Tieểu luận đánh giá tải trọng nền

Giới thiệu luận án tiến sĩ kỹ thuật “phân tích khung thép phẳng có xét đến độ mềm của liên kết, chịu tải trọng ngang thay đổi lặp có chu kỳ”

Ngày tạo : 09/07/2015

Ngày nay, kết cấu như khung thép được sử dụng phổ biến trong lĩnh vực xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp. Kết cấu thép được gia công thành các cấu kiện rời trong như máy hoặc ngoài công trường rồi mang đi lắp dựng. Tại công trình xây dựng, các cấu kiện được lắp ráp lại với nhau bằng phương pháp liên kết hàn, liên kết đinh tán, liên kết bu lông.

Cấu tạo nút liên kết này có nhiều loại khác nhau và phụ thuộc vào yêu cầu chịu lực của chính cấu kiện được liên kết về mặt cường độ, ổn định hoặc công năng sử dụng. Liên kết có ảnh hưởng nhiều đến sự làm việc của hệ kết cấu. Quan niệm thiết kế thường cho rằng nút liên kết là cứng hoặc khớp là cha đầy đủ. Thực tế, khung thép có liên kết nửa cứng được sử dụng phổ biến trong lĩnh vực xây dựng hiện nay. Đặc điểm ứng xử phi tuyến của liên kết nửa cứng phụ thuộc vào trạng thái làm việc phức tạp của những bộ phận cấu thành liên kết... Luận án nghiên cứu tính toán khung thép phẳng có liên kết nửa cứng theo mô hình phi tuyến đàn dẻo, nhằm làm sáng tỏ hơn sự làm việc của kết cấu mà các mô hình tính toán tuyến tính hoặc phi tuyến đàn hồi cha phản ánh được. Sau đây xin giới thiệu trích yếu luận án: download Tóm tắt luận án: download Toàn văn luận án: download.

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả được trình bày trong tiểu luận là trung thực, khách quan và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Vĩnh Long, ngày 09 tháng 9 năm 2023 Tác giả tiểu luận

Phan Minh Trí Trương Hoàng Phúc

MỤC LỤC

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ PHƯƠNG PHÁP

• MỞ ĐẦU...........................................................................................
• 1. Lý do lựa chọn đề tài.....................................................................................
  • 1. Mục tiêu nghiên cứu.........................................................................
  • 1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu......................................................
  • 1. Phương pháp nghiên cứu..................................................................
  • 1. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài............................................
  • 1. Kết cấu luâ ̣n văn..............................................................................
  • 1. Những đ漃Āng g漃Āp mới của tiểu luận ....................................................
  • CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN.........................................................
• 1. Các nghiên cứu lý thuyết về ứng xử liên kết chân cột.............................
  • 1.1. Nghiên cứu về đặc tính cơ học của liên kết chân cột.....................
  • 1.1. Nghiên cứu về tính toán và thiết kế liên kết chân cột....................
  • 1.1. Nghiên cứu về tối ưu hóa liên kết chân cột....................................
  • 1.1. Nghiên cứu về ứng xử động và chấn động.....................................
• 1. Tính chất về ứng xử liên kết chân cột trong khung không gian...............
• 1. Cách tính toán liên kết chân cột trong khung không gian........................
  • 1.3. Xác định yêu cầu tải trọng..............................................................
  • 1.3. Xác định hình dạng khung và liên kết chân cột..............................
  • 1.3. Xác định đặc tính vật liệu...............................................................
  • 1.3. Xác định các yếu tố hình học và kết cấu........................................
  • 1.3. Tính toán độ cứng của liên kết chân cột.........................................
    • 1.3. Tính toán phản ứng và lực tác động...............................................
    • 1.3. Kiểm tra tính an toàn và xác định kích thước.................................
    • 1.3. Kiểm tra và xác minh......................................................................
• ĐỘNG............................................................................................. TÍNHTOÁN KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG CHỊU TẢI TRỌNG
• 1. Các khái niệm...........................................................................................
  • 2.1. Khái niệm về liên kết cứng [Rigid Connection].............................
  • 2.1. Khái niệm về liên kết mềm [Semi-Rigid Connection]...................
  • 2.1. Khái niệm về liên kết giãn nở [Extended link]...............................
• đến tính chất chịu tải của khung không gian................................................... 2. Liên kết cứng, liên kết mềm và liên kết giãn nở có ảnh hưởng đáng kể
  • 2.2. Ảnh hưởng đến tính chất cơ học của cấu trúc................................
  • 2.2. Ảnh hưởng đến tính chất động học của cấu trúc............................
  • 2.2. Ảnh hưởng đến hiệu quả thiết kế và xây dựng...............................
• CỐT THÉP CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG..................................... CHƯƠNG 3. ĐÁNH GIÁ ỨNG XỬ NÚT KHUNG BÊ TÔNG
• 1. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu mô phỏng khung không gian..............
  • 3.1. Mục tiêu..........................................................................................
  • 3.1. Nội dung.........................................................................................
• SAP2000.......................................................................................................... 3. Cơ sở tính toán và Phương pháp thiết kế mô hình khung không gian
  • 3.2. Cơ sở tính toán...............................................................................
  • 3.2. Phương pháp thiết kế......................................................................

MỞ ĐẦU...........................................................................................

1. Lý do lựa chọn đề tài.....................................................................................

Trong kết cấu nhà cao tầng, cột đóng vai trò rất quan trọng trong việc chịu tải và truyền tải lực từ phần trên của khung xuống nền móng. Cột là thành phần thẳng đứng, thường có đường cắt ngang hình chữ nhật hoặc hình vuông, và có chiều cao lớn hơn chiều rộng.

Trong kết cấu nhà cao tầng, người ta quan tâm nhiều đến chuyển vị và biến dạng theo phương ngang, vì đối với kết cấu nhà cao tầng, sự chuyển vị và biến dạng theo phương ngang không những chỉ ảnh hưởng đến điều kiện sử dụng bình thường của công trình [thí dụ như làm nứt các kết cấu bao che, ảnh hưởng đến sự vận hành của thang máy...] mà còn ảnh hưởng đến sự an toàn của kết cấu thông qua hiệu ứng chính là hiệu ứng P-Delta và hiệu ứng hình thành cơ cấu sụp đổ ở những vị trí nguy hiểm.

Khi thiết kế kết cấu nhà cao tầng, phải có giải pháp tăng cường các dầm đỡ có đủ độ cứng chống uốn và cắt dưới tác động của các tải trọng tập trung lớn, giải pháp thiết kế phải lựa chọn kích thước [dầm, cột,...] và vật liệu phù hợp để đảm bảo tính an toàn và tránh nguy cơ công trình sụp đổ hoàn toàn. Nút khung bê tông cốt thép là một trong những vị trí quan trọng trong các công trình xây dựng. Bởi vì đây là điểm sẽ chịu tải trọng khi có các tác động của điều kiện tự nhiên như gió bão, động đất,....

SAP2000 là một phần mềm mô phỏng và phân tích kết cấu phổ biến do công ty Computers and Structures, Inc. [CSI] phát triển. Nó được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp xây dựng và kỹ thuật kết cấu để tính toán và mô phỏng các hệ thống kết cấu phức tạp như khung, cầu, tòa nhà, nhà cao tầng, và nhiều loại công trình khác. SAP2000 cung cấp các công cụ phân tích tĩnh và động. Nó cho phép tính toán nội lực, moment, biến dạng và các thông

số khác của hệ thống kết cấu dựa trên các phương pháp phân tích như phân tích phần tử hữu hạn, phân tích trực tiếp, phân tích tĩnh, phân tích động và phân tích phản ứng phụ thuộc thời gian.

Sử dụng phần mềm phân tích kết cấu như SAP2000 có thể giúp xác định và mô phỏng hiệu quả các tải trọng và ứng xử của cột trong khung. Ứng xử tại chân cột trong kết cấu là quá trình xác định và mô tả cách mà chân cột tương tác với môi trường xung quanh nó. Chân cột là vùng giao điểm giữa cột và nền móng hoặc nút kết nối giữa cột và các yếu tố khác trong hệ thống kết cấu. Ứng xử tại chân cột quan trọng để đảm bảo tính chính xác và an toàn của kết cấu.

Có thể kể đến vài nghiên cứu điển hình về lực dọc trục bên trong của một trong các cột mô tả sự dịch chuyển phản hồi được gửi lại mô hình số và chuyển thành lực tương đương để áp dụng khả năng tương thích chuyển vị giữa cả hai kết cấu phần dưới được giới thiệu bởi Claudio Sepulveda và cộng sự [1]. Nghiên cứu này đã xem xét các biến số khác nhau để điều tra hiệu suất của hệ thống LCF trong việc giảm nhu cầu địa chấn, việc áp dụng hệ thống LCF đã duy trì một thiết kế kinh tế hơn thông qua giảm 400% lực dọc trục trong cùng cột trọng lực so với SMRF được giới thiệu bởi Ramadhansyah Putra Jaya [2]. Các mô hình thử nghiệm bao gồm một mô hình SMRF thiết kế mã và một mô hình thiếu sót không có cốt thép ngang trong các tấm cột dầm và được xây dựng bằng bê tông cường độ thấp được tác giả M và cộng sự [3]. Các phản ứng của khung gỗ với các mức độ và loại hư hỏng chân cột khác nhau đã được quan sát và so sánh với phân tích FEM của các mô hình khung để xác định hành vi của chúng và đánh giá khả năng tái tạo chính xác do Zhijun Jiang và cộng sự [4]. Thiết kế và chi tiết phù hợp của các mối nối khung R/C là rất quan trọng để đảm bảo sự ổn định và an toàn của tòa nhà trong các sự kiện địa chấn tại khớp cột dầm, cốt thép ngang được sử dụng để

phần mềm SAP2000, xác định vòng lặp trễ của gối cách chấn trong công trình chịu băng gia tốc nền của các trận động đất trình bày trong nghiên cứu này giúp kiểm soát được công trình cách chấn đáy bằng mô phỏng số với độ tin cậy cao của Ngô Văn Thuyết [15]. Việc sử dụng mô hình phần tử hữu hạn trong tính toán hệ kết cấu khung [cột và dầm ngang] đã trở nên khá đơn giản trong việc tính toán nội lực và chuyển vị của hệ được giới thiệu đến Lâm Thanh Quang Khải [16]. Nghiên cứu và đánh giá độ chênh lệch nội lực giữa khung phẳng và khung không gian bằng SAP2000 được tác giả nêu bởi. Lâm Thanh Quang Khải và cộng sự [17]. Nghiên cứu này trình bày ứng xử ngang của gối cách chấn đàn hồi cốt sợi không liên kết khi chịu đồng thời tải trọng thẳng đứng không đổi và chuyển vị ngang vòng lặp có giá trị độ lớn tăng dần từ không đến 2,0tr bằng phân tích mô hình số giới thiệu bởi Vũ Quang Việt - Ngô Văn Thuyết [18]. Phần tử cột đỡ phía dưới dầm chuyển có thành phần mô men và thành phần nội lực lực dọc và lực cắt lại không có sự chênh lệch nhau lớn bởi Nguyễn Ngọc Linh - Ngô Việt Anh [19]. Nguyên nhân là do cột đỡ dầm chuyển được coi là gối đỡ cho hệ dầm sàn tầng trên với diện truyền tải như các cột thông thường nêu lên bởi tác giả Đặng Việt Hưng và cộng sự [20].

Tuy nhiên trong các nghiên cứu này chưa thật sự rõ ràng minh bạch và đầy đủ trong tính toán về nội lực, liên kết chân cột khi thay đổi tải trọng công năng sử dụng và ứng dụng trong phần mềm SAP2000.

Từ các tài liệu tham khảo trong nước lẫn ngoài nước thì có rất ít các

1. Các nghiên cứu lý thuyết về ứng xử liên kết chân cột.............................

như ứng dụng và nghiên cứu trên phần mềm SAP2000, xem xét khả năng chịu lực khi thay đổi tải trọng trong công trình.

Từ những lý do nêu trên, nhóm tác giả nghiên cứu đề tài: "Ứng xử tại chân cột trong mô hình khung không gian sử dụng SAP2000" để làm sáng tỏ các vấn đề trên, vừa có ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn.

1. Mục tiêu nghiên cứu

Tìm hiểu các lý thuyết và tiêu chuẩn thiết kế có liên quan về tải trọng động tác dụng lên kết cấu chịu lực của công trình.

Đánh giá độ cứng của chân cột, chu kì dao động, mode dao động của công trình; chuyển vị, nội lực [moment, lực cắt,...] tại chân cột.

Phân tích ứng xử khớp dẻo tại chân cột trong mô hình khung không gian, từ đó đưa ra giải pháp thiết kế để khắc phục nhược điểm cho nhà cao tầng có chuyển vị lớn.

1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

 Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu nội lực tại chân cột trong khung bê tông cốt thép có thể bao gồm các yếu tố sau: lực cắt [Shear forces], moment uốn [Bending moments], lực nén [Axial forces], lực kéo [Tensile forces].

 Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu về ứng xử tại chân cột trong mô hình khung không gian gồm các khía cạnh sau đây: phân tích định tính xác định các loại phản ứng và nội lực chính tại chân cột, phân tích định lượng xác định giá trị chính xác của nội lực và phản ứng tại chân cột, tối ưu hóa kích thước, hình dạng và vật liệu của chân cột, xác định điểm đổ sụp và biến dạng không mong muốn tại chân cột và đảm bảo rằng chân cột có khả năng chịu tải và ổn định đủ trong mọi điều kiện tải trọng, xác định mức độ chịu tải và phản ứng của chân cột dựa trên các thông số khác nhau như tải trọng, hình dạng và vật liệu của chân cột.

1. Kết cấu luâ ̣n văn

Ngoài phần mở đầu, phần kết luận, kiến nghị và phần phụ lục. Luâ ̣n văn được trình bày gồm 03 chương, nô ̣i dung cụ thể từng chương như sau:

Chương 1: Tổng quan các nghiên cứu về ứng xử tại chân cột trong mô hình khung không gian. Gồm các nội dung chính: tổng quan các nghiên cứu lý thuyết và ứng dụng trong phần mềm SAP2000; xác định và thiết lập loại liên kết chân cột bao gồm: liên kết cố định, liên kết mềm, hoặc liên kết giãn nở. Việc chọn loại liên kết phù hợp là quan trọng để đảm bảo tính chính xác của phân tích và kết quả. Dựa trên các tài liê ̣u bài báo đã thu thâ ̣p được, tác giả giới thiê ̣u mô ̣t cách khái quát về những nghiên cứu trên cơ sở đó giới thiê ̣u các vấn đề nghiên cứu của tiểu văn.

1. Tính chất về ứng xử liên kết chân cột trong khung không gian...............

không gian. Gồm các nội dung chính: trình bày lý thuyết liên kết cứng [Rigid Connection], liên kết mềm [Semi-Rigid Connection].

Chương 3: Nghiên cứu ứng xử liên kết tại chân cột trong mô hình

3. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu mô phỏng khung không gian..............

SAP2000.......................................................................................................... 3. Cơ sở tính toán và Phương pháp thiết kế mô hình khung không gian

khung không gian SAP2000.

Phần kết luâ ̣n, kiến nghị: *Kết luận: Xác định và đánh giá tác động của liên kết chân cột đến hiệu suất và tính toàn vẹn của cấu trúc. Điều này giúp thiết kế và tối ưu hóa mô hình khung không gian để đáp ứng các yêu cầu an toàn và kỹ thuật.

*Kiến nghị:

• Xem xét điều kiện địa chất: Khu vực xây dựng cần được xem xét để lựa chọn liên kết chân cột phù hợp. Các vùng đất mềm, động đất mạnh hoặc đất

yếu, liên kết mềm hoặc dẻo có thể được ưu tiên để giảm căng thẳng và xử lý tốt hơn các tác động môi trường.

• Kiểm tra tính an toàn: Thực hiện kiểm tra tính an toàn của liên kết chân cột dựa trên các tiêu chuẩn thiết kế và phân tích.
• Nghiên cứu về tải trọng động và tác động môi trường: Để đảm bảo tính chính xác và đáng tin cậy của mô hình khung không gian, nghiên cứu có thể tiếp tục nghiên cứu tải trọng động và tác động của môi trường lên liên kết chân cột. Điều này có thể bao gồm việc đánh giá tác động của tải trọng động như: gió, động đất và các yếu tố môi trường khác nhau.

Phần phụ lục: Lựa chọn chân cột phù hợp với yêu cầu thiết kế và tải trọng dự kiến. Đảm bảo sự ổn định chân cột được thiết kế và xây dựng trong quá trình hoạt động. Điều này bao gồm việc xác định và kiểm soát biến dạng của chân cột để tránh các vấn đề như uốn cong, nứt nẻ hoặc lệch tâm, vị trí, kích thước, hình dạng và vật liệu của chân cột để đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật.

1. Những đ漃Āng g漃Āp mới của tiểu luận
2. Tính linh hoạt và khả năng điều chỉnh: Ứng xử tại chân cột có thể được điều chỉnh để tăng tính linh hoạt của cấu trúc. Các hệ thống chân cột hiện đại cho phép điều chỉnh các thông số như độ cứng, độ linh hoạt và độ giãn nở để tương thích với yêu cầu thiết kế và điều kiện hoạt động. Điều này giúp cải thiện khả năng chịu tải, độ ổn định và hiệu suất tổng thể của khung không gian.

Tính an toàn và độ tin cậy: Ứng xử tại chân cột đóng vai trò quan trọng trong đảm bảo an toàn và độ tin cậy của cấu trúc. Các phương pháp và công nghệ mới đã được phát triển để đảm bảo tính ổn định và khả năng chịu tải tối ưu của chân cột. Ví dụ, việc sử dụng vật liệu chất lượng cao, công nghệ