Kết cấu
Máy tính độ võng dầm đơn giản (tải phân bố đều)
Với dầm kê đơn giản chịu tải phân bố đều, máy tính này cho mômen lớn nhất, lực cắt tại gối, ứng suất uốn và độ võng giữa nhịp, cùng tỷ lệ nhịp trên độ võng. Đây là phép kiểm tra kinh điển trong giáo trình, không phải bản thiết kế. Chỉ dùng để ước tính; kỹ sư PE có giấy phép phải thiết kế.
Công thức
Với dầm kê đơn giản chịu tải phân bố đều w: M = wL²/8, V = wL/2, Δ = 5wL⁴/(384EI). Đơn vị: w được đổi từ lb/ft sang lb/in (÷ 12) và L từ ft sang in (× 12) để độ võng tính ra bằng inch, với E tính bằng psi và I tính bằng in⁴. Ứng suất uốn fb = M (in-lb) ÷ S (in³).
Ví dụ minh họa
Thanh 2x12 (I = 177.98 in⁴, S = 31.64 in³, E = 1,600,000 psi) nhịp 14 ft chịu 300 lb/ft: M = 300 × 14² ÷ 8 = 7,350 ft-lb. V = 2,100 lb. fb = 7,350 × 12 ÷ 31.64 = 2,788 psi. Δ = 5 × 25 × 168⁴ ÷ (384 × 1,600,000 × 177.98) = 0.91 in, tức L/184. Kết quả này không đạt giới hạn tải hoạt thông thường L/360 và vượt ứng suất uốn cho phép của hầu hết gỗ xẻ, nên một thanh 2x12 đơn lẻ là không đủ ở đây.
Giả định và giới hạn
- Gối đỡ đơn giản, dầm lăng trụ, vật liệu đàn hồi tuyến tính, độ võng nhỏ.
- Không kiểm tra mất ổn định xoắn ngang, ép tại gối, ứng suất cắt, khía, từ biến và hệ số thời gian tải.
- Sử dụng E và ứng suất cho phép từ NDS Supplement hoặc AISC Manual cho vật liệu và cấp thực tế.
- Chỉ dùng để ước tính. Kỹ sư chuyên nghiệp (PE) có giấy phép phải thiết kế và đóng dấu cho mọi cấu kiện kết cấu, móng hoặc liên quan đến an toàn sinh mạng.
Câu hỏi thường gặp
Tôi nên dùng giới hạn độ võng nào?
Bảng R301.7 của IRC giới hạn các cấu kiện sàn ở L/360 dưới hoạt tải và nhiều cấu kiện mái ở L/240 hoặc L/180. Bảng 1604.3 của IBC có các giới hạn tương tự.
Tìm E và I của gỗ ở đâu?
Phụ lục NDS của Hội đồng Gỗ Hoa Kỳ liệt kê đặc tính mặt cắt (I, S) cho các kích thước gỗ bào tiêu chuẩn và giá trị thiết kế tham chiếu (E, Fb) theo loài và cấp gỗ.
Tôi có thể dùng công cụ này để định cỡ dầm cho nhà của mình không?
Không. Công cụ này có thể cho thấy một thanh có kích thước rõ ràng là quá nhỏ, nhưng kỹ sư có giấy phép phải thiết kế dầm chịu tải thực, bao gồm các tổ hợp tải trọng, liên kết và các hiệu chỉnh theo quy chuẩn.