Tính toán bản đơn theo sơ đồ khớp đàn hồi (elastic hinge model) hay sơ đồ khớp dẻo (plastic hinge model)
1. Ý nghĩa của từng sơ đồ
Đặc điểm |
Khớp đàn hồi |
Khớp dẻo |
Giả định |
Kết cấu chỉ làm việc trong giới hạn đàn hồi (Hooke), không vượt quá giới hạn chảy của vật liệu. |
Cho phép xuất hiện khớp dẻo tại một số vị trí, cấu kiện vẫn có thể làm việc sau khi một số điểm đã chảy nhựa. |
Ứng xử |
Không có biến dạng dư (hồi phục hoàn toàn khi bỏ tải). |
Có thể phân phối nội lực lại, tận dụng khả năng chịu lực tối đa của vật liệu. |
Mức độ an toàn |
Cao hơn, nhưng bảo thủ hơn vì không tận dụng hết khả năng chịu lực. |
Cho phép sử dụng kết cấu hiệu quả hơn về kinh tế. |
Ứng dụng |
Thường dùng trong kết cấu quan trọng, yêu cầu ít biến dạng như bệnh viện, cầu. |
Thường dùng trong nhà dân dụng, kết cấu linh hoạt hơn. |
2. So sánh lượng thép sử dụng
Tiêu chí |
Khớp đàn hồi |
Khớp dẻo |
Tổng lượng thép |
Nhiều hơn, vì phải thiết kế theo nội lực lớn nhất, không được vượt quá giới hạn đàn hồi. |
Ít hơn, vì nội lực có thể được phân phối lại sau khi hình thành khớp dẻo, giảm yêu cầu cục bộ. |
Lý do |
Không tận dụng khả năng chịu lực sau khi chảy. |
Tận dụng toàn bộ khả năng chịu uốn và phân phối nội lực nhờ tính dẻo. |
Hiệu quả kinh tế |
Thấp hơn |
Cao hơn |
➡️ Tóm lại:
Tính theo sơ đồ khớp dẻo thường tiết kiệm thép hơn so với sơ đồ khớp đàn hồi, vì nó tận dụng khả năng chịu lực tối đa của vật liệu và cho phép nội lực phân phối lại.
3. Vậy chọn sơ đồ nào?
- Khớp dẻo: Thường được dùng trong thiết kế thông thường, nhà ở dân dụng, nơi biến dạng nhỏ sau khi vượt tải là chấp nhận được.
- Khớp đàn hồi: Ưu tiên dùng khi cần hạn chế biến dạng, hoặc khi an toàn, ổn định cao là yêu cầu chính.