1. Tổng quan
Phân tích kết cấu công trình dựa vào quan hệ giữa lực và chuyển vị thông qua độ cứng cấu kiện. Vì vậy độ cứng cấu kiện là một thông số trọng yếu.

Bê tông cốt thép là sự kết hợp giữa bê tông và cốt thép. Trong khi cốt thép có mô đun đàn hồi là hằng số thì bê tông phức tạp hơn, quan hệ giữa ứng suất và biến dạng của bê tông là một đường cong và thường mô đun đàn hồi tương ứng mức 40% cường độ chịu nén được dùng để làm đại diện cho mô đun đàn hồi của bê tông.

Khi cấu kiện chịu uốn và bê tông bị nứt độ cứng uốn của cấu kiện sẽ giảm. Tiếp tục tăng mô men uốn đến khi cốt thép chịu kéo đạt tới vùng chảy thì độ cứng uốn giảm mạnh và tiết diện hình thành khớp dẻo.
Để phân tích kết cấu đạt độ chính xác cao cần giả định giá trị độ cứng uốn hợp lý. Điều này càng quan trọng hơn cho các phân tích kết cấu bậc 2 vì độ cứng cấu kiện ảnh hưởng lớn đến chuyển vị ngang và qua đó làm thay đổi đáng kể nội lực gây ra bởi hiệu ứng bậc 2 (ví dụ hiệu ứng P-delta).

Các phần mềm tính toán thường sử dụng mô đun đàn hồi bê tông Ec, mô men quán tính của tiết diện nguyên bê tông Ig và hệ số điều chỉnh mô men quán tính k để thiết lập độ cứng uốn EI cho cấu kiện. Độ cứng uốn EI = kEcIg hoặc EI = Ec × (kIg). Do vậy cần chọn giá trị k hợp lý.

2. Phân tích kết cấu
Khi phân tích kết cấu chịu tải trọng tính toán (ULS), ACI 318 cho phép sử dụng I = 0.70Ig cho cột, I = 0.35Ig cho dầm và I = 0.25Ig cho sàn (Bảng 6.6.3.1.1(a)).

ACI 318 cũng cung cấp công thức gần đúng theo Bảng 6.6.3.1.1(b) để xác định kIg chính xác hơn.

Khi tổ hợp tải trọng có tải trọng ngang là gió hoặc động đất, ACI 318 khuyến nghị dùng I = 0.5Ig cho mọi cấu kiện (Mục 6.6.3.1.2(b)).
Để đơn giản ACI 318-25 cho phép dùng Bảng 6.6.3.1.1(a) cho mọi tổ hợp (Mục 6.6.3.1.2a)) và đây là điểm mới so với ACI 318-19 và các bản trước đó.

Khi phân tích kết cấu chịu tải trọng sử dụng (SLS), ACI 318 cho phép sử dụng I = 1.0Ig cho cột, I = 0.5Ig cho dầm và I = 0.35Ig cho sàn (Mục 6.6.3.2.2).

ACI 318-25 Mục 6.6.3.1.2(c) đưa cách giải tổng quát là tính toán chi tiết độ cứng uốn hiệu dụng cho các cấu kiện theo lực tác dụng. Bắt đầu với giả định theo Bảng 6.6.3.1.1(a), tính ra nội lực, tính lại độ cứng uốn. Lặp lại quá trình này cho đến khi kết quả hội tụ, ví dụ độ sai khác độ cứng uốn dưới 15%.

Trang phinsnguyen.com cung cấp bảng tính chính xác độ cứng uốn hiệu dụng của cột và dầm khi biết bố trí cốt thép và lực tác dụng.

Link bảng tính như sau:
- Dầm: https://phinsnguyen.com/aci318/beamstiffness/
- Cột: https://phinsnguyen.com/aci318/columnstiffness/

Bảng tính cung cấp biểu đồ cho phép quan sát ứng xử của độ cứng cấu kiện khi chịu lực tác dụng.

Hình minh họa
Xem trên page: facebook.com/phinsnguyenltd

Mời bình luận!