Oằn xoắn ngang

Oằn xoắn ngang là gì và nguyên nhân gây ra là gì?

Oằn xoắn ngang (LTB) là biến dạng của dầm không được giữ ổn định do tải trọng tác dụng lệch khỏi trục dọc của nó – bao gồm cả chuyển vị ngang và xoắn.

Dầm thép không được giữ ổn định là các dầm có cánh chịu nén tự do di chuyển (hoặc dịch chuyển) theo phương ngang và cũng có thể xoay. Nếu áp dụng lý thuyết này cho dầm đơn giản thì cánh chịu nén là cánh trên. Khi cánh này bị võng ngang, cánh chịu kéo cố giữ dầm thẳng và tạo ra các lực 'phục hồi' do uốn ngang của dầm. Tuy nhiên, chỉ riêng các lực này không thể giữ dầm thẳng. Khả năng kháng LTB của dầm được xác định bởi các lực phục hồi và thành phần ngang của lực kéo trong cánh chịu kéo.

Sự tương tác giữa các lực ở cánh chịu nén và cánh chịu kéo buộc dầm không được giữ ổn định bị xoắn. Khả năng kháng xoắn này phụ thuộc vào khả năng kháng xoắn của tiết diện dầm. Ví dụ, các dầm có bề dày cánh lớn có khả năng kháng xoắn lớn hơn so với các dầm có bề dày cánh nhỏ hơn với cùng chiều cao. Có các tiết diện khác cũng có khả năng kháng lớn hơn (RHS/SHS) và chúng thường được sử dụng trong các tình huống cần nhịp lớn để chịu tải trọng đứng (ví dụ: các lỗ mở có cửa gấp) dễ bị ảnh hưởng bởi các hiệu ứng lực ngoài mặt phẳng.

Để xem cách phá hoại LTB phát triển, hãy xem video này.

Những yếu tố nào ảnh hưởng đến LTB?

Có ba yếu tố chính:

1. Vị trí của tải trọng tác dụng
2. Biểu đồ mô men uốn
3. Điều kiện gối đỡ đầu dầm

Vị trí của tải trọng tác dụng

Ảnh hưởng của LTB được chi phối bởi khoảng cách giữa vị trí đặt tải và tâm cắt của tiết diện dầm. Tiết diện dễ bị LTB hơn khi tải trọng đặt phía trên tâm cắt. Ảnh hưởng ít hơn nếu tải trọng đặt dọc theo tâm cắt và nếu đặt phía dưới thì dầm ít có khả năng bị LTB.

[Ghi chú] Tâm cắt là một điểm trên tiết diện dầm mà tại đó tải trọng tác dụng không gây ra xoắn. Nó phụ thuộc vào hình dạng tiết diện. Tâm cắt và trọng tâm trùng nhau trên tiết diện đối xứng. Chúng có thể không trùng nhau trên tiết diện không đối xứng. Việc tính toán tâm cắt cho bất kỳ tiết diện nào đòi hỏi một số phép tính toán học, nhưng may mắn thay các kỹ sư sử dụng phần mềm và có các bảng tra để tham khảo!

Biểu đồ mô men uốn

Một tiết diện có mô men uốn đều dọc theo chiều dài có khả năng kháng oằn thấp hơn so với biểu đồ mô men uốn khác.

Điều kiện gối đỡ đầu dầm

Khả năng kháng LTB của tiết diện dầm tăng lên khi các gối đỡ đầu dầm được giữ ổn định nhiều hơn. Hãy xem xét một dầm đặt trên đá kê so với dầm được đổ vào tường bê tông. Trường hợp sau có nhiều ràng buộc hơn ở các đầu so với trường hợp trước. Một cái tự do xoay và một cái thì không.

Các lưu ý trong thiết kế

Cung cấp giằng ngang hiệu quả có thể giúp giảm đáng kể kích thước dầm. Giằng có thể đạt được hoàn toàn nhờ tác dụng liên hợp của sàn bê tông. Giằng một phần có thể đạt được bằng cách sử dụng các dầm trung gian. Hệ giằng - có kích thước đủ lớn và bố trí phù hợp - cũng có thể được sử dụng.

Tất cả những điều này rất tốt cho thiết kế cấu kiện, nhưng điều gì xảy ra khi đến thiết kế liên kết?

Các phản lực thực tế vẫn giữ nguyên bất kể giằng LTB, nhưng cấu kiện có thêm độ cứng đầu do giằng này. Nếu bỏ qua điều này, thiết kế liên kết sẽ bị ước tính quá mức.

Trong phiên bản mới của IDEA StatiCa (phiên bản 22.0) chúng tôi đã giới thiệu một thao tác mới – Lateral Torsional Restraint – để cho phép người dùng tính đến điều này nếu họ muốn.

Tìm thêm thông tin về tính năng Lateral Torsional Restraint. Thao tác này tránh xoắn cấu kiện tại liên kết và cho phép thiết kế kinh tế hơn trong khi vẫn duy trì độ an toàn yêu cầu.