Tài liệu Nghiên cứu liên kết dầm cột trong khung thép chịu động đất

BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI TRỊNH DUY THÀNH NGHIÊN CỨU LIÊN KẾT DẦM CỘT TRONG KHUNG THÉP CHỊU ĐỘNG ĐẤT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2016 BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI TRỊNH DUY THÀNH KHÓA: 2014- 2016 NGHIÊN CỨU LIÊN KẾT DẦM CỘT TRONG KHUNG THÉP CHỊU ĐỘNG ĐẤT Chuyên ngành: Xây dựng Mã số: 60.58.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ XÂY DỰNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. VŨ QUỐC ANH TS. ĐỖ TRỌNG QUANG HÀ NỘI, NĂM 2016 i LỜI CẢM ƠN Tác giả xin trân trọng cảm ơn các thầy cô giáo Trƣờng Đại học Kiến Trúc, nhất là các cán bộ, giảng viên Bộ môn thép gỗ - Trƣờng Đại học Kiến Trúc, Khoa Đào tạo Sau Đại học đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tác giả hoàn thành bản luận văn này. Đặc biệt tác giả xin trân trọng cảm ơn thầy giáo hƣớng dẫn – PGS.TS Vũ Quốc Anh – Trƣởng bộ môn thép – Đại học Kiến Trúc và TS.Đỗ Trọng Quang – Phó chủ nhiệm khoa Xây Dựng – Đại học Hải phòng. Các thầy đã gợi mở những ý tƣởng đầu tiên, đã hƣớng dẫn và hết lòng ủng hộ tác giả trong suốt thời gian thực hiện đề tài này. Tác giả xin trân trọng cảm ơn các Thầy Cô trong Hội đồng khoa học đã đóng góp những góp ý, những lời khuyên quý giá cho bản luận văn này. Xin cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp và gia đình đã giúp đỡ, chia sẻ khó khăn và động viên tác giả trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu để hoàn thành luận văn này. Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, tháng 06 năm 2016 ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sỹ này là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của tôi. Các số liệu khoa học, kết qua nghiên cứu của Luận Văn là trung thực và có nguồn gốc rõ ràng. Tác giả luận văn Trịnh Duy Thành iii MỤC LỤC Lời cảm ơn .................................................................................................................. i Lời cam đoan ............................................................................................................. ii Mục lục ..................................................................................................................... iii Danh mục bảng, biểu ................................................................................................ vi Danh mục hình vẽ, sơ đồ, đồ thị ............................................................................. viii Danh mục kí hiệu ........................................................................................................x PHẦN MỞ ĐẦU ........................................................................................................1 1. Lý do chọn đề tài. ...................................................................................................1 2. Mục đích nghiên cứu ..............................................................................................2 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu. .........................................................................2 4. Phƣơng pháp nghiên cứu. .......................................................................................2 5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài ...................................................2 5.1. Ý nghĩa khoa học .................................................................................................2 5.2. Ý nghĩa thực tiễn .................................................................................................2 6. Cấu trúc luận văn. ...................................................................................................3 PHẦN NỘI DUNG .....................................................................................................4 CHƢƠNG I: CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KHÁNG HỆ KẾT CẤU KHUNG THÉP NHÀ CAO TẦNG ............................................................................4 1.1. Tổng quan về động đất .............................................................................4 1.1.1. Nguyên nhân của động đất ....................................................................4 1.2. Các phƣơng pháp phân tích động đất đàn hồi khung nhà thép.................4 1.2.1. Phuơng pháp tĩnh lực ngang tƣơng đƣơng ............................................4 1.2.2. Phƣơng pháp phổ phản ứng dạng dao động ..........................................7 1.3. Các phƣơng pháp phân tích động đất phi đàn hồi khung thép nhà cao thép ...................................................................................................................9 CHƢƠNG II: LIÊN KẾT GIỮA DẦM, CỘT (NÚT KHUNG) TRONG HỆ KẾT CẤU KHUNG THÉP NHÀ NHIỀU TẦNG.............................................................13 2.1. Khung thép chịu động đất .......................................................................13 iv 2.1.1. Các quan niệm thiết kế khung thép chịu động đất...............................13 2.1.2. Kết cấu có khả năng tiêu tán năng lƣợng ............................................13 2.1.3. Các dạng kết cấu khung thép chịu động đất ........................................17 2.2. Khung thép chung thép (MRF) ..............................................................21 2.2.1. Mục tiêu thiết kế của khung chịu mô men...........................................21 2.2.2. Thông số thiết kế tiêu tán Mô men trong khung cứng.........................22 2.2.3. Khớp dẻo và liên kết dầm, cột trong khung chịu mô men (MRF) ......26 2.2.4. Các kiểu liên kết giữa dầm và cột trong khung chịu mô men (MRF) .29 2.2.5. Các cách giảm tiết dầm trong liên kết dầm, cột trong khung thép chịu môme ……………………………………………………………………… 33 2.2.6. Thiết kế dầm giảm tiết diện trong liên kết dầm, cột (nút khung) ……33 CHƢƠNG III: VÍ DỤ TÍNH TOÁN ........................................................................41 3.1. Mô tả công trình......................................................................................41 3.1.1. Số liệu địa chất: ...................................................................................43 3.1.2. Số liệu về tải trọng ...............................................................................43 3.2. Các bƣớc lựa chọn thông số đầu vào ......................................................46 3.2.1. Lựa chọn tiết diện dầm, cột .................................................................49 3.2.2. Kiểm tra điều kiện “cột khỏe – dầm yếu” (WBSC) ............................52 3.2.3. Cột phía trong, kiểm tra lực nén dọc trục ............................................53 3.2.4. Cột phía trong, mô men kháng dẻo từng mức tầng .............................53 3.3. Tính toán tải trọng động đất (thông qua phần mềm Etabs) ....................54 3.3.1. Phƣơng pháp tĩnh lực ngang tƣơng đƣơng ..........................................56 3.3.2. Phƣơng pháp phân tích phổ phản ứng dạng dao động.........................58 3.3.3. So sánh tĩnh lực ngang tƣơng đƣơng và phổ phản ứng dạng dao động ........................................................................................................................60 3.4. Chuyển vị lệch tầng ................................................................................63 3.5. Hiệu ứng P-∆ ..........................................................................................65 3.6. Thiết kế liên kết dầm và cột, nút phía trong trục X3 không giảm yếu tiết diện dầm .........................................................................................................65 v 3.6.1. Kết quả phân tích. ................................................................................66 3.6.2. Mô men và lực cắt thiết kế tại liên kết dầm IPE330............................69 3.6.3. Thiết kế của mối hàn giữa tấm và dầm ................................................69 3.6.4. Thiết kế bu lông ..................................................................................69 3.6.5. Thiết kế bản bích liên kết ....................................................................73 3.6.6. Kiểm tra lực cắt tại vị trí bản bụng .....................................................75 3.6.7. Kiểm tra bản bụng cột lực nén ngang .................................................76 3.6.8. Kiểm tra bản bụng của cột lực kéo ngang ...........................................76 3.6.9. Nhận xét về phƣơng án thiết kế ...........................................................77 3.7. Thiết kế liên kết dầm, cột (nút) phía trong trục X3 có giảm yếu tiết diện dầm. ................................................................................................................79 3.7.1. Mục tiêu ...............................................................................................79 3.7.2. Thiết kế giảm tiết diện dầm IPE330 (RBS) kiểu “xƣơng chó - dog bone” ..............................................................................................................79 3.7.3. Thiết kế giảm tiết diện dầm kiểu “ERBS-H” và “ERBS-BH” ............83 Kết luận và kiến nghị………………………………………………………………87 Tài liệu tham khảo…………………………………………………………………88 Phụ lục……………………………………………………………………………..89 vi DANH MỤC BẢNG, BIỂU Số hiệu bảng Tên bảng biểu biểu 1.1 2.1 2.2 2.3 2.4 Công thức để tính sơ bộ chu kì dao động T1 của công trình. 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 Giới hạn tỷ số giữa chiều rộng và bề dày cho cấu kiện chịu nén (EN 1993-1-1:2005) Phân loại độ dẻo tương ứng với các kiểu liên kết Kích thước đặc trưng giảm yếu tiết diện dầm kiểu “ERBS-H” và “ERBS-BH” 2.5 Vị trí tham khảo của khớp dẻo xuất hiện ở cuối dầm 3.1 Tĩnh tải sàn tầng điển hình 3.2 Tĩnh tải tường kính 3.3 Tĩnh tải tường gạch rỗng 3.4 Giá trị tải trọng gió tĩnh theo phương X 3.5 Giá trị tải trọng gió tĩnh theo phương Y 3.6 Tiết diện IPE330 3.7 Tiết diện IPE300 3.8 Tiết diện HE340M 3.9 Giá trị của các tham số mô tả các phổ phản ứng đàn hồi 3.10 Thông số dẫn xuất 3.11 Chu kỳ ứng với các dạng dao động (thông qua phần mềm etabs) 3.12 Tổ hợp tải trọng khung không gian 3.13 Thống kê các dạng dao động theo 2 phương X, Y 3.14 Tổ hợp tải trọng 3.15 Nội lực tại các tầng (phương pháp tĩnh lực ngang tương đương) vii 3.16 Nội lực tại các tầng (phương pháp phổ phản ứng dạng dao động) 3.17 Kết quả nội lực dầm 3.18 Kết quả nội lực cột phía trong 3.19 Kết quả nội lực cột phía ngoài 3.20 Cấp độ bền của bu lông theo EN1993-1-8 3.21 Diện tích mặt cắt ngang của bu lông theo EN1993-1-8 3.22 Các hệ số an toàn 3.23 Thông số bu lông 3.24 3.25 So việc nội lực khi giảm tiết diện dầm IPE330 (RBS) kiểu “xương chó - dogbone” Bảng 2.35. So việc nội lực khi giảm tiết diện dầm IPE330 (RBS) kiểu “ERBS-H” và “ERBS-BH” viii DANH MỤC HÌNH, SƠ ĐỒ, ĐỒ THỊ Số hiệu hình, sơ Tên hình, sơ đồ, đồ thị đồ, đồ thị 1.1 Chấn tiêu và chấn tâm của một trận động đất 1.2 Cách xây dựng phổ phản ứng. 1.3 Giản đồ gia tốc phổ phản ứng đàn hồi Se (T ) trong Eurocode 8 1.4 Đường cong khả năng 1.5 Đường cong khả năng với mô hình độ bền tổng thể bị giảm xuống 2.1 Khung chịu mô men (MRF) (vùng tiêu tán năng lượng 2.2 Hình ảnh thực tế của khung chịu mô men (MRF) 2.3 2.4 2.5 Khung có hệ giằng chéo đúng tâm (vùng tiêu tán năng lượng chỉ nằm trong các thanh chéo chịu kéo) Hình ảnh thực tế của khung có hệ giằng chéo đúng tâm Khung có hệ giằng chữ V đúng tâm (vùng tiêu tán năng lượng nằm trong các thanh chéo chịu kéo và chịu nén) 2.6 Khung có hệ giằng lệch tâm 2.7 Hình ảnh thực tế khung có hệ giằng lệch tâm 2.8 Kết cấu kiểu con lắc ngược: a) Vùng tiêu tán năng lượng nằm ở chân cột; b) Vùng tiêu tán năng lượng nằm trong cột 2.9 Kết cấu với lõi bê tông hoặc vách bê tông, thép 2.10 Hình ảnh thực tế kết cấu với lõi bê tông hoặc vách bê tông, thép Khung chịu mô men kết hợp với hệ giằng đúng tâm (vùng tiêu tán 2.11 năng lượng nằm trong khung chịu mô men và trong các thanh chéo chịu kéo) 2.12 Khung chịu mô men kết hợp với tường chèn 2.13 Hình ảnh thực tế khung chịu mô men kết hợp với tường chèn 2.14 Khung với cột khỏe - dầm yếu ix Tình huống động đất thiết kế. Mô men tính toán do động đất MEd,E, 2.15 mô men không do động đất MEd,G và tổ hợp MEd = MEd,E+MEd,G phân phối lại. Lực cắt do động đất VEd,M 2.16 Tấm phân vùng của cột 2.17 Bản đôi chịu lực cắt của tấm phân vùng cột 2.18 Ví trí khớp dẻo trong khung chịu mô men (MRF) 2.19 Liên kết giữa dầm – cột 2.20 2.21 2.22 2.23 2.24 2.25 Liên kết giữa dầm – cột với cánh dầm hàn vào cánh cột và bụng dầm hàn vào cánh cột bằng một bản mã chịu lực cắt Gia cường liên kết dầm, cột kiểu cổ điển Mặt bằng liên kết dầm, cột (nút khung) với dầm giảm tiết diện (RBS) kiểu “xương chó - dog bone” Liên kết dầm, cột (nút khung) không gian với dầm giảm tiết diện (RBS) kiểu “xương chó - dog bone” Mặt bằng liên kết dầm, cột (nút khung) Liên kết dầm, cột (nút khung) không gian với dầm giảm tiết diện (RBS) kiểu“H” (ERBS-H) 2.26 Mặt bằng liên kết dầm, cột với dầm giảm tiết diện kiểu “ERBS-BH” 2.27 Giảm tiết diện dầm kiểu “H” (ERBS-H) Hình dáng và kích thước giảm tiết diện dầm (RBS) kiểu “xương chó - 2.28 dog bone” (Cánh dầm, bụng dầm hàn vào bản mã và bắt bu lông vào cánh cột) 2.29 Mô men và lực cắt tại tiết diện giảm yếu(vị trí khớp dẻo) 2.30 Hình dáng và kích thước giảm tiết diện dầm kiểu “ERBS-H” 2.31 Nút khung với dầm giảm yếu tiết diện kiểu “ERBS-H” 2.32 Hình dáng và kích thước giảm tiết diện dầm kiểu “ERBS-BH” 2.33 Nút khung với dầm giảm tiết diện (RBS) kiểu “ERBS-BH” 3.1 Mặt bằng công trình x 3.2 Mặt đứng công trình 3.3 Phối cảnh công trình (Etabs 9.7.4) 3.4 Lực cắt V tại các tầng 3.5 Mô men M tại các tầng 3.6 Hộp hội xuất kết quả đầu vào và đầu tra trong etabs 9.7.4 3.7 Phần tử và tiết diện khung trục X3 3.8 Mô men khung trục X3 ứng với tổ hợp bao nội lực 3.9 Cấu tạo của bu lông 3.10 Độ cao của liên kết dầm và cột 3.11 Cơ chế biến dạng dẻo trong tấm lót dầm IPE500 3.12 Mặt liên kết giữa dầm va cột 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 Nút khung trong trục X5 với giảm tiết diện dầm IPE330 kiểu “xương chó - dog bone” Nút khung không gian trong trục X5 với giảm tiết diện dầm IPE330 (RBS) kiểu”xương chó - dog bone” Vị trí khớp dẻo ở dầm giảm tiết diện (RBS) kiểu “xương chó - dog bone” Nút khung trong trục X3 với giảm tiết diện dầm IPE330 kiểu “ERBS-H” Nút khung trong trục X3 với giảm tiết diện dầm IPE330 kiểu “ERBS-BH” 3.18 Vị trí khớp dẻo ở dầm giảm tiết diện (RBS) Sơ đồ Trình tự thiết kế hình dáng và kích thước của giảm tiết diện dầm khối 1 kiểu “xương chó – dogbone” Sơ đồ Trình tự thiết kế hình dáng và kích thước của giảm tiết diện dầm kiểu khối 2 “ERBS-H”và “ERBS-BH” Sơ đồ Các bước tính toán khung chịu mô men (MRF) chịu động đất với liên khối3 kết dầm, cột với dầm không giảm tiết diện và dầm giảm tiết diện xi DANH MỤC KÍ HIỆU Kí hiệu Tên kí hiệu A Diện tích mặt cắt ngang thân bu lông As Diện tích hữu hiệu thân bu lông Anet Diện tích thực của bản thép Ant Diện tích thực của bản thép trên mặt chịu kéo Anv Diện tích thực của bản thép trên mặt chịu cắt Av,eff Diện tích phần chịu cắt btf Chiều rộng bản cánh dầm, cột d Đường kính bu lông do Đường kính lỗ bu lông Ed Giá trị thiết kế của các hệ quả tác động Fp,Cd Lực ép thiêt kế của bu lông cường độ cao Ft,Ed Lực kéo thiêt kế của 1 bu lông ở trạng thái cực hạn Ft,Rd Khả năng chịu kéo của 1 bu lông Fv, Rd Khả năng chịu cắt của một bu lông Fb, Rd Khả năng chịu ép mặt của một bu lông Fv,Ed Lực cắt thiết kế tác dụng lên một bu lông ở trạng thái giới hạn bền Fb Lực cắt đáy do tác động động đất fy Giới hạn chảy của thép Fi,K Lực ngang tác dụng tại tầng thứ i ứng với dao động thứ k fu Giới hạn bền của thép cơ bản liên kết fyb Giới hạn chảy của bu lông fub Giới hạn bền của bu lông fy,bp Giới hạn chảy của tấm đệm (sau cánh cột) Irequired Mô men quán tính Istrongaxis Mô men quán tính theo trục khỏe i Bán kính quán tính của tiết diện xii gM0,gM1 Hệ số an toàn khi tính toán khả năng chịu lực của bản thép gM2 Hệ số an toàn khi tính toán khả năng chịu lực của bu lông gM3 Hệ số an toàn khi tính toán liên kết chịu trượt và liên kết hỗn hợp gM7 Hệ số an toàn khi tính toán bu lông cường độ cao MN,z,Rd Giá trị thiết kế của mô men kháng theo trục z của một cấu kiện MN,y,Rd Giá trị thiết kế của mô men kháng theo trục y của một cấu kiện Mp1,z,Rd Giá trị thiết kế của mô men dẻo theo trục z của một cấu kiện MEd MEd,E Mô men uốn thiết kế tính toán theo tình huống thiết kế chịu động đất Mô men từ phép tính toán chỉ do tác động động đất thiết kế Mô men do các tác động không phải tác động động đất, được kể MEd,G đến trong tổ hợp các tác động theo tình huống thiết kế chịu động đất mi , mj khối lượng của các tầng NEd Lực dọc thiết kế tính toán theo tình huống thiết kế chịu động đất n Số lượng mặt trượt ma sát hoặc số bu lông trên mặt chịu cắt mK Khối lượng công trình đặt ở điểm thứ k Nnet,Rd Khả năng chịu lực của bản thép tại tiết diện thực p1 p1,0 p1,i p2 Khoảng cách giữa các tâm lỗ bu lông trên một đường thẳng theo phương truyền lực Khoảng cách giữa các tâm lỗ bu lông hàng ngoài cùng theo phương truyền lực Khoảng cách giữa các tâm lỗ bu lông hàng phía trong theo phương truyền lực Khoảng cách giữa các hàng bu lông theo phương vuông góc với phương truyền lực q Hệ số ứng xử Rd Độ bền của liên kết xiii Rfy Là độ bền dẻo của cấu kiện tiêu tán năng lượng được liên kết, dựa trên ứng suất chảy tính toán của vật liệu Rd Độ bền của liên kết theo EN 1993-1-1:2004 r Số hàng bu lông Phổ phản ứng gia tốc nền đàn hồi theo phương nằm ngang còn Se(T) gọi là “phổ phản ứng đàn hồi". Khi T= 0, gia tốc phổ cho bởi phổ này bằng gia tốc nền thiết kế cho nền loại A nhân với hệ số đất nền S. Sve(T) Phổ phản ứng gia tốc nền đàn hồi theo phương thẳng đứng SDe(T) Phổ phản ứng chuyển vị đàn hồi Phổ thiết kế (trong phân tích đàn hồi). Khi T = 0, gia tốc phổ cho Sd(T) bởi phổ này bằng gia tốc nền thiết kế trên nền loại A nhân với hệ số S si, sj lần lượt là chuyển vị của các khối lượng mi, mj trong dạng dao động cơ bản tf Bề dày bản cánh của đoạn nối kháng chấn tw Chiều rộng bản bụng dầm, cột tp Chiều dày bản thép liên kết bu lông tp,bp Chiều dày của tấm đệm sau cánh cột tw Chiều dày bản bụng dầm hoặc bụng cột VEd,G Lực cắt do các tác động không phải tác động động đất được kể đến trong tổ hợp tác động theo tình huống thiết kế chịu động đất VEd,M Lực cắt do các mô men dẻo đặt vào tại hai đầu dầm Vef,Rd Khả năng chịu phá hoại bản thép tại vị trí hàng bu lông Wpl,weak axis Mô đun chống uốn của tiết diện đối với trục yếu Wpl,strong axis Mô đun chống uốn của tiết diện đối với trục khỏe ov hệ số gia tăng cường độ của vật liệu λ Độ mảnh của thanh xiv λo Độ mảnh tới hạn λE Độ mảnh giới hạn ( tương ứng với thép S355) Φi,k M2 Chuyển vị ngang tỷ đối của trọng tâm phần công trình thứ i ứng với dạng dao động thứ k Hệ số an toàn của liên kết bu lông và bản mã chịu ép mặt 1 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài. Trong thời gian gần đây, xu hƣớng xây dựng các công trình cao tầng đặc biệt tại các thành phố lớn nhƣ Hà Nội, TP Hồ Chí Minh đã và đang rất phát triển. Tuy nhiên, nhƣợc điểm của các công trình này là nhạy cảm với các lực tác động theo phƣơng ngang do động đất, gió bão gây ra. Dƣới tác dụng của các nguyên nhân này, công trình dao động với biên độ lớn, gây mất an toàn cho con ngƣời và thiết bị và công trình. Các công trình xây dựng ở Việt Nam hiện nay chủ yếu đƣợc thiết kế sử dụng vật liệu bê tông cốt thép truyền thống. Do đó các bài toán phân tích và thiết kế kháng chấn cho kết cấu bê tông cốt thép đã đƣợc đề cập đến trong nhiều tài liệu hiện hành và các công trình nghiên cứu. Trong khi đó trên thế giới các công trình cao tầng bên cạnh việc sử dụng hệ kết cấu bê tông cốt thép đã và đang sử dụng các hệ kết cấu khung thép hoặc kết cấu liên hợp giữa thép và bê tông để tận dụng các ƣu điểm về đặc trƣng cơ lý của cả 2 loại vật liệu phổ biến thép và bê tông. Kết cấu thép có khả năng kháng chấn tốt do có tính linh động cao,các cấu kiện thanh mảnh và dễ định hình chế tạo sẵn trong nhà máy làm tăng hiệu quả sử sụng, thời gian thi công ngắn, có khả năng tiêu tán năng lƣợng tốt và trọng lƣợng bản thân nhẹ, giảm đƣợc khối lƣợng tham gia dao động dẫn đến giảm đáng kể lực tác động lên công trình.Vì vậy hệ kết cấu khung thép trong nhà cao tầng sẽ là một xu hƣớng phát triển ở Việt Nam. Thiết kế kết cấu thép nhà cao tầng chịu tải trọng ngang (gió, động đất) đƣợc xem là một trong những khâu quan trọng nhất. Tùy theo mức độ ứng xử của kết cấu chịu lực chính dƣới tác dụng động đất mà nhà thép có các dạng kết cấu khác nhau nhƣ khung chịu mô men, khung với hệ giằng đúng tâm, ...Trong đó khung chịu mô men là dạng kết cấu trong đó lực ngang đƣợc chịu chủ yếu bởi các cấu kiện làm việc cơ bản chịu uốn. Mục tiêu thiết kế tổng thể của khung thép chịu mô men khi chịu tải trọng động đất là các vùng tiêu tán năng lƣợng chủ yếu đƣợc bố trí ở các khớp dẻo và các khớp dẻo xuất hiện ở một vị trí nào đó của dầm hoặc ở vị trí liên kết giữa dầm, cột mà không đƣợc xuất hiện ở cột. Để làm đƣợc điều này tại vị trí liên kết dầm, cột với dầm 2 bị giảm yếu tiết diện. Dầm có thể bị yếu đi tại một khoảng cách từ cột bằng một vết cắt ở cánh khi đó khớp dẻo di chuyển xa cánh cột và làm giảm sự tập trung ứng suất tại nút trong sự phát triển của khớp dẻo. Và có nhiều cách thức khác nhau để giảm tiết diện dầm tại vị trí liên kết dầm, cột. Nhƣng vấn đề này chƣa đƣợc đề cập nhiều tới trong các tài liệu, tiêu chuẩn hiện hành, cũng nhƣ các công trình nghiên cứu trong nƣớc. Vì vậy trong phạm vi đề tài tác giả sẽ trình bày việc “Nghiên cứu liên kết dầm cột (nút khung) trong khung thép chịu tải trọng động đất” 2. Mục đích nghiên cứu Nắm rõ đƣợc trình tự tính toán các phƣơng pháp phân tích kháng chấn theo tiêu chuẩn châu âu Eurocode 8 (EN 1998-1.2004). Từ đó nghiên cứu liên kết dầm, cột (nút khung) với dầm bị giảm yếu tiết diện trong khung thép nhà nhiều tầng. Đƣa ra những kiến nghị về phƣơng pháp phân tích và tính toán kháng chấn cũng nhƣ liên kết dầm cột (nút khung) cho hệ kết cấu thép trong nhà cao tầng một cách tốt nhất. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu. Liên kết dầm cột (nút khung) trong khung thép nhà nhiều tầng. 4. Phƣơng pháp nghiên cứu. Nghiên cứu bằng lý thuyết và mô hình số thông qua phần mềm ETABS 9.7.4 để phân tích kháng chấn hệ kết cấu khung thép nhà cao tầng thông qua một ví dụ tính toán với số liệu cụ thể. Sau đó nghiên cứu và tính toán liên kết dầm cột (nút khung) với dầm bị giảm yếu tiết diện của hệ kết cấu khung thép nhà nhiều tầng. 5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 5.1. Ý nghĩa khoa học Giới thiệu và làm sáng tỏc các phƣơng pháp phân tích kháng chấncho hệ kết cấu khung thép trong nhà cao tầng theo tiêu chuẩn châu âu Eurocode 8. Nghiên cứu và đƣa ra liên kết dầm cột (nút khung) với dầm bị giảm yếu tiết diện một cách tốt nhất cho hệ kết cấu khung thép nhà nhiều tầng. 5.2. Ý nghĩa thực tiễn Là một tài liệu tham khảo trong việc thực hành thiết kế thực tế cho các kỹ sƣ cũng nhƣ sinh viên, giảng viên, và những ngƣời quan tâm. THÔNG BÁO Để xem được phần chính văn của tài liệu này, vui lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội. Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội. Email: [email protected] TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN 87 Kết luận và kiến nghị Phƣơng pháp tĩnh lực ngang cải tiến cho kết quả an toàn nhất trong 2 phƣơng pháp, và phản ứng của công trình tại khu vực phía trên 3/4 chiều cao nhà sát với phƣơng pháp phổ phản ứng nhiều dạng dao động. Tuy nhiên, trong tính toán động đất đối với nhà cao tầng mặc dù đã thực hiện theo phƣơng pháp phổ phản ứng nhiều dạng động theo quy định của EN 1998-1:2004 (Eurocode 8), để thiên về an toàn tác giả kiến nghị vẫn cần thiết phải kiểm tra lại theo phƣơng pháp tĩnh lực ngang với cấu kiện phần thân ở các tầng từ 3/4 chiều cao nhà trở xuống, đặc biệt là với kết cấu nền - móng. Việc giảm tiết diện dầm trong liên kết dầm, cột của khung thép chịu mô men dƣới tác dụng của động đất mang lại những ƣu điểm: giảm độ cứng của kết cấu không đáng kể vì tiết diện dầm chỉ giảm ở đoạn chiều dài rất ngắn; không đòi hỏi sự thay đổi của tiết diện để bù đắp lại phần tiết diện đã giảm yếu; giảm sự tập trung ứng suất của kết cấu; cho phép tiết diện cột giảm xuống giả thiết tiết diện cột đã đƣợc chọn theo“cột khỏe – dầm yếu”; cho phép giảm kích thƣớc của các phần tử tăng cứng (độ dày tấm lót, đƣờng kính bu lông...) cần thiết trong cột cho việc truyền mô men và lực cắt trong liên kết từ đó giúp giảm giá thành của các liên kết. Việc giảm tiết diện dầm trong liên kết dầm, cột làm cho khớp dẻo (vùng tiêu tán năng lƣợng động đất) sẽ xuất hiện ở một vị trí nào đó của dầm hoặc ở vị trí liên kết giữa dầm, cột mà không đƣợc xuất hiện ở cột. Từ đó giúp chúng ta trong tính toán thiết kế sẽ chủ động thiết kế một số lƣợng khung kháng chấn nhất định với tiết diện dầm cột lực chọn theo điều kiện “dầm yếu cột khỏe”. Còn các khung còn lại sẽ đƣợc thiết kế với tiết diện dầm, cột nhỏ hơn nhằm giảm chí phí chế tạo và xây dựng. Để đánh giá đƣợc chính xác việc giảm sự tập trung ứng suất tại liên kết dầm cột cũng nhƣ mô hình hóa nút khung với dầm giảm tiết diện ngay từ đầu khi tính toán thiết kế công trình thì nhóm tác giả kiến nghị ngoài sử dụng các phần mềm tính toán còn sử dụng các phần mềm phân tích kết cấu mạnh mẽ nhƣ analysis.