Hiệu ứng bậc 2 (P-Delta)

Hiệu ứng bậc 2 là sự xét đến nội lực gia tăng trong cấu kiện do tác dụng lệch trục của tải trọng thẳng đứng. Được đề cập đến trong TCVN 9386:2012 mục 4.4.2.2.(2)

Dưới tác dụng của tải trọng động đất và do sự cho phép làm việc ngoài giới hạn đàn hồi, kết cấu thường có chuyển vị ngang lớn, các tải trọng thẳng đứng do đó không nằm ở vị trí ban đầu mà chuyển dịch sang vị trí mới làm gia tăng nội lực trong các cấu kiện do tác dụng lệch trục.

Hiệu ứng bậc 2 (P-Delta) được đánh giá thông qua hệ số độ nhạy θ = (Ptot * dr)/(Vtot * h) trong đó:

  • Ptot là tổng trọng lực tại tầng đang xét và tất cả các tầng ở trên nó
  • Vtot là tổng lực cắt tầng do động đất gây ra tại tầng đang xét
  • dr là chuyển vị ngang thiết kế tương đối giữa các tầng
  • h là chiều cao tầng đang xét

Công thức xác định θ có thể viết lại như sau: θ = q * drif * (Ptot/Vtot) trong đó q là hệ số ứng xử của kết cấu, drif là chuyển vị lệch tầng (chuyển vị tương đối chia cho chiều cao tầng) được lấy trong mô hình phân tích đàn hồi dưới tác dụng của phổ thiết kế

Điều kiện khống kế hiệu ứng bậc 2 phụ thuộc giá trị hệ số độ nhạy θ :

  • Khi θ ≤ 0.1 : không cần xét đến hiệu ứng bậc 2
  • Khi 0.1 < θ ≤ 0.2 : các hiệu ứng bậc 2 có thể được xét đến một cách gần đúng bằng cách nhân các hệ quả tác động với hệ số bằng 1/(1-θ)
  • Giá trị θ không được lớn hơn 0.3

Để hạn các hiệu ứng bậc 2 ở mức thấp nhất, hệ kết cấu cần được thiết kế với độ cứng ngang lớn, khi đó giá trị drif sẽ giảm xuống kéo theo sự giảm xuống của giá trị θ