1-Tóm tắt: Trong các giáo trình và tài liệu về thiết kế kết cấu thép theo Tiêu chuẩn Việt Nam, hầu như không bao giờ đề cập đến hình thức liên kết chân cột thép hoặc diễn giải quá mơ hồ về cấu tạo liên kết này.
Bạn đang xem : Liên kết ngàm là gì Điều này gây ảnh hưởng rất lớn đến các kỹ sư thiết kế kết cấu thép không chỉ trong việc phân tích nội lực trong khung mà còn ảnh hưởng đến việc tính toán kết cấu khung thép.Điều này thực sự khác biệt so với các sách chuyên môn hoặc tài liệu kỹ thuật của các nước tiên tiến trên thế giới. Trong các tài liệu nước ngoài, ngay cả trong tiêu chuẩn, luôn có đề cập hoặc hướng dẫn rõ ràng về các cách chọn liên kết ngàm hay khớp đối với chân cột thép.Bài viết này nhằm giới thiệu cách chọn hình thức liên kết giữa chân cột thép và gối đỡ bên dưới (móng, bệ móng, thường bằng bê tông cốt thép) mà không đi sâu vào lý thuyết khoa học giải thích về mặt lý luận và thực tiễn bản chất của loại liên kết khá đặc biệt này.2- Sơ đồ liên kết dùng trong mô hình phân tích kết cấu:Trong việc phân tích trên mô hình khung thép, 2 loại liên kết chân cột thường được dùng là • Liên kết ngàm, • Liên kết khớpHai loại liên kết này trong mô hình phân tích, được ngầm định là ngàm tuyệt đối (không xuất hiện góc xoay tại liên kết, hay α = 0) hoặc khớp tuyệt đối (không xuất hiện momen tại liên kết, hay M = 0).Trong thực tiễn, qua thí nghiệm, các nhà khoa học xác định rằng, trong kết cấu thép, hầu như không thể xảy ra trường hợp ngàm tuyệt đối hay khớp tuyệt đối. Tuy nhiên khi phân tích mô hình kết cấu theo sơ đồ đàn hồi tuyến tính, các giả thiết khớp hay ngàm trong mô hình tính toán cho kết quả thích hợp và tin cậy cho công tác tính kết cấu. Do vậy, nội dung của bài viết này nhấn mạnh về quan điểm liên kết chân cột thép trong mô hình phân tích kết cấu.Trong thực tế, về mặt cấu tạo chi tiết, liên kết ngàm hay khớp không thực sự hoàn toàn khác nhau. Điều này có ý nghĩa rất rõ rệt, đôi khi cùng cấu tạo dạng liên kết chân cột (tương tự nhau về bản đế, bu lông & số lượng bu lông, chi tiết mối hàn..), liên kết chân cột thép trong mô hình này có thể xem là ngàm, nhưng trong mô hình khác, dạng liên kết này phải được xem là khớp. Bản chất của liên kết chân (khớp hay ngàm) phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố:2.1. Chi tiết cấu tạo của liên kếtBằng việc hình thành cấu tạo liên kết theo yêu cầu bắt buộc do kỹ sư thiết kế quyết định, liên kết chân cột thép chỉ có thể là ngàm tuyệt đối hay khớp tuyệt đối
Điều này gây tác động ảnh hưởng rất lớn đến những kỹ sư phong cách thiết kế cấu trúc thép không riêng gì trong việc nghiên cứu và phân tích nội lực trong khung mà còn tác động ảnh hưởng đến việc giám sát cấu trúc khung thép. Điều này thực sự độc lạ so với những sách trình độ hoặc tài liệu kỹ thuật của những nước tiên tiến và phát triển trên quốc tế. Trong những tài liệu quốc tế, ngay cả trong tiêu chuẩn, luôn có đề cập hoặc hướng dẫn rõ ràng về những cách chọn liên kết ngàm hay khớp so với chân cột thép. Bài viết này nhằm mục đích trình làng cách chọn hình thức liên kết giữa chân cột thép và gối đỡ bên dưới ( móng, bệ móng, thường bằng bê tông cốt thép ) mà không đi sâu vào triết lý khoa học lý giải về mặt lý luận và thực tiễn thực chất của loại liên kết khá đặc biệt quan trọng này. Trong việc nghiên cứu và phân tích trên quy mô khung thép, 2 loại liên kết chân cột thường được dùng là • Liên kết ngàm, • Liên kết khớpHai loại liên kết này trong quy mô nghiên cứu và phân tích, được ngầm định là ngàm tuyệt đối ( không Open góc xoay tại liên kết, hay α = 0 ) hoặc khớp tuyệt đối ( không Open momen tại liên kết, hay M = 0 ). Trong thực tiễn, qua thí nghiệm, những nhà khoa học xác lập rằng, trong cấu trúc thép, hầu hết không hề xảy ra trường hợp ngàm tuyệt đối hay khớp tuyệt đối. Tuy nhiên khi nghiên cứu và phân tích quy mô cấu trúc theo sơ đồ đàn hồi tuyến tính, những giả thiết khớp hay ngàm trong quy mô thống kê giám sát cho tác dụng thích hợp và đáng tin cậy cho công tác làm việc tính cấu trúc. Do vậy, nội dung của bài viết này nhấn mạnh vấn đề về quan điểm liên kết chân cột thép trong quy mô nghiên cứu và phân tích cấu trúc. Trong trong thực tiễn, về mặt cấu trúc cụ thể, liên kết ngàm hay khớp không thực sự trọn vẹn khác nhau. Điều này có ý nghĩa rất rõ ràng, nhiều lúc cùng cấu trúc dạng liên kết chân cột ( tương tự như nhau về bản đế, bu lông và số lượng bu lông, cụ thể mối hàn .. ), liên kết chân cột thép trong quy mô này hoàn toàn có thể xem là ngàm, nhưng trong quy mô khác, dạng liên kết này phải được xem là khớp. Bản chất của liên kết chân ( khớp hay ngàm ) nhờ vào vào rất nhiều yếu tố : 2.1. Chi tiết cấu trúc của liên kếtBằng việc hình thành cấu trúc liên kết theo nhu yếu bắt buộc do kỹ sư phong cách thiết kế quyết định hành động, liên kết chân cột thép chỉ hoàn toàn có thể là ngàm tuyệt đối hay khớp tuyệt đối
2.2. Độ cứng của liên kết (hay độ cứng của các bộ phận tạo thành liên kết)Khi các tiết diện bộ phận liên kết có độ cứng chống xoay rất nhỏ so với độ cứng của tiết diện cột, liên kết không có khả năng truyền momen từ cột xuống móng. Chân cột trong mô hình là liên kết khớp.2.3. Độ cứng của các phần tử của khung kết cấuCác phần tử của khung có độ cứng chống chuyển vị dọc trục rất lớn so với độ cứng chống chuyển vị xoay hay cắt dẫn đến momen trong cột rất bé. Điều này thực tế sẽ không thể xuất hiện momen kháng tại liên kết chân cột. 2.4.
Xem thêm: Suzuki Hj125 Đánh Giá Suzuki Hj 125 Đầu Tiên Về Việt Nam Giá Bán 38 Triệu Đồng
Xem thêm : Cờ Liên Quân : Hướng Dẫn Chơi Cờ Liên Quân Mobile, Hướng Dẫn Chơi Cờ Liên Quân Chi Tiết Nhất Sơ đồ chịu lực của khungKhi khung chịu lực hầu như chỉ tại các nút khung, ứng xử nội lực trong khung giống như dàn sẽ dẫn đến liên kết chân cột làm việc như liên kết khớp. Trường hợp khác, khi nội lực trong khung do tải trọng ngoài tác dụng làm cho chân cột xuất hiện lực kéo đủ lớn làm triệt tiêu khả năng xuất hiện momen trong liên kết.2.5. Mô hình làm việc của khung kết cấu.Khi khung kết cấu làm việc như khung giằng (braced frames), momen xuất hiện trong liên kế rất bé có thể bỏ qua. Do vậy việc chọn liên kết khớp cho chân cột phù hợp hơn.2.6. Sơ đồ kết cấu theo các trạng thái giới hạnĐối vối các khung thép có chiều cao lớn như trụ điện cao thế, tháp truyền hình… khi phân tích kết cấu theo trạng thái giới hạn về cường độ (sơ đồ khung đàn hồi), liên kết chân cột thép có thể là ngàm (điều kiện làm việc bất lợi nhất). Tuy nhiên, khi tính theo trạng thái giới hạn về ổn định (sơ đồ khung tuyệt đối cứng), cần phải kiểm tra liên kết làm việc ở trạng thái bất lợi nhất là liên kết khớp. 2.7. Liên kết chân cột thép và móng đơn bê tông cốt thépĐối với các móng đơn và nông, do khả năng chống xoay của đế móng kém, liên kết chân cột thép vào móng là liên kết khớp2.8. Đãm bảo điều kiện làm việc và ổn định của khung kết cấuLiên kết được chọn phải phù hợp với việc phân tích. Đối với kết cấu như trụ đèn, cột cờ, khung nhà 1 cột… liên kết ngàm là bắt buộc để bảo đãm việc phân tích và tính toán kết cấu cũng như trong thực tế3- Chọn liên kết chân cột thép khi thiết kế công trình công nghiệp:Qua phân tích, kỹ sư thiết kế nên áp dụng mô hình liên kết phù hợp như sau;3.1. Nhà công nghiệp 1 hay nhiều nhịp, ít tầng: chân cột liên kết khớp3.2. Nhà thấp tầng, khung giằng: liên kết chân cột khớp3.3. Nhà nhiều tầng, nhiều nhịp: chân cột liên kết ngàm (kiểm tra điều kiện chân cột không xuất hiện lực kéo)3.4. Nhà xe 1 cột, mái dạng dầm hẫng: chân cột liên kết ngàm3.5 Trụ đèn chiếu sáng, trụ cổng: chân cột liên kết ngàm4- Kết luận:Chọn mô hình liên kết chân cột thép thích hợp nhằm đáp ứng yêu cầu thực tế về khả năng làm việc thực của kết cấu, điều kiện thi công công trình cũng như đơn giản quá trình thiết kế mà vẫn đãm bảo chính xác và độ an toàn tin cậy cho công trình.Trong trường hợp có sự nghi ngờ về liên kết được chọn trong mô hình, kỹ sư thiết kế nên phân tích và kiểm tra nội lực, chuyển vị trong kết cấu nhằm đãm bão liên kết chân cột thép sẽ làm việc như dự kiến.Nhằm phục vụ cho công tác thiết kế liên kết chân cột thép, daiquansu.mobi đã xây dựng các chương trình VN1041-SteelColBasePlate.xlsm (áp dụng TCVN 5574:2012) và BS1041-SteelColBasePlate.xlsm (theo BS 8110-1,2&3:1997) để hỗ trợ các kỹ sư thuận tiện và nâng cao năng suất làm việc trong công tác tính toán kết cấu.Sơ đồ chịu lực của khungKhi khung chịu lực hầu hết chỉ tại những nút khung, ứng xử nội lực trong khung giống như dàn sẽ dẫn đến liên kết chân cột thao tác như liên kết khớp. Trường hợp khác, khi nội lực trong khung do tải trọng ngoài tính năng làm cho chân cột Open lực kéo đủ lớn làm triệt tiêu năng lực Open momen trong liên kết. 2.5. Mô hình thao tác của khung cấu trúc. Khi khung cấu trúc thao tác như khung giằng ( braced frames ), momen Open trong liên kế rất bé hoàn toàn có thể bỏ lỡ. Do vậy việc chọn liên kết khớp cho chân cột tương thích hơn. 2.6. Sơ đồ cấu trúc theo những trạng thái giới hạnĐối vối những khung thép có chiều to lớn như trụ điện cao thế, tháp truyền hình … khi nghiên cứu và phân tích cấu trúc theo trạng thái số lượng giới hạn về cường độ ( sơ đồ khung đàn hồi ), liên kết chân cột thép hoàn toàn có thể là ngàm ( điều kiện kèm theo thao tác bất lợi nhất ). Tuy nhiên, khi tính theo trạng thái số lượng giới hạn về không thay đổi ( sơ đồ khung tuyệt đối cứng ), cần phải kiểm tra liên kết thao tác ở trạng thái bất lợi nhất là liên kết khớp. 2.7. Liên kết chân cột thép và móng đơn bê tông cốt thépĐối với những móng đơn và nông, do năng lực chống xoay của đế móng kém, liên kết chân cột thép vào móng là liên kết khớp2. 8. Đãm bảo điều kiện kèm theo thao tác và không thay đổi của khung kết cấuLiên kết được chọn phải tương thích với việc nghiên cứu và phân tích. Đối với cấu trúc như trụ đèn, cột cờ, khung nhà 1 cột … liên kết ngàm là bắt buộc để bảo đãm việc nghiên cứu và phân tích và đo lường và thống kê cấu trúc cũng như trong thực tếQua nghiên cứu và phân tích, kỹ sư phong cách thiết kế nên vận dụng quy mô liên kết tương thích như sau ; 3.1. Nhà công nghiệp 1 hay nhiều nhịp, ít tầng : chân cột liên kết khớp3. 2. Nhà thấp tầng, khung giằng : liên kết chân cột khớp3. 3. Nhà nhiều tầng, nhiều nhịp : chân cột liên kết ngàm ( kiểm tra điều kiện kèm theo chân cột không Open lực kéo ) 3.4. Nhà xe 1 cột, mái dạng dầm hẫng : chân cột liên kết ngàm3. 5 Trụ đèn chiếu sáng, trụ cổng : chân cột liên kết ngàmChọn quy mô liên kết chân cột thép thích hợp nhằm mục đích phân phối nhu yếu thực tiễn về năng lực thao tác thực của cấu trúc, điều kiện kèm theo thiết kế khu công trình cũng như đơn thuần quy trình phong cách thiết kế mà vẫn đãm bảo đúng mực và độ bảo đảm an toàn an toàn và đáng tin cậy cho khu công trình. Trong trường hợp có sự hoài nghi về liên kết được chọn trong quy mô, kỹ sư phong cách thiết kế nên nghiên cứu và phân tích và kiểm tra nội lực, chuyển vị trong cấu trúc nhằm mục đích đãm bão liên kết chân cột thép sẽ thao tác như dự kiến. Nhằm ship hàng cho công tác làm việc phong cách thiết kế liên kết chân cột thép, daiquansu.mobi đã thiết kế xây dựng những chương trình VN1041-SteelColBasePlate. xlsm ( vận dụng TCVN 5574 : 2012 ) và BS1041-SteelColBasePlate. xlsm ( theo BS 8110 – 1,2 và 3 : 1997 ) để tương hỗ những kỹ sư thuận tiện và nâng cao hiệu suất thao tác trong công tác làm việc thống kê giám sát cấu trúc .
Tài liệu tham khảo