Ðề: Tính toán tải trọng khi phân tích dẻo?

Bạn có thể tham khảo cuốn sách của Chen (Plasticity for structural engineers), phần limit analysis ở gần cuối. Nhanh nhất để hiểu đại khái là dùng nguyên lý công ảo (đã được học ở DH để áp dụng cho pp lực hay pp chuyển vị), kết hợp vói việc giả định các cơ cấu phá hoặi để tìm cận trên của tải trọng phá hoặi. Cách này không chính xac vì tùy vào cơ cấu phá hoặi mình giả định và chỉ đúng cho kết cấu lý tưởng, nhưng cũng cho bạn chút khái niệm về tính toắn khớp dẻo.

Muốn chính xác hơn thì còn... vô tận lắm vì sẽ phái dùng nonlinear analysis với vật liệu phi tuyến, bạn đi làm PhD sẽ biết thôi .

Với kỹ sư tính mấy cái khung thì chắc chẳng cần quan tâm lắm đên dẻo gì đó đâu. Có chăng là khi làm gì liên quan đến bê tông khối (đập, đê,...). Bạn đọc qua limit analysis cho biết là được rồi. Vì thực tế thì thiết kế cần dể ý đến biến dạng (trạng thái giới hạn 1 hay 2 gì đó) nhiều hơn là độ bền (ttgh 1 hay 2 tôi không nhớ rõ). Chúc thành công.

Ðề: Tính toán tải trọng khi phân tích dẻo?

Bạn cũng có thể cần quan tâm đến khớp dẻo một chút khi tính khung, vì thường liên kết dầm-cột không nên để quá cứng (không nên bố trí nhiều thép dầm liên kết vào cột) nhằm tránh nguy hiểm cho cột. Khi đó phải chấp nhận có chảy dẻo ở dầm, phần gối liên kết với cột, để phân bớt moment xuồng bụng dầm.

Ðề: Tính toán tải trọng khi phân tích dẻo?

Vâng em cám ơn bác nhiều,

Thường thì xây nhà bao giờ cũng chú ý mô men giới hạn của cột phải lớn hơn dầm khoảng 25 - 30 % ở nút giữa cột và dầm,nhưng giả sử bây giờ em cũng muốn hình thành khớp dẻo ở chân cột để tiết kiệm thép ở thân cột, thì dùng phương pháp thiết kế nào đơn giản và hiệu quả nhất ạ? (Tính như thế nào nữa)

Cuối sách sức bền trường em ( GTVT) có nói tí ti đến phân tích dẻo, cho dầm thép, nói sơ qua về mômen chống uốn dẻo Wpl, đọc thì hiểu nhưng để áp dụng vào bê tông thì... he he... vả lại còn nhiều thứ khác nữa, ví dụ chiều cao, bán kính khớp dẻo, giới hạn an toàn,...

Ðề: Tính toán tải trọng khi phân tích dẻo?

Đối với nhà khung bê tông cốt thép làm việc đàn hồi, mô men uốn ở chân cột tầng 1 là lớn nhất, và thường mô men uốn ở chân cột tầng 1 lớn hơn nhiều so với mô men ở đỉnh cột tầng 1. Khi thiết kế theo khả năng (capacity design), bạn muốn hình thành khớp dẻo tại chân cột và tiết kiệm, bạn có thể phân phối lại mô men lớn ở chân cột lên đỉnh cột tầng 1 và sau đó cấu tạo khớp dẻo ở chân cột. Như vậy cột tầng 1 sẽ chịu mô men nhỏ hơn và đều nhau và có thể lấy bằng tiết diện cột các tầng trên.

Khi phân phối như vậy, cần đảm bảo giữ nguyên khả năng chịu cắt của tầng 1 (tức là tổng mô men hai đầu các cột tầng 1 không đổi). Ngoài ra khả năng chịu uốn của các dầm tầng 1 cũng phải tăng lên tương ứng để có thể đảm bảo điều kiện cân bằng.

Tại các tiết diện xung quanh nút, khả năng chịu mô men của các cột phải lớn hơn của dầm từ 25-30% là để đảm bảo khớp dẻo xảy ra ở các đầu dầm mà không xảy ra ở đầu cột. Và như vậy sẽ hình thành được cơ cấu biến dạng dẻo mong muốn "cột khoẻ-dầm yếu".

Ðề: Tính toán tải trọng khi phân tích dẻo?

Phân tích dẻo (plastic analysis) có các khái niệm cơ bản có lẽ không mới đối với các bạn đang học ở bậc Đại học. Nếu học lên cao học bạn sẽ được giới thiệu cụ thể hơn về phương pháp thiết kế này.

Một số quyển sách bạn có thể tham khảo:
1-Chen,W.F and Sohai,I. Plastic design and Second-Order Analysis of Steel frame, Springer-Verlag, NewYork,1995
2-Horn,M.R. Plastic theory of Structures. Nelson, London 1971

Phân tích dẻo là việc xem xét sự làm việc của vật liệu ngoài giới hạn đàn hồi và sử dụng nó trong việc phân tích sự làm việc của kết cấu. Mối quan hệ giữa biến dạng hay đc sử dụng gồm giai đoạn đàn hồi (đường thẳng ) + gian đoạn dẻo (đường nằm ngang), bỏ qua "strain hardening". Vì vậy khi thiết kể kết cấu theo phương pháp này phải đảm bảo vật liệu có thềm chảy. Đối với vật liệu thép thông thường (mild steel) thì hoàn toàn phù hợp.
Thực ra khi tính toán kiểm tra mặt cắt thu hẹp (do các lõ của bulong chẳng hạn) của cấu kiện chịu kéo ta cũng sử dụng plastic design. Vì ở mặt cắt đó nếu dùng phân tích đàn hồi (elastic analysis) thì ta rất khó xác định được chính xác biểu đồ phân bố ứng suất trên mặt cắt có lõ đó. Ứng suất xung quan lỗ sẽ lớn hơn rất nhiều so với khu vực xa lỗ. Nhưng nếu sử dụng plastic analysis thì rất đơn giản. Ở gian đoạn dểo có sự phân phối lại ứng suất nên ứng suất trên mặt cắt trong gian đoạn này = ứng suất trung bình (P/Ae). P - lục kéo, Ae - Diện tích mặt cắt hiệu quả
Hay một bài toán đơn giản nữa đó là xem xét sự làm việc của 1 dầm ngàm 2 đầu chịu tải trọng tập trung ở giữa. Theo phân tích đàn hồi thì khi xuất hiện biến dạng dẻo ở 2 đầu dầm thì coi như dầm đã bị phá hoại. Trong khi đó phân tích dẻo xem xét sự làm việc của dầm sau gian đoạn đó: chảy dẻo toàn bộ mặt cắt và hình thành thêm một khớp dẻo nữa ở giữa dầm.
Phương pháp dùng để xác định mômen thiết kế trong các bản sàn kê 4 cạnh (yield line method) mà bạn đã quen thuộc cũng là một dạng phân tích dẻo
Như vậy từ kết quả trên có thể thấy việc sử dụng phân tích dẻo sẽ sử dụng tối đa đc sự làm việc của vật liệu và kết cấu (so với thiết kế theo phương pháp đàn hồi). Tuy nhiên cũng cần phải lưu ý sự biến dạng, chuyển vị, độ võng của kết cấu.
Có 2 phương pháp dùng trong phân tích dẻo
1-Phương pháp tĩnh. Co thể tóm tắt như sau:
+Với mỗi loại tải trọng bạn xây dựng một biểu đồ mô men. Nguyên tắc xây dựng là chỉ cần đảm bảo sự cần bằng giữa mô men và ngoại lực.
+Đảm bảo các giá trị mômen trong biểu đồ =< giá trị mômen dẻo. Từ các quan hệ đó tính ra được ngoại lực. Giá trị của ngoại lực này sẽ nhỏ hơn hoặc bằng giá trị của tải trọng thực tế gấy phá hoại cho kết cấu (colapse load). Vì thế phương pháp này có tên khác là phương pháp cận dưới (lơwer bound).
+Nếu số lượng và vị trí của các mômen dẻo trong biểu đồ mômen vừa đủ để hình thành một cơ cấu phá hoại (colapse mechanism) thì khi đó tải trọng đang xét là tải trọng phá hủy thật sự
2-Phương pháp động học hay còn gọi phương pháp cận trên (upper bound).
+Với một hệ ngoại lực và một kết cấu cho trước có thể có rất nhiều mô hình cơ cấu phá hoại (colapse mechanism). Trong số cơ cấu đó sẽ có cơ cấu cho gía trị ngoại lực tháp nhất. KHi đó hẹ ngoại lực đó gọi là tải trọng phá hoại thực sự (colapse load).
+Nguyên lý công ảo, (công khả dĩ) sẽ đc sử dụng trong phương pháp này.
+Bạn phải giả định nhiều cơ cấu phá hoại khác nhau (có những cách để loại bớt những cớ cấu không cần thiết)
+Áp dụng nguyên lý công ảo vào cơ cấu đó bạn se xác định đc ngoại lực. Ngoại lực này sẽ >= tải trọng phá hoại thực sự. Vì thế mới có tên là upper bound.
+ Muốn xem tải trọng này có phải là tải trọng phá hoại thực sự hay không, bạn phải kiểm tra lại trên biểu đò mômen vừa tìm đc có giá trị nào > gía trị mômen dẻo hay không (plastic moment). Một lần nữa công khả dĩ lại đc áp dụng.
+Nếu đúng thì giá trị ngoại lực đó sẽ là colapse load và là giá trị nhỏ nhất trong các giá trị tải trọng ứng với các cơ cấu khác nhau.

Nói như vậy nhưng với các khung phức tạp thì có rất nhiếu các cơ cấu phá hoại khác nhau. Lúc này bạn phải cần đến các phần mền để phân tích.

Việc áp dụng phân tích dẻo cho kết cấu bê tông cốt thép là rất hạn chế vì be tông không phải là vật liệu dẻo lý tưởng như thép. Bê tông coi như bị phá hủy khi biến dạng nén đạt (0.0035 đói với BS, 0.003 đối với ACI). Hơn nữa vấn đề nứt khi khớp dẻo biến dạng quá mức cũng cần phải lưu ý. Xem thêm BS8110. mục 3.22

Thường cột là phần tử quan trọng trong kết cấu nên tại các nút liên kết thường cho khớp dẻo xảy ra ở dầm. Không hiểu ý bạn hỏi để khớp dẻo hình thành ở cột đẻ tiết kiệm thép ở chân cột là nghĩa thế nào.
Trong tiêu chuẩn cho phép phân phối momen (kết quả của phân tich đàn hồi) ví dụ như ở gối của dầm xuống nhịp của dầm (như bạn quiet nói) mục đích là kể đến những bién dạng dẻo của dầm hoặc cũng có tác dụng giảm bớt lượng thép ở nút (dẽ thi công hơn).

Ðề: Tính toán tải trọng khi phân tích dẻo?

Các bác thiết kế kết cấu CDC, VNCC, ... thử kiểm tra xem những công trình các bác đã thiết kế có đảm bảo điều kiện này không? Có lẽ chắc là không nhỉ!!! Các bác nên kiểm tra theo điều kiện cho tổng tất cả các nút dầm cột ở mỗi mức sàn (thay vì cho từng nút), vì kết cấu nhà có thể có nhịp không đồng đều... Cụ thể là ở 1 mức sàn hãy kiểm tra tổng cường độ moment uốn ở tất cả các đầu cột (cả trên và dưới mức sàn đó) có lớn hơn tổng cường độ moment uốn của tất cả các nút dầm (cả trái và phải) không? và lớn hơn là bao nhiêu phần trăm? Ngoài ra mọi người chú ý là theo cách phân phối lại moment mà bác Dungthikeco nói ở trên thì không cẩn thận chân cột cũng có thể bị chảy dẻo (yielding) ngay cả dưới tác dụng của tải trọng gió đấy!!!

Tôi nhớ không nhầm thì tiêu chuẩn BS8110 không có đả động gì đến tải trọng động đất và khớp dẻo (chỉ cho tải trọng thông thường thôi)? Việc phân phối lại redistribution of moments ở dầm có lẽ là họ kể đến thực tế ở gối dầm sẽ tồn tại một số vết nứt nhỏ, rồi tải trọng tác dụng khi tính moments gối khó có thể là trường hợp bất lợi nhất như lấy trong tính toán,...

Ðề: Tính toán tải trọng khi phân tích dẻo?

Chắc bac không hiểu đúng ý tôi. Đúng như bác nói. Mục 3.2.2 trong BS8110 nêu một số điều kiện khi phân phối lại momen trong dầm. CÁc giá trị mômen này có được từ kết quả phân tích đàn hồi, được phân phối cho nhịp vì thực tế dưới tải trọng tính toán thì gối ở dâm cũng có các biến dạng dẻo. Như vậy việc đưa một chút mômen từ gối xuống nhịp là phù hợp hơn với thực tế làm việc của dầm.

Ðề: Tính toán tải trọng khi phân tích dẻo?

Kiểm tra điều kiện cho từng nút chứ! Khi thiết kế kháng chấn cho khung BTCT theo phương pháp dẻo (plastic design), nếu chỉ muốn khớp dẻo hình thành tại các đầu dầm và chân cột, thì phải thiết kế cột (trừ chân cột tầng 1) và các khu vực dầm khác chịu được mô men uốn tương ứng với mô men tối đa có thể phát huy trong khớp dẻo, để đảm bảo khớp mọc đúng chỗ!. Vì mô men trong cột và dầm tại nút xác định từ phân tích đàn hồi hoặc sau khi phân phối lại thì cũng phải thỏa mãn điều kiện cân bằng nút, do vậy mô men đầu vào để tính cột được tính cho từng nút. Tổng khả năng chịu uốn của đầu cột phải lớn hơn tổng này của các đầu dầm tụ vào cùng 1 nút bao nhiêu đó tùy tính toán (ví dụ 50%).

Đúng là khi phân phối mô men, không chỉ từ chân cột lên đỉnh cột mà các chỗ khác nữa phải cẩn thận để các tiết diện (bị giảm mô men) không bị chảy sớm dưới tác dùng của gió hay của động đất nhỏ, do vậy cân nhắc nên phân phối bao nhiêu. Ngoài ra phân phối nhiều đồng nghĩa với việc tăng độ dẻo yêu cầu (curvature ductility) của một số tiết diện. Người ta khuyến nghị chỉ nên phân phối tối đa 30%.
Thanks!

Ðề: Tính toán tải trọng khi phân tích dẻo?

Tính toán lý thuyết về collapse load (pushover analysis) dù khung có phức tạp đến mấy thi bây giờ phần lớn các FEA đều có rồi từ SAP đến STAAD, MIDAS, etc,..Chất tải lên công trình theo thời gian cho đến khi hình thành 1 khớp dẻo, 2 khớp dẻo, etc..

Còn nếu nhà thấp tầng tính toán chịu tải trọng thẳng đứng thì cứ áp dụng tính toán có tính đến khớp dẻo cho từng cấu kiện một là xong.

Nói chung mấy cái vụ tính toán này chả khó khăn đến mức thế. Nếu nghiên cứu, mấy bác nên nghiên cứu xem cấu tạo cốt thép như thế nào, hoặc nghiên cứu cái biểu đồ moment độ cong hoặc thí nghiệm thì ứng xử nó như thế nào thì hơn.

Critical question

Vatedi thân mến! Câu hỏi này của bạn liên quan đến việc rất quan trọng trong thiết kế nhà cao tầng và cả nhà thấp tầng nói chung mà tôi thấy nhiều người hay nhắc đến ở diễn đàn này.
Xin trả lời ngay là thiết kế thông thường theo trạng thái giới hạn thì bạn không được phép cho cấu kiện phá hoại đến mức có sự hình thành khớp dẻo. Ngay cả đến giới hạn nứt bạn cũng đã phải khống chế đó thôi nói chi đến hình thành khớp dẻo.
Chính vì thế không thể làm như Vatedi nói
Đối với thiết kế kháng chấn thì chuyện hình thành khớp dẻo là do bất khả kháng. Triết lý của thiết kế kháng chấn là "Liều để cho nó phá hủy ở mức độ nào đó mà không gây sụp đổ, có thể phục hồi được để tránh kích thước khổng lồ phi lý của cấu kiện". Chứ nếu giả sử bạn có thể thiết kế cấu kiện làm việc tuyến tính, kích thước vẫn hợp lý thì vẫn nên làm và bắt buộc phải làm trong một số trường hợp như thiết kế nhà máy điện nguyên tử chẳng hạn.
Khớp dẻo không phải cái đáng hào hứng cho nhà thiết kế! và nhiều người có vẻ nhìn nhận sự kiện này không đúng với thực chất của nó. Ở Việt nam có thể đã có tài liệu tiêu chuẩn cho kháng chấn ở mức tải trọng nhưng tôi chưa thấy thông tin nào về tiêu chuẩn THIẾT KẾ CẤU KIỆN KHÁNG CHẤN ở góc độ cho phá hoại thế nào (nói cụ thể là cho phép biến dạng thế nào, ductility là bao nhiêu? Concrete Untimate strain là bao nhiêu?). KHông có nhưng qui định này sẽ không biết được cấu kiện bị phá hoại đến mức nào và liệu có bị sụp đổ không vì ta đã cho nó biến dạng dẻo.
Về cơ chế khớp dẻo thì rõ rồi khớp dẻo ở cột là đáng ngại! vì khi đó story drift (tạm gọi là chuyển vị lệch tầng) sẽ rất lớn. Đây một trong những điểm quan trọng nhất về nhà cao tầng dưới tác động tải trọng ngang vì khi đó nó sinh ra column sideway mechanism phá hoại kiểu sandwich do cột bị chuyển vị quá lớn.
Cơ chế khớp dẻo ở dầm(beam sideway mechanism) vẫn là điểu mong muốn hơn do khi đó phá hoại sẽ "dẻo" hơn không đột ngột để có thời gian thoắt nạn hoặc phá hoại chỉ mang tính cục bộ.
Về phương diện phân tích kết cấu rơi vào miền dẻo thì rõ ràng cần dùng các phương pháp phức tạp hơn với phân tích đàn hồi truyền thống, những ý cơ sở nhất liên quan đến phân tích thì yanoby đã đưa ra ở đây.
Nói đến thiết kế dẻo cho nhà hay cầu đồng nghĩa nói đến thiết kế kháng chấn. Sự phức tạp là ở chỗ khi đó ta phải giải quyết bài toắn Động học Phi tuyến (vật liệu và hình học) (Nonlinear Dynamic Analysis) để hiểu được phản ứng của kết cấu. Bài toán này thường sẽ rất "nặng" cho hệ có bậc siêu tĩnh cao như nhà cao tầng chẳng hạn. Do vậy cao thủ của chúng ta ở Tokyo: bác Thuật (thuatdv) đang tìm con đường ngắn hơn để làm nó chỉ bằng phân tích tĩnh như có lần Thuật nói với tôi (chắc là liên quan đến nonlinear pushover để match response với demand curve).
Tôi muốn nhấn mạnh lần nữa là:

Chúng ta không thể cho phép cấu kiện bị chảy để tiết kiệm thép ở đâu đó như các bạn đang bàn trong trường hợp tải trọng thông thường.

Thiết kế kháng chấn cần cả tiêu chuẩn về tải trọng và tiêu chuẩn về thiết kế cấu kiện (phân biệt với qui định về cấu tạo) mới thực hiện được. Tiêu chuẩn này cần có 2 mô hình vật liệu quan trọng nhất là mô hình ứng suất-biến dạng của thép, mô hình cho bê tông có tính đến ảnh hưởng bó của cốt đai (confined concrete stress-strain curve). Tiếp đó là các định nghĩa cho suất biến dạng cực hạn cho bê tông chịu nén (ultimate strain) và qui định mức độ phá hoại cho phép của cấu kiện (allowable ductility). Cần có các công cụ phân tích phi tuyến.Tiếp đến là phán quyết của kỹ sư. Khi đã cho hình thành khớp dẻo thì không còn chuyện kiểm tra thép (vì đương nhiên là bị thiếu theo quan điểm đàn hồi rồi). Ở các mặt cắt bị chảy khi đó kỹ sư sẽ kiểm tra xem độ uốn (curvature) của mặt cắt có nằm trong giới hạn cho phép không. Bằng cách so sánh độ uốn tính toắn được với độ uốn khi thép chảy (yield curvature) ta có thể nói có sự hình thành khớp dẻo hay không ở mặt cắt nào đó. Bằng cách này cơ chế hình thành khớp dẻo ở kết cấu có thể được hiểu thấu đáo. Khi đó bạn có thể biết ở dầm hay cột sinh ra khớp dẻo. Nếu bạn muốn chuyển cơ cấu phá hoại thì phải thiết kế lại cấu kiện, chẳng hạn nếu phát hiện cột bị chảy dầm không thì khi đó phải thiết kế lại sao cho flexural capacity của dầm nhỏ hơn hay của cột lớn hơn rồi tính tóan lại. Chuyện này phá vỡ các bước thiết kế truyền thống và rất tốn kém thời gian công sức, không chi bằng các điều chỉnh này nọ như thiết kế tuyến tính mà xong được
Thân
HNTuanJP

Ðề: Tính toán tải trọng khi phân tích dẻo?

Có lẽ bác Tuấn nhầm ở đâu đó.
Em xin bàn về nguyên tắc tính toán:
+ THiết kế cấu kiện theo tải trọng tính toán=tải trọng tiêu chuẩn*hệ số vượt tải
+ THiết kế nứt theo tải trọng tiêu chuẩn
Do đó hai cái này không sử dụng cùng một loại tải trọng và khi thiết kế theo khả năng chịu lực thì được phép sủ dụng nội lực trong sơ đồ khớp dẻo. Trên thực tế khi tính toán chúng ta cũng đã cho thép và bê tông đã đạt đến cường độ tính toán, nhất là khi thép lúc này đã đạt biến dạng chảy.
Ung xử của bê tông phức tạp hơn vì bị giới hạn bởi biến dạng cho phép, nhưng vói sơ đồ làm việc như thế thì đủ để phân phối lại mô men giữa các vị trí tiết diện trong dầm như trong sơ đồ khớp dẻo.

Ðề: Tính toán tải trọng khi phân tích dẻo?

Và sự phân phối lại mô men này bắt đầu xảy ra ngay từ khi xuất hiện vết nứt đầu tiên chứ chưa nói gì đến khi thép chảy dẻo.

Ðề: Tính toán tải trọng khi phân tích dẻo?

Em cám ơn các bác nhiều đặc biệt là bác Tuấn, vì em vẫn đang băn khoăn cái chỗ "quan điểm và triết lý thiết kế" như bác đã nói, và vì theo em được biết , hiện nay yếu tố kinh tế còn phải xếp hàng dài dài sau yếu tố an toàn và thẩm mỹ...

Nhưng ý em cũng đang nói đến vấn đề giảm chấn và tiêu năng cho tải trọng ngang chứ không phải thiết kế cho tải trọng khai thác đâu, vì vậy em mới post bài ở topic "gió bão động đất" này mà.

Ðề: Tính toán tải trọng khi phân tích dẻo?

Chắc là mình không nhầm chỉ khác nhau quan niện về khớp dẻo(plastic hinge) với bác Champs thôi. Khớp dẻo theo cách hiểu của tôi là hiện tượng phá hoại của cấu kiện (bê tông chịu nén sinh suất biến dạng lớn và thép chủ bị chảy) gây ra góc xoay lớn của cấu kiện. Như vậy ở khớp dẻo thép chủ đã bị chảy thiết kế thông thường không bao giờ cho phép tới giới hạn đó.
Tuy nhiên bàn luận của Champs thì mình hiểu và xin nói thêm kỹ hơn về việc phân phối lại moment sau vết nứt đầu tiên. Thực ra ở cấu kiện chỉ có một quá trình duy nhất liên quan đến tải trọng và mức độ phá hoại. Việc sinh ra 2 giới hạn trong tính toắn là do người ta dùng phép đơn giản hóa coi cấu kiện là tuyến tính trong thiết kế, việc này dẫn đến chuyện mù mờ không biết tải trọng nào ứng với phá hoại nào.
Lý tưởng nhất vẫn là phân tích cấu kiện như vốn dĩ nó có tức là độ cứng của nó trải qua các giai đoạn như hình vẽ dưới : sau nứt cấu kiện sẽ bị giảm độ cứng và mất đi khả năng đàn hồi lý tưởng, tuy nhiên độ cứng không giảm đáng kể do vậy người ta vẫn coi như nó có độ cứng gần với độ cứng đàn hồi ban đầu và ở hình vẽ đường màu đỏ chính là độ cứng lý tưởng hóa đó. Dựa vào giả thiết này mà chúng ta vẫn có thể "ngang nhiên" coi các cấu kiện uốn có tính chất như cấu kiện đàn hồi lý tưởng để tính toắn (nếu không như vậy thì mọi tính toán từ xưa của các kỹ sư là sai bét). Sau khi thép chảy thì sự kiện thay đổi rõ rệt độ cứng giảm trông thấy gần về mo và do vậy sẽ có sự phân phối lại mô men trong kết cấu rõ rệt. Lực sẽ truyền sang các cấu kiện chưa bị chảy vì các cấu kiện bị chảy đã mất khả năng chịu lực hơn với mức nó có.
Bây giờ quay lại với thiết kế theo giới hạn chịu lực và giới hạn biến dạng. Như champs nói người ta cho phép tới chịu lực giới hạn tức là cho phép đến yield load như trong hình vẽ nhưng với 1 điều kiện là có hệ số vượt tải, điều này cũng tương đương với chỉ cho phép cấu kiện chịu lực ở đâu đó state 1 hay state 2 trên hình vẽ. Mục tiêu của giới hạn này là ở chỗ cùng lắm là thép sẽ bị chảy. Nhưng cái giở ở chỗ là như thế thì biến dạng nứt ra sao chẳng hạn. Ta không biết ngay được điều này vì ta coi cấu kiện là tuyến tính mà lại còn tính trên tải trọng không thực nữa.
Sinh ra cái giới hạn về biến dạng nứt là vì thế. Mục tiêu của giới hạn này thì mọi người đã biết : để khống chế chuyển vị làm cho sử dụng bị bất lợi bất tiện nhưng quan trọng hơn không chế vết nứt để đảm bảo tính bền của kết cấu BTCT. Vết nứt lớn sẽ có chuyện bị ăn mòn do xâm nhập của muối, kiềm....là gỉ thép của cấu kiện. Lý do vì sao không thể có hệ số vượt tải khi tính nứt là vì "Ta không thể tự lừa dối mình" để lấy tải trọng lớn hơn khi tính vết nứt. Cần có tải trọng chân thực để biết mức độ nứt thực thụ. Trong khi ở trên ta cần có hệ số vượt tải để đảm bảo an toàn không xảy ra phá hoại. Tính vết nứt thế nào lại là chủ đề khác nhưng toàn bộ sự việc về cấu kiện thì tôi đã trình bày ở trên.
Để các bạn có hình ảnh về tiến trình các vết nứt xin nhìn vào hình dưới cùng. Thực tế thiết kế dưới tải thông thường có lẽ tương ứng với state 1. Tức là qua tải trọng nứt chút ít. Số liệu về độ rộng vết nứt ở thí nghiệm như sau :state 1 là 0.06mm, state 2 là 0.08mm, yield load là 0.1mm. BÁc nào bên ngành vật liệu sẽ nói ngay được để đảm bảo bền thì vết nứt cho phép rộng bao nhiêu.
Bây giờ quay lại vấn đề Champs bàn. Như vậy là Champs bàn về phân tích cấu kiện có kể đến yếu tố giảm độ cứng sau khi nứt. Thực tế đây cũng là phân tích dẻo cho BTCT và chắc là champs làm về đọan này. Bọn tôi làm và bàn đoặn sau khi thép đã chảy cho nên quan điểm về khớp dẻo chắc là khác nhau. Phân tích dẻo trong giai đoặn trước khi thép chảy sẽ cho bức tranh chân thực về phản ứng của kết cấu hơn là giả thuyết nó đàn hồi. Và tôi nghĩ công cụ phân tích ngày một mạnh sẽ cho phép các nhà thiết kế thừa sức làm việc này. Bây giờ các kỹ sư thiết kế chỉ quan tâm đến mỗi EI khi tính độ cứng của cấu kiện, thực tế cần biết cả độ giảm của nó sau nứt để thế vào ma trận độ cứng khi tải trọng vượt quá tải trọng nứt.
Toàn bộ lập luận trên là ý kiến cá nhân tôi cũng rất muốn biết xem anh em nhìn cái mớ lý luận về thiết kế tuyến tính như thế nào.
Chào thân ái