Hợp lý hóa phản ứng kết cấu lõi cứng nhà nhiều tầng chịu tải trọng động đất

Đề tài do PGS.TS Nguyễn Văn Hùng và ThS. Ninh Đức Thuận (ĐH Xây dựng) thực hiện nghiên cứu tìm hiểu trạng thái làm việc thực của lõi cứng và nâng cao độ cứng của lõi cũng như của nhà khi chịu tải trọng ngang.
Nghiên cứu phát hiện ra hiệu ứng đốt tre và đặc biệt tiết diện ngang của cây tre là hình tròn nên khả năng chịu xoắn càng cao. Mặc dù có chiều cao tương đối lớn nhưng chịu được những trận gió bão rất lớn mà không gãy, bởi tre có độ đàn hồi, độ bền rất cao và cấu trúc đốt tre được chia thành các đoạn với các đốt có độ cứng nhất định. Hiệu ứng đốt tre của lõi cứng chính là sự kết hợp giữa sàn và lõi cứng tại từng tầng trong nhà nhiều tầng nhằm hợp lý hóa phản ứng kết cấu lõi cứng nhà nhiều tầng chịu tải trong động đất.
Theo đó, khi sàn làm việc đồng thời với lõi cứng thì độ cứng tổng thể của công trình sẽ tăng lên. Độ cứng của sàn có ảnh hưởng đến chuyển vị xoay, chuyển vị đỉnh của công trình, khi có xét đến sàn sẽ làm giảm chuyển vị xoay và chuyển vị đỉnh của công trình, làm tăng độ cứng của công trình. Việc thay đổi chiều dày sàn và chiều cao tầng để điều khiển phản ứng của công trình trong tính toán so với sơ đồ không gian dựa trên hiệu ứng đốt tre, với tải trọng động đất để tìm được phương án hợp lý của kết cấu là một ý tưởng mới và phù hợp với phương pháp tính hiện tại có sự hỗ trợ của máy tính điện tử. Với chiều cao và bề rộng công trình không đổi, chúng ta có thể chọn ra được chiều dày sàn và chiều cao tầng với số tầng hợp lý có lợi cho tính kháng chấn của kết cấu công trình. Trạng thái nội lực của sàn xung quanh lõi cứng là phức tạp, mô-men có giá trị lớn và đổi dấu, nội lực tại điểm sàn liên kết với lõi cứng lớn hơn nhiều so với tại điểm biên và điểm giữa ô sàn. Trong cùng một sơ đồ kết cấu, tại vị trí sàn liên kết với lõi cứng kết quả khảo sát cho thấy giá trị mô-men tăng dần theo chiều cao trong khi tính toán theo lý thuyết đàn hồi thì giá trị mô-men là không đổi theo các tầng. Từ đó, kiến nghị khi thiết kế nhà nhiều tầng cần cấu tạo, bố trí cốt thép liên kết sàn và lõi cứng để chịu ứng suất tập trung cục bộ, làm tăng khả năng làm việc tương hỗ giữa sàn và lõi cứng, tăng khả năng chịu lực ngang của nhà nhiều tầng, nâng cao độ cứng, độ ổn định của toàn nhà.