Mất ổn định xoắn-ngang: làm rõ hệ số C1

Một dầm uốn quanh trục khỏe có thể phá hoại theo cách chẳng liên quan gì đến việc đạt cường độ uốn: cánh nén, không giữ được thẳng hàng, văng sang ngang và cả tiết diện xoắn lại. Đây là mất ổn định xoắn-ngang (LTB), và mô men tới hạn đàn hồi $M_{cr}$ gây ra nó phụ thuộc không chỉ vào tiết diện và nhịp, mà vào hình dạng biểu đồ mô men - thể hiện qua hệ số $C_1$.

Vì sao hình dạng mô men quan trọng

LTB do nén ở cánh trên gây ra. Càng nhiều phần nhịp nằm gần mô men đỉnh, càng nhiều cánh bị nén mạnh cùng lúc, và dầm càng dễ mất ổn định. Nên dầm chịu mô men đều - đỉnh ở mọi nơi - là trường hợp xấu nhất. Đó là mốc chuẩn, gán $C_1 = 1.0$.

Giờ đổi biểu đồ. Dầm đơn giản chịu tải tập trung giữa nhịp có biểu đồ mô men tam giác: đỉnh chỉ ở giữa, giảm dần về gối. Phần lớn cánh nén chịu ứng suất nhẹ, nên dầm kháng mất ổn định tốt hơn nhiều. Tải phân bố đều cho biểu đồ parabol - lại tập trung đỉnh gần giữa nhịp. Cả hai làm $C_1$ vượt 1,0.

Mô men đều là trường hợp xấu nhất, $C_1 = 1.0$. Biểu đồ tam giác hay parabol giằng dầm chống xoắn và nâng $C_1$ vượt một - đôi khi qua 2,5 với biểu đồ đỉnh nhọn.

Vì $M_{cr}$ tỉ lệ thuận với $C_1$, đó không phải hiệu chỉnh nhỏ.

Cái giá của việc mặc định 1,0

Dễ bị cám dỗ đặt $C_1 = 1.0$ rồi đi tiếp - luôn an toàn, vì mô men đều là trường hợp xấu nhất. Nhưng "an toàn" ở đây nghĩa là "lãng phí". Với dầm đơn giản chịu tải tập trung giữa nhịp, mặc định 1,0 có thể đánh giá thấp $M_{cr}$ đủ để khiến dầm dư tới khoảng một phần ba. Trên cả một sàn đầy dầm, đó là khối lượng và chi phí thực, lặp lại.

Lỗi này âm thầm. Dầm vẫn làm việc; không gì hỏng; sự kém hiệu quả không lộ ra trừ khi ai đó kiểm tra lại với $C_1$ đúng.

Lấy đúng C1 mà không phỏng đoán

Điều rút ra là dùng hình dạng mô men thực, không phải giá trị mặc định thiên về an toàn. Giá trị $C_1$ được lập bảng theo các dạng tải và giằng phổ biến, và bất kỳ phép kiểm tra LTB nghiêm túc nào cũng suy ra nó từ biểu đồ thực giữa các điểm giằng. Hai lưu ý tránh sai:

• $C_1$ phụ thuộc biểu đồ mô men giữa hai điểm giằng ngang liền kề, không phải toàn nhịp. Thêm một giằng ở giữa nhịp thì cả chiều dài không giằng và $C_1$ liên quan đều thay đổi.
• $C_1$ cao hơn không bao giờ làm dầm kém an toàn - nó chỉ ghi nhận sự ổn định mà trường hợp mô men đều bỏ qua.

Phần thưởng là dầm nhẹ hơn, rẻ hơn mà không mất an toàn. Để áp dụng cho cấu kiện thực, lấy đặc trưng tiết diện từ bảng tra tiết diện thép và chạy kiểm tra LTB trong công cụ danh mục thép cho nhịp và bố trí giằng của bạn. Bài mất ổn định uốn dọc bổ trợ phần ổn định cột của cùng khung Eurocode.