Tính toán khung bê tông cốt thép có kể đến phi tuyến vật liệu bằng phần mềm lira spra 2013 (tt)

0
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

TẠ SƠN TÙNG

TÊN ĐỀ TÀI

TÍNH TOÁN KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP
CÓ KỂ ĐẾN PHI TUYẾN VẬT LIỆU
BẰNG PHẦN MỀM LIRA-SAPR 2013

LUẬN VĂN THẠC SĨ XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

HÀ NỘI – 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

TẠ SƠN TÙNG
KHÓA: 2015 - 2017

TÍNH TOÁN KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP
CÓ KỂ ĐẾN PHI TUYẾN VẬT LIỆU

BẰNG PHẦN MỀM LIRA-SAPR 2013

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình DD và CN
Mã số: 60.58.02.08

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. NGUYỄN HIỆP ĐỒNG

HÀ NỘI – 2017


LỜI CẢM ƠN
Luận văn thạc sỹ là bài đánh giá lại những kiến thức đã học, đã nghiên cứu,
tổng kết được trong quá trình học Thạc sỹ và cũng là thành quả cuối cùng thể hiện
những nổ lực và cố gắng của học viên cao học trong suốt quá trình học tập, nghiên
cứu. Để có được ngày hôm nay, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến toàn thể
quý thầy cô Khoa Đào tạo Sau đại học, Khoa Xây Dựng & Công nghiệp đã tận tình
hướng dẫn, truyền đạt cho em những kiến thức và kinh nghiệm quý báu.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến TS. Nguyễn Hiệp Đồng - cán bộ hướng dẫn.
Người thầy đã tận tâm chỉ bảo, hướng dẫn tôi trong quá trình làm luận văn để tôi có
thể hoàn thành luận văn đúng thời gian quy định. Những đóng góp, ý kiến của thầy
là rất quan trọng góp phần hoàn thành cho luận văn.
Xin gửi lời cám ơn đến bạn bè trong lớp CH2015X1 đã luôn động viên, giúp
đỡ tôi vượt qua khó khăn trong suốt quá trình học tập và hoàn thành được luận văn.
Do khối lượng công việc nghiên cứu thực hiện tương đối lớn, thời gian thực
hiện và sự hiểu biết cá nhân hữu hạn nên đề tài không tránh khỏi sai sót. Rất mong
được những nhận xét và đóng góp ý kiến của quý thầy cô và bạn bè.

Cuối cùng, tôi xin kính chúc thầy cô có nhiều sức khỏe để tiếp tục sự nghiệp
giáo dục thế hệ mai sau.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng năm 2017
TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Tạ Sơn Tùng


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đề tài: “Tính toán khung bê tông cốt thép có kể đến phi
tuyến vật liệu bằng phần mềm Lira-sapr 2013” này là công trình nghiên cứa của
tôi. Các nội dung nghiên cứu và kết quả trong đề tài này là trung thực và chưa từng
công bố trong bất cứ công trình nào.
Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi và hoàn toàn chịu
trách nhiệm về nội dung đã trình bày.

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Tạ Sơn Tùng


MỤC LỤC
Lời cảm ơn ..........................................................................................................
Lời cam đoan ......................................................................................................
Mục lục ...............................................................................................................
Trang
Mở đầu :…………………………………………………………………. 1
Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu………………………….. 1
Mục tiêu của luận văn…………………………………………………… 1

Tính cấp thiết của phi tuyến vật liệu trong tính toán kết cấu……………

1

Chương 1 : Tổng quan về tính toán phi tuyến bằng phần mềm tính toán
kết cấu…………………………………………………………………. 2
1.1 : Một số đề tài đã nghiên cứu về phi tuyến trong kết cấu……… 2
1.2 : Giới thiệu về phần mềm lira-sapr 2013…………………………….

2

1.3 : Các đặc trưng cơ lý của bê tông........................................................... 3
1.3.1: Cường độ chịu nén:............................................................................ 3
1.3.2: Quan hệ ứng suất-biến dạng cho bê tông chịu tải trọng nén một trục 6
1.3.3: Quan hệ giữa ứng suất - biến dạng trong bê tông thường .................. 9
1.3.4: Đường cong quan hệ ứng suất-biến dạng trong bê tông cường độ
cao................................................................................................................ 12
1.3.5: Đường cong ứng suất - biến dạng đối với bê tông chịu kéo............... 13
1.4: Vật liệu cốt thép.............................................................................. 14
Chương 2: Cơ sở lý tính toán khung bê tông cốt thép có kể đến phi tuyến
vật liệu bằng phần mềm Lira-sapr 2013...................................................18
2.1: Các phương pháp giải bài toán phi tuyến trong phần mềm Lira – sapr
2013............................................................................................................. 18
2.2: Các mô hình vật liệu trong phần mềm Lira-sapr 2013:....................... 22
2.3: Cách bước thực hiện tính toán khung trong Lira-sapr 2013.................26


2.4: Cơ sở tính toán của phần mềm lira-saps............................................... 39
Chương 3: Tính toán một số mô hình khung phẳng...............................43
3.1: Tính toán đối chiếu giữa Lira-sapr 2013 và Etab................................. 43

3.2 : Tính toán với mô hình khung có kể đến phi tuyến vật liệu................. 47
3.3: Phân tích kết quả hai mô hình tính toán .............................................. 71
Chương 4: Kết luận và kiến nghị..............................................................94


MỞ ĐẦU
Trong tính toán kết cấu hiện nay, các phương pháp phân tích kết cấu
đang giả thiết vật liệu làm việc tuyến tính theo định luật Húc nhưng trên thực
tế vật liệu không làm việc hoàn toàn tuyến tính mà làm việc phi tuyến. Hiện
giờ cũng có nhiều phần mềm phân tích kết cấu mà ta có thể tính phi tuyến
trong kết cấu như: etab, sap,….nhưng những phần mềm này không tính trực
tiếp tính phi tuyến của kết cấu mà phải giả thiết các liên kết mềm nhằm đưa
mô hình về đàn hồi dẻo để tính một cách gián tiếp phi tuyến của kết cấu.
Trong luận văn này, tôi xin trình bày một khía cạnh khác của phi tuyến đó là
phi tuyến của vật liệu trong kết cấu khi bê tông không còn làm việc đàn hồi.
Việc tính toán và khảo sát nội lực, chuyển vị bằng phần mềm lira-saps 2013
* Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu khung
phẳng bê tông cốt thép mà trong đó vật liệu bê tông khi tính toán đầu vào
không phải là đàn hồi mà làm việc phi tuyến. Tải trọng trong khung là chịu tải
trọng là tải trọng tĩnh tải và tải trọng dài hạn mà không kể đến các tải trọng
đột biến như động đất và sóng thần,…
* Mục tiêu của luận văn: so sánh các tính toán và kết quả các thành
phần nội lực, chuyển vị trong khung khi bê tông làm việc phi tuyến và làm
việc tuyến tính. Ảnh hưởng của việc làm việc phi tuyến vật liệu bê tông đến
việc tính toán cốt thép trong kết cấu ( diện tích nhiều hơn hay ít hơn ) so với
giả thiết bê tông làm việc tuyến tính
*Tính cấp thiết của phi tuyến vật liệu trong tính toán kết cấu:
việc tính toán theo giả thiết phi tuyến để nhằm để tính toán sát với thực tế làm
việc của kết cấu nhằm đưa ra cái nhìn chính xác hơn. Từ đó người thiết kế có
thể đưa ra các giải pháp tối ưu hơn.

THÔNG BÁO
Để xem được phần chính văn của tài liệu này, vui
lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện
– Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội.
Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội
Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội.
Email:

TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN


94
Chương 4: Kết luận và kiến nghị.
Việc sử dụng phần mềm Lira-sapr 2013 để tính toán khung có kể đến
phi tuyến vật liệu có thể cho các kết luận sau:
- Việc tính toán phi tuyến bằng phần mềm lira-sapr 2013 thì phần tử
dầm được coi là thanh cứng và chỉ chảy dẻo ở hai đầu nên khi sử dụng phần
mềm để tính toán phi tuyến thì việc chia dầm thành các phần tử càng nhiều thì
độ chính xác càng cao.
- Nội lực giữa khung bê tông cốt thép tính toán tuyến tính và khung
bê tông cốt thép có kể đến phi tuyến vật liệu thì có sự chênh lệch nhưng sự
chênh lệch này không lớn và gần như bằng nhau khi tải trọng còn nhỏ, và có
sự tăng lên khi tải trọng tăng dần.
- Chuyển vị giữa khung bê tông cốt thép tính toán tuyến tính và
khung bê tông cốt thép có kể đến phi tuyến vật liệu có sự thay đổi rất lớn: Khi
tải trọng còn nhỏ thì chuyển vị này chênh lệch nhỏ nhưng khi tải trọng lớn thì
chuyển vị giữa hai cách tính toán tăng lên rất lớn.

95
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt :
1. Triệu Tây An và nhóm tác giả (1996), “Hỏi đáp thiết kế và thi công kết cấu
nhà cao tầng (tập 1)”, NXB Xây Dựng, Hà Nội
2. Hướng dẫn sử dụng phần mềm lira-sapr 2013
3. Phan Quang Minh, Ngô Thế Phong, Nguyễn Đình Cống (2006), “ Kết cấu
bê tông cốt thép (Phần cấu kiện cơ bản)”, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà
Nội .
4. PGS.TS Trần Mạnh Tuân (2003) , “ Tính toán kết cấu bê tông cốt thép theo
tiêu chuẩn ACI 318-2002” ,NXB Xây Dựng
5. Trần Ích Thịnh, Ngô Như Khoa (2007), “Phương pháp phần tử hữu hạn” ,
NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
6. TCVN 5574 : 2012 : “Kết cấu bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn xây dựng”.
7. TCVN 2737 : 1995 : “Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế”.
8. Quy chuẩn Việt Nam 02:2009/BXD, “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia số liệu
điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng”, NXB Xây Dựng.
9. Trang Web , “Ketcau.wiki”
Tiếng Anh :
10. J. E. Akin(1994), “Finite Element for Analysis and Design” , Academic
Press
11. Fritz Leonhardt (1988) Special Report – “Cracks and Crack Control in
Concrete Structures” .
12. Frank J.Vecchio and James A.Sato ( 1990) , Technical Paper , “Thermal
Gradient Effects in Reinforced Concrete Frame Structures”
13. K.Ahmed (2011), “Temperature Effects in Multi – Story Buildings”
14. H. Krisnamoothy(1996), “Finite Element Analysis - Theory and
Programming” , Tata McGraw Hill.

96
15. The Institution of Structural Engineers ( 2010) , “Manual for the design of
building structures to Eurocode 1 and Basis of Structural Design”
16. Leonardo Da Vinci Pilot Project ( 2005 ) , “Implemention of Eurocodes –
Hanbook 3 – Action Effects for Buildings”
17. Reinforced Concrete Buildings Series, Chapter 2 (2000)– “Crack control
of Slabs”
18. European Standard , “Eurocode 1: Actions on Structures – Part 1-5 :
General Actions – Thermal Actions ( 2003)”