Hình 7.5 - Cách bố trí cốt thép kháng chấn

(1) Chiều rộng hữu hiệu tổng cộng b_eff của bản cánh bêtông kết hợp với mỗi bản bụng thép được lấy bằng tổng của các chiều rộng hữu hiệu thành phần b_e1 và b_e2 của phần bản cánh ở hai bên trục bản bụng thép (Hình 7.6). Chiều rộng hữu hiệu thành phần ở mỗi bên được lấy bằng b_e như trong Bảng 16 nhưng không lớn hơn chiều rộng thực tế đã có b₁ và b₂ như định nghĩa trong (2) của điều này.

(2) Chiều rộng thực tế b của mỗi phần được lấy bằng 1/2 khoảng cách của hai bản bụng dầm kề nhau, trong trường hợp bản sàn có một cạnh tự do thì chiều rộng thực tế là khoảng cách từ bản bụng tới đầu mút tự do của sàn.

(3) Chiều rộng hữu hiệu thành phần be của bản được sử dụng trong việc xác định các đặc trưng đàn hồi và dẻo của tiết diện liên hợp chữ T bởi thép hình liên kết với bản sàn được định nghĩa trong Bảng 7.5 và Hình 7.7. Các giá trị này được sử dụng cho những dầm có vị trí như dầm C trong Hình 7.5 và nếu việc thiết kế cốt thép cho bản và liên kết giữa bản với các dầm và cột thép là tuân theo Phụ lục C. Trong Bảng 7.5 các mômen gây lực nén trong bản được coi là dương và những mômen gây lực kéo được coi là âm. Các ký hiệu b_b; h_c; b_e; b_eff và I được sử dụng trong Bảng 7.5.I và 7.5.II được định nghĩa trong Hình 7.5, 7.6 và 7.7, b_b là chiều rộng chịu lực của bản bêtông trên cột theo phương ngang vuông góc với dầm mà đang tính chiều rộng hữu hiệu; chiều rộng chịu lực này có thể bao gồm các bản bổ sung hoặc các chi tiết cấu tạo nhằm tăng khả năng chịu lực.

7.6.4. Cột liên hợp được bao bọc hoàn toàn

(1) Trong kết cấu tiêu tán năng lượng, các vùng tới hạn xuất hiện tại cả hai đầu của tất cả các cột trong khung chịu mômen và trong một phần của các cột liền kề các vật nối trong khung giằng lệch tâm. Chiều dài l_cr của các vùng tới hạn này được quy định như sau:

l_cr = max (h_c, l_cl/6, 450 mm) đối với cấp dẻo kết cấu trung bình DCM

l_cr = max (1,5h_c, l_cl/6, 600 mm) đối với cấp dẻo kết cấu cao DCH

trong đó:

(2) Để thỏa mãn các yêu cầu về độ xoay vùng khớp dẻo và để bù cho phần suy giảm khả năng chịu lực do sự phá hoại của lớp bêtông ngoài thì các điều kiện sau phải được thỏa mãn trong phạm vi vùng tới hạn đã quy định ở trên:

(7.5)

(7.6)

CHÚ DẪN: A là cột biên; B là cột ở trong; C là dầm dọc; D là dầm ngang hoặc dầm bo bằng thép; E là dải biên côngxôn bằng bêtông; F là tấm gia cường; G là sàn bêtông.

(5) Trong các vùng tới hạn, khoảng cách giữa các thanh cốt thép dọc liền kề (nằm trong móc cốt đai hoặc đai móc) không được vượt quá 250 mm với cấp dẻo kết cấu trung bình DCM hoặc 200 mm với cấp dẻo kết cấu cao DCH.

(6) Trong 2 tầng dưới cùng của công trình, cốt đai theo (3), (4) và (5) phải được đặt vượt ra ngoài vùng tới hạn với chiều dài bằng một nửa chiều dài vùng tới hạn.

(7) Trong các cột có khả năng tiêu tán năng lượng, khả năng chịu cắt được xác định chỉ dựa vào tiết diện thép chịu lực.

(8) Trong vùng tiêu tán năng lượng, quan hệ giữa cấp dẻo kết cấu và độ mảnh cho phép (c/t_f) của phần vươn ra của bản cánh cho trong Bảng 7.3.

(9) Cốt đai hạn chế biến dạng có khả năng làm tăng sự ổn định cục bộ trong vùng tiêu tán năng lượng. Do đó, các giá trị giới hạn độ mảnh của bản cánh (cho trong Bảng 7.3) có thể được tăng lên nếu khoảng cách s của cốt đai nhỏ hơn độ vươn của bản cánh tức là s/c < 1,0. Khi s/c < 0,5 thì các giá trị trong Bảng 7.3 có thể được tăng lên nhưng không quá 50 %. Khi 0,5 < s/c < 1,0 thì dùng phép nội suy tuyến tính.

(10) Đường kính d_bw của cốt đai sử dụng để ngăn cản sự mất ổn định của bản cánh phải không nhỏ hơn:

(7.12)

trong đó: b và t_f là chiều rộng và bề dày của bản cánh và f_ydf và f_ydw là giới hạn chảy thiết kế của bản cánh và của cốt thép.

7.6.5. Cấu kiện được bọc bêtông một phần

(1) Trong các vùng tiêu tán năng lượng, mà năng lượng bị tiêu tán do uốn dẻo của tiết diện liên hợp, khoảng cách các cốt đai s cần thỏa mãn các yêu cầu trong 7.6.4(3) trên một chiều dài lớn hơn hoặc bằng chiều dài vùng tới hạn l_cr đối với các vùng tiêu tán năng lượng ở đầu cấu kiện và trên một chiều dài 2l_cr đối với các vùng tiêu tán năng lượng ở khoảng giữa cấu kiện.

(2) Trong các cấu kiện có khả năng tiêu tán năng lượng, khả năng chịu cắt được xác định chỉ dựa trên tiết diện thép chịu lực, trừ khi có các chi tiết đặc biệt để huy động được độ bền chống cắt của phần bêtông bọc.

(3) Trong vùng tiêu tán năng lượng, quan hệ giữa cấp dẻo kết cấu của kết cấu và độ mảnh cho phép (c/t) của phần vươn ra của bản cánh cho trong Bảng 7.3.

(4) Các thanh thép nối được hàn vào bên trong bản cánh như trong Hình 7.8 có thể ngăn cản mất ổn định cục bộ trong vùng tiêu tán năng lượng. Do đó, các giá trị giới hạn độ mảnh của bản cánh (cho trong Bảng 7.3) có thể được tăng lên nếu khoảng cách s₁ của cốt đai nhỏ hơn độ vươn của bản cánh tức là s₁/c < 1,0. Khi s₁/c < 0,5 thì các giá trị trong Bảng 7.3 có thể được tăng lên nhưng không quá 50 %. Khi 0,5 < s₁/c < 1,0 thì dùng phép nội suy tuyến tính. Các đoạn thép gia cường cũng cần tuân theo các yêu cầu trong (5) và (6) của điều này.

CHÚ DẪN: A là đoạn thép gia cường thêm.

(5) Đường kính d_bw của đoạn thép gia cường trong (4) của điều này phải không nhỏ hơn 6 mm. Khi đoạn gia cường này được dùng để ngăn cản mất ổn định cục bộ của bản cánh như đã nói ở (4) thì d_bw không được nhỏ hơn giá trị cho trong biểu thức (7.12).

(6) Đoạn thép gia cường trong (4) phải được hàn vào bản cánh tại cả hai đầu và khả năng chịu lực của mối hàn không nhỏ hơn cường độ chảy khi kéo của đoạn thép. Cần có một lớp bêtông bảo vệ dày ít nhất 20 mm, nhưng không quá 40 mm cho các đoạn thép này.

(7) Việc thiết kế các cấu kiện liên hợp bao bọc một phần có thể tính đến khả năng chịu lực chỉ của tiết diện thép, hoặc khả năng chịu lực liên hợp của tiết diện thép và lớp bêtông bao bọc.

(8) Việc thiết kế các cấu kiện bao bọc một phần mà chỉ có tiết diện thép là góp phần vào khả năng chịu lực của cấu kiện có thể tiến hành theo các quy định trong Chương 6 và các quy định thiết kế trong 7.5.2 và 7.5.3.

7.6.6. Cột thép nhồi bêtông

(1) Mối quan hệ giữa cấp dẻo kết cấu và độ mảnh cho phép d/t hoặc h/t cho trong Bảng 7.3.

(2) Độ bền cắt của cột có khả năng tiêu tán năng lượng được xác định chỉ dựa trên tiết diện thép chịu lực hoặc dựa vào tiết diện bêtông cốt thép nhồi và phần vỏ thép được coi chỉ là cốt chịu cắt.

(3) Trong các cấu kiện không tiêu tán năng lượng, cường độ chịu cắt của cột được xác định theo EN 1994-1-1.

(1)P Áp dụng 6.6.1(1)P.

(2)P Các dầm liên hợp phải được thiết kế theo cấp độ dẻo kết cấu và sao cho bêtông được nguyên vẹn.

(3) Tùy vào vị trí của vùng tiêu tán năng lượng mà áp dụng 7.5.2(4) hoặc 7.5.2(5).

(4) Để tạo được các khớp dẻo cần tuân theo các quy định trong 4.4.2.3, 7.7.3, 7.7.4 và 7.7.5.

7.7.2. Phép phân tích

(1)P Việc phân tích kết cấu phải dựa trên cơ sở đặc trưng tiết diện như đã nêu trong 7.4.

(2) Trong dầm, có hai độ cứng chống uốn khác nhau cần được xem xét là: El₁ đối với phần nhịp dầm chịu mômen dương (tiết diện không nứt) và El₂ đối với phần nhịp dầm chịu mômen âm (tiết diện bị nứt).

(3) Phương pháp phân tích có thể được tiến hành theo cách khác bằng cách lấy giá trị mômen quán tính tương đương leq dùng cho toàn nhịp dầm, leq xác định như sau:

(1)P Việc thiết kế dầm liên hợp chữ T phải tuân theo 7.6.2. Thiết kế dầm bao bọc một phần phải tuân theo 7.6.5.

(2)P Dầm phải được kiểm tra về mất ổn định do uốn bên hoặc uốn xoắn theo EN 1994-1-1 với giả thiết rằng có sự hình thành mômen dẻo âm tại một đầu dầm.

(3) Áp dụng 6.6.2(2).

(4) Dàn liên hợp không được sử dụng như dầm tiêu tán năng lượng.

(5)P Áp dụng 6.6.3(1)P.

(6) Trong các cột mà có hình thành khớp dẻo như đã nêu trong 7.7.1(1), việc kiểm tra tiến hành với giả thiết rằng M_pl,Rd được đạt tới trong các khớp dẻo này.

(7) Bất đẳng thức sau được áp dụng cho tất cả các cột liên hợp:

(7.15)

(9) Lực cắt trong cột V_Ed cần được giới hạn theo biểu thức (6.4).

(1) Áp dụng các điều trong 6.6.4.

(1)P Khi tính toán độ bền dẻo của tiết diện dầm liên hợp với bản có thể chỉ xét đến tiết diện thép (thiết kế theo quan niệm c như định nghĩa trong 7.1.2) nếu bản hoàn toàn không được liên kết với khung thép trong một vùng có đường kính 2b_eff xung quanh cột, với b_eff là giá trị lớn nhất trong các chiều rộng hữu hiệu của các dầm liên kết với cột đó.

(2) Với các mục đích của (1)P ở trên, khái niệm “hoàn toàn không được liên kết” nghĩa là không có sự tiếp xúc giữa bản với mọi mặt thẳng đứng nào của mọi cấu kiện thép (cấu kiện thép ở đây có thể là: cột, vật kết nối chịu cắt, tấm nối, cánh lượn sóng, sàn thép đóng đinh với bản cánh của dầm thép).

(3) Đối với các dầm được bêtông bọc một phần, thì phần bêtông giữa các bản cánh của tiết diện thép phải được kể đến trong tính toán.

(1)P Áp dụng 6.7.1(1)P.

(2) Kết cấu cột và dầm phải là kết cấu thép hoặc kết cấu liên hợp.

(3)P Hệ giằng phải bằng thép.

(4) Áp dụng 6.7.1(2)P.

7.8.2. Phương pháp phân tích

(1) Áp dụng các điều trong 6.7.2.

(1) Áp dụng các điều trong 6.7.3.

(1) Áp dụng các điều trong 6.7.4.

(1)P Khung liên hợp với giằng lệch tâm phải được thiết kế để tiêu tán năng lượng xảy ra chủ yếu thông qua chảy dẻo tại đoạn nối khi chịu uốn hoặc cắt. Tất cả các cấu kiện khác vẫn làm việc trong giai đoạn đàn hồi và các liên kết không bị phá hoại.

(2)P Cột, dầm và hệ giằng có thể là kết cấu thép hoặc kết cấu liên hợp.

(3)P Hệ giằng, cột và các đoạn dầm bên ngoài đoạn nối phải được thiết kế để chúng luôn làm việc trong giai đoạn đàn hồi dưới tác dụng của các lực lớn nhất có thể xảy ra do các dầm nối chảy dẻo hoàn toàn và bị biến cứng có chu kỳ.

(4)P Áp dụng 6.8.1(2)P.

7.9.2. Phép phân tích

(1)P Việc phân tích kết cấu phải được dựa trên cơ sở các đặc trưng tiết diện như đã nêu trong 7.4.

(2) Trong dầm, có hai loại độ cứng kháng uốn khác nhau cần được xem xét là: El₁ đối với phần nhịp dầm chịu mômen dương (tiết diện không bị nứt) và El₂ đối với phần nhịp dầm chịu mômen âm (tiết diện bị nứt).

7.9.3. Đoạn nối

(1)P Đoạn nối phải được làm bằng thép, có khả năng liên hợp với bản sàn. Chúng có thể không được bọc bêtông.

(2) Áp dụng các quy định cho đoạn nối kháng chấn và các sườn gia cường của chúng được nêu trong 6.8.2. Các đoạn nối này nên có chiều dài ngắn hoặc trung bình, chiều dài lớn nhất e như sau:

Đối với kết cấu có hai khớp dẻo hình thành tại hai đầu đoạn nối:

(7.16)

(7.17)

(3) Khi đoạn nối kháng chấn liên kết vào cột bêtông cốt thép hoặc cột thép bọc bêtông thì cần có các bản chịu ép trên cả hai mặt của đoạn nối, tại bề mặt của cột và tại tiết diện đầu còn lại của đoạn nối. Các bản chịu ép này cần tuân theo các yêu cầu trong 7.5.4.

(4) Khi thiết kế các liên kết dầm/cột liền kề với đoạn nối tiêu tán năng lượng cần tuân theo 7.5.4.

(5) Các liên kết cần thỏa mãn các yêu cầu về liên kết cho khung thép với giằng lệch tâm như trong 6.8.4.

(1) Các cấu kiện không chứa đoạn nối kháng chấn phải tuân theo các quy định trong 6.8.3, có xét đến khả năng chịu lực của cả thép và bêtông trong trường hợp cấu kiện liên hợp và thỏa mãn các quy định liên quan trong 7.6 và trong EN 1994-1-1:2004.

(2) Tại vị trí mà đoạn nối liền kề với cột liên hợp được bọc bêtông hoàn toàn, cốt thép ngang thỏa mãn các yêu cầu của 7.6.4 phải được đặt ở cả trên và dưới của liên kết nối.

(3) Trong trường hợp giằng liên hợp chịu kéo, chỉ có phần tiết diện của thanh thép hình được tính đến trong việc xác định khả năng chịu lực của giằng.

(1)P Các điều trong mục này được áp dụng cho hệ kết cấu liên hợp thuộc ba dạng như đã định nghĩa trong 7.3.1e.

(2)P Hệ kết cấu dạng 1 và 2 được thiết kế để làm việc như vách cứng và tiêu tán năng lượng trong các thanh thép thẳng đứng và trong cốt thép thẳng đứng. Tường chèn được gắn chặt vào cấu kiện biên để tránh bị tách ra.

(3)P Trong hệ kết cấu dạng 1, lực cắt ở mỗi tầng phải được xác định bởi lực cắt ngang trong tường và trong phần tiếp giáp giữa tường và dầm.

CHÚ DẪN: A là các thanh được hàn vào cột; B là cốt thép ngang

CHÚ DẪN: C là vật kết nối cứng; D là cốt đai hở.

CHÚ DẪN: A là cốt thép gia cường tại vị trí ngàm của dầm thép; B là dầm thép liên kết; C là sườn thép tăng cường

(4)P Hệ kết cấu dạng 3 phải được thiết kế để tiêu tán năng lượng trong vách cứng và trong các dầm liên kết (xem Hình 7.2).

7.10.2. Phép phân tích

(1)P Việc phân tích kết cấu phải dựa trên các đặc trưng tiết diện được nêu trong Chương 5 cho tường bêtông và trong 7.4.2 cho dầm liên hợp.

(2)P Trong dạng kết cấu 1 và 2, khi thanh thép hình thẳng đứng (được bọc bêtông một phần hoặc bọc toàn phần) làm việc như cấu kiện biên của ô tường chèn bêtông cốt thép, khi phân tích kết cấu phải giả thiết rằng hệ quả tác động của động đất đến các cấu kiện biên thẳng đứng này chỉ là lực dọc.

(3) Các lực dọc này được xác định với giả thiết lực cắt được chịu bởi tường bêtông cốt thép và toàn bộ trọng lực, lực gây lật được chịu bởi vách cứng làm việc liên hợp với các cấu kiện biên.

(4) Trong hệ kết cấu dạng 3, nếu sử dụng các dầm nối liên hợp thì áp dụng 7.7.2(2) và 7.7.2(3).

7.10.3. Các quy định cấu tạo cho tường liên hợp thuộc cấp dẻo kết cấu trung bình DCM

(1)P Các ô tường chèn bằng bêtông cốt thép thuộc dạng 1 và tường bêtông cốt thép thuộc dạng 2 và 3 phải thỏa mãn các yêu cầu trong Chương 5 cho tường thuộc cấp dẻo kết cấu trung bình DCM.

(2)P Các thanh thép hình được bao bọc một phần và được sử dụng như các cấu kiện biên của ô bản bêtông cốt thép, các thanh thép hình này phải thuộc lớp tiết diện thép tương ứng với hệ số ứng xử của kết cấu như đã chỉ dẫn trong Bảng 7.3.

(3) Các thanh thép hình được bọc bêtông toàn bộ được sử dụng như các cấu kiện biên trong ô bêtông cốt thép phải được thiết kế theo 7.6.4.

(4) Các thanh thép hình được bọc bêtông một phần được sử dụng như các cấu kiện biên trong ô bêtông cốt thép phải được thiết kế theo 7.6.5.

(5) Phải đặt các cốt đai hoặc chốt chịu cắt có đầu (được hàn, neo bằng các lỗ trong cấu kiện thép hoặc được neo xung quanh cấu kiện thép) để truyền lực cắt theo phương đứng và phương ngang giữa phần thép của cấu kiện biên và phần tường bêtông cốt thép.

7.10.4. Các quy định cấu tạo cho dầm nối thuộc cấp dẻo kết cấu trung bình DCM

(1)P Các dầm nối phải có chiều dài ngàm vào tường bêtông cốt thép đủ để chống lại tổ hợp bất lợi nhất mômen và lực cắt có thể sinh ra (tổ hợp mômen và lực cắt này được xác định trên cơ sở khả năng chịu cắt và chịu uốn của dầm nối). Chiều dài ngàm le được tính từ lớp thép hạn chế biến dạng đầu tiên trong tường biên (xem Hình 7.10). Chiều dài ngàm le không được nhỏ hơn 1,5 lần chiều cao dầm nối.

(2)P Việc thiết kế liên kết dầm-cột phải tuân theo 7.5.4.

(3) Những cốt thép thẳng đứng trong tường (được nêu trong 7.5.4(9) và 7.5.4(10)) có khả năng chịu lực dọc trục bằng khả năng chịu cắt của dầm nối cần được đặt toàn bộ trong phạm vi chiều dài neo le trong đó 2/3 số lượng thép dọc này được đặt ở nửa đầu tiên của chiều dài neo. Các cốt thép này phải được kéo dài một đoạn không nhỏ hơn chiều dài neo le bên trên và bên dưới các cánh của dầm nối. Cho phép sử dụng cốt thép dọc đã được đặt cho các mục đích khác, như cho cấu kiện biên thẳng đứng, để làm một phần của cốt thép thẳng đứng này. Cốt thép ngang phải tuân theo 7.6.