(Luận văn thạc sĩ) Khảo sát ứng xử của khung thép phẳng dùng phương pháp phân tích đẩy dần thích nghi kiểm soát lực(Luận văn thạc sĩ) Khảo sát ứng xử của khung thép phẳng dùng phương pháp phân tích đẩy dần thích nghi kiểm soát lực(Luận văn thạc sĩ) Khảo sát ứng xử của khung thép phẳng dùng phương pháp phân tích đẩy dần thích nghi kiểm soát lực(Luận văn thạc sĩ) Khảo sát ứng xử của khung thép phẳng dùng phương pháp phân tích đẩy dần thích nghi kiểm soát lực(Luận văn thạc sĩ) Khảo sát ứng xử của khung thép phẳng dùng phương pháp phân tích đẩy dần thích nghi kiểm soát lực(Luận văn thạc sĩ) Khảo sát ứng xử của khung thép phẳng dùng phương pháp phân tích đẩy dần thích nghi kiểm soát lực(Luận văn thạc sĩ) Khảo sát ứng xử của khung thép phẳng dùng phương pháp phân tích đẩy dần thích nghi kiểm soát lực(Luận văn thạc sĩ) Khảo sát ứng xử của khung thép phẳng dùng phương pháp phân tích đẩy dần thích nghi kiểm soát lực(Luận văn thạc sĩ) Khảo sát ứng xử của khung thép phẳng dùng phương pháp phân tích đẩy dần thích nghi kiểm soát lực(Luận văn thạc sĩ) Khảo sát ứng xử của khung thép phẳng dùng phương pháp phân tích đẩy dần thích nghi kiểm soát lực(Luận văn thạc sĩ) Khảo sát ứng xử của khung thép phẳng dùng phương pháp phân tích đẩy dần thích nghi kiểm soát lực(Luận văn thạc sĩ) Khảo sát ứng xử của khung thép phẳng dùng phương pháp phân tích đẩy dần thích nghi kiểm soát lực(Luận văn thạc sĩ) Khảo sát ứng xử của khung thép phẳng dùng phương pháp phân tích đẩy dần thích nghi kiểm soát lực(Luận văn thạc sĩ) Khảo sát ứng xử của khung thép phẳng dùng phương pháp phân tích đẩy dần thích nghi kiểm soát lực(Luận văn thạc sĩ) Khảo sát ứng xử của khung thép phẳng dùng phương pháp phân tích đẩy dần thích nghi kiểm soát lực(Luận văn thạc sĩ) Khảo sát ứng xử của khung thép phẳng dùng phương pháp phân tích đẩy dần thích nghi kiểm soát lực(Luận văn thạc sĩ) Khảo sát ứng xử của khung thép phẳng dùng phương pháp phân tích đẩy dần thích nghi kiểm soát lực
LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 10 năm 2018 Lê Minh Trí iii LỜI CẢM ƠN Tơi xin trân trọng cảm ơn TS Lê Trung Kiên giúp đỡ, hướng dẫn cung cấp thông tin cần thiết để tơi hồn thành luận văn thạc sĩ Tơi xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Khoa Xây Dựng trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Xin cảm ơn tất bạn bè, người thân gia đình giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn Vì kiến thức thời gian thực luận văn thạc sĩ có hạn nên khơng tránh khỏi hạn chế thiếu sót Tơi mong đóng góp q thầy giáo, bạn bè đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 10 năm 2018 Lê Minh Trí iv TĨM TẮT Khảo sát ứng xử khung thép phẳng dùng phương pháp phân tích đẩy dần thích nghi kiểm sốt lực Lê Minh Trí Trong nghiên cứu này, hình thành khớp dẻo kể đến q trình phân tích đẩy dần khung thép phẳng Kết từ phân tích đẩy dần phụ thuộc vào dạng tải trọng tác dụng Phương pháp phân tích đẩy dần có xét đến dạng dao động (Modal Pushover Analysis – MPA) xây dựng véc tơ tải phụ thuộc vào dạng dao động Tuy nhiên, phương pháp này, véc-tơ tải coi khơng đổi q trình phân tích Khi khớp dẻo hình thành dầm, độ cứng cơng trình thay đổi, kéo theo dạng dao động thay đổi Vì vậy, để có kết tốt hơn, véc-tơ tải nên cập nhật khớp dẻo xuất Ba khung thép phẳng gồm 3, 20 tầng mơ hình phân tích sử dụng phần mềm SeismoStruct 2016; đó, khớp dẻo dầm mơ có kể đến giảm cường độ sau đạt mô-men giới hạn dẻo, số phương pháp phân tích đầy dần thơng thường với véc-tơ tải khơng đổi (Conventional Pushover Analyses – CPA) phương pháp phân tích đẩy dần thích nghi có véc-tơ tải cập nhật (Forcebased Adaptive Pushover – FAP) thực Ảnh hưởng hình thành khớp dẻo đến kết phân tích đẩy dần khảo sát đánh giá thơng qua kết phân tích Để hồn thành nhiệm vụ luận văn, học viên nghiên cứu, triển khai ý tưởng với hướng dẫn Thầy TS Lê Trung Kiên Kết Luận văn Tốt nghiệp trình bày Chương sau v ABSTRACT Behavior of 2-D steel frames using Force-based Adaptive Pushover analysis Minh-Tri Le In this study, forming of beam plastic hinges is considered for static pushover analysis of plane steel frames Modal pushover analysis (MPA) using applied load vector based on some primary free vibration modes of the frames However, in this method, the applied load vector is proposed as a constant As a beam plastic hinge occurs, the free vibration modes of the frame change So, for getting better results, the applied load vector should be updated as soon as a beam plastic hinge forms Three plane steel frames with 3, and 20 stories are stimulated and analyzed using SeismoStruct 2016 software Beam plastic hinges are modeled with strength degradation after reaching their plastic moments Conventional pushover analyses (CPA) with a constant applied load vector and force-based pushover analysis (FAP) with updated applied load vector are performed Behaviors of the frames are considered in terms of pushover curves, plastic hinge forming, strength and stiffness degradation Effects of beam plastic hinge forming on the pushover analysis results are investigated and evaluated For success of the thesis, the author have researched, developed the ideas under the guidance of Dr Trung-Kien Le The results of the thesis are presented in five chapters as following vi MỤC LỤC LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT v ABSTRACT vi MỤC LỤC vii DANH MỤC HÌNH ẢNH .x DANH MỤC BẢNG BIỂU xiii BẢNG TỪ VIẾT TẮT TIẾNG ANH xiv CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN xv CHƯƠNG .1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu, kết công bố 1.1.1 Giới thiệu 1.1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu 1.1.2.1 Những nghiên cứu nước 1.1.2.2 Những nghiên cứu nước 1.2 Mục đích nghiên cứu 12 1.3 Nhiệm vụ đề tài giới hạn đề tài 12 1.4 Phương pháp nghiên cứu 13 CHƯƠNG 14 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 14 2.1 Thuật tốn phân tích đẩy dần thơng thường SPA 14 2.2 Thuật toán phân tích đẩy dần thích nghi kiểm sốt lực FAP 16 2.1.1 Véc-tơ tải ban đầu khối lượng quán tính .16 2.1.2 Tính tốn hệ số tải 17 2.1.3 Tính tốn véc-tơ tải tỉ lệ chuẩn hóa 18 vii 2.1.4 Cập nhật véc-tơ tải chuẩn hóa 20 2.1.4.1 Cập nhật tổng 21 2.1.4.2 Cập nhật tăng dần 22 CHƯƠNG 25 MƠ HÌNH CƠNG TRÌNH 25 3.1 Cơng trình dùng để nghiên cứu .25 3.1.1 Hệ khung tầng, nhịp 25 3.1.2 Hệ khung tầng, nhịp 28 3.1.3 Hệ khung 20 tầng, nhịp 29 3.2 Mơ hình cơng trình 32 3.2.1 Mơ hình liên kết dầm cột liên kết khung thép 32 3.2.2 Phần mềm SeismoStruct 2016 33 3.2.3 Dữ liệu trận động đất 40 CHƯƠNG 44 ĐÁNH GIÁ VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ 44 4.1 Giới thiệu 44 4.2 Dạng dao động khối lượng tham gia tính tốn 44 4.3 Đường cong đẩy dần 49 4.3.1 Khung tầng 49 4.3.2 Khung tầng 51 4.3.3 Khung 20 tầng 53 4.4 Cập nhật véc-tơ tải chuẩn hóa 55 4.4 Kết chuyển vị tầng độ trôi tầng 59 4.4.1 Khung tầng 59 4.4.2 Khung tầng 64 4.4.3 Khung 20 tầng 68 CHƯƠNG 73 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .73 viii 5.1 Kết luận 73 5.2 Kiến nghị 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO .75 PHỤ LỤC 79 A Dữ liệu đầu vào 79 B Kết phân tích 81 B.1 Chu kì dạng dao động 81 B.2 Kết chuyển vị đỉnh trận động đất 83 B.3 Kết độ trôi tầng khung thép 94 ix DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Cơng trình nhà thép dân dụng [nhà xe sân bay Tân Sơn Nhất, nguồn internet] Hình 1.2 Cơng trình nhà thép cơng nghiệp [Masan Bình Dương, nguồn internet] Hình 1.3 Hình thành khớp dẻo dầm [nguồn internet] Hình 1.4 Sự thay đổi (a) chu kì dao động (b) dạng dao động với chuyển vị tầng [Lawson cộng sự, 1994] Hình 1.5 Phân tích đẩy dần nhiều dạng dao động [Paret cộng sự, 1996] Hình 2.1 Các giai đoạn làm việc hệ kết cấu [Papanikolaou, 2000] .15 Hình 2.2 Biểu đồ quan hệ lực cắt đáy chuyển vị đỉnh .16 Hình 2.3 Ảnh hưởng phổ phản ứng đến kết phân tích đẩy dần thích nghi .19 Hình 2.4 Tổ hợp SRSS dạng dao động 20 Hình 2.5 Biểu diễn phép tính véc-tơ lực với phương án cập nhật tổng 21 Hình 2.6 Sự khác véc-tơ tải độ trơi tầng thay đổi 22 Hình 2.7 Sơ đồ phép tính véc-tơ tải với phương pháp cập nhật tăng dần 23 Hình 2.8 Sơ đồ quy trình phân tích đẩy dần thích nghi 24 Hình 3.1 Mặt khung 3, 20 tầng Los Angeles 26 Hình 3.2 Mặt đứng khung tầng nhịp .26 Hình 3.3 Mặt đứng khung tầng nhịp .29 Hình 3.4 Mặt đứng khung 20 tầng nhịp .31 Hình 3.5 Mơ hình khớp dẻo dầm 32 Hình 3.6 Thí nghiệm thực tế Lignos Krawinkler [2007] 32 Hình 3.7 Quan hệ mơ-men góc xoay khớp dẻo dầm 33 Hình 3.8 Giao điện phần mềm Seismostruct 2016 [SeismoSoft, 2004] .34 x Hình 3.9 Ứng xử vật liệu đàn hồi tuyến tính 35 Hình 3.10 Ứng xử vật liệu đàn - dẻo 36 Hình 3.11 Ứng xử vật liệu theo mơ hình Ramberg-Osgood 36 Hình 3.12 Mơ hình phần tử phần mềm SeismoStruct 2016 37 Hình 3.13 Mơ hình phần tử nút phần mềm SeismoStruct 2016 37 Hình 3.14 Thơng số đầu vào phần tử liên kết lị xo [SeismoSoft, 2004] 38 Hình 3.15 Mơ hình liên kết đa tuyến tính [SeismoSoft, 2004] .38 Hình 3.16 Thơng số đầu vào mơ hình đa tuyến tính [SeismoSoft, 2004] 39 Hình 3.17 Kết nghiên cứu Nakashima cộng [2006] 40 Hình 3.18 (a) hệ số cản theo khối lượng; (b) hệ số cản theo độ cứng 41 Hình 3.19 (a) Hệ số cản theo khối lượng độ cứng; (b) Tỷ số cản Reyleigh 42 Hình 3.20 Gia tốc đỉnh trận động đất LA10/50 43 Hình 4.1 Dạng dao động khung tầng 46 Hình 4.2 Dạng dao động khung tầng 46 Hình 4.3 Dạng dao động khung tầng theo Chopra [2002] .47 Hình 4.4 Dạng dao động khung 20 tầng .47 Hình 4.5 Đường cong đẩy dần khung thép tầng 49 Hình 4.6 Đường cong dần khung thép tầng 51 Hình 4.7 Đường cong dần khung thép 20 tầng 53 Hình 4.8 Véc-tơ tải chuẩn hóa khung thép tầng 55 Hình 4.9 Véc-tơ tải chuẩn hóa khung thép tầng 56 Hình 4.10 Hình thành khớp dẻo mức ∆r = 2% 57 Hình 4.11 Véc-tơ tải chuẩn hóa khung thép 20 tầng 58 Hình 4.12 Chuyển vị tầng trận động đất khung tầng 61 Hình 4.13 Trung vị chuyển vị độ sai lệch chuyển vị 62 xi Hình 4.14 Trung vị độ trơi tầng sai lệch độ trôi tầng .63 Hình 4.15 Chuyển vị tầng trận động đất khung tầng 66 Hình 4.16 Trung vị chuyển vị độ sai lệch chuyển vị 67 Hình 4.17 Trung vị độ trôi tầng sai lệch độ trơi tầng .67 Hình 4.18 Chuyển vị tầng trận động đất khung 20 tầng .70 Hình 4.19 Trung vị chuyển vị độ sai lệch chuyển vị 71 Hình 4.20 Trung vị độ trơi tầng sai lệch độ trôi tầng .71 Hình A.1 Mặt cắt ngang tiết diện thép hình 80 Hình B.1 kết chuyển vị đỉnh trận động đất khung tầng 86 Hình B.2 kết chuyển vị đỉnh trận động đất khung tầng 90 Hình B.3 kết chuyển vị đỉnh trận động đất khung 20 tầng 93 Hình B.4 Kết độ trôi tầng trận động đất khung tầng 96 Hình B.5 Kết độ trôi tầng trận động đất khung tầng 98 Hình B.6 Kết độ trôi tầng trận động đất khung 20 tầng 101 xii LA04 LA05 LA06 88 LA07 LA08 LA09 89 LA10 Hình B.2 kết chuyển vị đỉnh trận động đất khung tầng LA01 90 LA02 LA03 LA04 91 LA05 LA06 LA07 92 LA08 LA09 LA10 Hình B.3 kết chuyển vị đỉnh trận động đất khung 20 tầng 93 B.3 Kết độ trôi tầng khung thép LA01 LA02 2 Tầng Tầng 0.00 0.50 1.00 0.00 1.50 Độ trôi tầng (%) 1.00 2.00 3.00 Độ trôi tầng (%) THA FAP THA FAP SPA-t SPA-u SPA-t SPA-u LA03 LA04 2 Tầng Tầng 0.00 0.50 1.00 0.00 1.50 Độ trôi tầng (%) 0.50 1.00 Độ trôi tầng (%) THA FAP THA FAP SPA-t SPA-u SPA-t SPA-u 94 LA05 LA06 2 Tầng Tầng 0.00 0.50 1.00 0.00 1.50 Độ trôi tầng (%) 0.20 0.40 0.60 0.80 Độ trôi tầng (%) THA FAP THA FAP SPA-t SPA-u SPA-t SPA-u LA07 LA08 2 Tầng Tầng 0.00 0.50 1.00 0.00 1.50 Độ trôi tầng (%) 0.50 1.00 1.50 Độ trôi tầng (%) THA FAP THA FAP SPA-t SPA-u SPA-t SPA-u 95 LA09 LA10 2 Tầng Tầng 1 0.00 1.00 2.00 0.00 3.00 Độ trôi tầng (%) 1.00 2.00 3.00 Độ trôi tầng (%) THA FAP THA FAP SPA-t SPA-u SPA-t SPA-u Hình B.4 Kết độ trôi tầng trận động đất khung tầng LA01 LA02 8 6 5 Tầng Tầng THA FAP SPA-t SPA-u 4 3 2 1 THA FAP SPA-t SPA-u 0.0 1.0 2.0 3.0 0.0 Độ trôi tầng (%) 0.5 1.0 Độ trôi tầng (%) 96 1.5 LA03 LA04 FAP 8 SPA-t 7 SPA-u 6 5 Tầng Tầng THA 4 3 2 1 THA FAP SPA-t SPA-u 0 0.0 1.0 2.0 0.0 3.0 Độ trôi tầng (%) LA05 1.0 1.5 LA06 9 THA THA FAP FAP SPA-t SPA-t SPA-u 6 5 Tầng Tầng 0.5 Độ trôi tầng (%) 4 3 2 1 SPA-u 0.0 1.0 2.0 3.0 0.0 Độ trôi tầng (%) 0.5 1.0 Độ trôi tầng (%) 97 1.5 LA08 9 8 7 6 5 Tầng Tầng LA07 4 THA SPA-t SPA-u THA FAP FAP SPA-t SPA-u 0 0.0 0.5 Độ trôi tầng (%) 0.0 1.0 8 7 6 5 Tầng Tầng THA THA FAP SPA-t SPA-u FAP SPA-t SPA-u 0.6 LA10 0.4 Độ trôi tầng (%) LA09 0.2 0 0.0 0.5 1.0 1.5 0.0 Độ trôi tầng (%) 0.5 Độ trôi tầng (%) Hình B.5 Kết độ trơi tầng trận động đất khung tầng 98 1.0 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 LA02 Tầng Tầng LA01 THA FAP SPA-t SPA-u 0.0 0.2 0.4 0.6 Độ trôi tầng (%) 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 0.8 THA FAP SPA-t SPA-u 0.0 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 THA FAP SPA-t SPA-u 0.0 0.5 1.0 Độ trôi tầng (%) 0.4 LA04 Tầng Tầng LA03 0.1 0.2 0.3 Độ trôi tầng (%) 1.5 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 THA FAP SPA-t SPA-u 0.0 99 0.5 1.0 Độ trôi tầng (%) 1.5 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 LA06 THA FAP SPA-u Tầng Tầng LA05 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 Độ trôi tầng (%) 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 THA FAP SPA-t SPA-u 0.0 2.5 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 THA FAP SPA-t SPA-u 0.0 0.4 0.8 Độ trôi tầng (%) 0.8 LA08 Tầng Tầng LA07 0.2 0.4 0.6 Độ trôi tầng (%) 1.2 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 THA FAP SPA-t SPA-u 0.0 100 0.4 0.8 Độ trôi tầng (%) 1.2 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 LA10 THA FAP SPA-t SPA-u Tầng Tầng LA09 0.0 0.4 0.8 Độ trôi tầng (%) 1.2 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 THA FAP SPA-t SPA-u 0.0 0.4 0.8 Độ trôi tầng (%) Hình B.6 Kết độ trơi tầng trận động đất khung 20 tầng 101 1.2 S K L 0 ... Khảo sát ứng xử khung thép phẳng dùng phương pháp phân tích đẩy dần thích nghi kiểm sốt lực Lê Minh Trí Trong nghi? ?n cứu này, hình thành khớp dẻo kể đến q trình phân tích đẩy dần khung thép phẳng. .. dụng phương pháp phân tích tĩnh đẩy dần Sau số nghi? ?n cứu liên quan đến đề tài khảo sát ứng xử khung thép phẳng sử dụng phương pháp phân tích tĩnh đẩy dần 1.1.2.1 Những nghi? ?n cứu nước Vấn đề phân. .. xác phương pháp so với phương pháp phân tích đẩy dần SPA phân tích phi tuyến THA Việc phân tích ứng xử kết cấu khung thép 3D phức tạp nên giới hạn nghi? ?n cứu đề tài tập trung phân tích ứng xử khung