Cách dùng tool tổ hợp tải trọng

Tool sinh ra những gì

Tool này lập đầy đủ bộ tổ hợp tải trọng theo Eurocode EN 1990 từ các tác động bạn khai báo. Tool sinh các tổ hợp trạng thái giới hạn cường độ theo biểu thức 6.10, hoặc theo cặp 6.10a/6.10b nếu Phụ lục quốc gia của bạn dùng cặp này, cùng ba tổ hợp trạng thái giới hạn sử dụng - đặc trưng, thường xuyên và tựa thường xuyên - lần lượt lấy từng tác động thay đổi làm tác động chính.

Kết quả là toàn bộ bộ tổ hợp đã liệt kê kèm từng hệ số, không phải một con số chi phối duy nhất, vì tổ hợp nào chi phối còn tùy vào việc bạn đang kiểm tra cái gì: trường hợp cho lực dọc cột lớn nhất hiếm khi trùng với trường hợp cho mô men lật hay độ võng lớn nhất.

So sánh 6.10 với 6.10a và 6.10b

EN 1990 cho hai cách lập tổ hợp cường độ. Biểu thức 6.10 là cách đơn giản: hệ số riêng phần đầy đủ cho mọi tác động, các tác động thay đổi không phải tác động chính thì giảm bằng hệ số psi_0. Cách còn lại là cặp 6.10a và 6.10b, trong đó 6.10a giảm mọi tác động thay đổi bằng psi_0, còn 6.10b thay vào đó giảm tác động thường xuyên bằng hệ số xi, thường lấy 0,85. Lấy giá trị bất lợi hơn trong hai.

Cặp biểu thức luôn cho giá trị chi phối thấp hơn - tức ít thiên về an toàn hơn - so với riêng 6.10, và đó là lý do nhiều Phụ lục quốc gia chọn cặp này. Mức tiết kiệm là có thật nhưng vừa phải, thường trong khoảng 5 đến 10 phần trăm, đổi lại số tổ hợp phải liệt kê tăng khoảng gấp đôi. Dùng cách nào là quyết định của Phụ lục quốc gia, không phải lựa chọn của người thiết kế.

Ví dụ tính toán - một tác động thường xuyên và hai tác động thay đổi

Lấy tác động thường xuyên G = 100 kN, hoạt tải sàn Q = 60 kN (loại B, nên psi_0 = 0,7; psi_1 = 0,5; psi_2 = 0,3) và tải gió W = 40 kN (psi_0 = 0,6). Với gamma_G = 1,35; gamma_Q = 1,5 và xi = 0,85:

6.10, hoạt tải là tác động chính: 1,35(100) + 1,5(60) + 1,5(0,6)(40) = 261,0 kN
6.10, gió là tác động chính: 1,35(100) + 1,5(40) + 1,5(0,7)(60) = 258,0 kN
6.10a (mọi tác động thay đổi giảm bằng psi_0): 234,0 kN
6.10b, hoạt tải chính (G giảm bằng xi): 0,85(1,35)(100) + 1,5(60) + 1,5(0,6)(40) = 240,8 kN
6.10b, gió là tác động chính: 237,8 kN
Chi phối theo 6.10: 261,0 kN
Chi phối theo 6.10a/6.10b: 240,8 kN
Chênh lệch: 20,3 kN, giảm 7,8 phần trăm

Có hai điều rút ra. Thứ nhất, tác động chính là ai thì quan trọng: lấy hoạt tải làm tác động chính cho 261,0 kN so với 258,0 kN khi lấy gió, nên phải liệt kê cả hai và lấy giá trị bất lợi hơn - không thể đoán trước cái nào chi phối, và khi có nhiều tác động thay đổi thì số hoán vị tăng rất nhanh.

Thứ hai, ở đây 6.10b chi phối so với 6.10a (240,8 so với 234,0). Đó là kết quả thường gặp khi tác động thường xuyên không chiếm ưu thế. Khi tĩnh tải chiếm ưu thế thì 6.10a có thể chi phối, và đó chính là lý do tiêu chuẩn yêu cầu kiểm tra cả hai chứ không chỉ cái trông có vẻ bất lợi hơn.

Ba tổ hợp trạng thái giới hạn sử dụng

Trạng thái giới hạn sử dụng không nhân hệ số riêng phần lên tác động - tải lấy theo giá trị đặc trưng - nhưng các tác động thay đổi được giảm bằng hệ số psi khác nhau tùy vào hiệu ứng cần duy trì trong bao lâu. Với cùng bộ tác động trên:

Đặc trưng (hiệu ứng không hồi phục): G + Q + psi_0 W = 184,0 kN
Thường xuyên (hiệu ứng hồi phục): G + psi_1 Q = 130,0 kN
Tựa thường xuyên (dài hạn, từ biến): G + psi_2 Q = 118,0 kN

Dùng tổ hợp đặc trưng cho hiệu ứng gây hư hỏng vĩnh viễn, như nứt lớp hoàn thiện giòn; tổ hợp thường xuyên cho hiệu ứng hồi phục như tiện nghi và rung động; và tổ hợp tựa thường xuyên cho hiệu ứng dài hạn - độ võng do từ biến của bê tông và bề rộng vết nứt đều kiểm tra ở tổ hợp tựa thường xuyên, và đó là lý do tổ hợp này xuất hiện trong EN 1992 chứ không chỉ trong EN 1990.

Tra công thức

Cường độ 6.10: $\sum \gamma_{G,j} G_{k,j} + \gamma_{Q,1} Q_{k,1} + \sum_{i>1} \gamma_{Q,i}\,\psi_{0,i}\,Q_{k,i}$
Cường độ 6.10a: $\sum \gamma_{G,j} G_{k,j} + \gamma_{Q,1}\,\psi_{0,1} Q_{k,1} + \sum_{i>1} \gamma_{Q,i}\,\psi_{0,i}\,Q_{k,i}$
Cường độ 6.10b: $\sum \xi_j\,\gamma_{G,j} G_{k,j} + \gamma_{Q,1} Q_{k,1} + \sum_{i>1} \gamma_{Q,i}\,\psi_{0,i}\,Q_{k,i}$
Sử dụng, đặc trưng: $\sum G_{k,j} + Q_{k,1} + \sum_{i>1} \psi_{0,i}\,Q_{k,i}$
Sử dụng, thường xuyên: $\sum G_{k,j} + \psi_{1,1} Q_{k,1} + \sum_{i>1} \psi_{2,i}\,Q_{k,i}$
Sử dụng, tựa thường xuyên: $\sum G_{k,j} + \sum_{i\ge1} \psi_{2,i}\,Q_{k,i}$
Tổ hợp đặc biệt: $\sum G_{k,j} + A_d + \psi_{1,1} Q_{k,1} + \sum_{i>1} \psi_{2,i}\,Q_{k,i}$

Giả thiết và giới hạn

Các giá trị khuyến nghị gamma_G = 1,35; gamma_Q = 1,5 và xi = 0,85 được dùng nếu bạn không thay đổi. Đây là các tham số do Phụ lục quốc gia quy định và nhiều nước có sửa đổi, cũng như sửa đổi lựa chọn giữa 6.10 và cặp 6.10a/6.10b - hãy kiểm tra Phụ lục trước khi dùng giá trị mặc định.

Các tổ hợp sinh ra là cho trạng thái STR và GEO, tình huống thiết kế lâu dài và tạm thời. Trạng thái EQU (cân bằng tĩnh, dùng cho lật và đẩy nổi) dùng bộ hệ số khác với tác động thường xuyên bất lợi và có lợi xử lý riêng, còn tình huống đặc biệt và động đất có biểu thức riêng. Tác động thường xuyên có thể có lợi - trọng lượng bản thân chống đẩy nổi - phải khai báo theo hệ số có lợi, và tool không tự suy ra được điều đó.

Các hệ số psi phụ thuộc loại tác động thay đổi, và tool áp dụng giá trị trong Bảng A1.1 của EN 1990. Khu vực kho, hoạt tải giao thông và tải trọng tuyết trên cao độ 1000 m đều có giá trị riêng khác với trường hợp hoạt tải sàn thông thường dùng trong ví dụ trên.

Tác động	Ký hiệu	Bộ B Bất lợi	Bộ B Có lợi	Bộ C Bất lợi	Bộ C Có lợi
Tác động thường xuyên
Trọng lượng bản thân bê tông	γG	1.35	0.95	1.00	1.00
Trọng lượng bản thân thép	γG	1.20	0.95	1.00	1.00
Tác động thay đổi
Hoạt tải	γQ	1.50		1.30
Tải gió	γQ	1.50		1.30
Tải tuyết	γQ	1.50		1.30
Nhiệt độ	γQ	1.50		1.20
Tải xung kích	γQ	2.00		2.00

Tác động thay đổi	ψ₀	ψ₁	ψ₂
Hoạt tải	0.70	0.50	0.30
Tải gió	0.60	0.20	0.00
Tải tuyết	0.50	0.20	0.00
Nhiệt độ	0.60	0.50	0.00
Tải xung kích	0.70	0.50	0.30

Tool tính tổ hợp tải trọng Eurocode