Ảnh hưởng của tường chèn tới phản ứng của hệ kết cấu khung bê tông cốt thép chịu động đất theo quan niệm hiện đại

7 155 3
Ảnh hưởng của tường chèn tới phản ứng của hệ kết cấu khung bê tông cốt thép chịu động đất theo quan niệm hiện đại

Đang tải... (xem toàn văn)

Thông tin tài liệu

Nội dung của bài viết giới thiệu một mô hình ứng xử phi tuyến của các tường chèn được nhóm tác giả thiết lập và ứng dụng để đánh giá phản ứng của khung BTCT khi có xét tới tương tác với tường chèn. Kết quả phân tích tĩnh phi tuyến cho thấy, các tường chèn có khả năng làm công trình bị sụp đổ đột ngột và làm sai lệch ý đồ của người thiết kế.

Ảnh hưởng tường chèn tới phản ứng hệ kết cấu khung bê tông cốt thép chịu động đất theo quan niệm đại The influence of masonry infills on the seismic response of reinforced concrete frame structures according to modern conception Nguyễn Lê Ninh, Phan Văn Huệ Tóm tắt Tường chèn có ảnh hưởng lớn tới phản ứng hệ kết cấu khung bê tông cốt thép (BTCT) chịu động đất Tuy TCVN 9386:2012, vấn đề chưa đề cập tới cách cụ thể, đặc biệt cho phép hệ kết cấu làm việc sau đàn hồi Nội dung báo giới thiệu mơ hình ứng xử phi tuyến tường chèn nhóm tác giả thiết lập ứng dụng để đánh giá phản ứng khung BTCT có xét tới tương tác với tường chèn Kết phân tích tĩnh phi tuyến cho thấy, tường chèn có khả làm cơng trình bị sụp đổ đột ngột làm sai lệch ý đồ người thiết kế Từ khóa: Tường chèn, khung bê tơng cốt thép, phân tích tĩnh phi tuyến, mơ hình ứng xử phi tuyến, tương tác Abstract The presence of masonry infills significantly affects to the seismic response of reinforced concrete frame structures However, in TCVN 9386:2012, this issue has not been specifically addressed, especially when the structures are allowed to work beyond the elastic limit This paper introduces a nonlinear behavior model of the masonry infills that the authors have set up and applied to evaluate the response of reinforced concrete frames when considering interaction with the masonry infills The results of nonlinear static analysis show that the masonry infills are likely to cause a sudden collapse of the structures, override the seismic design of the structures and undermine the efforts of the designers Keywords: masonry infills, reinforced concrete frame, nonlinear static analysis, nonlinear behavior model, interaction PGS.TS Nguyễn Lê Ninh Trường Đại học Xây dựng Email: nguyenleninh47@gmail.com ThS Phan Văn Huệ Trường Đại học Xây dựng Miền Trung Email: phanvanhue@muce.edu.vn Đặt vấn đề Các tường chèn có ảnh hưởng lớn tới phản ứng của hệ khung bao quanh dưới tác động động đất Các kết quả nghiên cứu đều cho thấy, dưới tác động tải trọng ngang, các tường chèn làm gia tăng độ cứng, độ bền, khả phân tán lượng… của hệ khung chịu lực Các kết nghiên cứu cho phép hiểu sâu ứng xử của hệ khung chèn giai đoạn chất tải khác nhau, từ đó nhiều mô hình tính toán hệ kết cấu hỗn hợp đề xuất, đặc biệt giai đoạn làm việc đàn hồi Hiện nay, quan niệm thiết kế kháng chấn cơng trình xây dựng có nhiều thay đổi, chuyển từ việc thiết kế để bảo vệ cơng trình sang thiết kế để bảo vệ trực tiếp sinh mạng người cải vật chất xã hội Các công trình xây dựng phép làm việc sau đàn hồi, miễn không bị sụp đổ đột ngột tác động động đất mạnh Trong bối cảnh này, việc nghiên cứu ứng xử phi tuyến tường chèn tương tác chúng với hệ khung bao quanh giai đoạn làm việc khác tác động ngang cần thiết Các nội dung sau giới thiệu số kết nghiên cứu mơ hình ứng xử phi tuyến tường chèn khung ảnh hưởng tường chèn tới phản ứng hệ kết cấu khung BTCT chịu động đất thiết kế theo quan niệm đại Mô hình hóa ứng xử hệ kết cấu khung bê tông cốt thép tường chèn 2.1 Mô hình hóa ứng xử hệ kết cấu khung bê tông cốt thép Trong báo tác giả sử dụng phương pháp phân tích tĩnh phi tuyến để thực mục tiêu nghiên cứu Phương pháp phân tích cho phép đánh giá công hệ kết cấu khung giai đoạn làm việc khác tác động lực quán tính động đất gây đạt chuyển vị mục tiêu với độ tin cậy cao Việc phân tích hệ kết cấu thực với đặc trưng lực – biến dạng vật liệu cấu kiện khung đưa trực tiếp vào mơ hình tốn học Đới với các vật liệu, ứng xử của bê tông chịu nén được biểu thị qua đồ thị parabol – chữ nhật, còn cốt thép qua đồ thị đàn hồi – biến cứng theo tiêu chuẩn Eurocode [3] Đối với cấu kiện dầm cột khung, ứng xử phi tuyến của chúng mô tả theo giả thiết chảy dẻo tập trung khớp dẻo uốn đầu mút đàn hồi Các đặc trưng khớp dẻo xác định qua quan hệ phi tuyến tổng quát mômen uốn (M) – chuyển vị xoay (θ), sử dụng đặc tính vật liệu hàm lượng cốt thép tiết diện dầm cột tương ứng (Hình 1) Các độ cứng đàn hồi giá trị thông số a, b c dùng để mô hình hóa cấu kiện lấy theo ASCE 41-13 [2] Các tiêu chí chấp nhận cho biến dạng tương ứng với cấp công mục tiêu nhà trạng thái làm việc bình thường (điểm IO-Immediate Occupancy), kiểm soát hư hỏng (điểm LS-Life Safty) ngăn ngừa sụp đổ (điểm CP-Collapse Prevention) thể Hình [2] Các cấp cơng thường biểu thị qua tỷ lệ phần trăm chiều cao công trình Theo FEMA 356 (2000), tỷ lệ cho cấp công năng, tương ứng 1%, 2% 4% trạng thái IO, LS CP [5] 2.2 Mô hình ứng xử phi tuyến các tường chèn 2.2.1 Ứng xử phi tuyến tường chèn Các tài liệu khoa học chuyên ngành gần 70 năm qua giới thiệu nhiều mơ hình mơ ứng xử tường chèn hệ kết cấu khung BTCT chịu tác động ngang giai đoạn đàn hồi Khi gia tăng tải trọng ngang, phản ứng hệ kết cấu khung - tường chèn chuyển từ tuyến tính sang phi tuyến, Sơ 28 - 2017 49 KHOA HC & CôNG NGHê mơ hình đề xuất bị hạn chế Để giải vấn đề tồn này, mô hình ứng xử phi tuyến tường chèn khung tác giả thiết lập dựa sở kết nghiên cứu Nguyễn Lê Ninh (1980) Tiếp tục phát triển ý tưởng tác giả trước, mơ hình đề xuất dựa mơ hình dải chéo tương đương với bề rộng wm biến thiên trình chịu lực Nguyễn Lê Ninh (1980) kiến nghị (Hình 2) Theo đó, bề rộng dải chéo tương đương xác định theo biểu thức sau [7],[8]: wm = em (1− n ) wm Hình Quan hệ mơmen uốn – chuyển vị xoay điển hình khớp dẻo của cấu kiện khung (1) đó: m – hệ số phụ thuộc vào đặc tính tường chèn (m = cho tường chèn gạch đất sét nung loại; m = 3,6 cho tường chèn gạch xây bê tông chưng áp (BAC)); n = V/Vmu - tỷ số lực ngang tác dụng lực ngang gây nứt tường chèn; wm0 là bề rộng sở của dải chéo tương đương ở thời điểm giả thiết tường chèn khơng đủ độ bền độ cứng để tham gia chịu lực với hệ khung bao quanh: wm = dm λh h + λl l + k (2) biểu thức trên, λh và λl thông số chiều dài vùng tiếp xúc z cột dầm, được xác định theo các biểu thức sau: λh = Em t m l m Em tm hm λl = 4 Ec I c hm Ec I b lm2 (3) Trong đó: Hình Mơ hình dải chéo tương đương Em, Ec - mô đun đàn hồi vật liệu tường chèn bê tông khung; l h – tương ứng chiều dài dầm cột tính đến trục; lm, hm, dm tm – tương ứng chiều dài, chiều cao, chiều dài đường chéo chiều dày pa nô chèn; Ib, Ic – tương ứng mơmen qn tính dầm cột; k=3,5 cho tường chèn gạch đất sét nung loại và k=20 - cho tường chèn gạch xây bê tông chưng áp (BAC) Hình Quan hệ lực – chuyển vị tường chèn tính phi tuyến vật liệu của: pano chèn, khung BTCT mặt tiếp xúc chúng Điều làm cho việc phân tích kết cấu trở nên phức tạp, đòi hỏi cơng cụ tính tốn đại Đây vấn đề giải thích lý tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn đại, ví dụ TCVN 9386:2012, khơng có quy định cụ thể việc xét tới tương tác với tường chèn thừa nhận chúng có ảnh hưởng lớn tới phản ứng tổng thể công trình, đặc biệt hệ kết cấu khung phép làm việc sau giới hạn đàn hồi [13] Trong thời gian gần đây, số mơ hình tính tốn ứng xử tường chèn dùng phân tích tĩnh phi tuyến đề xuất, có hai mơ hình đáng lưu ý mơ hình Panagiotakos Fardis [9] mơ hình Bertoldi cộng [17] Các mơ hình xuất phát từ ý tưởng mơ hình dải chéo tương đương sử dụng phân tích tuyến tính quan hệ lực – chuyển vị thiết lập sở kết nghiên cứu thực nghiệm Vì lý này, mức độ xác tính ứng dụng 50 Dạng mơ hình đề xuất tương tự Panagiotakos Fardis Bertoldi cộng (Hình 3) Trong mơ hình này, quan hệ lực cắt Vm chuyển vị ngang Δm tường chèn gồm bốn giai đoạn, kèm theo tiêu chí chấp nhận cho biến dạng vật liệu tường chèn Giai đoạn thứ biểu thị ứng xử tuyến tính (đoạn AB), nằm điểm A (chưa chịu tải) điểm chảy dẻo hiệu dụng B, có độ cứng Kmy Theo Nguyễn Lê Ninh (1980), giai đoạn kết thúc n=0,6 Giai đoạn thứ hai ứng xử phi tuyến (đoạn BC), biểu thị tượng tương tự cứng hóa biến dạng, với độ cứng βKmy phần nhỏ độ dốc đàn hồi Theo Nguyễn Lê Ninh (1980), giai đoạn kết thúc n=1,0 Tại điểm C, tung độ biểu thị độ bền cực hạn tường chèn hoành độ biểu thị biến dạng độ bền bắt đầu sụt giảm nghiêm trọng (đoạn CD) Do tính phá hoại giòn tường chèn nên tiêu chí chấp nhận biến dạng ứng với cấp công LS CP gần trùng Sau điểm D tường chèn đặc trưng độ bền dư Vmr không đổi nhằm nâng cao tính ổn định phân tích Có thể bỏ qua độ bền dư tường chèn cách kéo dài đoạn thẳng CD cho tới độ bền dư khơng (đường đứt nét Hình 3), tương ứng với chuyển vị ∆mp 2.2.2 Xác định thông số độ cứng ngang tường chèn Dưới dạng tổng quát, độ cứng ngang của tường chèn ở các giai đoạn làm việc khác được xác định theo biểu thức sau [7]: T„P CHŠ KHOA H“C KI¦N TR”C - XŸY D¼NG Hình So sánh độ bền cắt trượt tường chèn theo tác giả khác Hình So sánh độ bền nén chéo tường chèn theo tác giả khác Km = e m (1− n ) wm tm Em cos θ dm (4) wm0 - bề rợng sở của dải chéo tương đương xác định theo biểu thức (2), thơng số λh và λl được xác định theo các biểu thức (3), θ - góc nghiêng đường chéo panô chèn so với phương ngang • Tại thời điểm tường chèn bị chảy dẻo, n = 0,6: K my = e 0,4 m wm tm Em cos θ dm (5) • Tại thời điểm tường chèn đạt độ bền cực hạn, n = 1,0: ∗ K mu = K my wm tm Em = cos θ dm e0,4 m (6) 2.2.3 Xác định thông số độ bền tường chèn Dựa nghiên cứu sâu rộng năm thập kỷ gần [1,10,12], bốn dạng phá hoại khác pano chèn: cắt trượt, kéo theo phương đường chéo, nén theo phương đường chéo ép vỡ góc nhận diện Nhiều phương pháp đánh giá độ bền tường chèn dạng phá hoại đề xuất Trong dạng phá hoại trên, phá hoại cắt trượt nén theo phương đường chéo thường xảy Phần sau giới thiệu cách xác định độ bền tường chèn điểm đặc trưng B, C, D E mơ hình ứng xử Hình 3, theo kết nghiên cứu tổng hợp thực vấn đề 1) Độ bền cực hạn tường chèn Vmu Độ bền cực hạn Vmu tường chèn giá trị nhỏ độ bền phá hoại cắt trượt Vms phá hoại nén theo phương đường chéo Vmc: Vmu = (Vms , Vmc ) (7) Trong vòng gần 70 năm qua có nhiều nhà nghiên cứu đề xuất mơ hình khác dùng để xác định độ bền tường chèn bị phá hoại cắt trượt nén theo phương đường chéo Các hình tổng hợp kết tính tốn độ bền cắt trượt nén theo phương chéo tường chèn thi công gạch đất sét nung mác 75 vữa xi măng mác 75 khung BTCT có kích thước hình học Hình theo tác giả khác Các tính lý vật liệu tường chèn BTCT lấy theo tiêu chuẩn thiết kế tương ứng Việt Nam Hình So sánh độ bền tường chèn lúc bắt đầu chảy dẻo theo tác giả khác Trong Hình 4, kết tính tốn độ bền cắt trượt theo tác giả: (1) Rosenblueth (1980) [16]; (2) Smith Coull (1991) [12]; (3),(4) Paulay Priestley (1992) [10] với μ = 0,7 μ = 0,3; (5) FEMA 356 (2000) [5], ASCE 41-13 (2014) [2], Al-Chaar (2002) [1]; (6) Galanti, Scarpas Vrouwenvleder (1998) [16]; (7) FEMA 306 (1998) [4]; (8) ACI 530-13 (2013) [6]; (9) Do tác giả đề xuất Trong Hình kết tính tốn độ bền nén theo phương chéo tường chèn theo tác giả: (1) Rosenblueth (1980) [16], Paulay Priestley (1992) [10]; (2) Smith Coull (1991) [12]; (3) Galanti, Scarpas Vrouwenvleder (1998) [16]; (4) FEMA 306 (1998) [4]; (5) Al-Chaar (2002) [1]; (6) Tucker (2007) [16]; (7) ASCE 41-13 (2014) [2] Các kết tính tốn hình cho thấy, độ bền tường chèn xác định theo tác giả khác có chênh lệch đáng kể Trên sở phân tích ưu nhược điểm phương pháp kết tính tốn thu điều kiện áp dụng thực tế Việt Nam nay, mơ hình xác định độ bền cực hạn tường chèn tác giả sau đề xuất lựa chọn: a) Độ bền cực hạn cắt trượt tác giả đề xuất dựa khả chịu cắt khối xây không giằng theo TCVN 5573:2011 [14], cụ thể: Vms = f bs tm lm − 0, 72n1 µ tgθ (8) Trong đó: fbs - cường độ lực dính tiếp tuyến gạch vữa; μ - hệ số ma sát theo mạch vữa khối xây; n1 = khối xây gạch đặc, 0,5 khối xây gạch rỗng; lm tm tương ứng chiều dài chiều dày tường chèn; θ – góc nghiêng đường chéo panô chèn so với phương ngang Biểu thức (7) thiết lập với giả thiết tường chèn không chịu tác động lực trọng trường, áp lực nén lên mặt trượt tiềm thành phần thẳng đứng lực nén theo phương đường chéo panô chèn gây b) Độ bền nén cực hạn theo phương chéo ASCE 4113 (2014) kiến nghị [2]: Vmc = f mc hm tm cos θ S¬ 28 - 2017 (9) 51 KHOA HC & CôNG NGHê Hình Sơ đồ kết cấu cấu tạo cốt thép cấu kiện khung Hình Quan hệ lực – chuyển vị mô hình dải chéo tương đương tường chèn a) tầng 1; b) tầng đến 10 Trong đó: Chuyển vị của tường chèn lúc bắt đầu chảy dẻo: fmc - cường độ chịu nén khối xây; Vmy ∆ my = K my hm tm - tương ứng chiều cao chiều dày tường chèn; θ - góc nghiêng đường chéo panô chèn so với phương ngang ∆ mr = ∆ mu + 2) Độ bền tường chèn thời điểm chảy dẻo Vmy Hình tổng hợp kết tính tốn độ bền tường chèn thời điểm chảy dẻo Vmy với thông số tương tự phần theo đề xuất nhiều tác giả: (1) Nguyễn Lê Ninh (1980) [7]; (2) Smith Coull (1991) [12]; (3) Priestley Calvi (1991) [11]; (4) Panagiotakos Fardis (1996) [9]; (5) FEMA 306 (1998) [4]; (6) Tucker (2007) [16] Trên sở phân tích mơ hình tính tốn, biểu thức Nguyễn Lê Ninh (1980) đề xuất lựa chọn tính đơn giản nó, cho giá trị tính tốn trung bình so với tác giả khác: Vmy = 0, 6Vmu (10) 3) Độ bền dư tường chèn Vmr Độ bền dư tường chèn Vmr nằm giới hạn sau [17]: ≤ Vmr ≤ 0,1Vmy (11) 2.2.4 Xác định thông số chuyển vị tường chèn Chuyển vị của tường chèn đạt độ bền cực hạn: ∆ mu 52 V =mu ∗ K mu (12) (13) Chuyển vị ngang tương ứng với độ bền dư Vmr: Vmr − Vmu K mr (14) Phân tích tĩnh phi tuyến hệ kết cấu khung bê tông cốt thép 3.1 Các số liệu tính tốn Ví dụ tính tốn thực nhằm xét ảnh hưởng tường chèn tới phản ứng phi tuyến khung BTCT chịu động đất thiết kế theo TCVN 9386:2012 [13] Hệ kết cấu khung có cấp dẻo trung bình (DCM), hệ số tầm quan trọng γI =1,2, xây dựng tại vùng có gia tốc nền agR=0,1097g, nền đất loại D Sơ đồ kết cấu kích thước khung cho Hình Khung thi cơng bê tơng có độ bền B25, cốt thép dọc dầm cột nhóm AIII, cốt thép đai nhóm AI Trên dầm nhịp ngồi khung (nhịp AB CD) được chèn kín bằng các tường dày 200mm, thi công bằng gạch đất sét nung ép dẻo mác 75 và vữa xi măng mác 75 Các tính lý vật liệu khung tường chèn xác định theo TCVN 5574:2012 [15] TCVN 5573:2011 [14] Tải trọng thẳng đứng tác động lên tầng sau: tải trọng thường xuyên g1=20 kN/m (nhịp biên), g2=10 kN/m (nhịp giữa), G1=70 kN (các nút biên), G2=90 kN (các nút T„P CHŠ KHOA H“C KIƯN TRC - XY DẳNG Hỡnh Cỏc s biến dạng dẻo khung tường chèn a) Khung trống; b), c), d) Khung chèn tất tầng; e), f) Khung khơng có tường chèn tầng Hình 10 Các đường cong khả giữa); tải trọng tạm thời: q1=7 kN/m, q2=6 kN/m, Q1=17 kN, Q2=30 kN 3.2 Phản ứng khung trường hợp không xét tương tác với tường chèn Trong trường hợp không xét tương tác với tường chèn khung, kết thiết kế cho cốt thép cấu kiện khung ngang (khung trống) Hình Việc tính tốn tĩnh phi tuyến thực theo phần mềm tính tốn SAP2000, với hàm lực ngang chuyển vị cưỡng Giả thiết biến dạng uốn kiểm soát ứng xử phi tuyến cột dầm, sử dụng luật thành phần đề cập mục 2.1, việc phân tích thực khung đạt chuyển vị mục tiêu Δ=1,348 m Hình 9a sơ đồ khớp dẻo uốn xuất khung lúc sụp đổ giả thiết Hình cho thấy, khơng xét tới tương tác với tường chèn, sơ đồ phá hoại khung trống sơ đồ phá hoại dẻo dự kiến với khớp dẻo uốn xuất trước hết dầm sau tới cột Đường liền nét Hình 10 đường cong khả biểu thị ứng xử phi tuyến khung trống Đường cong cho thấy, biến dạng tuyến tính khung kết thúc bước 10 (V=466,297 kN, ∆=0,126 m) Độ cứng ngang khung giai đoạn Kbf =3700 kN/m Giá trị lực cắt đáy lớn V=726,13 kN chuyển vị ngang tương ứng ∆=0,559 m bước 40 Sau thời điểm này, độ cứng ngang khung suy giảm gần tuyến tính Khi kết thúc q trình đẩy dần Hình 11 Chuyển vị ngang hệ kết cấu bước 97, lực cắt đáy V=666,52 kN 3.3 Phản ứng khung trường hợp có xét tới tương tác với tường chèn 3.3.1 Trường hợp tất tầng khung nhịp biên có tường chèn Trong trường hợp để thiết lập mơ hình ứng xử phi tuyến tường chèn, thông số liên quan tới độ cứng loại tường chèn (bề rộng dải chéo tương đương wm0, độ cứng Kmy, K*mu Kmr) cho Bảng Các thông số độ bền giá trị chuyển vị tường chèn xác định theo biểu thức từ (11) đến (13) cho Bảng Trên sở giá trị thông số xác định, biểu đồ quan hệ lực – chuyển vị panô tường chèn thiết lập Hình Kết phân tích tĩnh phi tuyến cho thấy, bắt đầu bước chất tải thứ ba bước thứ 6, tường chèn tầng thứ tới tầng bị biến dạng mức độ khác (trạng thái LS IO) Ở bước thứ (V = 881,24 kN, ∆ = 0,113 m) tường chèn ba tầng bị sụp đổ kéo theo xuất chảy dẻo đầu mút dầm nhịp tầng 2, tường chèn tầng tiếp tục bị biến dạng dẻo mức độ khác (Hình 9b) Biến dạng dẻo chân cột tầng bắt đầu xuất bước thứ 10 (V = 954,302 kN ∆ = 0,140 m) tiếp tục gia tăng bước 15 toàn chân cột tầng bị chảy S¬ 28 - 2017 53 KHOA H“C & CôNG NGHê Bng Cỏc thụng s cng tường chèn Thông số wmo (mm) wm (mm) K*mu (N/mm) Kmy (N/mm) Kmr (N/mm) Tầng 593 1319 17844 39712 -2780 Tầng - 10 575 1279 21555 47973 -3358 Bảng Độ bền chuyển vị tường chèn trạng thái giới hạn Thông số Vms (N) Vmc (N) Vmu (N) Tầng Tầng - 10 239044 260132 239044 211516 224722 211516 Vmy (N) Vmr (N) Δmu 143426 11474 13,40 126910 10153 9,81 dẻo Khác với trường hợp khung trống, đầu cột tầng bị chảy dẻo bước 39 (V =793,077 kN ∆ = 0,463 m) (Hình 9c) Cho tới đạt chuyển vị mục tiêu ∆ = 1,345 m, biến dạng dẻo tập trung vào chân cột mặt móng đầu cột tầng (Hình 9d) Đường đứt nét Hình 10 đường cong khả hệ kết cấu có tường chèn hai nhịp biên tất tầng Đường cong có dạng hồn toàn khác với dạng đường cong khả khung trống (đường nét liền) Trong giai đoạn lực cắt đáy đạt V=881,24 kN ∆=0,113 m bước thứ 8, hệ kết cấu có ứng xử gần tuyến tính với độ cứng ngang Kif = 7800 kN/m Sau lực cắt đáy đạt giá trị lớn V=983,299 kN ∆=0,189 m bước 15, hệ kết cấu bị sụt giảm độ cứng đột ngột biến thiên không đều, phù hợp với trạng thái phá hoại khác tường chèn chiều cao khung Ở bước 70, V=715,8 kN tương ứng với ∆=0,804 m, toàn khả chịu lực hệ kết cấu hỗn hợp khung tường chèn gần chuyển sang cho tầng Hệ kết cấu hỗn hợp bị suy giảm độ cứng gần tuyến tính với độ dốc lớn so với khung trống 3.3.2 Trường hợp khơng có tường chèn nhịp biên tầng Trong trường hợp này, đường cong khả hệ kết cấu hỗn hợp (đường nét đứt - chấm) Hình 10 có số điểm khác biệt quan trọng so với hai trường hợp trên: • So với trường hợp chèn kín tầng một, lực cắt đáy V không bị sụt giảm đột ngột suy giảm khả chịu lực sau đàn hồi diễn tương đối Giai đoạn làm việc đàn hồi tuyến tính kết thúc sớm nhiều so với khung chèn kín gần với khung trống hơn; • Thời điểm chuyển giao khả chịu lực hệ kết cấu khung chèn sang cho khung tầng (V = 718,607 kN; Δ = 0,726 m) sớm khung chèn kín Như tầng để trống, phản ứng hệ kết cấu hỗn hợp trước sau chuyển giao nhiều so với trường hợp chèn kín, khả chịu lực bị sụt giảm mạnh so với hai trường hợp khung trống khung chèn kín Các kết phân tích cho thấy, khớp dẻo uốn xuất chân cột tầng sớm nhiều (từ bước đến 10) so với khung chèn kín (Hình 9e) Khi đạt chuyển vị mục tiêu Δ = 1,346m (bước 107) lực cắt đáy khung chèn tầng để trống V = 523,808 kN nhỏ thua so với trường 54 Δmy Δmr Δmp 3,61 95,26 107,17 2,65 69,78 78,50 hợp khung trống gần 1,3 lần Lúc này, toàn chân cột mặt móng đầu cột tầng bị chảy dẻo tương tự khung chèn kín thời điểm sớm (Hình 9f) Hình 11a b cho thấy có khác lớn chuyển vị ngang hệ kết cấu ba trường hợp giai đoạn: giai đoạn tuyến tính V = 415,243 kN (Hình 11a) giai đoạn sau đàn hồi V = 689,049 kN (Hình 11b) Trong giai đoạn làm việc sau đàn hồi, biến dạng hệ kết cấu khung – tường chèn tập trung cột tầng cùng, tầng không bị biến dạng tiếp tục Nguy sụp đổ đột ngột tầng (phá hoại tầng mềm) lớn, đặc biệt trường hợp tầng tường chèn (Hình 11b) Kết luận kiến nghị Các kết phân tích tĩnh phi tuyến cho thấy, tường chèn khung làm thay đổi phản ứng hệ kết cấu khung thiết kế theo tiêu chuẩn TCVN 9386:2012: - Sơ đồ phá hoại khung chuyển từ sơ đồ phá hoại dẻo (phá hoại dầm) sang sơ đồ phá hoại giòn (phá hoại cột) - Dạng đường cong khả trường hợp xét không xét tới tương tác với tường chèn khác Ở trường hợp có xét tương tác với tường chèn, sau lực cắt đáy đạt giá trị đỉnh, hệ kết cấu khung – tường chèn bị sụt giảm độ bền độ cứng đột ngột phá hoại giòn panô chèn tầng Sau giai đoạn này, toàn biến dạng hệ kết cấu hỗn hợp tập trung hết cột tầng - Các panô chèn tầng bị phá hoại sớm tầng gần không chịu biến dạng lớn Phản ứng khung lúc khơng giống khung trống Cơ cấu phá hoại tầng mềm xuất hiện, đặc biệt trường hợp khơng có tường chèn tầng sụp đổ hệ kết cấu hỗn hợp xảy sớm nguy hiểm so với trường hợp chèn kín Như vậy, có mặt tường chèn khung thiết kế theo TCVN 9386:2012, làm thay đổi hoàn toàn ý đồ người thiết kế Đây tình nguy hiểm cơng trình thiết kế để chịu động đất Do đó, để bảo đảm an tồn cho cơng trình khung BTCT, việc xem xét, điều chỉnh lại số nội dung thiết kế hệ kết cấu khung theo khả quy định TCVN 9386:2012 cần thiết./ T„P CHŠ KHOA H“C KI¦N TR”C - XŸY D¼NG Tài liệu tham khảo Al-Chaar, G., Evaluating strength and stiffness of unreinforced masonry infill structures, Technical Report ERDC/CERL TR02–1, U.S Army Corps of Engineers, 2002 American Society of Civil Engineers, ASCE/SEI 41-13: Seismic evaluation and retrofit of existing buildings, Virginia, USA, 2014 European Commission for Standardization, EN 1992-1-1:2004: Eurocode 2: Design of concrete structures - Part 1-1: General rules and rules for buildings, Brussels, 2004 Federal Emergency Management Agency, FEMA 306: Evaluation of earthquake damaged concrete and masonry wall buildings - Basic procedures manual, Washington, D.C., USA, 1998 Federal Emergency Management Agency, FEMA 356 (ASCE 2000): Prestandard and commentary for the seismic rehabilitation of buildings, Washington, D.C., USA, 2000 Masonry Standards Joint Committee: Building Code Requirements for Masonry Structures (TMS 402-13 / ACI 530-13 / ASCE 5-13) and Specification for Masonry Structures (TMS 602-13 / ACI 530.1-13 / ASCE 6-13), 2013 Nguyen Le Ninh, Calcul si proiectarea constructiilor multietajate din cadre de beton armat cu zidărie de umplutură la sarcini orizontale, Teză de doctorat, Institutul de constructie din Bucuresti, România, 1980 Nguyễn Lê Ninh, Động đất thiết kế cơng trình chịu động đất, Nhà Xuất Xây dựng, Hà Nội, 2007 Panagiotakos, T.B., Fardis, M.N., “Seismic response of infilled RC frame structures”, Proceedings of the eleventh world conference on earthquake engineering, Mexico, paper no 225, 1996 10 Paulay, T., Priestley, M.J.N., Seismic design of reinforced concrete and masonry buildings, A Wiley Interscience Publication, John Wiley & Sons, New York, 1992 11 Priestley, M.J.N., Calvi, G.M., “Towards a capacity – design assessment procedure for reinforced concrete frames”, Earthquake Spectra, vol (3), pp 413-437, 1991 12 Smith, B.S., Coull, A., Tall building structures: Analysis and design, A Wiley Interscience Publication, John Wiley and Sons Inc., New York, 1991 13 Bộ Khoa học Công nghệ, TCVN 9386:2012: Thiết kế công trình chịu động đất 14 Bộ Khoa học Cơng nghệ, TCVN 5573:2011: Kết cấu gạch đá gạch đá cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế 15 Bộ Khoa học Công nghệ, TCVN 5474:2012: Kết cấu bê tông bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế 16 Tucker, C.J., Predicting the in-plane capacity of masonry infilled frames, PhD Thesis, Faculty of the Graduate School, Tennessee Technological University, USA, 2007 17 Uva, G., Raffaele, D., Porco, F., Fiore, A., “On the role of equivalent strut models in the seismic assessement of infilled RC buildings”, Engineering Structures, 42, pp 83-94, 2012 Phân tích số tham số ảnh hưởng (tiếp theo trang 43) - Nếu kết cấu sàn có dạng hình vng (tỉ số hình dạng a=1) hệ số e khơng bị ảnh hưởng khoảng cách cốt thép, phụ thuộc vào đường kính cốt thép chiều dày sàn - Nếu kết cấu sàn có dạng hình chữ nhật (tỉ số hình dạng 1

Ngày đăng: 12/01/2020, 21:23

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan