1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp: Lời giải số của phương trình chuyển động khi phân tích động kết cấu khung ngang nhà công nghiệp một tầng bằng bê tông cốt thép

79 1 0
Tài liệu đã được kiểm tra trùng lặp

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Lời Giải Số Của Phương Trình Chuyển Động Khi Phân Tích Động Kết Cấu Khung Ngang Nhà Công Nghiệp Một Tầng Bằng Bê Tông Cốt Thép
Tác giả Trần Xuân Định
Người hướng dẫn TS. Nguyễn Anh Dũng
Trường học Trường Đại Học Thủy Lợi
Chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp
Thể loại luận văn
Năm xuất bản 2018
Thành phố Hà Nội
Định dạng
Số trang 79
Dung lượng 2,83 MB

Nội dung

Mái b tông rất cứng và Hệ t linh hoạt của kết cấu trong chuyển vị ngang được cung cấp hoàn toàn tử cột2g lý tưởng được thể hiện trong Hình L3a với một cặp cột chống đỡ độ dinhánh của mái

Trang 1

BO GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRUONG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

TRAN XUAN ĐỊNH

LOI GIẢI SO CUA PHƯƠNG TRÌNH CHUYEN ĐỘNG

KHI PHAN TÍCH DONG KET CÁU KHUNG NGANG

NHA CONG NGHIEP MOT TANG BANG BE TONG COT THEP

LUAN VAN

HA NỘI, NAM 2018

Trang 2

BQ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRUONG ĐẠI HỌC THỦY LOL

TRAN XUAN ĐỊNH

LOI GIẢI SỐ CUA PHƯƠNG TRÌNH CHUYEN ĐỘNG:

KHI PHAN TÍCH ĐỘNG KET CÁU KHUNG NGANG

NHÀ CÔNG NGHIỆP MOT TANG BANG BE TONG COT THÉP.

Chuyên ngành: Ky thuật xây dựng công trình DD&CN

Mã số 60-58-02-08

NGƯỜI HƯỚNG DAN KHOA HỌC: TS NGUYEN ANH DŨNG

HA NỘI, NĂM 2018

Trang 3

LỜI CAM DOAN

‘Tac giả xin cam đoan diy là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả Cúc kết quả

nghiên cứu và các kết luận trong Luận văn là trung thực, không sao chép tử bắt kỳ một

nguồn nào và đưới bắt kỳ hình thức nào Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được

thực hiện trích dẫn và ghỉ nguồn ti liệu tham khảo đúng quy định

“Tác giả Luận van

Trần Xuân Định

Trang 4

LỜI CÁM ƠN

Xi lòng biết ơn sâu sắc của mình, em xin chân thành cảm ơn thấy giáo hud

TS Nguyễn Anh Dũng đã tin tinh hướng dẫn, giáp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi

giúp em hoàn thành luận văn va năng năng lực nghiên cứu khoa học.

Em xin cảm ơn các thầy cô trong bộ môn xây dựng công trình DD&CN, các thầy côgiảng day tại trường Dai học Thủy Lợi đã giúp đỡ em trong suỗt quế trình học tập vànghiên cứu,

Trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài tôi luôn nhận được sự động viên củabạn bẻ, đồng nghiệp và người thân trong gia đình Tôi xin chân thành cảm on!

Trang 5

2 Mục tiêu của để tài 1

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1

4 Nội dung nghiên cứu

5 Phương pháp nghiên cứu 2CHUONG 1 TONG QUAN VE PHAN TICH ĐỘNG KET CAU CÔNG TRÌNH 31.1 Cúc két cấu dom giản 3 1.2 Hệ một bậc ty do 7 1.3 Quan hệ lực - chuyền vj, 8 1.3.1 Hệ tuyến tính dan hồi 813.2 Hệ không din hồi 101.4 Lực cản nhốt 2 1.5 Phương tình chuyển động: Ngoại lục “ 1.5.1 Sự đụng Định luậ II Newton 4 1.5.2 Bong lực cân bằng Is1.5.3 Độ cứng, giảm chin và các thành phần khối lượng 1s1.6 Hệ khối lượng - lò xo - giảm chắn 16

1.7 Phương trình chuyển động: Động dat tác dụng 17

CHUONG 2 CƠ SỐ KHOA HỌC CUA LOI GIẢI SO KHI PHAN TÍCH ĐỘNG 20

2.1 Phương pháp bước thời gian 20

2.2 Phương pháp sai phân trung tâm, 21 2.3 Phương pháp Newmark 25

2.3.2 Trường hợp đặc biệt 25

2.3.3 Công thức không vòng lặp 26

Trang 6

2.4 Sự dn định và lỗi tính toán

2.4.1 Sự ôn định

2.4.2 Lỗi tính toán

2.5 Phân tích phân ứng phí tuyển: Phương pháp sai phân trung tâm,

2.6 Phân tích phản ứng phi tuyến: Phương pháp Newmark

1G ĐỘNG CUA HỆ KET CAU KHUNG NGANG NHÀ.CONG NGHIỆP MOT TANG BANG BE TONG COT THÉP

CHUONG 3 PHAN

3.1 Xây dựng bai toán chuyển động cho khung ngang nhà công nghiệp một tngbằng bê 1g cốt thép,

3.2 Lời giải theo phương pháp sai phân trung tâm

3.3 Lời giải theo phương pháp Newmark

3.4 Phân tích, so ánh kết qua tinh toán sử dạng hai phương pháp

KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO.

30 30 30

33 34

Trang 7

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Gian che ti Macuto-Sheraton gần Caracas, Venezuela đã bị phá hu bốiđộng đắt ngày 29/7/1967 [1] 3Hình 1.2 Bé chứa nước bằng bê tông cốt thép ở độ cao 40ft trên cột đơn bê tông ginsân bay Valdivia [1] 4 Hình 1.3 Các hệ lý tưởng hóa 5Hình 1.4 Mô hình và kết quả dao động tự do của mô hình khung nhôm và mô hi

khung kính nhựa đẻo [1] 6 Hình 1.5 Hệ một bậc tự do T Hình 1.6 Quan hệ lực - chuyển vị 8 Hình 1.7 Hệ tuyển tính đàn hồi 9Hình 1.8 Sự thay dồi độ cứng ben, k, với ỷ lệ độ cứng dằm - 66, 10

Hình 1.9 Quan hệ lực - chuyển vị của một edu kiện kết cầu thép [1] "

inh 1.10 Mô hình phòng thí nghiệm 2 1.11 Khung một ting lý tưởng hoá ngoại lực ác động, 14Hình 1.12 Hệ khung một ting 1sHình 1.13 Hệ khối lượng lò xo - giảm chắn "

Hình 1.14 Hệ một ting lý tưởng bị kích thích động đất và sơ đồ lự tác dụng 17

Hình 1.15 Lực động đất hiệu quả: chuyển động ngang của mặt đắt 19inh 1.16 Lực hiệu quả của động đắc Chuyển động quay của mặt đắt 19inh 2.1 Ký hiệu cho phương pháp bước thời gian 21Hình 2.2 Kết quả giải bài toán bằng bốn phương pháp số và theo lý thuyết 31Hình 2.3 Sự phân tín AD và chu ky kéo dài PE: 3Hình 2.4 Độ cứng cát tuyến và độ cứng tiếp tuyết 34Hình 2.5 Quan hệ lực - biến dạng 36Hình 2.6 Biểu đồ lap trong một bước thờ gian cho các hệ phi uyển +

in 3.1 Mặt bằng kết cầu và khung điễn hình 41 Hình 3.4 Lý tưởng hoá khung ngang chịu tác động của động đất 42

‘Hinh 3.2 Gia tốc nền động dat loại I trong tiêu chuẩn thiết kế JRA của Nhật Bản 43

Hình 3.3 Gia tốc nề ế IRA của Nhật Bản 44động đất loại I trong iêu chuẩn thiếtHình 3.5 Sơ đồ tóm tắt các bước giải dựa trên phương pháp sai phân trung tâm 5

Trang 8

Hình 3 6 Biểu đồ lịch sử chuyển vị tính toán với gia tốc nền động đất loại I tho

phương pháp sai phân trang tâm 48Hình 3.7 Biểu đồ vận tố tính toán vớ gia tốc nén động đắt loi I theo phương phápsai phân trang tâm 49Hình 3.8 Biểu dé gia tốc tính toán với gia tốc nền động đắt loại I theo phương pháp sai

phân trung tâm 49

Hình 3.9 Biểu dd lich si chuyỂn vị tính toán với gia te nền động dit loi I theophương pháp sai phân trung tâm 32

Hình 3.10 Biểu đồ vận tốc tính toán với gia tốc nén động đắt loại II theo phương pháp

sai phân trừng tâm 33Hinh 3.11 Biểu đồ gia td tính toán với gia tốc nền động dt log I theo phương phápsai phân trang tâm 33 inh 3.12 Sơ đồ tóm tt các bước giải dựa trên phương pháp NewMark 5s

Hình 3.13 Đồ thị lịch sử chuyên vị tinh toán với gia tốc nÊn động đắt loại theo

phương pháp Newmark 38Hình 3.14 Đỗ thị vận tốc tính toán với gia tốc nền động dit loại I theo phương pháp

Newmark đã

Hình 3.18 Đồ thị gia tbc tính toán với gia ốc nền động đất loại I theo phương phápNewmark 63Hình 3.19 Sự sai khác của chuyển vị với gia tổ 64Hình 3.20 Sự sai khác của vận tốc với gia tố 65Hình 3.21 Sự sai khác của gia tốc với gia tố 65Hình 3.22 Sự sai khác của chuyển vị với gi 66

Hình 3.23 Sự sai khác của vận tốc với gia the nén loại IL 66

Hình 3.24 Sự sai khác của gia tốc với gia tốc nền loại II 6T

Trang 9

DANH MỤC BANG BIEU

Bảng 2.1 Phương pháp sai phân trung tim 24

Bang 2.2 Phuong phip gia tốc trung bình và gia tốc tuyển tính 26

Bang 2.3 Phương pháp NewMark: Hệ tuyển 29Bang 2.4 Vòng lặp Newton - Raphson cải tid 38Bảng 2.5 Phương pháp Newmark: Hệ phi tuyển 39

Bảng 3.1 Tom tắt ké qua tinh toán với gia tốc nỀn động đất loại I theo phương pháp

sai phân trung tâm 46Bang 3.2 Tóm tắt kết quả tính toán với gia tốc nền động đắt loại II theo phương pháp.sai phân trung tâm, SIBang 3.3 Tóm tit kết qua tính toán với gia tốc nén động đất loại I theo phương phpNewmark 56

Bảng 3.4 Tóm tắt kết quả tính toán với gia tốc nền động đất loại I theo phương pháp

Newmark 60

Trang 11

1 Tính cấp thiết của đề tài

“Trong lịch sử tổn tại và phát triển, nhân loại phải đối đầu với các tai hoạ thiên nhiênnhư lũ It, hạn hán, bão 16, động đắt, núi lửa, sóng thần Trong đó, động đắt là mộthiện tượng thiên nhiên gây ra những thăm hoạ kinh khẳng nhất cho con người và cáccông trình xây dựng ĐỂ bảo vệ sinh mạng của mình và các tài sản vật chat xã hội, con

người đã có rit nhiều nỗ lực tong việc nghiên cứu phòng chống động dit, Tuy đã có những bước ngoặt rit ngoạn mục trong lĩnh vực này nhưng cho đến nay con người vẫn

không ngăn được những thảm hoạ do động dat gây ra Các trận động đất xảy ra trong.

những năm gần đây nhất tai Nhật Bản (1995), Thổ Nhĩ Kỳ (1999), Hy Lạp (1999), Đài

Loan (1999), An Độ (2001), Apganistan (2002), Iran (2004), Inđônêsia (2004), Haiti(2010), Chile (2010), Trung Quốc (2010), Inđônêxia (2010) đã chứng minh đó Với trình độ khoa học - công nghệ hiện nay, con người chưa có khả năng dự báo một cách chính xác động đất sẽ xây ra lúc nào, ở đâu, con người chưa có biện pháp phòngchống động đất chủ động như phòng chống bão hay lũ lụ Trong hoàn cảnh đó con

người ngoài việc phải nghiên cứu các phương pháp nhằm hoàn thiện hơn nữa khả năng

dy báo về động đắc chúng ta cũng phải tip tục nghiên cứu các phương pháp tinh toánxây dựng các kết cầu công trình chịu tác động của động đất.

“Trên thể giới và Việt Nam có nhiều nghiên cứu và phương pháp tính kết clu chịu động

đất khác nhau Nhưng tính toán động đất luôn la vấn để phúc tạp vì vây việc nghiên

sứ các phương phip tính oán và trên cơ sỡ đó rút ra ác kết luận, đánh giá luôn luôn

có ý nghĩa thực tế nhằm phục vụ cho công tác thiết ké công trình,

2 Mục tiêu của đề tài

“Tim phản ứng động của kết cấu khung ngang nhà công nghiệp một ting bằng bê tôn

sốt thép theo phương pháp số

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Ứng xử của khung ngang nhà công nghiệp một tằng bằng bê tông cốt thép khi

động của động đất

Trang 12

4 Nội dung nghiên cứu.

~ Nghiên cứu về phân ích động kết cầu công tình.

- Nghiên cứu lời giải số của phản ứng động

~ Nghiên cửu phân ứng động của khung ngang nhà công nghiệp một bằng bằng bê tông

cốt thép khi chịu tác động của động đắt.

5 Phương pháp nghiên cứu

- Thu thập thông tin: thư thập từ ede ti liệu, đề ti, dự ániên quan đến phân tích độngkết cấu công trình

- Phương pháp phân tích, tổng hợp.

Trang 13

'CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE PHAN TÍCH ĐỌNG KET CAU CONGTRINH

1.1 Các kết cấu đơn giãn

“Chúng ta bắt đầu nghiên cứu về động lực công trình với các kết cầu đơn giản như giản che 6 Hình 1.1 và bể chứa nước trên cao ở 1.2 Trong thực tế ng ta phải quantâm đến sự ng động của các kết cấu này khi phải chịu lực ngang ở chuyển động rênmặt đt hoặc chịu lực ngang gây ra do một trận động đắc Hệ gọi la kết cầu dom giản vìchúng có thể lý tưởng hóa như một khi lượng tập trung hoặc một khdi lượng m đượcchống đỡ bởi một kết cấu không khối lượng có độ cứng k theo phương ngang Sự lýtưởng hỏa như vậy phù hợp với giàn che này với một mái bê tông nặng được chống đỡbởi các cật ông thép nhẹ, có thé được coi là không có khối lượng Mái b tông rất cứng

Hệ t

linh hoạt của kết cấu trong chuyển vị ngang được cung cấp hoàn toàn tử cột2g lý tưởng được thể hiện trong Hình L3a với một cặp cột chống đỡ độ dinhánh của mái bẽtông Hệ thống này có khối lượng m bằng khối lượng của mái và độcứng k của nó là tổng độ cứng của các cột ống iêng lẻ

Hình 1.1 Giàn che tại Macuto-Sheraton gần Caracas, Venezuela đã bị phá huỷ bởi

động đắt ngày 29/7/1967 [1]

Trang 14

Hình 1.2 BỂ chứa nước bằng bê tông cốt thép ở độ cao 40fttrên cột đơn bể tông gin

sin bay Valdivia [1]

Sự lý tưởng hoá tương tự, thể hiện trong Hình 1.36, phù hợp với bể chứa khi nó dy

nước Với việc xả nước không thé thực hiện được trong bể chứa diy, n6 là một khốinặng m được chống đỡ bởi một thấp trong đối có thể dược giả định là không có khốilượng Thấp côngsôn chống đỡ bể nước cũng cắp độ cứng k cho kết cấu Trong thờiđiểm này, chúng ta sẽ gia định rằng chuyển động ngang cin kế cấu này là nhỏ theonghĩa các kết cau đỡ bị biển dạng trong giới han co giãn tuyến tính của chúng

Trong chương này chúng ta sẽ xét phương trình vỉ phần diễu khiển sự địch chuyển

ngang u(t) của các kết cầu ý tưởng mà không có lục kích thích bên ngoài hoặc chuyển

động của đất là

Trang 15

mũ + kủ =0) ay

Kết qua của phương trình này chỉ ra rằng nếu khi lượng của các hệ lý tưởng hoá của Hình 1.3 được đặt qua một số chuyển vị ban đầu u(0), sau đó được giải phóng và cho phép chuyển động tự do hoặc chuyển động về phía trước và về trang thấi cân bằng ban đầu, Như trong Hình 1.3c, sự dịch chuyển tối đa tương tự xảy ra dao động saudao động: những dao động nay tiếp tục mãi mãi và những hệ thong lý tưởng này sẽkhông bao giờ đừng lại Tắt nhiên điều này không thực tổ Trực giác cho thấy rằngnếu mái của Giàn che hoặc trên cing của bể nước được kéo bing một sợi đây thững

và diy thùng bị cắt đột ngột, kết cầu sẽ dao động với biên độ luôn luôn giảm và cuỗi

nh bày trong Hình 1.4 Theo kỳ vọng, sự chuyển động của các mô hình kết cầu này

sẽ dùng lại theo thời gian, đối với mô hình kính nhựa dẻo sự dừng lại nhanh hơn so với khung nhôm,

Trang 16

khủng kính nhựa dễo Hình 1.4 Mô hình và kết quả dao động tr do của mé hình khung nhôm và mô hình

khung kính nhựa do [1]

Quá trình làm rung động ổn định theo biên độ được gọi là giảm chắn Trong giảm chắn

động năng và năng lượng biển dang của hệ thống rung động được tiêu tan bởi các cơchế khác nhau mà chúng ta sẽ dé cập đến sau đây Chúng ta có thé nhận ra rằng một cơ

Trang 17

chế hip thụ năng lượng nên được bao gồm sự sự lý tưởng hóa kết cầu để diễn ta đượcđặc tính chuyển động trễ quan sit được trong các thí nghiệm dao động tự do của mộtkết cu Các yếu tổ giảm chin được sử dụng phổ biển nhất là bộ giảm chấn nhớt, mộtphần bởi vì nó là đơn giản nhất để xử lý về mặt toán học.

1.2 Hệ một bậc tự đo

Hệ khảo sit được thể hiện qua sơ đỗ Hình 1.5 Hệ bao gdm một khối lượng tập tring ởmức mái, một khung không khối lượng có độ cứng, và một bộ giảm chấn làm tiêu haonăng lượng rung của hệ Các đẫm và cột được gi định fa không cổ biển dạng dọc trục

Hệ này có thể được coi là một sự ý tưởng hoá kết cấu nhà một ting Mỗi thành phần

kết cấu (dim, cột, tưởng ) của công trình thực sẽ góp phần vào quán tính (khốilượng), din hai (độ cứng hoặc tính dẻo), và sự tiêu hao năng lượng (giảm chắn) của

kết cấu Trong hệ lý tưởng hóa này có ba thành phần riêng biệt thành phn khối

lượng thành phần độ cứng, và thành phần giảm chin,

độ cứng của kết sấu so với bậc tự do cin thiết để phân tích động Xét khung một ting

Cée bậc tự do thông thường.

của Hình L5, bị hạn chế chỉ dã chuyển theo hướng lực tác dụng, Các vẫn để phân tích

tình phải được xây dựng với ba bộc tự do chuyỂn vị thẳng và bai chuyển vị xoay ti nút

để xác định độ cứng bên của khung Ngược lại, kết cầu chỉ có một bộc tự do sự dich

chuyển bên để phân tích động nếu nó được lý tưởng hoá với khối lượng tập trung ở một

vị tí, điển hình ở cao độ mái Do đó, chúng ta gọi đây là hệ một bậc tự do (SDF)

Trang 18

Hai loại động lực tác dung sẽ được xét (1) ngoại lực p(t) theo phương ngang (Hình

1.52), và (2) chuyển động của dit do động đắt u() (Hình 1.5b) Trong cả bai trường,

hợp, biểu thị sự dịch chuyỂn tương đối giữa khổi lượng và chân công tình

1.3 Quan hệ lực - chuyển vị

Xếthệ như trong Hình 1.6a không chịu lực động tác dung chỉ chịu ấp lực tĩnh được tácđộng bên ngoài fs đọc theo bộc tự do u như trên hình Cúc nội lực chống lại sự dịchchuyển u bằng nhau và ngược với ngoại lực fs (Hình 1.6b) Để xác định mối quan hệgiữa lực fS và chuyển vị tương đối u phụ thuộc vào biển dang của hệ kết cầu Méi quan

hộ giữa lực - chuyển vị này có thé là tuyển tính ở các biển dạng nhỏ nhưng sẽ trở nênphi tuyến khi biến dạng lớn; hai mối quan hệ tuyến tính và phi tuyến được thể hiệntrên Hình 1.6c và 1.6

Đối với một hệ tuyển tính mỗi quan hệ giữa lục fS và biến dang w là tuyển tính, có

nghĩa là

s=ku d2)

Trang 19

“Trong đó: k là độ cứng ngang của hệ, đơn vị của nó là Iye/chigu đà Nem giả thiết

trong phương trình 1.2 là mỗi quan hệ tuyến tinh xác định cho các biển dạng nhỏ của

kết cầu cũng có giá tỉ tương đối với các biển dang lớn hơn Bởi vì lực cản là một hàm

6 giá tị của u, hệ này có tinh din hồi; do đó chúng ta sử dụng thuật ngữ tuyển tínhđàn hồi

éu cao h, môđun din hỗi E,Xét khung như Hình L7a với chiều dồi nhịp L c

môment quán tính của mặt cắt ngang đổi với trục uốn bằng Ih và Te cho dim và cộttương ứng: Các cột được ngầm cổ định tại chân cột Độ cũng bên của khung có thể

đảng xác định cho hai trường hợp nguy hiểm: Nếu dim cứng (nghĩa là độ cứng uốn

Hình 1.7 Hệ tuyển tính din hồi

(Quan sát thấy rằng hai giá tri nguy hiểm của độ cứng dim, độ cứng bên của khung là

độc lập với L, chiều đài dim,

‘DG cứng bên của khung cùng độ cứng tổng thể, thực tế của dim có thể được tính bằngcác phương pháp chuẩn về phân tích kết cấu tĩnh Ma trận độ cứng của khung đượccấu thành đối với ba DOF: chuyển vị bên u và góc xony của hai mỗi nối oft dim

(Hình 1.7a) Bằng cách cân bằng tĩnh hoặc loại bỏ bậc tự do góc xoay, mỗi quan hệ lực.

Trang 20

+ chuyên vị của phương trình L2 sẽ được sắc định Ap dụng phương pháp này vào một

khung với L = 2h và Eh 1 Độ cứng bên của nó đạt được

k2

Th

Độ cứng bên của khung có thé được tinh tương tự đối với bắt kỳ git l và

dạng các hệ số độ cũng khung đã được nghiên cứu trong Phụ lục 1 Nếu các biển dạngcắt trong các phần tir bị loại bỏ, kết quả có thé được viết dưới dạng:

24EL, 12p+l

Trong đó: p=BAL, là tỷ lệ độ cứng của dim với cật Đi với p~0, z và —, phươngtrình L6 trở vỀ kết quả của các phương trình 1.3, 1.4, và 1.5 tương ứng Độ cứng bên

được về như một hàm của p trong Hình 1.8; nó được tăng theo cấp số nhân của 4 cũng

như p tang từ 0 đến vô cùng

1.3.2 Hệ không dan hỗi

dạng đối với các kết cấu điễn hình bị biến dạng theo chu kỳMỗi quan hệ lực - bi

được thể hiện tong Hình 1.9 Đường cong tải ban đầu là phi tuyén ở các biên độ biểndang lớn hơn, và các đường đỡ vả tăng tải lại khác với đường tải ban đầu

10

Trang 21

Hình 1.9 Quan hệ lực - chuyển vị của một edu kiện kết cầu thép [1]

Điều này ngụ ý rằng lự 1 tương ứng với biển dang u không phả là một giá tị và phụthuộc vào lịch sử của các biển dạng và về việc liệu sự biển dang dang tăng (vận tốcdong) hoặc giảm (vận tốc âm) Như vậy, phản lực có thể biểu diỄn như sau:

=u ay

‘Quan hệ lực - biển dang của khung một ting lý tong hoá (Hình 1.6a) biển dang trongmiễn không din hỏi có thé xác định bằng một trong hai cách Một phương pháp tiếpsân là sử dung các phương pháp phân tich cấu trúc tĩnh phí tuyển Ví dụ, trong việcphân tích một kết cấu thếp với một quy luật ứng suit biển dạng giã định: việc phântích theo doi sự bắt đầu và sự lan rộng của ứng suất ở các vị trí quan trọng và sự hìnhthành các khớp déo dé đạt được đường cong tải ban đầu (o-a) thể hiện trọng Hình 6c.Cie đường tải (a-c) và tải lại (ca) có thé được tinh toán tương tự hoặc có thé đượcđịnh nghĩa từ đường cong tải đầu tiên bằng các giả thuyết hiện tại Một các tiếp cậnkhác la xắc định lực không din hồi - mỗi quan hệ của bé mặt như một phiên bản lýtưởng của dữ liệu thực nghiệm, như trong Hình 1.9.

“Chúng ta quan tâm đến nghiên cứu phản ứng động của các hệ không đàn hỏi bởi vìnhiễu kết cấu được thiết kế với mong muốn ring chúng sẽ chịu được nứt ứng suit vàthiệt hại trong quá trình rung ắc mạnh do động đất gây ra

Trang 22

1.4 Lực cân nhớt

Nhu đã dé cập ở trên, quá trình dao động tự do giảm din theo biên độ được gọi là giảm.

hác

“Trong giảm chắn, năng lượng của hệ rung lắc bị tiêu hao bởi các cơ cl

nhau, và thường có nhiều cơ chế có thể hiện diện cùng một lúc Trong các hệ "sạch” đơn giản như ic mô hình phòng thí nghiệm ở hình 1.4.1, hầu hết sự tiêu hao năng, lượng có thể x din hồi của vật Tiga

thực tế,chúng bao gm các ma sit kết nối thép, mở và đồng các vết nứt nhỏ trong bê tông, ma

á giữa kế ấu và các yêu tổ không kết cấu như các trồng ngăn, Cổ vẻ như không thểxác định hoặc mô tả toán học được từng cơ chế giải phóng năng lượng này trong một

và từ ma sắt trong khi một chit rắn bj biển dạng Tuy nhiên, trong các kết cá

toà nhà thực

Chính vì vậy sự giảm chấn tong các công trình thực tế thường được diễn giải theo

thực cách thức lý tưởng hoá cao Đối với nhiều mục đích, sự giảm cÍ rong kết cấu của hệ một bậc tự do động có thé được lý tưởng hoá một cách thoi ding bởi một

bộ chống rung nhớt hoặc bộ giảm chấn Hệ số giảm chin được lựa chọn sao cho năng,lương rung lắc tiêu hao trơng đương với ning lượng đã được phân tin rong tắt cả cáccar chế giảm chin, kết hợp, iện tại nó à kết cấu thực tẾ Sự lý trởng hoá này đo đồđược gọi là lực cân nhớt tương đương.

Tình 1.10 cho thấy một bộ giảm chấn nhớt tuyển tính chị lực dọc theo bộc tự doNội lực của bộ giảm chất

Như thị

bằng nhau và ngược lại với ngoại lực tác dụng (Hình 1.10b),

mm trong Hình 1.10¢, lực giảm chấn liên quan đến vận tốc u xuyên qua bộsim chấn nhớt tuyển tính bằng:

Trang 23

Không giống như độ cứng của kết cu hệ số cản nhớt không thể được tính từ kíchthước của kết cấu và kích thước của các phần tử kết cấu Điều này không đáng ngạcnhiên bởi vi, như chúng ta đã ni ở trên, không thể xá định được tắt cả các cơ chế tiêután năng lương rung lắc của các kết cấu thực tế Do dé các thí nghiệm rung lắc trên kếtcấu thực tẾ cung cấp dữ iệu để đánh giá hệ số giảm chắn Dây có thé à các thí nghiệmrung lắc tự do dẫn đến các dữ liệu như được thể hiện trong Hình 1.10: tốc độ đo được

‘ota chuyển động tễ trong dao động tự do sẽ là cơ sở để đánh giá hệ số cản nhớt Tínhchit giảm chan cũng cổ thể được xác định từ các thí nghiệm dao động bit buộc

Bộ giảm chắn nhớt tương đương được ding để mô phỏng sự iêu hao năng lượng ở cácbiến độ si lệch rong giới hạn co giãn tuyến tính của toàn bộ kết cấu Trong phạm vỉtiến dạng này, hệ số căn nhớt e được xác định từ các thí nghiệm có thể thay đổi theo biên độ bị

xết trong phân tích động Nó có thể được xử lý gián

¡ biên độ biếtdang liên quan đến giới hạn đàn hồi tuyển tính của kết cấu.

th của bộ giảm chin này thường không đượcdạng, Tính không tuyể!

p bằng cách chọn một giá tịcho hệ số cán nhớt phù hợp n dang dự kiến, thường được coi là biến

Nang lượng bổ sung bị hấp thy do ứng xử phi tuyển của kết cầu khi các biến dang lớn.hơn Dưới các lực tuẫn hoàn hoặc biến dạng, hành vi này bao hàm sự hình thành một

vòng lặp trễ giữa biến dang và lực (Hình 1.6c) Năng lượng hắp thụ trong một chu kỳ

biển dang giữa giới hạn biến dang được

đình 1

giảm chin nhớt, đặc biệt nế

bằng diện tích của vòng tròn trễ abcda) Sự hấp thụ năng lượng này thưởng không được mô phông bing một bộ

"ích thích là chuyển động của động đất, Thay vào đó,cách tgp cận pho biển và trực tiếp nhất để giải thích sự tiêu hao năng lượng thông qua tinh không đàn hi là mỗi quan hệ không dan hỗi giữa lực cản và biển dạng, như trongHình lóc và 1.9, để giải phương trình chuyển động Các mi quan hệ lực biến dạngnhư vậy thu được từ các thí nghiệm trên các kết cấu hoặc các kết edu ở tốc độ biếndang chậm, do đó loại trừ bắt kỳ sự tiêu hao năng lượng nào phát sinh từ các phản imgphu thuộc tốc độ Cách tip cận thông thường là mô hình sự hp thy này rong miễn

phi ruyén của biển dang bằng một phẫn từ giống phần từ chống rùng nhớt (viscousdamper, phần từ này đã được định nha từ trước đó cho ác biển dang nhỏ hom trong miễn dan hồi tuyến tính.

Trang 24

1.5 Phương trình chuyển động: Ngo:

Hình 1.11a thể hiện khung một ting được lý tưởng hoá đã được trình bày ở phần trước, tải trọng động p(t) được tác dụng bên ngoài theo hướng bac tự do u Ký hiệu này đượchiểu rằng lực p thay đổi theo thời giant

rủ bã bã st 2 >,=< "=<

Minh 1.11 Khung một ting lý tường hoá ngoại lực tác động

Sự chuyển vị của khối lượng cũng thay đổi theo thi giam: nỗ được biểu diễn bằng u()Trong các phin 1.5.1 và 1.52, chúng ta nhận được phương trình vi phân điều khiển sựdịch chuyển u() bằng hai phương pháp: sử dụng định luậ II NewTon (1) và sự cân bing

động năng (2) Một quan điểm thay thé khác cũng sẽ được trình bày trong phan 1.5.3

1.5.1 Sự dụng Định luật II Newton

Các lực tác động lên khối lượng tại một thời điểm nào đó được thể hiện trong Hình1.11b Chúng bao gồm ngoại lực p(0, lực đản hồi (hoặc không đàn hồi) Í, và lực giảmchấn Íy Chiều đương của ngoại lực p(t) chuyển vi a() vận tốc ad) và gi tốc HA)cùng chigu đương của trục x Các lực din hồi và giảm chin được t theo hướngneue lại vì chúng à nội lực chống lại sự biển dạng và vận ốc tương ứng

Két quả lực dọc theo trục x là pf, -f,, và định luật II Newton cho phương trình:

mil q9)

mũi #f, +f, =p) 10)

Phương trình nay sau khi thay thé phương trình (1.2) và (1.8) trở thành:

mù + ear ku = pt) aay,Đây là phương trình chuyển động diéu chỉnh sự biển dang hoặc chuyển vị u(t) của kếtcấu lý tưởng trong Hình 1.119, được cho là tuyển tính din hồi, chịu ngoại lực độngp(t) Các đơn vị khi lượng là lucia tốc

Trang 25

Kết quả này có thé d ding được mở rộng đến các hệ không đàn hồi Phương trinh(19) và (1.10) vẫn còn hiệu lực và tắt cá những gì cin làm là thay thé phương trình(12), giới hạn cho các hệ tuyển tính, bằng phương tình (L7), cổ giá tị đổi với hệkhông đàn hỏi Đối với các hệ như vậy, phương trình chuyển động là

mũ + ever £ (08 = ptt) (112)

1.5.2 Động lực cân bằng

Theo kiến thức đã học về cân bằng lực, các kỹ sư có thể dim thấy nguyên tắc

DAlembert của động lực cân bằng Nguyên tắc này dựa trên khái niệm lực quán tính

hur edu, một lục tương đương với khỏi lượng tăng sắp nhiều lần và hoại động theo

hướng ngược với gia tốc, Có thể cho rằng vớ lực quán tính xuất hiện, một hệ sẽ dạt

trang thi cân bằng tai mỗi thời điểm tức thời Do đó một sơ đồ của một khối lượng

dich chuyển có thể nút ra và các nguyên tắc tinh học có th được sử dụng để phát triểncác phương trình chuyển động.

Hình 1.11¢ là sơ đồ tại thời điểm t với khối lượng được thay thể bằng lực quấn tính

han biệt lực "hư cấu” nảy với lựccủa nó, được thể

thực Thiết

thấy phần trước bằng cách sử dụng định luật II Newton,

bằng một đường nét đứtlập tổng của tắt cả các lực bằng 0 cho phương trình (1.10), đã được tim15.3 Độ cứng, giảm chắn và các thành phần khối lượng

“Trong phần nảy, phương trinh cho khung một ting được xây dựng dựa trên một quanđiểm khác Dưới tác động cia ngoại lực p(t) trang thái của hệ được mô tả bằng chuyển

vi u(t), vận tốc We) và gia tốc WO) (Hình 1.124)

Trang 26

Hình dung hệ như là sự kết hợp của ba thành phần thuần tuý: (1) thành phần độ cứng:khung không có giảm chin hoặc khối lượng (Hình 1.12b); (2) thành phn giảm chấn:khung có tính giảm chấn nhưng không có độ cứng hoặc khối lượng (Hình 1.12); và

(3) thành phần khối lượng: khối lượng mái mà không có độ cứng hoặc giảm chắn của

khủng (Hình 1.124) Ngoại lục f, đối với thành phần độ cứng cổ liên quan đến chuyển

vị w bởi phương trình (1.2) nếu hệ có tính din hỗi tuyển tính, ngoại lực , trên thànhphần giảm chấn có liên quan đến vận tốc ý theo công thức (L8), và ngoại lực f, trênthành phần khối lượng có liên quan đến gia tốc bằng f= ml, Ap lực ngoài ple) ápdụng cho toàn bộ hệ do d6 có thể được hình dung như phần bổ giữa ba thành phần của

kết cấu, và f +f, +f, phải bằng lục tác dụng p(t) dẫn đến phương trình (1.10) Mặc

dù quan điểm thay thé này dường như không cần thiết đối với hệ đơn giản như Hình1.12a, nhưng nó tắt hữu ích cho các hệ phức tạp

1.6 Hệ khối lượng fo xo giảm chắn

Hệ một bậc tự do động đã được giới thiệu bằng cách IY tướng hoá một kết cấu khungmột ting (Hình 1.11a) Thông thường hệ một bậc tự do là một hệ khối lượng - lò xo -

giảm chắn như trong Hinh 1.13a Các động lực của hệ này được phát triển rong sáchgiáo khoa về chuyển động cơ học và vật lý cơ bản Nếu chúng ta xét các lờ xo và bộ giảm chắn không khối lượng, khối lượng tuyệt đổi cứng và tắt cả các chuyển động

theo hướng trục x, ta được hệ một bậc tự do động Hình 1.13b cho thấy các lực tácdụng lên khối lượng: chúng bao gồm lực kháng din hồi, f, = ku, được thực hiện bởi

một lò xo tuyển tính của độ cứng k, lực cản giảm chắn, f, = ef, do một bộ giảm chin

nhót tuyển tính Ap dụng định luật II Newton sau đồ cho ta được phương trình (1.10)

"Ngoài ra, phương trình tương tự thu được bằng cách sử dụng nguyên lý D'Alembert vàviết ra phương trình cân bằng cho các lực trong sơ đổ lực ngẫu nhiên bao gồm lực

từ trước choquán tính (Hình 1.13) RO rằng là phương tỉnh chuyển động bắt ng

khung lý tưởng một ting trong Hình 1.11a cồng cỏ gi trị đối với hệ thông khuếch đạikhối lượng ở hình 1.13a

Trang 27

“Trong các vùng dễ bị động đắt, vẫn 48 chính của động lực kết cầu liên quan đến các kỹ

sự là ứng xử của các kết cầu chịu động đắt gây ra bởi sự chuyển động của chuyển động

cửa nên của kết cấu, Sự dich chuyển của mặt đất được biể diễn bội uạ sử dịch chuyển

tuyệt đối của khối lượng bằng tÝ và sự địch chuyển tương đối gia khí lượng và mặtđất bằng u (Hình 1.14) Tại mỗi thời điểm, sự dịch chuyển này liên quan đếm

“rong đốc và cùng trong một hệ tam chu và chiều dương của chứng Ia cùng chiềuPhương tình chuyển động của hệ một ting lý tưởng trong Hình 1.1éa bị kích thíchđộng đất có thé được rút ra bằng bit kỳ phương phấp nào trong mục 1.5 Ở đây chúng

Trang 28

Chỉ sự chuyển động tương đối giữa khối lượng và chân của hệ do sự biến dang của kết

cấu tạo ra lực din hồi và giảm chắn (nghĩa là, chuyển vị tổng thể của khung cứng

không tạo ra nội lục) Như vậy đối với một hệ tuyển tỉnh các phương trình (1.2) và(1.8) vẫn có hiệu lực Lực quán tính f, iên quấn đến gia tốc đ của khối lượng:

mi cứết fy (ua = -mể(0) aay

So sánh các phương trình (1.11) va (1.16), hoặc các phương trình (1.12) va (1.17), thấyrằng các phương trình chuyển động cho hệ kết cầu chịu hai sự tác động khác nhau - giatốc nền (0) và ngoại lực = -mt() là một và giống nhau Do đó, chuyển vị hoặc

ig hệt chuyển vị u(t)tiến dụng tương đốt (7) của kết cấu do gì tốc nền (9 sẽ

của hệ kết cấu nếu chân của nó inh và chịu một lực tác động = -md(t) Như

trong Hình 1.15, chuyển động của mặt đất có thể được thay thể bằng lực động đất hiệu

«qua (thé hiện bằng chỉ số “et?

Past) (0) q18)

Lực này bằng tich của khối lượng và gia ốc nén, và ngược li với gia tốc nền Điềuquan trọng là lực động dat hiệu quả ty lệ thuận với khối lượng của kết cầu Vì vậy, nhàthiết kế kết cấu làm tăng lục động đắt hiệu quả nếu khối lượng kết cầu tăng lên

Trang 29

Pet) ==mi()

= t0

4 Mong cố định

Hin 1.15 Lực động đất hiệu quả: chuyển động ngang của mặt đất

Mac dù cúc thành phần quay của chuyển động rên mặt dit không được đo trong cáctrận động dit, nhưng chúng có thể được ước tinh từ các biển đổi cia thành phần đođược và nó là mỗi quan tâm để áp dụng các khái niệm trước cho dang tác động nàyVới mục dich này, xế thấp công xôn trong Hình 1.16a, có thể được coi

tưởng hoá bể chứa nước wong Hình 1.2, chịu lực xoay dưới chân 0,

tr

một sự lý

+ Peal)

——., J2; Móng ngàm cổ địnhinh 1.16 Lực hiệu quả của động đắc Chuyển động quay của mặt đắt

‘Ting chuyển vị u" của khối lượng được ạo ừ hai phần: u liên quan đến sự biển dang

của kết cu và thành phan thân tuyệt đối cứng hô, trong dé h là chiều cao của khốilượng so với chân hệ Tại mỗi thai điểm, sự địch chuyển liên quan đến

u40) = u60) +h9,(0) (19)

‘Cie phương trình (1.14) và (1.15) vẫn còn hiệu lực nhưng toàn bộ gia tốc Ht) bây giờ

phải xác định từ phương trình (1.19) Liên kết tat cả phương trình với nhau ta được:

nae a = nh) (120)

Lire động đất hiệu quả với thành phần quay của chuyển động trên mặt dt là

sot) aa

Trang 30

CHUONG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC CUA LOI GIẢI SÓ KHI PHAN TICH

ĐỘNG

3.1 Phương pháp bước thời gian

Đối với một hệ không đản hồi, phương trình chuyển động được giải quyết bằng sổ là

Tuy thuộc vào điều kiện ban đầu: u = u(0); đ= 0)

Hệ được gia định có độ cân nhớt tuyển tính, các dạng giảm chắn khác, như giảm chấn

phí tuyển cũng sẽ được xét đến và làm rõ sau Điều này hiểm khí được thực hiện vì thiểu thông tin vé giảm chắn, đặc biệt ở các biên độ chuyển động lớn Lực tác động

p(t) được cho bởi một tập hợp các giá trị rời rac p,=p(t),¡=0 đến N (Hình 2.1)

Quang thời gián:

“Trong đó: (f,), là lực cản tai thời điểm i; (f,), =ku, cho một hệ tuyển tinh dân hồi

nhưng sẽ phụ thuộc vào lịch sử trước của sự địch chuyển và vận tốc nếu hệ Không

dn hồi Các phương pháp số sẽ cho phép chúng ra xác định số lượng phản ứng tụ,

đy,, và đụ, tại thời điểm tức thì (L+ 1) mà thoả mãn phương tinh (2.1) tại thời

êm (+1)

my, + cất, + Ear = Pr 24)

20

Trang 31

Hình 2.1 Ký hiệu cho phương pháp bước thời gianKhi áp dụng liên tếp với 0,1, 2, 3, phương pháp thời gian đưa ra đáp ứng mong,

, 1, 2, 3, Các điều kiện ban đầu đã biết cung cấp cinmuốn tại mọi thời điểm ¡ =

thông tin cn thiết để áp dụng phương pháp.

Bước từ thời gian ¡ đến ¡ + 1 thường không phải là một phương pháp chính xác Nhiều

phương pháp gin ding cổ thé được thực hiện theo phương pháp số Ba yếu tổ quan

trong đối với một phương pháp số là (1) hội tụ - khi thi gian giảm, phương số phải

tiếp cận phương pháp chính xác, (2) tinh én định - phương pháp,

có mặt của các lỗi làm tròn số, (3) độ chính xác - các phương pháp số phải cung cấpkết quả gần đủ đẻ phương pháp chính xác

2.2 Phương pháp sai phân trung tâm.

Phương pháp này dựa trên sự chẳnh lệch khác biệt hữu hạn của các dẫn xuất thời gian

“của sự dich chuyển (tức là vận tốc và gia tốc) Thực hiện các bước thời gian không đổi,

Ai, = Ar, biểu thức sai phân trung tâm của vận tốc và gia tốc tại thời điểm ¡ là:

Trang 32

Thể các biểu thie gin đúng này cho vận tốc và gia tốc vào phương trnh (2.3), chuyển

về các hệ đàn hôi tuyển tính, được:

sử dụng phương trình (2.4), phương trình chuyển động tại thờ

lực đản hồi và giảm chấn có thể được tính toán rõ ràng bằng cách sử dụng những

2

Trang 33

chuyển vị đã biết tu, ue, và vận ốc af, Wh, Các phương pháp này được gọi là phươngpháp hiện.

Do đó tú, và wy là cần thi Š sắc định uy; chuyển vị ban đầu 0, là đã biết Để xácđịnh uw, sử dụng phương trình (2.5) và 2.6) cho i= 0:

Điều này không bao giờ hạn chế đổi với các hệ một bậc tự do vì nên chọn bước thời

gian nhỏ hơn nhiều lần để có được kết quả chí xác, Thông thường, AUT, <0,1 để

xác định đáp ứng diy đủ và trong hẳu hết các phân tích phản ứng động đất có th là

Trang 34

một bước thời gian ngắn hơn, thường là At=0,01 đến 0,02 gidy, được chọn để xácđịnh chính xác gia tốc nền ag (0)

Bảng 2.1 tóm tit các giải pháp bước thời gian bằng cách sử dụng phương pháp saiphân rung tâm được thực hiện trên máy tính

Bang 2.1 Phương pháp sai phân trung tâm.

Bước 1: Tính các gi tr ban đầu

'Bước 3: Lap lại bước thời gian tiếp theo

Thay i bằng i+ và lấp lại bước 2.1, 22, và 23 cho bước thi gian tgp theo

Trang 35

2.3 Phương pháp Newmark

2.3.1 Phương trình cơ bản

Năm 1959, N M Newmark phát triển một nhóm các phương pháp bước thời gian dựa

trên các phương trình sau:

1 =U, H(At)aBE+[(0.5-B)( At)” JH [D(At) J, (2.20)

Cée tham số y và B xác định sự thay đổi gia tốc qua một bước thời gian và xác định

tính ổn định, chính xác của phương pháp Lựa chọn điển ình y= và =<<~ là thoảAm.

era

mãn tit cả các quan điểm, cả về độ chính xác Hai phương trinh này, kết hop với

phương trình cân bằng (2.4) vào bước thời gian cuối cùng, cung cắp nên ting cho việc tính toán u,.„, Wf, và Mk, tại thời điểm i+] từ u,, We và đ tại thời điểm i đã biết Phép lập là cần thiết để thực biện các tính toán này vì đt, chưa biết xuất hiện bên về phải

của phương trình (2.19) và (2.20).

Đối với hệ tuyến tinh, có thể sửa đổi công thúc ban đầu của Newmark, tuy nhiên, để

10) mà không cần phép lặp Trước khi

mô tả sửa đổi này, chúng ta chứng minh hai trường hợp đặc biệt của phương pháp.

cho phép giải phường trình (2.4) và (2.19); (

Newmark là các phương pháp gia the tung bình và gia tốc tuyến tính ổi tiếng

2.3.2 Trường hợp đặc biệt

Đối với hai phương pháp này, Bảng 2.2 tôm tắt sự phát iển của mỗi quan hệ giữa các

ip án Uy và Ấy, tạ thời điểm i+l với số lượng tương ta thời điểm iPhương trình (221) mô tà các giả định rằng sự thay đối gia tốc qua một bước thỏi gian

là không đối, bằng giá tốc trung bình hoặc tuyển tính

Lay tích phân của dt) được phương trình (2.22) cho biến tết) của vận tốc qua bướcthời gian tại đô v~ÁC được thay thé để có được phương tình (2.23) cho vận tốc Wi,tại thời điểm i+ Lay tích phân của alex) được phương trình (2.24) cho biến u(t) của

Trang 36

chuyển vị qua bước thời gian tại đó tt được thay thé dé được phương trình (2.25)

tương ứng với giá thuyết gia tố biển thiên tuyến tính

Bảng 2.2 Phương pháp gia ốc trung bình và gia ốc tuyẾn tính

Gia tốc trung bình không déi Giatốctuyếnính

2.3.3 Công thức không vòng lip

Bây git chúng ta quay t li với phương tinh (2.1); (220) và sử lại nó đ tính lặp

đi ap lại và sử dụng đại lượng số gia

26

Trang 37

uu, AWHaE AEMểt G26

APP, 2.27)Mặc dù hình thức gia tăng là không cần thiết cho việc phân ích c¿ hệ tuyển tinh, nó được trình bày vì nó cung cấp sự mở rộng thuận tiện cho các hệ phi tuyến Phương trình (2.19) và (220) có li như sau:

AANA 2.28)

Au,=(A0+?” ae pray 2.29)

Dang thứ hi của các phương tinh này có thé được giải quyét cho:

tayBeane Bae

“Thu được bằng cách khử phương tinh (2.1.3) từ phương trình (2.14), cả hai đều là các

hệ tuyển tính với (5), = ku, và (R),,=ku„, Sự thay thé này cho ta

233)

“Trong đó:

63) Và

Trang 38

AB =Apt 635)par vài l5 vals 3 | mm

Voi É và AB, được biết từ các thông số của hệ m, k, và e, các thông số thuật toán + và

6 Va tai đầu bước thời gian, chuyển vị tăng thêm được tin từ:

Khi du, được biét, AW: và A& có thé được tính từ các phương trình (2.30) và (2.31),

tương tự, cả t„,, để, và ấy, được tính từ phương trình (2.26)

Gia tốc cũng có thể thu được từ phương trình chuyển động tại ty

Phương pháp Newmark là ôn định nếu:

Trang 39

ed VÀ B=Ƒ, phường tình 2.38) chỉ ra rằng phương pháp gia tốc tuyễn tính là ổn

định nếu: 0,551

Tuy nhiên, như trong trường hợp phương pháp sai phân trung tim, điều kiện này í

6 ý nghĩa trong việc phân tích các hệ một bộc tr do vì phải sử đụng một bước thồisian ngắn hơn nhiều so với 0.551T, để có được một mô ta chính xác sự kích thích và

phản ứng

Bing 2.3 tóm tit các giải pháp bước thời gian bằng cách sử dụng phương pháp

Newmark được thực hiện trên máy tính.

Bảng 2.3 Phuong pháp NowMark: Hệ tuyển tínhCac trường hợp đặc biệt

Phương pháp gia tốc trung bình (y=

Phuong pháp gia tốc tuyến tính (y= ;g=)

Bước I: Tính các gi tr ban đầu

ety

Li

L2 Chọn at

13 Ê=kk Yee TC,at war

14 aetimete; be tmear{ t-te

BAO Be 2B Q28.)

Bude 2; Tinh toán tai từng bước thời gian i

2.1 Ap, “Ap, +a bd

Ngày đăng: 25/04/2024, 01:12

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Hình 1.1 Giàn che tại Macuto-Sheraton gần Caracas, Venezuela đã bị phá huỷ bởi động đắt ngày 29/7/1967 [1] - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp: Lời giải số của phương trình chuyển động khi phân tích động kết cấu khung ngang nhà công nghiệp một tầng bằng bê tông cốt thép
Hình 1.1 Giàn che tại Macuto-Sheraton gần Caracas, Venezuela đã bị phá huỷ bởi động đắt ngày 29/7/1967 [1] (Trang 13)
Hình 1.2 BỂ chứa nước bằng bê tông cốt thép ở độ cao 40fttrên cột đơn  bể tông gin - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp: Lời giải số của phương trình chuyển động khi phân tích động kết cấu khung ngang nhà công nghiệp một tầng bằng bê tông cốt thép
Hình 1.2 BỂ chứa nước bằng bê tông cốt thép ở độ cao 40fttrên cột đơn bể tông gin (Trang 14)
Hình L3 Các hệ ý tưởng hóa - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp: Lời giải số của phương trình chuyển động khi phân tích động kết cấu khung ngang nhà công nghiệp một tầng bằng bê tông cốt thép
nh L3 Các hệ ý tưởng hóa (Trang 15)
(4) Hình ảnh của mô hình khung nhôm và kính nhựa déo được đặt tiên một ban rung - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp: Lời giải số của phương trình chuyển động khi phân tích động kết cấu khung ngang nhà công nghiệp một tầng bằng bê tông cốt thép
4 Hình ảnh của mô hình khung nhôm và kính nhựa déo được đặt tiên một ban rung (Trang 16)
Hình 1.5 Hệ một bậc tự do - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp: Lời giải số của phương trình chuyển động khi phân tích động kết cấu khung ngang nhà công nghiệp một tầng bằng bê tông cốt thép
Hình 1.5 Hệ một bậc tự do (Trang 17)
Hình 1.6 Quan hệ lực - chuyển vị - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp: Lời giải số của phương trình chuyển động khi phân tích động kết cấu khung ngang nhà công nghiệp một tầng bằng bê tông cốt thép
Hình 1.6 Quan hệ lực - chuyển vị (Trang 18)
Hình 1.8 Sự thay đổi độ cứng bên, k, với tý 1 độ img dằm - cột p 1.3.2 Hệ không dan hỗi - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp: Lời giải số của phương trình chuyển động khi phân tích động kết cấu khung ngang nhà công nghiệp một tầng bằng bê tông cốt thép
Hình 1.8 Sự thay đổi độ cứng bên, k, với tý 1 độ img dằm - cột p 1.3.2 Hệ không dan hỗi (Trang 20)
Hình 1.9 Quan hệ lực - chuyển vị của một edu kiện kết cầu thép [1] - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp: Lời giải số của phương trình chuyển động khi phân tích động kết cấu khung ngang nhà công nghiệp một tầng bằng bê tông cốt thép
Hình 1.9 Quan hệ lực - chuyển vị của một edu kiện kết cầu thép [1] (Trang 21)
Hình 2.1 Ký hiệu cho phương pháp bước thời gian - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp: Lời giải số của phương trình chuyển động khi phân tích động kết cấu khung ngang nhà công nghiệp một tầng bằng bê tông cốt thép
Hình 2.1 Ký hiệu cho phương pháp bước thời gian (Trang 31)
Bảng 2.2 Phương pháp gia ốc trung bình và gia ốc tuyẾn tính - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp: Lời giải số của phương trình chuyển động khi phân tích động kết cấu khung ngang nhà công nghiệp một tầng bằng bê tông cốt thép
Bảng 2.2 Phương pháp gia ốc trung bình và gia ốc tuyẾn tính (Trang 36)
Hình 2.3 Sự phân tan AD và chu kỳ kéo đài PE - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp: Lời giải số của phương trình chuyển động khi phân tích động kết cấu khung ngang nhà công nghiệp một tầng bằng bê tông cốt thép
Hình 2.3 Sự phân tan AD và chu kỳ kéo đài PE (Trang 42)
Hình 2.5 Quan hộ lục - biến dạng - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp: Lời giải số của phương trình chuyển động khi phân tích động kết cấu khung ngang nhà công nghiệp một tầng bằng bê tông cốt thép
Hình 2.5 Quan hộ lục - biến dạng (Trang 46)
Bảng 2.4 Vòng lặp Newton - Raphson cải tiến - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp: Lời giải số của phương trình chuyển động khi phân tích động kết cấu khung ngang nhà công nghiệp một tầng bằng bê tông cốt thép
Bảng 2.4 Vòng lặp Newton - Raphson cải tiến (Trang 48)
Bảng 25 Phương pháp Newmark: Hệ phi tuyến - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp: Lời giải số của phương trình chuyển động khi phân tích động kết cấu khung ngang nhà công nghiệp một tầng bằng bê tông cốt thép
Bảng 25 Phương pháp Newmark: Hệ phi tuyến (Trang 49)
Hình 3.1 Mat bằng kết cấu và khung điển hình - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp: Lời giải số của phương trình chuyển động khi phân tích động kết cấu khung ngang nhà công nghiệp một tầng bằng bê tông cốt thép
Hình 3.1 Mat bằng kết cấu và khung điển hình (Trang 51)
Hình 3.4 Gia tốc nền động đất loại IT trong tiêu chuẩn thiết kế JRA của Nhật Bản - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp: Lời giải số của phương trình chuyển động khi phân tích động kết cấu khung ngang nhà công nghiệp một tầng bằng bê tông cốt thép
Hình 3.4 Gia tốc nền động đất loại IT trong tiêu chuẩn thiết kế JRA của Nhật Bản (Trang 54)
Bảng 3.1 Tóm tắt kết quả tính toán với gia tốc nền động đắt loại I theo phương pháp - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp: Lời giải số của phương trình chuyển động khi phân tích động kết cấu khung ngang nhà công nghiệp một tầng bằng bê tông cốt thép
Bảng 3.1 Tóm tắt kết quả tính toán với gia tốc nền động đắt loại I theo phương pháp (Trang 56)
Hình 38 Biểu đồ gia tốc tính toán với gia tốc động - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp: Lời giải số của phương trình chuyển động khi phân tích động kết cấu khung ngang nhà công nghiệp một tầng bằng bê tông cốt thép
Hình 38 Biểu đồ gia tốc tính toán với gia tốc động (Trang 59)
Bảng 3.2 Tem tt kết quả tinh toán với gia tốc nén động đất loạ I theo phương pháp - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp: Lời giải số của phương trình chuyển động khi phân tích động kết cấu khung ngang nhà công nghiệp một tầng bằng bê tông cốt thép
Bảng 3.2 Tem tt kết quả tinh toán với gia tốc nén động đất loạ I theo phương pháp (Trang 61)
Hình 3.9 Biểu đồlịch sử chuyển vị tinh toán với gia tốc nên động đắt lo II theo - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp: Lời giải số của phương trình chuyển động khi phân tích động kết cấu khung ngang nhà công nghiệp một tầng bằng bê tông cốt thép
Hình 3.9 Biểu đồlịch sử chuyển vị tinh toán với gia tốc nên động đắt lo II theo (Trang 62)
Hình 3.12 Sơ đồ tm tắt các bước giải dựa trên phương pháp NewMark - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp: Lời giải số của phương trình chuyển động khi phân tích động kết cấu khung ngang nhà công nghiệp một tầng bằng bê tông cốt thép
Hình 3.12 Sơ đồ tm tắt các bước giải dựa trên phương pháp NewMark (Trang 65)
Bảng 3.3 Tóm tt kết quả tính toán với gia tbc nén động đắt loại I theo phương pháp - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp: Lời giải số của phương trình chuyển động khi phân tích động kết cấu khung ngang nhà công nghiệp một tầng bằng bê tông cốt thép
Bảng 3.3 Tóm tt kết quả tính toán với gia tbc nén động đắt loại I theo phương pháp (Trang 66)
Hình 3.14 Đồ thị vận tốc tính toán với gia tốc nền động đất loại I theo phương pháp, Newmark - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp: Lời giải số của phương trình chuyển động khi phân tích động kết cấu khung ngang nhà công nghiệp một tầng bằng bê tông cốt thép
Hình 3.14 Đồ thị vận tốc tính toán với gia tốc nền động đất loại I theo phương pháp, Newmark (Trang 68)
Hình 3.17 Đồ thị vận tốc tính toán với gia tốc nền động đất loại II theo phương pháp. - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp: Lời giải số của phương trình chuyển động khi phân tích động kết cấu khung ngang nhà công nghiệp một tầng bằng bê tông cốt thép
Hình 3.17 Đồ thị vận tốc tính toán với gia tốc nền động đất loại II theo phương pháp (Trang 73)
Hình 3.18 Đồ thị gia tốc tính toán với tốc nén động đất loại II theo phương pháp Newmark - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp: Lời giải số của phương trình chuyển động khi phân tích động kết cấu khung ngang nhà công nghiệp một tầng bằng bê tông cốt thép
Hình 3.18 Đồ thị gia tốc tính toán với tốc nén động đất loại II theo phương pháp Newmark (Trang 73)
Hình 3.19 Sự sai khác của chuyển vj với gia tốc. - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp: Lời giải số của phương trình chuyển động khi phân tích động kết cấu khung ngang nhà công nghiệp một tầng bằng bê tông cốt thép
Hình 3.19 Sự sai khác của chuyển vj với gia tốc (Trang 74)
Hình 3.22 Sự sai khác cin chuyển vị với gia tốc nên loại It - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp: Lời giải số của phương trình chuyển động khi phân tích động kết cấu khung ngang nhà công nghiệp một tầng bằng bê tông cốt thép
Hình 3.22 Sự sai khác cin chuyển vị với gia tốc nên loại It (Trang 76)
Hình 3.24 Sự si khác ea gia the với gia tbe na lo I - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp: Lời giải số của phương trình chuyển động khi phân tích động kết cấu khung ngang nhà công nghiệp một tầng bằng bê tông cốt thép
Hình 3.24 Sự si khác ea gia the với gia tbe na lo I (Trang 77)

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN