Tổ Hợp Tải Trọng Và Tổ Hợp Nội Lực

Tổ hợp tải trọng và tổ hợp nội lực

Các loại tải trọng (thường xuyên, tạm thời, đặc biệt …) được phân biệt dựa trên tính chất tác động của nó lên công trình. Sự tác động của chúng lên công trình có thể đồng thời hoặc không, do đó cần xét đến các trường hợp tổ hợp để tìm ra trường hợp có nội lực bất lợi nhất. Và để xét đến xác suất xuất hiện đồng thời của các loại tải trọng, người ta đề ra các hệ số tổ hợp.

Xét về hình thức, tổ hợp tải trọng là cộng tải trọng trước (có kể đến hệ số tổ hợp) rồi mới giải bài toán xác định nội lực; còn tổ hợp nội lực là giải bài toán xác định nội lực cho các trường hợp tải trọng riêng rẽ trước rồi mới cộng nội lực lại với nhau (có kể đến hệ số tổ hợp)

Xét về mặt giá trị, trong trường hợp tổ hợp cộng giá trị bậc nhất, tổ hợp tải trọng và tổ hợp nội lực mang lại kết quả nội lực giống nhau cho hệ đàn hồi tuyến tính (kết cấu thông thường được giả thiết là đàn hồi tuyến tính)

TCVN 2737-1995 mục 2.4 chỉ đề cập đến tổ hợp tải trọng

Xét về mặt giá trị thì tổ hợp tải trọng và tổ hợp nội lực mang lại kết quả giống nhau, nhưng xét về góc độ tính toán thì có sự khác biệt về mặt hiệu quả.

Ví dụ, chúng ta chỉ có 4 trường hợp tải trọng là Tĩnh tải (TT), Hoạt tải (HT), Gió phương X (GX), Gió phương Y (GY) nhưng lại có 5 trường hợp tổ hợp:

Như vậy, nếu sử dụng tổ hợp nội lực thì chúng ta chỉ cần giải 4 bài toán nội lực cho 4 tải trọng riêng rẽ, trong khi cần phải giải 5 bài toán xác định nội lực nếu sử dụng tổ hợp tải trọng. Số lượng bài toán còn tăng lên rất nhiều nếu sử dụng tiêu chuẩn nước ngoài.

Do đó, chúng ta thường sử dụng phương pháp tổ hợp nội lực thay cho tổ hợp tải trọng (vì kết quả cuối cùng giống nhau)

Quy Trình Tổ Hợp Nội Lực Trong Kết Cấu Khung Btct

Hey, xin chào bạn. Tôi Lương Trainer đây ạ

Nào chúng ta bắt đầu thôi.

1. Tổ hợp nội lực là gì?

Khi tính toán nội lực khung cần tính riêng nội lực do tải trọng thường xuyên ( tĩnh tải ) và nội lực do các trường hợp khác nhau của tải trọng tạm thời ( hoạt tải ). Cuối cùng cần tổ hợp để tìm ra các giá trị nội lực bất lợi

Với các khung phẳng thuộc kết cấu nhà dân dụng, trong tổ hợp cơ bản cần xét 6 trường hợp tải trọng sau:​

Tải trọng tạm thời cách tầng cách nhịp trường hợp 1

Tải trọng tạm thời cách tầng cách nhịp trường hợp 2

Tính toán khung với tổ hợp đặc biệt còn cần xét thêm nội lực do các tải trọng đặc biệt ( động đất, cháy nổ,….)

Tổ hợp nội lực là một phép cộng có lựa chọn nhằm tìm ra những giá trị nội lực bất lợi để tính toán cốt thép hoặc để kiểm tra khả năng chịu lực. Việc tổ hợp nội lực ( hoặc tổ hợp tải trọng ) được tiến hành theo tiêu chuẩn thiết kế 2737-1995.

Tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 về tải trọng và tác động quy định hai tổ hợp cơ bản.​

2. Tổ hợp nội lực khung phẳng theo TCVN

Tổ hợp nội lực cần được lập riêng cho dầm và cột.

Mmax và N tương ứng

Mmin ( giá tị max theo chiều ngược lại ) và N tương ứng

Nmax và M tương ứng

Bên dưới là ví dụ về tổ hợp nội lực cột khung nhà dân dụng

Khi tổ hợp nội lực cột thường người ta chỉ chú trọng đến các cặp nội lực gồm M và N tác dụng đồng thời mà bỏ qua lực cắt với nhận xét là lực cắt trong cột là khá bé, riêng bê tông đủ khả năng chịu mà không cần tính toán cốt thép ngang ( để chịu cắt )

Với tiết diện chân cột còn phải tổ hợp thêm lực cắt để có số liệu khi tính móng.

Với những tiết diện khác, nếu thấy rằng lực cắt là đáng kể cần phải tính toán cốt thép ngang thì cũng cần tổ hợp thêm lực cắt

Với dầm khung, nội lực chủ yếu là momen uốn M và lực cắt Q, ngoài ra còn có lực dọc N ( nén hoặc kéo )

Thông thường đối với dầm có thể bỏ qua ảnh hưởng của lực nén nếu Nn<=0,1Rb.h.ho và bỏ qua ảnh hưởng của lực kéo Nk nếu Nk<=0,1Rbt.b.ho ( Rb và Rbt là cường độ tính toán của bê tông về nén và kéo ) và chỉ tổ hợp nội lực M và Q

Cần tổ hợp riêng M và Q để vẽ biểu đồ bao của M và của Q.

Với dầm không tổ hợp M và Q tương ứng vì M va Q được dùng riêng để tính toán cốt thép dọc và cốt thép ngang ( không dùng đồng thời như M và N ở cột )

Bên dưới là ví dụ về tổ hợp momen và lực cắt của dầm khung

2. Tổ hợp nội lực khung không gian

So với việc tổ hợp nội lực khung phẳng thì tổ hợp nội lực khung không gian là phức tạp hơn rất nhiều vì phải xét đồng thời đến 6 thành phần nội lực.

Gắn các trục Oxyz vào dầm như hình dưới

Lấy ví dụ với mặt bằng kết cấu với 2 sàn thuộc hai tầng liên tiếp như hình dưới

Ta xét 4 dạng chất tải: Cách tầng cách nhịp theo phương ngang và cách tầng cách nhịp theo phương dọc

Ở các ô gạch chéo hai phương được chất 100% hoạt tải còn các ô gạch chéo một phương được chất 50% hoạt tải.

Tuy vậy cách chất tải như thế mới tạo ra sự bất lợi cho cột còn với dầm thì chưa được hoàn toàn. Để có được giá trị bất lợi nhất của momen dương ở giữa mỗi nhịp dầm thì cần chất 100% hoạt tải lên các ô có gạch chéo.

Chú ý rằng nếu chất hoạt tải như vừa nói, khi tổ hợp nội lực để tính cột sẽ có những ô được chất hoạt tải gấp đôi, làm tăng quá mức lực nén trong cột.

Ngoài 4 trường hợp chất tải cách tầng cách nhịp còn xét thêm trường hợp chất hoạt tải lên toàn bộ sàn

Tổ hợp nội lực cột khung khong gian cần xét các trường hợp sau:

Mxmax, My và N tương ứng

Mymax, Mx và N tương ứng

Nmax, Mx và My tương ứng

Ok. Như vậy là tôi đã trình bày chi tiết cho bạn toàn bộ kiến thức về tổ hợp nội lực cho kết cấu khung bê tông cốt thép. Hi vọng nó hữu ích cho công việc của bạn

Bảng Excel Tổ Hợp Nội Lực Khung Btct

Mình xin gửi các bạn Bảng Excel tổ hợp nội lực Khung BTCT, phục vụ cho đồ án Bê tông của các bạn sinh viên.

Download Bảng Excel tổ hợp nội lực Khung BTCT:

Trong khuôn khổ bài viết này, mình áp dụng đúng theo các thông số đầu vào (kích thước cấu kiện, tải trọng, …) của sách hướng dẫn đồ án “Khung bê tông cốt thép toàn khối” của thầy Lê Bá Huế và thầy Phan Minh Tuấn. Như vậy để các bạn dễ kiểm tra và so sánh.

1. Dựng mô hình khung 2D bằng phần mềm SAP2000 V20

Mình đã trình bày chi tiết tại bài viết “Dựng mô hình tính toán Đồ án khung BTCT toàn khối bằng SAP2000“.

2. Xuất nội lực của các phần tử dầm, cột a. Cài đặt số tiết diện cần xuất nội lực của phần tử dầm, cột

+ Với một phần tử dầm:

Ta tiến hành tổ hợp nội lực cho 3 tiết diện (2 tiết diện đầu dầm và 1 tiết diện giữa dầm).

Nhấn chọn Select Load Patterns… để chọn tất cả các loại tải trọng

Phần tử cột cũng làm các bước tương tự như phần tử dầm.

3. Nguyên tắc tổ hợp nội lực Khung BTCT

+ Có hai trường hợp tổ hợp nội lực là:

Tổ hợp cơ bản 1: gồm nội lực do tải trọng thường xuyên và nội lực do một hoạt tải gây ra (hệ số tổ hợp nc = 1)

Tổ hợp cơ bản 2: gồm nội lực do tải trọng thường xuyên và nội lực do tất cả các loại hoạt tải (hệ số tổ hợp nc = 0,9)

+ Khi tổ hợp nội lực cần tuân theo nguyên tắc sau:

Nội lực do tải trọng thường xuyên (TT) luôn được kể đến trong mọi trường hợp

Có thể lấy đồng thời nội lực do tải trọng hoạt tải sử dụng HT1 và HT2

Không được lấy đồng thời nội lực do tải trọng gió trái (GT) và gió phải (GP). Nghĩa là đã có gió trái thì thôi gió phải và ngược lại.

+ Đối với cấu kiện cột, tại mỗi tiết diện cần tìm 3 cặp nội lực của:

+ Đối với cấu kiện dầm, cần tìm:

4. Sử dụng bảng Excel tổ hợp nội lực Khung BTCT

Download Bảng Excel tổ hợp nội lực Khung BTCT:

Các bạn không cần làm gì nhiều cả. Chỉ cần copy tất cả các dữ liệu nội lực của phần tử dầm, cột vừa được xuất ra ở bảng Excel trên vào Sheet ” Etabs” của bảng tổ hợp. Sau đó nhấn ” Run ” để lọc phần tử.

+ Đối với cấu kiện dầm: ví dụ phần tử dầm số 4, theo chiều từ trái sang phải

+ Đối với cấu kiện cột: ví dụ phần tử cột số 1, theo chiều từ dưới lên trên

Download Bảng Excel tổ hợp nội lực Khung BTCT:

Bảng Excel Tổ Hợp Nội Lực Khung Btct – Đồ Án Bê Tông

Mình xin gửi các bạn Bảng Excel tổ hợp nội lực Khung BTCT, phục vụ cho đồ án Bê tông của các bạn sinh viên.

Download Bảng Excel tổ hợp nội lực Khung BTCT:

Trong khuôn khổ bài viết này, mình áp dụng đúng theo các thông số đầu vào (kích thước cấu kiện, tải trọng, …) của sách hướng dẫn đồ án “Khung bê tông cốt thép toàn khối” của thầy Lê Bá Huế và thầy Phan Minh Tuấn. Như vậy để các bạn dễ kiểm tra và so sánh.

1. Dựng mô hình khung 2D bằng phần mềm SAP2000 V20

Mình đã trình bày chi tiết tại bài viết “Dựng mô hình tính toán Đồ án khung BTCT toàn khối bằng SAP2000“.

2. Xuất nội lực của các phần tử dầm, cột a. Cài đặt số tiết diện cần xuất nội lực của phần tử dầm, cột

+ Với một phần tử dầm:

Ta tiến hành tổ hợp nội lực cho 3 tiết diện (2 tiết diện đầu dầm và 1 tiết diện giữa dầm).

Nhấn chọn Select Load Patterns… để chọn tất cả các loại tải trọng

Phần tử cột cũng làm các bước tương tự như phần tử dầm.

3. Nguyên tắc tổ hợp nội lực Khung BTCT

+ Có hai trường hợp tổ hợp nội lực là:

Tổ hợp cơ bản 1: gồm nội lực do tải trọng thường xuyên và nội lực do một hoạt tải gây ra (hệ số tổ hợp nc = 1)

Tổ hợp cơ bản 2: gồm nội lực do tải trọng thường xuyên và nội lực do tất cả các loại hoạt tải (hệ số tổ hợp nc = 0,9)

+ Khi tổ hợp nội lực cần tuân theo nguyên tắc sau:

Nội lực do tải trọng thường xuyên (TT) luôn được kể đến trong mọi trường hợp

Có thể lấy đồng thời nội lực do tải trọng hoạt tải sử dụng HT1 và HT2

Không được lấy đồng thời nội lực do tải trọng gió trái (GT) và gió phải (GP). Nghĩa là đã có gió trái thì thôi gió phải và ngược lại.

+ Đối với cấu kiện cột, tại mỗi tiết diện cần tìm 3 cặp nội lực của:

tổ hợp gây mô men dương có trị số lớn nhất M(+)max và lực nén tương ứng Ntư

tổ hợp gây mô men âm có trị số lớn nhất M(-)min và lực nén tương ứng Ntư

tổ hợp gây lực dọc nén lớn nhất N(-)min và mô men tương ứng Mtư

+ Đối với cấu kiện dầm, cần tìm:

tổ hợp gây mô men âm và dương có trị số lớn nhất tại tiết diện 2 gối và giữa nhịp dầm (M(-)min, M(+)max)

tổ hợp gây lực cắt lớn nhất Qmax

4. Sử dụng bảng Excel tổ hợp nội lực Khung BTCT

Download Bảng Excel tổ hợp nội lực Khung BTCT:

Các bạn không cần làm gì nhiều cả. Chỉ cần copy tất cả các dữ liệu nội lực của phần tử dầm, cột vừa được xuất ra ở bảng Excel trên vào Sheet “Etabs” của bảng tổ hợp. Sau đó nhấn “Run” để lọc phần tử.

+ Đối với cấu kiện dầm: ví dụ phần tử dầm số 4, theo chiều từ trái sang phải

0: gối trái

3.085: giữa nhịp

6.17: gối phải

+ Đối với cấu kiện cột: ví dụ phần tử cột số 1, theo chiều từ dưới lên trên

0: chân cột

4.4: đỉnh cột

Download Bảng Excel tổ hợp nội lực Khung BTCT:

loading…

Khai Báo Tổ Hợp Tải Trọng Trong Etabs 2024 / Mintu

Sau khi đã khai báo xong các trường hợp tải trọng chúng ta sẽ đến bước khai báo các trường hợp Tổ hợp tải trọng. Đây là một bước quan trọng, từ đây ta sẽ xác định nội lực để dùng trong việc tính toán, kiểm tra các cấu kiện.

Ý nghĩa của việc tổ hợp tải trọng trong ETABS thực chất là tổ hợp nội lực ứng với từng trường hợp tải trọng.

Mình xin hướng dẫn các bạn cách tổ hợp mà mình thường sử dụng trong công việc.

Để hiểu các nghĩa của các loại tải trọng mình đặt tên ở đây, các bạn xem lại:

1. Tổ hợp tải trọng Tĩnh tải a. Tĩnh tải tiêu chuẩn a. Hoạt tải tiêu chuẩn:

Khi khai báo tải trọng Gió động chúng ta có kể đến nhiều trường hợp Gió động theo các mode khác nhau. Nên ta cần phải tổng hợp chúng lại theo công thức:

b. Tương tự, ta có gió động theo phương Y:

Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn dùng để kiểm tra chuyển vị, biến dạng,… của công trình theo TTGH thứ II.

Ở đây mình giới thiệu tới các bạn các tổ hợp mình thường dùng trong thiết kế

+ TCTHCB5: 1.0*DL1 + 0.9*LL1 + 0.9*GX

+ TCTHCB6: 1.0*DL1 + 0.9*LL1 – 0.9*GX

+ TCTHCB7: 1.0*DL1 + 0.9*LL1 + 0.9*GY

+ TCTHCB8: 1.0*DL1 + 0.9*LL1 – 0.9*GY

+ TCTHDB1: 1.0*DL1 + 0.3*LL1 + 1.0*DDX + 0.3DDY

+ TCTHDB2: 1.0*DL1 + 0.3*LL1 + 0.3*DDX + 1.0DDY

5. Khai báo trường hợp Tổ hợp tải trọng tính toán

Tổ hợp tải trọng tính toán dùng để kiểm tra độ bền của công trình theo TTGH thứ I.

+ TTTHCB2: 1.0*DL2 + 1.2*GX (Hệ số 1.2 ứng với công trình sử dụng 50 năm)

+ TTTHCB6: 1.0*DL2+ 0.9*LL2 + 0.9*1.2*GX (Hệ số 1.2 ứng với công trình sử dụng 50 năm)

+ TTTHCB7: 1.0*DL2+ 0.9*LL2 – 0.9*1.2*GX

+ TTTHCB8: 1.0*DL2+ 0.9*LL2 + 0.9*1.2*GY

+ TTTHCB9: 1.0*DL2+ 0.9*LL2 – 0.9*1.2*GY

+ TTTHDB1: 1.0*DL1 + 0.3*LL1 + 1.0*DDX + 0.3DDY

+ TTTHDB2: 1.0*DL1 + 0.3*LL1 + 0.3*DDX + 1.0DDY

6. Khai báo trường hợp Tổ hợp Bao (Envelope) a. Tổ hợp Bao kiểm tra chuyển vị đỉnh, chuyển vị lệch tầng theo tải trọng Gió

Như vậy là mình giới thiệu xong phần khai báo Tổ hợp tải trọng trong ETABS 2024.

Cảm ơn các bạn đã quan tâm!!!