I> PHÂN BIỆT GIỮA MEMBRANE & SHELL

Membrane: Phần tử màng, chỉ chịu kéo hoặc nén trong mặt phẳng (only in-plane membrane stiffness)

Plate: Phần tử tấm, chỉ chịu uốn và chịu cắt (only out-of-plane plate bending stiffness)

Shell: Phần tử tấm vỏ, chịu uốn ngoài mặt phẳng, chịu kéo hoặc nén trong mặt phẳng, là tổng hợp của hai phần tử trên (both in-plane membrane stiffness and out-of-plane plate bending stiffness)

Khi nào sử dụng phần tử membrane?

Trong trường hợp bỏ qua khả năng chịu uốn của sàn cùng dầm, để tải trọng 100% truyền xuống dầm như lý thuyết tính toán sàn dẻo. Mục đích tính toán an toàn cho dầm, phân tích nhanh bài toán ổn định tổng thể khung (vì số bậc phần tử tự do ít hơn phần tử shell nên ít tốn tài nguyên máy tính hơn).

Thường áp dụng cho các loại kết cấu sau:

• Sàn Deck (deck slab)
• Sàn lắp ghép (Precast Slabs)
• Ram dốc (Ramp Slab)
• Cầu thang (Staircase Slabs)
• Tính sàn sơ đồ dẻo (Yield line theory in Slabs)

So sánh sự khác nhau cơ bản khi sàn sử dụng phần tử Membrane và Shell trong mô hình ETABS

II> PHÂN BIỆT GIỮA SHELL THIN & SHELL THICK

Etabs cung cấp hai dạng Thickness Formulations cho phép ta kể đến hoặc không kể đến hiệu ứng biến dạng cắt trong phần tử Shell element:

• Dạng Thick–Shell (Mindlin/Reissner), bao gồm hiệu ứng biến dạng cắt ngang  (lý thuyết Mindlin)
• Dạng Thin–Shell (Kirchhoff), bỏ qua hiệu ứng biến dạng cắt ngang (lý thuyết Kirchhoff)

Biến dạng cắt sẽ trở lên quan trọng khi bề dày của shell lớn hơn 1/10 – 1/5 nhịp. Chúng còn có thể được kể đến tại những vị trí có mô men uốn tập trung như gần những vị trí có sự thay đổi đột ngột về bề dày, hoặc tại vị trí gần gối đỡ, hoặc những vị trí gần lỗ thủng….

Việc phân biệt rõ ràng hai trường hợp tấm dày và mỏng rất nhạy cảm. vì nó còn phụ thuộc vào hình dạng tấm, tỉ số bề dày trên chiều dài cạnh và phụ thuộc vào việc chia lưới (mesh shell).

Do vậy, người ta khuyến cáo rằng bạn nên sử dụng Thickplate Formulation trừ phi bạn khẳng định rằng biến dạng cắt là nhỏ (shearing de formations will be small), hoặc bạn muốn thử nghiệm lý thuyết tính toán tấm mỏng, hoặc bạn đang sử dụng lưới chia méo mó (mesh distortion) hoặc chia lưới thô (coarser meshes) . Vì sự chính xác của lý thuyết tính toán ThickPlate bị ảnh hưởng bởi sự chia lưới méo mó hơn là ThinPlate.

Chú ý: Thickness formulation không có tác dụng đối với phần tử màng (membrane), chỉ xảy ra đối với tấm chịu uốn (plate hoặc shell).

Nguồn tham khảo: 

https://wiki.csiamerica.com/display/kb/Thin+vs.+Thick+shells

Khi nào sử dụng phần tử Shell thick?

Trong mọi trường hợp sàn sử dụng shell thick là tổng quát nhất. Tuy nhiên trường hợp chia lưới méo mó hoặc không mịn thì kết quả sẽ sai lệch và thời gian chạy bài toán phân tích kết cấu sẽ lâu hơn chọn Shell thin.

Do đó trong trường hợp quan tâm đến ảnh hưởng của lực cắt như cấu kiện có tỉ lệ L/t ≤ 10, kể đến ảnh hưởng của biến dạng cắt do opening, sàn giật cấp….

Thường áp dụng cho các loại kết cấu sau:

• Móng (Pile Cap, Raft Foundation…)
• Sàn chuyển (Transfer Slab)
• Mũ cột (Column Capital)

Khi nào sử dụng phần tử Shell thin?

Khi bỏ qua ảnh hưởng biến dạng cắt, biên sàn phức tạp nên lưới chia méo mó (mesh distortion). Thường chiều dày sàn sơ bộ L/t = (1/30-1/50) thì chọn shell thin là phù hợp.

Thường áp dụng cho các loại kết cấu sau:

• Các loại dầm sàn RC thông thường
• Sàn có hình dạng phức tạp
• Sàn dự ứng lực PT
• Sàn phẳng
• Vách cứng

III> TÍNH NĂNG LAYERED SHELL TRONG PHIÊN BẢN ETABS, SAP VÀ SAFE MỚI

Layered shell – Phần tử tấm nhiều lớp. Các lớp tấm này có thể có bề dày, vị trí, vật liệu khác nhau.

Thường sử dụng để mô phỏng:

• Các loại dầm sàn Composite (kết cấu liên hợp)
• Gia cường sàn, dầm : mô phỏng bê tông cũ và mới
• Mô phỏng sàn hộp rỗng Uboot Beton

CÁM ƠN QUÝ ĐỘC GIẢ ĐÃ QUAN TÂM VÀ THEO DÕI BÀI VIẾT CỦA VIETCONS.EDU.VN !

Các bạn có thể liên hệ trực tiếp Fanpage (https://www.facebook.com/VietConsEducation) của trung tâm để đặt câu hỏi. Chúng tôi sẽ giải đáp thêm cho bạn.

Quét mã QR