Trong cấu trúc xây dựng, hệ thống liên kết ngàm có chức năng truyền đạt trọng lượng qua các thành phần xuống mặt đất. Điều này được thực hiện thông qua việc xử lý các liên kết giữa các thành phần ở các vị trí giao nhau. Mỗi liên kết được thiết kế và tính toán sao cho có khả năng truyền hoặc đỡ một loại hoặc một kết hợp tải trọng cụ thể. Để phân tích cấu trúc, điều đầu tiên cần làm rõ là các lực được cản lại và truyền đi như thế nào trong các gối đỡ và liên kết. Ứng xử của gối đỡ và liên kết thật sự phức tạp, đặc biệt khi xét đến tất cả các điều kiện biên. Tuy nhiên, trạng thái của gối đỡ có ảnh hưởng lớn đến cách thành phần trong hệ thống liên kết xây dựng hoạt động.

Hệ Kết Cấu Trên Các Vật Liệu Khác Nhau

Hệ Kết Cấu Thép

Trong hệ kết cấu thép, sử dụng hai loại liên kết là hàn và bu lông. Điều này cho phép các thành phần kết cấu có thể được gắn kết chặt chẽ với nhau. Liên kết cứng giữ nguyên góc tương đối giữa các thành phần trong khi liên kết bản lề cho phép xoay tương đối. Ngoài ra, trong kết cấu thép và bê tông cốt thép, còn sử dụng liên kết nửa cứng.

Hệ Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép Lắp Ghép

Trong hệ kết cấu bê tông cốt thép lắp ghép, sử dụng các loại liên kết cơ học khác nhau. Điều này giúp cho các thành phần kết cấu có thể truyền lực và chống xoay. Các loại liên kết cơ học này được thiết kế theo nhiều cách khác nhau để đáp ứng yêu cầu của công trình.

Hệ Kết Cấu Đổ Tại Chỗ

Trong hệ kết cấu đổ tại chỗ, các thành phần kết cấu được liên kết với nhau để tạo thành các đơn vị toàn khối. Các liên kết trong hệ kết cấu này đảm bảo tính chất chịu lực và ổn định của công trình.

Các Loại Gối Đỡ Trong Kết Cấu

Gối Đỡ Phản Lực

Trong phân tích tính toán kết cấu, các liên kết giữa các thành phần cần được lý tưởng hóa để phân tích. Cách tiếp cận này tương tự như việc mô hình hóa một con lắc không có khối lượng và ma sát trong vật lý. Việc loại bỏ khối lượng và ma sát trong mô hình lý tưởng hóa này rất hữu ích trong việc hiểu một số vấn đề cụ thể. Do đó, việc xem xét liên kết và gối đỡ không xét đến ma sát và khối lượng là điều quan trọng. Tuy nhiên, cần nhớ rằng các liên kết được lý tưởng hóa là những liên kết thực sự trong công trình. Vì vậy, cần phải chú ý để đảm bảo sự gần gũi giữa các liên kết và gối đỡ trong sơ đồ tính với thực tế. Các kỹ sư thường hay quên rằng, liên kết giả định khác rất nhiều so với liên kết thực tế.

Gối Đỡ Lăn (Roller)

Gối đỡ lăn cho phép đồng thời xoay và dịch chuyển dọc theo bề mặt mà gối đỡ nằm trên đó. Loại gối đỡ này được sử dụng trong các công trình như cầu dài, cho phép cầu giãn nỡ dưới sự thay đổi của nhiệt độ. Gối đỡ lăn không thể cản trở lực ngang, tương tự như việc đứng trên đôi giày trượt. Nếu gối đỡ chỉ chịu tải trọng thẳng đứng, nó sẽ giữ nguyên vị trí. Tuy nhiên, nếu có lực ngang tác động, gối đỡ sẽ dịch chuyển để phản ứng lại lực đó. Tải trọng ngang có thể gây ra bởi gió, xe cộ, hoặc động đất. Do đó, trong công trình xây dựng, cần sử dụng các loại liên kết khác để hỗ trợ gối đỡ lăn.

Gối Đỡ Gối

Gối đỡ gối có khả năng cản trở cả lực ngang và thẳng, nhưng không thể cản trở moment. Chúng cho phép thành phần kết cấu xoay nhưng không thể di chuyển theo bất kỳ hướng nào. Một số liên kết có thể được coi là liên kết gối, mặc dù thực tế chúng có thể cản trở một chút moment. Liên kết gối có thể cho phép xoay theo một hướng nhưng chống xoay theo các hướng khác. Một ví dụ điển hình về liên kết gối là đầu gối của con người, có thể xoay theo một hướng nhưng không thể xoay theo các hướng khác. Tuy nhiên, một liên kết gối đơn không đủ để đảm bảo tính ổn định của kết cấu. Cần phải có các liên kết khác ở một số điểm để ngăn chặn sự xoay của kết cấu. Liên kết gối được minh họa bằng hai thành phần lực và một moment.

Liên Kết Khớp

Liên kết khớp được sử dụng rất phổ biến trong kết cấu. Ví dụ, một cánh cửa sử dụng liên kết khớp, cho phép xoay quanh một trục và ngăn chặn di chuyển cửa theo hai phương. Tuy nhiên, để mở được cửa, cần phải cung cấp đủ moment. Liên kết khớp là một ví dụ điển hình về liên kết thực tế. Một liên kết khớp không đủ để đảm bảo tính ổn định của kết cấu. Cần phải có các liên kết khác để ngăn chặn sự xoay của kết cấu.

Liên Kết Ngàm

Liên kết ngàm có khả năng chịu lực ngang, lực thẳng và moment. Điều này là do liên kết ngàm có khả năng cản trở sự di chuyển thẳng và xoay. Liên kết ngàm được coi như là gối đỡ cứng, chỉ cần một liên kết ngàm là có thể đảm bảo tính ổn định, cân bằng trong ba phương. Ví dụ như cột cờ cắm trên móng bê tông. Liên kết ngàm được biểu thị bằng hai thành phần lực và một moment.

Liên Kết Cứng

Liên kết cứng phổ biến trong các công trình xây dựng. Ví dụ, trong kết cấu thép, sử dụng liên kết hàn để nối các thành phần với nhau. Trên cùng nguyên lý, khi đổ bê tông, các liên kết cứng tự động hình thành ở các vị trí liên kết nếu bố trí cốt thép hợp lý. Các liên kết cứng cần được chú ý trong quá trình xây dựng, vì đa phần chúng là nguồn gốc của sự hư hỏng công trình.

Tìm hiểu thêm về HEFC, trường cao đẳng xây dựng hàng đầu tại Việt Nam.