Biến dạng của nút khung bê tông cốt thép chịu động đất

Trong xây dựng, hệ kết cấu khung bê tông cốt

thép (BTCT) chịu mômen được sử dụng khá phổ

biến. Hệ kết cấu này được tạo thành từ các cấu

kiện dầm và cột liên kết với nhau tại các nút. Ứng

xử của khung BTCT dưới tác động động đất phụ

thuộc vào độ cứng, độ bền và độ dẻo của các bộ

phận: dầm, cột và nút. Trong các bộ phận này, nút

khung đóng vai trò rất quan trọng trong việc truyền

lực giữa các cấu kiện khung và về nguyên tắc

chúng không được phá hoại trước dầm và cột [1][6].

Hiện nay, các khung BTCT được thiết kế để có

phản ứng không đàn hồi dưới tác động động đất.

Các kết quả nghiên cứu cho thấy, lực cắt tác động

lên nút khung có giá trị lớn hơn nhiều so với các

dầm và cột bao quanh, gây ra biến dạng cắt đáng

kể cho vùng nút [7][9]. Vấn đề này đã được các nhà

khoa học quan tâm nghiên cứu trong vài thập niên

gần đây, nhưng một sự hiểu biết chung về cơ cấu

chịu lực cũng như biến dạng của nút khung vẫn

chưa thật đầy đủ và đạt được sự đồng thuận cần

thiết [1][3][4][9].Tuy vậy, nhiều mô hình tính toán độ

bền và độ cứng của các nút khung BTCT đã được

đề xuất, góp phần đáng kể vào việc đảm bảo tính

hiệu quả và an toàn cho các công trình xây dựng

trong các vùng có động đất.

Nội dung bài báo giới thiệu một số kết quả

nghiên cứu thực nghiệm và lý thuyết về biến dạng

của nút khung BTCT được thiết kế và cấu tạo theo

các phương án khác nhau tồn tại trong thực tế xây

dựng ở Việt Nam, góp phần làm sáng tỏ một số vấn

đề về ứng xử của nút khung dưới tác động động

đất. Các nghiên cứu thực nghiệm được thực hiện

tại Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Động đất – Viện

Khoa học công nghệ xây dựng (IBST) – Bộ Xây

dựng.

pdf 7 trang kimcuc 7100
Bạn đang xem tài liệu "Biến dạng của nút khung bê tông cốt thép chịu động đất", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Biến dạng của nút khung bê tông cốt thép chịu động đất

Biến dạng của nút khung bê tông cốt thép chịu động đất
KẾT CẤU - CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG 
18 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2017 
BIẾN DẠNG CỦA NÚT KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP CHỊU ĐỘNG ĐẤT 
ThS. VÕ MẠNH TÙNG, PGS.TS. NGUYỄN LÊ NINH 
Trường Đại học Xây dựng 
Tóm tắt: Bài báo giới thiệu một số kết quả 
nghiên cứu thực nghiệm và lý thuyết về biến dạng 
của nút khung bê tông cốt thép được thiết kế và cấu 
tạo theo các phương án khác nhau tồn tại trong 
thực tế xây dựng ở Việt Nam, góp phần làm sáng tỏ 
một số vấn đề về ứng xử của nút khung dưới tác 
động động đất. 
Abstract: The paper presents some 
experimental results and the theory of deformation 
of beam-column joint of reinforced concrete frame, 
which is designed and constructed according to 
different methods exist in construction reality in 
Vietnam, contributing to clarify the behavior of joint 
under the impact of earthquakes. 
1. Đặt vấn đề 
Trong xây dựng, hệ kết cấu khung bê tông cốt 
thép (BTCT) chịu mômen được sử dụng khá phổ 
biến. Hệ kết cấu này được tạo thành từ các cấu 
kiện dầm và cột liên kết với nhau tại các nút. Ứng 
xử của khung BTCT dưới tác động động đất phụ 
thuộc vào độ cứng, độ bền và độ dẻo của các bộ 
phận: dầm, cột và nút. Trong các bộ phận này, nút 
khung đóng vai trò rất quan trọng trong việc truyền 
lực giữa các cấu kiện khung và về nguyên tắc 
chúng không được phá hoại trước dầm và cột [1][6]. 
Hiện nay, các khung BTCT được thiết kế để có 
phản ứng không đàn hồi dưới tác động động đất. 
Các kết quả nghiên cứu cho thấy, lực cắt tác động 
lên nút khung có giá trị lớn hơn nhiều so với các 
dầm và cột bao quanh, gây ra biến dạng cắt đáng 
kể cho vùng nút [7][9]. Vấn đề này đã được các nhà 
khoa học quan tâm nghiên cứu trong vài thập niên 
gần đây, nhưng một sự hiểu biết chung về cơ cấu 
chịu lực cũng như biến dạng của nút khung vẫn 
chưa thật đầy đủ và đạt được sự đồng thuận cần 
thiết [1][3][4][9].Tuy vậy, nhiều mô hình tính toán độ 
bền và độ cứng của các nút khung BTCT đã được 
đề xuất, góp phần đáng kể vào việc đảm bảo tính 
hiệu quả và an toàn cho các công trình xây dựng 
trong các vùng có động đất. 
Nội dung bài báo giới thiệu một số kết quả 
nghiên cứu thực nghiệm và lý thuyết về biến dạng 
của nút khung BTCT được thiết kế và cấu tạo theo 
các phương án khác nhau tồn tại trong thực tế xây 
dựng ở Việt Nam, góp phần làm sáng tỏ một số vấn 
đề về ứng xử của nút khung dưới tác động động 
đất. Các nghiên cứu thực nghiệm được thực hiện 
tại Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Động đất – Viện 
Khoa học công nghệ xây dựng (IBST) – Bộ Xây 
dựng. 
2. Nghiên cứu thí nghiệm biến dạng các nút 
khung 
2.1. Thiết kế các mẫu thí nghiệm 
Các mẫu thí nghiệm là các nút khung trong với 
tỷ lệ 1:1, được trích xuất từ một nhà khung BTCT 
cao 3 tầng chịu động đất ở Việt Nam. Công trình 
được thiết kế theo3 phương án sau: (1) theo TCVN 
9386:2012 [13], (2) hệ quả tác động trong tình 
huống động đất được xác định theo TCVN 
9386:2012, còn tính toán và cấu tạo cốt thép theo 
TCVN 5574:2012 [12] và (3) theo SP 
14.13330.2014 của Liên Bang Nga [11]. Ký hiệu của 
3 loại mẫu thí nghiệm tương ứng với 3 phương án 
thiết kế này là NK1, NK2 và NK3. Kích thước cơ 
bản và cấu tạo các mẫu thí nghiệm được cho ở 
hình 1. Bảng 1 là cấu tạo cốt thép các mẫu thí 
nghiệm, còn bảng 2 là tính năng cơ lý của vật liệu 
chế tạo các mẫu thí nghiệm. Các mẫu thí nghiệm 
được chế tạo tại Phòng Thí nghiệm và Kiểm định 
Công trình – Trường Đại học Xây dựng (NUCE). 
2.2. Quy trình chất tải và các thiết bị đo 
KẾT CẤU - CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG 
 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2017 19 
(a) Mẫu NK1 (b) Mẫu NK2 
 (c) Mẫu NK3 
Hình 1. Chi tiết các mẫu thí nghiệm 
Để phản ánh đúng sơ đồ biến dạng của khung 
dưới tác động ngang, các mẫu thí nghiệm được 
dựng lắp và chất tải như trong hình 2a. Các mẫu thí 
nghiệm được liên kết khớp cố định tại đầu cột dưới 
và khớp di động tại hai đầu dầm. Đầu trên của cột 
tự do, chịu tác động đồng thời của lực ngang đổi 
chiều theo chu kỳ và lực thẳng đứng không đổi 
bằng 300 kN được tạo ra qua một kích thủy lực 
thông tâm. 
 Lịch sử quá trình chất tải ngang được cho ở 
hình 2b, gồm hai giai đoạn: giai đoạn kiểm soát lực 
và giai đoạn kiểm soát chuyển vị. Giai đoạn kiểm 
soát lực gồm hai chu kỳ nhằm xác định chuyển vị 
chảy dẻo ∆y và độ cứng thực tế Kt.nghiệm của các 
mẫu thí nghiệm. Ở giai đoạn kiểm soát chuyển vị, 
các mẫu thí nghiệm chịu các chuyển vị không đàn 
hồi với các độ dẻo chuyển vị µ∆ gia tăng dần nhằm 
mục đích xác định một cách gần đúng nhất có thể 
độ dẻo yêu cầu cũng như cho phép quan sát được 
ứng xử của mẫu cả trước và sau mỗi khi xuất hiện 
phá hoại nào đó ở mẫu thí nghiệm. Các chu kỳ nhỏ 
trung gian với độ dẻo cưỡng bức µ∆= 0.75 được 
đưa vào nhằm để cho các mẫu thí nghiệm và các 
thiết bị đo ổn định trở lại sau các chu kỳ không đàn 
hồi lớn xảy ra trước đó. 
Bảng 1. Cấu tạo cốt thép các mẫu thí nghiệm 
Mẫu thí nghiệm NK1 NK2 NK3 
Cốt thép dọc của dầm As=A’s (nhóm AII) 3Φ16 3Φ16 3Φ16 
Hàm lượng cốt thép dầm ρd 0.52% 0.52% 0.52% 
Cốt thép dọc của cột (nhóm AII) 8Φ16 4Φ16 4Ф18 
Hàm lượng cốt thép cột ρc 1.48% 0.74% 0.94% 
Cốt đai dầm ρđd (nhóm AI) Φ6a125;a240 Φ6a140; a270 Φ6a140; a270 
Hàm lượng cốt đai dầm 0.18%;0.09% 0.16%;0.08% 0.16%;0.08% 
Cốt đai cột ρđc (nhóm AI) 
Φ6a75,a177, 
Φ6a100,a187 Φ6a160,a240 Φ6a160,a240 
Hàm lượng cốt đai cột 0.37%;0.16% 0.28%;0.15% 0.1%;0.07% 0.1%;0.07% 
Cốt đai nút khung ρđn 6Φ6a75(D1); 6Φ6a75(D2) 3Φ6a160 3Φ6a160 
Hàm lượng cốt đai nút khung 0.37% 0.1% 0.1% 
KẾT CẤU - CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG 
20 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2017 
Các thiết bị đo đã được lắp đặt để đo các phản 
ứng tổng thể và cục bộ của các mẫu thí nghiệm. Ba 
loại thiết bị đo sau đây đã được sử dụng: cảm biến 
đo lực (load cell), các đầu đo LVDT (Linear Variable 
Differential Transformers) và các phiến đo biến 
dạng (electrical strain gauges) có độ giãn dài cao. 
Sơ đồ bố trí các thiết bị đo được thể hiện ở các hình 
3 và 4. 
Bảng 2. Các đặc trưng cơ lý của bê tông và cốt thép 
Bê tông Cốt thép 
Mẫu thí nghiệm NK1 NK2 NK3 Ф18 Ф16 Ф6 
fc lúc 28 ngày (MPa) 30 29 31 fy (MPa) 310 320 235 
Tuổi lúc thí nghiệm (ngày) 83 90 80 fu (MPa) 480 510 400 
fc lúc thí nghiệm (MPa) 31.5 32 31.7 Es(MPa) 2.1x105 
εc 0.0025 0.0025 0.0025 
Ec (MPa) 30000 30000 30000 
(a) (b) 
Hình 2. Sơ đồ dựng lắp và lịch sử chất tải ngang các mẫu thí nghiệm 
Hình 3. Sơ đồ bố trí LVDT để đo biến dạng cắt của nút khung và của dầm 
a) b) c) Mẫu NK1 d) Mẫu NK2,3 
Hình 4. Vị trí LVDT đo chuyển vị xoay dầm, cột và phiến đo biến dạng cốt thép 
2.3. Biến dạng cắt của nút khung 
 Dưới tác động ngang, các lực cắt trong dầm và 
cột làm nút khung bị biến dạng cắt. Biến dạng cắt 
này biểu thị độ cứng của nút khung và được đo 
bằng hai LVDT lắp theo các phương đường chéo 
của nó (hình 3a và 5a). Biến dạng cắt trung bình 
của pano nút khung được xác định theo phương 
trình sau: 
KẾT CẤU – CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG 
Tạp chí KHCN Xây dựng – số 4/2017 21 
Hình 6. Quan hệ biến dạng cắt γ 
 của nút khung – độ dẻo µ∆ 


2sin
21
D
 (1) 
trong đó: Δ1 và Δ2 – biến thiên chiều dài các đường chéo, D – chiều dài đường chéo (khoảng cách giữa 
các đầu đo LVDT) và θ – góc giữa đường chéo và phương ngang. 
 a) Bố trí LVDT đo biến dạng cắt b) Mẫu NK1 
 c) Mẫu NK2 d) Mẫu NK3 
Hình 5. Bố trí LVDT đo biến dạng cắt và quan hệ lực cắt tầng V – biến dạng cắt nút γ 
Các hình 5b, c và d là các đường cong biểu 
diễn mối quan hệ giữa lực cắt tầng V và biến dạng 
cắt γ của ba mẫu thí nghiệm.Các hình này cho thấy, 
biến dạng cắt γ của mẫu NK1 rất nhỏ, biến thiên 
đều và ổn định, trái ngược với các mẫu NK2 và 
NK3. Các hình 5c và d cũng cho thấy, các nút 
khung mẫu NK2 và NK3, trong một vài chu kỳ đầu 
tiên, có biến dạng cắt γ rất nhỏ, nhưng sau đó có 
một sự gia tăng đột biến về độ lớn. Quan hệ giữa 
biến dạng cắt γ của nút khung và độ dẻo chuyển vị 
μΔ ở hình 6, cũng cho thấy điều này. Theo TCVN 
9386:2012, nút khung phải được thiết kế để không 
bị phá hoại trước cột và dầm, trong khi theo các tiêu 
chuẩn SP 14.13330.2014 và TCVN 5574:2012 nguy 
cơ phá hoại này ngang nhau. Các kết quả thí 
nghiệm ở cả ba mẫu đã cho thấy rất rõ điều này. 
Biến dạng cắt của nút khung mẫu NK1 nhỏ và có 
dạng gần tuyến tính, phá hoại nút xảy ra sau phá 
hoại dầm và cột, trong khi ở cácmẫu NK2 và NK3 
biến dạng cắt lại rất lớn và có tính phi tuyến rất 
mạnh (Hình 6). Sự phá hoại của các nút khung mẫu 
NK2 và NK3 xảy ra gần như đồng thời với phá hoại 
(cắt và uốn) các dầm và cột bao quanh. 
2.4. Lực cắt nút khung 
Lực cắt nút khung được xác định theo biểu thức 
sau [7]: 
 1 2( )jh s s s cV A A f V (2) 
trong đó:Vjh – lực cắt nút khung theo phương 
ngang; As1 và As2– diện tích cốt thép dọc ở mặt trên 
và dưới dầm; fs - ứng suất trung bình trong cốt thép 
dọc của dầm (lấy ở phiến đo ứng suất cốt thép 
dầm); Vc - lực cắt cột. 
 Hình 7 là các biểu đồ biểu diễn mối quan hệ 
giữa lực cắt nút Vjh và biến dạng cắt nút γ của ba 
KẾT CẤU – CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG 
22 Tạp chí KHCN Xây dựng – số 4/2017 
mẫu thí nghiệm ở chiều (gia tải) dương. Bảng 3 
tổng hợp các giá trị lực cắt nút Vjh lớn nhất và biến 
dạng cắt nút γ tương ứng của cả ba mẫu thí nghiệm 
ở chiều dương lẫn âm. Các kết quả tính toán và đo 
đạc cho thấy, nút khung NK1 có lực cắt nút Vjh lớn 
hơn so với các mẫu NK2 và NK3. Biến dạng cắt nút 
γ tại thời điểm lực cắt nút Vjh đạt giá trị lớn nhất của 
nút khung NK1 bằng một nửa so với nút khung NK2 
và bằng khoảng một phần bốn so với nút khung 
NK3 ở chiều dương. Khả năng chịu cắt Vjh của nút 
khung NK1 gần như không bị suy giảm cho tới khi 
kết thúc thí nghiệm. 
Các thông số NK1 NK2 NK3 
Vjh,max(kN) 
Dương 372,7 333,5 368,3 
Âm 380,2 357,1 369 
γ (rad) tương 
ứng Vjh,max 
Dương 0,002 0,004 0,0075 
Âm 0,003 0,004 0,012 
γ (rad) 
kết thúc TN 
Dương 0,005 0,013 0,0096 
Âm 0,0025 0,009 0,0155 
Hình 7. Quan hệ Vjh– γ chiều dương Bảng 3. Lực cắt nút Vjh lớn nhất và biến dạng cắt nút γ 
 Việc phân tích một cách toàn diện ứng xử các 
mẫu thí nghiệm dưới tác động ngang và đứng (biến 
dạng uốn và cắt của các đầu mút dầm và cột quanh 
nút khung, biến dạng cắt nút khung, biến dạng của 
các loại cốt thép trong và ngoài vùng nút) cho thấy 
ứng xử của nút khung bị chi phối bởi một sự tương 
tác rất phức tạp giữa các cơ cấu cắt, bám dính và 
bó xảy ra trong một vùng có diện tích hạn chế. Các 
kết quả thí nghiệm cũng cho thấy, biến dạng cắt của 
nút khung phụ thuộc chủ yếu vào cách cấu tạo nút, 
đặc biệt là vai trò của cốt thép đai và cốt thép dọc 
trung gian của cột đi qua vùng nút khung. Mức độ 
biến dạng thấp của nút khung mẫu NK1 có thể quy 
cho độ lớn của hàm lượng cốt thép đai (lớn hơn 3,7 
lần so với các mẫu NK2 và NK3 – bảng 1) và vai trò 
của cốt thép dọc trung gian của cột. Điểm khác biệt 
duy nhất ở hai mẫu NK2 và NK3 là đường kính cốt 
thép dọc cột làm cho tỷ số độ bền uốn cực hạn của 
cột và dầm Myi,c/Myi,d ở mẫu NK2 bằng 1,02<1,12 so 
với mẫu NK3. Như vậy, việc gia tăng tỷ số Myi,c/Myi,d 
ở mẫu NK3 có vẻ là một điều kiện làm gia tăng biến 
dạng nút khi nút không được cấu tạo bó một cách 
phù hợp. 
3. Ứng suất cắt nút khung 
Ứng suất cắt nút khung là một yếu tố quan trọng 
ảnh hưởng tới độ bền lẫn độ cứng của nút khung. 
Trên cơ sở lực cắt nút theo phương ngang Vjh (Biểu 
thức 2), ứng suất cắt nút theo phương ngang được 
xác định theo biểu thức sau [7]: 
cj
jh
jh hb
V
  (3) 
trong đó hc là chiều cao tiết diện của cột, còn bj là bề 
rộng hiệu dụng của nút khung:
 min , 0,5j c b cb b b h nếu bc ≥ bb và
 min , 0,5j b b cb b b h nếu bc< bb với bc và bb 
tương ứng là bề rộng của tiết diện cột và dầm 
[2][5][13][7]. 
 Các kết quả thí nghiệm thu được (hình 6 và 
bảng 3) cho thấy, ứng suất cắt nút τjh,max lớn nhất 
của mẫu NK1 bằng 3,1 MPa, trong khi các mẫu NK2 
và NK3 đạt giá trị tương ứng bằng 2,92MPa và 
3,01MPa. 
Trong các tiêu chuẩn thiết kế, ứng suất cắt nút 
khung được biểu thị qua ứng suất cắt tiêu chuẩn. 
Các tiêu chuẩn thiết kế thường giới hạn ứng suất 
cắt tiêu chuẩn của nút khung phải nhỏ hơn một giá 
trị được biểu thị theo cường độ chịu nén fc của bê 
tông. Sau đây là quy định về ứng suất cắt nút khung 
BTCT trong một số tiêu chuẩn thiết kế điển hình: 
(i) Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 9386:2012)[13] 
và của châu Âu (EN 1998-1:2004) [14] giới hạn ứng 
suất cắt tiêu chuẩn τjh của nút khung trong ở nhà có 
cấp dẻo cao (DCH) phải nhỏ hơn trị số ứng suất xác 
định theo biểu thức sau: 
 1jh cdf

 

 (4) 
KẾT CẤU – CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG 
Tạp chí KHCN Xây dựng – số 4/2017 23 
trong đó 
250
16.0 ckf - hệ số xét tới sự giảm 
cường độ chịu nén của bê tông do biến dạng kéo 
theo phương ngang, fcd và fck – tương ứng là cường 
độ chịu nén thiết kế và cường độ chịu nén đặc trưng 
của bê tông, ν = N/(bchcfcd)– chỉ số lực dọc của cột. 
 Đối với nhà có cấp dẻo trung bình (DCM) nút 
khung được bố trí cốt thép chịu cắt như ở cột liền 
kề. 
 (ii) Tiêu chuẩn ACI 318M-2011 [2] quy định: 
 • Đối với các khung chịu mômen trung gian 
(trong vùng động đất 2), các nút khung phải có 
lượng cốt thép đai không ít hơn trị số sau: 
,min
0,350,062 b bv c
yt yt
b s b sA f
f f
 (5) 
 • Đối với các khung chịu mômen đặc biệt (trong 
các vùng động đất 3 và 4), ứng suất cắt tiêu chuẩn 
τjh của nút khung phải nằm trong giới hạn sau: 
cjh f7,1  khi có dầm ở 4 mặt nút, 
1,2jh cf khi có dầm ở 3 mặt nút hoặc ở 2 mặt 
đối diện và cjh f0,1  cho các trường hợp khác. 
Ngoài ra, cốt thép ngang trong vùng nút khung phải 
thỏa mãn biểu thức (5). 
 Trong các biểu thức trên, fc và fyt – tương ứng là 
cường độ chịu nén đặc trưng của bê tông và cường 
độ đặc trưng của cốt thép đai, s – bước cốt đai, bb – 
bề rộng dầm. 
(iii) Tiêu chuẩn NZS 3101 (2006) [5] của New 
Zealand xét tới sự góp phần của cơ cấu dải nén 
chéo lẫn cơ cấu giàn và kiến nghị giá trị giới hạn 
của ứng suất cắt tiêu chuẩn của nút khung τjh≤ 0,2fc 
cho cơ cấu dải nén chéo, không xét tới hiệu ứng bó 
được tạo ra từ các cấu kiện quy tụ vào nút như tiêu 
chuẩn Hoa Kỳ, trong đó fc cường độ chịu nén đặc 
trưng của bê tông. 
 Với các thí nghiệm đã thực hiện, kết quả tính 
toán với fc (ACI) =fc (NZS)=fck(EC)=31.5 MPa (bảng 2) của 
mẫu NK1: ACI 318M-11 cho 1,2jh cf = 6,73 
MPa, NZS3101-1:2006 cho jh =0,2fc = 6,3MPa và 
TCVN 9386:2012 cho τjh = 7,49MPa. Các kết quả 
này cho thấy, TCVN 9386:2012 cho trị số giới hạn 
τjh lớn nhất, phù hợp với một số kết quả nghiên cứu 
gần đây [4]. Cần lưu ý rằng, vùng động đất lớn nhất 
quy định trong TCVN 9386:2012 chỉ tương đương 
với vùng động đất 2A quy định trong UBC – 97 [15], 
nghĩa là các khung được thiết kế ở Việt Nam theo 
DCM và DCH chỉ tương ứng với loại khung chịu 
mômen trung gian theo tiêu chuẩn ACI 318M-2011, 
không phải loại khung chịu mômen đặc biệt. 
 Hàm lượng cốt thép đai tối thiểu trong vùng nút 
các khung chịu mômen trung gian xác định theo 
biểu thức (5) trong ACI 318M-2011 cho mẫu NK1, 
ρđ,min= 0,15%. So sánh với trị số này, hàm lượng cốt 
đai trong vùng nút ở mẫu NK1 lớn hơn 2,5 lần, còn 
các mẫu NK2 và NK3 nhỏ thua 1,5 lần (bảng 1). 
Trong khi đó, các ứng suất cắt τjh lớn nhất của cả 3 
mẫu thí nghiệm đều nhỏ thua một nửa trị số τjh giới 
hạn được tính toán theo cả ba tiêu chuẩn ở trên, 
nhưng ứng xử các nút khung mẫu NK2 và NK3 lại 
hoàn toàn không phù hợp với một cơ cấu dẻo. Điều 
này chứng tỏ rằng, đối với các khung BTCT được 
thiết kế ở Việt Nam, giới hạn hàm lượng cốt thép 
đai trong vùng nút khung quan trọng hơn giới hạn 
ứng suất cắt. 
4. Kết luận 
Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu thực 
nghiệm và lý thuyết về biến dạng các nút khung 
BTCT, có thể rút ra các kết luận sau: 
(i) Các nút khung được thiết kế theo các tiêu 
chuẩn khác nhau đều bị biến dạng đáng kể, ngay cả 
khi được thiết kế theo quan niệm kháng chấn hiện 
đại (TCVN 9386:2012). 
(ii) Các cốt thép đai và cốt thép cột trung gian 
trong vùng nút khung có vai trò cực kỳ quan trọng 
trong việc bảo đảm độ bền và độ cứng cho vùng nút 
khung. Đối với các khung thuộc cấp dẻo trung bình 
(DCM), hàm lượng cốt thép đai trong vùng nút 
khung là một điều kiện rất quan trọng để đảm bảo 
hiệu ứng bó bê tông chứ không phải là ứng suất cắt 
nút khung theo phương ngang. Do đó, cần phải 
nghiên cứu điều chỉnh và bổ sung các điều kiện 
đảm bảo độ cứng cũng như độ bền của nút khung 
cho các nhà có cấp dẻo trung bình (DCM) lẫn cao 
(DCH) trong TCVN 9386:2012 cho phù hợp hơn. 
(iii) Các nút khung được thiết kế theo tiêu 
chuẩn của Nga (SP 14.13330.2014) và của Việt 
Nam (TCVN 5574:2012) hoàn toàn không phù hợp 
để phát triển cơ cấu phá hoại dẻo ở hệ kết cấu 
khung BTCT chịu động đất. 
(iv) Cần xét tới biến dạng của nút khung trong 
phân tích hệ kết cấu khung chịu động đất. 
KẾT CẤU – CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG 
24 Tạp chí KHCN Xây dựng – số 4/2017 
Lời cảm ơn 
Các tác giả bày tỏ lòng cảm ơn tới các cán bộ 
Phòng thí nghiệm và kiểm định công trình – Trường 
đại học Xây Dựng (NUCE) và Phòng nghiên cứu thí 
nghiệm Động đất - Viện Chuyên ngành kết cấu 
Công trình Xây dựng - Viện Khoa học Công nghệ 
Xây dựng (IBST) đã giúp đỡ chúng tôi thực hiện 
công tác nghiên cứu thí nghiệm. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. A.K. Kaliluthin, S. Kothandaraman, T.S. Suhail 
Ahamed, A Review on behavior of reinforced concrete 
beam-column joint, International Journal of Innovative 
Research in Science, Engineering and Technology, 
2014. 
2. ACI 318M-11, Building Code Requirements for 
Structural Concrete and Commentary – American 
Concrete Institut - Sep. 2011 
3. Beckingsale C.W. Post-Elastic Behavior of Reinforced 
Concrete Beam-Column Joints, Research Report 80-
20, Department of Civil Engineering, University of 
Canterbury, Christchurch, New Zealand, August 1980. 
4. Jaehong Kim, James M. LaFave. Joint Shear Behavior 
of Reinforced Concrete Beam-Column Connections 
subjected to Seismic Lateral Loading, Department of 
Civil and Environmental Engineering University of 
Illinois, 2009. 
5. New Zealand Standard Code of Practice for the 
Design of Concrete Structures, NZS 3101: Part 1, 
1982. 
6. Nguyễn Lê Ninh (2007): Động đất và thiết kế công 
trình chịu động đất, Nhà xuất bản Xây dựng. 
7. Nguyên Lê Ninh, Võ Mạnh Tùng. Một số vấn đề về 
việc thiết kế nút khung bê tông cốt thép toàn khối chịu 
động đất, Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng sô 
25, 5-2015. 
8. Nilanjan Mitra (2007). An analytical study of reinforced 
concrete beam-column joint behavior under seismic 
loading. University of Washington, USA. 
9. Paulay T., Priestley M.J.N (1992). “Seismic design of 
reinforced concrete and masonry buildings”, John 
Wiley. 
10. Sangjoon Park, Khalid M (2012). Mosalam, 
Experimental and Analytical Studies on Reinforced 
Concrete Buildings with Seismically Vulnerable Beam- 
Column Joints, Pacific Earthquake Engineering 
Research Center (PEER). 
11. SP 14.13330.2011 -СТРОИТЕЛЬСТВО В 
СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ. 
12. TCVN 5574:2012(2012), “Kết cấu bê tông và bê tông 
cốt thép”, Nhà Xuất bản Xây dựng, Hà Nội. 
13. TCVN 9386:2012(2012), “Thiết kế công trình chịu 
động đất”, Nhà Xuất bản Xây dựng, Hà Nội. 
14. EN 1998-1:2004,“Design ofstructures forearthquake 
resistance”, 2004. 
15. UBC97, Uniform Building Code, 1997. 
Ngày nhận bài: 17/10/2017. 
Ngày nhận bài sửa lần cuối: 13/12/2017. 

File đính kèm:

  • pdfbien_dang_cua_nut_khung_be_tong_cot_thep_chiu_dong_dat.pdf