Tổ hợp tải trọng và tổ hợp nội lực
Tác giả: Hồ Việt Hùng | Ngày 14/06/2013
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:
TH1: TT + HT
TH2: TT + 0.9*HT + 0.9*GX
TH3: TT + 0.9*HT - 0.9*GX
TH4: TT + 0.9*HT + 0.9*GY
TH5: TT + 0.9*HT - 0.9*GY
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)
Đối với trường hợp tổ hợp không phải là bậc nhất, ví dụ tổ hợp SRSS của các dạng dao động thi tính toán tải trọng gió thành phần động hoặc động đất, thì tổ hợp tải trọng và tổ hợp nội lực có thể mang lại hệ quả khác nhau. Trong các trường hợp này, các tiêu chuẩn liên quan như TCXD 229:1999 (chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió) và TCVN 9386:2012 (Thiết kế công trình chịu động đất) có yêu cầu cụ thể là phải sử dụng tổ hợp nội lực.