Phân tích tĩnh phi tuyến đẩy dần khung thép phẳng kề đến biến dạng nút khung

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HỒNG NGỌC LN PHÂN TÍCH TĨNH PHI TUYẾN ĐẨY DẦN KHUNG THÉP PHẲNG KỂ ĐẾN BIẾN DẠNG NÚT KHUNG NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP SKC007465 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HỒNG NGỌC LN “PHÂN TÍCH TĨNH PHI TUYẾN ĐẨY DẦN KHUNG THÉP PHẲNG KỂ ĐẾN BIẾN DẠNG NÚT KHUNG” NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP - 60580208 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HỒNG NGỌC LN “PHÂN TÍCH TĨNH PHI TUYẾN ĐẨY DẦN KHUNG THÉP PHẲNG KỂ ĐẾN BIẾN DẠNG NÚT KHUNG” NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP - 60580208 Hƣớng dẫn khoa học: TS LÊ TRUNG KIÊN Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2017 Từ giá trị thu đƣợc ta thấy đƣợc trƣờng hợp mơ hình với nút cứng độ trôi tầng lớn tầng 0,009%, độ trôi tầng trƣờng hợp nút nửa cứng 0,013% (gấp 1.44 lần so với trƣờng hợp nút cứng) độ trôi tầng trƣờng hợp mơ hình nút nửa cứng, dầm khớp dẻo tăng lên đáng kể 0,017% (gấp 1.89 lần so với trƣờng hợp nút cứng) Bảng 3.10 So sánh độ trôi tầng trƣờng hợp mơ hình STT Mơ hình Nút cứng Nút nửa cứng Đô trôi tầng lớn (%) 0,009 0,013 Nút nửa cứng + dầm khớp dẻo 0,017 Tỷ lệ 1.44 1.89 Bảng 3.11 Các tầng có độ trơi tầng lớn STT Mơ hình Nút cứng Nút nửa cứng Các tầng có độ trơi tầng lớn 2,8,11 2,8,7,11 Nút nửa cứng + dầm khớp dẻo 2,1,8,7,11 Việc mơ hình với nút khung cứng cho thấy độ trôi tầng diễn lớn tầng: 2,8,11 nhiên việc mô hình với nút nửa cứng độ trơi tầng diễn lớn tầng: 2,8,7,11 mơ hình với nút nửa cứng dầm khớp dẻo độ trôi tầng lớn diễn tầng: 1,2,8,7,11 Vậy việc mô hình với trƣờng hợp mơ hình nút nửa cứng nút nửa cứng dầm khớp dẻo dự đốn xác độ trơi tầng tịa nhà nghiên cứu 67 CHƢƠNG KẾT LUẬN Đề tài khảo sát ứng xử khung thép phẳng thơng qua phân tích tĩnh phi tuyến đẩy dần sử dụng phần mềm OpenSees Qua đó, đánh giá mức độ ảnh hƣởng biến dạng nút đến làm việc khung thép theo tiêu chuẩn FEMA 356 (2000) TCVN 9386 (2012) Dựa vào kết nêu phần trên, luận văn rút kết luận sau: - Tính đắn tốn đƣợc kiểm chứng việc so sánh kết trƣờng hợp nút khung cứng OpenSees Sap2000 v19 Kết trình bày phần 3.2 đƣa đến kết luận việc mơ hình OpenSees đáng tin cậy tiến hành bƣớc nghiên cứu làm việc nút khung có xét đến biến dạng - Có sai khác dạng dao động riêng nút khung cứng nút khung có xét đến biến dạng, lớn dạng dao động thứ gần dạng dao động (dạng 2, dạng 3) Các kết cho thấy dạng dao động riêng, tần số nút khung biến dạng dầm khớp dẻo nhỏ tiếp đến nút khung cứng lớn nút khung biến dạng dầm đàn hồi - Sự làm việc khung mơ hình nút khung cứng, nút khung biến dạng dầm đàn hồi, nút khung biến dạng dầm khớp dẻo TCVN 9386 (2012) FEMA 356 (2000) giống lúc chuyển vị đỉnh mái/chiều cao nhà khoảng bé 0.01% - Một so sánh việc mơ hình trƣờng hợp khác nút khung cứng nút khung nửa cứng nút khung nửa cứng, dầm khớp dẻo 02 tiêu chuẩn đƣợc thể Với mơ hình nút cứng, việc dự đốn khả chịu tải ngang thơng qua phân tích đẩy dần thiếu xác lực cắt đáy biến dạng Mơ hình kể đến biến dạng nút khung có kết tốt Tuy 68 nhiên, hạn chế phần tử lị xo mơ biến dạng nút khung chƣa kể đến giảm cƣờng độ liên kết nên đỉnh đƣờng cong không đƣợc xác định Trong trƣờng hợp nút khung nửa cứng, dầm khớp dẻo thể đƣợc suy giảm cƣờng độ kết cấu cho phép xác định đƣợc tỉnh đƣờng cong khả góp phần phân tích đánh giá làm việc kết cấu - Từ kết việc so sánh trƣờng hợp mô hình nút khung cứng, nút khung biến dạng dầm đàn hồi, nút khung biến dạng dầm khớp dẻo thấy giai đoạn đàn hồi, ứng xử vật liệu mơ hình nhƣ nhau, khác thể rõ giai đoạn đàn hồi, độ trôi lực cắt đáy trƣờng hợp nút khung cứng lớn tiếp đến nút khung biến dạng dầm đàn hồi nút khung biến dạng, dầm khớp dẻo Đặc biệt trƣờng hợp nút khung biến dạng dầm đàn hồi nút khung biến dạng, dầm khớp dẻo lực cắt đáy có xu hƣớng giảm dần độ trôi tăng lên khoảng 0.01% - Việc mơ hình nút khung biến dạng, dầm khớp dẻo qua phƣơng pháp phân tích tĩnh phi tuyến đẩy dần cho ta dự đốn đƣợc ứng xử mơ hình phân tích, cấu phá hoại phân bố hƣ hỏng kết cấu phục vụ cho việc thiết kế, tính tốn - Mơ hình có khớp dẻo xác định đƣợc đỉnh đƣờng cong (khả chịu lực ngang khung) giúp ta tính tốn đƣợc độ dẻo kết cấu từ xác định đƣợc cấp độ dẻo cơng trình, hệ số ứng xử cơng trình tƣơng ứng với khả tiêu tán lƣợng kết cấu theo chế dẻo giảm lãng phí vật liệu - Từ kết của độ trôi tầng trƣờng hợp cho thấy việc mơ hình có xét đến biến dạng nút khung dầm khớp dẻo nên đƣợc xét đến giúp cho việc dự đốn xác độ trơi tầng nhƣ vị trí xảy độ trơi tầng lớn - Từ giá trị thu đƣợc ta thấy đƣợc trƣờng hợp mơ hình với nút cứng độ trôi tầng lớn tầng 0,009%, độ trôi tầng trƣờng hợp nút nửa cứng 0,013% (gấp 1.44 lần so với trƣờng hợp nút cứng) độ trôi tầng trƣờng hợp mơ hình nút nửa cứng, dầm khớp dẻo tăng lên đáng kể 0,017% (gấp 1.89 lần so với trƣờng hợp nút cứng) 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] http://xaylaphanoi.com/ung-dung-lam-nha-khung-thep-lap-ghep/ [2]https://thegioixaydung.com/ung-dung-ket-cau-nha-thep-tien-che-trongnganh-xay-dung.html [3] Mehmet Tuna (2012), Inelastic panel zone deormation demands in steel moment resisting frames, a thesis submitted to the gradute school of natural and applied sciences of misle east technical university [4] Đỗ Trọng Nghĩa, Nguyễn Hồng Ân & Nguyễn Khánh Hùng (2013) Phân tích tĩnh phi tuyến khung thép phẳng SMRF, Tạp chí khoa học - Đại học Cần Thơ, số 25, trang 27 - 35 [5] Nguyễn Hồng Hải & Nguyễn Hồng Hà(2014) Phổ phản ứng chuyển vị phân tích nhà cao tầng chịu động đất Việt Nam phương pháp tĩnh phi tuyến, Tạp chí KHCN xây dựng, số 4, trang - [6] Nguyễn Tiến Chƣơng & Nguyễn Quốc Hùng(2013) Phương pháp tĩnh đẩy dần lặp đẩy dần - áp dụng tính tốn kết cấu khung thép có liên kết nửa cứng, Tuyển tập Hội nghị Khoa học thƣờng niên năm 2013,trang 79 - 80 [7] Krawinkler, H & Seneviratna, G.D.P.K.(1998) Pros and Cons of a Pushover Analysis of Seismic Performance Evaluation, Engineering Structures, Vol.20, pp.452- 464 [8] İnel , M Tjhin , T & Aschheim A.M.(2003) The Significance of Lateral Load Pattern in Pushover Analysis, İstanbul Fifth National Conference on Earthquake Engineering, Paper No: AE-009, İstanbul, Turkey [9] Gupta B.(1999) Enhanced Pushover Procedure and Inelastic Demand Estimation for Performance-Based Seismic Evaluation of Buildings, Ph.D Dissertation, University of Central Florida, Orlando, FL 70 [10] Krawinkler H (2000) The state-of-the-art report on system performance of moment resisting steel frames subjected to earthquake ground shaking, FEMA 355c Washington, DC: Federal Emergency Management Agency [11] Gupta, A., and Krawinkler, H (1999) Seismic Demands for Performance Evaluation of Steel Moment Resisting Frame Structures, Technical Report 132, The John A Blume Earthquake Engineering Research Center, Department of Civil Engineering, Stanford University, Stanford, CA [12] Ibarra, L F., & Krawinkler, H (2005) Global collapse of frame structures under seismic excitations, Pacific Earthquake Engineering Research Center Berkeley, CA [13] Tuna, M (2012) Inelastic panel zone deormation demands in steel moment resisting frames, a thesis submitted to the gradute school ò natural and applied sciences ò misle east technical university [14] TCVN 9386:2012 thiết kế cơng trình chịu động đất [15] FEMA 356 (2000), prestandard and commentary for the seismic rehabilitation of buildings, Federal Emergency Management Agency, Washington D.C [16] http://opensees.berkeley.edu/ [17] https://www.sap.com/index.html [18] Nguyễn Lê Ninh, Động đất thiết kế cơng trình chịu động đất, Nhà xuất Xây Dựng Hà Nội 2007 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 S K L 0 ... để mơ hình khung thép phẳng có khơng kể đến biến dạng nút khung Dùng phƣơng pháp phân tích tĩnh phi tuyến đẩy dần để khảo sát ứng xử khung Để phân tích mức độ ảnh hƣởng biến dạng nút khung, kết... phân tích tĩnh phi tuyến đẩy dần khung thép phẳng kể đến biến dạng nút khung đƣợc khảo sát Mơ hình Gupta Krawinkler đƣợc sử dụng để mô cho nút khung biến dạng Để đánh giá so sánh ứng xử nút khung, ... xử khung thép phẳng thơng qua phân tích tĩnh phi tuyến đẩy dần Qua đó, đánh giá mức độ ảnh hƣởng biến dạng nút đến làm việc khung thép 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu Xây dựng mơ hình khung thép phẳng