hợp được cho trong 7.6.2, 7.6.4, 7.6.5 và 7.6.6.

(6) Khi thiết kế các dạng cột liên hợp, khả năng chịu lực của phần thép riêng hay khả năng chịu lực kết hợp của phần thép và bêtông bao bọc hay nhồi đều có thể được tính đến.

(7) Việc thiết kế cột mà khả năng chịu lực của cấu kiện được xem như chỉ do khả năng chịu lực của phần thép thì có thể áp dụng các quy định trong Chương 6. Trong trường hợp các cột có khả năng tiêu tán năng lượng, phải thỏa mãn các quy định về thiết kế theo khả năng cho trong 7.5.2(4), 7.5.2(5) và 7.5.3(3).

Bảng 7.3 - Mối quan hệ giữa hệ số ứng xử và độ mảnh giới hạn của các bản thép

Cấp độ dẻo của kết cấu	DCL	DCM	DCH
Giá trị của hệ số ứng xử (q)	q ≤ Từ 1,5 đến 2	Từ 1,5 đến 2 < q < 4	q > 4
Tiết diện chữ I hoặc chữ H được bao bọc một phần Tiết diện chữ I hoặc chữ H được bao bọc toàn phần giới hạn phần vươn ra của bản cánh c/tf:	20	14	9
Tiết diện chữ nhật nhồi bêtông giới hạn h/t:	52	38	24
Tiết diện tròn nhồi bêtông giới hạn d/t:	902	852	802

trong đó:

 = (f_y/235)^0,5

(8) Đối với cột liên hợp được bao bọc hoàn toàn, kích thước tiết diện thép nhỏ nhất b, h hoặc d phải không được nhỏ hơn 250 mm.

(9) Độ bền, bao gồm cả độ bền cắt của cột liên hợp không tiêu tán năng lượng, được xác định theo các quy định trong EN 1994-1-1:2004.

(10) Đối với cột liên hợp, khi giả thiết rằng lớp bêtông bao bọc hoặc nhồi cùng góp phần vào khả năng chịu uốn và/hoặc khả năng chịu lực dọc của cấu kiện thì áp dụng các quy định thiết kế nêu trong các mục từ 7.6.4 đến 7.6.6. Các quy định này nhằm đảm bảo truyền toàn bộ lực cắt giữa các phần bêtông và thép trong một tiết diện và bảo vệ vùng tiêu tán năng lượng chống lại sự phá hoại không đàn hồi quá sớm.

(11) Khi thiết kế chịu động đất, cường độ cắt thiết kế cho trong Bảng 6.6 của EN 1994-1-1:2004 được nhân với hệ số giảm 0,5.

(12) Khi thiết kế cột mà dùng toàn bộ khả năng chịu lực liên hợp cần phải đảm bảo việc truyền toàn bộ lực cắt giữa phần thép và phần bêtông cốt thép. Nếu không truyền được toàn bộ lực cắt bằng sự bám dính hoặc ma sát thì cần bổ sung các vật kết nối chịu cắt để đảm bảo sự làm việc liên hợp.

(13) Đối với cột liên hợp chịu lực dọc là chủ yếu thì, lực cắt phải được truyền toàn bộ để đảm bảo rằng các phần thép và bêtông cùng chịu tải trọng truyền lên cột tại vị trí liên kết với dầm hoặc giằng.

a)

b)

c)

CHÚ DẪN: A là dầm thép; B là tấm đỡ ở mặt bên; C là cột bêtông cốt thép; D là cột liên hợp.

(14) Trừ vị trí chân cột của một số dạng kết cấu, nói chung cột không được thiết kế để tiêu tán năng lượng. Tuy nhiên, do cần bố trí cốt thép hạn chế biến dạng ở những vùng gọi là “vùng tới hạn” như quy định trong 7.6.4.

(15) Các quy định về neo và nối cốt thép trong thiết kế cột bêtông cốt thép trong 5.6.2.1 và 5.6.3 cũng được áp dụng cho cột liên hợp.

7.6.2. Dầm thép liên hợp với bản

(1)P Các quy định trong mục này nhằm đảm bảo tính nguyên vẹn của bản bêtông trong suốt quá trình chịu tác dụng động đất khi phần dưới của thanh thép hình và/hoặc các thanh thép tròn trong bản bêtông đã bị chảy.

(2)P Khi phân tích khả năng tiêu tán năng lượng, nếu bỏ qua sự làm việc liên hợp giữa dầm và bản để tiêu tán năng lượng thì áp dụng 7.7.5.

(3) Các dầm, được dự kiến làm việc như cấu kiện liên hợp trong các vùng tiêu tán năng lượng, của kết cấu kháng chấn có thể được thiết kế với liên kết chịu cắt hoàn toàn hoặc không hoàn toàn theo EN 1994-1-1:2004. Mức độ tối thiểu của liên kết  quy định trong 6.6.1.2 của EN 1994-1-1:2004 phải không được nhỏ hơn 0,8 và tổng khả năng chịu lực của các vật kết nối chịu cắt trong phạm vi của vùng mômen dương bất kỳ là không được nhỏ hơn độ bền dẻo của cốt thép.

(4) Độ bền thiết kế của vật kết nối trong vùng tiêu tán năng lượng được tính toán theo EN 1994-1-1:2004 sẽ được nhân với hệ số suy giảm 0,75.

(5) Khi sử dụng các vật kết nối không dẻo thì liên kết phải chịu cắt toàn bộ.

(6) Khi sử dụng các tấm tôn thép dập sóng với các sườn ngang để đỡ dầm thì hệ số suy giảm k_t của khả năng chịu cắt của liên kết cho trong EN 1994-1 phải được giảm đi bằng cách nhân với hệ số kr tùy thuộc vào hình dạng của sóng tôn (xem Hình 7.4).



Hình 7.4 - Các giá trị của hệ số kr của thanh chống

(7) Để đạt được độ dẻo trong khớp dẻo thì tỷ số x/d của khoảng cách X từ thớ bêtông chịu nén phía trên đến trục trung hòa dẻo, với chiều cao d của tiết diện liên hợp, phải tuân theo điều kiện:

(7.4)

_cu2 là biến dạng nén cực hạn của bêtông (xem EN 1992-1-1:2004);

_a là tổng biến dạng của thép tại trạng thái cực hạn;

(8) Yêu cầu trên được xem là thỏa mãn khi tỷ số x/d của cùng một tiết diện phải nhỏ hơn các giá trị giới hạn cho trong Bảng 7.4.

CHÚ DẪN: A là nút ngoài; B là nút trong; C là dầm thép; D là dầm thép ở biên; E là dải biên côngxôn bêtông cốt thép.