Tổ hợp tải trọng tác dụng lên kết cấu ctb

Topic giới thiệu về các loại tổ hợp tải trọng và hệ số sử dụng khi phân tích kết cấu ctb trong các trạng thái, thi công xây lắp hay vận hành.
-----o0o-----

III.3.1 Các hệ số và tổ hợp tải trọng theo phương pháp hệ số riêng phần

Theo tiêu chuẩn DnV (Rules for Classification) và TCVN 6170-3:1998 thì các hệ số và tổ hợp tải trọng trong thiết kế được áp dụng theo phương pháp hệ số riêng phần. Phương pháp hệ số riêng phần được khuyến cáo sử dụng trong tiêu chuẩn này để thiết kế kết cấu công trình biển mà tải trọng môi trường chi phối được dựa trên sự mô tả ngẫu nhiên của các điều kiện môi trường liên quan.
III.3.1.1 Các hệ số và tổ hợp tải trọng trong trạng thái giới hạn cực đại (ULS).

Khi tổ hợp tải trọng thiết kế sử dụng hai nhóm hệ số tải trọng cho trong bảng dưới để tính toán theo TTGH cực đại (ULS).
Các tổ hợp kí hiệu là a) và b) phải được xem xét trong hai điều kiện thiết kế: Bình thường và cực hạn.
Bảng 3.1 : Các hệ số tải trọng trong TTGH cực đại (ULS) khi thiết kế theo phương pháp hệ số riêng phần

Tổ hợp tải trọng thiết kế	Loại tải trọng
P	L	D	E	A
1	2	3	4	5	6
a)	1,3	1,3	1,0	0,7	0
b)	1,0	1,0	1,0	1,3	0

Trong đó:
P là tải trọng thường xuyên. E là tải trọng môi trường.
L là hoạt tải. A là tải trọng do sự cố.
D là tải trọng biến dạng.
Để xác định đúng các hiệu ứng của tải trọng thường xuyên (P) và hoạt tải (L) trong tổ hợp a) có thể giảm hệ số này xuống còn 1.2
Nếu tải trọng thường xuyên (P) gây lên hiệu ứng có lợi thì trong tổ hợp a) hệ số tải trọng được lấy bằng 1.0
Trong trường hợp hiệu ứng tải trọng là kết quả của áp lực thuỷ tĩnh lớn độc lập và ngược chiều, hệ số tải trọng thích hợp được áp dụng cho sự chênh áp. Sự chênh áp không được lấy nhỏ hơn 1/10 áp lực lớn nhất, trừ khi áp lực luôn luôn được cân bằng nhờ dòng chảy.
Đối với tác dụng trực tiếp từ ứng suất trước, hệ số tải trọng của tải trọng biến dạng (D) được lấy bằng 1.1 trong tổ hợp a) và bằng 1.0 trong tổ hợp b) tuy nhiên hệ số 0.9 phải được dùng trong cả hai tổ hợp nếu điều đó là bất lợi hơn.
Đối với kết cấu không có người vận hành trong điều kiện bão các hệ số tải trọng gió, sóng và dòng chảy có thể giảm tới 1.15 trong tổ hợp b) với điều kiện là có thể chứng minh được rằng sự phá huỷ kết cấu không gây ra:
- Nguy hiểm hay tổn thất đến con người.
- Các thiệt hại vật chất đáng kể.
- Ô nhiễm môi trường đáng kể.
III.3.1.2 Các hệ số và tổ hợp tải trọng trong trạng thái giới hạn phá huỷ luỹ tiến (PLS)

Để tính toán theo trạng thái giới hạn phá huỷ luỹ tiến (PLS) hai tổ hợp tải trọng thiết kế phải được xét như trong bảng (dưới đây). Đó là :
Kết cấu nguyên vẹn, tổ hợp tải trọng thiết kế bao gồm các tải trọng sự cố hoặc tải trọng môi trường với xác suất đồng thời hằng năm bằng 10[SUP]-1[/SUP].
Việc kiểm tra theo PLS có thể bỏ qua với điều kiện chỉ ra một cách hợp lý rằng sự tích luỹ phá huỷ không gây nên nguy hiểm hay tổn thất đến con người, thiệt hại vật chất hay ô nhiễm môi trường đáng kể.
Việc kiểm tra theo PLS, tổ hợp d) có thể bỏ qua với điều kiện chỉ ra một cách hợp lý rằng đối với tổ hợp c) không có hư hỏng hoặc hư hỏng không đáng kể.
Bảng 3.2 : Các hệ số tải trọng trong TTGH phá huỷ luỹ tiến (PLS)

Tổ hợp tải trọng thiết kế	Loại tải trọng
P	L	D	E	A
Kết cấu nguyên vẹn	Tải trọng sự cố	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
Tải trọng môi trường bất thường	1,0	1,0	1,0	1,0	0,0
Kết cấu có hư hỏng	1,0	1,0	1,0	1,0	0

III.3.1.3 Các hệ số và tổ hợp tải trọng trong trạng thái giới hạn mỏi (FLS)

Kết cấu phải có khả năng chịu tải trọng mỏi trong điều kiện cực trị hoặc bình thường.
Khi các tải trọng có tính chu kỳ lớn có thể xảy ra trong các giai đoạn khác nhau, ví dụ tác dụng của gió khi chế tạo kết cấu, thì các tải trọng có tính chu kỳ đó cần được đưa vào trong đánh giá tải trọng mỏi.
Các hệ số tải trọng trong trạng thái giới hạn mỏi (FLS) được lấy bằng 1,0 trong tất cả các trường hợp.
III.3.1.4 Các hệ số và tổ hợp tải trọng trong trạng thái giới hạn khả năng làm việc (SLS)

Khi tính toán theo TTGH khả năng làm việc (SLS) hệ số tải được lấy bằng 1,0 trong tất cả các loại tải trọng, cả điều kiện thiết kế cực trị và bình thường.
III.3.2 Các tổ hợp tải trọng thiết kế theo phương pháp ứng suất cho phép

Phương pháp ứng suất cho phép được khuyến cáo trong tiêu chuẩn này để thiết kế các kết cấu công trình biển khi tải trọng môi trường (chi phối) được tính dựa trên việc mô tả tiền định các điều kiện môi trường liên quan.
Nếu phương pháp ứng suất cho phép được áp dụng cho các trường hợp mà tải trọng môi trường chi phối được tính dựa trên việc mô tả ngẫu nhiên các điều kiện môi trường liên quan thì cần đưa vào các hệ số tải trọng bổ sung để đạt mức an toàn có thể chấp nhận được trong các trường hợp đó.
III.3.2.1 Các tổ hợp tải trọng trong trạng thái giới hạn cực đại (ULS).

Khi tổ hợp tải trọng thiết kế sử dụng hai nhóm hệ số tải trọng cho trong bảng dưới để tính toán theo TTGH cực đại.(ULS).
Các tổ hợp kí hiệu là a) và b) phải được xem xét trong hai điều kiện thiết kế: Cực trị và bình thường.
Bảng 3.3 : Các hệ số tải trọng trong TTGH cực đại (ULS) khi thiết kế theo phương pháp ƯSCP

Tổ hợp tải trọng thiết kế	Loại tải trọng
P	L	D	E	A
a)	1,0	1,0	1,0	0,7	0
b)	1,0	1,0	1,0	1,3	0

Trong đó:
P là tải trọng thường xuyên. E là tải trọng môi trường.
L là hoạt tải. A là tải trọng do sự cố.
D là tải trọng biến dạng.
III.3.2.2 Các tổ hợp tải trọng trong (PLS).

Khi tính toán theo trạng thái phá huỷ luỹ tiến (PLS) phải xem xét hai tổ hợp tải trọng trong khi thiết kế đó là:
Kết cấu nguyên vẹn, tổ hợp tải trọng thiết kế bao gồm các tải trọng sự cố hoặc tải trọng môi trường bất thường dẫn đến hiệu ứng tải trọng thiết kế bất thường.
Kết cấu có hư hỏng, tổ hợp tải trọng thiết kế không kể đến các tải trọng sự cố nhưng kể đến các tải trọng môi trường với xác suất vượt đồng thời hằng năm bằng 10[SUP]-1[/SUP].
Bảng 3.4 : Các tổ hợp tải trọng trong TTGH phà huỷ luỹ tiến (PLS)

Tổ hợp tải trọng thiết kế	Loại tải trọng
P	L	D	E	A
c)	Kết cấu nguyên vẹn	Tải trọng sự cố	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
Tải trọng môi trường bất thường	1,0	1,0	1,0	1,0	0
d)	Kết cấu có hư hỏng	1,0	1,0	1,0	1,0	0

Việc kiểm tra theo PLS có thể bỏ qua với điều kiện chỉ ra một cách hợp lý rằng sự tích luỹ phá huỷ không gây nên nguy hiểm hay tổn thất đến con người, thiệt hại vật chất hay ô nhiễm môi trường đáng kể.
Việc kiểm tra theo PLS, tổ hợp d) (kết cấu có hư hỏng) có thể bỏ qua với điều chỉ ra một cách hợp lý rằng, đối với tổ hợp c) (kết cấu nguyên vẹn) không có hư hỏng hoặc chỉ có hư hỏng không đáng kể.
III.3.2.3 Các tổ hợp tải trọng trong (FLS).

Kết cấu phải có khả năng chịu tải trọng mỏi trong các điều kiện thiết kế cực trị và bình thường.
Khi tải trọng có tính chu kỳ lớn có thể xảy ra trong các giai đoạn khác, ví dụ tác động của gió khi chế tạo kết cấu, thì các tải trọng chu kỳ đó cần được đưa vào trong đánh giá tải trọng mỏi.
Các hệ số tải trọng trong TTGH mỏi (FLS) phải lấy bằng 1,0 cho tất cả các loại tải trọng.
III.3.2.4 Các tổ hợp tải trọng trong (SLS).

Khi tính toán theo TTGH về khả năng làm việc (SLS) các tổ hợp tải trọng liên quan phải được xem xét cho cả hai điều kiện thiết kế cực trị và bình thường. Hệ số tải trọng lấy bằng 1,0 cho tất cả các loại tải trọng.