Nghiên cứu ổn định của khung phẳng có nút cứng và liên kết nửa cứng

L IC M N Lu n v n th c s : “Nghiên c u n đ nh c a khung ph ng có nút c ng liên k t n a c ng” đ c tác gi hoàn thành th i h n quy đ nh đ m b o đ y đ yêu c u đ c ng đ c phê t Tr Trong trình th c hi n, nh s giúp đ t n tình c a Giáo s , Ti n s ng i H c Thu L i, tác gi hoàn thành lu n v n Tác gi chân thành c m n TS V Hoàng H ng, B môn K t c u công trình Tr ng i h c Thu L i Hà N i t n tình h ng d n giúp đ đ tác gi hoàn thành lu n v n Tác gi xin chân thành c m n th y cô giáo Tr ng i h c Thu L i Hà N i, C S - i h c Th y L i, th y cô Khoa Công trình, Phòng t o i h c Sau đ i h c t n t y gi ng d y, truy n đ t ki n th c su t trình h c đ i h c cao h c t i tr ng Tuy có nh ng c g ng song th i gian có h n, trình đ b n thân h n ch , lu n v n không th tránh kh i nh ng t n t i, tác gi mong nh n đ c nh ng ý ki n đóng góp trao đ i chân thành c a th y cô giáo, anh ch em b n bè đ ng nghi p Tác gi r t mong mu n nh ng v n đ t n t i s đ c tác gi phát tri n m c đ nghiên c u sâu h n góp ph n ng d ng nh ng ki n th c khoa h c vào ph c v đ i s ng s n xu t Xin chân thành c m n! Hà N i, ngày tháng n m 2015 H c viên Lê ình C ng L I CAM OAN Tên là: Lê ình C ng Sinh ngày 22 tháng 01 n m 1990 Hi n công tác t i Ban Giáo viên chuyên môn – C s – Tr ng ih c Th y L i H c viên cao h c khóa 21, l p CH21C21 – Ngành Xây d ng công trình th y – Tr ng i h c Th y L i Hà N i Tôi xin cam đoan: tài lu n v n “Nghiên c u n đ nh c a khung ph ng có nút c ng liên k t n a c ng” th y giáo TS V Hoàng H ng h ng d n công trình nghiên c u c a riêng tác gi Các k t qu nghiên c u k t lu n lu n v n trung th c, không chép t b t k m t ngu n d k hình th c Vi c tham kh o ngu n tài li u (n u có) đ ib t c th c hi n trích d n ghi ngu n tài li u tham kh o quy đ nh Tác gi xin cam đoan t t c n i dung lu n v n nh n i dung đ c ng yêu c u c a th y giáo h nhi m tr c Khoa, Nhà tr ng tr ng d n N u sai hoàn toàn ch u trách c pháp lu t Hà N i, ngày tháng H c viên Lê ình C ng n m 2015 M CL C M U .1 Tính c p thi t c a tài .1 M c đích c a đ tài .1 it ng ph m vi nghiên c u Cách ti p c n ph ng pháp nghiên c u N i dung c u trúc c a lu n v n 5.1 N i dung c a lu n v n 5.2 C u trúc c a lu n v n CH NG 1.T NG QUAN V TÍNH TOÁN N B NG PH 1.1 Ph NG PHÁP PH N T NH C A KHUNG PH NG H U H N ng trình n đ nh .4 1.2 Tham s t i tr ng t i h n chi u dài tính toán .5 1.2.1 T i tr ng t i h n c a nén 1.2.2 H s chi u dài tính toán c a nén 1.3 Khái quát v ph ng pháp ph n t h u h n gi i theo chuy n v 1.3.1 Ma tr n đ c ng c a k t c u 1.3.2 Quan h gi a ph n l c nút chuy n v nút 1.3.3 Ma tr n đ c ng c a ph n t có m t đ u liên k t ngàm m t đ u liên k t kh p 12 1.3.3.1 Ph n t k 1j 12 1.3.3.2 Ph n t k 2j 12 1.3.4 Ma tr n đ c ng c a ph n t có hai đ u liên k t ngàm 13 1.3.5 Tr ng h p đ c bi t .14 1.3.5.1 Ma tr n đ c ng c a ph n t hai đ u liên k t ngàm b qua nh h ng u n d c (P = 0) 14 1.3.5.2 Ma tr n đ c ng c a ph n t đ u trái liên k t ngàm đ u ph i liên k t kh p b qua nh h ng u n d c (P = 0) 15 1.4 K t lu n 15 CH NG N NH C A KHUNG PH NG CÓ LIÊN K T N A C NG .16 2.1 Khái quát v liên k t n a c ng-đ c ng c a nút mô hình tính toán 16 2.2 Ma tr n đ c ng c a ph n t hai đ u có liên k t ngàm đàn h i h t a đ đ a ph ng .17 2.2.1 Ma tr n đ c ng c a ph n t hai đ u liên k t ngàm đàn h i 17 2.2.1.1 Ph n t k 2j 19 2.2.1.2 Ph n t k 1j 20 2.2.2 Ma tr n đ c ng c a ph n t hai đ u liên k t khác .22 2.2.2.1 Ma tr n đ c ng c a ph n t có hai đ u liên k t ngàm 22 2.2.2.2 Ma tr n đ c ng c a ph n t có liên k t ngàm bên trái liên k t kh p bên ph i 22 2.2.2.3 Ma tr n đ c ng c a ph n t hai đ u liên k t ngàm có xét đ n đ m m liên k t b qua nh h ng u n d c 23 2.3 Ví d b ng s khung ph ng có liên k t n a c ng 24 2.4 Tính toán ki m tra b ng ph n m m SAP2000 .31 2.4.1 Trình t xác đ nh t i tr ng t i h n c a h ph ng b ng ph n m m SAP2000 32 2.4.2 Xác đ nh t i tr ng t i h n c a h ph ng .34 2.4.2.1 Xây d ng mô hình tính toán 34 2.4.2.2 Khai thác k t qu tính toán 36 2.5 K t lu n 38 CH NG N NH C A KHUNG PH NG CÓ XÉT T I C NG C A NÚT 40 3.1 Khái quát v k t c u có nút c ng mô hình tính toán 40 3.2 Ma tr n đ c ng c a ph n t có xét t i đ c ng c a nút h t a đ đ a ph ng 40 3.2.1 Ma tr n đ c ng c a ph n t d m hai đ u liên k t ngàm có xét đ c ng c a nút 40 3.2.1.1 Ph n t k 2j 41 3.2.1.2 Ph n t k 1j 42 3.2.2 Ma tr n đ c ng c a ph n t đ u trái liên k t kh p đ u ph i liên k t ngàm 43 3.2.3 Ma tr n đ c ng c a ph n t hai đ u liên k t ngàm nút c ng 44 3.3 Ma tr n đ c ng c a ph n t không k u n d c có xét t i đ c ng c a nút h t a đ đ a ph ng 44 3.3.1 Ph n t d m hai đ u liên k t ngàm 44 3.3.2 Ph n t d m đ u trái liên k t kh p đ u ph i liên k t ngàm 45 3.4 Ví d b ng s khung ph ng có xét đ n đ c ng c a nút .45 3.5 Tính toán ki m tra b ng ph n m m SAP2000 .49 3.5.1 Khung ph ng m t t ng m t nh p, chân liên k t ngàm 49 3.5.1.1 Xây d ng mô hình tính toán 49 3.5.1.2 Khai thác k t qu tính toán 52 3.5.2 Khung ph ng m t t ng m t nh p chân liên k t kh p .54 3.6 K t lu n 54 CH NG L P TRÌNH VÀ VÍ D MINH H A B NG S .55 4.1 Ch ng trình xác đ nh l c t i h n chi u dài tính toán c a khung nhi u t ng nhi u nh p có nút c ng liên k t n a c ng 55 4.1.1 L p trình ngôn ng Pascal .55 4.1.2 Ki m tra l i k t qu b ng ph n m m SAP2000 .63 4.1.2.1 Xây d ng mô hình tính toán 63 4.1.2.2 Khai thác k t qu tính toán 66 4.2 Ch ng trình tính khung nhà công nghi p m t t ng nhi u nh p c t b c có nút c ng liên k t n a c ng .69 4.2.1 L p trình ngôn ng Pascal .69 4.2.2 Ki m tra l i k t qu b ng ph n m m SAP2000 .74 4.2.2.1 Xây d ng mô hình tính toán 74 4.2.2.2 Khai thác k t qu tính toán 77 4.3 Ch ng trình tính khung ph ng có nút c ng liên k t n a c ng, đ ng th i k t qu tính toán l p b ng tra 79 4.3.1 Tính toán l p b ng tra .79 4.3.2 Ki m tra v i ph n m m SAP2000 82 K T LU N VÀ KI N NGH 84 TÀI LI U THAM KH O 86 PH L C 87 DANH M C CÁC HÌNH V Hình 1.1 M t n đ nh c a th ng ch u nén tâm 06 Hình 1.2 Quan h ph n l c nút chuy n v nút 09 Hình 1.3 S đ xác đ nh k 1j 12 Hình 1.4 S đ xác đ nh k 2j 13 Hình 2.1 Bi n d ng phân t 16 Hình 2.2 Mô hình ph n t d m có nút c ng liên k t m m 17 Hình 2.3 Mô hình ph n t d m có liên k t m m 17 Hình 2.4 Quan h ph n l c nút chuy n v nút có xét đ m m liên k t 19 Hình 2.5 S đ xác đ nh k 2j 19 Hình 2.6 S đ xác đ nh k 1j 20 Hình 2.7 S đ khung 24 Hình 2.8 H c b n 25 Hình 2.9 Bi u đ momen đ n v chuy n v góc xoay c ng b c Z =1 gây 26 Hình 2.10 Bi u đ momen đ n v chuy n v góc xoay c ng b c Z =1 gây 26 Hình 2.11 Bi u đ momen đ n v chuy n v th ng c Hình 2.12 nh ngh a tr Hình 2.13 S li u tr ng b c Z =1 gây 26 ng h p t i tr ng 32 ng h p t i tr ng - n đ nh 32 Hình 2.14 Gán l nh chia l i ph n t nén 33 Hình 2.15 Hi n thi k t qu tính toán 33 Hình 3.1 S đ tính toán 39 Hình 3.2 Mô hình ph n t d m có nút c ng 40 Hình 3.3 S đ xác đ nh k 2j 40 Hình 3.4 S đ xác đ nh k 1j 41 Hình 4.1 S đ khung ph ng nhi u t ng nhi u nh p 54 Hình 4.2 S đ khung nhà công nghi p m t t ng nhi u nh p 68 Hình 4.3 S đ khung ph ng hai t ng m t t ng 78 DANH M C CÁC B NG BI U B ng 2.1 H s chi u dài tính toán liên k t m m t i v trí khác 29 B ng 2.2 H s chi u dài tính toán liên k t m m thay đ i 30 B ng 3.1 H s chi u dài tính toán c a khung có xét đ c ng c a nút 47 B ng 4.1 H s chi u dài tính toán c a khung nhi u t ng nhi u nh p 61 B ng 4.2 H s chi u dài tính toán c a khung nhà công nghi p 72 B ng 4.3 H s chi u dài tính toán 80 M Tính c p thi t c a U tài Ngày nay, công trình xây d ng dân d ng công nghi p s d ng k t c u thép ngày phát tri n r ng rãi H u h t k t c u thép đ nh ng c u ki n r i đ c thi t k thành c ch t o nhà máy Sau c u ki n đ cl p ráp l i v i b ng liên k t hàn ho c liên k t bu lông Khi thi t k k t c u c t thép vi c đ m b o u ki n v c ki n v ng đ đ c ng ph i đ m b o u n đ nh ( n đ nh c c b n đ nh t ng th ) N u t i tr ng tác d ng lên khung mà nh h n t i tr ng t i h n c a khung k t c u không b m t n đ nh t ng th Trong th c t liên k t không ph i ngàm ho c kh p mà làm vi c tr ng thái n a c ng, t c m c trung gian gi a ngàm kh p, ph i coi liên k t m m m i ph n ánh đ c s làm vi c th c t c a k t c u Ngoài c u ki n khung có t s gi a chi u dài chi u cao ti t di n nh , n u coi ph n t k t qu tính toán c ng không ph n ánh tr ng thái ch u l c th c t c a nó, n i dung c a lu n v n s đ c p t i hai v n đ đ nâng cao k t qu tính toán M c đích c a đ tài L p trình xác đ nh t i tr ng c a khung ph ng nhi u t ng nhi u nh p có xét t i đ c ng c a nút liên k t n a c ng, tr ng h p đ c bi t đ m m liên k t k ≠ ta có liên k t n a c ng, k = ta có liên k t ngàm, k = ∞ ta có liên k t kh p L p b ng tính toán t i tr ng t i h n h s chi u dài tính toán c a m t vài khung th ng g p tính toán công trình xây d ng th y l i nh khung hình thang k t c u van cung xiên, khung m t t ng m t nh p hay nhi u nh p có c t b c khung nhà công nghi p, nhà máy th y n hay tr m b m 73 k 86 = k 68 k 88 = k 87 = k 78 i3 u 33 sinu +i3 u k cosu i u 34 sinu + ∗2 L3 2-2cosu -u 3sinu +i3 u k ( sinu -u 3cosu ) L 2-2cosu -u 4sinu k 8/10 = - i u 34 sinu ∗2 L 2-2cosu -u 4sinu k 91 = k 19 k 92 = k 29 k 93 = k 39 k 96 = k 69 k 97 = k 79 k 98 = k 89 k 99 = k 95 = k 59 i5 u sinu +i5 u k 3cosu i u 36 sinu + ∗2 L5 2-2cosu -u 5sinu +i5 u k ( sinu -u 5cosu ) L6 2-2cosu -u 6sinu k 9/10 = - i u 36 sinu ∗2 L6 2-2cosu -u 6sinu k 101 = k 110 k 106 = k 610 k1010 k 94 = k 49 k 102 = k 210 k 103 = k 310 k 107 = k 710 k 104 = k 410 k 108 = k 810 k 105 = k 510 k 109 = k 910 i u 36 sinu i u 32 sinu i u 34 sinu = *2 + *2 + *2 L 2-2cosu -u 2sinu L 2-2cosu -u 4sinu L6 2-2cosu -u 6sinu K t qu sau ch y ngôn ng Pascal v i giá tr đ dài đo n t đ i c ng đ m m liên k t b t k đ c nêu B ng 4.2 B ng 4.2 H s chi u dài tính toán khung nhà công nghi p m t t ng nhi u nh p Chi u dài đo n t đ i c ng H s đ m m liên k t L 1c2 L 2c2 L 1c4 L 2c4 L 1c6 L 2c6 k i1 k i2 k i3 k i4 k i5 k i6 k i7 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.0 0.15 0.0 0.15 0.0 0.15 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.0 0.3 0.0 0.3 0.0 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 74 H s chi u dài tính toán µ1 µ2 µ3 µ4 µ5 µ6 1.767 5.559 1.369 5.559 1.767 5.559 1.974 6.209 1.529 6.209 1.974 6.209 2.157 6.785 1.670 6.785 2.157 6.785 2.130 7.149 1.650 7.149 2.130 7.149 2.103 7.562 1.629 7.562 2.103 7.562 4.2.2 Ki m tra l i k t qu b ng ph n m m SAP2000 4.2.2.1 Xây d ng mô hình tính toán Khung nhà công nghi p c t b c m t t ng hai nh p, chân c t liên k t ngàm, b qua đ m m liên k t Chi u dài đo n t đ i c ng 0.15m - Ch n h đ n v : kN, m - Mô hình hóa k t c u: File > New Model > Xu t hi n b ng k t c u m u ch n Grid Only > T i ô Number of Grid Lines: Nh p: X direction: Y direction: Z direction : Y direction: Z direction : < OK T i ô Grid Spacing: Nh p: X direction: 12 Kích đúp chu t vào h l ch nh l i cho kích th i, xu t hi n h p Define Grid System Data > c ví d > OK i u 75 - Khai báo v t li u: Thép (CT): E = 2.1E+08, Poisson = 0.3, tr ng l ng riêng b ng - Khai báo ti t di n: C t d m s d ng v t li u thép CT38 (CT), kích th c c t b c phía d i (C1), phía (C2) d m (DAM) nh sau: - nh ngh a t i tr ng: T i tr ng tác d ng lên khung l c t p trung P tác d ng vào đ u c a hai c t v i Load Name P, vào Define > Load Patterns > Xu t hi n b ng Define Load Pattern Name 76 - Gán t i tr ng: Ch n nút 1, vào Assign > Joint Loads > Forces > Nh p giá tr t i tr ng t p trung -2 theo ph ng Z v i Load Case Name P Ch n nút vào Assign > Joint Loads > Forces > Nh p giá tr t i tr ng t p trung -4 theo ph ng Z v i Load Case Name P Ch n nút 2, 4, vào Assign > Joint Loads > Forces > Nh p giá tr t i tr ng t p trung -1 theo ph ng Z v i Load Case Name P - Khai báo thông s phân tích n đ nh: Xóa t i tr ng không c n phân tích DEAD MODEL Load Cases, t menu Define > Load Cases > Xu t hi n b ng Define Load Cases > L n l t nháy chu t vào DEAD MODEL > Click chu t vào Delete Load Case đ xóa, l i Load Cases Name: P Nh n chu t vào P > Click chu t vào Modify/Show Load Case > Xu t hi n b ng Load Case Data-Linear Static Nh n chu t vào c n ch y ch n Buckling c a s nh Load Case Type > Xu t hi n b ng Load Case Data-Buckling, nh p s : ô c a s nh Number of Buckling Modes > OK, đóng h p tho i - Chia l i ph n t : Ch n đ i t ng chia hai c t ch u nén, vào menu Assign > Frames > Automatic Frame Mesh> Xu t hi n b ng Assign Automatic Frame Mesh > Ch n Auto Mesh Frame > Ch n Minimum Number of Segment: > OK - Khai báo đ c ng c a vùng nút: 77 Ch n c t b c phía trên, t menu Assign > Frame > End Offsets > Xu t hi n h p tho i Frame End Length Offsets > Nh p End I = 0.0 End J = 0.15 > Rigid Zone Factor: > OK - L u File ch y ch ng trình 4.2.2.2 Khai thác k t qu tính toán - Hi n th h s n đ nh c a khung: Display > Show Table > Xu t hi n b ng Tables for Display > Ch n ANALYSIS RESULTES > Ch n Table Buckling Factors > OK TABLE: Buckling Factors OutputCase StepType StepNum ScaleFactor Text Text Unitless Unitless P Mode 4069.628037 P Mode 15754.16717 - Chi u dài tính toán c a ch u nén: Xác đ nh đ c P th , chi u dài tính toán c a c t đ c xác đ nh theo công th c: EJ 3.14 2.1×108 ×118500 ×10−8 = = = 1.77 L Pth × 4069.62 EJ 3.14 2.1× 108 × 118500 ×10−8 = = = 1.37 L Pth × 4069.62 L p trình ngôn ng pascal ta đ c: µ = 1.75, µ = 1.35 78 Tính toán t ng t cho tr ng h p sau: a Chân c t liên k t ngàm, đ m m liên k t đ u d m k i = 0.05 Chi u dài đo n t đ i c ng 0.15m Mô hình ví d nh tr m m liên k t ng h p a, nh ng tr ng h p có xét thêm đ đ u d m Ch n d m ngang đ gán liên k t n a c ng đ u d m, t menu Assign > Frame > Release/Partial Fixity > Xu t hi n b ng Assign Frame Releases > Ch n > OK TABLE: Buckling Factors OutputCase StepType StepNum ScaleFactor Text Text Unitless Unitless P Mode 3991.049412 P Mode 17885.93529 H s chi u dài tính toán: µ = 1.80, : µ = 1.40, : µ = 1.80 L p trình ngôn ng Pascal ta đ c: µ = 1.80, µ = 1.40, µ = 1.80 b Chân c t liên k t ngàm, b qua đ m m liên k t t i chân ngàm, đ m m liên k t đ u d m k i = 1000 Chi u dài đo n t đ i c ng 0.1m Tính toán ph n m m SAP2000 ta có: P P TABLE: Buckling Factors Mode 2211.645 Mode 14236.861 H s chi u dài tính toán: µ = 2.40, µ = 1.84, : µ = 2.40 L p trình ngôn ng Pascal ta đ c: µ = 2.40, µ = 1.82, µ = 2.40 79 4.3 Ch ng trình tính khung ph ng có nút c ng liên k t n a c ng, đ ng th i k t qu tính toán l p b ng tra 4.3.1 Tính toán l p b ng tra Trong ví d ví d 2, tác gi xét hai ví d v n đ nh c a khung ph ng nhà công nghi p m t t ng nhi u nh p c t m t b c khung ph ng nhi u t ng nhi u nh p Vì v y, ví d này, tác gi s l y khung ph ng m t t ng hai nh p, chân liên k t ngàm nh ng có xét đ n đ c ng đ u nút c a c t đ m m liên k t c a d m, sau ti n hành l p b ng tra ng v i giá tr h s đ m m liên k t chi u dài đo n t đ i c ng h = h = h = 6.0 m, L = L = 12 m, J c = 45000.0 cm4, J d = 106667.0 cm4 P = P = P = 1000 kN Chân liên k t ngàm P3 P2 k k3 k4 6m P1 k1 12m 12m Hình 4.3 – S đ khung m t t ng hai nh p Ma tr n đ c ng c a khung tr ng h p đ c xác đ nh t ma tr n đ c ng c a ph n t có xét đ n đ m m liên k t đ c ng c a nút l n l đ t chuy n v c ng b c v góc xoay chuy n v th ng c t ng b c t i đ u ph n t Khung có chuy n v góc xoay t i nút khung m t chuy n v theo ph ngang c a d m Tính toán t k11 = i c1u1 ng t ta xác đ nh đ sinu1 -u1cosu1 +u12 n1 (1+n1 ) sinu1 2-2cosu1 -u1sinu1 ng c ma tr n đ c ng c a toàn h : + 12i d1 1+3k (1+3k1 )(1+3k ) -1 80 k12 =i d1 (1+3k1 )(1+3k ) -1 k 13 = k14 = - i c1u12 1-cosu1 +u1n1sinu1 L*1 2-2cosu1 -u1sinu1 k 21 = k 12 k 22 = i c2 u sinu -u cosu +u 22 n (1+n ) sinu 2-2cosu -u 2sinu +12i d1 k 23 =i d2 k 24 = - (1+3k )(1+3k ) -1 i c2 u 22 1-cosu +u n 2sinu L*2 2-2cosu -u 2sinu k 31 = k 13 k 33 = i c3 u k 34 = - L nl k 32 = k 23 sinu -u 3cosu +u 32 n (1+n ) sinu 2-2cosu -u 3sinu + 12i d2 1+3k (1+3k )(1+3k ) -1 i c3 u 32 1-cosu +u n 3sinu L*3 2-2cosu -u 3sinu k 41 = k 14 k 44 = 1+3k1 1+3k +12i d2 (1+3k1 )(1+3k ) -1 (1+3k )(1+3k ) -1 k 42 = k 24 k 43 = k 34 i c1u13 i c2 u 32 i c3 u 33 sinu sinu1 sinu + + ∗2 ∗2 ∗2 L1 2-2cosu1 -u1sinu1 L 2-2cosu -u 2sinu L3 2-2cosu -u 3sinu t cho giá tr h s đ m m liên k t thay đ i t đ n ∞ t c p giá tr chi u dài đ c ng hai đ u d m (đ c nêu B ng 4.3) ng ng v i 81 B ng 4.3 - H s chi u dài tính toán µ , µ , µ V i: L 2c1 = 0, L 2c2 = 0, L 2c3 = k i1 0.2 0.5 1.0 0.2 0.5 1.0 100 1000 H s đ m m liên k t k i3 k i2 0 0.2 0.5 1.0 0.2 0.2 0.5 0.5 1.0 1.0 100 100 1000 1000 k i4 0 0 0.2 0.5 1.0 100 1000 µ1 1.12 1.17 1.22 1.27 1.22 1.34 1.48 1.99 2.00 H s µ µ2 1.12 1.17 1.22 1.27 1.22 1.34 1.48 1.99 2.00 µ3 1.12 1.17 1.22 1.27 1.22 1.34 1.48 1.99 2.00 B ng 4.3 - H s chi u dài tính toán µ , µ , µ (ti p theo) V i: L 2c1 = 0.15, L 2c2 = 0.15, L 2c3 = 0.15 k i1 0.2 0.5 1.0 0.2 0.5 1.0 100 1000 H s đ m m liên k t k i3 k i2 0 0.2 0.5 1.0 0.2 0.2 0.5 0.5 1.0 1.0 100 100 1000 1000 k i4 0 0 0.2 0.5 1.0 100 1000 µ1 1.13 1.18 1.23 1.28 1.24 1.37 1.51 2.04 2.05 H s µ µ2 1.13 1.18 1.23 1.28 1.24 1.37 1.51 2.04 2.05 µ3 1.13 1.18 1.23 1.28 1.24 1.37 1.51 2.04 2.05 82 B ng 4.3 - H s chi u dài tính toán µ , µ , µ (ti p theo) V i: L 2c1 = 0.3, L 2c2 = 0.3, L 2c3 = 0.3 k i1 0.2 0.5 1.0 0.2 0.5 1.0 100 1000 H s đ m m liên k t k i3 k i2 0 0.2 0.5 1.0 0.2 0.2 0.5 0.5 1.0 1.0 100 100 1000 1000 k i4 0 0 0.2 0.5 1.0 100 1000 H s µ µ2 1.13 1.19 1.24 1.30 1.25 1.39 1.54 2.09 2.10 µ1 1.13 1.19 1.24 1.30 1.25 1.39 1.54 2.09 2.10 µ3 1.13 1.19 1.24 1.30 1.25 1.39 1.54 2.09 2.10 4.3.2 Ki m tra v i ph n m m SAP2000 - Khung ph ng m t t ng hai nh p có h = h = h = 6.0 m, L = L = 12 m J c = const = 45000.0 cm4, J d = const = 106667.0 cm4 P = P = P = 1000 kN Chân liên k t ngàm Các đ u d m có xét đ m m c a liên k t v i k i = 0.05 dài đo n t đ i c ng t i đ u c t 0.2m Xây d ng mô hình, khai báo xu t k t qu t đ ng t nh ví d ta c: TABLE: Buckling Factors OutputCase StepType StepNum ScaleFactor Text Text Unitless Unitless P Mode 2156.229217 P Mode 7173.076289 = h* EJ 3.14 2.1×107 ×45000×10-8 = =1.14 Pth 5.8 2156.229 83 L p trình ngôn ng Pascal ta đ c h s chi u dài tính toán: µ = µ = µ = 1.14 - Khung ph ng m t t ng hai nh p có h = h = h = 6.0 m, L = L = 12 m J c = const = 45000.0 cm4, J d = const = 106667.0 cm4 P = P = P = 1000 kN Chân liên k t ngàm Các đ u d m có xét đ m m c a liên k t v i k i = 200 dài đo n t đ i c ng t i đ u c t 0.2m TABLE: Buckling Factors OutputCase StepType StepNum ScaleFactor Text Text Unitless Unitless P Mode 669.6125 P Mode 5325.4093 = h* EJ 3.14 2.1×107 ×45000×10-8 = =2.03 Pth 5.8 669.612 L p trình ngôn ng Pascal ta đ 2.05 c h s chi u dài tính toán: µ = µ = µ = 84 K T LU N VÀ KI N NGH Thu t toán c a toán n đ nh khung ph ng có xét t i đ m m c a liên k t c a toán n đ nh khung ph ng có xét t i đ c ng c a vùng nút tr h p đ c bi t tr v toán n đ nh c a khung có liên k t c ng thông th k t qu tính toán c a ví d b ng s tr ng ng h p đ c bi t hoàn toàn trùng kh p v i l i gi i bi t cho tài li u giáo trình h i, nên thu t toán có th tin c y đ ng n đ nh đàn c T i tr ng t i h n có xét t i đ c ng c a vùng nút l n h n tr ng h p b qua đ c ng c a vùng nút không nhi u t s gi a chi u dài chi u cao ti t di n ph n t l n h n 8, ch vào kho ng t 2÷8%, t i tr ng t i h n c a khung có xét đ n đ m m c a liên k t nh h n tr v i đ m m thông th nhi u s l ng h p không xét t i đ m m c a liên k t nhi u, ng (k i = 0.3) gi m vào kho ng t 10÷20% gi m ng nút m m l n Qua m t s ví d , th y thi t k k t c u thép, đ an toàn cho công trình tính toán n đ nh có th b qua đ c ng c a vùng nút c n ph i xét t i đ m m c a liên k t Thu t toán c a toán n đ nh c a khung ph ng có xét t i đ m m c a liên k t đ c ng c a vùng nút tr ng h p đ c bi t (k = 0, k = ∞, m = n = 0) tr v toán n đ nh c a khung có liên k t c ng thông th c a ví d b ng s tr ng, k t qu tính toán ng h p đ c bi t hoàn toàn trùng kh p v i l i gi i bi t cho tài li u giáo trình n đ nh đàn h i K t qu l p trình ngôn ng Pascal ki m tra b ng ph n m m Sap2000 hoàn toàn trùng kh p ho c sai s nh h n 5%, v y thu t toán hoàn toàn có th tin c y đ c Qua m t s ví d s b n c đ u có nh n xét khung ph ng liên k t m m gi a c t v i c t làm gi m t i tr ng t i h n nhi u h n liên k t m m gi a c t v i d m, v y khung nhi u t ng nên h n ch n i c t 85 Nh ng k t qu đ t đ a s c nh h ng c a đ m m c a liên k t đ c ng c a vùng nút đ i v i t i tr ng t i h n c a khung ph ng Xây d ng ma tr n đ c ng c a ph n t có xét đ n nh h ng u n d c, đ m m liên k t đ c ng vùng nút L p trình xác đ nh t i tr ng t i h n h s chi u dài tính toán c a m t s khung th ng g p nh khung nhà công nghi p t ng nhi u nh p c t b c, khung nhi u t ng nhi u nh p Nh ng v n đ t n t i Xác đ nh chi u dài tính toán c a c t khung ph ng (hay nói cách khác c t khung ph ng) nhi u t ng nhi u nh p, ph n t c t có xét t i đ ng th i đ m m c a liên k t đ c ng c a vùng nút m t toán l n khó nên lu n v n này, tác gi gi i h n n i dung nghiên c u c a hai toán riêng bi t ph n t c t có xét đ m m liên k t ph n t c t có xét đ c ng c a vùng nút Trong ví d minh h a khung ph ng nhi u t ng nhi u nh p, m i ph n t ch xét nh h ng c a đ m m liên k t ho c đ c ng c a vùng nút mà ch a xét đ n đ ng th i nh h H ng c a đ m m liên k t đ c ng c a vùng nút ng nghiên c u ti p theo Tác gi s ti p t c nghiên c u hoàn thi n v c s lý thuy t c ng nh ch ng trình tính n đ nh c a khung ph ng có xét t i đ ng th i đ m m c a liên k t đ c ng c a vùng nút th i gian t i L p trình tính toán b ng ngôn ng l p trình có tính giao di n cao, có th l p trình ph n m m ANSYS ph n m m m t n d ng giao di n cao c a ph n m m Ki n ngh Bài toán n đ nh c a khung ph ng có xét t i đ ng th i đ m m c a liên k t đ c ng c a vùng nút toán l n ph c t p, t th c t ki n ngh c n ti p t c nghiên c u, s m có k t qu nghiên c u đ đ a s khung nh h ng đ n n đ nh c a 86 TÀI LI U THAM KH O Lê Vi t Gi ng (2007), n đ nh công trình, i h c Bách Khoa N ng V Thành H i (1983), Phân tích k t c u có liên k t m m, Tuy n t p báo cáo khoa h c - H i ngh khoa h c công ngh K t c u xây d ng toàn qu c, l n th III, Hà N i V Thành H i, Tr ng Qu c Bình, V Hoàng H ng (2006), K t c u thép, Nhà xu t b n Hà N i Cao V n Mão (2005), Phân tích k t c u khung ph ng có nút c ng liên k t m m, Lu n án Ti n s k thu t, Tr ng i h c Th y L i Nguy n V n Quý & L u Th Trình (1979), b n n đ nh công trình, Nhà xu t i h c Trung h c chuyên nghi p, Hà N i Tr n Ích Th nh, Tr n c Trung, Nguy n Vi t Hùng (2000), Ph ph n t h u h n k thu t, i h c Bách Khoa, Hà N i ng pháp 87 PH L C Ch ng trình KCT1 xác đ nh chi u dài tính toán c a c t khung m t t ng m t nh p có xét t i đ m m liên k t Ch ng trình KCT2 xác đ nh chi u dài tính toán c a c t khung m t t ng m t nh p có xét t i đ c ng c a vùng nút Ch ng trình KCT3 xác đ nh chi u dài tính toán c a c t khung nhi u t ng nhi u nh p có xét t i đ m m liên k t đ c ng c a nút Ch ng trình KCT4 xác đ nh chi u dài tính toán c a c t b c khung nhà công nghi p m t t ng nhi u nh p có xét t i đ m m liên k t đ c ng c a nút Ch ng trình KCT5 xác đ nh chi u dài tính toán c a c t khung m t t ng nh p [...]... khung ph ng có liên k t n a c ng Ma tr n đ c ng c a ph n t hai đ u liên k t khác nhau có xét đ m m c a liên k t và các tr ng h p đ c bi t Ví d b ng s khung ph ng có liên k t n a c ng, l p trình trên ngôn ng Pascal, ki m tra l i b ng ph n m m SAP2000 K t lu n ch Ch ng 3, ng 2 n đ nh c a khung ph ng có xét t i đ c ng c a nút Ma tr n đ c ng c a ph n t hai đ u liên k t khác nhau có xét đ c ng c a nút và. .. c a liên k t và bài toán n đ nh c a khung có xét đ n đ c ng c a vùng nút 2.2 Ma tr n đ c ng c a ph n t hai đ u có liên k t ngàm đàn h i trong h t a đ đ a ph ng 2.2.1 Ma tr n đ c ng c a ph n t hai đ u liên k t ngàm đàn h i Các b c tính toán n đ nh c a khung ph ng có liên k t m m hoàn toàn gi ng khung ph ng có liên k t c ng thông th ng tuy nhiên khác nhau c a ph n t Xét ph n t thanh có hai đ u liên. ..2 3 it it ng và ph m vi nghiên c u ng c a lu n v n là khung ph ng có xét đ n liên k t n a c ng và đ c ng c a nút, các thanh ch u nén có xét nh h ng u n d c V t li u làm vi c trong mi n đàn h i tuy n tính, liên k t d m-c t có th là liên k t c ng, chân c t có c u t o ki u ngàm ho c ki u g i t a kh p 4 Cách ti p c n và ph ng pháp nghiên c u Nghiên c u lý thuy t n đ nh c a k t c... NH C A KHUNG PH NG CÓ LIÊN K T N A C NG 2.1 Khái quát v liên k t n a c ng-đ c ng c a nút và mô hình tính toán Tr c đây, khi k t c u thép đ d c (c t) th c s d ng, liên k t gi a xà ngang (d m) và xà ng s d ng là liên k t hàn, liên k t bu lông ho c liên k t đinh tán, t t c các liên k t này khi tính toán ta đ u coi nh các liên k t c ng hoàn toàn Tuy nhiên nh v y không di n t đúng s làm vi c c a các liên. .. ng gi a, c liên k t v i nhau b ng m t lò xo ch cho chuy n v góc (xem Hình 2.2) Hình 2.2 - Mô hình ph n t d m có nút c ng và liên k t m m Bài toán tính n đ nh c a khung ph ng có xét đ m m c a liên k t và đ c ng c a vùng nút là bài toán l n, nên trong ph m vi lu n v n này, ch gi i h n n i dung nghiên c u trong hai bài toán riêng bi t tách bi t đ c l p là bài toán tính n đ nh c a khung ph ng có xét đ n... k5 k2 P2 Jd k6 k4 2 4m u 1 và u 2 đ t là tham s t i tr ng c t bên trái và bên ph i, quan h gi a Jc2 Jc1 k1 k3 8m Hình 2.7 – S đ khung 25 B qua bi n d ng d c, lúc này ma tr n đ c ng c a h s là ma tr n c p 3x3, ph ng trình n đ nh ta có nh sau: Det  K ( u1 )  3×3 = 0 Khung đã cho trong ví d có 2 nút khung (1 và 2), h s có 3 chuy n v g m 2 chuy n v góc xoay t i nút 1 và nút 2, m t chuy n v theo ph... các liên k t có đ m m nh t đ nh do bi n d ng c a bulong, đinh tán…v.v Do v y các k t c u mà s d ng các liên k t này th c t ng i ta g i là k t c u có liên k t m m (hay liên k t n a c ng) C t T mn i Bi n d ng liên k t D m Bulông T mđ T mđ Hình 2.1 - Bi n d ng phân t m m c a liên k t có nh h ng t i đ b n, đ c u, đ xét t i đ m m c a liên k t nh h n đ nh và đ c ng c a k t ng t i t i tr ng t i h n c a khung. .. p đ c bi t Ví d b ng s khung ph ng có xét t i đ c ng c a nút, l p trình trên ngôn ng Pascal, ki m tra l i b ng ph n m m SAP2000 K t lu n ch Ch ng 3 ng 4, L p trình và ví d minh h a b ng s Xác đ nh l c t i h n và chi u dài tính toán c a khung nhi u t ng nhi u nh p, khung nhà công nghi p m t t ng nhi u nh p có xét đ n đ c ng c a nút và đ m m liên k t K t lu n ch ng 4 K t lu n và ki n ngh c a lu n v... a ph n l c nút và chuy n v nút hai đ u ph n t thanh d a trên 9 các ph ng trình cân b ng và ph ng trình vi phân c a đ ng đàn h i c a ph n t thanh có xét đ n u n d c do l c d c N sinh ra (xem Hình 1.2) b Y j x Mb P b Qb j a P ∆ y X a Ma Qa Hình 1.2 - Quan h ph n l c nút và chuy n v nút Tr ng h p t ng quát: Thanh ab có liên k t b t k Gi thi t các đ u thanh có chuy n v c góc xoay t i đ u a và b v i quy... k a =0, k b =∞ vào ma tr n đ c ng c a ph n t d m m t đ u liên k t ngàm m t đ u liên k t kh p có xét đ m m c a liên k t (k a , k b ≠ 0), ma tr n đ c ng thu đ c hoàn toàn trùng h p v i ma tr n đ c ng c a ph n t d m m t đ u liên k t ngàm m t đ u liên k t kh p trong tr ng h p b qua đ m m c a liên k t 2.2.2.3 Ma tr n đ c ng c a ph n t thanh hai đ u liên k t ngàm có xét đ n đ m m liên k t và b qua nh h Vì