ứng xử momen góc xoay của liên kết dầm cột bê tông đúc sẵn

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.93 MB, 94 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

---🙢🕮🙠---

ĐINH HẢI ĐĂNG

ỨNG XỬ MOMEN - GÓC XOAY

CỦA LIÊN KẾT DẦM CỘT BÊ TÔNG ĐÚC SẴN

MOMEN-ROTATION RESPONSE OF PRECAST CONCRETE BEAM-COLUMN CONNECTION

Chuyên ngành: KỸ THUẬT XÂY DỰNGMã số: 8580201

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2024

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

ĐỀ TÀI ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS. Ngô Hữu Cường

Cán bộ chấm nhận xét 01 : PGS. TS. Nguyễn Văn Hiếu

3. PGS.TS. Nguyễn Văn Hiếu - Ủy viên (Phản biện 1) 4. TS. Bùi Đức Vinh - Ủy viên (Phản biện 2) 5. TS. Khổng Trọng Toàn - Ủy viên

Xác nhận của Chủ Tịch Hội Đồng đánh giá luận văn và Trưởng khoa quản lý chuyên ngành sau khi Luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

KỸ THUẬT XÂY DỰNG

PGS.TS. Hồ Đức Duy PGS.TS. Lê Anh Tuấn

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

I. TÊN ĐỀ TÀI: Ứng xử mơ-men - góc xoay của liên kết dầm cột Bê tông đúc sẵn - Momen-Rotation Response Of Precast Concrete Beam-Column Connection

II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG

1. Nghiên cứu tổng quan các loại liên kết dầm-cột bê tông đúc sẵn đã được nghiên cứubằng mô phỏng số và thực nghiệm trong nước và trên thế giới.

2. Trình bày ứng xử của các liên kết dầm-cột bê tơng đúc sẵn điển hình.

3. Nghiên cứu các phần tử liên quan, thuật tốn phân tích, cách mơ phỏng số và đọc vàxuất dữ liệu của phần mềm Abaqus.

4. Mô phỏng số các liên kết dầm-cột bê tông đúc sẵn chịu tải trọng đẩy dần bằng phầnmềm Abaqus.

5. So sánh kết quả đạt được với kết quả phân tích số và thực nghiệm có sẵn để kiểmchứng độ chính xác của phương pháp mơ phỏng và mơ hình đã phát triển.

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 10/12/2023

V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS. TS. Ngô Hữu Cường

Tp. HCM, ngày 10 tháng 12 năm 2023 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

(Họ tên và chữ ký)

PGS.TS Lê Anh Tuấn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

LỜI CẢM ƠN

Luận văn thạc sĩ Xây dựng cơng trình dân dụng và cơng nghiệp nằm trong hệ thống bài luận cuối khóa nhằm trang bị cho học viên cao học khả năng tự nghiên cứu, biết cách giải quyết những vấn đề cụ thể đặt ra trong thực tế xây dựng… Đó là trách nhiệm và niềm tự hào của mỗi học viên cao học.

Để hoàn thành Luận văn này, ngoài sự cố gắng và nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được sự giúp đỡ nhiều từ tập thể và các cá nhân. Tơi xin ghi nhận và tỏ lịng biết ơn đến tập thể và các cá nhân đã dành cho tơi sự giúp đỡ q báu đó.

Đầu tiên tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS. Ngô Hữu Cường. Thầy

đã đưa ra gợi ý đầu tiên để hình thành nên ý tưởng của đề tài, góp ý cho tơi rất nhiều về cách nhận định đúng đắn trong những vấn đề nghiên cứu, cách tiếp cận nghiên cứu hiệu quả.

Tôi xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô Khoa Kỹ thuật Xây dựng trường Đại học

Bách Khoa Tp.HCM đã truyền dạy những kiến thức quý giá cho tôi. Ngồi ra tơi cũng

bảy tỏ lịng biết ơn các Bạn bè cùng khóa học 2021 đã tận tình giúp đỡ tơi hồn thành

luận văn. Đó cũng là những kiến thức không thể thiếu trên con đường nghiên cứu khoa học và sự nghiệp của tôi sau này.

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến Thầy Thái Sơn đã giúp đỡ tơi rất nhiều trong q

trình thực hiện Luận văn này.

Luận văn thạc sĩ đã hoàn thành trong thời gian quy định với sự nỗ lực của bản thân, tuy nhiên không thể không có những thiếu sót. Kính mong q Thầy Cơ chỉ dẫn thêm để tôi bổ sung những kiến thức và hồn thiện bản thân mình hơn.

Xin trân trọng cảm ơn.

Tp. HCM, ngày 10 tháng 12 năm 2023

Đinh Hải Đăng

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

iii

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Luận văn được thực hiện nhằm phân tích ứng xử momen-góc xoay của liên kết cột bê tông đúc sẵn chịu tác dụng của tải trọng tĩnh thẳng đứng và tải trọng đẩy dần. Mô hình liên kết trong nghiên cứu này được trích xuất từ nút biên tầng một của khung bê tông cốt thép chịu lực trong một cơng trình bốn tầng và được phân tích bằng phương pháp phần tử hữu hạn FEM (Finite Element Method). Việc đánh giá các ứng xử của của liên kết dầm-cột bê tông đúc sẵn (BTĐS) dựa trên kết quả khảo sát thực nghiệm đã có và mơ phỏng mẫu thí nghiệm bằng phần mềm Abaqus. Các vật liệu bê tông, cốt thép sử dụng để đúc mẫu thực nghiệm được mô phỏng trong phần mềm Abaqus bằng các đường cong quan hệ ứng suất-biến dạng. Căn cứ vào các kết quả sau khi phân tích, chúng ta đánh giá được các ứng xử của liên kết dầm - cột bê tông đúc sẵn.

dầm-Trong q trình mơ phỏng, Học viên cũng tìm hiểu tỉ lệ chia lưới phần tử để tìm ra một tỉ lệ phù hợp đảm bảo tính chính xác của kết quả phân tích cũng như thời gian mà máy tính thực hiện bài tốn nằm trong phạm vi hợp lý nhất. Kết quả được đánh giá là chính xác khi sai số giữa biểu đồ biểu diễn các xứng xử của mô phỏng và thực nghiệm là phù hợp nhất. Mục đích là để phân tích, dự đốn và đánh giá các ứng xử về mơ-men-góc xoay trong liên kết dầm-cột BTĐS và đề xuất biểu thức tính tốn mơ-men, góc xoay và độ cứng của liên kết cho mục đích thiết kế thực hành.

Kết quả mơ phỏng sau khi phân tích khá gần với giá trị thử nghiệm trước khi liên kết bị phá hoại. Tuy nhiên khơng thể dự đốn chính xác cơ cấu phá hoại sau cùng. Điều này là do khi mô phỏng mẫu bằng phần mềm Abaqus đã đơn giản hóa mơ hình phân tích, sự tương tác giữa vết rạn vỏ ngồi và một số lý do khác.

Thơng qua kết quả của luận văn, chúng ta có thể thấy liên kết dầm-cột đúc sẵn có thể đảm bảo đáp ứng các yêu cầu về cường độ, độ dẻo và khả năng tiêu tán năng lượng tương đương với các liên kết tồn khối và có thể được sử dụng hiệu quả trong các khung bê tông đúc sẵn chịu lực của các tịa nhà ở các vùng có động đất.

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

LỜI CAM ĐOAN

Tơi xin cam đoan đây là cơng việc do chính tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của Thầy PGS. TS. Ngô Hữu Cường.

Các kết quả trong Luận văn là đúng sự thật và chưa được công bố ở các nghiên cứu khác.

Tôi xin chịu trách nhiệm về cơng việc thực hiện của mình.

Tp. HCM, ngày 10 tháng 12 năm 2023

Đinh Hải Đăng

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

MỤC LỤC

II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG ... i

LỜI CẢM ƠN ... ii

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ ... iii

LỜI CAM ĐOAN ... iv

1.1.2 Một số cơng trình được thi cơng theo phương pháp tiền chế ... 2

1.2 Tổng quan về các loại liên kết dầm-cột Bê tông đúc sẵn ... 5

1.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu ... 6

1.3.1 Các nghiên cứu ngồi nước ... 6

1.3.2 Các nghiên cứu trong nước ... 8

1.4 Ứng xử cơ bản của liên kết dầm-cột Bê tông đúc sẵn ... 9

1.5 Sự cần thiết phải nghiên cứu ... 10

1.6 Mục tiêu của đề tài ... 11

1.7 Cấu trúc của luận văn ... 11

CHƯƠNG 2 MƠ HÌNH PHẦN TỬ VÀ VẬT LIỆU ... 13

2.1 Mơ hình các phần tử hữu hạn trong Abaqus ... 13

2.1.1 Giới thiệu phần mềm ... 13

2.1.2 Phần tử khối ... 13

2.1.3 Phần tử thanh ... 14

2.1.4 Ràng buộc và Điều kiện biên ... 14

2.1.5 Điều kiện tải trọng ... 15

2.1.6 Mơ hình bê tông và cốt thép ... 15

2.1.7 Phi tuyến vật liệu và phi tuyến hình học ... 24

CHƯƠNG 3 THUẬT TỐN PHI TUYẾN TRONG ABAQUS ... 27

3.1 Phương pháp giải bài toán trong Abaqus ... 27

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

3.1.1 Các bước giải bài toán trong Abaqus[22] ... 27

3.1.2 Bước, bước tăng tải, và bước lặp (Steps, increments, and iterations) ... 27

3.1.3 Sự hội tụ ... 28

3.2 Thuật toán Riks hiệu chỉnh (Modified Riks algorithm)[22] ... 30

3.2.1 Định nghĩa biến cơ bản ... 31

3.2.2 IN , KNM nội lực (ứng suất) tại các nút ... 33

3.2.3 Kiểm tra sự cân bằng ... 33

3.2.4 Giải phương trình: ... 33

3.2.5 Tỉ lệ hóa vectơ ... 33

3.2.6 Cập nhật vào bước lặp tiếp theo ... 33

CHƯƠNG 4 MÔ PHỎNG SỐ LIÊN KẾT DẦM - CỘT BTĐS... 35

4.1 Khái niệm về mô phỏng ... 35

4.1.1 Ưu và nhược điểm mô phỏng ... 35

4.1.2 Một số loại mô phỏng thường dùng ... 36

4.2 Mô tả mẫu thí nghiệm và q trình thí nghiệm ... 37

4.2.1 Mơ tả mẫu thí nghiệm ... 37

4.2.2 Vật liệu dùng cho mẫu thí nghiệm ... 40

4.2.3 Bố trí các mẫu thí nghiệm ... 41

4.2.4 Trình tự thí nghiệm ... 42

4.3 Chuẩn bị số liệu đầu vào cho việc mơ hình liến kết trong Abaqus ... 43

4.3.1 Vật liệu bê tông ... 43

4.3.2 Hiệu chỉnh mơ hình vật liệu ... 43

4.3.3 Loại phần tử mô phỏng và tỉ lệ chia phần tử ... 48

4.3.4 Thơng số mơ hình phá hoại dẻo ... 48

4.3.5 Nhận xét về thông số đầu vào ... 49

4.4 Các bước mơ hình hóa trên phần mền ABAQUS ... 49

4.4.1 Xây dựng cấu kiện... 49

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

vii

4.4.9 Gán thuộc tính mặt cắt cho cấu kiện ... 55

4.4.10 Định nghĩa lắp ghép cấu kiện ... 56

4.4.11 Định nghĩa ràng buộc ... 58

4.4.12 Gán buộc giữa điểm đặt lực và cột BTĐS ... 59

4.4.13 Gán ràng buộc giữa các mặt bê tông liên kết ... 59

4.4.14 Định nghĩa tải trọng và điều kiện biên ... 60

4.4.15 Chia lưới cho cấu kiện dầm ... 61

4.4.16 Thiết lập các bước phân tích ... 63

4.4.17 Cơng tác phân tích ... 63

4.4.18 Một số chú ý khi thiết lập phân tích mơ hình ... 65

CHƯƠNG 5 KẾT QUẢ MƠ PHỎNG VÀ SO SÁNH KIỂM CHỨNG ... 66

5.1 Hướng nghiên cứu và so sánh ... 66

5.2 Kết quả mô phỏng liên kết dầm-cột bê tông đúc sẵn ... 66

5.3 Đánh giá sự chính xác của mơ phỏng ... 67

5.3.1 So sánh lựa chọn tỉ lệ phân chia phần tử ... 67

5.3.2 So sánh biểu đồ Lực - Chuyển vị ... 69

5.3.3 So sánh biểu đồ ứng suất cốt thép ... 70

5.3.4 So sánh biểu đồ Momen - góc xoay ... 72

5.3.5 So sánh vết nứt giữa mô phỏng và trên mẫu thực tế ... 74

CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ... 76

6.1.1 Kết luận và đánh giá ... 76

6.2 Hướng nghiên cứu tiếp theo ... 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO ... 78

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG ... 81

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

viii

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1-1: Một ngơi nhà lắp ghép được quảng cáo vào thế kỷ 17 [1]... 1

Hình 1-2: Tòa nhà Mini Sky City tại Trung Quốc cao 57 tầng [2] ... 2

Hình 1-3: Dự án Avenue South Residences cao 192m lắp ghép tại Singapore [3] ... 3

Hình 1-4: Dự án Clement Canopy cao 140m thi công lắp ghép tại Singapore [4] ... 3

Hình 1-5:Thi cơng lắp ghép đoạn đầu tiên tuyến Metro Bến Thành - Suối Tiên [5] ... 4

Hình 1-6: Một cơng trình lắp ghép đang được thi cơng [6] ... 4

Hình 1-7: Một liên kết dầm-cột điển hình [7] ... 5

Hình 2-1: Mơ hình phần tử khối và thanh trong Abaqus ... 14

Hình 2-2: Đường cong ứng suất- biến dạng kéo, nén một trục của bê tơng ... 16

Hình 2-3: Đường cong ứng suất - biến dạng nén của bê tơng trọng lượng trung bình ... 16

Hình 2-4: Ứng xử của bê tơng khi chịu tải đơn trụ a)- chịu nén; b)-chịu kéo ... 17

Hình 2-5: Mơ hình Kent và Park cho bê tơng ... 18

Hình 2-6: Đường cong kéo được đề xuất bởi Massicotte ... 20

Hình 2-7: Đường cong kéo sau khi được hiệu chỉnh... 20

Hình 2-8: Các đường cong ứng suất biến dạng của thép... 21

Hình 2-9 Quan hệ ứng suất và biến dạng khái qt hóa của mơ hình thép ... 22

Hình 2-10: Quan hệ ứng suất và biến dạng của mô hình thép (SEPL) ... 22

Hình 2-11: Quan hệ ứng suất và biến dạng của mơ hình thép IEPL ... 23

Hình 2-12: Mơ hình ứng suất - biến dạng của thép ... 23

Hình 2-13: Mơ hình ứng suất - biến dạng của thép Bi-linear ... 24

Hình 2-14: Mơ hình ứng suất - biến dạng của thép Tri-linear ... 24

Hình 2-15: Khai báo ứng xử nén của bê tông trong Abaqus ... 25

Hình 2-16: Hiệu ứng P-delta ... 25

Hình 2-17: Khai báo ứng xử phi tuyến hình học của kết cấu ... 26

Hình 3-1: Đường cong lực - chuyển vị phi tuyến ... 27

Hình 3-2: Ngoại lực và nội lực trên vật thể ... 28

Hình 3-3: Bước lặp đầu tiên ... 29

Hình 3-4: Bước lặp thứ hai ... 29

Hình 3-5: Ứng xử khơng ổn định điển hình ... 30

Hình 3-6: Thuật tốn Riks hiệu chỉnh ... 31

Hình 3-7: Ví dụ lựa chọn sai dấu  ... 32

Hình 4-1: Mơ phỏng liên kết dầm - cột bê tông đúc sẵn. ... 36

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

Hình 4-2: Mơ hình kết cấu tịa nhà ... 37

Hình 4-3: Chi tiết mẫu thí nghiệm BCT4 ... 38

Hình 4-4: Chi tiết các phần bê tơng của mẫu thí nghiệm BCT4 ... 39

Hình 4-5: Chi tiết mẫu thí nghiệm BCT2 ... 39

Hình 4-6: Chi tiết các phần bê tơng của mẫu thí nghiệm BCT2 ... 40

Hình 4-7 : Hình ảnh bố trí mẫu thí nghiệm BCT4 ... 41

Hình 4-8: Sơ đồ bố trí cảm biến trên mặt mẫu thí nghiệm ... 42

Hình 4-9: Sơ đồ tải trọng tuần hồn trong thí nghiệm ... 42

Hình 4-10: Khai báo mơ hình mẫu và vật liệu bê tơng ... 43

Hình 4-11: Sơ đồ biến dạng của mẫu bê tơng ... 43

Hình 4-12: Cửa sổ Create Part trong Abaqus ... 49

Hình 4-13: Mơ hình hai chiều của câu kiện dầm BTĐS ... 50

Hình 4-14: Kích thước mơ hình hình học hai chiều cấu kiện dầm BTĐS ... 50

Hình 4-15: Mơ hình ba chiều của cấu kiện dầm BTĐS ... 50

Hình 4-16: Mơ hình hai chiều của cấu kiện Cột BTĐS ... 51

Hình 4-17: Mơ hình ba chiều của cấu kiện cột BTĐS ... 51

Hình 4-18: Mơ hình hình học hai chiều của cốt đai dầm BTĐS ... 52

Hình 4-19: Mơ hình hình học ba chiều của cốt đai dầm BTĐS ... 52

Hình 4-20: Mơ hình hình học hai chiều của cốt thép dọc dầm BTĐS ... 53

Hình 4-21: Mơ hình hình học ba chiều của cốt thép dọc dầm BTĐS ... 53

Hình 4-22: Xác định thơng số vật liệu bê tơng B22 ... 54

Hình 4-23: Xác định thơng số vật liệu thép CB300V ... 54

Hình 4-24: Cửa sổ định nghĩa thuộc tính mặt cắt cho bê tơng ... 55

Hình 4-25: Cửa sổ định nghĩa thuộc tính mặt cắt cho cốt thép ... 55

Hình 4-26: Lựa đối tượng gán mặt cắt. ... 56

Hình 4-27: Cửa sổ Edit Section Assignment ... 56

Hình 4-28: Cửa sổ Create Instance. ... 56

Hình 4-29: Cửa sổ sau khi hoàn thành việc lắp ghép các cấu kiện BTĐS ... 57

Hình 4-30: Hồn thành việc lắp ghép các đối tượng cốt thép ... 58

Hình 4-31: Mơ hình sau khi gán điều kiện biên ... 58

Hình 4-32: Ràng buộc giữa cốt thép và bê tơng ... 59

Hình 4-33: Ràng buộc giữa điểm đặt lực và cột BTĐS ... 60

Hình 4-34: Ràng buộc giữa dầm bê tơng và Phần bê tơng đổ sau ... 60

Hình 4-35: Cửa sổ Edit Boundary Condition ... 61

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

Hình 4-36: Cửa sổ Global Seeds. ... 62

Hình 4-37: Mơ hình thiết lập chia lưới ... 62

Hình 4-38: Thơng báo về chia lưới ... 62

Hình 4-39: Chia lưới phần tử hữu hạn trong mơ phỏng ... 63

Hình 4-40: Cửa sổ Edit Step ... 63

Hình 4-41: Cửa sổ Create Job ... 64

Hình 4-42: Cửa sổ Edit Job ... 64

Hình 4-43: Cửa sổ Job Manager. ... 64

Hình 5-1: Kết quả mơ phỏng liên kết dầm-cột bê tơng đúc sẵn mẫu BCT4 ... 66

Hình 5-2: Kết quả mô phỏng liên kết dầm-cột bê tông đúc sẵn mẫu BCT2 ... 67

Hình 5-3: Biểu đồ so sánh tỉ lệ chia tại chuyển vị 34,718mm ... 68

Hình 5-4: So sánh quan hệ lực-chuyển vị mẫu BCT4 với Parastesh (2014) ... 69

Hình 5-5 : So sánh quan hệ lực-chuyển vị mẫu BCT2 với Parastesh (2014) ... 70

Hình 5-6: Điểm lấy ứng suất thép trên mơ hình ... 70

Hình 5-7: Biểu đồ quan hệ ứng suất và tải trọng mẫu BCT2 ... 71

Hình 5-8: Biểu đồ quan hệ ứng suất và tải trọng mẫu BCT4 ... 71

Hình 5-9: Biểu đồ mơ-men-góc xoay Parastesh (2014) ... 72

Hình 5-10: So sánh biểu đồ Momen-góc xoay mẫu BCT2 ... 72

Hình 5-11: So sánh biểu đồ Momen-góc xoay mẫu BCT4 ... 73

Hình 5-12 : Vết nứt thực tế trên mẫu BCT2 ... 74

Hình 5-13: Hình ảnh vùng nứt trên mẫu BCT2 theo kết quả mơ phỏng mẫu BCT2 ... 74

Hình 5-14: Vùng phá hoại bê tông theo thông số phá hoại DAMAGET mẫu BCT2 ... 75

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

DANH MỤC BẢNG

Bảng 4-1: Các thông số kỹ thuật của bê tông ... 40 Bảng 4-2: Các thông số kỹ thuật của cốt thép cho mẫu ... 41 Bảng 4-3: Bảng thông số đặc trưng nén của bê tông B28 của liên kết đổ sau mấu BCT4 ... 44 Bảng 4-4: Bảng thông số đặc trưng kéo của bê tông B28 của liên kết đổ sau mẫu BCT4 ... 44 Bảng 4-5: Bảng thông số đặc trưng nén của bê tông B27 của liên kết đổ sau mẫu BCT2 ... 45 Bảng 4-6: Bảng thông số đặc trưng kéo của bê tông B27 của liên kết đổ sau mẫu BCT2 ... 45 Bảng 4-7: Bảng thông số đặc trưng nén của bê tông B25 của liên kết đổ sau mẫu BCT2 ... 46 Bảng 4-8: Bảng thông số đặc trưng kéo của bê tông B25 của liên kết đổ sau mẫu BCT2 ... 46 Bảng 4-9: Bảng thông số đặc trưng nén của bê tông B22 dầm-cột đúc sẵn mẫu BCT4 ... 47 Bảng 4-10: Bảng thông số đặc trưng kéo của bê tông B22 dầm-cột đúc sẵn mẫu BCT4 .... 47 Bảng 4-11: Các loại phần tử mô phỏng sử dụng ... 48 Bảng 4-12: Thơng số mơ hình phá hoại dẻo ... 48 Bảng 5-1: Kết quả lực và chuyển vị tại đầu tự do của cột theo các tỉ lệ chia ... 68

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

thiệu một ngôi nhà lắp ghép bằng tấm panel gỗ (xem Hình 1-1) được quảng cáo vào thế

kỷ 17

Hình 1-1: Một ngơi nhà lắp ghép được quảng cáo vào thế kỷ 17 [1]

Với lịch sử lâu đời và sự phát triển của công nghệ hiện đại ngày nay, nhà ở lắp ghép không chỉ dừng lại ở một số kiểu mẫu nhất định. Vật liệu sử dụng để lắp ghép cũng ngày càng đa dạng và cao cấp hơn. Hiện nay, nhà ở lắp ghép tại các nước phát triển đã đạt đến mức độ thiết kế tuỳ theo sở thích của chủ nhà. Nhà ở lắp ghép đã khơng cịn mang ý nghĩa theo cách thức xây dựng lắp ghép nữa, nó được hiểu như một phong cách, một kiểu nhà ở hiện đại với bộ khung sườn được lắp đặt vô cùng chắc chắn và bền vững qua thời gian.

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

1.1.2 Một số cơng trình được thi cơng theo phương pháp tiền chế

Dưới đây giới thiệu một số cơng trình tiêu biểu thi cơng lắp ghép bằng các cấu kiện bê tông đúc sẵn.

Vào năm 2015, một cơng ty xây dựng Trung Quốc đã tun bố hồn thiện cơng trình xây dựng nhanh nhất thế giới. Theo Guardian, họ đã xây xong tồ nhà 57 tầng có tên Mini

Sky City chỉ trong 19 ngày (xem Hình 1-2). Tịa nhà bằng kính và thép được xây dựng tại

tỉnh Hồ Nam, Trung Quốc. Công ty phụ trách Broad Sustainable Building (BSB) đã áp dụng phương pháp xây dựng tiền chế. Các module được chế tạo tại nhà máy, sau đó được vận chuyển đến cơng trường để lắp lại với nhau. Công ty đã lắp được 3 tầng mỗi ngày bằng phương pháp lắp ghép.

Hình 1-2: Tịa nhà Mini Sky City tại Trung Quốc cao 57 tầng [2]

Tại Singapore Công ty ADDP Architects đã triển khai dự án nhà ở lắp ghép mang tên

Avenue South Residences (xem Hình 1-3). Dự án này bào gồm 988 căn hộ được tạo thành

từ gần 3.000 moduyn xếp chồng lên nhau theo chiều dọc. Các moduyn đã được hoàn thiện 80% tại nhà máy ở Senai, Malaysia sau đó được vận chuyển đến một cơ sở ở Singapore để hoàn thiện và lắp đặt trang thiết bị trước khi chuyển đến công trường. Khi thi công chúng sẽ được ráp nối lại để tạo thành khung chịu lực. Phương pháp xây dựng tiền chế giúp tiết kiệm 8% chi phí và tăng 40% năng suất lao động. Ngồi ra nó cũng giúp giảm ơ nhiễm tiếng ồn và chất thải.

Dự án Avenue South Residences đã bắt đầu được xây dựng năm 2020 và hoàn thành vào năm 2023.

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

Hình 1-3: Dự án Avenue South Residences cao 192m lắp ghép tại Singapore [3]

Tọa lạc trên đại lộ Clementi ở Singapore, Dragages Singapore, một công ty con của

Bouygues Batiment International đã thi cơng dự án Clement Canopy (xem Hình 1-4). Tịa

tháp cao nhất thế giới bao gồm 40 tầng, 505 căn hộ với tổng diện tích 46.000m2 và 1899 moduyn. Tất cả các moduyn tạo nên các tòa nhà đều được chế tạo sẵn tại nhà máy. Các phụ kiện và hoàn thiện nội ngoại thất đều được thử nghiệm trong xưởng trước khi được vận chuyển đến địa điểm và lắp ráp. Dự án được khởi công năm 2016 và hồn thành năm 2019.

Hình 1-4: Dự án Clement Canopy cao 140m thi công lắp ghép tại Singapore [4]

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

Ở Việt Nam cũng có nhiều cơng trình được thiết kế theo phương pháp xây dựng tiền chế để tận dụng hết các ưu điểm của loại hình xây lắp này. Mặt khác cũng có nghiên cứu điều chỉnh trong khâu thiết kế và thi cơng để hệ khung chịu lực của cơng trình phù hợp với khí hậu, phù hợp với vật liệu cũng như yêu cầu kỹ thuật trong nước. Một trong số các cơng trình cơng cộng đang được thi cơng đó là cơng trình đường sắt trên cao ở thủ đơ Hà Nội và ở thành phố Hồ Chí Minh. Dưới đây là hình ảnh thi cơng lắp ghép đoạn đường sắt đầu

tiên trên tuyến Metro Bến Thành - Suối Tiên tại thành phố Hồ Chí Minh (xem Hình 1-5)

hay một cơng trình dân dụng được thiết kế theo phương pháp tiền chế đang được thi công

(xem Hình 1-6).

Hình 1-5:Thi cơng lắp ghép đoạn đầu tiên tuyến Metro Bến Thành - Suối Tiên [5]

Hình 1-6: Một cơng trình lắp ghép đang được thi cơng [6]

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

1.2 Tổng quan về các loại liên kết dầm-cột Bê tông đúc sẵn

Muốn cho cơng trình được xây dựng lắp ghép bê tông đúc sẵn làm việc như một kết cấu liên tục thì việc thiết kế và thi cơng những liên kết giữa các cấu kiện liền kề để chúng làm việc như một liên kết liền khối là rất quan trọng. Ví dụ như liên kết giữa cột với móng, liên kết giữa dầm với cột, liên kết giữa dầm với dầm, liên kết cột với cột….. Hiệu quả làm việc của kết cấu bê tông đúc sẵn trong việc chịu các loại tải trọng phụ thuộc rất nhiều vào sự làm việc của liên kết các cấu kiện trong cơng trình. Một liên kết điển hình trong những liên kết đó là liên kết dầm-cột bê tơng đúc sẵn. Liên kết dầm-cột có chức năng truyền tất cả các loại lực: nén, kéo, cắt, uốn và xoắn từ cấu kiện bê tông đúc sẵn này sang cấu kiện bê tơng đúc sẵn khác và phải mang tính ổn định. Một liên kết tốt khơng chỉ phải có đủ độ bền để chống lại lực mà nó sẽ phải chịu trong suốt thời gian tồn tại của nó mà cịn phải có đủ độ dẻo để chịu được các biến dạng lớn trước khi bị hỏng. Ngoài ra, liên kết tốt phải đáp ứng các tiêu chí khác như độ bền, khả năng chống cháy, chế tạo đơn giản và lắp dựng nhanh chóng… Hơn nữa, liên kết đó làm việc phải có độ tin cậy cao. Dưới đây giới thiệu

một mẫu liên kết dầm-cột bê tông đúc sẵn điển hình (xem Hình 1-7).

Hình 1-7: Một liên kết dầm-cột điển hình [7]

Trong thiết kế truyền thống, hầu hết các liên kết dầm-cột được giả định là mơ hình liên kết cứng (rigid connection) hoặc liên kết khớp (hinge) để đơn giản hóa mơ hình phân tích. Liên kết cứng là liên kết mà ở đó khơng xảy ra góc xoay giữa các cấu kiện liên kết và truyền tồn bộ mơmen uốn, lực cắt và lực dọc. Người ta đã chỉ ra rằng liên kết có thể được phân loại là cứng nếu hệ số cố định không nhỏ hơn 0,73 và sự phân phối lại momen khả dụng từ giữa nhịp đến các gối tựa không nhỏ hơn sự phân phối lại momen yêu cầu lấy kết quả từ việc phân tích khung bán cứng. Ngược lại, liên kết khớp được đặc trưng bởi chuyển vị xoay tự do giữa các cấu kiện liên kết và khơng có truyền mơmen uốn giữa các cấu kiện của liên kết mà chỉ truyền lực dọc và lực cắt.

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

Tuy nhiên trong thực tế, các liên kết không thể hiện được ứng xử lý tưởng như vậy. Các liên kết giữa dầm và cột có ứng xử nằm ở giữa ứng xử của liên kết cứng và liên kết khớp do đó những liên kết này được gọi là nửa cứng (semi-rigid connection). Liên kết nửa cứng được đặc trưng bởi đường cong quan hệ mơmen-góc xoay riêng của từng loại liên kết. Tùy thuộc vào độ cứng của liên kết mà nó có thể huy động một lượng mơmen dầm nhất định.

Một trong những công việc quan trọng nhất trong việc thiết kế kết cấu chịu lực cho cơng trình là việc đánh giá chính xác về ứng xử của mơ hình đại diện cho ứng xử của liên kết dầm-cột ngoài thực tế. Vấn đề này đã là chủ đề của nhiều nghiên cứu.

1.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu

1.3.1 Các nghiên cứu ngoài nước

Theo tìm hiểu của Học viên thì trên thế giới đã có một số tác giả nghiên cứu về ứng xử của liên kết dầm-cột bê tông đúc sẵn chịu nhiều loại tải trọng như tải trọng tĩnh, tải trọng tuần hoàn, tải trọng ngang. Các loại liên kết được nghiên cứu cũng khá đa dạng, từ liên kết dầm-cột bằng thép hình đến liên kết bằng bê tơng thường và bằng bê tơng có cường độ cao... Dưới đây là một số công bố khoa khọc về ứng xử của liên kết dầm- cột bê tông đúc sẵn :

- L. B. Kriz và C. H. Raths [8] đã khảo sát độ bền của các vai cột thông qua nghiên cứu “Connections in Precast Concrete Structures—Strength of Corbels” và công bố các kết quả vào tháng 2/1965. Với mục tiêu việc xây dựng các tiêu chí thiết kế về độ bền của các vai cột.

- Parastesh, Hossein Hajirasouliha, Iman Ramezani, Reza [9]. đưa ra nghiên cứu trong baifbaos “A new ductile moment-resisting connection for precast concrete frames in seismic regions: An experimental investigation” về một kết nối dầm-cột chịu mômen dẻo mới được phát triển cho khung bê tông cốt thép đúc sẵn (RC) ở vùng có địa chấn cao. Kết nối được đề xuất mang lại tính tồn vẹn về cấu trúc tốt trong các kết nối và có thể giảm thời gian xây dựng bằng cách loại bỏ nhu cầu sử dụng ván khuôn và hàn, đồng thời giảm thiểu khối lượng bê tông đúc tại chỗ.

- Cheok, Geraldine S.Lew, H. S. và các cộng sự [10] đã nghiên cứu ”Performance of precast concrete beam-to-column connections subject to cyclic loading” về Một nghiên cứu thực nghiệm về ứng xử của liên kết dầm với cột bê tông đúc sẵn chịu tải trọng không đàn hồi theo chu kỳ được thực hiện tại Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia. Nghiên cứu được khởi xướng để cung cấp dữ liệu cho việc phát triển quy trình thiết kế hợp lý cho

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

- Dongzhi Guan, Cheng Jiang, Zhengxing Guo và Hanbin Ge [12] đã nghiên cứu về “Development and Seismic Behavior of Precast Concrete Beam-to-Column Connections” và đưa ra báo cáo vào tháng 11/2016. Kết quả cho thấy liên kết dầm-cột bê tông đúc sẵn được đề xuất hoạt động tốt dưới tác dụng của tải trọng tuần hoàn ngược so với mẫu liên kết dầm- cột nguyên khối. Hơn nữa, chiều dài khớp dẻo của liên kết dầm-cột đúc sẵn có thể được ước tính bằng cách sử dụng các mơ hình dành cho mẫu liên kết dầm-cột đúc ngun khối.

- J.D. Nzabonimpa, Won-Kee Hong and Seon-Chee Park [13] đã nghiên cứu về “Experimental investigation of dry mechanical beam-column joints for precast concrete based frames: Experimental Investigation of Dry Mechanical Beam-Column Joints” và vào tháng 6/2017 đã công bố đề xuất về liên kết cơ học khô mới bao gồm các tấm thép mở rộng với các bu lông được thiết kế để truyền lực kéo và lực nén, cung cấp các liên kết mơ men được hạn chế hồn tồn tại liên kết dầm-cột.

- De-Cheng Feng, Gang Wu và Yong Lu [14] đã nghiên cứu về “Finite element modelling approach for precast reinforced concrete beam-to-column connections under cyclic loading” trong nghiên cứu này các tác giả đã phát triển phương pháp mơ hình hóa phần tử hữu hạn để phân tích đặc tính tuần hồn của liên kết dầm-cột đúc sẵn. Nghiên cứu này mô phỏng đặc tính điển hình của các liên kết dầm-cột bê tông đúc sẵn và là một công cụ hiệu quả để phân tích hiệu suất kháng chấn và nghiên cứu đề xuất các thông số thiết kế của liên kết bê tông đúc sẵn.

- H.-K. Choi , Y.-C. Choi, C.-S. Choi-Sergio M. Alcocer, Ph.D, Rene Carranza, S.E, David Perez-Navarrete và Raul Martinez [15] đã có bài báo "Seismic Tests of Beam-to-Column Connections in a Precast Concrete Frame" tháng 6/2022 đưa ra nghiên cứu về thiết kế liên kết dầm mạnh-cột yếu. Gia cố dầm được thiết kế và chi tiết có chủ ý để phát triển khớp dẻo ở các mặt khớp và đặt các lực cắt khơng đàn hồi lớn vào khớp. Nói chung, hiệu suất của liên kết dầm-cột đạt yêu cầu theo tiêu chí ban đầu đưa ra là độ bền của liên kết dầm-cột bê tông đúc sẵn đạt 80% so với kết cấu bê tông cốt thép nguyên khối.

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

- Sergio M Alcocer, Rene Carranza và David Perez-Navarrete [16] xuất bản bài báo "Behaviour of a Precast Concrete Beam-Column Connection" vào năm 2000 đưa ra thiết kế liên kết dầm-cột theo tiêu chí cột mạnh – dầm yếu. Gia cố dầm được thiết kế có chủ ý và chi tiết để đặt các lực cắt không đàn hồi lớn vào khớp. Độ bền của liên kết đạt 90% so với dự kiến đối với kết cấu bê tông cốt thép nguyên khối. Ứng xử của mẫu thí nghiệm là dễ uốn, trong khi độ bền được duy trì ở một giá trị gần như khơng đổi cho đến góc lệch tới 3,5%.

- R. Vidjeapriya and K. P. Jaya [17] đã Nghiên cứu thực nghiệm liên kết dầm – cột bê tông đúc sẵn tỷ lệ 1/3 chịu tải trọng chu kỳ ngược. ”Experimental Study on Two Simple Mechanical Precast Beam-Column Connections under Reverse Cyclic Loading”. Mẫu đúc sẵn và mẫu nguyên khối được thiết kế có cùng độ bền. Kết quả cho thấy khả năng chịu tải giới hạn của mẫu nguyên khối vượt trội hơn so với cả hai mẫu đúc sẵn. Các mẫu đúc sẵn được nhận thấy có đặc tính tốt hơn so với mẫu nguyên khối về khả năng tiêu tán năng lượng và độ dẻo.

1.3.2 Các nghiên cứu trong nước

Tình hình nghiên cứu trong nước về ứng xử liên kết dầm cột bê tông đúc sẵn theo tìm hiểu của học viên thì chưa thấy nghiên cứu nào. Chỉ có một số tác giả nghiện cứu về các khía canh liên quan như :

Pgs.Ts. Trần Chủng, Pgs.Ts. Võ Văn thảo, Ts. Lê Minh Long, Ts. Đỗ Tiến Thịnh, Ks.Trần Ngọc Cường, Ks. Ngơ Mạnh Tồn [18] có bài báo “Thí nghiệm mối nối nhà cơng nghiệp hóa chịu tải trọng động đất” được đăng trên Tạp chí Khoa Học Cơng Nghệ Xây Dựng các số 01/2012, 2/2012 và tháng 3/2012. Bài viết này đề xuất giải pháp liên kết giữa dầm, sàn và cột BTĐS. Các tác giả đã nghiên cứu ứng xử của liên kết trên mẫu thí nghiệm là một khung BTCT lắp ghép có tỉ lệ 1:1 chịu tải trọng ngang. Kết quả khảo sát cho thấy: sau khi chịu lực ngang, giá trị chuyển vị ngang tỉ đối nhận được từ kết quả thí nghiệm tương đương với kết quả phân tích mơ hình ứng với trường hợp giả thiết các liên kết dầm-cột và dầm-vách là ngàm. Các trường hợp tính tốn với giả thiết liên kết dầm–cột là khớp, dầm–vách là ngàm và dầm–cột, dầm–vách đều là khớp cho kết quả chuyển vị ngang lớn hơn nhiều so với kết quả thí nghiệm. Từ đó cho thấy các loại mối nối sử dụng trong mơ hình thí nghiệm này có thể chịu được lực quy đổi bằng 1,16 lực động đất thiết kế.

TS Trương Quang Hải, Ts Phan Văn Huệ, Ths Nguyễn Minh Tuấn Anh [19] có bài báo “ Giải pháp liên kết cột ống thép nhồi bê tông với sàn phẳng bê tông cốt thép” nghiên cứu về hệ kết cấu kết hợp giữa kết cấu cột ống thép nhồi bê tông (CFST- Concrete Filled Steel Tube) với sàn phẳng bê tông cốt thép (BTCT). Bài viết này đề xuất giải pháp liên kết giữa

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

cột CFST với sàn phẳng BTCT sử dụng các tấm thép phẳng liên kết. Theo đó, hai thí nghiệm trên mẫu có kích thước lớn được thực hiện để đánh giá khả năng chịu lực, độ tin cậy của liên kết đề xuất. Tham khảo tiêu chuẩn MC2010 để xác định khả năng chịu cắt thủng của sàn phẳng bê tông cốt thép dựa vào chu vi tiết diện tới hạn đề xuất từ phân tích kết quả thí nghiệm. Bài báo được xuất bản vào 02/2023 trên tạp chí Xây Dựng.

Ngồi ra cịn một số nghiên cứu liên quan khác nữa.

1.4 Ứng xử cơ bản của liên kết dầm-cột Bê tông đúc sẵn

Một trong những vấn đề quan trọng bậc nhất khi thiết kế kết cấu cho hệ khung bê tông lắp ghép chịu lực là liên kết các cấu kiện trong khung. Các ứng xử của liên kết này bao gồm khả năng chịu lực, độ cứng chống quay và độ dẻo ảnh hưởng đến kết cấu tổng thể của cơng trình theo nhiều khía cạnh khác nhau. Ví dụ dưới tác dụng của tĩnh tải thì liên kết dầm-cột ảnh hưởng chủ yếu đến sự làm việc của các dầm liền kề, trong khi dưới tải trọng ngang thì nó ảnh hưởng đến sự phân bố lại momen và sự ổn định tổng thể. Tiêu chuẩn Châu Âu CEB FIP (1993)[20] qui định rằng: Các liên kết các cấu kiện bê tông đúc sẵn chỉ hoạt động hiệu quả khi đáp ứng các yêu cầu sau:

+ Thích ứng với chuyển vị tương đối cần thiết để gia tăng sức chịu đựng của liên kết. + Chống lại mọi tác động gây ra từ việc phân tích kết cấu một cách tồn diện và từ sự phân tích của các phần tử riêng rẽ.

+ Bảo đảm ứng xử mạnh mẽ và ổn định của kết cấu thông qua độ cứng và khả năng biến dạng của liên kết.

+ Xem xét các dung sai yêu cầu dự kiến trong quá trình sản xuất và lắp dựng.

Trong thiết kế trạng thái giới hạn cần nghiên cứu sâu hơn về các ứng xử của kết cấu ứng với các cấp tải cuối cùng. Độ cứng của các liên kết dầm-cột đóng vai trị rất quan trọng tới khả năng chịu lực cực hạn của kết cấu khung chịu lực của cơng trình. Việc dự đốn ứng xử của kết cấu lý tưởng mà không kể đến độ cứng của liên kết dầm cột có thể dẫn đến việc đánh giá khơng chính xác ứng xử thực tế của hệ khung chịu lực. Khi phân tích thiết kế, các liên kết dầm-cột có thể được giả định như liên kết khớp (quay tự do khơng có mơmen) hoặc cố định (không thể quay với mômen giới hạn xác định). Giả định này không phù hợp với thực tế ngay cả trong kết cấu nguyên khối tại vị trí có sự quay hạn chế tương đối của liên kết dầm-cột (Baharuddin và cộng sự, 2008; Ferreira,1999) Nó khơng được xem như kiến thức chưa đầy đủ về ứng xử momen-góc xoay của liên kết hoặc khơng có đủ cơng cụ để mơ hình hóa liên kết dầm-cột. Để thuận tiện trong thiết kế, các kiên kết bê tông đúc sẵn vẫn được giả định như liên kết khớp hoặc liên kết ngàm, mặc dù

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

phần lớn các liên kết hoạt động theo kiểu bán cứng (Elliott và cộng sự, 2003b)[21]. Điều này có thể huy động một lượng mơmen dầm nhất định tùy thuộc vào về độ cứng của kết nối. Hơn nữa các liên kết dầm-cột chịu momen có thể được chia thành các hệ thống "nguyên khối tương đương" có liên kết mạnh hơn các phần tử bê tông đúc sẵn liền kề hoặc hệ thống "liên kết" có kết nối yếu hơn (fib, 2003)[22].

Hệ thống các liên kết nguyên khối tương đương có thể cứng (với độ dẻo hạn chế) hoặc dễ uốn (với cường độ bình thường). Trong kiểu đầu tiên, liên kết đủ mạnh hơn các cấu kiện liền kề và liên kết vẫn ứng xử đàn hồi trong khi sự biến dạng (cong oằn) ra xảy ra ở những nơi khác trong khung. Các liên kết mềm được thiết kế cho cường độ yêu cầu nhưng có đủ độ dẻo để đảm bảo khơng bị giịn.

Một điều quan trọng khác là việc phân tích động cho khung bê tông thi cơng theo phương pháp tiền chế có xét đến ứng xử của độ cứng liên kết các cấu kiện bê tông đúc sẵn, đặc biệt là liên kết nửa cứng phi tuyến. Phần lớn các nghiên cứu và phân tích thiết kế thực hành chỉ tập trung vào phân tính ứng xử tĩnh của kết cấu. Phân tích tĩnh có ưu điểm đơn giản, nhanh chóng có kết quả nhưng chưa phản ánh được chính xác ứng xử của hệ do bỏ qua ảnh hưởng của hiện tượng cộng hưởng và khả năng giảm chấn nhờ ứng xử vòng trễ của liên kết. Do đó việc nghiên cứu ứng xử động của kết cấu là hết sức cần thiết để có thể phán đốn chính xác hơn ứng xử của hệ kết cấu.

Hầu hết các thí nghiệm đều chứng mình rằng đường cong quan hệ mơmen-góc xoay của các loại liên kết đều có ứng xử phi tuyến. Điều đó cho thấy rằng việc mơ phỏng liên kết dầm-cột hợp lý là rất quan trọng để thiết kế và phân tích kết cấu một cách chính xác.

Khác với phi tuyến liên kết, ảnh hưởng bậc hai của phi tuyến hình học của dầm và cột cũng đóng vai trị quan trọng. Phân tích kết cấu có kể đến phi tuyến hình học trong phân tích bậc hai hay phân tích P-Delta (P- và P-). Ứng xử phi tuyến hình học xảy ra khi có sự biến đổi hình học của các thành phần dầm-cột khi bị uốn cong và kết cấu xuất hiện các chuyển vị ngang hoặc lệch so với trạng thái ban đầu.

1.5 Sự cần thiết phải nghiên cứu

Như ta đã biết, khi tính tốn kết cấu khung chịu lực của cơng trình, liên kết dầm-cột

thường được xem là liên kết ngàm (cứng lý tưởng), nghĩa là khơng có sự xoay tương đối giữa trục dầm và trục cột. hoặc liên kết khớp lý tưởng (quay tự do khơng có mơmen) Thực

tế, liên kết này thường không cứng tuyệt đối mà là liên kết nửa cứng, nghĩa là khi biến dạng có sự xoay tương đối giữa trục dầm và trục cột. Vấn đề được đặt ra là khi liên kết dầm-cột khơng cứng tuyệt đối thì chuyển vị của khung chịu lực sẽ bị ảnh hưởng như thế nào.

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

Trên cơ sở đó, luận văn này nghiên cứu ứng xử Momen-góc xoay của liên kết dầm-cột bê tông đúc sẵn theo các điều kiện vật liệu, thi cơng và khí hậu ở Việt Nam để hiểu rõ ứng xử của liên kết dầm-cột cho công tác nghiên cứu và đề xuất biểu thức độ cứng và quan hệ momen-góc xoay của liên kết dầm-cột bê tơng đúc sẵn cho mục đích thiết kế thực hành hoặc phục vụ cho việc phân tích và nghiên cứu về kết cấu bê tông cốt thép.

1.6 Mục tiêu của đề tài

Xác định ảnh hưởng của các chi tiết gia cố liên kết đến tính liên tục của mơ men và góc xoay trên liên kết.

Góp phần làm sáng tỏ ứng xử của liên kế dầm-cột bê tông đúc sẵn khi chịu tải trọng thẳng đứng, tải trọng đẩy dần và thúc đẩy việc áp dụng giải pháp thiết kế kết cấu dùng loại cấu kiện này cho các cơng trình thi cơng trong nước.

Phát triển cơ sở để thiết lập các nguyên tắc thiết kế thực hành cho kiểu liên kết được mô phỏng trong nghiên cứu này.

Tạo cơ sở trong các nghiên cứu mô phỏng số về ứng xử của liên kết và tính tốn thiết kế các khung bê tông cốt thép tiền chế.

1.7 Cấu trúc của luận văn

Luận văn gồm các nội dung chính sau

Chương 1 : Tổng quan Sơ lược về lịch sử nhà lắp ghép giới thiệu một số cơng trình thi cơng theo phương pháp tiền chế trên thế giới. Trình bày các điểm mạnh, điểm yếu của cơng trình thi công theo phương pháp lắp ghép và các ứng xử cơ bản của các liên kết dầm-cột bê tông đúc sẵn. Ngồi ra trong chương này Học viên trình bày ứng xử cơ bản của liên kết dầm cột bê tông đúc sẵn, mục tiêu của đề tài và cấu trúc của luận văn.

Chương 2: Giới thiệu về phần tử sử dụng, mơ hình vật liệu của bê tơng và thép dựa trên đường cong quan hệ giữa ứng suất-biến dạng của từng loại. Trình bày về ràng buộc và tương tác, điều kiện biên và điều kiện tải trọng sử dụng trong mô phỏng. Các ứng xử phi tuyến về vật liệu và phi tuyến hình học của mẫu thí nghiệm.

Chương 3: Trình bày phương pháp giải bài tốn trong phần mềm Abaqus. Trình bày phần lý thuyết giải bài toán phi tuyến theo phương pháp Riks hiệu chỉnh.

Chương 4: Mơ phỏng số: Trình bày mẫu thí nghiệm liên kết dầm-cột bê tơng đúc sẵn chịu tải trọng thẳng đứng và tải trọng đẩy dần trên phần mềm Abaqus.

Chương 5: So sánh kết quả đạt được với kết quả phân tích số và thực nghiệm có sẵn để kiểm chứng độ chính xác của phương pháp mơ phỏng và mơ hình đã phát triển.

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

Chương 6: Kết luận và kiến nghị: Trình bày những kết quả của luận văn. Đề nghị hướng nghiên cứu sâu hơn các yếu tố ảnh hưởng đến ứng xử của liên kết dầm-cột bê tông đúc sẵn như mô phỏng và dự đoán ứng xử của liên kết dầm-cột được sử dụng trong nước gần đây và đề xuất biểu thức độ cứng và quan hệ mơmen-góc xoay của liên kết cho mục đích thiết kế thực hành.

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

CHƯƠNG 2 MƠ HÌNH PHẦN TỬ VÀ VẬT LIỆU

2.1 Mơ hình các phần tử hữu hạn trong Abaqus [23]

2.1.1 Giới thiệu phần mềm

Luận văn này sử dụng chương trình phần tử hữu hạn Abaqus Ver 2022 để mô phỏng số liên kết dầm-cột bê tông đúc sẵn. Abaqus là phần mềm thân thiện với người dùng, sử dụng tương đối đơn giản. Vấn đề phức tạp nhất cũng có thể rất dễ dàng thiết lập mơ hình. Trong đa số vấn đề phân tích mơ phỏng, thậm chí trong vấn đề phi tuyến tính phức tạp, người dùng cũng chỉ cần cung cấp hình dạng hình học, tính năng vật liệu, điều kiện biên và trường hợp tải trọng của kết cấu là có thể tiến hành phân tích. Trong phân tích phi tuyến tính, Abaqus có khả năng tự lựa chọn lượng tăng tải phù hợp và độ chính xác hội tụ. Abaqus có kho phần tử phong phú, có thể mơ phỏng hình dạng bất kỳ. Đồng thời kho mơ hình vật liệu có thể mơ phỏng đại đa số tính năng vật liệu kết cấu điển hình, trong đó bao gồm kim loại, cao su, vật liệu cao phân tử, vật liệu phúc hợp, bê tơng cốt thép,…. Ngồi ra Abaqus cịn có khả năng mơ phỏng và nghiên cứu vấn đề trong lĩnh vực khác như truyền đẫn nhiệt, phân tích âm thanh,điện tử, phân tích cơ học môi trường điện áp.

2.1.2 Phần tử khối

Thư viện phần tử khối (Solid) trong Abaqus Standard gồm phần tử nội suy bậc một, bậc hai và bậc hai hiệu chỉnh trong một, hai và ba chiều; cũng như cung cấp phần tử tích phân thu gọn (reduced integration) và tích phân tồn phần (full integration). Phần tử khối C3D8R lấy từ thư viện phần tử sử dụng cho dầm và cột bê tông đúc sẵn.

Phần tử C3D8R (Continuum 3D. 8-node linear brick reduced integration) là dạng phần tử lục diện tuyến tính, giống hình viên gạch, reduced integration làm giảm bậc của ma trận độ cứng phần tử, vẫn giữ nguyên ma trận độ cứng khối lượng và tải lực, việc này sẽ cho kết quả tính tốn chính xác vì tạo ra những phần tử không biến dạng hoặc không chịu tải trong mặt phẳng uốn, quan trọng hơn là giảm được thời gian tính tốn, nhất là bài tốn 3D. Nhờ điểm tích phân ở giữa phần tử, tránh được việc sử dụng phần tử bậc cao, nhưng vẫn đảm bảo độ chính xác tính tốn. Tenxơ ứng xuất và biến dạng của phần tử này như sau:

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

2.1.3 Phần tử thanh

Phần tử thanh (truss element) chỉ chịu tải kéo hoặc nén, khơng có khả năng kháng uốn. Do vậy, chúng thường được mô phỏng khung dàn, cáp hay lò xo, cũng như cốt thép nằm trong các phần tử khác.

Dùng phần tử T3D2 (truss element) (xem Hình 2-1a) để mơ phỏng thép thanh trong dầm và cột. T3D2 (xem Hình 2-1b) là loại phần tử thanh dàn, có 2 nút, mỗi nút có 3 bậc

tự do, chỉ có thành phần biến dạng dọc trục. Hai nút tương ứng với 2 khớp, do vậy chỉ có chuyển vị thằng và vectơ vị trí ban đầu tại mỗi nút được sử dụng độc lập với nhau. Phần tử chỉ có ứng suất dọc trục 11 và biến dạng dọc trục  .[23] 11

Hình 2-1: Mơ hình phần tử khối và thanh trong Abaqus

2.1.4 Ràng buộc và Điều kiện biên

Abaqus cung cấp nhiều loại ràng buộc dựa vào bề mặt (surfaced-based constraints): mesh tie, coupling, shell-to-solid coupling, mesh-independent fastener. Trong luận văn này, ràng buộc Tie và ràng buộc Coupling được sử dụng.

Ràng buộc Tie có thể được dùng để ngăn cản chuyển vị thẳng chuyển vị xoay, cũng như làm cho các bậc tự do khác trên các cặp mặt tiếp xúc bằng nhau. Theo mặc định, những nút trên hai mặt phẳng gần sát nhau mới được ghép “Tie”. Khi đó, một mặt sẽ là mặt chính “master surface” và mặt còn lại là mặt lệ thuộc “slave surface". Ràng buộc, Tie được dùng để mô tả quan hệ tiếp xúc giữa hai loại bê tông khác nhau (bê tông Đúc sẵn và bê tông liên kết đổ sau), của các cấu kiện dầm cột.

Ràng buộc coupling tạo nên sự ghép nối giữa 1 nút tham chiếu (reference node) với một nhóm nút gọi là nút kết nối “coupling nodes”. Các nút kết nối được chọn tự động bằng cách chọn bề mặt và vùng ảnh hưởng tùy chọn. Ràng buộc coupling để kết nối các nút trên tấm truyền tải với điểm tham chiếu mà thơng qua đó tải trọng tập trung được gán vào. Khi đó lực tác dụng sẽ được phần phối trên một diện tích rộng hơn để tránh ứng suất cục bộ tại vị trí đặt lực.

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

Ngồi ràng buộc dựa vào bề mặt (surface-based constraints), kỹ thuật ràng buộc nhưng phần tử “embedded element technique” cũng được sử dụng. Ràng buộc này được dùng để nhúng phần tử hoặc nhóm phần tử vào trong nhóm phần tử chủ “host elements”. Abaqus tìm kiếm quan hệ hình học giữa các nút của phần tử được nhúng (embedded element) và phần tử chủ. Nếu 1 nút của phần tử nhúng nằm giữa 1 phần tử chủ, bậc tự do chuyển vị thẳng của nút được loại bỏ và nút này trở thành nút được nhúng (embedded node). Chuyển vị thẳng của nút được nhúng ràng buộc theo những giá trị nội suy của chuyển vị thẳng tương ứng của phần tử chủ. Phần tử nhúng cũng có chuyển vị xoay, nhưng không được ràng buộc bởi kỹ thuật nhúng này. Trong nghiên cứu này, phần tử thanh T3D2 đại diện cho cốt thép được nhúng vào phần tử chủ là dầm và cột bê tông C3D8R.

Điều kiện biên được xây dựng theo mơ hình thí nghiệm. Ba trục tọa độ X, Y, Z đại diện cho 3 trục 1, 2, 3 trong mơ hình. Chân cột và đầu tự do của dầm được gán ràng buộc Coupling. Theo mô hình thí nghiệm, chân cột được gán liên kết khớp cố định. Đầu trên cột được khống chế chuyển vị theo phương Z. Đầu tự do của dầm được khống chế chuyển vị theo phương Z và chuyển vị xoay quanh trục 1 (UR1).[23]

2.1.5 Điều kiện tải trọng

Tải trọng tập trung kết hợp với ràng buộc coupling sẽ được gán vào vị trí đặt lực, thơng qua tâm truyền tải với độ cứng lớn, áp lực truyền vào nút trên 1 diện tích rộng để tránh ứng suất cục bộ. Các bước đặt tải cũng được mô phỏng đúng so với thực nghiệm: gắn điều kiện biên - gắn tải trọng đứng. Gia tải từng bước theo thời gian tải trọng ngang.

2.1.6 Mơ hình bê tông và cốt thép

Trong luận văn này, Học viên sử dụng mơ hình ứng suất biến dạng của bê tông là dạng parabol Kent & Park [24].

a. Bê tông

Cường độ của bê tông phụ thuộc vào bốn đặc tính sau :

• Ảnh hưởng sự khác nhau của cường độ : Cường độ chịu nén lớn hơn cường độ chịu

kéo (Hình 2-2), hơn nữa, cường độ chịu kéo thì độc lập với cường độ chịu nén. Do đó,

tiêu chuẩn phá hoại của bê tông phải kể đến cả hai thông số này.

• Ảnh hưởng của ứng suất cắt: Khơng như trường ứng suất thông thường, ứng suất cắt trong bê tơng thì khơng liên tục và là một trong những hệ số chính gây phá hoại bê tơng.

• Ảnh hưởng của áp lực thuỷ tĩnh: Áp lực thuỷ tĩnh có ảnh hưởng lớn đến cường độ chịu nén của bê tơng.

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

Hình 2-2: Đường cong ứng suất- biến dạng kéo, nén một trục của bê tơng

• Ảnh hưởng của thành phần ứng suất chính thứ hai ( ): Cường độ của bê tơng gia 2tăng khi thành phần ứng suất chính thứ hai tăng từ 0 trở lên. Tuy nhiên, cường độ của bê tông sẽ đạt đến giá trị giới hạn của nó khi  , đạt đến một giá trị đặt biệt, vượt quá giá trị 2trên, cường độ bê tơng sẽ giảm xuống.

Hình 2-3: Đường cong ứng suất - biến dạng nén của bê tông trọng lượng trung bình

Ở phần nén, đường cong ứng suất - biến dạng là đàn hồi tuyến tính trong khoảng 40% cường độ nén lớn nhất. Vượt qua điểm này, ứng suất tăng dần lên theo đường cong cho đến giá trị ứng suất nén lớn nhất ( '

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

Ở phần kéo, đường cong quan hệ ứng suất - biến dạng gần như là đàn hồi tuyến tính

cho tới điểm có cường độ kéo lớn nhất fct . Vượt qua điểm đó, bê tơng bị nứt và cường độ chịu kéo giảm dần về giá trị 0. Giá trị biến dạng kéo lớn nhất m0, 003[20]. Bê tơng có cường độ nén càng cao thì biến dạng tại điểm '

f càng lớn, độ dốc biểu đồ nén càng lớn.

+ Mơ hình ứng suất - biến dạng nén của bê tông theo Parabol Kent và Park [24]

Giá trị của các biến độ cứng và độ mềm được sử dụng để xác định xu hướng nứt và dập tương ứng trong bê tông. Chúng là nguyên nhân gây ra sự mất đi độ cứng đàn hồi và sự phát triển của bề mặt chảy dẻo. Các trạng thái phá hoại khi nén và kéo được đặc trưng độc lập bởi hai biến độ cứng. Chúng được biểu thị bằng pl h,

 và pl h,

 , tương ứng với các biến dạng dẻo tương đương khi chịu nén và kéo. Trong các mơ hình bê tơng phá hoại dẻo, biến dạng cứng dẻo khi nén pl h,

 đóng vai trị chính trong việc tìm ra mối quan hệ giữa

các thông số phá hoại và cường độ nén của bê tơng (xem Hình 2-4a) như sau:

Hình 2-4: Ứng xử của bê tông khi chịu tải đơn trụ a)- chịu nén; b)-chịu kéo

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

Hình 2-5: Mơ hình Kent và Park cho bê tơng

Giá trị biến dạng cực đại '

 tương ứng với ứng suất  tại điểm B trong luận văn này cu

được lấy bằng 0,035. Hình 2-5 chỉ ra xu hướng tăng parabol (A–B) cho giai đoạn bền,

trong khi ứng xử tuyến tính (B–C) được quan sát thấy cho các giai đoạn hóa mềm của bê tơng có giới hạn và khơng có giới hạn. Giai đoạn làm mềm tiếp tục cho đến khi đạt được 20% cường độ nén khơng bị “bó”(unconfined) (Điểm C); nghĩa là ứng suất khơng được phép tiếp tục giảm, và tính chất dẻo hồn tồn được giả định theo xu hướng mềm hóa (C–D). Để đơn giản, tồn bộ mơ hình được giả định là một đường cong parabol. Phương trình (2.4) giả định trạng thái phi tuyến của bê tông từ đầu đến cuối. Tuy nhiên, việc xác định ứng xử của bê tơng với 40% cường độ của nó trong giai đoạn đàn hồi là rất quan trọng trong việc xác định mơ đun đàn hồi hiệu quả. Nói cách khác, mơ hình cơ bản phát huy tác

dụng khi cường độ chịu kéo bằng 70%[24] cường độ chịu nén của bê tơng. Theo Hình 2-4a và Hình 2-5, biến dạng khơng đàn hồi khi nén, in h,

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

+ Mơ hình ứng suất - biến dạng kéo của bê tông theo Parabol Kent và Park [24]

Trong các mô hình độ dẻo phá hoại của bê tơng, biến dạng cứng dẻo ở lực căng pl h,

đó ứng suất bằng với độ bền kéo tới hạn. Hình 2-4b cho thấy rằng với biến dạng nứt tăng

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

Hình 2-6: Đường cong kéo được đề xuất bởi Massicotte

Hình 2-7: Đường cong kéo sau khi được hiệu chỉnh

Trong mơ hình này, cốt thép được mơ hình hóa đàn hồi tuyến tính – vật liệu dẻo hồn

tồn, như trong Hình 2-6. Dữ liệu đầu vào bao gồm: ứng suất chảy; fy mô đun đàn hồi Es

và hệ số Poisson; s (s = 0,2).

Bê tơng chịu kéo được mơ hình hóa như vật liệu giịn đàn hồi tuyến tính với sự làm mềm biến dạng. Việc tăng cường sức căng được cho phép bằng cách sửa đổi đặc tính làm mềm bê tơng. Mối quan hệ ứng suất-biến dạng sau nứt được đề xuất bởi Massicotte và

các cộng sự và được hiển thị trong Hình 2-6. Mối quan hệ này giả định rằng biến dạng

mềm đi sau khi nứt làm giảm ứng suất về 0 với tổng biến dạng gấp khoảng 16 lần biến

dạng ở vết nứt đầu tiên. Đường cong, được hiển thị trong Hình 2-6, đã được làm mềm để

cho phép phản ứng tương đối từ từ và do đó làm giảm các vấn đề về hội tụ, như được hiển

thị trong Hình 2-7. Dữ liệu đầu vào bao gồm: cường độ chịu kéo của bê tông; fctmax, biến dạng tại vết nứt đầu tiên; cr và đường cong làm mềm biến dạng.

Bê tông chịu nén được mơ hình hóa theo mơ hình đàn hồi-dẻo. Dữ liệu đầu vào bao

gồm: cường độ chịu nén của bê tông; fcu mô đun đàn hồi; Ec hệ số Poisson; s (s = 0,2). mối quan hệ ứng suất-biến dạng dẻo và các tỷ lệ phá hoại sau

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

+ Tỷ số giữa ứng suất chính kéo khi nứt, trong ứng suất phẳng, khi ứng suất chính khác đạt giá trị nén tới hạn với ứng suất kéo nứt khi chịu kéo một trục; tỷ lệ này được lấy là 0,2.

b. Cốt thép

Hai đặc trưng cơ bản của cốt thép là điểm chảy và Moduyn đàn hồi Es. Thép thường dùng trong xây dựng có giới hạn dẻo khi kéo và nén xấp xỉ nhau và có thể xem biểu đồ quan hệ ứng suất biến dạng là đối xứng. Biểu đồ quan hệ ứng suất - biến dạng của thép

được minh họa bằng Hình 2-8 bên dưới. Moduyn đàn hồi của cốt thép thường vào khoảng

29.106 psi

Hình 2-8: Các đường cong ứng suất biến dạng của thép

+ Mơ hình ứng suất - biến dạng của cốt thép

Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng điển hình của cốt thép gồm bốn giai đoạn (Hình 2-9): tuyến tính (AB), chảy (BC), tái bền (CD) và hóa mềm (DE).

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

Hình 2-9 Quan hệ ứng suất và biến dạng khái quát hóa của mơ hình thép

Tuy vậy, trong tính tốn cốt thép được coi là vật liệu đàn dẻo lý tưởng, giai đoạn tái bền và mềm hóa được bỏ qua. Trong kết cấu BTCT cốt thép có dạng thanh hoặc lưới nên không cần quan tâm đến ứng xử ba chiều của cốt thép. Để thuận tiện trong tính tốn, mơ hình vật liệu của cốt thép được sử dụng theo quan hệ ứng suất – biến dạng một chiều. Hiện nay có hai quan niệm về mơ hình thép theo quan hệ ứng suất biến dạng một chiều: Mô hình thép đàn dẻo lý tưởng, Mơ hình thép cải tiến đàn dẻo lý tưởng.

+ Mơ hình vật liệu thép đàn dẻo lý tưởng (SEPL). Mơ hình vậu thép đàn dẻo lý tưởng (SEPL) được thiết lập dựa trên đường cong quan hệ ứng suất – biến dạng của thép được

trình bày trên Hình 2-10. Đường cong này được xác định dựa vào các thông số của thép:

Modul đàn hồi thép Es , và giá trị cường độ chịu nén tiêu chuẩn của thép fy .

Hình 2-10: Quan hệ ứng suất và biến dạng của mô hình thép (SEPL)

Mơ hình vật liệu thép cải tiến đàn dẻo lý tưởng (IEPL). Ứng xử của cấu kiện chịu uốn bị ảnh hưởng lớn khi cốt thép chảy. Do quá trình chảy của thép làm tăng đột ngột biến dạng của kết cấu nên điều kiện hội tụ khó được đảm bảo trong q trình tính tốn. Vì vậy, sử dụng mơ hình đàn dẻo sẽ đảm bảo được sự hội tụ cho tới khi cấu kiện đạt cường độ tới hạn. Giả thiết về biến dạng hóa cứng tuyến tính ngay khi cốt thép chảy khơng ảnh hưởng tới độ chính xác của kết quả, đồng thời độ dốc của nhánh hóa cứng cũng được xác định

</div>Trang 36<div class="page_container" data-page="36">

để đảm bảo năng lượng biến dạng của mơ hình bằng với năng lượng biến dạng của quan hệ ứng suất – biến dạng của thép từ thực nghiệm. Thực tế, mơ hình này đã được áp dụng thành công trong một số nghiên cứu của các tác giả như (Ngo và Scordelis, Vebo và Ghali,

2008). “Trong nghiên cứu này các tác giả chỉ ra rằng việc sử dụng mơ hình cải tiến mơ hình đàn dẻo của cốt thép chịu lực cho kết quả chính xác hơn với việc sử dụng mơ hình đàn dẻo lý tưởng”. Trong luận văn này y và u được sử dụng trong mơ hình cho cả cốt

</div>Trang 37<div class="page_container" data-page="37">

Hình 2-14: Mơ hình ứng suất - biến dạng của thép Tri-linear

2.1.7 Phi tuyến vật liệu và phi tuyến hình học

Ứng xử phi tuyến của vật liệu (bê tông và cốt thép) được xét đến thơng qua mơ hình vật liệu như Mục 4.2 và đường cong quan hệ ứng suất - biến dạng của vật liệu sẽ được

khai báo xấp xỉ bằng nhiều điểm vào chương trình Abaqus [23] ví dụ như Hình 2-15.

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

Hình 2-15: Khai báo ứng xử nén của bê tông trong Abaqus

Ứng xử phi tuyến hình học: xét đến hiệu ứng P-delta được khai báo trong Abaqus để

thực hiện phân tích trong các bước phân tích như thể hiện trong Hình 2-16 và Hình 2-17

Hình 2-16: Hiệu ứng P-delta

</div>Trang 39<div class="page_container" data-page="39">

Hình 2-17: Khai báo ứng xử phi tuyến hình học của kết cấu

</div>Trang 40<div class="page_container" data-page="40">

CHƯƠNG 3 THUẬT TOÁN PHI TUYẾN TRONG ABAQUS

3.1 Phương pháp giải bài toán trong Abaqus

3.1.1 Các bước giải bài toán trong Abaqus[23]

Các bước giải bài toán trong Abaqus như sau :

+ Mơ phỏng mơ hình, gán đặc tính, điều kiện biên và vật liệu cho các cấu kiện + Tổ hợp các bước tăng tải và bước lặp.

+ Định nghĩa tải trọng.

+ Chọn thời gian cho bước tăng tải hợp lý một cách tự động. + Sử dụng phương pháp Newton để giải bài toán phi tuyến. + Xác định sự hội tụ.

Giả sử đường cong lực-chuyển vị phi tuyến của một kết cấu như Hình 3-1 dưới đây:

Hình 3-1: Đường cong lực - chuyển vị phi tuyến

Mục tiêu của phân tích là xác định ứng xử này. Abaqus/Standard dùng phương pháp Newton-Raphson để tìm lời giải cho bài tốn phi tuyến. Trong phân tích phi tuyến, lời giải khơng thể giải bằng hệ phương trình tuyến tính. Thay vì vậy, tìm lời giải bằng cách cho tải trọng là một hàm theo thời gian và tăng dần thời gian để thu được ứng xử phi tuyến. Theo đó, Abaqus chia sự mơ phỏng thành nhiều bước tăng tải theo thời gian (time increment) và tìm phương trình cân bằng gần đúng tại thời điểm kết thúc mỗi bước tăng tải. Thông thường Abaqus/Standard cần nhiều bước lặp để xác định lời giải gần đúng cho mỗi bước tăng tải.

3.1.2 Bước, bước tăng tải, và bước lặp (Steps, increments, and iterations)

Q trình thực hiện một mơ phỏng gồm một hay nhiều bước. Người dùng định nghĩa bước, chọn phương pháp phân tích, tải trọng, và yêu cầu dữ liệu đầu ra. Tải trọng khác nhau, điều kiện biên, phương pháp phân tích và u cầu dữ liệu đầu ra có thể được bao gồm trong mỗi bước. Ví dụ:

Bước 1: Gán điều kiện biên, tương tác và ràng buộc. Bước 2: Gán ngoại lực tác dụng.

</div>