CHÆ¯Æ NG 3 : Tá»”NG QUAN
1. Trạng thái giới hạn
Trạng thái giá»›i hạn (TTGH) là trạng thái mà kết cấu thôi không thá»a mãn các yêu cầu đỠra đối vá»›i công trình khi sá» dụng cÅ©ng như khi xây lắp. Äối vá»›i kết cấu chịu lá»±c, ngưá»i ta xét các TTGH sau:
- Nhóm TTGH thứ nhất: mất khả năng chịu lá»±c hoặc không còn sá» dụng được nữa phá hoại vá» bá»n: mất ổn định, mất cân bằng vị trÃ, kết cấu bị biến đổi hình dạng...
- Nhóm TTGH thứ hai: không còn sá» dụng bình thưá»ng được : bị võng, bị lún, bị rung, bị nứt.
2. Äiá»u kiện tÃnh toán:
Nhóm TTGH thứ nhất, Ä‘iá»u kiện an toà n vá» khả năng chịu lá»±c có thể viết dưới dạng:
N ï‚£ S (3.1)
trong đó: N – hiệu ứng tải trá»ng tác dụng lên cấu kiện (ná»™i lá»±c, ứng suất.. );
S – khả năng chịu lá»±c cá»§a cấu kiện có thể chịu được (giá»›i hạn chảy, giá»›i hạn tá»· lệ, cưá»ng độ tÃnh toán … cá»§a váºt liệu).
Äặt M = S -N, được gá»i là miá»n an toà n (safety margin) hay quãng an toà n. Äiá»u kiện an toà n được xác định đối vá»›i kết cấu khi M = ï·(S,N) > 0 và xảy ra phá hoại khi M = ï·(S,N) < 0 (hình 3.1). Khi M=0, sẽ xác định mặt phá hoại hay trạng thái giá»›i hạn. Äây là ranh giá»›i giữa miá»n an toà n và miá»n không an toà n trong không gian tham số tÃnh toán và nó cÅ©ng thể hiện trạng thái mà má»™t kết cấu không còn đáp ứng chức năng theo thiết kế. Trạng thái giá»›i hạn có thể là má»™t hà m tưá»ng minh hoặc má»™t hà m ẩn cá»§a các biến ngẫu nhiên cÆ¡ bản, và nó có thể ở dạng đơn giản hoặc phức tạp. Các phương pháp phân tÃch độ tin cáºy được khai triển tương ứng vá»›i các trạng thái giá»›i hạn theo tÃnh chất và mức độ phức tạp cá»§a nó.
- Ná»™i lá»±c N có giá trị lá»›n nhất có thể xảy ra trong suốt thá»i gian sá» dụng. Ná»™i lá»±c N gây bởi tải trá»ng tÃnh toán, đó là tải trá»ng lá»›n nhất có thể có trong thá»i gian đó. Tải trá»ng tÃnh toán N là tÃch số cá»§a tải trá»ng tiêu chuẩn PC vá»›i hệ số độ tin cáºy vá» tải trá»ng ï§Q (xét đến khả năng tải trá»ng thá»±c tế có thể biến đổi khác vá»›i tải trá»ng tiêu chuẩn má»™t cách bất lợi).
Khi có nhiá»u tải trá»ng (Pi) tác dụng đồng thá»i, phải tÃnh toán vá»›i tổ hợp bất lợi nhất cá»§a các tải trá»ng. Xác suất để xuất hiện đồng thá»i nhiá»u tải trá»ng mang giá trị lá»›n nhất được xét bằng cách nhân tải trá»ng hoặc ná»™i lá»±c vá»›i hệ số tổ hợp nc.
m
N  ï§ ïƒ¥Pc N ï§ n , (3.2)
n i i Q c i1
Trong đó
Ni – ná»™i lá»±c do Pi = 1; ï§n - hệ số an toà n vá» sá» dụng, xét đến mức độ
quan trá»ng cá»§a công trình; m- số lượng tải trá»ng tác dụng cùng má»™t lúc lên công trình.
- Khả năng chịu lá»±c S là ná»™i lá»±c giá»›i hạn mà cấu kiện có thể chịu được, S phụ thuá»™c các đặc trưng hình há»c cá»§a tiết diện cấu kiện và các đặc trưng cÆ¡ há»c cá»§a váºt liệu. S biểu dạng tÃch số cá»§a đặc trưng hình há»c tiết diện A vá»›i cưá»ng độ tÃnh toán f cá»§a váºt liệu và vá»›i hệ số Ä‘iá»u kiện là m việc ï§c.
Như váºy, khả năng chịu lá»±c S viết lÃ
M u m u
trong đó: ï§u = 1,3 – hệ số an toà n đối vá»›i cấu kiện tÃnh theo giá»›i hạn bá»n.
Cuối cùng, Ä‘iá»u kiện an toà n vá» khả năng chịu lá»±c (3.1) kết hợp (3.2), (3.3) có thể viết dưới dạng:
trong đó: ï„ là biến dạng hay chuyển vị cá»§a kết cấu dưới dạng tác dụng cá»§a các tải trá»ng tiêu chuẩn trong những tổ hợp bất lợi nhất. Nếu ï¤i là biến dạng
gây bởi tải trá»ng đơn vị thì ï„ ï€½ Pcn ï§ ï¤ ; (3.6)
[ ] biến dạng lớn nhất cho phép để kết cấu có thể sỠdụng bình
thưá»ng, được qui định trong tiêu chuẩn hay xem bảng D.14- PL.
3.2.2. Tải trá»ng và tác động, tổ hợp
Tải trá»ng và tác động để tÃnh toán kết cấu được lấy theo tiêu chuẩn nhà nước “TCVN 2737–1995 Tải trá»ng và tác độngâ€.
a. Phân loại tải trá»ng
Tùy theo thá»i gian tác dụng, tải trá»ng được chia thà nh tải trá»ng thưá»ng xuyên và tải trá»ng tạm thá»i (dà i hạn và ngắn hạn, tải trá»ng đặc biệt).
Tải trá»ng thưá»ng xuyên là tải trá»ng không biến đổi vá» giá trị, vị trÃ, phương chiá»u trong quá trình sá» dụng công trình. Loại tải trá»ng nà y gồm có: trá»ng lượng các bá»™ pháºn cá»§a nhà và công trình kể cả trá»ng lượng bản thân kết cấu; trá»ng lượng và áp lá»±c đất đắp, tác dụng cá»§a ứng lá»±c trước.
Tải trá»ng tạm thá»i là những tải trá»ng có thể có hoặc không có trong má»™t giai Ä‘oạn nà o đó cá»§a quá trình xây dá»±ng và sá» dụng. Loại tải trá»ng nà y lại chia ra: tải trá»ng tạm thá»i dà i hạn; tải trá»ng tạm thá»i ngắn hạn; tải trá»ng đặc biệt; tải trá»ng động.
Xét tÃnh chất thay đổi theo thá»i gian tải trá»ng tÄ©nh và động khác nhau, tải động thay đổi, lặp nhiá»u lần. Tải trá»ng tÄ©nh có vị trà và hướng không đổi hoặc thay đổi rất nhá» theo thá»i gian, tải trá»ng động thưá»ng lấy hệ số động từ 1,1-1,2.
b. Tải trá»ng tiêu chuẩn và tải trá»ng tÃnh toán
Äặc trưng cÆ¡ bản cá»§a tải trá»ng là giá trị tiêu chuẩn cá»§a chúng, được xác láºp trên cÆ¡ sở thống kê và được cho trong tiêu chuẩn. Äó là trị số lá»›n nhất có thể có cá»§a tải trá»ng trong trưá»ng hợp sá» dụng bình thưá»ng.
Tải trá»ng thưá»ng xuyên do trá»ng lượng các kết cấu được xác định theo số liệu cá»§a các tiêu chuẩn và cá»§a các nhà máy chế tạo, theo kÃch thước và khối lượng thể tÃch cá»§a váºt liệu. Tải trá»ng tạm thá»i tác dụng lên sà n nhà được qui định theo [21]. Tải trá»ng gió cÅ©ng được xác định theo các chỉ dẫn cá»§a tiêu chuẩn nà y.
Hệ số độ tin cáºy vá» tải trá»ng ï§Q xét đến sá»± biến thiên cá»§a tải trá»ng do những sai lệch ngẫu nhiên khác vá»›i Ä‘iá»u kiện sá» dụng bình thưá»ng mang tÃnh tức thá»i ngắn hạn. Trị số cá»§a ï§Q được xác láºp bằng cách thống kê quan trắc những tải trá»ng thá»±c tế có trong thá»i gian sá» dụng công trình. Trị số nà y dá»±a và o xác suất độ tin cáºy cá»§a tải trá»ng không vượt qua tải tÃnh toán là ï·(No)=0,999, có nghÄ©a cho phép có thể 0,1% trưá»ng hợp tải trá»ng vượt qua tải tÃnh toán No trong quá trình sá» dụng.
Tiêu chuẩn tải trá»ng qui định các trị số ï§Q tùy theo loại tải trá»ng. Và dụ trá»ng lượng váºt liệu thép ï§Q = 1,05; vá»›i tải trá»ng gió ï§Q = 1,2; tải trá»ng tạm thá»i trên sà n
ï§Q =1,3 hay 1,2 tùy trưá»ng hợp cụ thể [21].
Khi tÃnh đến kết cấu theo nhóm trạng thái giá»›i hạn thứ nhất thì dùng tải trá»ng tÃnh toán, tức là tải trá»ng tiêu chuẩn nhân vá»›i hệ số độ tin cáºy vá» tải trá»ng. Khi tÃnh kết cấu theo nhóm trạng thái giá»›i hạn thứ hai thì chỉ dùng tải trá»ng tiêu chuẩn.
c. Tổ hợp tải trá»ng
Các tải trá»ng tác dụng đồng thá»i lên công trình, tạo nên những tổ hợp tải trá»ng, các tổ hợp tải trá»ng được chia ra:
ï€ Tổ hợp cÆ¡ bản, bao gồm các tải trá»ng thưá»ng xuyên, tải trá»ng tạm thá»i dà i hạn và ngắn hạn.
ï€ Tổ hợp đặc biệt, gồm các tải trá»ng thưá»ng xuyên, các tải trá»ng tạm thá»i dà i hạn và ngắn hạn, và má»™t trong các tải trá»ng đặc biệt.
Xét sá»± xuất hiện đồng thá»i cá»§a các tải trá»ng ngưá»i ta dùng hệ số tổ hợp nc để nhân vá»›i các trị số tải trá»ng trong cá»§a tổ hợp (xác suất xuất hiện đồng thá»i cá»§a nhiá»u tải trá»ng là Ãt xảy ra hÆ¡n là khi chỉ có Ãt tải trá»ng). Khi trong tổ hợp cÆ¡ bản mà chỉ có má»™t tải trá»ng ngắn hạn thì giá trị tải trá»ng ngắn hạn được lấy toà n bá»™, tức là nc = 1. Còn trong tổ hợp cÆ¡ bản có hai hay nhiá»u tải trá»ng ngắn hạn thì giá trị má»i tải trá»ng ngắn hạn nà y nhân vá»›i nc = 0,9. Khi tÃnh vá»›i tổ hợp đặc biệt thì má»i tải trá»ng ngắn hạn nhân vá»›i nc = 0,8. Tải trá»ng thưá»ng xuyên và tải trá»ng tạm thá»i dà i hạn không nhân vá»›i nc.
TRÌNH BÀY
![]() ![]() ![]() |