Yêu cầu độ bền ổn định của cột thép cho thiết kế kết cấu nhà nhiều tầng chịu động đất theo tiêu chuẩn Việt Nam và Châu Âu

Bài viết trình bày các kết quả tính toán thiết kế cột thép cho nhà nhiều tầng chịu tác động động đất, trong đó các tải trọng và tổ hợp tải trọng được xác định theo TCVN 9386 (tương tự với EN 1998-1) và độ bền ổn định của cột được kiểm tra theo TCVN 5575:2024 hoặc EN 1993-1-1.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Yêu cầu độ bền ổn định của cột thép cho thiết kế kết cấu nhà nhiều tầng chịu động đất theo tiêu chuẩn Việt Nam và Châu Âu Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, ĐHXDHN, 2024, 18 (4V): 59–72 YÊU CẦU ĐỘ BỀN ỔN ĐỊNH CỦA CỘT THÉP CHO THIẾT KẾ KẾT CẤU NHÀ NHIỀU TẦNG CHỊU ĐỘNG ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM VÀ CHÂU ÂU Đinh Văn Thuậta,∗, Nguyễn Quang Huya , Lê Đức Hòaa , Nguyễn Longa a Khoa Xây dựng Dân dụng & Công nghiệp, Trường Đại học Xây dựng Hà Nội, 55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 30/9/2024, Sửa xong 27/10/2024, Chấp nhận đăng 30/10/2024Tóm tắtBài báo trình bày các kết quả tính toán thiết kế cột thép cho nhà nhiều tầng chịu tác động động đất, trong đó cáctải trọng và tổ hợp tải trọng được xác định theo TCVN 9386 (tương tự với EN 1998-1) và độ bền ổn định củacột được kiểm tra theo TCVN 5575:2024 hoặc EN 1993-1-1. Kết cấu được khảo sát có hoặc không có giằngcho khung ngang nhà (ký hiệu là UBF và BF). Kết quả thu được bao gồm tải trọng động đất, nội lực thiết kếcột từ tổ hợp tải trọng động đất thiết kế, kết quả kiểm tra ổn định của cột, ổn định của bản bụng và bản cánhcột. Kết quả tính ổn định của cột cho thấy đối với trục x thì TCVN 5575:2024 cho kết quả lớn hơn theo EN1993-1-1 từ 69,9 đến 93,3%, trong khi đối với trục y thì kết quả tính theo EN lớn hơn theo TCVN từ 9,2 đến48,6%. Hơn nữa, TCVN 5575:2024 cho kết quả tính đối với trục y nhỏ hơn đối với trục x; trong khi EN 1998-1lại cho kết quả đối với trục y lớn hơn đối với trục x.Từ khoá: nhà nhiều tầng; kết cấu thép; tiêu chuẩn thiết kế; tải trọng động đất; độ bền ổn định của cột; TCVN9386; EN 1998-1; EN 1990; TCVN 5575:2024; EN 1993-1-1.BUCKLING RESISTANCES OF STEEL COLUMNS REQUIRED FOR DESIGN OF MULTI-STOREYBUILDING STRUCTURES FOR SEISMIC ACTIONS ACCORDING TO EUROPEAN AND VIETNAMESECODESAbstractThis paper presents the calculation results to design steel multi-storey building structures subjected to seismicactions, in which the design loads and their combinations are determined in accordance with TCVN 9386(similar to EN 1998-1) and the buckling resistances of columns are checked with TCVN 5575:2024 or EN1993-1-1. The investigated structures were designed with or without bracing systems for the transverse frames(denoted UBF or BF). The obtained results include seismic loads, internal forces from load combination forcolumn design, column buckling checks, column web and flange buckling. The checking results of columnbuckling show that for the x strong axis TCVN 5575:2024 gives larger results than those by EN 1993-1-1 from69,9 to 93,3%, while on contrary for the y axis the results by EN are larger than those by TCVN from 9,2 to48,6%. In addition, TCVN 5575:2024 shows that the results for the y axis for UBF are smaller than those forthe x axis; whereas EN 1993-1-1 gives larger values for the y axis than those for the x axis.Keywords: multi-storey buildings; steel structures; design codes; seismic load; column buckling resistances;TCVN 9386; EN 1998-1; EN 1990; TCVN 5575:2024; EN 1993-1-1. https://doi.org/10.31814/stce.huce2024-18(4V)-05 © 2024 Trường Đại học Xây dựng Hà Nội (ĐHXDHN)1. Giới thiệu Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 9386:2012 [1], với tên gọi cũ là TCXDVN 375:2006 [2], đã đượcbiên dịch từ EN 1998-1 [3] mà là một trong 58 phần thuộc phiên bản đầu của bộ tiêu chuẩn châu∗ Tác giả đại diện. Địa chỉ e-mail: thuatdv@huce.edu.vn (Thuật, Đ. V.) 59 Thuật, Đ. V., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựngÂu gồm 10 tiêu chuẩn (từ EN 1990 đến EN 1999) [4]. TCVN 9386:2012 hiện đang được Viện Khoahọc Công nghệ Xây dựng trực thuộc Bộ Xây dựng soát xét để cập nhật các số liệu về động đất theoQCVN 02:2022/BXD [5] cũng như điều chỉnh các giá trị hệ số tầm quan trọng của công trình theo [3]nhằm bảo đảm tính đồng bộ của tiêu chuẩn. Bản dự thảo tiêu chuẩn này hiện được đặt tên là TCVN9386:202X [6] và dự kiến sẽ được ban hành sớm (ký hiệu 202X sẽ được điều chỉnh theo năm banhành), sau đây được viết tắt là TCVN 9386. Trong nhiều năm qua, TCVN 9386:2012 đã được yêucầu áp dụng rộng rãi để tính toán thiết kế kháng chấn cho nhiều loại kết cấu công trình ở Việt Nam.Tuy nhiên, trong thực tiễn việc áp dụng tiêu chuẩn này vẫn còn gặp nhiều khó khăn, chẳng hạn nhưcần bảo đảm đáp ứng được những yêu cầu về độ bền chịu lực của một số cấu kiện kết cấu mà dự kiếnkhông cho phép hình thành biến dạng dẻo khi chịu tác động động đất. Các công trình xây dựng nếu thuộc vùng không có động đất hoặc có động đất rất yếu thì khôngcần áp dụng các quy định cho ở TCVN 9386 (tương tự với EN 1998-1), ngược lại thì bắt buộc phảitính toán thiết kế kết cấu kháng chấn. Động đất rất yếu được định nghĩa là động đất có gia tốc nềnthiết kế trên nền loại A, ký hiệu ag , không vượt quá giá trị bằng 0,04g (0,39 m/s2 ) hoặc tích ag S khônglớn hơn 0,05g (0,49 m/s2 ) trong đó S là hệ số nền (được quy định bằng 1,35 cho loại nền đất yếu màphổ biến ở Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh) [1, 3]. Theo QCVN 02:2022/BXD [5], những vùng có độngđất rất yếu chủ yếu thuộc khu vực miền Nam, trong khi đó hầu hết các khu vực ở miền Bắc và miềnTrung đều có giá trị ag khá lớn nên việc áp dụng các quy định trong TCVN 9386 để tính toán thiết kếkết cấu chịu động đất là bắt buộc. Ví dụ, giá trị ag = 0,12g (hoặc ag S = 0,162g với S = 1,35) đượcthấy phổ biến ở nhiều khu vực đồng bằng Bắc Bộ và giá trị lớn nhất của ag lên đến 0,22g ở một sốvùng núi phía Bắc. Đối với kết cấu thép, TCVN 5575:2024 [7] được biên soạn cập nhật từ tiêu chuẩn của Nga (SP16.13330.2017 và SP 294.1325800.2017) và dự kiến sẽ có hiệu lực sử dụng từ cuối năm 2024, thaythế cho phiên bản cũ là TCVN 5575:2012. Tiêu chuẩn này (cũng giống như TCVN 5574:201 ...