Nói chung, liên kết chịu mô men là một nút liên kết mà ngoài lực dọc và lực cắt, còn cho phép truyền lực mô men uốn giữa hai cấu kiện kết cấu hoặc từ kết cấu xuống móng.
Một số loại liên kết chịu mô men có thể được tìm thấy trong hầu hết mọi kết cấu, nhưng ứng dụng điển hình của chúng là trong
- khung ngang của nhà thép
- khung của kết cấu nhiều tầng
- khung tăng cứng thay thế cho hệ giằng
Có một số cách phân loại:
Theo tiết diện sử dụng:
- Tiết diện hở
- Tiết diện rỗng
- Kết hợp
Theo các phần tử liên kết:
- Hàn (chỉ hàn)
- Bu lông (chỉ bu lông)
- Kết hợp
Theo ứng dụng trong kết cấu chịu động đất:
- Chịu động đất
- Không chịu động đất
Theo loại hình
- Bản mã đầu dầm toàn chiều cao
- Bản mã đầu dầm mở rộng
- Bản mã đầu dầm mở rộng có sườn tăng cứng
- Dầm có gia cường
- v.v.
Thông thường, khi nói về liên kết chịu mô men, chúng ta đề cập đến liên kết ngàm cứng. Nhưng chúng ta không nên quên các liên kết bán cứng (hay liên kết bị hạn chế một phần), vốn cũng có thể truyền mô men uốn đáng kể. Độ cứng của liên kết chịu mô men là rất quan trọng và bạn có thể tìm thấy thông tin hữu ích trong bài viết trên blog tập trung vào chủ đề này.
Từ góc độ thiết kế kết cấu, thế giới bao gồm hai loại vùng lãnh thổ chính: vùng có hoạt động địa chấn và vùng không có hoạt động địa chấn.
Vị trí của kết cấu được thiết kế là yếu tố quyết định đối với các lựa chọn và giới hạn mà kỹ sư thiết kế cần xem xét. Khi kết cấu cần được xử lý như một kết cấu chịu động đất, mô hình kết cấu tổng thể phải được điều chỉnh rất chính xác theo ứng xử dự kiến dưới tải trọng động đất. Độ cứng ngang của kết cấu phải được đảm bảo bằng loại hình kết cấu phù hợp. Vì mục đích này, các kỹ sư kết cấu chủ yếu sử dụng giằng chéo, tường chịu cắt hoặc khung chịu mô men (MRF).
Liên kết chịu động đất theo AISC
Có một danh sách các liên kết phù hợp cho các khung này, được quy định bởi các hướng dẫn thiết kế của Hoa Kỳ. Chúng được gọi là Liên kết được tiền chứng nhận (Prequalified Connections) được quy định trong ANSI/AISC 358-16.
Bạn có thể tìm thấy một số ví dụ trong các hình ảnh dưới đây:
- Tiết diện dầm thu hẹp (RBS)
- Bản mã đầu dầm mở rộng không có sườn tăng cứng dùng bu lông (BUEEP)
- Bản mã đầu dầm mở rộng có sườn tăng cứng dùng bu lông (BSEEP)
- Bản cánh dùng bu lông (BFP)
- Cánh không gia cường hàn - bụng hàn (WUF-W)
- Gối bu lông Kaiser (KBB)
- Liên kết chịu mô men Simpson Strong-Tie (Strong Frame)
- Liên kết chịu mô men dạng chữ T đôi
Liên kết chịu mô men cho tiết diện thép rỗng (HSS)
Như đã đề cập trước đó, liên kết chịu mô men không chỉ phù hợp với tiết diện hở. Rất thường xuyên bạn muốn hoặc cần sử dụng tiết diện rỗng. Vậy chúng ta có những lựa chọn nào? Có, chúng ta có:
- Liên kết dầm liên tục qua cột HSS
- Liên kết chịu mô men bằng bản xuyên qua
- Liên kết chịu mô men bằng bản khoét lỗ / bản có vòng cổ
- Liên kết chịu mô men cánh chữ T hàn
- Liên kết chịu mô men bản mã đầu dầm
- Liên kết chịu mô men bản vách ngăn
- Liên kết hàn trực tiếp
Có người có thể nói: Đúng vậy, nhưng tiết diện HSS không được phép dùng cho liên kết chịu động đất được tiền chứng nhận. Điều đó đúng trừ khi bạn sử dụng chúng trong các loại liên kết chịu mô men SidePlate.
(a) thi công dầm và cột cánh rộng một phía;
(b) thi công dầm và cột cánh rộng hai phía;
(c) dầm cánh rộng với cột HSS hoặc cột hộp ghép;
(d) dầm HSS không có bản ốp với cột cánh rộng;
(e) dầm HSS có bản ốp với cột cánh rộng;
(f) dầm HSS có bản ốp với cột HSS hoặc cột hộp ghép
IDEA StatiCa Connection đã chuẩn bị các mẫu ngay cả cho các loại liên kết phức tạp và ít được sử dụng này. Bạn có thể tiết kiệm rất nhiều thời gian khi sử dụng chúng.
Liên kết chịu động đất theo EN - Equaljoints
Những nỗ lực liên tục để áp dụng liên kết chịu động đất vào các tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép châu Âu đã diễn ra trong một thời gian đáng kể.
Một dự án có tên Equaljoints hiện đang được phát triển bởi ECCS (Hiệp hội Kết cấu Thép Châu Âu) trong khuôn khổ các hoạt động nhằm thiết lập hướng dẫn thiết kế liên kết chịu động đất cho việc chuẩn hóa Eurocode.
a) Liên kết có gia cường
b) Nút liên kết bản mã đầu dầm mở rộng có sườn tăng cứng
c) Nút liên kết bản mã đầu dầm mở rộng không có sườn tăng cứng
d) Nút liên kết dạng xương chó (Dog-bone)
Dự án này sẽ cung cấp các tiêu chí tiền chứng nhận cho các nút liên kết thép cho phiên bản tiếp theo của EN 1998-1: Thiết kế kết cấu chịu động đất. IDEA StatiCa tham gia vào dự án này và các kết quả thực nghiệm đã được so sánh với kết quả từ phân tích CBFEM (phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện) tích hợp trong ứng dụng Connection. Bạn có thể xem tại đây cách các thí nghiệm và kiểm chứng được thực hiện trong thực tế.
Sườn tăng cứng
Khi bạn cần truyền mô men uốn lớn từ cấu kiện này sang cấu kiện khác, bạn thường phải thêm một số bản sườn tăng cứng để duy trì sự liên tục của dòng lực. Nhưng nên bố trí và thiết kế chúng ở đâu và như thế nào cho đúng?
Đôi khi chính bản thân kết cấu giới hạn các lựa chọn và chúng ta phải điều chỉnh thiết kế theo các cấu kiện kết cấu khác. Mặt khác, khi bạn có điều kiện để thiết kế các sườn tăng cứng theo hiểu biết tốt nhất của mình, bạn nên nắm rõ các lựa chọn hiện có.
Một số ví dụ về bố trí sườn tăng cứng:
Tối ưu hóa chi phí
Liên kết chịu mô men không phải là loại rẻ nhất. Trên thực tế, chúng có thể là phần tốn kém nhất của toàn bộ kết cấu khi tính đến sản xuất, vận chuyển và lắp dựng.
Luôn có rất nhiều khả năng để thiết kế một liên kết cụ thể, nhưng kinh nghiệm giúp chúng ta chọn đúng loại. Một tính năng tuyệt vời có thể giúp bạn lựa chọn thiết kế phù hợp và hiệu quả nhất là công cụ tính toán chi phí sản xuất, hiển thị ngay lập tức sự thay đổi thiết kế ảnh hưởng đến giá thành như thế nào.
Tính toán và đánh giá
Có nhiều cách và công cụ để tính toán và đánh giá loại liên kết chịu mô men cụ thể. Bạn có thể tìm thấy nhiều ứng dụng cung cấp kiểm tra tiêu chuẩn cho các cấu hình liên kết cụ thể. Nhưng nếu bạn muốn đánh giá bất kỳ loại nào trong số chúng, danh sách các lựa chọn sẽ thu hẹp lại. Nếu liên kết của bạn không chỉ là một phần của các cấu kiện riêng lẻ mà được nhúng trong kết cấu không gian với các cấu kiện khác được kết nối, bạn chỉ còn hai lựa chọn:
1) Lựa chọn đầu tiên là mô hình toàn bộ bộ liên kết dưới dạng mô hình phi tuyến vỏ trong một số ứng dụng FEA nâng cao mà không có khả năng kiểm tra tiêu chuẩn theo một tiêu chuẩn cụ thể.
2) Lựa chọn thứ hai là sử dụng ứng dụng IDEA StatiCa Connection. Trong trường hợp này, bạn không có giới hạn trong mô hình hóa và phân tích. Trong vài phút, bạn chuẩn bị các kiểm tra bu lông, hàn và ứng suất - biến dạng đúng theo tiêu chuẩn thiết kế đã chọn.
Chỉ cần chọn mẫu của bạn, chỉnh sửa, tối ưu hóa theo kết quả và đánh giá tất cả các kiểm tra cần thiết trong vài phút:
Dùng thử IDEA StatiCa miễn phí
Bạn quan tâm đến khả năng của IDEA StatiCa trong thiết kế liên kết chịu mô men? Không có thời điểm nào tốt hơn để dùng thử IDEA StatiCa ngay bây giờ!
Bắt đầu dùng thử ngay hôm nay và tận hưởng 14 ngày truy cập đầy đủ và dịch vụ miễn phí.