Tool thiết kế liên kết giằng (bản mã)

Tool kiểm tra những gì

Liên kết giằng truyền lực dọc trục từ thanh giằng vào bản mã rồi vào khung. Tool này kiểm tra bản mã chịu chảy dẻo trên tiết diện nguyên và đứt trên tiết diện thực, nhóm bu lông chịu cắt và ép mặt, xé khối và bứt mép, mối hàn vào cấu kiện đỡ, cùng tiết diện Whitmore - bề rộng bản mã thực sự tham gia chịu lực giằng.

Giằng là liên kết chịu lực dọc, nên khác với liên kết cắt của dầm, ở đây không có mô men lệch tâm phải giải, nhưng lại có nhiều cách để bản mã phá hoại hơn: bản có thể đứt trên tiết diện thực, bứt cả một khối vật liệu quanh nhóm bu lông, hoặc mất ổn định trên bề rộng Whitmore nếu thanh giằng chịu nén.

Tiết diện thực chi phối, không phải tiết diện nguyên

Chạy tool với số liệu mặc định - bản mã S275 kích thước 120 x 400 x 10 mm, ba bu lông M24 cấp 8.8, chịu 80 kN - cho kết quả:

Bản mã, đứt tiết diện thực

291,0 kN, mức huy động 0,275 - CHI PHỐI

Bản mã, chảy dẻo tiết diện nguyên

330,0 kN, mức huy động 0,242

Nhóm bu lông

406,7 kN, mức huy động 0,197

Mối hàn

438,5 kN, mức huy động 0,183

Tiết diện Whitmore

582,1 kN, mức huy động 0,137

Đứt tiết diện thực chi phối: tiết diện nguyên chảy dẻo ở 330 kN còn tiết diện thực đứt ở 291 kN, nên tiết diện thực mới là giới hạn thật. Đó là kết quả thường gặp với bản mã bắt bu lông: khoan lỗ lấy đi vật liệu đúng chỗ nội lực lớn nhất.

Hệ quả là thiết kế bản mã do bố trí lỗ quyết định chứ không phải kích thước bản. Bố trí bu lông so le, hoặc trải ra nhiều hàng để bề rộng thực tại mỗi tiết diện lớn hơn, mang lại nhiều khả năng chịu lực hơn so với làm bản rộng hơn hay dày hơn.

Tiết diện Whitmore

Tiết diện Whitmore là bề rộng bản mã thực sự chịu lực giằng - quy ước lấy bằng cách mở rộng 30 độ về mỗi phía từ hàng bu lông đầu tới hàng cuối. Vật liệu ngoài phạm vi đó đóng góp rất ít, nên bản mã quá rộng không có tác dụng vượt quá bề rộng Whitmore.

Điều này quan trọng nhất với thanh giằng chịu nén, khi bản mã có thể mất ổn định trên bề rộng hữu hiệu đó như một cột ngắn. Với thanh giằng chịu kéo, bước kiểm tra Whitmore thường rất thoải mái - 582 kN so với 291 kN của tiết diện thực trong ví dụ trên - nhưng thanh giằng chịu nén với bản mã dài không được giằng có thể làm nó thành dạng chi phối.

Tra công thức

Chảy dẻo tiết diện nguyên

$N_{pl,Rd} = \dfrac{A\,f_y}{\gamma_{M0}}$

Đứt tiết diện thực

$N_{u,Rd} = \dfrac{0.9\,A_{net}\,f_u}{\gamma_{M2}}$

Xé khối

$V_{eff,Rd} = \dfrac{f_u A_{nt}}{\gamma_{M2}} + \dfrac{f_y A_{nv}}{\sqrt3\,\gamma_{M0}}$

Cắt bu lông

$F_{v,Rd} = \dfrac{\alpha_v f_{ub} A_s}{\gamma_{M2}}$

Ép mặt

$F_{b,Rd} = \dfrac{k_1 \alpha_b f_u d t}{\gamma_{M2}}$

Bề rộng hữu hiệu Whitmore

$b_w = b + 2\,L\tan 30^\circ$

Cường độ tính toán mối hàn

$f_{vw,d} = \dfrac{f_u}{\beta_w\,\gamma_{M2}}$

Giả thiết và giới hạn

Lực giằng được giả thiết đồng tâm với nhóm bu lông, nên không có mô men lệch tâm tác dụng lên bản mã. Khi trục thanh giằng không đi qua điểm giao quy ước của khung, mô men sinh ra là hiệu ứng có thật mà tool không mô hình, và có thể đáng kể với thanh giằng góc nghiêng nhỏ.

Mất ổn định bản mã dưới thanh giằng chịu nén chỉ được xét qua bước kiểm tra tiết diện Whitmore. Bản mã dài, mỏng hoặc có mép tự do không được giằng có thể cần kiểm tra ổn định riêng, và việc gia cường mép tự do là quyết định cấu tạo mà tool không đưa ra.

Tool kiểm tra bản mã và các liên kết của nó, không kiểm tra bản thân thanh giằng, không kiểm tra dầm hay cột mà nó liên kết vào, và không kiểm tra làm việc tổng thể của khung. Tình huống thiết kế tĩnh lâu dài; mỏi, chịu lửa và cấu tạo kháng chấn - kể cả yêu cầu thiết kế theo khả năng chi phối thanh giằng kháng chấn - nằm ngoài phạm vi.

Câu hỏi thường gặp (FAQ)