Tool mô hình giàn ảo

Tool giải bài toán gì

Mô hình giàn ảo là cách EN 1992-1-1 §6.5 xử lý những vùng của kết cấu bê tông mà lý thuyết dầm thông thường không áp dụng được - các vùng mà tiết diện phẳng không còn phẳng. Điều đó bao gồm dầm cao, vai cột, đài cọc, tường có lỗ mở và vùng ngay quanh tải tập trung hoặc gối.

Tool này lập mô hình giàn cho dầm cao, giải nội lực thanh chống và thanh giằng từ hình học, rồi kiểm tra thanh chống chịu nén, các nút và thanh giằng chịu kéo theo giới hạn của tiêu chuẩn. Tool báo bước kiểm tra chi phối cùng góc nghiêng thanh chống, và cảnh báo khi hình học nằm ngoài phạm vi mô hình còn hợp lệ.

Ví dụ tính toán - dầm cao 3,0 m chịu 2000 kN

Số liệu mặc định của tool: dầm nhịp 3000 mm cao 2000 mm, rộng 400 mm, chiều dài gối 400 mm, chịu tải tập trung giữa nhịp 2000 kN, bê tông C30/37, cốt thép 500 MPa. Tỉ số nhịp trên chiều cao là 1,5, thuộc hẳn phạm vi dầm cao. Các con số dưới đây lấy từ việc gọi trực tiếp engine, nên đúng bằng những gì tool hiển thị khi mở.

Phản lực gối R_A

1000 kN

Cánh tay đòn nội lực z (tự động)

1400 mm

Góc nghiêng thanh chống theta

43,03 độ

cot theta

1,071

Lực trong thanh chống

1465,6 kN

Lực trong thanh giằng

1071,4 kN

Cường độ tính toán bê tông f_cd

17,0 N/mm2

Hệ số chiết giảm cường độ nu

0,88

Kiểm tra thanh chống

8,74 / 8,98 N/mm2, mức huy động 0,974

Kiểm tra nút

6,25 / 12,72 N/mm2, mức huy động 0,492

Kiểm tra thanh giằng

1071,4 / 1071,4 kN, mức huy động 1,000 - CHI PHỐI

Thanh giằng chi phối đúng ở mức 1,000 vì tool chọn cốt thép vừa khớp với lực trong thanh giằng - đó là kết quả thiết kế chứ không phải trùng hợp. Điều đáng quan tâm là phần dự trữ của hai bước còn lại: thanh chống ở 0,974, gần như huy động hết, trong khi nút còn rất thoải mái ở 0,492.

Mức huy động thanh chống sát 1,0 là con số cần theo dõi. Nếu tải tăng thêm chút nữa thì bê tông thanh chống - chứ không phải cốt thép - mới là giới hạn, và thêm thép sẽ không giúp gì. Tăng bề rộng dầm hoặc tăng chiều dài gối mới là cách giảm tải cho thanh chống.

Góc nghiêng thanh chống là quyết định thiết kế

Mọi thứ đều suy ra từ theta. Thanh chống thoải hơn cho cánh tay đòn dài hơn và lực giằng nhỏ hơn, nhưng bản thân thanh chống chịu tải lớn hơn và ứng suất nút tăng lên; thanh chống dốc hơn thì ngược lại. EN 1992-1-1 giới hạn góc trong một khoảng dùng được chính vì hai đầu cực trị đều không khả dụng, và tool báo khi mô hình nằm ngoài khoảng đó thay vì trả về con số trông có vẻ ổn.

Ở 43 độ, ví dụ này nằm gần giữa dải cho phép, và đó là vị trí mà một dầm cao có tỉ lệ hợp lý thường rơi vào. Nếu mô hình của bạn bị đẩy tới góc cực trị để cho một bước kiểm tra đạt, thì nhiều khả năng sơ đồ giàn sai chứ không phải tiết diện thiếu.

Tra công thức

Cường độ tính toán bê tông

$f_{cd} = \dfrac{\alpha_{cc}\,f_{ck}}{\gamma_C}$

Cường độ thanh chống, vùng nứt

$\sigma_{Rd,\max} = 0.6\,\nu'\,f_{cd}$

Hệ số chiết giảm cường độ

$\nu' = 1 - \dfrac{f_{ck}}{250}$

Nút CCC (chỉ có nén)

$\sigma_{Rd,\max} = k_1\,\nu'\,f_{cd}$

Nút CCT (có một thanh giằng neo vào)

$\sigma_{Rd,\max} = k_2\,\nu'\,f_{cd}$

Cốt thép thanh giằng

$A_s = \dfrac{F_{tie}}{f_{yd}}$

Cường độ tính toán cốt thép

$f_{yd} = \dfrac{f_{yk}}{\gamma_S}$

Lực thanh chống từ hình học

$F_{strut} = \dfrac{R}{\sin\theta}$

Giả thiết và giới hạn

Mô hình giàn ảo là lời giải cận dưới theo lý thuyết dẻo: bất kỳ sơ đồ giàn nào thỏa mãn cân bằng tĩnh và các giới hạn ứng suất đều an toàn, nhưng những sơ đồ hợp lệ khác nhau cho lượng cốt thép khác nhau. Mô hình ở đây là sơ đồ dầm cao một thanh chống tiêu chuẩn, phù hợp với tải tập trung đối xứng. Sơ đồ tải khác, nhiều tải tập trung, hoặc lỗ mở trong bụng đều cần một sơ đồ giàn khác mà tool không tự lập cho bạn.

Vì là phương pháp cận dưới, mô hình bảo đảm về cường độ nhưng không nói gì về khả năng sử dụng. Bề rộng vết nứt và độ võng không được kiểm tra ở đây, và dầm cao có thanh chống huy động cao vẫn có thể không đạt về sử dụng. Cấu tạo quan trọng ngang với các con số: thanh giằng phải được neo đầy đủ qua khỏi nút, thường bằng cách uốn móc hoặc dùng bản neo chứ không phải cắt thẳng tại gối.

Cốt thép phân bố chống nứt trong bụng dầm là yêu cầu bắt buộc ngoài thanh giằng chính, và tool không tính lượng thép đó. Mỏi, chịu lửa và cấu tạo kháng chấn nằm ngoài phạm vi.

Câu hỏi thường gặp (FAQ)