STEEL CONSTRUCTIONTODAY & TOMORROW(Số 50 tháng 4/2017)Ấn phẩm chung của Liên đoàn thép Nhật Bảnvà Hiệp hội xây dựng thép Nhật BảnBản tiếng ViệtBản tiếng Anh của Xây dựng thép Hôm nay và
Ngày mai được xuất bản ba lần một năm và đượcphát hành trên toàn thế giới tới các doanh nghiệp
và các công ty có quan tâm trong tất cả các ngànhcông nghiệp và các tổ chức quản lý. Mục đínhchính của ấn phẩm là giới thiệu các tiêu chuẩn và
chi tiết kỹ thuật liên quan đến xây dựng thép, các
thí dụ về dự án xây dựng tiên tiến, các công nghệvà vật liệu xây dựng tiên tiến và các vấn đề tương
tự trong xây dựng nhà và xây dựng công trình.
Nhằm giúp đọc giả Việt Nam dễ hiểu hơn các
bài báo này, một bản tiếng Việt đã được làm và đikèm với bản tiếng Anh. Các hình ảnh, hình minhhọa và bảng biểu bằng tiếng Anh được đính kèm ởtrang cuối của từng bài báo trong bản tiếng Việtnày. Ngoài ra, khi cần khẳng định thêm về mặt kỹthuật của văn bản hoặc các chi tiết kỹ thuật khác,
xin hãy tham khảo thêm ở bản tiếng Anh.

Nội dung số 50 tháng 4 năm 2017:Số đặc biệt: Hiệp hội Xây dựng thép Nhật Bản
Khen thưởng của JSSC cho các thành tựu nổi bật trongnăm 20161
Cầu dây võng nhịp lớn cho người đi bộ
Sân bóng đá thành phố Suita
23Phương pháp CFH cho nhà khung thépCơ chế phá hoại các khe co giãn răng thép4Cường độ của các mối nối hàn khung thép lớn5Nội dung đặc biệt: Tăng cường kháng chấn cho các tòanhà và công trình cầu
Phá hủy và dịch chuyển do động đất trong tiêu chuẩn
kháng chấn của Nhật Bản
6
8~16
Các ví dụ về dự an tăng cường kháng chấnNhà nhiều tầng Kawaramachi, Tòa nhà trường học
Yakumi Gakuen, Tòa nhà ga Asakusa, Tòa nhà trụ sở
chính ngân hàng Shikoku, Tòa nhà Shinjuku Nomura,Cầu Katashinagawa, Cầu Nishiike
Nội dung đặc biệt: Thép không rỉPhát triển vật liệu hàn cường độ cao cho thép
SUS304A

17

Các hoạt động của JSSC
18
Số trang xin tham khảo phiên bản tiếng Anh của tạp
chí số 50.
Phiên bản tiế ng Viê ̣t: ©Liên đoàn Thép Nhâ ̣t Bản 2017Liên đoàn Thép Nhâ ̣t Bản3-2-10 Nihonbashi-Kayabacho, Chuo-ku, Tokyo
103-0025, Japan
Fax: 81-3-3667-0245 Phone: 81-3-3669-4815
Mail address: sunpou@jisf.or.jp
URL http://www.jisf.or.jp1Số đặc biệt: Hiệp hội Xây dựng thépNhật Bản

tiêu được gió xoáy (Xem Hình 2).
Sau khi lắp đặt các tháp chính, kéo dây dẫn, lắp đặtlề người đi và dây cáp, kết cấu phần trên của cầu đượclắp ráp bằng phương pháp cần cẩu cáp do các điều kiệnđịa hình của thung lũng tại vị trí lắp dựng cầu.
Cầu được lắp dựng trong các điều kiện khí hậu khắcnghiệt đặc trưng của vùng đồi thấp dưới chân núi ví dụnhư gió thổi từ vịnh Suruga, sương mù dày và tuyết rơitrong các tháng mùa đông, cầu được hoàn thành đưa
vào khai thác tháng 12/2015.

Khen thưởng của JSSC cho các thành tựu nổibật trong năm 2016
(Trang 1)
 Giải thưởng thành tựu nổi bậtCầu dây võng nhịp lớn cho người đi bộ“Mishima SKYWALK”

Ảnh 1 Toàn cảnh cầu Mishima SKYWALKẢnh 2 Thí nghiệm hầm gióHình 1 Bố trí chung cầu Mishima SKYWALKHình 2 Mặt cắt ngang cầu Mishima SKYWALKĐơn vị đoạt giải: Tổng công ty Công nghiệp Kawada
và Công ty ChodaiCầu dây võng dài nhất cho người đi bộ ở Nhật BảnCầu dây võng Hakone Seiroku Mishima là cầu treo
dành cho người đi bộ được xây dựng ở Mishima, quậnShizuoka. Cầu mang tên “Mishima SKYWALK”, cónhịp chính dài 400m và là Cầu dây võng dài nhất chongười đi bộ ở Nhật Bản (Hình 1).
Vì cầu nằm ở nơi có cảnh quan đẹp cần có tầm nhìntoàn cảnh của núi Phú Sĩ và vịnh Suruga nên thiết kếcủa cầu được thực hiện để hấp dẫn được du khách tậptrung vào vị trí đẹp nhờ có cầu Mishima SKYWALK.
Ngoài ra, dự án cầu được thực hiện bằng các nguồn
vốn tư nhân là trường hợp hiếm trong xây dựng các kếtcấu lớn (Tham khảo Ảnh 1).
Thiết kế chống gió và phương pháp lắp dựng tiêntiếnĐể xây dựng cầu phù hợp và làm nổi bật cảnh quanđẹp nhằm tạo ra một điểm thăm quan mới, từng giaiđoạn trong quá trình thiết kế được chăm chút chi tiết sửdụng đỉnh núi Phú Sĩ làm chủ đề cho thiết kế từ cấuhình và màu sắt của các tòa tháp chính tới hình dángcủa lan can cầu và màu sắc của lớp phủ mặt cầu.
Để kiểm toán sức kháng gió của cầu, các đặc trưngcủa điều hiện gió được xác định bằng khảo sát hiệntrường và phân tích dòng số sử dụng mô hình hóa địahình bên ngoài tại vị trí lắp ráp cầu. Sau đó vận tốc gióthiết kế được xác định và thực hiện các thí nghiệm hầm
gió (Ảnh 2).
Từ kết quả các thí nghiệm hầm gió, dòng gió xoáyxoắn được xác định xuất hiện ở mặt cắt tiêu chuẩn có
lắp ráp đầu thon nghiên góc 900 và bố trí lưới thép rộng500mm ở giữa chiều rộng cầu. Để đối phó tình huống
này, chiều rộng phần lưới thép được mở rộng tới
630mm có khe hở rộng 20mm ở gần thành giúp triệt

2

Fig. 1 General Drawing of Mishima SKYWALKElevation

Plan

Fig. 2 Section of Mishima SKYWALKPhoto 1 Full view of Mishima SKYWALKPhoto 2 Wind tunnel tests

3

Trong dự án hiện nay, quy hoạch sàn gọn, kết cấuhợp lý và công nghệ hiện đại được kết hợp để đảm bảohiệu quả cao nhất về chất lượng kết cấu, hiệu quả xâydựng và giá thành công trình.

(Trang 2)
 Giải thưởng thành tựu nổi bật

Sân bóng đá thành phố Suita – Kết cấu
cách chấn cho mái
Đơn vị đoạt giải: Tổng công ty Takenaka

Ảnh 1 Toàn cảnhẢnh 2 Bên trong sân vận độngHình 1 Sắp xếp dàn ngang song song và kết cấu dàn bachiềuHình 2 Biểu đồ gia tốc ứng xử cực đại (mm/s2)(cấu kiện theo phương x tại dịch chuyển động đất cấp 2
theo phương x)

Sân bóng đá thành phố Suita là sân nhà của đội
bóng GAMBA OSAKA thuộc Liên đoàn bóng đá NhậtBản (J-League). Đây là sân vận động đầu tiên ở NhậtBản được xây dựng từ sự quyên góp của các cổ độngviên và các đơn vị tư nhân.
Ở giai đoạn thiết kế, sân vận động kiểu châu Âuđơn giản, gọn gàng được lựa chọn. Khung mái có cấuhình được lựa chọn mô phỏng hình ảnh các cầu thủđứng kề vai nhau và được thiết kế hài hòa với khungkết cấu (Xem Ảnh 1 và Ảnh 2).
Dàn ba chiều và kết cấu mái cách chấn“Kết cấu dàn ba chiều” và kết cấu mái cách chấn đượcdùng làm mái của sân vận động. Kết cấu dàn ba chiều
là một hệ thống khung có dàn được lắp đặt theo baphương: phương dọc, phương ngang và phương xiêngóc 450. Đối lập với hệ thống khung có các dàn đượcsắp xếp ở các chữ thập song song, kết cấu dàn ba chiều
cho phép lắp đặt dàn nhịp ngắn (Hình 1), nhờ đó làmgiảm mạnh trọng lượng của các khung thép. Các phầntử cách chấn gồm có tám gối cao su dạng tấm giảmchấn cao và tám gối trượt dịch chuyển tuyến tính.
Gia tốc ứng xử và lực xô giảmHình 2 thể hiện so sánh giữa gia tốc ứng xử cực đạicủa các cấu kiện theo phương X trong động đất dịchchuyển dọc (phương x) giữa kết cấu cách chấn và kếtcấu phân cách không kháng chấn. Kết quả so sánh chothấy gia tốc ứng xử của kết cấu cách chấn (a) giảmkhoảng 10% so với kết cấu phân cách không khángchấn (b). Ngoài rõ, rõ ràng là gia tốc ứng xử ở đầu dầmhẫng cấu kiện theo phương z cũng có thể giảm xuống
khoảng 10% và kết cấu cách chấn tăng cường độ an
toàn động đất không chỉ cho khung và cho cả các lối đivà cấu kiện nhẹ.
Hình 3 thể hiện biểu độ lực dọc thu được từ các kếtquả phân tích tĩnh (chu kỳ dài + tải trọng nhiệt độ(+300C)). Khi lực xô là khoảng 5.867kN sinh ra trong
kết cấu phân cách không kháng chấn thì phản lực gối
theo phương nằm ngang là gần như bằng 0 trong kếtcấu cách chấn giúp làm giảm mạnh các mặt cắt của cộtđỡ dàn trong kết cấu khung dưới từ 1,5mx6m xuống
còn 1,5mx1,5m.


4Photo 2 Inner view

Photo 1 Full viewFig. 1 Parallel-cross Truss Arrangement and 3D Truss Structure
T1 truss(span: 98.6 m)

T2 truss(span: 95.1 m)

T3 truss(span: 52.3 m)

Fig. 2 Profile of Maximum Response
Acceleration (mm/s2)(X-direction component at x-direction level 2 seismic motion)
X-direction

T4 truss(span: 37.4 m)

Max 1,788(a) Seismic-isolation

High-damping laminated rubber bearing
Linear-motion sliding bearing

X-direction

Max 23,491
220 m

90 m
Column Truss beam(b) Non-seismic-isolation(a) Parallel-cross truss (b) 3D truss structurearrangement

Fig. 3 Static Analytical Results(Axial force diagram: Long period+Temperature load (+30°C), kN)
Thrusting force:
5,867 kN

Thrusting force: Nearly 0

Axial force

Thrusting force: 29 kN

Non-seismic-isolation

Seismic-isolation

5Giới thiệu các dự án thực tế và kết quả đạt đượcPhương pháp CFH khung ngoài được áp dụng cho
các dự án xây dựng lại nhà ở khu vực Kamaishi chịuphá hoại trong Trận động đất lớn ở phía Đông NhậtBản năm 2011. Dưới các điều kiện nhân công hạn chếở Hamaishi và các khu vực Tohoku khác chịu ảnhhưởng của thảm họa, dự án xây dựng một tòa nhà 8tầng và các tòa nhà 5 tầng (Ảnh 1) được hoàn thành
xây dựng chỉ sau 1 năm, khoảng 2/3 thời gian dự kiếnđối với nhà kết cấu bê tông cốt thép. Trong ứng dụngthực tế, các tường panel tấm thép gấp nếp được lắp đặt
theo phương ngắn và các mối nối giữa dầm CFH và
cột CFH và các phương pháp kết cấu khác được sửdụng để nâng cao sức kháng chấn và hiệu quả xây
dựng.
Chúng tôi xem xét phương pháp CFH khung ngoàiđể có được nhiều thành tựu đáp ứng các yêu cầu của
chính quyền địa phương và công dân trong việc hoànthành ngay các dự án tái thiết. Chúng tôi đang nỗ lựcđể thúc đẩy các đóng góp xã hội thông qua cải tiến hơnnữa phương pháp nhà ở khung thép mới này.

(Trang 3)
 Giải thưởng thành tựu nổi bậtPhương pháp CFH khung ngoài dànhcho nhà nhiều tầng khung thépĐơn vị đoạt giải: Tổng công ty Takenaka và Tổng côngty Thép Nippon và Kim loại Sumitomo

Khi xây dựng nhà trung tầng và nhà cao tầng truyền
thống, kết cấu bê tông cốt thép thường được sử dụnglàm kết cấu chịu lực vì có thể dễ dàng đảm bảo sự làmviệc và thu được các lợi ích kinh tế. Tuy nhiên, hệthống kết cấu này có nhiều vấn đề về cách thức xử lý
các vấn đề môi trường và sự thiếu hụt nhân lực. Vì vậy,chúng tôi đã phát triển phương pháp “CFH khungngoài” là một hệ thống khung kết cấu thép triệt tiêunhững vấn đề lo ngại đó và tạo ra những ưu điểm mới.
Phương pháp CFH đã được áp dụng trong các dự án
xây dựng nhà trong thực tế.
Các mục tiêu và đặc trưng của Phương pháp CFH
khung ngoài
Các mục tiêu đặt ra trong quá trình phát triển
phương pháp nhà khung thép mới này bao gồm cungcấp nhà ngắn hạn không chịu ảnh hưởng của các điềukiện nhân lực, sức kháng chấn cao trong các trận độngđất lớn, khả năng linh hoạt áp dụng đáp ứng các thay
đổi trong các giai đoạn tuổi thọ, mở rộng không giantrong nhà có hiệu quả, hoàn thiện không gian trong nhà
và các ưu điểm kinh tế tương tự nhưng phương pháp
nhà nhiều tầng bằng kết cấu bê tông cốt thép. Điều này
dẫn tới việc phát triển phương pháp CFH khung ngoài
và phương pháp khung ngoài / trong trở thành mộtcông nghệ xây dựng nhà mới đem lại nhiều ưu điểm sovới nhà bằng kết cấu bê tông cốt thép. Công nghệ mới
này đảm bảo không gian trong nhà rộng rãi nhờ các cột,dầm gọn gàng và tầm nhìn thoáng.
Một đặc trưng quan trọng hơn của hai phương pháp
này là không chỉ tạo ra sức kháng chấn cao và độ cứngcao mà còn tạo ra sự linh hoạt trong việc sắp đặt sàn và
nâng cao hiệu quả xây dựng nhờ vào việc sử dụng các
thép hình H nhồi bê tông (CFH) làm khung ngoài và
phân cách các phần tử kháng chấn thành hai hướng
trực giao nhau. Những ưu điểm này cho phép giảmngắn hơn thời gian xây dựng so với phương pháp nhàkết cấu bê tông cốt thép, các dầm không xuất hiện trêntrần trong phòng, đảm bảo tạo ra các không gian sốngthoải mãi với nhờ mặt cắt mở rộng tới toàn bộ chiều
cao trần (Xem Hình 1 và Hình 2).

Hình 1 Tót tắt phương pháp CFH khung ngoài và trongHình 2 Chi tiết khung CFH ngoài
Ảnh 1 Mặt ngoài tòa nhà nhìn từ sân

6

Fig. 1 Outline of Outer Frame CFH Method▐ Inner frame

Short-side direction: H-shape
Column 500×250▐ Outer frameFig. 2 Detail of Outer Frame CFH Method

Outer long-side direction:
Concrete-ﬁlled steel frame
member (CFH member)
ColumnBeam
650×300
600×300▐ Detail of framing structure

Beam 500×200

Outer frame column
Lower-story section:
CFH member
Upper-story section:
ALC ﬁreproof covering

Outer frame CFH beam
(hot-dip galvanized)
Concrete placement at
adjacent execution yard
Hollowed composite
slab+Cast-in-place
concreteTie-beam for installation
Rust-preventive paint▐ Spread foundation
Independent footing foundation
Elimination of pile foundation due tolightweight structure▐ Corrugated steel plate wall panel
Short-side direction:
Securement of rigidity
Improvement of seismic
resistance(Photo: Hiroyuki Oki, Blue Hours)

Photo 1 Appearance seen from courtyard

7

CFH beam end
Non-bracket method:
No concrete ﬁlling for beam
end, temporary installation
using bolt, on-site weldingof beam end

Inner frame column
ALC, lining rockwool andother ﬁreproof coveringscủa tải trọng bánh xe. Các cấu kiện thép chịu hư hỏngtheo quá trình nêu trên.

(Ảnh 4) Giải thưởng luận ánKiểm chứng cơ chế phá hoạiNgoài ra trong cuộc khảo sát hiện nay, chúng tôi
còn tiến hành phân tích FEM các khe co giãn răng thépbị hư hỏng để hiểu được phạm vi ứng suất do lưu thôngxe gây ra trong các mặt cắt cấu kiện bị hư hỏng đểkiểm chứng cơ chế phá hoại.
Hình 3 trình bày mối quan hệ giữa phạm vi ứngsuất trong tấm mặt và chiều dài của các vết nứt thân.
Từ hình vẽ có thể thấy rằng khi vết nứt thân phát triển
thì dễ dẫn tới nứt tấm mặt do mỏi.

Cơ chế phá hoại khe co giãn răng théptrên các cầu đường bộNgười đoạt giải: Shuhei Sakai, Công ty TNHH đường
cao tốc miền Trung Nhật Bản; Shuichi Ono, Việnnghiên cứu phương pháp và máy móc xây dựng NhậtBản; Kazuo Tateishi, Giáo sư đại học Nagoya.
Các khe co giãn được lắp đặt trên cầu thường bị hưhỏng và không hiếm trường hợp dẫn tới tai nạn giao
thông nghiêm trọng.
Hình 1 trình bày một ví dụ hư hỏng kho co giãn răngthép được lắp đặt những năm 1950 và chịu hư hỏng sau
40 năm. Khi tiến hành điều tra, sửa chữa và các hoạtđộng bảo dưỡng khác cho khe co giãn, cần phải điềuchỉnh giao thông trên đường. Các hoạt động bảo dưỡng
làm tắc nghẽn giao thông và có khả năng gây ra va
chạm nhỏ giữa công nhân bảo dưỡng và xe cộ vốn là
nỗi lo lắng của các cơ sở quản lý đường cao tốc.

Hình 1 Ví dụ về hư hỏng khe co giãn răng thépHình 2 Nứt tấm mặtHình 3 Chiều dài nứt thân và phạm vi ứng suất tấm mặt

Các hư hỏng thông thường của các khe co giãnChúng tôi đã tiến hành điều tra bên ngoài và các
mặt nứt gãy của rất nhiều khe co giãn răng thép bị pháhoại và tiến hành phân tích thành phần. Kết quả làchúng tôi tìm ra các hư hỏng thông thường của các khe
co giãm.
Các cấu kiện khe co giãn răng thép nứt gãy do tảitrọng xe và do bị ăn mòn tại các vị trí sau đây:
 Xung quanh đường hàn mấu neo hình tấm được liênkết hàn với tấm mặt và được giữ trong tấm bê tông cốtthép Xung quanh đường hàn sườn được liên kết hàn với
các tấm mặt và thân
 Xung quanh đường hàn các tấm mặt của thân
 Trong tấm mặt xung quanh các mũi nứt của thân.
Hơn nữa, vữa chèn dưới các tấm mặt bị cào và rửa
trôi do tải trọng bánh xe. Các mẫu hằn vòng cung xuấthiện trên các bề mặt nứt của các tấm mặt như thể hiệntrong Hình 2, trong khi đó vết nứt mỏi xuất hiện từ
chân của đường hàn kéo tới vùng lân cận của bề mặttấm mặt, trải trọng theo các phương bên và cuối cùngdẫn tới vết nứt tấm mặt. Thêm nữa còn tìm thấy mất
mát mặt cắt của các sản phẩm thép ở gần các cấu kiệnbị nứt tương ứng.
Rõ ràng là từ các kết quả khảo sát cho thấy cácnguyên nhân chính của hưu hỏng khe co giãn răng théplà ăn mòn do nước tù đọng chảy từ mặt được xuống
giữa lớp vữa bị bá hoại và tấm mặt; do mỏi các sảnphẩm thép do biens dạng của tấm mặt dưới tác dụng8

Shuhei Sakai(representative author)
1996: Graduated from Graduate
School of Gifu University
1996-2005: Engineer, Japan Highway Public Corporation
2005-2010: Chief Researcher, Nippon Expressway Research Institute Company Limited (seconded)2010-: Subleader, Construction Department, Central
Nippon Expressway Company Limited

Fig. 1 Example of Damage to
Steel Finger Joint

Fig. 2 Fracture Surface of Face-plate
Cracking expands in the surface
plate excluding its surface section
Beach markpattern
Grinding andpolishingFP

Root gap

Pitted corrosion

Slab side
WP

Face-plate: 35 kg in weight,
about 1 m in length

Stress range at face-plate (N/mm2)

Fig. 3 Web Cracking Length and Stress Range at Face-plate200.0

e section
f sectiong section

150.0

h section

f sectione section

100.0
Slab side

Finger side

50.0

0.0

0

200
400
600
800
Web cracking length (mm)h sectiong section9(Trang 5)đường hàn góc.

 Giải thưởng luận án(Hình và ảnh)Thiết bị gia lực dùng trong thí nghiệm khung chữ thậpCơ cấu phá hoại 1Cơ cấu phá hoại 2
Giai đoạn cường độ tối đaCường độ của các mối nối hàn khung
thép sử dụng dầm thép H lắp dựngcường độ cao bằng đường hàn khôngtương xứngNgười đoạt giải: Gento Yamamoto, Trường Sau đại họcKỹ thuật, Đại học Kyoto và Keiichiro Suita, Giáo sưTrường Sau đại học về Kỹ thuật, Đại học Kyoto
Ứng dụng thép H-SA700 cường độ caoNghiên cứu này tập trung vào H-SA700 là thépcường độ cao được phát triển để sử dụng làm kết cấu
nhà. H-SA700 có cường độ kéo gấp khoảng hai lần
thép thông thường, còn hệ số chảy khoảng 98% hoặcnhỏ hơn và tiền đề then chốt cho việc sử dụng thép
H-SA700 là nằm trong giới hạn đàn hồi.
Vì khó sản xuất được thép hình H cuốn bằng thépcường độ cao nên có những trường hợp các cấu kiệnthép hình H chất lượng cao được sản xuất bằng cáchhàn các bộ phận. Theo hướng dẫn hàn thép cường độ
cao H-SA700 cho các kết cấu nhà thì vật liệu hàn sửdụng để hàn thép H-SA700 phải có cường độ kéo thấphơn của thép cơ sở, và vì thế lắp dựng dầm H bằngthép H-SA70 bằng hàn góc là phù hợp trong đó có mộtliên kết hàn không tương xứng được tạo ra để áp dụngcác sản phẩm thép cường độ cao này trong hệ thống kết
cấu nhà.
Phương pháp kiểm toán cường độ các liên kết hànkhông tương xứngTrong các trường hợp lực động đất tác động lên kếtcấu nhà sử dụng thép hình H lắp dựng bằng đường hànkhông tương xứng làm các cột, dầm, vì ứng suất chảycủa liên kết hàn thấp hơn của thép cơ sở H-SA700, cácliên kết tấm chịu lực cắt lớn, do đó các đường hàn góccạnh bên thường bị nứt. Ngoài ra, vì ứng suất lớn tậptrung cục bộ lên dầm do lực kéo xuất hiện từ các cánhdầm nên đường hàn cạnh trước của các cột dựng từthép hình H thường bị nứt. Từ đó, để ngăn chặn pháhoại các đường hàn góc, chúng tôi đã tiến hành 1 thínghiệm uốn bốn điểm và thí nghiệm kéo cục bộ đểkiểm tra một phương pháp kiểm toán cường độ của cácđường hàn góc. Ngoài ra, dựa trên các kết quả của thínghiệm, chúng tôi đã chuẩn bị mẫu thí nghiệm khungchữ thập để tiến thành thí nghiệm liên kết giữa dầm và
cột dưới các điều kiện gần với điều kiện thực tế vàkiểm tra phương pháp kiểm toán cường độ của các

10

Gento Yamamoto

2014: Graduated from the master’s course at the Graduate School of Engineering, Kyoto University
2014: Entered Tohata Architects& Engineers, Inc.

Fig. 1 Loading Device Used for Cruciform Framing Test (unit: mm)- Q

Q

Fig. 2 Fracture Mechanism 1 Set
Based on 4-point Bending Test
Results (damage to peripheralside fillet weld)Qu

ws

Laterally stiffening
jig

Qu

wf

Rs

Rf

θs

ρf

ρs
Linking member

Column ﬂange

PinFig. 3 Fracture Mechanism 2 Set Basedon 4-point Bending Test Results(damage to front fillet weld)

PanelPhoto 1 At the stage of maximum strength of peripheral fillet weld of cruciform framing test
specimen (fracture of peripheral fillet weld)

11θfmới gồm có: với các trận động đất tầm trung áp dụngthiết kế ứng suất đàn hồi để khung không bị phá hoại;với các trận động đất lớn áp dụng thiết kế ứng suất tớihạn để xét tới sự làm việc đàn-dẻo trong khung để bảovệ cuộc sống con người. Tiêu chuẩn này được áp dụngrộng rãi trong thiết kế các tòa nhà ở Nhật Bản.

Nội dung đặc biệt: Tăng cường kháng chấn cho
các tòa nhà và công trình cầu(Trang 6-7)

Phá hủy và dịch chuyển do động đấttrong tiêu chuẩn kháng chấn của NhậtBảnPhá hoại nghiêm trọng trong Trận động đất
Hanshin lớnTrận động đất Hanshin lớn xảy ra năm 1995 gây
phá hủy, làm sập và hư hỏng nghiêm trọng nhiều nhàcửa. Trong các kết cấu khung thép, nhiều vết nứt xuấthiện trong các liên kết giằng và trong liên kết giữa dầm và
cột của các tòa nhà xây dựng trước năm 1981, do đó tầmquan trọng của thiết kế liên kết trong Tiêu chuẩn thiết kế
kháng chấn mới được đánh giá cao (Xem Ảnh 1).
Trong các kết cấu bê tông cốt thép, có nhiều tòa nhà
xây dựng trước năm 1971 bị phá hoại. Mặc dù các vếtnứt uốn xuất hiện trong các tòa nhà xây dựng từ 1972đến 1981, có nhiều trường hợp tòa nhà vẫn không bị
phá hoại dẫn đến sụp đổ. Hầu hết các tòa nhà xây dựngsau 1981 chỉ chịu hư hại nhẹ. Ảnh 1 cho thấy phá hoạido động đất gây ra của các tòa nhà kết cấu bê tông cốt
thép cùng với sự phát triển của các quy định về khángchấn, với các đặc trưng phá hoại phụ thuộc vào thờigian xây dựng tòa nhà.
Hình 1 thể hiện một ví dụ cấp độ phá hoại của mộttòa nhà trường học bằng bê tông cốt thép được xâydựng trong thời kỳ trận động đất Hanshin lớn. Tronghình, thời gian xây dựng được chia làm ba giai đoạn:trước 1971, từ 1972 đến 1980 và sau 1981. Cấp độ pháhoại cũng được chia thành ba dạng: không bị phá hoại /phá hoại nhẹ, bị phá hoại ở mức độ trung bình và bị
phá hoại mạnh / phá hủy hoặc sụp đổ. Phá hủy hoặcsụp bộ xuất hiện nhiều trong tòa nhà được xây dựngtrước năm 1971. Mặt khác, hầu như các tòa nhà đượcxây dựng trong hoặc sau năm 1981 không bị hư hỏng,điều này rõ ràng cho thấy sự công nhận rộng rãi vềhiệu quả của Tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn mới cóhiệu lực năm 1981.
Trong thời gian đó, nhiều nỗ lực như thừa nhận tổnthất kinh tế do nhiều dạng thảm họa gây ra, đánh giá
giá trị của các kết cấu nhà giống như đánh giá xã hội vàviệc phổ biến triết lý BCP (quy hoạch liên tục thương
mại khi thảm họa xẩy ra). Với tình hình đó, chính phủ
ban hành một bộ luật mới năm 1995 mang tên “Luậtthúc đẩy việc tăng cường kháng chấn cho các tòa nhà”
nhằm thúc đẩy việc tăng cường kháng chấn cho các tòanhà cũ.

Sửa đổi tiêu chuẩn xây dựngNhật Bản là nước thường xảy ra động đất. Ngay cả
trong nửa thế kỷ trước, số lượng động đất vẫn đáng kể.
Dựa trên các ví dụ về phá hoại do động đất xảy ra, cácphương pháp thiết kế động đất và các hạn chế theo luậtđịnh đã được tăng cường và sửa đổi (Bảng 1).
Trong trận động đất Tokachi-oki xảy ra năm 1968,nhiều tòa nhà kết cấu bê tông cốt thép bị phá hủy.
Trong động đất, các cột dày nhưng ngắn, được gọi là
các cột ngắn xuất hiện nứt được phát hiện đặc biệtnhiều trong các tòa nhà trường hợp. Trước tình hìnhnày, Luật tiêu chuẩn xây dựng của Nhật Bản được sửađổi năm 1971 yêu cầu rút ngắn lại khoảng cách giữacác tăng cường vành cột để ngăn chặn việc xuất hiệnnứt do cắt trong cột.
Bảng 1 Các trận động đất lớn và Quy định của Tiêuchuẩn xây dựng ở Nhật BảnTiêu chuẩn thiết kế kháng chấn mới
Do phát triển các công nghệ phân tích, có xu hướng
tăng lên dịch chuyển từ phương pháp thiết kế khángchấn kết hợp với các đặc trưng động lực học. Sau đó,“Phát triển một phương pháp thiết kế kháng chấn độngđất mới” là một dự án phát triển công nghệ toàn diệncủa Bộ Xây dựng ở thời điểm đó được thúc đẩy trong
năm năm từ 1972. Theo đó, hiệu lực của phương phápthiết kế mới được chứng minh bằng phá hoại trong trậnđộng đất Miyagiken-oki năm 1978 dựa trên Luật tiêuchuẩn xây dựng của Nhật Bản được sửa đổi triệt để
năm 1981 để hình thành nên Tiêu chuẩn thiết kế khángchấn mới.
Tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn mới trình bày cáctiêu chuẩn kỹ thuật dựa trên hai mục tiêu chính: Các tòa nhà không bị phá hoại trong các trận độngđất tầm trung thường dễ gặp phải ít nhất một trậnđộng đất trong suốt tuổi thọ thiết kế.
 Các tòa nhà không bị phá hoại hay sập đổ trong mộttrận động đất cấp mạnh hiếm có thường xuất hiện mộtlần trong suốt tuổi thọ thiết kế.
Đặc biệt là các phương pháp thiết kế hai giai đoạnđược đưa vào trong Tiêu chuẩn thiết kế kháng chấnẢnh 1 Các hư hỏng của các cấu kiện kết cấu thép trong12động đất chu kỳ dài
Năm 2011, trận động đất lớn ở phía Đông Nhật Bản
gây ra sóng thần lớn làm phá hoại nghiêm trọng nhiều
khu vực rộng lớn xung quanh khu Tohoky và Kanto.
Nghiêm trọng là số lượng người chết và mất tích lêntới gần 20000 người và có hơn 100000 tòa nhà bị phá
hủy hoàn toàn hoặc thổi bay. Điều này dẫn tới việcchúng ta phải nhìn nhận lại năng lượng khủng khiếp
của sóng thần.
Thức tỉnh sau nhiều thảm họa lớn như thế, các
chính quyền địa phương đã lên kế hoạch xây dựng các
tòa nhà di tản sóng thần. Để đáp ứng tình hình này, cáctiêu chuẩn thiết kế tòa nhà đảm bảo việc di tản an toàntừ nơi có sóng thần được kiểm tra và đề xuất các tòanhà di tản sóng thần cụ thể.
Một nhiệm vụ quan trọng nữa dẫn dắt từ các ảnhhưởng thảm khốc của trận động đất lớn ở phía ĐôngNhật Bản là cách xử lý “dịch chuyển động đất chu kỳdài”. Trong động đất, các tòa nhà cao tầng và phâncách nền có chu kỳ tự nhiên dài chịu rung lắc cấp độlơn trong thời gian dài do các dịch chuyển động đất
chu kỳ dài, ổn định xuất hiện trong động đất lớn kiềuvùng giảm. Trong tương lai cần thúc đẩy hơn nữa việckiểm tra các “dịch chuyển động đất chu kỳ dài”.
Để nâng cao giá trị của các tòa nhà cũ, biện pháptăng cường kháng chấn được thúc đẩy rộng rãi với sựtập trung vào các tiêu chuẩn và công nghệ kháng chấntiên tiến. Các dự án tưng cường gần đây nhất cho nhà
cửa và cầu được giới thiệu trong các trang sau.

trận động đất Hanshin lớnẢnh 2 Mối quan hệ giữa các phá hoại do động đất vàtiêu chuẩn kháng chấnHình 1 Cấp độ hư hỏng của các tòa nhà trường học
theo thời kỳ xây dựngTăng cường kháng chấn cho các tòa nhà cũMục tiêu của việc tăng cường kháng chấn là tạo rasức kháng chấn cho các tòa nhà cũ phù hợp với quyđịnh trong Tiêu chuẩn Thiết kế kháng chấn mới đểnâng cao giá trị của các tòa nhà cũ. Trong hầu hết cáctrường hợp tăng cường kháng chấn, các tòa nhà đềuđược xây dựng trước 1981 và sức kháng chấn đượcnâng cấp tới cấp độ bằng hoặc cao hơn cấp độ đượcquy định trong Tiêu chuẩn Thiết kế kháng chấn mới.
Các biện pháp tăng cường kháng chấn thường đượcchia thành hai nhóm:
 Các biện pháp bổ sung cường độ: Tòa nhà cũ đượcbổ sung thêm tường chống cắt, khung hoặc khungngoài (Hình 2(a) và (b))
 Các biện pháp triệt tiêu ngoại lực tác dụng lên tòa
nhà: có hai phương pháp: khống chế dao động bằngcách lắp đặt các giảm chấn lên khung sẵn có (Hình2(c)) và phân cách nền bằng cách lặp đặt các cáchchấn ở nền (Hình 2(d)).
Cùng lúc, các biện pháp thông thường để tăngcường cường độ và độ cứng của các cấu kiện kết cấucủa các tòa nhà kết cấu thép gồm có tăng cường các
mặt cắt cấu kiện kết cấu bằng các tấm phủ và théphình; tăng cường độ cứng. Với các tòa nhà kết cấu bêtông cốt thép, biện pháp áp dụng để tăng cường cộ nhàbằng cách bọc phủ các cột với sợi các-bon và tấm thép.
Hình 3 thể hiện xu thế số lượng sử dụng các thiết bịkhống chế dao động và cách chấn. Số lượng các trườnghợp ứng dụng kết cấu khống chế dao động tăng lênnhanh chóng từ khi trận động đất Hanshin lớn xảy ravà được áp dụng cho hầu hết các tòa nhà cao tầng ởNhật Bản. Số lượng tổng cộng các kết cấu khống chế
dao động dùng cho các tòa nhà lên tới 1000. Các kếtcấu cách chấn được áp dụng trong phạm vi rộng lớn từ
các tòa nhà chính phủ, tòa nhà văn phòng, nhà ở nhiều
tầng từ sau khi trận động đất Hanshin. Số lượng tổngcộng các tòa nhà sử dụng các kêt cấu cách chấn làkhoảng 3000.
Hình 2 Các biện pháp tăng cường kháng chấnHình 3 Số lượng các tòa nhà sử dụng thiết bị khống chế
dao động và phân cách nền tăng lên
Các biện pháp chống lại sóng thần và dịch chuyển

13

Table 1 Major Earthquakes and Enforcement of Building Standards in Japan
1968
1971
1978
1981
1995
2000
2003
2011-

Tokachi-oki Earthquake (M7.9, serious damages to RC structures)
Enforcement of the revised Building Standard Law(Severer restriction on column hoop reinforcement spacing)
Miyagiken-oki Earthquake (M7.4)
Enforcement of the revised Building Standard Law (New Seismic Design Code)Great Hanshin Earthquake (M7.3, serious damages to buildings constructed
before 1981, enforcement of New Seismic Design Code)
Enforcement of the Law for Promotion of Seismic Retrofit of Buildings
Enforcement of the revised Building Standard Law(Implementation of performance-based design methods)
Tokati-oki Earthquake (M8.0, oil tank damage by long-period earthquake motions)Great East Japan Earthquake & Tsunami (M9.0, serious damages to buildings by
tsunamis, building response by long-period earthquake motions)
Amendment of the Law for Promotion of Seismic Retrofit of Buildings; Implementationof tsunami design; Study of long-period earthquake motions

Fracture of brace joint

Fracture of column-beamconnection

Photo 1 Damages of steel structural members in the Great
Hanshin Earthquake

1971
Former Building Standard Law

Former Building Standard
Law (revised)

1981
New Seismic Design CodePhoto 2 Relation between earthquake damages and seismic-resistant standards

14

Fig. 1 Level of Damages to School
Buildings by Construction Term

Number ofbuildings
200
150
100

No damage, minor
damage500Before From 1972 After1971
to 1980 1981

Intermediate damage
Major damage,destruction or collapase

Source: Architectural Institute of Japan

Fig. 2 Seismic Retrofitting Methods(a) Wall or bracing(b) Outer frame(c) Vibration control(d) Base isolation

Fig. 3 Increasing Adoption of Vibration-control and Base-isolation Buildings
Cumulative total

No. of buildings

Cumulative total

No. of buildings
Cumulative total

Vibration-control buildings

Base-isolation buildings

Source：The Japan Society of Seismic Isolation

15

như trước khi lắp đặt. Khung thép bố trí chồng linhhoạt lên lan can cầu thang bê tông cũ, tạo ra không
gian hiện đại (Ảnh 3).

(Trang 8)Tăng cường kháng chấn cho các tòa nhà: nhà ở
Kawaramachi

Đề xuất hệ thống tăng cường khángchấn sử dụng khung khống chế ứng xửlớn và kết nối hai tòa nhàHình 1 Bố trí tòa nhà Kawaramachi
Ảnh 1 Tòa nhà Kawaramachi sau khi tăng cường
kháng chấnẢnh 2 “Bố trí cách quãng” khung khống chế ứng xửlớnẢnh 3 Một không gian hiện đại nằm giữa hai tòa chungcưTác giả Shigekazu Suzuki và Daijiro Ogata, Tổng côngty Obayashi
Có khoảng 25000 chung cư cao tầng hoặc 18% củatổng cộng 133000 chung cư được xây dựng phù hợpvới Tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn cũ (được ban hànhtrước 1981) cần tăng cường kháng chấn theo các khảosát điều kiện thực tế của các chung cư cao tầng đượcChính quyền trung ương Tokyo tiến hành tháng 8/2011.
Tuy nhiên, việc thực hiện tăng cường kháng chấn gặp
khó khoăn vì giá thành cao và sự suy yếu của các tìnhtrạng mởi và khả năng sống được. Hiện nay các tòa nhà
có yêu cầu mạnh mẽ kéo dài tuổi thọ khai thác, sử dụngquỹ nhà ở hiệu quả, đáp ứng vấn đề môi trường toàncầu.
Kết nối hai tòa chung cưMục tiêu của chúng tôi trong dự án tăng cường
chung cư nhiều tầng trong đô thị Kawaramachi ở
Kawasaki là “hài hòa thiết bi tăng cường với triết lýthiết kế ban đầu của các tổ chức Otani” và “tạo không
gian hấp dẫn”.
Hai tòa nhà cần tăng cường kháng chấn đứng gần và
song song với nhau. Để khai thác hết vị trí này, các
khung chống chế ứng xử theo phương dọc được lắp đặttrong sân và nối hai tòa nhà với nhau (Xem Ảnh 1 vàHình 1).
Vì các khung chống chế ứng xử chỉ được lắp đặt ởbên ngoài hành lang, nên các điều kiện ánh sáng vàthông gió vẫn được đảm bảo, không gây ảnh hưởng tới
mặt ngoài và không gian sinh sống. Ngoài ra, khungchống chế ứng xử lớn được “bố trí cách quãng”sao cho
khung của hai tầng được nối thành một bộ, giảm sốlượng các cấu kiện kết cấu và mối nối với tòa nhà cũ(Ảnh 2). Ngay cả trong quá trình diễn ra công tác tăngcường, việc đi lại của người dân cũng hầu như khôngbị ảnh hưởng và vẫn ở được trong các căn hộ.
Không gian chung hấp dẫn mới
Sân giữa hai tòa nhà được sử dụng làm sân chơi chotrẻ em và nơi để thư dãn, nghỉ ngơi. Mặc dù khi tăngcường tòa nhà các khung thép bao quanh sân nhưng cư
dân đi qua hành lang vẫn có thể nhìn xuyên qua khung

16

Fig. 1 Arrangement of Kawaramachi
Housing
Structural connectionof opposite buildings

VIEW

VIEW

Outer steel
frame

VIEW

VIEW

Photo 2 “Skip arrangement” of mega response-control frame

Photo 1 Kawaramachi housing after seismic retrofitting

Photo 3 A kind of near-future space createdbetween two housing buildings17thường của trường bằng việc giảm công tác trên hiệntrường vốn có thể gây ra tiếng ồn và rung động. Nhờđó, công tác tăng cường được thực hiện trong suốt kỳnghỉ hè (kéo dài 48 ngày) của Yakumo Gakuen.

(Ảnh 9)Tăng cường kháng chấn cho các tòa nhà: tòa nhàtrường học Yakumo GakuenBiện pháp kết cấu song song sử dụng các
cấu kiện thép PCSơ lược về tòa nhà trường học phía đôngSố tầng: 3 tầng trên mặt đất và 1 tầng máiTổng diện tích sàn: 957.88 m2
Dạng kết cấu: Bê tông cốt thépNăm hoàn thành: 1958

Tác giả Tomofumi Sekiguchi và Motoaki Hiruma,Tổng công ty KajimaBiện pháp kết cấu song song làm việc như thế nào?
Biện pháp kết cấu song song là biện pháp tăngcường kháng chấn để nâng cao sức kháng chấn của các
tòa nhà cũ. Các nền móng, cột đúc sẵn được lắp đặt bổsung phía ngoài các tòa nhà cũ, các cấu kiện thép PCđược bố trí nơi có lực kéo rồi tòa nhà được nối với nềnvà các cột (mối nối với nền là các neo chôn, mối nối ápdực cho các kết cấu trên mặt đất bằng các cấu kiện thép
PC). Trong biện pháp kết cấu song song, nguyên tắccủa cầu dây văng được áp dụng để tăng cường khángchấn.
Lực căng kéo trước được truyền vào các cấu kiếnthép PC ở các bên trái và bên phải của cột đúng sẵn.
Khi động đất xảy ra, lực kéo trong phần tử cấu kiếnthép PC tăng lên ở một bên và giảm xuống ở bên kia
do biến dạng nằm ngang của các tòa nhà để các cấukiện thép PC ở cả hai phía chịu được lực động đất(Xem Hình 1).

Hình 1 Nguyên lý của biện pháp tăng cường khángchấn bằng phương pháp kết cấu song songHình 2 Cao độ và mặt cắt tăng cường kháng chấn bằngphương pháp kết cấu song songẢnh 1 Bên ngoài tòa nhà trường học phí đông sau tăngcường kháng chấn bằng phương pháp kết cấu songsong

Kế hoạch tăng cường kháng chấn cho tòa nhàtrường học phía đông Yakumo Gakuen
Bên cạnh biện pháp kết cấu song song (tăng cường
kháng chấn ở cạnh dài của tòa nhà tam giác), biện pháptăng cường kháng chấn với việc lắp đặt mới một tường
tăng cường bằng bê tông cốt thép, tiến hành bổ sung bêtông cho các tường ngoài và đóng khe thoáng trên cáctường cũ (ở các phương dọc và phương ngang) để thỏamãn sức kháng chấn cần thiết cho các cơ sở trường
học.
Là công trình tăng cường kháng chấn tiêu biểu ở
Yakumo Gakuen, ví dụ áp dụng phương pháp kết cấusong song lên mặt phía đông của tòa nhà trường học
phía đông được giới thiệu đặc trưng cho “thiết kế tăngcường bằng cấu kiện tăng cường thép tạo cảm giác nhẹnhàng” (Hình 2 và Ảnh 1). Ngoài ra, ảnh hưởng củaviệc tăng cường đến phòng học là nhỏ nhất có thể đểtạo ra tòa nhà trường học mở, sáng tạo ra tầm nhìn đẹptừ trong lớp học, đảm bảo thông gió và chiếu sáng tốttrong lớp học.
Trên hết, kế hoạch tăng cường được thực hiện giảmthiểu ảnh hưởng của công tác đến hoạt động bình18

Fig. 1 Principle of Seismic Retrofitting by Means of Parallel Structural Method
Horizontal
resistance
Increase in
Reduction intension stress tension stress

Seismic force

PC steelbar φ26
PC鋼棒
φ26

1,200

4,750

PC steelbar φ26PC鋼棒
φ26
3P1：1C-19T12.7(SWPR7BL)(F360).4

Integrated slab
一体化スラブ

PC鋼棒
φ26
PC
steel
bar (4 sections)4箇所
Precastcolumn柱

一体化 slab
Integrated
スラブ

,6

74.
2

,3

94

2P1：1C-19T12.7(SWPR7BL)(F360)

1P1：1C-19T12.7(SWPR7BL)
Reinforcing
補強梁
beam

6,

95

41.

11

▽2FL

16

3,740
3,710

4,750

X2

2,200
1,000 1,640 60

▽RFL

▽3FL

500

Precast柱column

▽PHFL

3,740

2,700

Fig. 2 Elevation and Section of Seismic Retrofitting by Means of Parallel
Structural Method

▽1FL
▽GL

Foundation基礎部
section

Newly-installed
pile
杭新設

Outline of East School Building

No. of stories: 3 stories aboveground and 1
penthouse
Total floor area: 957.88 m2
Structural type: Reinforced-concrete structure
Completion: 1958

Photo 1 Appearance of East School Building
after seismic retrofitting by means ofParallel Structural Method19pháp tăng cường cho chiều dày mỏng nhất có thể. Đểthỏa mãn điều này, phần lớn sức kháng chấn được đảmbảo bằng các khung còn các cột sân ga được tăngcường bằng tấm bọc sợi các-bon (Tham khảo Ảnh 3 vàHình 1).
Mặc dù thời gian xây dựng chỉ có 15,5 tháng và gặpnhiều khó khăn trong tòa nhà ga đường sắt, công tác
khôi phục và tăng cường kháng chấn cho công trình đãkết thúc tốt đẹp nhờ việc áp dụng hoàn thoàn các côngnghệ tiên tiến. Mong ước khôi phục của cả đơn vị thiết
kế và chủ đầu tư ở giai đoạn thi công ban đầu đã đượcthực hiện thành công và tòa nhà được khôi phục lại trở
thành biểu tượng của khu thương mại Asakua
Ảnh 1 EKIMISE (tòa nhà ga) sau khôi phục và tăngcường kháng chấnẢnh 2 Khung vòm kiểu bánh xe và tường chống cắt
thép tấm
Ảnh 3 Tăng cường kháng chấn các cột nhà ga bằng tấmbọc sợi các-bonHình 2 Các biện pháp tăng cường kháng chấn cho nhà
ga ở tầng 2.

(Trang 10)Tăng cường kháng chấn cho các tòa nhà: tòa nhà ga
AsakusaTăng cường kháng chấn hài hòa vớicông năng và thiết kế mặt tiềnTác giả Hideharu Ushiba, tổng công ty Shimizu

Khôi phục biểu tượng của thành phốTòa nhà ga Tobu Asakusa được Misao Kuno thiết
kế, người sau này là tổng công trình sư của Bộ đường
sắt Nhật Bản và được Shimizu Gumi (ngày nay là tổngcông ty Shimizu) xây dựng năm 1931. Khu bách hóađược bố trí trên tất cả các tầng trừ tầng 2 là ke chờ tàu
của tuyến đường sắt Tobu ở ga Asakusa. Tòa nhà làcông trình ga đường sắt toàn diện đầu tiên được khánhthành ở khu vực Kanto.
Cùng với việc khánh thành tòa tháp truyền thôngđẳng cấp thế giới TOKYO SKYTREE® vào tháng
5/2012, kế hoạch tăng cường tòa nhà ga được lập. Tuynhiên, vì công trình là một tòa nhà ga khó xây dựng lạiđược nên kế hoạch khôi phục toàn diện được đưa ra đểkhông chỉ kéo dài tuổi thọ khai thác của tòa nhà nhờtăng cường kháng chấn mà còn cải tạo lại mặt tiền củatòa nhà. Theo đó, tòa nhà ga cũ được cải tạo thành trungtâm thương mại EKIMISE (nhà ga) (Xem Ảnh 1).
Tóm tắt về biện pháp tăng cường kháng chấnĐể không làm gián đoạn các hoạt động của nhà ga
và khu bách hóa, cần phải đảm bảo an toàn cho côngtác tăng cường. Công tác trên sân ga được tiến hànhtheo kế hoạch chi tiết kỹ lưỡng. Tất cả các khung thépđược chuẩn bị trong nhà xưởng để giảm thiểu khốilượng công tác trên hiện trường. Nội dung chính củabiện pháp tăng cường kháng chấn như sau:
 Khung vòm kiểu bánh xe
Các khung vòm kiểu bánh xe được sản xuất để giữđược thiết kế ban đầu của tòa nhà ga (Ảnh 2). Các
khung không chỉ tăng cường sức kháng chấn cho tòa
nhà mà đồng thời hồi sinh vai trò của tòa nhà ở
Asakusa là một khu thương mại truyền thống đặc trưng
của Tokyo nhờ vào kỹ thuật hiện đại.
 Tường chống cắt thép tấm
Các tường chống cắt thép tấm được kẹp giữa tòanhà cũ và các cấu kiện bên ngoài mới lắp đặt để làmgiảm chiều dày của hệ thống tường, gần như khôngnhìn thấy ở bên trong mà bên ngoài tòa nhà (Ảnh 2).
 Bọc sợi các-bon cho cột
Các tường và khung chống cắt không thể lắp đặtđược ở khu vực sân ga vì phải đảm bảo lối đi cho hànhkhách. Vì thế cần tăng cường các cột trong bằng biện20

Wheel-type arch brace

Photo 1 EKIMISE (station square) after restoration and seismic retrofitting

Steel plate shear wall

Photo 2 Wheel-type arch brace and steel plateshear wall

Photo 3 Seismic retrofitting of platform columns
by means of carbon fiber wrapping

Fig. 1 Seismic Retrofitting Methods Applied to 2nd-story Platform Floor
Retroﬁtting of columns by means of carbon ﬁber wrapping
Retroﬁtting using wheel-type brace
Retroﬁtting using braces within framing
Retroﬁtting using additional shear wall21tầng một sử dụng các thanh thép dẹt dày 25mm làm
cấu kiện lưới và các thanh thép dẹt dày 16mm làm cấukiện tấm.
Các sản phẩm thép được sử dụng trong lưới thẳng
đứng và nằm ngang. Lưới chữ nhật có kích thước
400x600mm được sử dụng có cùng tỷ lệ với các ôthoáng sẵn có và chiều cao của cấu kiện thẳng đứng là
200mm và của cấu kiện nằm ngang là 175mm, nhờ đótạo ra được thiết kế kết cấu với một đường thẳng đứngnổi bật. Tường vây bằng kính được cách Lưới T đểnhấn mạnh sự kết hợp của lưới khung thép đơn và khỏe.
Việc tạo ra các mối nối hàn an toàn và đẹp mắt là mốiquan tâm chính ở từng giai đoạn từ thiết kế, sản xuấtđến lắp đặt (Xem Ảnh 3).

(Trang 11)Tăng cường kháng chấn cho các tòa nhà: tòa nhà
ngân hàng ShikokuPhương pháp “Lưới T” cho thiết kế mặttiền kháng chấn đẹp
Tác giả Takenobu Koga, tổng công ty Taisei

Tòa nhà trụ sở chính của Ngân hàng TNHH
Shikoku là một tòa nhà văn phòng được xây dựng đốidiện với ngã tư Harimaya-bashi ở trung tâm thành phố
Kochi (Ảnh 1). Việc tăng cường kháng chấn được thựchiện bằng nhiều biện pháp khác nhau nhằm đối phó vớitrận động đất Nankai được dự đoán sẽ xuất hiện trongtương lai. Mục tiêu chinish của việc tăng cường là bảovệ tính mạng cho khách hàng và nhân viên, đảm bảo
các hoạt động ngân hàng liên tục trong khi trận độngđất Nankai xảy ra. Các biện pháp cụ thể bao gồm việctăng cường kháng chấn ở ba phần: kết cấu tòa nhà,tường vây ngoài, trần không gian thương mại ngânhàng.
Ngoài việc đảm bảo nâng cao sự an toàn cho cácphần kết cấu này, một nhiệm vụ quan trọng nữa làchỉnh trang lại sự hiện diện của trụ sở chính Ngân hàng
Shikoku.

Biện pháp tăng cường kháng chấn có hiệu quả caoViệc chẩn đoán sức kháng chấn được tiến hành dựatrên độ cứng và cường độ của Lưới T bằng phân tíchdư các mô hình FEM. Kết quả cho thấy việc tăngcường kháng chấn nhờ tăng cường độ và tỷ số lệch tâm
của tòa nhà đã được tiến hành thành công đảm bảo giá
trị Is lớn hơn hoặc bằng 0,6.
Ảnh 1 Mặt ngoài tòa nhà (sau tăng cường)Ảnh 2 Tầm nhìn bên trong của khôn gian thương mạingân hành (sau tăng cường)Ảnh 3 Các chi tiết mặt tiềnHình 1 Bố trí các phần tử kháng chấnCác yêu cầu tăng cường kháng chấnTòa nhà trụ sở chính được xây dựng năm 1936 bằngkết cấu dầm lattice bằng bê tông cốt thép. Tầng thứnhất hướng ra phố là không gian thương mại ngân hàngvới một kết cấu khoang chạy tới tầng hai còn tầng ba
đến tầng sáu là không gian văn phòng. Các phần tử
kháng chấn được bố trí như Hình 1.
Đây là một tòa nhà lệch tâm kết cấu điển hình có
các phần tử kháng chấn được bố trí lệch tâm trong cạnhlõi. Nhờ đó, hư hỏng do xoắn đặc trưng sẽ xuất hiệntrong phần hướng ra phố khi động đất lớn xảy ra. Vìvậy, việc tăng cường kháng chấn được yêu cầu khôngchỉ khống chế độ lệch tâm kết cấu mà còn tạo ra thiếtkế đẹp hài hòa với phối mà vẫn đảm bảo tính mở cầnthiết của các hoạt động ngân hàng ở tầng một (Ảnh 2).
Thiết kế mặt tiền hấp dẫnVì các phố xung quanh có kiến trúc đặc trưng NhậtBản nên biện pháp tăng cường sử dụng tường chống
cắt tấm thép lưới thẳng đứng (Lưới T) được đưa ra vớichủ đề “lưới thẳng đứng” thường được sử dụng trongkiến trúc truyền thống Nhật Bản. Để triệt tiêu xoắntrong kết cấu nhà, các cấu kiện Lưới có tỷ lệ mở là
50% được bố tri ở năm mặt bằng kết cấu của phần góc

22

Photo 1 Appearance of the building (after retrofitting)
Photo 2 Interior view of banking business space(after retrofitting)

Photo 3 Details of façade

Fig. 1 Arrangement of Seismic-resistant Elements

AtriumEccentric arrangement ofgrid-type shear wall

Section of installation ofgrid-type shear wall23xử rung lắc do gió gây ra khoảng 40%.

(Trang 12)Tăng cường kháng chấn cho các tòa nhà: tòa nhà
Shinjuku NomuraHình 1 Cao độ khu và vị trí lắp đặt của các giảm chấnkhối lượng điều chỉnh
Hình 2 Cấu tạo thiết bị khống chế dao động kiểu mới“TMD-NT kép”
Hình 3 Cơ chế khống chế ứng xử bằng cash sử dụngcao sũ lớp kép và thanh dẫn hướng tuyến tínhThiết bị “TMD-NT kép” chống dịchchuyển động đất chu kỳ dài

Tác giả Hiroki Nakayama và Kei Mutou, tổng công ty
Takenaka
Tòa nhà Shinjuku Nomura là một kết cấu thép caotầng được xây dựng năm 1978. Tòa nhà cao khoảng
210m và kích thước mặt bằng khoảng 51x33m.
Biện pháp tăng cường kháng chấn của tòa nhà chống
dịch chuyển động đất chu kỳ dài là hai bộ giảm chấnTMD kiểu mới được lắp đặt trong phòng thiết bị ở đỉnhcủa tầng thứ 53 mới mục tiêu không làm ảnh hưởng tớingười sử dụng hoặc hình dáng công trình (Hình 1 và 2,
Ảnh 1).
Thiết bị khống chế ứng xử khối nặng thép do NhậtBản phát triển: “TMD-NT kép”
Đặc trưng của TMD-NT kép là kêt cấu gồm một hệthống gọn nhẹ để lắp ráp các thiết bị khống chế ứng xửkhối nặng thép gọn trong một phòng thiết bị có không
gian hạn chế. Đặc biệt là tỷ số giảm chấn của TMD
được đặt cao để chống sốc và chiều cao của thiết bịđược giảm thiểu nhờ sử dụng hệ thống trượt đỡ khốinặng thép có thanh dẫn hướng tuyến tính và cao su hai
lớp (Xem Hình 2).
Khối nặng của TMD bằng thép (gồm các tấm thépđể dễ dàng vận chuyển) có tổng trọng lượng khoảng
7000kN. Tỷ số khối lượng (gồm cả hai đơn vị) vớitrọng lượng tòa nhà trên mặt đất là khoảng 2,4% vàtrọng lượng khối nặng được đỡ bằng cơ cấu đỡ hai cấp
bao gồm bốn bộ cao su hai lớp và bốn bộ thanh dẫnhướng tuyến tính theo hai phương.
Độ cứng của TMD phụ thuộc vào cao su hai lớp vàgiảm chấn phụ thuộc vào giảm chấn dầu kiểu phụthuộc vận tốc. Đặc trưng của cơ cấu đỡ hai cấp là khốinặng thép được đỡ bằng cao su hai lớp khi có biếndạng nhỏ ví dụ như do rung lắc của gió và được đỡbằng thanh dẫn hướng tuyến tính khi có biến dạng lớntrong động đất (Hình 3).
Các hệ thống đỡ này cho phép cho cơ cấu được ổnđịnh tương thích với biến dạng khối lượng lớn khôngbị ảnh hưởng bởi ma sát của thanh dẫn hướng tuyến
tình khi gió mạnh và cả khi động đất.
Giảm chiều rộng và thời gian rung lắc
Có thể lắp đặt các TMD-NT kép để giảm ứng xửcủa tòa nhà do động đất gây ra từ 20-30% và giảm ứng

24

Fig. 1 Framing Elevation and Installation Location of Tune Mass
Dampers
Mass damper(new installation)

209,350 (GL～RFL)
3,800 (6FL～46FL)

Ribbed steel
RFL plate wall

7,000-kN steel weight

40FL
6FL
1FL
⑨
H
Framing elevation diagram

Photo 1 Appearance of “Dual TMD-NT”

Fig. 2 Outline of New-type Response-control Device “Dual TMD-NT”
5,5

Weight(7,000 kN)

0
,80

11

00

mm

mm

Fig. 3 Two-step Response-control
Mechanism by the Use of Double-layered Rubber and Linear
Guide

Gap:
A few mm

Small deformation
Flow of mass load
Linear guide

1,500 mm

Large deformation
Flow of mass load
Gap iseliminatedLinear guideOil damper
Oil buffer
Existing frame of building
Double-layered rubber
Double-layered rubber(For adjustment of periods)

Linear guide+ Single-layered rubber

25

Doublelayered
rubberdàng kiểm tra và khẳng định được biến dạng có xuấthiện khi xảy ra động đất hay không dễ dàng hơnphương pháp khung chống oằn vốn được áp dụng phổbiến.
Các đặc trưng chính của giảm chấn ma sát như sau: Giảm chấn ma sất có cấu tạo với các tấm thép khôngrỉ trượt lên các tấm ma sát như thể hiện trên Hình 2,
cho phép dễ dàng khẳng định được biến dạng có xuấthiện khi xảy ra động đất Vì các giảm chấn có kích thước nhỏ gọn, chỉ cao 3m
nên có thể kiểm tra bằng cách lắp đặt chúng ở biêncủa các vùng tấm đệm trên của khung lắc và do đó có
thể dễ dàng tiến hành bảo dưỡng.
Các giảm chấn ma sát thường được lắp đặt làm thiếtbị điều khiển ứng xử trong xây dựng nhà, và không có
ghi chép về việc sử dụng cho các công trình cầu. Do đó
sau khi xác định rõ ràng sự làm việc cần thiết của cácgiảm chấn (biến dạng và vận tốc ứng xử cho phép)bằng phân tích ứng xử động lực theo thời gian của toànbộ hệ thống cầu Katashinagawa, các giảm chấn đượclắp đặt thỏa mãn sực làm việc cần thiết (Bảng 1), bổ
sung các cải tiến mở rộng có thể đảm bảo sức kháng ănmòn cần cho các bộ phận lắp ngoài trời đặc biệt của kếtcấu xây dựng công trình. Các nỗ lực đó đã cho phéplắp đặt giảm chấn ma sát trên cầu Katashinagawa.

(Trang 13-14)
Tăng cường kháng chấn cho các cầu: cầuKatashinagawaGiới thiệu các kết cấu phân cách nền vàđiều khiển ứng xử trong một cầu dàn
Tác giả Syuji Kashimoto, tổng công ty Hitachi Zosen

Cầu Katashinagawa là một cầu dàn thép dài gồm banhịp dàn liên tục nằm trên đường cao tốc Kanetsu đượckhánh thành năm 1985. Cầu dài tổng cộng 1034m vàchiều dài nhịp lớn nhất là 169m. Đặc trưng riêng biệtcủa cầu là các dàn chính cách nhau 16m vì kết cấu tíchhợp làn xe lên và xuống, dàn chính có chiều cao kếtcấu từ 14 đến 25m, các trụ cầu bố trí liên tục cao từ 50
đến 70m bao gồm cả trụ P1 (Xem Ảnh 1).
Ảnh 1 Cầu dàn thép dài Katashinagawa nằm trênđường cao tốc KanetsuTăng cường kháng chấn cho cầu dàn thép dài
Cầu dàn thép dài được tăng cường kháng chấn cho
kết cấu phần trên dựa trên tiêu chuẩn sức kháng chấnmới nhất. Biện pháp tăng cường kháng chấn phố biếnđược áp dụng. Đặc biệt là ứng xử động đất giảm nhờlắp đặt kết cấu phân cách nền cho các gối (thay thếbằng gối phân cách nền) và sau đó tăng cường khángchấn cho các cấu kiện kết cấu.
Một mặt, ở các trụ P4 và P5 của phần gối đỡ trunggian nhịp giữa có chiều dài nhịp là lớn nhất, phản lựcthẳng đứng của gối là rất cao (35000kN/gối) và vì thếmột nghiên cứu kỹ thuật về cách đảm bảo không giancần thiết để lắp đặt kích, cách tăng cường dàn chính vàkhả năng mở rộng chiều rộng trụ để bố trí kết cấu phâncách nền đã được tiến hành.
Kết quả nghiên cứu cho thấy việc tăng cường an
toàn cho trụ P4 và P5 bằng kết cấu phân cách nền là
khó thực hiện. Vì thế phương pháp kết cấu phân cáchnền được thay thế bằng một phương pháp khác sao chonăng lượng động đất được triệt tiêu bằng cách lắp đặt
các giảm chấn ứng xử động đất vào phần gối và vùnglân cận (Xem Hình 1).

Bảng 1 Các yêu cầu làm việc của giảm chấn ma sátHình 2 Giảm chấn ma sát và các cấu kiện cơ bản (masát mặt kép)Ảnh 2 Lắp đặt giảm chấn ma sát trong phần đệm khunglắcNgoài việc sử dụng các kết cấu phân cách nền cho
gối cầu, các giảm chấn điều khiển ứng xử được lắp đặt
giúp cho việc bảo dưỡng dễ dàng giúp cho tăng cường
kháng chấn thành công cầu dàn thép dài
Katashinagawa thỏa mãn tiêu chuẩn kháng chấn mớinhất (Xem Hình 3).
Hình 3 Bố trí chung cầu KatashinagawaHình 1 Lắp đặt các giảm chấn ma sát (P3 đến P)Sử dụng giảm chấn ma sát
Khi sử dụng các giảm chấn ứng xử động đất, việcdễ dàng bảo dưỡng và đảm bảo sự làm việc giảm chấnđược đặt ưu tiên. Từ đó, lựa chọn các giảm chấn ma sát(khả năng giảm chấn 2600 – 9800kN) cho phép dễ

26

Photo 1 Katashinagawa Bridge, a long truss bridge, on the Kanetsu Expressway

Fig. 1 Installation of Friction Dampers (P3~P6)
Installation section of friction damper
Sway bracing section
Lower lateral bracing section
Intermediate lateral bracing section
Range of lining concrete placement27

Fig. 2 Friction Damper and Its Basic Components (double-surface friction)

High-strength bolt set

WasherPlate washer
Outer plate (split plate, etc.)

Coned disc spring
Plate washer
Friction surface(sliding surface)

Friction plate
Stainless steel plate

Inner plate (bracing
member, etc.)
Longhole

WasherAsphalt pavement t=75 mm
RC slab t=210 mm

Photo 2 Installation of friction damper in sway bracing gusset section

Table 1 Performance Requirements for Friction Dampers
Allowable deformation

Response velocity

Friction damper for Katashinagawa Bridge±120 mm

120 cm/s(Reference) Friction damper for buildings±45 mm40 cm/sFig. 3 General Drawing of Katashinagawa Bridge
Total length
Bridge section B

Bridge section C• Horizontal member• Diagonal member• Cover-plate reinforcement • Cover-plate reinforcement• Sway bracing,lateral bracing• Friction damper• Vertical member• Cover-plate
reinforcement• Displacement
control device• Vertical member• Cover-plate reinforcement• Bearing replacement• Lining concrete• Gusset plate
reinforcement• Bearing
replacement• Lining concrete• Bearing replacement• Lining concrete28• Bearing replacement• Lining concrete• Gusset plate
reinforcement• Bearing replacement• Lining concrete• Response-control damper

(Trang 15-16)
Tăng cường kháng chấn cho các cầu đường bộ: CầuNishiike

quá biến dạng chảy của chúng (tối đa 72 εy trong mặtnén). Khi nâng gốc theo phương ngang, một lực nângtối đá 2300kN sinh ra trong chân vòm.

Thiết kế tăng cường cho cầu vòm dànchạy trên bằng thép bằng các giảm chấnkháng chấnHình 2 Các kết quả phân tích trạng thái hiện nayLựa chọn giảm chấn kháng chấnPhân tích trạng thái hiện nay cho thấy sự làm việckháng chấn của cầu. Một số cấu kiện của kết cấu phầntrên và gối đỡ vượt quá cường độ chảy của chúng.
Bảng 1 trình bay hai trường hợp giảm ứng xử khi độngđất xảy ra.
Các phương pháp trình bày trong bảng làm giảmứng xử của toàn bộ cầu trong động đất bằng cách sửdụng nhiều giảm chấn kháng chấn (Xem Hình 3 và 4).

Tác giả Shuuhei Yasumoto, công ty TNHH Đường caotốc Đông Nhật Bản và Tomoaki Nakamura, tổng côngty Cầu Yokogawa

Cầu Nishiike trên đường cao tốc Hanwa do chi
nhánh Kansai của tổng công ty Đường cao tốc ĐôngNhật Bản quản lý là cầu vòm dàn chạy trên bằng thépđã khai thác trên 40 năm. Cầu Nishiike được xây dựnggần như ngay phía trên đứt gãy Negoro của đường
Kiến tạo giữa. Ngoài ra, khu vực nằm nằm cách vùnglõm Nankai 200km có động đất cấp 8 quy mô lớn là
các trận động đất Nankai và Tonankai, xuất hiện đềuđặn theo chu kỳ 100 đến 150 năm.
Nishiike Bridge was designed in accordance withthe 1964 steel highway bridge design specification ofJapan,
Cầu Nishiike được thiết kế phù hợp với tiêu chuẩn
thiết kế cầu đường bộ bằng thép 1964 của Nhật Bảnvốn không xét tới động đất cỡ lớn. Ngoài ra cò cónhiều khác biệt so với cấp độ kỹ thuật hiện nay.
Với mục tiêu là không vượt quá phạm vi đàn hồitrong quá trình xảy ra động đất cỡ lớn, thiết kế tăngcường kháng chấn cho cầu Nishiike được thực hiện vớiviệc sử dụng nhiều giảm chấn kháng chấn và áp dụngphân tích phi tuyến phức theo thời gian. Nội dung thiếtkế được trình bày trong bài báo này.

Bảng 1 Trường hợp tăng cường kháng chấnHình 3 Ảnh giảm chấn cắtHình 4 Tổng hợp các biện pháp tăng cường cầu
Nishiike
Phân tích trạng thái tăng cường kháng chấnHình 5 và Bảng 2 trình bày các kết quả so sánh ứngxử của trường hợp 1 và 2.
Trong trường hợp 1 (mắt cửa nhồi ở đỉnh vòm + khung
không oằn), khi động đất xảy ra theo phương dọc, giá trịứng xử lớn ở sườn và cột vòm. Chiều dày tấm phủ cũngtăng lên. Việc tăng lượng tăng cường làm tăng ứng xử,yêu cầu cần thêm tăng cường là một chu trình chết.
Trong trường hợp 2 (trường hợp 1 + giảm chấnnhớt), cả hai bên mố được bố trí thêm giảm chấn nhớtđể triệt tiêu chuyển vị dọc trục của toàn bộ cầu, giúp
làm giảm giá trị ứng xử trong từng cấu kiện. Lượng
tăng cường cho kết cấu phần trên được loại bỏ tới một
giá trị thực tế. Kết quả là các cấu kiện kết cấu của cầukhông vượt quá giới hạn đàn hồi của chúng(σmax/σy<1.0) khi động đất lớn xảy ra.

Giới thiệu về cầu Nishiike
Cầu Nishiike được xây dựng năm 1974 là cầu vòmdàn bằng thép có chiều dài nhịp vòng 75m với đường
tên vòm cao 14m. Hình 1 thể hiện bố trí chung của cầu.
Cầu được xây dựng trên đất nền loại 1 (nền đá). Vềđiều kiện nền móng và kết cấu phần dưới: mố cầu A1
và A2 là mố chữ T ngược bố trí gối di động, trụ P1 và
P2 là mố của cầu vòm sử dụng gối chốt.

Hình 5 So sánh về hình dạng biến đổiBảng 2 So sánh chu kỳ tự nhiên
Kết luận
Trong những năm gần đây, nhờ các tiến bộ kỹ thuật
của giảm chấn kháng chấn nên nhiều sản phẩm đượcứng dụng trong thực tế. Trong trường hợp này, ứng xửcủa toàn cầu trong động đất cỡ lớn có thể giảm xuống
nhờ sử dụng nhiều giảm chấn ma sát. Cuối cùng các
cấu kiện kết cấu phần trên sử dụng giảm chấn khángchấn được giới hạn trong phạm vi đàn hồi. Tuy nhiên,trọng lượng tăng cường tổng cộng để đảm bảo sự làmviệc kháng chấn cấp 1 vẫn còn lớn. Trong tương lai,
nếu thiết kế cho phép có thể xảy ra chảy dẻo thứ cấptrong kết cấu phần trên thì có thể giúp cho thiết kế tăngcường kháng chấn kinh tế hơn.

Hình 1 Bố trí chung của cầu Nishiike
Phân tích trạng thái hiện nayHình 2 thể hiện kết quả phân tích trạng thái hiệnnay.
Theo phương dọc cầu, các biến dạng trong các dầm và
cột tăng cường vượt quá biến dạng chảy của chúng (tốiđa 19 εy trong mặt nén). Ở phương ngang, các biếndạng trong khung ngang vòm và khung lắc cột vượt29

Fig. 1 General Drawing of Nishiike Bridge

P1(P13)
Cross section

100
339

Bridge length 122000
Span length 121800
74873

25561

20676

4.40%

700

100
354
13648(13551)

14000 594

Mov.

10400
9000 700

Mov.

Wakayama

Osaka
A-LINE

Fig. 2 The Result of the Present State Analysis
Earthquake in thelongitudinal direction

Earthquake in thetransverse direction

Fiber elements(arch rib section)

Damaged area of local buckling
Damaged area of total bucklong
Damaged area for other reasons

Table 1 Case of Seismic Retrofit
Direction of countermeasureLongitudinal direction
Transverse direction
CASE1(Model of placement of order)

Filled-spandrel of arch crown+ Unbuckling brace

CASE2(Model added viscous damper)

CASE1+ Viscous damper

Shear damper

Fig. 3 Image of Shear Damper

30

13602(13721)

Side viewFig. 4 Summary of Retrofit Measures on Nishiike Bridge
Viscous damper

Filled-spandrel

End-column
Unbuckling bracea) Full view of the bridgeb) Filled-spandrel of arch crownLower lateral of the arch rib

Shear damperc) Unbuckling bracee) Shear damper-1f) Shear damper-2

Fig. 5 Actuation Mechanism of Shear
DamperNormal time,
Level 1 Earthquake
Fixing behavior

Level 2 Earthquake
Shear yielding→Absorption ofseismic energy

Shear panel(low-yielding steel)g) Shear damper-3d) Viscous damperh) Shear damper-4i) Reinforced by cover plate

Fig. 7 Comparison of Contour Figure
The earthquake in longitudinal direction
CASE1: Filled-spandrel of arch crownPresent state+ Unbuckling brace

T=0.6869

The earthquake in transverse direction
Present stateFig. 6 Situation of Frame
Model Experimentation for
Shear Damper

Horizontal support member

31

T=0.5010

CASE2: CASE1+ Viscous damper

T=0.3498※ T: Natural Period (sec)
CASE1 and 2: Shear damper

(Trang 17-18)

Phát triển dây lõi nóng chảy TS308MoJ hàn chồng
Hiệp hội Xây dựng Nhật Bản ((JSSC) đã tiến hànhnhiều nghiên cứu khác nhau về ảnh hưởng của các
thành phần hóa học chính của thép hàn đến cường độchịu kéo để để đối phó với tình huống đặt ra ở trên(Hình 3). Mục tiêu chính là phát triển đây lõi nóngchảy cường độ cao có vết nứt xuất hiện trên thép cơ sởcủa liên kết hàn SUS304A.
Từ các kết quả nghiên cứu, thấy được các trường
hợp sử dụng kết cấu phe-rít trạng thái kết tinh hình kim(Hình 4) thu được từ việc cô đặc dạng F (tinh thể chínhcô đặc: pha phe-rít), có thể đạt được vật liệu hàn cườngđộ ổn định và không bị giảm đáng kể độ dãn dài (Hình
5). Vì vậy, JSSC đã đăng ký trong Tiêu chuẩn Côngnghiệp Nhật Bản dây lõi nóng chảy TS308MoJ mới
phát triển có phạm vi thành phần của AWS E308MoTđược điều chỉnh nhỏ tăng thành phần phe-rít.
Ngoài ra, thấy được hệ thống thành phần củaTS308MoJ tạo ra đặc trưng ròn dễ vỡ xuất hiện do sựkết tủa pha σ ở nhiệt độ cao là thấp hơn so với các thépcơ sở thành phần hợp kim cao, phe-rít cao ví du nhưTS309Mo và TS2209.
Để đảm bảo cường độ của liên kết hàn thép
SUS304A sử dụng TS308MoJ, tiến hành một thínghiệm kéo liên kết. Thí nghiệm làm rõ mặc dù cườngđộ của thép hàn hiếm khi vượt quá cường độ của thépcơ sở nhưng vẫn quan sát được hiện tượng trong đóxuất hiện vết nứt liên kết hàn trong thép hàn. Từ phântích hiện tượng này bằng mô phỏng số, thấy rằng khi
có sự khác nhau lớn trong độ dãn dài phân bố đều giữathép cơ sở và thép hàn trong thí nghiệm kéo, hiệntượng như vậy xuất hiện trong các điều kiện nhất định.
Ngoài ra, hiện tượng này xảy ra chủ yếu ảnh hưởng bởi
kích thước của mẫu thí nghiệm và sự khác nhau vềcường độ là yếu tố chính để quyết định vị trí nứt trongliên kết hàn thực tế có tỷ số lớn giữa chiều rộng vàchiều dày.
Như vậy, có thể đánh giá các liên kết hàn thép
SUS304A sử dụng thép TS308MoJ làm việc chính xác
như các liên kết hàn chồng trong việc chuẩn bị liên kết
hàn ngoài thực tế.

Bài đặc biệt: Thép không rỉPhát triển các vật liệu hàn cường độ cao
cho thép SUS304A
Tác giả: Nhóm làm việc về hàn, Ủy ban Tiêu chuẩn
hóa công nghệ thép không rỉ, Hiệp hội Xây dựng thépNhật Bản

Khả năng biến dạng chảy dẻo lớn để chống độngđất
Khung kết cấu thép trong lĩnh vực xây dựng nhà
bao gồm các cấu kiện cột và dầm thường sử dụng loạiliên kết dầm cột trình bày trong Hình 1. Các liên kếtdầm – cột thường được sử dụng đường hàn xuyên toànbộ, do đó chúng đồng bộ với kết cấu có đường hànxuyên toàn bộ tập trung.
Ở Nhật Bản thường xảy ra động đất, chu kỳ xuấthiện các trận động đất lớn là cao Khi một tòa nhiu chịucác lực động đất lớn, lực kéo lớn tác dụng lên các mốinối hàn. Để đối phó, trong xây dựng thép ở Nhật Bảnsử dụng thiết kế dẻo cho phép việc dẻo hóa các đầudầm để chống lại các ngoại lực do động đất lớn gây ra.
Ngoài ra, khi có động đất lớn, các tòa nhà không bịsụp đổ do sử dụng tối đa khả năng biến dạng dẻo (khảnăng hấp thụ năng lượng động đất) của các sản phẩmthép.
Các liên két hàn chồng cần thiết để đảm bảo khảnăng biến dạngĐể khiến cho các cấu kiện kết cấu thép đảm bảo khảnăng biến dạng dẻo, cần phải xét tới cường độ tương
đối giữa thép cơ sở và thép hàn bằng cách sử dụng cácliên kết hàn chồng (cường độ kéo của thép cơ bản <cường độ kéo của thép hàn).
Trong xây dựng các kết cấu thép không rỉ (Ảnh 1),
thép không rỉ SUS304A (tương đương với thép ANSIloại 304) và dây lõi nóng chảy E308T là vật liệu hànthường được sử dụng nhất cho các cấu kiện kết cấu nhà.
Tuy nhiên, khi so sánh cường độ tương ứng của thép
SUS304A và E308T thì cường độ kéo của SUS304Alớn hơn của E308T khoảng 50MPa (Hình 2) làm cho
các liên kết hàn có thể bị nứt trong thép hàn khi sửdụng liên kết hàn chồng. Vì vậy liên kết hàn dùng cho
thép E308T không thể dụng cho các liên kết hàn trongthiết kế kháng chấn chống động đất lớn.

Hình 3 Các kết quả phân tích cường độ kéo thu được từphương trình hồi quy thành phần hóa họcHình 4 Cấu trúc vi mô của phe-rít trạng thái kết tinhhình kimHình 1 Kiểu liên kết dầm – cột thường được áp dụngẢnh 1 Ví dụ về các kết cấu thép không rỉHình 2 So sánh cường độ kéo của thép cơ sở SUS304
và thép hàn TS308C trong thực tế

32

Photo 1 Examples of stainless steel structures

Beam-end weld
Beam

SUS304stainless steel

TS308 weld metal

Data frequency of TS308 weld metal

ColumnFig. 2 Comparison of Tensile Strength between SUS304 Base Metal
and TS308C Weld Metal in Practical Use
Data frequency of SUS304 stainless steel

Fig. 1 Type of Column-Beam Connections Widely Applied

Tensile strength (MPa)

Ferrite contents
DeLong:>18FN
WRC: 19.3FN
Scope: 14.4FN

Structure of weld metal
Austenite+Ferrite
Austenite+Ferrite+Martensite

Estimated value obtained from chemical composition (MPa)(−37Ni+27Cr+40Mo+225N+400)

Acicular-state
ferriteFerrite content (WRC FN）

33

Elongation (%)

Fig. 4 Microstructure of Acicular-state
FerriteFig. 5 Weld Metal with Stabilized
Strength and No Considerable
Reduction of Elongation

Tensile strength（MPa）

Measured value (MPa)Fig. 3 Analytical Results for Tensile
Strength Obtained from ChemicalComposition Regression Equation

(Trang 18)

điều chỉnh lắp đặt dọc theo ba tầng liền kề và hệ thống
phân cách ở tầng 25 trung gian của một tòa nhà cao 40
tầng.

Các hoạt động của JSSC

Bài giảng chính của giáo sư Kazuhiko Kasai của Việnnghiên cứu Công nghệ TokyoChuyến thăm quan kỹ thuật trong ngày trước khi Diễnđàn khai mạcDiễn đàn Nhà cao tầng Trung Quốc –Nhật Bản – Hàn Quốc 2016Diễn đàn Nhà cao tầng Trung Quốc – Nhật Bản –Hàn Quốc 2016 diễn ra từ ngày 8/7/2016 tại Việnnghiên cứu Công nghệ Tokyo ở Nhật Bản được hợp tác
tổ chức bởi Nhóm làm việc về Kết cấu Nhật Bản
CTBUH, Ủy ban Quốc tế cảu Liên đoàn Xây dựngThép Nhật Bản và Phòng thí nghiệm Vật liệu và Kếtcấu của Viện nghiên cứu Sáng kiến thuộc Viện nghiên
cứu Công nghệ Tokyo. Diễn đàn là một hội thảo quốctế được tổ chức là kết nối các hoạt động ở châu Á củaỦy ban về Nhà cao tầng và môi trường đô thị(CTBUH) dành cho các kỹ sư kết cấu và các học giả ở
Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc. Diễn đàn 2016 là sựkiện lần thứ 3 sau Diễn đàn 2014 ở Thượng Hải và
2015 ở Seoul.
Tại Diễn đàn 2016 ở Tokyo, giáo sư Kazuhiko
Kasai của Viện nghiên cứu Công nghệ Tokyo đã trình
bày bài giảng chính có tiêu đề “Sự làm việc và thànhphần của các hệ thống bảo vệ kháng chấn cho các tòa
nhà siêu cao tầng”. Tiếp đến là chín bài trình bày của
các đại diện đến từ ba quốc gia tham gia diễn đàn.
Phần trình bày của Trung Quốc về thiết kế kết cấu
cho Tháp Zun Trung Quốc cao cấp 500m, kỹ thuật
kháng chấn của khung lớn siêu cao và hệ thống tường
chống cắt kết cấu tăng cường bằng các cấu kiện thép.
Phần trình bày của Hàn Quốc gồm hai bài trình bày về
Tháp Thế giới Lotte cao 555m và một tòa tháp siêu cao
400m bằng bê tông cốt thép được xây dựng tại Pusan.
Phần trình bày của Nhật Bản về hai ví dụ tăng cường
kháng chấn cho các tòa nhà cũ và thiết kế của GINZAKABUKIZA (nhà hát kabuki).
Có hơn 150 kỹ sư, nhà nghiên cứu, sinh viên đã
tham gia Diễn đàn với nhiều tranh luận tích cực. Tạiphiên bế mạc, giáo sư danh sự Akira Wada của Việnnghiên cứu Công nghệ Tokyo (chủ tịch CTBUH NhậtBản) đã bày tỏ lòng lời cảm ơn, thông báo địa điểmDiễn đàn tiếp theo tổ chức tại Bắc Kinh, Trung Quốcvào tháng 9/2017. Diễn đàn 2016 đã kết thúc với nhiều
kết quả thành công.
Ngày 7/7, một ngày trước khi Diễn đàn khai mạc,chuyến thăm quan kỹ thuật tổ chức chủ yếu cho các
thành viên của CTBUH để kiểm tra các công trường thicông nhà cao tầng ở Nhật Bản. Trong chuyến thămquan, các kỹ thuật kháng chấn tiên tiến của Nhật Bảnđược đánh giá cao, ví dụ nhưng giảm chấn khối lượng

34

Keynote address by Professor Kazuhiko Kasaiof Tokyo Institute of Technology

Technical tour at the day before the Forum35Hội thảo thép kết cấu Thái Bình Dương
lần thứ 11

Hội thảo thép kết cấu Thái Bình Dương lần thứ 11(PSSC) được tổ chức trong hai ngày từ 30/10/2016 ởTháp Crowne, Thượng Hải, Trung Quốc dưới sự tài trợcủa Hiệp hội Xây dựng thép Trung Quốc. Nhiều quốcgia tham gia trong hội thảo: 11 nước trong Ủy ban TháiBình Dương của Hiệp hội Thép kết cấu (PCSSA) và 18nước từ châu Âu. Có tổng cộng 209 báo cáo được nộpvà 123 các nhân trình bày báo cáo về các chủ đề từ 1
đến 8. Có hơn 30 bài trình bày của Nhật Bản.
Tuyển tập báo cáo tại hội thảo PSSC lần thứ 11được trình bày theo chủ đề trong hình sau trong đónhiều nội dung về lĩnh vực liên kết và ứng xử của các
cấu kiện. Tại hội thảo, 11 bài giảng chính được đại diệncủa 11 quốc gia thành viên PCSSA trình bày. Yozo
Fujino, chủ tịch Hiệp hội Xây dựng thép Nhật Bảntrình bày nội dung có tiêu đề “Động đất 2016.4
Kumamoto ở Nhật Bản và các hư hỏng kết cấu” đạidiện cho Nhật Bản.
Từ hội thảo PSSC lần thứ 1 tổ chức ở New Zealand,các quốc gia luân phiên tổ chức hội thảo ba năm mộtlần. Hội thảo tiếp theo sẽ tổ chức tại Nhật Bản năm
2019. Đây là hội thảo lần thứ 12, lần đầu tiên được tổchức ở Nhật Bản từ hội thảo lần thứ 3 năm 1992 cáchđây 27 năm. Vì tổ chức một năm trước Đại hội
Olympic Tokyo 2020, hội thảo có thể đánh giá đượcviệc xây dựng các công trình thể thao mới. Vì vậy,công tác chuẩn bị cho hội thảo PSSC lần thứ 12 đượctổ chức năm 2019 tại Nhật Bản chờ đợi các tham gia và
hợp tác tích cực của thế hệ trẻ hơn.
Lễ trao cờ PSSC từ Trung Quốc đến Nhật BảnTuyển tập báo cáo tại hội thảo thép kết cấu Thái BìnhDương lần thứ 11 phân loại theo chủ đề (tổng số báo
cáo: 209)36

Thông điệp từ Chủ tịch Ủy ban Quốc tế

Hiroshi Katsuchi, Chủ tịch Ủy ban Quốc tế (Giáo sưĐại học quốc gia Yokohama)

JSSC đã tiến hành rất nhiều hoạt động từ điều tra,nghiên cứu, phát triển công nghệ nhằm mục đích mởrộng việc xây dựng thép và nâng cao các công nghệ đi
kèm, cùng lúc mở rộng hợp tác với các tổ chức có liênquan ở nước ngoài. Hướng tới việc phổ biến các kỹthuật xây dựng thép ở Nhật Bản và phát triển các thịtrường nước ngoài, Ủy ban Quốc tế của Hiệp hội Xâydựng thép Nhật Bản (JSSC) chịu trách nhiệm biên tậptạp chí số 50.
Số 50 giới thiệu các giải thưởng 2016 của JSSC cho
các thành tựu nổi bật trong xây dựng thép và các luậnán xuất sắc. Ngoài ra, số tạp chí lần này tập trung giớithiệu việc tăng cường kháng chấn cho các kết cấu thép.
Sau phần giới thiệu chung về các phá hoại do động đấtở Nhật Bản, tạp chí giới thiệu các sửa đổi của tiêuchuẩn thiết kế kháng chấn, luật thúc đẩy nghiên cứu vềcác kết cấu kháng chấn, phổ biến phân cách nền vàđiều khiển kháng chấn, phân loại các biện pháp tăngcường kháng chấn, các ví dụ về tăng cường kháng chấncác tòa nhà và công trình cầu về kết cấu và các thiết bịđiều khiển kháng chấn / phân cách nền. Ngoài ra, tạp
chí còn trình bày các kết quả nghiên cứu mới đây về
các vật liệu hàn cho thép không rỉ.
Các hoạt động quốc tế trong năm 2016 bao gồmDiễn đàn Nhà cao tầng của Ủy ban về Nhà cao tầng và
môi trường đô thị tổ chức tại Viện nghiên cứu Côngnghệ Tokyo do JSSC tổ chức tháng 7 và Hội thảo thépkết cấu Thái Bình Dương lần thứ 11 (PSSC) tạiThượng Hải, Trung Quốc vào tháng 10 được tường
thuật. Hội thảo PSSC lần thứ 12 tới đây sẽ do JSSC tổchức ở Nhật Bản năm 2019. JSSC xin mời sự tham gia
vào vào Hội thảo PSSC lần thứ 12 tại Tokyo nơi mộtnăm sau đó sẽ diễn ra Đại hội Olympic Tokyo 2020.
Cuối cùng, chúng tôi mong muốn quý vị tiếp tụcnắm được các hoạt động của JSSC và chúng tôi luônmong muốn nhận được ý kiến của quý vị.

37

Proceedings at 11th Pacific Structural Steel Conference by Topic(Total number of theses submitted: 194)
Topic 1: High-rise Building and Space
Structure (10)Topic 2: Bridge, Tower, Marine and Boiler (10)Topic 3: Composite Structure (16)Topic 4: Connection Behavior (35)Topic 5: Member Behavior (41)Topic 6: Analytical and Experimental
Methods (39)

Delivery ceremony for PSSC flag from China toJapan

Topic 7: Design Concept and Method (18)Topic 8: New Technology and Material (25)

Hiroshi Katsuchi, Chairman, International
Committee of JSSC (Professor, Yokohama
National University)

38

No. of theses submitted
No. of presentations given
Of which, theses andpreservations from Japan