1. Khái niệm về cấp độ dẻo

Trong thiết kế công trình chịu động đất, độ dẻo (ductility) phản ánh khả năng của kết cấu hoặc cấu kiện tiếp tục chịu tải sau khi vượt qua giới hạn đàn hồi mà không bị phá hoại. Kết cấu có độ dẻo cao có khả năng tiêu tán năng lượng qua cơ chế biến dạng phi tuyến – từ đó giảm tải trọng thiết kế thông qua hệ số ứng xử q (behaviour factor).

Theo TCVN 9386:2012 (tương đương Eurocode 8), kết cấu được phân thành ba cấp độ dẻo:

• DCL (Low Ductility Class) – Cấp độ dẻo thấp

• DCM (Medium Ductility Class) – Cấp độ dẻo trung bình

• DCH (High Ductility Class) – Cấp độ dẻo cao

2. Mô tả chi tiết từng cấp độ dẻo

DCL – Cấp độ dẻo thấp (TCVN 9386:2012 – Mục 5.3)

• Ứng xử gần như đàn hồi, khả năng tiêu tán năng lượng hạn chế

• Hệ số ứng xử q ≤ 1.5

• Không yêu cầu cấu tạo kháng chấn chuyên biệt – tuân theo tiêu chuẩn kết cấu BTCT thông thường (TCVN 5574:2018, EN 1992-1-1)

• Yêu cầu duy nhất: sử dụng thép cường độ cao loại CB400-V hoặc CB500-V

Phù hợp với:

• Công trình quy mô nhỏ, hình dạng đơn giản

• Khu vực có nguy cơ động đất thấp

• Dự án có ngân sách hạn chế, ưu tiên thi công đơn giản

⚠️ Không khuyến khích sử dụng DCL tại vùng động đất trung bình hoặc mạnh do mức độ an toàn hạn chế và hiệu quả kinh tế kém khi xảy ra động đất vượt thiết kế.

DCM – Cấp độ dẻo trung bình (Mục 5.4)

• Ứng xử phi tuyến có kiểm soát, khả năng tiêu tán năng lượng ở mức trung bình

• Hệ số ứng xử q ≈ 3–4 (với nhà ở điển hình)

• Yêu cầu thiết kế theo khả năng chịu lực, kèm cấu tạo kháng chấn cơ bản

• Cân bằng giữa an toàn – khả thi thi công – chi phí đầu tư

Ứng dụng điển hình:

• Công trình dân dụng và công nghiệp thông thường

• Các khu vực có nguy cơ động đất từ trung bình đến cao

• Phù hợp với đa số dự án tại Việt Nam

⚠️ DCM là lựa chọn tối ưu cho công trình yêu cầu giảm tải động đất nhưng vẫn đảm bảo thi công hiệu

DCH – Cấp độ dẻo cao (Mục 5.5)

• Ứng xử phi tuyến sâu, cho phép biến dạng lớn mà không sụp đổ

• Hệ số ứng xử q > 4, khai thác tối đa cơ chế dẻo

• Yêu cầu khắt khe về:

  • Thiết kế theo khả năng chịu lực (capacity design)

  • Chi tiết cấu tạo kháng chấn

  • Kiểm soát vật liệu – thi công – nghiệm thu

Chỉ áp dụng khi:

• Công trình có tầm quan trọng cao (công trình C3 theo QCVN 03:2022/BXD)

• Khu vực có động đất mạnh hoặc yêu cầu an toàn cao

• Đội ngũ thiết kế – thi công có kinh nghiệm chuyên sâu

⚠️ DCH không áp dụng cho kết cấu giòn, kết cấu có liên kết yếu hoặc cấu trúc mà biến dạng lớn gây rủi ro cho hệ thống phụ trợ.

3. Hướng dẫn lựa chọn cấp độ dẻo

Theo TCVN 9386:2012 – Mục 5.2.1 Khoản 2(P):

• Đối với khu vực có động đất mạnh (gia tốc nền thiết kế ag ≥ 0,08g), công trình nên được thiết kế theo cấp độ dẻo trung bình (DCM) hoặc cấp độ dẻo cao (DCH). Việc lựa chọn cấp độ cụ thể do kỹ sư thiết kế quyết định, tùy thuộc vào tính chất công trình và yêu cầu kỹ thuật.

• Đối với khu vực có động đất yếu (gia tốc nền thiết kế trong khoảng 0,04g ≤ ag < 0,08g), cho phép sử dụng cấp độ dẻo thấp (DCL) để thiết kế kết cấu bê tông cốt thép.

4. Kết luận

Lựa chọn cấp độ dẻo phù hợp là yếu tố then chốt trong thiết kế kháng chấn. Cấp độ dẻo ảnh hưởng trực tiếp đến tải trọng thiết kế, chi tiết cấu tạo và hiệu quả thi công.

Dù áp dụng DCL, DCM hay DCH, người thiết kế cần tuân thủ các nguyên tắc về khả năng chịu lực – kiểm soát biến dạng – chống sụp đổ để đảm bảo công trình an toàn, hiệu quả và bền vững trong điều kiện động đất.