Đừng lãng phí thời gian với kiểm tra SLS

Theo Eurocode 1990, các trạng thái giới hạn liên quan đến:

• sự hoạt động của kết cấu hoặc các cấu kiện kết cấu trong điều kiện sử dụng bình thường;
• sự thoải mái của con người;
• diện mạo của công trình thi công;

sẽ được phân loại là trạng thái giới hạn sử dụng (SLS). Điều này bao gồm biến dạng, dao động và hư hỏng ảnh hưởng đến diện mạo hoặc độ bền, chẳng hạn như nứt.

Nói cách khác, các kiểm tra trạng thái giới hạn này không bị giới hạn bởi khả năng chịu lực của các cấu kiện kết cấu, mà liên quan nhiều hơn đến độ bền tổng thể của kết cấu và sự thoải mái về mặt tâm lý của con người.

Hãy để tôi giải thích điều này chi tiết hơn. Bạn sẽ cảm thấy thoải mái hơn ở đâu? Trong một tòa nhà mới với những bức tường đã bị nứt và trần hoặc dầm bị võng, trong khi tình trạng có thể xấu đi theo thời gian? Hay trong một tòa nhà với những bức tường đẹp và phẳng, và bạn không thể nhận thấy độ võng nhỏ của sàn? Tôi không cần phải đoán rằng tất cả mọi người đều chọn ví dụ thứ hai. Và đây chính xác là lý do tại sao chúng ta nên chú ý đến kiểm tra SLS.

Tuy nhiên, chúng ta đều biết rằng thời gian của các kỹ sư kết cấu rất quý giá, vì vậy họ muốn làm việc hiệu quả nhất có thể trong thiết kế của mình. Như một giải pháp, chúng tôi đã phát triển các tính năng mới trong ứng dụng IDEA StatiCa Detail để đảm bảo rằng các kỹ sư sử dụng công cụ của chúng tôi có thể hoàn thành thiết kế và đánh giá một cách nhanh chóng, kinh tế và an toàn.

Kiểm tra giới hạn ứng suất – không còn quá hạn chế nữa

Bạn đã bao nhiêu lần gặp phải kết quả không thỏa mãn cho kiểm tra giới hạn ứng suất? Về phần tôi, tôi phải nói là rất nhiều lần. Và trong hầu hết các trường hợp, tôi đã biết rằng chúng có thể được bỏ qua do bản chất của kết quả.

Một trong những vấn đề điển hình nhất là đỉnh ứng suất - các điểm kỳ dị thường xảy ra ở các góc sắc. Hãy cùng xem xét nó là gì và tại sao điều quan trọng là không nhầm lẫn điểm kỳ dị với sự tập trung ứng suất.

Thoạt nhìn, bạn có thể nhận xét rằng bạn không thấy sự khác biệt giữa hai trường hợp đó. Tuy nhiên, có những điểm khác biệt, và bạn nên luôn nhận thức được chúng. Bởi vì, cuối cùng, thiết kế tổng thể luôn phụ thuộc vào kỹ sư chịu trách nhiệm và phán đoán của họ.

Vậy, điểm kỳ dị là gì, và các kỹ sư kết cấu có thể nhận biết nó từ sự tập trung ứng suất như thế nào?

Một điểm kỳ dị ứng suất là một điểm lưới nơi ứng suất không hội tụ về một giá trị cụ thể, tức là về mặt lý thuyết, giá trị ứng suất tại điểm kỳ dị là vô hạn.

Nó thường là:

• Vùng nơi tải trọng tập trung được áp dụng.
• Góc sắc của kết cấu.
• Liên kết điểm.
• Các góc của các vật thể tiếp xúc nhau.

Và bạn có thể chắc chắn đó là điểm kỳ dị khi:

• Có sự thay đổi nhanh chóng về ứng suất trong một phần tử lưới.
• Giá trị ứng suất tại một nút của lưới cao hơn giá trị giới hạn.
• Nó chỉ ảnh hưởng đến một vùng nhỏ của kết cấu và không lan sang các phần tử lân cận.

Trước đây khi tôi làm việc với các kết cấu có điểm kỳ dị, tôi biết rằng trong hầu hết các trường hợp, chúng có thể được bỏ qua vì những lý do đã đề cập ở trên, nhưng không có cách nào để làm điều đó nếu tôi muốn có kết quả kiểm tra thỏa mãn trong ứng dụng đang sử dụng. Điều này có nghĩa là tôi phải chỉnh sửa mô hình theo nhiều cách khác nhau, tốn rất nhiều thời gian hoặc có thể phải tăng cấp độ vật liệu hoặc nhập thêm cốt thép.

Và đây là lúc Detail application xuất hiện với chức năng mới Kiểm tra ứng suất giới hạn.

Hãy xem tính năng này hoạt động như thế nào trong một ví dụ thực tế. Chúng ta có một dầm với đầu cắt và lỗ mở. Tải trọng là tổ hợp của tải trọng phân bố đều và tải trọng tập trung. Sau khi chạy phân tích, chúng ta có thể thấy rằng kiểm tra giới hạn ứng suất cho bê tông không đạt yêu cầu cùng với tất cả các thông tin cần thiết.

Sau khi kiểm tra kỹ hơn, rõ ràng là cả hai tình huống tôi đã mô tả trước đó đều đã xảy ra. Có sự tập trung ứng suất ở đỉnh dầm dưới bản chịu lực tải trọng tập trung và một điểm kỳ dị ở góc sắc của lỗ mở.

Đây là lúc thích hợp để sử dụng phán đoán kỹ thuật! Điểm kỳ dị ở góc có thể được bỏ qua mà không cần nghi ngờ trong thiết kế. Nhưng còn vùng nhỏ có sự tập trung ứng suất thì sao? Tôi nên làm gì? Điều đầu tiên là bật lưới lên, điều này có thể giúp đánh giá tác động. Nếu vẫn chưa rõ ràng, tôi có thể vào Cài đặt, đặt lưới mịn hơn và đánh giá lại.

Tuy nhiên, trong trường hợp của chúng ta, có thể thấy ngay từ cái nhìn đầu tiên rằng vùng tập trung ứng suất rất nhỏ, vì vậy, theo quan điểm của tôi, việc loại trừ nó khỏi tính toán cũng là chấp nhận được.

Và điều đó có thể được thực hiện khá dễ dàng! Vì mục đích này, chúng tôi đã phát triển một tính năng gọi là Kiểm tra giới hạn. Chức năng này cho phép bạn bỏ qua các vùng không thỏa mãn. Điều này có nghĩa là gì?

1. Thay vì các vùng màu đỏ với hệ số sử dụng trên 100%, bạn thấy chúng màu trắng, và giá trị kiểm tra giới hạn là 100% trong trường hợp tỷ số ứng suất hoặc giá trị ứng suất giới hạn tính bằng MPa.
2. Ngoài ra, trong bảng kiểm tra tổng thể, vòng tròn đỏ có dấu chéo được thay thế bằng tam giác vàng có dấu chấm than đại diện cho thông tin tham khảo, và một sự không phù hợp với mô tả chi tiết sẽ xuất hiện.
3. Như điểm nhấn cuối cùng, bạn có thể chỉ hiển thị các vùng bị bỏ qua trong khi phần còn lại của cấu kiện vẫn màu trắng.

Tất cả các tùy chọn có thể được đưa vào báo cáo sau khi bạn hoàn thành quá trình mô hình hóa và hài lòng với thiết kế của mình. Vì vậy, bạn sẽ có tài liệu hoàn chỉnh để giải đáp mọi nghi ngờ.

Kết cấu dự ứng lực trong IDEA StatiCa

Mỗi kỹ sư kết cấu làm việc với kết cấu bê tông dự ứng lực đều biết rằng điều rất quan trọng là phải chú ý đến các giai đoạn cụ thể trong vòng đời làm việc của kết cấu, đặc biệt là giai đoạn đầu và cuối.

Đó là vì không có lực dự ứng lực nào là không đổi. Giá trị thay đổi theo chiều dài của cáp DƯL và, không kém phần quan trọng, theo thời gian. Rõ ràng rằng việc đánh giá chính xác giá trị lực dự ứng lực, do đó, ứng suất trong cáp DƯL, có tác động đáng kể đến hành vi của kết cấu.

Những thay đổi trong lực dự ứng lực (sự giảm lực dự ứng lực không nhất thiết phải xảy ra!) được gây ra bởi nhiều yếu tố và được gọi là tổn thất dự ứng lực. Vâng, tôi đã sử dụng số nhiều một cách chính xác. Các tổn thất dự ứng lực được phân biệt thành:

• Tổn thất ngắn hạn
• Tổn thất dài hạn

Tổn thất ngắn hạn

Tổn thất ngắn hạn thường xảy ra trong quá trình sản xuất. Tổn thất ngắn hạn có thể do, ví dụ, ma sát, trượt trong bộ neo, biến dạng đàn hồi tức thời trong bê tông, từ biến của cáp DƯL, v.v.

Tổn thất dài hạn

Tổn thất dài hạn xảy ra sau khi áp dụng dự ứng lực và có thể ảnh hưởng đến kết cấu trong suốt vòng đời làm việc của nó. Nguyên nhân của tổn thất dài hạn có thể được xem xét – từ biến, co ngót, từ biến dài hạn và biến dạng đàn hồi trong bê tông do tác dụng của tải trọng biến đổi.

Không phải nhiệm vụ dễ dàng. Hay là có?

Xem xét tất cả những điều này (điều bắt buộc trong thiết kế!) có thể dẫn đến việc có nhiều tổ hợp tính đến các hệ số dự ứng lực khác nhau.

Đây là lúc IDEA StatiCa Detail xuất hiện lần thứ hai. Nhờ chức năng mới gọi là Tổn thất dài hạn cho kiểm tra SLS, bạn không cần phải có nhiều tổ hợp và dành hàng giờ với mô hình của mình trong khi lo lắng rằng bạn có thể đã quên điều gì đó.

Tất cả những gì bạn cần làm trong Detail application là đặt một tổ hợp, và bạn có thể bao quát các hiệu ứng ngắn hạn và dài hạn cho cả cáp DƯL căng trước và căng sau.

Bạn có hào hứng muốn tìm hiểu cách nó hoạt động không? Hãy cùng khám phá!

Điều quan trọng cần biết là để thực hiện kiểm tra giới hạn ứng suất và nhận kết quả cho các hiệu ứng ngắn hạn và dài hạn trong Detail application, chúng tôi sử dụng biểu đồ ứng suất - biến dạng tuyến tính vô hạn.

Chúng tôi phân biệt hai nhánh. Một nhánh cho các hiệu ứng ngắn hạn sử dụng mô đun đàn hồi E_cm. Và nhánh còn lại dành cho các hiệu ứng dài hạn, trong đó ứng suất trong cáp DƯL được giảm dần cho dự ứng lực và tải trọng thường xuyên theo giá trị tổn thất dài hạn đã xác định. Số gia của tải trọng biến đổi sử dụng E_cm.

Làm thế nào để đặt giá trị tổn thất dài hạn một cách chính xác? Chúng tôi có thể cung cấp cho bạn một số cài đặt mặc định; tuy nhiên, một lần nữa, giá trị mà các kỹ sư kết cấu cuối cùng sẽ sử dụng cho tính toán là tùy thuộc vào họ.

Xin lưu ý rằng giá trị này khác nhau đối với cáp DƯL căng trước và cáp DƯL căng sau. Đó là vì thời điểm chính xác mà bạn cần đặt giá trị tổn thất. Hãy xem bài viết Triển khai tổn thất dài hạn trong Detail, nơi bạn có thể tìm thấy mô tả chi tiết hơn về chủ đề này và, quan trọng hơn, thời điểm thích hợp để đặt ước tính tổn thất dài hạn vào tính toán.

Nếu bạn quan tâm đến các tính năng mới của IDEA StatiCa 23.0 (có thể không chỉ cho bê tông mà còn cho thép hoặc các liên kết BIM), hãy truy cập trang Ghi chú phát hành của chúng tôi.  

IDEA StatiCa Detail là một công cụ tuyệt vời để giải quyết các chi tiết bê tông và các vùng gián đoạn khác. Tìm hiểu thêm về các khả năng của nó trong Trung tâm Hỗ trợ của chúng tôi, nơi bạn cũng có thể học cách sử dụng nó qua nhiều hướng dẫn, xem các kỹ sư sản phẩm của chúng tôi trong một trong các hội thảo trực tuyến hoặc tải xuống dự án mẫu.

Nếu bạn đang bắt đầu với phần mềm hoặc chỉ muốn nâng cao kỹ năng của mình, hãy xem các khóa học Campus tự học theo tốc độ của bạn và chọn khóa học phù hợp nhất với nhu cầu của bạn.

Đối với những ai quan tâm hơn đến lý thuyết và phương pháp CSFM đằng sau Detail application, hãy truy cập Cơ sở lý thuyết cho IDEA StatiCa Detail và nghiên cứu thỏa thích.