Tính toán khung phẳng bê tông cốt thép có kể đến phi tuyến hình học và vật liệu bằng phần mềm lira sapr 2013 (tt)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.12 MB, 23 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ XÂY DỰNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
----------------------------------
LÊ HỒNG QUÂN
TÍNH TOÁN KHUNG PHẲNG BÊ TÔNG CỐT THÉP CÓ
KỂ ĐẾN PHI TUYẾN HÌNH HỌC VÀ VẬT LIỆU BẰNG
PHẦN MỀM LIRA-SAPR 2013
LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ
CÔNG NGHIỆP
HÀ NỘI - 2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ XÂY DỰNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
----------------------------------
LÊ HỒNG QUÂN
kho¸: 2016-2018
TÍNH TOÁN KHUNG PHẲNG BÊ TÔNG CỐT THÉP CÓ
KỂ ĐẾN PHI TUYẾN HÌNH HỌC VÀ VẬT LIỆU BẰNG
PHẦN MỀM LIRA-SAPR 2013
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp
Mã số: 60.58.02.08
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. NGUYỄN HIỆP ĐỒNG
HÀ NỘI – 2018
LỜI CẢM ƠN
Để thực hiện được luận văn này, tác giả xin chân thành gửi lời cảm ơn đến
các thầy cô giáo, các bán bộ trong Khoa Sau Đại Học, Khoa Xây Dựng – Trường
Đại học Kiến Trúc Hà Nội đã quan tâm, giúp đỡ và tạo điều kiện cho tác giả trong
suốt quá trình học tập cũng như thực hiện luận văn.
Đặc biệt, tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến TS. Nguyễn Hiệp
Đồng - người thầy đã tận tâm hướng dẫn, chỉ bảo và truyền đạt những kiến thức,
kinh nghiệm quý giá cho tác giả trong quá trình làm luận văn.
Tác giả cũng xin được bày tỏ lòng biết ơn đến thầy ThS. Trịnh Tiến Khương
- Giảng viên Bộ môn Kết cấu Bê tông cốt thép và gạch đá, Trường Đại học Kiến
Trúc Hà Nội đã đọc và cho những ý kiến quý báu.
Do thời gian và trình độ còn hạn chế nên không tránh khỏi sai sót. Rất mong
nhận được những nhận xét và ý kiến đóng góp của quý thầy cô và bạn bè để luận
văn được hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 13 tháng 04 năm 2018
TÁC GIẢ LUẬN VĂN
Lê Hồng Quân
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ: “Tính toán khung phẳng bê tông cốt thép
có kể đến phi tuyến hình học và vật liệu bằng phần mềm Lira-sapr 2013” này là
công trình nghiên cứu khoa học độc lập của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nghiên
cứu trong luận văn là trung thực, khách quan và chưa từng được công bố trong bất
cứ công trình nghiên cứu nào khác từ trước tới nay.
TÁC GIẢ LUẬN VĂN
Lê Hồng Quân
MỤC LỤC
Lời cảm ơn ......................................................................................................
Lời cam đoan ..................................................................................................
Mục lục ...........................................................................................................
Danh sách các chữ cái viết tắt..........................................................................
Danh sách các hình vẽ và đồ thị ......................................................................
Danh sách các bảng biểu .................................................................................
Trang
MỞ ĐẦU ...................................................................................................... 1
* Lý do chọn đề tài .............................................................................. 1
* Mục đích nghiên cứu ........................................................................ 2
* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ..................................................... 2
* Phương pháp nghiên cứu .................................................................. 2
* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài........................................... 3
* Cấu trúc luận văn .............................................................................. 3
NỘI DUNG .................................................................................................. 5
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TÍNH TOÁN KHUNG PHẲNG BÊ TÔNG
CỐT THÉP ................................................................................................... 5
1.1. Khái niệm khung bê tông cốt thép ........................................................... 5
1.1.1. Khái niệm chung ........................................................................ 5
1.1.2. Khung không gian...................................................................... 6
1.1.3. Khung phẳng ............................................................................. 7
1.1.4. Sơ đồ tính toán khung phẳng...................................................... 8
1.1.5. Các bước tính toán khung phẳng ................................................ 9
1.2. Tổng quan các đề tài đã nghiên cứu về tính toán phi tuyến trong nước
và trên thế giới............................................................................................ 10
1.2.1. Trên thế giới ............................................................................ 10
1.2.2. Tại Việt Nam ........................................................................... 10
1.3. Các phương pháp tính toán khung phẳng bê tông cốt thép.................... 11
1.3.1. Phương pháp lực ...................................................................... 11
1.3.2. Phương pháp chuyển vị............................................................ 13
1.3.3. Phương pháp phần tử hữu hạn.................................................. 15
1.4. Các phần mềm tính toán kết cấu khung bê tông cốt thép thông dụng .... 17
1.4.1. Phần mềm phân tích kết cấu Sap 2000 ..................................... 17
1.4.2. Phần mềm phân tích kết cấu Etabs ........................................... 17
1.4.3. Phần mềm phân tích kết cấu Lira-Sapr 2013 ............................ 18
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN KHUNG PHẲNG
BÊ TÔNG CỐT THÉP CÓ KỂ ĐẾN PHI TUYẾN HÌNH HỌC VÀ
PHI TUYẾN VẬT LIỆU BẰNG PHẦN MỀM LIRA – SAPR 2013 ........... 20
2.1. Lý thuyết tính toán khung bê tông cốt thép có kể đến phi tuyến hình học
và vật liệu .................................................................................................... 20
2.1.1. Tổng quát.................................................................................. 20
2.1.2. Lý thuyết tính toán khung bê tông cốt thép có kể đến phi tuyến
hình học ............................................................................................ 22
2.1.3. Lý thuyết tính toán khung bê tông cốt thép có kể đến phi tuyến
vật liệu .............................................................................................. 30
2.2. Tính toán khung phẳng bê tông cốt thép có kể đến phi tuyến hình học và
vật liệu bằng phần mềm Lira – Sapr 2013 ................................................... 42
2.2.1. Phương pháp giải bài toán phi tuyến trong phần mềm
Lira - Sapr 2013................................................................................... 42
2.2.2. Quy trình tính toán khung phẳng bê tông cốt thép có kể đến
phi tuyến hình học và vật liệu trong phần mềm Lira – Sapr 2013............ 45
2.2.3. Các mô hình vật liệu trong phần mềm Lira – Sapr 2013 ................ 55
2.3. Cơ sở tính toán của phần mềm Lira – Sapr 2013................................... 57
CHƯƠNG 3. KHẢO SÁT VÍ DỤ TÍNH TOÁN KHUNG PHẲNG BÊ TÔNG
CỐT THÉP CÓ KỂ ĐẾN PHI TUYẾN HÌNH HỌC VÀ VẬT LIỆU BẰNG
PHẦN MỀM LIRA – SAPR 2013 ............................................................... 60
3.1. Tính toán và so sánh nội lực, chuyển vị của khung phẳng theo các mô hình
khác nhau.................................................................................................... 60
3.1.1. Sơ đồ khung phẳng .................................................................... 60
3.1.2. So sánh kết quả giữa phần mềm Lira-Sapr 2013 với Sap 2000 ....... 64
3.1.3. So sánh kết quả phân tích khung phẳng theo mô hình tuyến tính
với mô hình phi tuyến .......................................................................... 69
3.1.4. Biểu đồ ứng suất biến dạng ......................................................... 76
3.2. Khảo sát mối quan hệ giữa lực ngang đến chuyển vị của khung phẳng theo
các mô hình tính toán khác nhau ................................................................. 79
3.3. Khảo sát chuyển vị của khung theo mô hình phi tuyến và mô hình tuyến
tính có kể đến hệ số giảm mô đun đàn hồi.................................................... 81
3.3.1. Chuyển vị của khung giữa mô hình phi tuyến và mô hình tuyến tính
có kể đến hệ số giảm mô đun đàn hồi theo tiêu chuẩn ACI - 318 ............. 81
3.3.2. Chuyển vị của khung giữa mô hình phi tuyến và mô hình tuyến tính
có kể đến hệ số giảm mô đun đàn hồi theo tiêu chuẩn TCVN 9386-2012.. 83
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................... 85
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................
DANH SÁCH CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
Tên đầy đủ
BTCT
Bê tông cốt thép
PTHH
Phần tử hữu hạn
PT
Phần tử
TCVN
Tiêu chuẩn Việt Nam
DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Số hiệu
Tên hình
Trang
Hình 1.1.
Ví dụ khung không gian
6
Hình 1.2.
Ví dụ khung phẳng
7
Hình 1.3.
Sơ đồ hình học và sơ đồ kết cấu khung
8
Hình 2.1.
Hiệu ứng P- Delta
21
Hình 2.2.
Phân tích khung tuyến tính và phi tuyến hình học
22
Hình 2.3.
Biến dạng của khung dưới tác dụng của tải trọng
23
Hình 2.4.
Phương pháp Newton-Raphson
28
Hình 2.5.
Phương pháp tải trọng liên tiếp
29
Hình 2.6.
Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén của bê tông
31
Hình 2.7.
Mẫu thí nghiệm cường độ chịu nén
31
Hình 2.8.
Mẫu thí nghiệm cường độ chịu kéo
32
Hình 2.9.
Biểu đồ ứng suất – biến dạng của bê tông
32
Hình 2.10. Biểu đồ biến dạng đàn hồi – dẻo của bê tông
33
Hình 2.11. Một số loại cốt thép
38
Hình 2.12. Biểu đồ ứng suất - biến dạng của cốt thép
39
Hình 2.13. Biểu đồ biến dạng đàn hồi – dẻo của cốt thép
40
Hình 2.14. Phương pháp bước
43
Hình 2.15. Phương pháp cát tuyến
43
Hình 2.16. Phương pháp lặp
44
Hình 2.17. Lựa chọn mô hình khung phẳng
45
Hình 2.18. Xây dựng hệ lưới tọa độ
46
Hình 2.19. Gán liên kết chân cột
47
Hình 2.20. Chia nhỏ cấu kiện
47
Hình 2.21. Khai báo tiết diện cột, dầm
48
Hình 2.22. Khai báo tải trọng
48
Hình 2.23. Gán tải trọng vào mô hình
49
Hình 2.24. Tổ hợp tải trọng tính toán
49
Hình 2.25. Khai báo các thông số phi tuyến vật liệu
50
Hình 2.26. Khai báo thông số đầu vào của bê tông
50
Hình 2.27. Khai báo thông số đầu vào của cốt thép
51
Hình 2.28. Khai báo diện tích cốt thép
51
Hình 2.29. Khai báo cách thức tính toán phi tuyến
52
Hình 2.30. Lựa chọn kiểu phân tích phi tuyến
53
Hình 2.31. Biểu đồ nội lực
53
Hình 2.32. Biểu đồ ứng suất biến dạng của dầm
54
Hình 2.33. Biểu đồ ứng suất biến dạng của cột
54
Hình 2.34. Biểu đồ ứng suất biến dạng loại 1
55
Hình 2.35. Biểu đồ ứng suất biến dạng loại 2
56
Hình 2.36. Biểu đồ ứng suất biến dạng loại 3
56
Hình 3.1.
60
Sơ đồ khung phẳng trong Lira - Sapr 2013
Hình 3.2.
Tên các phần tử thanh và phần tử nút
61
Hình 3.3.
Nội lực và chuyển vị của khung phẳng
61
Hình 3.4.
Biểu đồ ứng suất biến dạng tại gối trái
76
Hình 3.5.
Biểu đồ ứng suất biến dạng tại giữa nhịp
76
Hình 3.6.
Biểu đồ ứng suất biến dạng tại gối phải
77
Hình 3.7.
Biểu đồ ứng suất biến dạng tại gối trái
77
Hình 3.8.
Biểu đồ ứng suất biến dạng tại giữa nhịp
78
Hình 3.9.
Biểu đồ ứng suất biến dạng tại gối phải
78
Hình 3.10. Quan hệ lực ngang – chuyển vị khi tải trọng nhỏ
79
Hình 3.11. Quan hệ lực ngang – chuyển vị khi tải trọng trung bình
80
Hình 3.12. Quan hệ lực ngang – chuyển vị khi tải trọng lớn
80
DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU
Số hiệu
Bảng 3.1.
Tên bảng
Bảng so sánh nội lực mô hình tuyến tính giữa phần mềm
Trang
64
Lira – Sapr 2013 và Sap 2000
Bảng 3.2.
Bảng so sánh chuyển vị mô hình tuyến tính giữa phần mềm
65
Lira – Sapr 2013 và Sap 2000
Bảng 3.3.
Bảng so sánh nội lực mô hình phi tuyến hình học giữa phần
66
mềm Lira – Sapr 2013 và Sap 2000
Bảng 3.4.
Bảng so sánh chuyển vị mô hình phi tuyến hình học giữa
68
phần mềm Lira – Sapr 2013 và Sap 2000
Bảng 3.5.
Bảng so sánh nội lực cột mô hình tuyến tính – phi tuyến hình
69
học
Bảng 3.6.
Bảng so sánh nội lực dầm mô hình tuyến tính – phi tuyến
69
hình học
Bảng 3.7.
Bảng so sánh chuyển vị cột mô hình tuyến tính – phi tuyến
70
hình học
Bảng 3.8.
Bảng so sánh chuyển vị dầm mô hình tuyến tính – phi tuyến
70
hình học
Bảng 3.9.
Bảng so sánh nội lực cột mô hình tuyến tính – phi tuyến vật
71
liệu
Bảng 3.10. Bảng so sánh nội lực dầm mô hình tuyến tính – phi tuyến vật
72
liệu
Bảng 3.11. Bảng so sánh chuyển vị cột mô hình tuyến tính – phi tuyến
72
vật liệu
Bảng 3.12. Bảng so sánh chuyển vị dầm mô hình tuyến tính – phi tuyến
73
vật liệu
Bảng 3.13. Bảng so sánh nội lực cột mô hình tuyến tính – phi tuyến
73
hình học và vật liệu
Bảng 3.14. Bảng so sánh nội lực dầm mô hình tuyến tính – phi tuyến
74
hình học và vật liệu
Bảng 3.15. Bảng so sánh chuyển vị cột mô hình tuyến tính – phi
75
tuyến hình học và vật liệu
Bảng 3.16. Bảng so sánh chuyển vị dầm mô hình tuyến tính – phi
75
tuyến hình học và vật liệu
Bảng 3.17. Bảng so sánh chuyển vị cột mô hình tuyến tính theo tiêu
81
chuẩn ACI 318 – phi tuyến vật liệu
Bảng 3.18. Bảng so sánh chuyển vị dầm mô hình tuyến tính theo tiêu
82
chuẩn ACI 318 – phi tuyến vật liệu
Bảng 3.19. Bảng so sánh chuyển vị cột mô hình tuyến tính theo tiêu
82
ACI 318 – phi tuyến hình học và vật liệu
Bảng 3.20. Bảng so sánh chuyển vị dầm mô hình tuyến tính theo tiêu
82
ACI 318 – phi tuyến hình học và vật liệu
Bảng 3.21. Bảng so sánh chuyển vị cột mô hình tuyến tính theo tiêu
83
chuẩn TCVN 9386 :2012 – phi tuyến vật liệu
Bảng 3.22. Bảng so sánh chuyển vị dầm mô hình tuyến tính theo tiêu
chuẩn TCVN 9386 :2012 – phi tuyến vật liệu
83
Bảng 3.23. Bảng so sánh chuyển vị cột mô hình tuyến tính theo tiêu
84
chuẩn TCVN 9386 :2012 – phi tuyến hình học và vật liệu
Bảng 3.24. Bảng so sánh chuyển vị dầm mô hình tuyến tính theo tiêu
chuẩn TCVN 9386 :2012 – phi tuyến hình học và vật liệu
84
1
MỞ ĐẦU
* Lý do chọn đề tài
Ngày nay đất nước đang trong giai đoạn hội nhập và phát triển, dân số ngày
càng đông, nhu cầu về nhà ở ngày càng lớn, ở lĩnh vực xây dựng cơ bản đang cần
xây mới rất nhiều công trình phục vụ đời sống và phát triển kinh tế xã hội. Do đó
việc tính toán thiết kế kết cấu công trình cần phải được nghiên cứu kỹ lưỡng ở tất cả
các mặt. Phải thiết kế thật cẩn thận, kể đến mọi yếu tố bất lợi xảy ra thì mới có thể
đảm bảo an toàn cho công trình, bảo vệ sinh mạng con người cũng như mang lại
hiệu quả cao trong đầu tư, tiết kiệm được vật liệu, tránh gây lãng phí khi mà nguồn
tài nguyên của chúng ta đang dần cạn kiệt.
Trong lĩnh vực xây dựng dân dụng và công nghiệp, kết cấu khung bê
tông cốt thép là loại kết cấu được sử dụng khá phổ biến như nhà dân dụng,
nhà công nghiệp và các công trình khác.... Việc tính toán kết cấu khung bê
tông cốt thép hiện nay đều giả thiết vật liệu làm việc đàn hồi tuyến tính, tuân
theo định luật Húc nhằm đơn giản trong tính toán.
Tuy nhiên trong thực tế kết cấu khung bê tông cốt thép làm việc rất
phức tạp, vật liệu bê tông cốt thép là vật liệu hỗn hợp gồm có bê tông và cốt
thép, mỗi loại vật liệu đều có tính chất làm việc khác nhau. Bê tông là vật liệu
đàn hồi – dẻo, ngoài biến dạng đàn hồi, cả bê tông và cốt thép còn có biến
dạng dẻo, do đó khi tính toán kết cấu khung phải kể đến sự làm việc phi tuyến
của vật liệu thì mới đúng với bản chất làm việc của nó.
Mặt khác, chúng ta cũng thường tính toán khung theo sơ đồ không biến
dạng, áp dụng giả thiết coi chuyển vị là bé nên bỏ qua hiệu ứng bậc hai (hiệu
ứng P-Delta). Song đối với khung chịu tải trọng lớn, đặc biệt là với nhà cao
tầng, chuyển vị và biến dạng theo phương ngang là đáng kể thì ảnh hưởng của
P-Delta là rất lớn. Tiêu chuẩn thiết kế của các nước như tiêu chuẩn Việt Nam
2
TCVN 9386-2012 hay tiêu chuẩn Mỹ ASCE 7 – 05 đều quy định trường hợp
bắt buộc phải kể đến hiệu ứng P-Dleta thông qua hệ số độ nhạy . Do vậy cần
thiết phải kể đến phi tuyến hình học trong quá trình tính toán khung bê tông
cốt thép.
Để phản ánh đúng sự làm việc thực tế của kết cấu khung bê tông cốt
thép, góp phần tính toán an toàn và tiết kiệm cho công trình, tác giả lựa chọn
đề tài luận văn tốt nghiệp là “Tính toán khung phẳng bê tông cốt thép có kể
đến phi tuyến hình học và vật liệu bằng phần mềm Lira – Sapr 2013 ” là có
tính cấp thiết và thực tiễn cao.
* Mục đích nghiên cứu
- Trình bày lý thuyết tính toán về phi tuyến hình học và phi tuyến vật
liệu.
- Xây dựng quy trình tính toán khung phẳng bê tông cốt thép có kể đến
phi tuyến hình học và vật liệu bằng phần mềm phân tích kết cấu Lira – Sapr
2013 có thể áp dụng dễ dàng, linh hoạt trong thực tế.
- So sánh kết quả giữa tính toán khung bê tông làm việc phi tuyến hình
học, phi tuyến vật liệu với khung bê tông làm việc tuyến tính.
* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Lý thuyết phi tuyến hình học và phi tuyến vật
liệu trong tính toán khung phẳng bê tông cốt thép. Ứng dụng phần mềm LiraSapr 2013 đến phân tích kết cấu khung bê tông cốt thép.
- Phạm vi nghiên cứu: Khung phẳng bê tông cốt thép toàn khối chịu tải
trọng tĩnh, không kể đến các tải trọng động.
* Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết phi tuyến kết hợp tính toán bằng số, phân tích
3
kết cấu bằng phương pháp phần tữ hữu hạn, sử dụng phần mềm Lira – Sapr
2013 để tính toán.
- Tổng hợp, phân tích, so sánh kết quả , từ đó rút ra các kết luận và kiến
nghị để áp dụng vào tính toán trong thực tế.
* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Ý nghĩa khoa học: Làm sáng tỏ lý thuyết phi tuyến hình học và phi
tuyến vật liệu trong tính toán khung phẳng bê tông cốt thép, giúp người kỹ sư
có cái nhìn tổng quát, thực tế hơn về hệ kết cấu khung khi chịu lực.
- Ý nghĩa thực tiễn: Chúng ta có thể tính toán khung bê tông cốt thép
gần đúng hơn với sự làm việc thực tế của nó, đồng thời xây dựng được một
quy trình tính toán khung phẳng bê tông cốt thép kể đến sự làm việc phi tuyến
hình học cũng như phi tuyến vật liệu bằng phần mềm Lira – sapr 2013 có thể
áp dụng một cách đơn giản, hiệu quả.
* Cấu trúc luận văn
Ngoài các phần Mở đầu, Kết luận và kiến nghị, Tài liệu tham khảo, nội
dung chính của Luận văn “Tính toán khung phẳng bê tông cốt thép có kể đến
phi tuyến hình học và vật liệu bằng phần mềm Lira – Sapr 2013” gồm có ba
chương:
- Chương 1: Tổng quan về tính toán khung phẳng bê tông cốt thép.
Trình bày các khái niệm về khung phẳng, phương pháp tính toán cũng như
các phần mềm phổ biến hiện nay thường dùng trong việc tính toán khung
phẳng. Giới thiệu các vấn đề liên quan đến phi tuyến đã được nghiên cứu.
- Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính toán khung phẳng bê tông cốt thép có
kể đến phi tuyến hình học và phi tuyến vật liệu bằng phần mềm Lira – Sapr
2013. Trình bày lý thuyết tính toán phi tuyến hình học, phi tuyến vật liệu. Xây
4
dựng được quy trình tính toán khung phẳng có kể đến phi tuyến hình học và
phi tuyến vật liệu bằng phần mềm Lira – Sapr 2013.
- Chương 3: Khảo sát ví dụ tính toán khung phẳng bê tông cốt thép có
kể đến phi tuyến hình học và vật liệu bằng phần mềm Lira-Sapr 2013. Khảo
sát các mô hình tính toán, so sánh giữa việc tính toán có kể đến và không kể
đến phi tuyến hình học, phi tuyến vật liệu. Phân tích và đánh giá kết quả của
bài toán.
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
85
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1, Kết luận:
Sau khi phân tích các mô hình tính toán bằng phần mềm Lira-Sapr 2013, so
với khung phẳng theo mô hình tuyến tính và vật liệu làm việc ở giai đoạn đàn hồi,
ta thu được các kết luận sau :
- Khung phẳng chỉ kể đến phi tuyến hình học : đối với cột thì lực dọc gần
như không thay đổi, momen và lực cắt thay đổi phần lớn dưới 5%, có một vài vị trí
đạt đến 10% còn chuyển vị thì tăng lên dưới 10%. Đối với dầm thì nội lực gần như
không có sự thay đổi, chuyển vị tăng lên dưới 10%.
- Khung phẳng chỉ kể đến phi tuyến vật liệu : Lực dọc gần như không thay
đổi, momen và lực cắt thay đổi dưới 10%, có một vài vị trí đạt đến 14% nhưng
chuyển vị thì tăng lên rất nhanh, lên tới 200%. Đồng thời nội lực trong dầm có sự
sắp xếp phân phối lại.
- Khung phẳng kể đến cả phi tuyến hình học và phi tuyến vật liệu: Lực dọc
gần như không thay đổi, momen và lực cắt thay đổi phần lớn dưới 15%, có một vài
vị trí đạt đến 20-30% nhưng chuyển vị ngang tăng lên rất nhiều, đến 200-350%.
Đồng thời khi đó trong dầm có sự phân phối lại nội lực.
- Khi tải trọng nhỏ, khung tính theo mô hình tuyến tính, khung có kể đến phi
tuyến hình học, phi tuyến vật liệu, phi tuyến hình học và vật liệu thì chuyển vị
ngang của khung chênh lệch không đáng kể. Tuy nhiên khi tải trọng tăng lên thì độ
chênh lệch này cũng tăng lên. Đặc biệt là khung tính theo mô hình có kể đến phi
tuyến vật liệu hay phi tuyến hình học và vật liệu có chuyển vị ngang rất lớn.
- Khung phẳng tính theo mô hình tuyến tính có điều chỉnh lại hệ số môđun
đàn hồi của bê tông theo tiêu chuẩn Mỹ ACI 318 cũng như tiêu chuẩn Việt Nam
TCVN 9386-2012 thì chuyển vị của khung này vẫn chênh lệch nhiều so với khung
phẳng có kể đến cả phi tuyến hình học và vật liệu tính theo phần mềm Lira-sapr
2013.
86
- Như vậy có thể thấy, khi phân tích khung phẳng một cách đầy đủ và chính
xác, nội lực của hệ kết cấu đã thay đổi một cách rõ rệt so với tính toán tuyến tính
thông thường, đặc biệt là chuyển vị tăng lên rất nhiều lần.
2, Kiến nghị:
- Từ kết quả nghiên cứu cho thấy cần thiết phải phân tích khung phẳng
có kể đến cả phi tuyến hình học và vật liệu thì mới phản ánh chính xác sự làm
việc của kết cấu cũng như đảm bảo an toàn cho công trình.
- Đề tài này mới chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu, tính toán cho khung
phẳng 5 tầng 1 nhịp, để có cái nhìn tổng quát hơn cần tiếp tục nghiên cứu
thêm các loại khung phẳng nhiều tầng nhiều nhịp khác cũng như nghiên cứu
sự làm việc không gian của hệ kết cấu khung.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Ngọc Bá (2005), Phương pháp xác định quan hệ ứng suất - biến dạng
của bê tông chịu nén từ thí nghiệm uốn và nén mẫu có mặt cắt hình tròn, Tạp chí
khoa học công nghệ xây dựng số 1/2005.
2. Trịnh Quốc Cường (2003), Tính toán khung bê tông cốt thép trên sơ đồ
biến dạng, Luận văn thạc sỹ, Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội.
3. Lê Bá Huế, Phan Minh Tuấn (2006), Khung bê tông cốt thép toàn khối,
NXB Xây dựng, Hà Nội.
4. Phan Quang Minh, Ngô Thế Phong, Nguyễn Đình Cống (2013), Kết cấu bê
tông cốt thép (Phần cấu kiện cơ bản), NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
5. Vũ Đình Phiên, Cao Minh Quyền (2016), Nghiên cứu ảnh hưởng của hiệu
ứng P-Delta đến khung bê tông cốt thép chịu động đất theo tiêu chuẩn TCVN
9386-2012, Đề tài nghiên cứu khoa học - Trường Đại học Công nghệ GTVT.
6. Ngô Thế Phong, Lý Trần Cường, Trịnh Kim Đạm, Nguyễn Lê Ninh
(2008), Kết cấu bê tông cốt thép (Phần kết cấu nhà cửa), NXB Khoa học và
kỹ thuật, Hà Nội.
7. Võ Bá Tầm (2007), Kết cấu bê tông cốt thép (Tập 2), NXB Đại học Quốc
gia Thành Phố Hồ Chí Minh.
8. Chu Quốc Thắng (1997), Phương pháp phần tử hữu hạn, NXB Khoa học
và kỹ thuật.
9. Lều Thọ Trình (2006), Cơ học kết cấu (Tập 2), NXB Khoa học và kỹ thuật,
Hà Nội.
10. Tạ Sơn Tùng (2017), Tính toán khung bê tông cốt thép có kể đến phi tuyến
vật liệu bằng phần mềm Lira – Sap 2013, Luận văn thạc sỹ, Trường Đại học
Kiến trúc Hà Nội.
11. Nguyễn Mạnh Yên, Đào Tăng Kiệm, Nguyễn Xuân Thành, Ngô Đức Tuấn
(1998), Hướng dẫn sử dụng các chương trình tính kết cấu, NXB Khoa học và kỹ
thuật, Hà Nội.
12. Tiêu chuẩn quốc gia: TCVN 5574-2012 (2012), Kết cấu bê tông và bê
tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế, NXB Xây dựng, Hà Nội.
13. Tiêu chuẩn quốc gia: TCVN 9386-2012 (2012), Thiết kế công trình chịu
động đất – Tiêu chuẩn thiết kế, NXB Xây dựng, Hà Nội.
14. Shuenn – Yih Chang, Trần Ngọc Cường, Phương pháp phân tích động phi
tuyến kết cấu theo lịch sử thời gian không có điều kiện ổn định, Tạp chí khoa
học công nghệ xây dựng số 4/2015.
15. ASCE/SEI 7 - 05 (2006), Minimum design loads for buildings and other
structures, American Society of Civil Engineers, Virginia, USA.
16. B.J.Davidson, R.C.Fenwick & B.T.Chung (1992), P-Delta effects in multi –
storey structural design, University of Auckland, NewZealand.
17. Bungale S.Taranath (2010), Reinforce concrete desing of tall building, CRC
Press.
18. M.A. Crisfield (2000), Non - linear finite element analysis of solids and
structures, Imperial college of science, Technology and medicine, London, UK.
19. X.P. Timoshenko, James M.Gere (1989), Theory of Elastic stability, Dover
Publications, Inc.
20. А.В. Дарков, Н.Н. Шапошников, Строительная механика, Москва
"Вышая школа", 1986.
