Bài viết Phân tích sự làm việc của kết cấu lõi nửa kín nhà cao tầng chịu tải trọng ngang sẽ tiến hành phân tích kết cấu lõi nửa kín theo mô hình phần tử hữu hạn với chiều cao lanh tô (hLT) thay đổi theo chiều cao tầng (ht) để đưa ra bức tranh tổng quát về sự làm việc của lõi nửa kín cũng như vai trò của lanh tô khi nhà chịu tải trọng ngang.
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 PHÂN TÍCH SỰ LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU LÕI NỬA KÍN NHÀ CAO TẦNG CHỊU TẢI TRỌNG NGANG Nguyễn Tiến Chương, Đoàn Xuân Quý Trường Đại học Thuỷ lợi, email: chuongnt@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU CHUNG LỰA CHỌN MƠ HÌNH PHẦN TỬ Kết cấu lõi nửa kín (NK) nhà cao tầng sử dụng phổ biến thực tế Khác với kết cấu lõi hở (LH), có dầm nối, cịn gọi lanh tơ (LT), nối tường hai phía đối diện lõi với Trong [1,3] áp dụng lý thuyết thành mỏng với mơ hình rời rạc - liên tục để tính tốn kết cấu lõi nửa kín Kết tính tốn cho thấy dầm nối làm tăng độ cứng chống xoắn lõi Trong tài liệu [4] lại bỏ qua lanh tơ tính tốn kết cấu lõi dạng Các tài liệu đề cập đến trường hợp lõi nửa kín chịu tải trọng ngang xét trường hợp chiều cao lanh tô Nhằm tiến tới nghiên cứu tiếp sau việc đánh giá lý thuyết tính tốn Bài báo tiến hành phân tích kết cấu lõi nửa kín theo mơ hình phần tử hữu hạn với chiều cao lanh tô (hLT) thay đổi theo chiều cao tầng (ht ) để đưa tranh tổng quát làm việc lõi nửa kín vai trị lanh tô nhà chịu tải trọng ngang Mô hình vật liệu miền đàn hồi, sử dụng phần mềm SAP 2000 để phân tích kết cấu Đối tượng nghiên cứu lõi tòa nhà 20 tầng, với sàn cột tạo nên hệ kết cấu nhà (Hình 1) Kết cấu lõi mơ hình phần tử vỏ (shell) Các sàn mơ hình hóa phẩn tử vỏ có độ cứng uốn đủ nhỏ Các cột mơ hình hóa phần tử thanh, có độ cứng uốn đủ nhỏ để không tham gia chịu tải trọng ngang Tiến hành lựa chọn mơ hình phần tử cho kết cấu lõi có độ dày t = 0,25m Bê tơng có mơ đun đàn hồi E = 2,5107 kN/m2, = 0,2 Tải trọng phân bố w = 0.5KN/m2 74 Hình Mặt nhà kích thước lõi Tính tốn cho trường hợp hLT = 0,2h t , mơ hình tính tốn với lưới chia phần tử cho kết cấu lõi thể Hình 2: MD1 (model 1) - phần tử shell có kích thước 0,71m; MD2 - 0,350,5m; MD3 - 0,1750,25m; MD4 - 0,0880,125m Kết tính tốn mơ sau: Bảng Kết tính tốn mơ hình phần tử STT Chuyển vị ỨS pháp A ỨS pháp B ỨS pháp C ỨS pháp E ỨS pháp F ỨS pháp G MD1 MD2 0,1241 0,1298 2432 2821 -2739 -2722 -5660 -6178 5659 6180 2736 2728 -2422 -2832 MD3 0,133 3164 -2872 -6737 6739 2849 -3177 MD4 0,131 3324 -2996 -7116 7117 2998 -3312 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 Từ kết tính tốn (Bảng 1) ta thấy: kết tính theo MD3 MD4 lệch tương đối (nhỏ 5%) Như vậy, sử dụng mơ hình MD3 để khảo sát toán MD1 MD2 MD3 MD4 Hình Biểu đồ chuyển vị đỉnh nhà Hình Mơ hình lưới chia phần tử shell CÁC KẾT QUẢ PHÂN TÍCH KẾT CẤU CHỊU TẢI TRỌNG NGANG Tiến hành phân tích cho trường hợp: lõi khơng có lanh tơ; lõi với chiều cao lanh tơ 0,1ht ; chiều cao lanh tô 0,2ht ; chiều cao lanh tô 0,3ht ; chiều cao lanh tô 0,6ht Phân tích chuyển vị ngang Trên Hình thể biểu đồ chuyển vị đỉnh lớn nhà tương ứng với trường hợp lõi khơng có lanh tơ, trường hợp có lanh tơ với chiều cao 0,1h t ; 0,2h t ; 0,3h t 0,6ht Kết cho thấy, chiều cao dầm nối tăng lên chuyển vị lớn giảm xuống Phân tích ứng suất pháp Trên Hình thể biểu đồ ứng suất pháp chân lõi tương ứng với trường hợp khơng có lanh tô chiều cao dầm nối 0,1h t ; 0,2ht; 0,3ht 0,6ht Kết tính tốn cho thấy, chiều cao dầm nối tăng lên ứng suất pháp giảm xuống góc C E Góc B F ứng suất đổi dấu tăng lên đáng kể Ở hai góc đối diện phía lanh tơ quy luật thay đổi lại khác: điểm G điểm A ứng suất giảm đáng kể cịn nhỏ chiều cao lanh tơ 0,6ht 75 Hình BĐ ƯS pháp chân lõi (KN/m2 ) Kết phân tích tổng hợp hình Hình Biểu đồ so sánh chuyển vị Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 KẾT LUẬN Bài báo áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn để phân tích làm việc kết cấu lõi nửa kín nhà nhiều tầng chịu tải trọng Kết phân tích cho thấy: - Ảnh hưởng dầm nối (lanh tô) đến làm việc kết cấu lõi nửa kín nhà nhiều tầng chịu tải trọng ngang đáng kể cần phải xét yếu tố tính tốn - Mức độ ảnh hưởng dầm nối (lanh tơ) thể Hình Hình Sự Hình Biểu đồ so sánh ứng suất pháp ảnh hưởng phân biệt: chiều cao lanh tô nhỏ 0,22ht (điểm uốn), độ giảm Trên hình 6, ứng suất pháp góc B F chuyển vị thay đổi ứng suất gần tăng lên lớn, nhiên ứng suất ban tuyến tính, sau mức độ ảnh hưởng đầu bé nên cho kết tăng Về độ vào ổn định lớn ứng suất hai góc gần - Độ cứng dầm nối (lanh tô) ảnh hưởng không lớn ứng suất góc khác đến giá ứng suất pháp lõi Khi độ Từ kết rút số cứng dầm nối tăng lên, số vị trí nhận xét sau: ứng suất pháp tăng lên, số vị trí - Chuyển vị đỉnh nhà giảm nhanh giảm xuống Mức độ ảnh hưởng lớn (Hình 5) tăng chiều cao lanh tô, chuyển vị giảm lớn 8,3 lần TÀI LIỆU THAM KHẢO - Ứng suất góc C E giảm khoảng 1,8 lần tăng chiều cao lanh tơ Riêng góc A [1] Nguyễn Tiến Chương, Phân tích kết cấu Nhà cao tầng, NXB Xây dựng, Hà Nội, G, ứng suất giảm xuống cịn nhỏ Ứng (2015) suất góc B F đổi dấu tăng lên nhiều tăng chiều cao lanh tô (khoảng 10 lần) [2] V.Z Vlasov, Thin-walled elastic beams, translated from Russian, Israel, (1961) - Chiều cao lanh tô lớn, ứng suất Smith B.S., Counll A, Tall Building góc đối diện có giá trị gần [3] Structures: Analysis and Design, John Điều có nghĩa lanh tơ làm cho Wiley & Son Inc, (1991) ứng suất góc phân bố Khi chiều [4] Bulgale S Taranath, Reinforced Concrete cao lanh tô 0,6ht , chênh ứng suất Design of Tall Buildings, CRC Press, chúng khoảng 20% Newyork, (2010) 76 ... để phân tích làm việc kết cấu lõi nửa kín nhà nhiều tầng chịu tải trọng Kết phân tích cho thấy: - Ảnh hưởng dầm nối (lanh tô) đến làm việc kết cấu lõi nửa kín nhà nhiều tầng chịu tải trọng ngang. .. shell CÁC KẾT QUẢ PHÂN TÍCH KẾT CẤU CHỊU TẢI TRỌNG NGANG Tiến hành phân tích cho trường hợp: lõi khơng có lanh tơ; lõi với chiều cao lanh tô 0,1ht ; chiều cao lanh tô 0,2ht ; chiều cao lanh tô... A [1] Nguyễn Tiến Chương, Phân tích kết cấu Nhà cao tầng, NXB Xây dựng, Hà Nội, G, ứng suất giảm xuống nhỏ Ứng (2015) suất góc B F đổi dấu tăng lên nhiều tăng chiều cao lanh tô (khoảng 10 lần)