Tool thiết kế liên kết mối nối cột

Tool kiểm tra những gì

Mối nối cột ghép hai đoạn cột, thường ngay phía trên cao độ sàn. Tool này theo EN 1993-1-8 và SCI P358 cho cả mối nối tì đầu và không tì đầu: xác định xem có phát sinh lực kéo thực qua mối nối hay không, rồi kiểm tra bản nối cánh và bu lông của chúng, đường truyền lực nén, bản nối bụng và bu lông, yêu cầu sức kháng tối thiểu, cùng sức kháng giằng phục vụ tính bền vững tổng thể.

Câu hỏi then chốt mà tool trả lời trước tiên là mối nối có bao giờ chịu kéo thực hay không. Ở mối nối tì đầu, hai đầu cột tì trực tiếp vào nhau nên lực nén truyền qua mặt tiếp xúc chứ không qua bản nối - và nếu lực dọc đủ lớn so với mô men thì không phần nào của tiết diện chịu kéo cả.

Khi không phát sinh lực kéo, quy tắc 25 phần trăm chi phối

Chạy tool với số liệu mặc định - cột 305 x 305 thép S355, mối nối tì đầu bản ngoài với bản nối S275 dày 12 mm và bu lông M20 - cho kết quả:

Có phát sinh lực kéo thực không?

Không

Mô men mà tại đó bắt đầu có kéo

235,9 kNm

Lực kéo thực

0 kN

Sức kháng tối thiểu, nhóm bu lông

800 / 1129,0 kN, mức huy động 0,709 - CHI PHỐI

Sức kháng tối thiểu, bản nối

800 / 1980,0 kN, mức huy động 0,404

Kéo trong bản nối cánh

0 kN - không tham gia

Cánh tay đòn giữa hai cánh

314,5 mm

Vì không phát sinh lực kéo thực, mọi bước kiểm tra liên quan tới kéo đều trả về 0 và đương nhiên đạt. Thay vào đó mối nối bị chi phối bởi yêu cầu sức kháng tối thiểu - quy định của tiêu chuẩn rằng mối nối phải chịu được một phần nhất định khả năng của cấu kiện bất kể nội lực tính ra bao nhiêu, và tool đánh giá ở mức 800 kN so với sức kháng nhóm bu lông 1129 kN.

Đây là khía cạnh bị hiểu sai nhiều nhất trong thiết kế mối nối cột. Người chỉ kiểm tra theo nội lực tác dụng sẽ chọn mối nối quá nhẹ, vì với cột chịu tải tốt thì các nội lực đó thường bằng không trên bản nối. Mối nối vẫn phải tồn tại và vẫn phải đủ chắc chắn - quy tắc này tồn tại để cột không bị bỏ lại một điểm nối không có dự trữ nào trước các tình huống bất ngờ.

Tì đầu và không tì đầu

Ở mối nối tì đầu, hai đầu cột được gia công để tiếp xúc và lực nén truyền trực tiếp qua mối nối. Khi đó bản nối chỉ chịu kéo, cắt và yêu cầu sức kháng tối thiểu. Ở mối nối không tì đầu - khi hai đầu không được gia công để tì - bản nối phải chịu cả lực nén, nên nặng hơn hẳn.

Tool hỏi bạn thuộc loại nào vì điều đó thay đổi toàn bộ đường truyền lực chứ không chỉ một hệ số. Tì đầu đòi hỏi hai đầu được cưa hoặc phay phẳng trong dung sai và được lắp dựng tiếp xúc nhau, đó là yêu cầu về chế tạo và thi công chứ không phải điều phép tính có thể tự giả định.

Tra công thức

Mô men bắt đầu có kéo

$M_{no\,tension} = N_{Ed}\,\dfrac{h}{2}$

Kéo trên tiết diện thực

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

Kéo trên tiết diện nguyên

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

Yêu cầu sức kháng tối thiểu

$N_{\min} = 0.25\,N_{Ed}$

Cắt bu lông

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

Ép mặt

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

Lưu ý gamma_M2,net = 1,1 chứ không phải 1,25 cho bước kiểm tra kéo trên tiết diện thực - đây là hệ số riêng biệt rất dễ nhầm và đã được sửa trong quá trình kiểm chứng với SCI P358.

Giả thiết và giới hạn

Mối nối tì đầu giả thiết hai đầu cột thực sự tì vào nhau. Điều đó đòi hỏi hai đầu được gia công phẳng trong dung sai và lắp dựng tiếp xúc - nếu còn khe hở, hoặc dùng bản đệm cẩu thả, thì đường truyền lực nén không tồn tại và mối nối làm việc như loại không tì đầu mà nó chưa từng được thiết kế cho.

Tool kiểm tra mối nối, không kiểm tra cột. Mất ổn định cột ở hai phía mối nối, chiều dài tính toán mà vị trí mối nối ngụ ý, và ổn định tổng thể của khung phụ thuộc vào đó là những câu hỏi thiết kế riêng. Vị trí mối nối thường cách sàn vài trăm milimét để thuận tiện thi công, và lựa chọn thực dụng đó cũng giúp giữ mô men ở mức thấp.

Sức kháng giằng phục vụ tính bền vững của kết cấu được kiểm tra như một yêu cầu riêng với trường hợp tải riêng, và có thể chi phối cấu tạo ở công trình phải thiết kế chống tác động đặc biệt. Mỏi, chịu lửa và cấu tạo kháng chấn nằm ngoài phạm vi.

Câu hỏi thường gặp (FAQ)