Thiết kế trực tiếp khung thép sử dụng phân tích phi tuyến

Header Page of 126 B GIO DC V O TO I HC NNG TRN I THIT K TRC TIP KHUNG THẫP S DNG PHN TCH PHI TUYN Chuyờn nghnh: Xõy dng cụng trỡnh dõn dng v cụng nghip Mó s: 60.58.20 TểM TT LUN VN THC S K THUT Nng Nm 2013 Footer Page of 126 Header Page of 126 Cụng trỡnh c hon thnh ti I HC DA NANG Ngi hng dn khoa hc: T.S NGễ HU CNG Phn bin : PGS.TS Nguyn Quang Viờn Phn bin : T.S Hunh Minh Sn Lun ó c bo v trc Hi ng chm Lun tt nghip Thc s K thut hp ti i hc Nng vo ngy 28 thỏng 09 nm 2013 Cú th tỡm hiu lun ti: - Trung tõm Thụng tin-Hc liu, i hc Nng - Trung tõm hc liu, i hc Nng Footer Page of 126 Header Page of 126 M U Tớnh cp thit ca ti Phng phỏp thit k truyn thng ó c s dng lõu i v cú úng gúp ln vic thit k kt cu thộp nhng cha th hin c ng x tht s ca khung thộp Da trờn nhu cu hiu bit v ng x tht s ca khung thộp di tỏc ng ca ti trng cú nhng phng ỏn thit k ti u, ng thi to c hi trau di thờm kin thc chuyờn mụn ca bn thõn, tụi ó thc hin ti lun thc s k thut Thit k trc tip khung thộp s dng phõn tớch phi tuyn Mc tiờu nghiờn cu Tng hp cỏc lý thuyờt c bn v phõn tớch phi tuyn Nghiờn cu cỏc phn mm/chng trỡnh phõn tớch phi tuyn kt cu v quy trỡnh thit k trc tip dựng phõn tớch phi tuyn ng dng phng phỏp thit k trc tip thit k kt cu khung thộp trờn c s so sỏnh kt qu phõn tớch vi cỏc kt qu thit k theo tiờu chun AISC-LRFD i tng v phm vi nghiờn cu Khung thộp phng c ging y theo phng ngoi mt phng, tit din cu kin thộp dng I cỏnh rng, liờn kt gia cỏc l liờn kt cng, ti trng tỏc dng gm ti trng tnh ng v ngang tỏc dng lờn kt cu Phng phỏp nghiờn cu Lun s dng chng trỡnh phõn tớch MASTAN2, c phỏt trin bi giỏo s Ronald D Ziemian i hc Bucknell v giỏo s William McGuire i hc Cornell Hoa K nghiờn cu B cc ti Lun gm bn chng: Chng 1: C s lý thuyt v phõn tớch phi tuyn Chng 2: Thit k trc tip khung thộp bng phõn tớch phi tuyn Chng 3: Vớ d thit k Chng 4: Kt lun v kin ngh Footer Page of 126 Header Page of 126 CHNG C S Lí THUYT V PHN TCH PHI TUYN 1.1 XU HNG THIT K KHUNG THẫP Theo quy phm Thit k theo h s ti trng v h s sc khỏng ca M AISC-LRFD (Load and Resistance Factor Design), vic phõn tớch khung thộp c tin hnh t c s phõn tớch n hi tuyn tớnh v xột n tỏc ng bc hai P-D v P-d qua cỏc h s khuch i hoc s dng phõn tớch n hi bc hai trc tip Sau ú cu kin c thit k riờng l da vo cỏc ng cng cu kin ú cú k n yu t phi tuyn vt liu H s chiu di tớnh toỏn K c dựng ỏnh giỏ tỏc ng ca h kt cu lờn cng ca cỏc cu kin dm-ct riờng l [3] Theo phng phỏp trờn thỡ kh nng chu lc ca h kt cu cha bao gi c kim tra trc tip mc ton h, cng ca c h cha bao gi c ỏnh giỏ trc tip nờn cha xột n kh nng phõn b li ti phi n hi ti mc ti thit k ln nht ca h Trc nhng hn ch nh vy, cỏc nh nghiờn cu ó to mt phng phỏp phõn tớch mi cú th gii quyt c cỏc hn ch trờn l phõn tớch nõng cao Phng phỏp ny ỏnh giỏ c cng v n nh ca c mt h kt cu v c xem nh l phõn tớch th hin chớnh xỏc cỏc ng x kt hp gia cu kin v h kt cu theo trng thỏi gii hn v cng , vic kim tra tng cu kin riờng l theo cỏc trng thỏi gii hn l khụng cn thit [10] 1.2 NGUN GC V CC MC PHN TCH PHI TUYN [8] 1.2.1 Ngun gc ca phi tuyn Nhng nh hng phi tuyn hỡnh hc cú th gm: S khụng hon ho hỡnh hc ban u: cu kin b cong quỏ trỡnh ch to lp dng khung nh hng P-D: mụmen sinh chuyn v ngang ca kt cu v ti trng theo phng trng lc nh hng P-d: tỏc ng ca lc dc trc lờn vừng ca cu kin riờng l Footer Page of 126 Header Page of 126 Nhng nh hng ca vt liu gm nhiu yu t nhng phm vi ti ch xột: Bin dng ca kt cu thộp ng sut d 1.2.2 Cỏc mc phõn tớch Cỏc mc thụng thng nht ca phõn tớch phi tuyn c mụ t bi cỏc ng cong ng x ca khung chu ti trng tnh nh Hỡnh 1.1 [8] Hỡnh 1.1 Cỏc mc phõn tớch Phõn tớch n hi tuyn tớnh (first-order elastic analysis): vt liu c mụ phng n hi v phng trỡnh cõn bng c thit lp vi cu hỡnh cha bin dng ca kt cu Phõn tớch n hi bc hai (second-order elastic analysis): mụ phng vt liu l n hi nhng iu kin cõn bng c thit lp da vo cu hỡnh hỡnh hc ó bin dng ca kt cu Phõn tớch phi n hi bc nht (first-order inelastic analysis): mụ phng s chy ca cu kin di tỏc dng ca ti trng tng dn, cỏc phng trỡnh cõn bng c thit lp da trờn cu hỡnh cha bin dng hỡnh hc ca kt cu Khi vt liu c xem l n-do hon ton, Footer Page of 126 Header Page of 126 ng cong ng x ti trng s tim cn vi ti trng gii hn Phõn tớch ny khụng k n cỏc tỏc ng phi tuyn hỡnh hc Phõn tớch phi n hi bc hai (second-order inelastic analysis): bao gm c yu t phi tuyn hỡnh hc ln phi tuyn vt liu Phõn tớch k n s gim cng s chy ca cu kin v chuyn v ln th hin chớnh xỏc nht ca cng tht s ca khung 1.3 HNG TIP CN MA TRN [8] Phõn tớch n hi tuyn tớnh (bc nht): [ K e ]{} = {P} (1.1) ộởK e + K g ựỷ {d} = {dP} (1.2) Phõn tớch phi n hi bc nht: ộởK e + K m ựỷ {d} = {dP} (1.3) Phõn tớch n hi bc hai: Phõn tớch phi n hi bc hai: ộởK e + K g + K m ựỷ {d} = {dP} (1.4) Vi: K e l ma trn cng n hi K g l ma trn cng phi tuyn hỡnh hc K m l ma trn gim th hin s thay i cng s chy 1.3.1 Ma trn cng n hi Phn t khụng gian c th hin Hỡnh 1.2 Hỡnh 1.2 Phn t hu hn i xng Phng trỡnh cng phn t phng l phng trỡnh i s tuyn tớnh cú dng nh sau: {F} = ộởK eL ựỷ {} Footer Page of 126 Header Page of 126 ộ A L ờ ỡ Fx1 ỹ ùF ù ù y1 ù ùù M z1 ùù ý= Eờ A ù Fx ù ờù Fy ù L ù ù M ợù z ỵù ờ ờ 0 12 I z L3 6I z L2 6I z L2 4I z L 0 - 12 I z L3 6I z L2 6I z L2 2I z L - - A L 0 A L 0 12 I z L3 6I - 2z L - 12 I z L3 6I - 2z L ự ỳ ỳ 6I z ỳ u L2 ỳ ỡù ỹù ỳ I z ỳ ù v1 ù L ỳ ùùq x1 ùù ỳớu ý ỳù ù ỳ ù v2 ù 6I ỳ ù ù - 2z ỳ ợùq x ỵù L ỳ 4I z ỳ ỳ L ỷ Vi A : din tớch mt ct ngang tit din; Iz : mụmen quỏn tớnh quanh trc z; E : mụ un n hi; Ma trn chuyn trc T ộ cos f sin f - sin f cos f 0 ờ 0 [T] = 0 cos f ờ 0 - sin f 0 ởờ 0 0ự 0 ỳỳ 0ỳ ỳ sin f ỳ cos f ỳ ỳ ỷỳ Gi ộởK e ựỷ l cng h ta tng quỏt, ộởK eL ựỷ l cng h a phng thỡ phng trỡnh cng h tng th l: ộởK e ựỷ = [ T] ộởK eL ựỷ [ T ] T [T] T l ma trn chuyn v ca [ T] ; 1.3.2 Trng thỏi chuyn v ca phn t a nh ngha hm dng b Cụng thc hm dng Footer Page of 126 (1.5) Header Page of 126 1.3.3 Ma trn phi tuyn hỡnh hc a Cu kin chu nộn ỳng tõm L { } { } ' ' ' ộ ' ự ởộk g ỷự = Fx ũ0 N u ờở N u ỳỷ + N v ờở N v ỳỷ ỷ dx (1.20) xử x ổ Vi ởNuỷ, ởNvỷ l hm dng, t phng trỡnh u = ỗ1 - ữ u1 + u2 (t x = x/L) L ố Lứ u = (1 - x ) u1 + x u2 v v = (1 - x ) v1 + x v2 (1.21) 1ỳ 1ỳ ờở N u' ỳỷ = v ờở N v' ỳỷ = ỳ ỳ L Lỷ L Lỷ Thay (1.21), (1.22) vo (1.20) kt qu l (1.22) -1 ỳ -1ỳ F ỳ ờở k g ỳỷ = x L -1 ỳ ỳ -1 ỷ b Cu kin chu un v nộn kt hp Ma trn phi tuyn hỡnh hc phn t l: ộ 0 -1 ờ L 10 L L2 0 Fx 10 15 ộởk g ựỷ = L 0 -1 -L ờ 10 L L2 0 ờở 10 30 1.3.4 Ma trn phi tuyn vt liu a ng x phi tuyn vt liu Footer Page of 126 (1.23) -L 10 - L 10 ự ỳ ỳ L ỳ 10 ỳỳ L2 ỳ - ỳ 30 ỳ ỳ ỳ ỳ Lỳ - ỳ 10 ỳ L2 ỳ 15 ỳỷ (1.28) Header Page of 126 Cú nhiu cỏch x lý bi toỏn chy ca kt cu thộp nhiờn thuõn tin nht l s dng cỏc phng phỏp phõn tớch ma trn da trờn c hc liờn tc v lý thuyt b Lý thuyt Vt liu c gi thit l cú quan h ng sut bin dng l n hon ton v cỏc ng sut ch gm cỏc ng sut chớnh Lý thuyt liờn quan n khỏi nim hm chy v nh lut chy Hm chy thng c chp nhn nht xut phỏt t tiờu chun von Mises v nh lut chy t tiờu chun phỏp tuyn c Phõn tớch L phõn tớch vt liu n lý tng v dng n gin nht ca phõn tớch hai khỏi nim cú liờn quan l: Khp v s hỡnh thnh c cu d Phng phỏp khp phõn tớch cho khung Nhng gi thit cn b sung thờm nh sau: Bin dng c gii hn cú chiu di vựng bng khụng u mỳt phn t (Hỡnh 1.10a) Vt liu c gi thit l n-do tuyt i khụng cú bin dng cng c (Hỡnh 1.10b) Nhng nh hng ca ng sut ct v cỏc ng sut trc tip vuụng gúc vi trc phn t c b qua Tit din u mỳt cú th tri qua mt quỏ trỡnh chuyn tip t ngt t trng thỏi hon ton n hi sang hon ton Ni lc kt hp (lc dc v mụmen) gõy chy lờn tit din ngang c gi thit gõy s chy hon ton trờn tit din (Hỡnh 1.10c) Bin dng tuõn theo tiờu chun phỏp tuyn e Mt v ma trn gim Mt gii phỏp c xut bi Porter v Powell s dng Mt chy c nh ngha nh l mt hm li liờn tc ca lc dc v mụmen un trờn mt ct ngang (Hỡnh 1.11a) v c ký hiu nh sau: F ( p , m) = (1.35) Footer Page of 126 Header Page 10 of 126 Vi p = Fx/Py l t l ca lc dc vi ti trng chy (Asy), v m = Mz/Mpz l t l ca mụmen un vi mụmen (Zzsy) (a) (b) (c) Hỡnh 1.11 a,b,c Mt do, s gia tng lc v bin dng Vi G1 l gradient i vi mt ti mt im mỳt ỡ ảF ỹ ù ảF ù {G1} = ùớ x1 ùý ù ảF ù ùợ ảM z1 ùỵ Ma trn gim ca phn t -1 (1.38) [k m ] = - [k e ][G ] ộở[G ] [k e ][G ]ựỷ [G ] [k e ] T Footer Page 10 of 126 T (1.43) Header Page 12 of 126 10 Hỡnh 2.1.a,b Biu ni ỏp dng cho khung ging, khung khụng ging 2.1.3 Phng trỡnh tng tỏc Vi khung phng P Khi r 0.2 Pc Pr M r + Ê1 Pc M c Khi (2.6c) Pr < 0.2 Pc Pr M + r Ê1 Pc M c (2.6d) Pr l lc nộn yờu cu Pc = fc Pn vi Pn l cng chu nộn danh ngha, fc = 0.9 l h s sc khỏng nộn M r l mụmen un yờu cu M c = fb M n vi M n l cng chu un danh ngha, fc = 0.9 l h s sc khỏng un Footer Page 12 of 126 Header Page 13 of 126 11 2.1.4 Mụmen un yờu cu mr Mụmen un yờu cu Mr c xỏc nh hoc t phng phỏp phõn tớch bc hai tng minh hoc phng phỏp xp x s dng cỏc h s khuch i [4] M r = B1.M nt + B2 M lt (2.7) Mr l mụmen un yờu cu B1 h s k n nh hng ca P-d Mnt l mụmen un yờu cu ca khung c gi thit l khụng cú chuyn v ngang B2 h s k n nh hng ca P-D Mlt l mụmen un yờu cu ca khung c gi thit l ch chu tỏc dng ca lc ngang v khụng b hn ch chuyn v ngang 2.1.5 Cng ct Pn Fy Nu Ê 2, 25 Fe Fy ộ ự Fcr = ờ0,658 Fe ỳ Fy ờở ỳỷ Fy Nu > 2, 25 Fe Fcr = 0,877 Fe Vi Fe = (2.11) (2.12) p E ổ KL ỗ r ữ ố ứ Pn = Ag Fcr (2.13) 2.1.6 Mụmen un danh ngha Mn i vi cu kin thộp tit din c I, mụmen un danh ngha Mn l giỏ tr nh hn gia trng thỏi gii hn chy v mt n nh ngangxon [4] (a) Gii hn chy M n = M p = Fy Z x (2.14) Footer Page 13 of 126 Header Page 14 of 126 12 Fy l gii hn chy ca thộp Zx l mụmen quanh trc x (b) Mt n nh ngang-xon Khi Lb Ê L p khụng ỏp dng trng thỏi gii hn mt n nh ngang-xon Khi L p < Lb Ê Lr : ộ ộ Lb - L p ự ự M n = Cb M p - ( M p - 0,7.Fy S x ) ỳỳ Ê M p ờở ờở Lr - L p ỳỷ ỳỷ Khi Lb > Lr : (2.15) M n = Fcr S x Ê M p Fcr = Cbp E ổ Lb ỗ ữ ố rts ứ Vi rts2 = + 0,078 Jc ổ Lb ỗ ữ S x ho ố rts ứ (2.16) I y Cw Sx E l mụun n hi J l hng s xon Sx l mụmen tit din quanh trc x ho l khong cỏch gia hai tõm cỏnh Iy l mụmen quỏn tớnh quanh trc y Cw l h s on Lb l chiu di khụng ging ca cu kin mt phng un Lp l chiu di khụng ging gii hn kh nng chy hon ton ca cu kin mt phng un Lr l chiu di khụng ging gii hn mt n nh ngang-xon phi n hi Cb l h s iu chnh mt n nh ngang xon Footer Page 14 of 126 Header Page 15 of 126 13 2.2 HNG DN S DNG PHN TCH PHI N HI BC HAI TRONG THIT K KHUNG THẫP [10] 2.2.1 Nhng yờu cu c bn Vic thit lp tớnh toỏn kh nng chu ti ca khung, cu kin, phn t theo cng ln nht nờn da trờn mụ hỡnh toỏn hc kt hp: Nhng c trng vt lý T hp thng kờ phự hp nhng c im cho phộp cỏc tiờu chun v cung cp, sn xut v lp dng nh cong, s khụng ng u cỏc kớch thc tit din, c trng vt liu v sai s lp dng nh hng ca iu kin biờn nh liờn kt 2.2.2 Gii hn ca hng dn Hng dn ny ỏp dng cho khung phng nh khung ging, khung chu mụ men v cỏc loi khung kt hp S m rng ca hng dn ny i vi kt cu khụng gian l hp lý ch cỏc trng thỏi gii hn khụng c xem xột mụ hỡnh phi c xem xột riờng l 2.2.3 Nhng quy nh thit k a Nhng yờu cu phõn tớch a.1 Tớnh chớnh xỏc ca phõn tớch Mụ hỡnh phõn tớch phi th hin s suy gim cng cu kin do: - S lan truyn qua tit din ngang v dc theo chiu di cu kin - Tỏc ng mt n nh mt phng ca lc dc lờn cu hỡnh bin dng ca cu kin phi n hi a.2 Nhng phng phỏp phõn tớch c chp nhn a.2.1 Phng phỏp phõn b a.2.2 Phng phỏp khp tinh chnh a.2.2.1 Phng phỏp mụ un tip tuyn hiu chnh (MTMA) Trong MTMA s lý tng hoỏ khp n-do ca cu kin dmct c phỏt trin nh s dng cng un gim tng ng EIx v EIy l mt hm bin thiờn theo lc dc trc v mụ men un quanh trc ph Footer Page 15 of 126 Header Page 16 of 126 14 a.2.2.2 Phng phỏp khp n-do trc tip b Mụ hỡnh b.1 Phi n hi ng x phi n hi ca vt liu phi c k n phõn tớch mụ hỡnh iu ny cú th t c nh s dng cỏc phng phỏp phõn tớch k trờn b.1.1 ng sut d b.2 Sai lch hỡnh hc b.2.1 nghiờng lch b.2.2 cong b.3 Liờn kt dm vi ct c Cỏc trng thỏi gii hn Trong bi toỏn phng, cỏc trng thỏi gii hn gm: mt n nh un dc ca ct, s chy ca dm v cỏc trng thỏi gii hn ca cu kin dm ct liờn quan n s chy v n nh tng th d H s sc khỏng Gii phỏp khuyờn dựng: f ly bng 0.9 cho cng chy Fy v mụ uyn n hi E e iu kin s dng e.1 Cỏc mc ti trng hp lý e.2 Gii hn ca gúc xoay v phi n hi f S gim hot ti 2.3 QUY TRèNH PHN TCH V THIT K TRC TIP [7] Quy trỡnh c biu din bng s sau: Footer Page 16 of 126 Header Page 17 of 126 15 Bt u Xỏc nh ti trng T hp ti trng Lp s kt cu Chn s b tit din Mụ hỡnh kt cu bng MASTAN2 Mụ hỡnh yu t sai lch hỡnh hc bng ti trng ngang thay th Chn phõn tớch phi n hi bc v mụun n hi Etm k n nh hng ca ng sut d Xỏc nh s bc tng ti v kớch thc bc lp Chy chng trỡnh Khụng t K gii hn cng t Khụng t K s dng bỡnh thng t Khụng t iu kin t Kt thỳc Hỡnh 2.3 S biu din quy trỡnh thit k trc tip Footer Page 17 of 126 Header Page 18 of 126 16 CHNG V D THIT K 3.1 V D KHUNG THẫP NHP TNG Xột khung thộp phng hai nhp, hai tng chu ti trng ng v ngang nh Hỡnh 3.1.a T hp ti trng theo quy phm LRFD S dng thộp cỏnh rng A36 cú tit din ban u nh hỡnh v Khung c gi thit c ging y theo phng ngoi mt phng Kim tra kh nng chu ti ca h c ỏnh giỏ theo phng phỏp thit k trc tip v so sỏnh vi kt qu kim tra theo phng phỏp AISC-LRFD Hỡnh 3.1 Khung thộp phng nhp tng Ti trng sau t hp nh bng sau Footer Page 18 of 126 Header Page 19 of 126 17 Bng 3.1 Kt qu t hp ti trng theo quy phm LRFD Tõng 1,4D = 1,4x0,12 = 0,168 (kip/in) 1,2D + 1,6L = 1,2x0,12 + 1,6x0,17 = 0,416 (kip/in) 1,2D + 0,8W = 1,2x0,12 + 0,8x2,3/180 = 0,154 (kip/in) 1,2D + 1,3W + 0,5L = 1,2x0,12 + 1,3x2,8/180 + 0,5x0,17 = 0,249 (kip/in) 0,9D + 1,3W = 0,9x0,12 + 1,3x2,8/180 = 0,128 (kip/in) 1,4D = 1,4x0,18 = 0,252 (kip/in) Tng 1,2D + 1,6L = 1,2x0,18 + 1,6x0,42 = 0,888 (kip/in) 1,2D + 0,8W = 1,2x0,18 + 0,8x6,8/240 = 0,239 (kip/in) 1,2D + 1,3W + 0,5L = 1,2x0,18 + 1,3x6,8/240 + 0,5x0,42 = 0,463 (kip/in) 0,9D + 1,3W = 0,9x0,18 + 1,3x6,8/240 = 0,198 (kip/in) Vy cỏc t hp ti cn quan tõm thit k l t hp v Tin hnh phõn tớch v thit k khung theo hai phng phỏp nh sau: A Phng phỏp AISC-LRFD Trng hp t hp ti trng: 1,2D + 1,6L Theo phng phỏp chiu di tớnh toỏn AISC-LRFD khung c phõn tớch thnh khung cú ging ngn cn chuyn v ngang v khung khụng ging khụng ngn cn chuyn v ngang Hỡnh 3.2.a Khung ging Footer Page 19 of 126 Hỡnh 3.2.b Khung khụng ging Header Page 20 of 126 18 Hỡnh 3.3.a Biu mụmen khung ging (kip.in) Hỡnh 3.3.a Biu mụmen khung khụng ging (kip.in) Footer Page 20 of 126 19 Header Page 21 of 126 Kt qu kim tra nh Bng 3.2 Bng 3.2 Kt qu kim tra tit din theo AISC-LRFD Cu kin AD BE AB DG EH DE CF BC FI EF Tit din W8x13 W14x120 W21x44 W8x15 W14x132 W27x94 W14x109 W27x102 W14x120 W36x170 Pr (kips) 32,80 190,62 28,52 90,10 621,33 24,02 111,75 54,41 341,20 44,29 Mr (kip.in) 123,39 7737,21 4066,90 36,82 3691,59 12017,40 7777,43 11390,50 3388,98 23343,00 T s PTTT 0,610 1,215 1,352 1,455 1,063 1,348 1,308 1,188 0,828 1,094 Kt qu T KO T KO T KO T KO T KO T KO T KO T T KO T Bng 3.3 Kt qu kim tra sau tng tit din theo AISC-LRFD Cu kin Tit din Pr (kips) AD BE AB DG EH DE CF BC FI EF W8x13 W14x145 W21x57 W8x21 W14x145 W27x129 W14x145 W27x129 W14x120 W36x194 32,67 190,78 1,09 89,67 622,32 0,40 111,06 83,56 341,52 68,74 Footer Page 21 of 126 Mr (kip,in) 113,45 7716,09 4087,20 36,63 3703,03 12038,10 7722,55 11378,50 3440,16 23343,00 T s PTTT 0,585 0,989 0,979 0,957 0,962 0,941 0,960 0,932 0,835 0,960 Kt qu T T T T T T T T T T T 20 Header Page 22 of 126 Trng hp t hp ti trng: 1,2D + 1,3W + 0,5L Tin hnh theo cỏc bc tng t nh trờn, ta cú cỏc kt qu phõn tớch nh sau Hỡnh 3.5 Khung thộp phng chu ti trng theo phng trng lc v giú Bng 3.4 Kt qu kim tra i vi t hp ti trng giú theo AISCLRFD Cu kin Tit din AD BE AB DG EH DE CF BC FI EF W8X13 W14X145 W21X57 W8X21 W14X145 W27X129 W14X145 W27X129 W14X120 W36X194 Footer Page 22 of 126 Pr (kips) 17.13 102.21 15.45 40.06 306.86 0.64 60.21 26.03 175.31 16.09 Mr T s (kip,in) PTTT 41.66 3858.28 2267.00 74.99 2848.29 5734.80 4694.77 5883.50 279.37 10936.80 0.195 0.451 0.558 0.506 0.582 0.448 0.581 0.473 0.140 0.445 Kt qu T T T T T T T T T T Header Page 23 of 126 21 Nhn xột: Cỏc t s phng trỡnh tng tỏc khỏ bộ, chng t vi tit din tha trng hp t hp ti trng theo phng trng lc thỡ s tha trng hp t hp ti trng giú B Phng phỏp thit k trc tip Trng hp t hp ti trng: 1,2D + 1,6L Tin hnh cỏc bc tng t nh quy trỡnh, kt qu ca bc kim tra iu kin cng nh Hỡnh 3.10 Hỡnh 3.10 Kt qu phõn tớch phi n hi bc hai iu kin cng Kt qu kim tra iu kin s dng bỡnh thng vi cỏc t hp ti cho iu kin s dng bỡnh thng Vi dm: a) Phõn tớch n hi bc nht xỏc nh vừng ca dm: Dm AB: 0,44 (in) < L/240 = 240/360 = 0,67(in) Dm BC: 0,45 (in) < L/240 = 576/360 = 1,6(in) Dm DE: 0,27 (in) < L/240 = 240/360 = 0,67(in) Dm EF: 0,26 (in) < L/240 = 576/360 = 1,6(in) b) Phõn tớch phi n hi bc hai xỏc nh khp cú xut hin hay khụng Kt qu tha yờu cu Vi khung: Footer Page 23 of 126 Header Page 24 of 126 22 a) Phõn tớch n hi bc nht xỏc nh chuyn v ngang ca khung: Sau phõn tớch ta cú chuyn v nh ca khung l: 0,13(in) < H/400 = (180+240)/400 = 1,05(in) Chuyn v gia cỏc tng l: 0,11(in) < h/300 = 180/300 = 0,6 (in) b) Phõn tớch phi n hi bc hai xỏc nh khp cú xut hin hay khụng Kt qu tha yờu cu 10 Kim tra iu kin do: Kim tra iu kin cho thy cỏnh, bng khụng b mt n nh cc b Trng hp t hp ti trng: 1,2D + 1,3W + 0,5L Tin hnh tng t nh trng hp trờn Tit din c chn ban u tha yờu cu v cng C So sỏnh cỏc kt qu thit k theo hai phng phỏp thit k Sau phõn tớch v tớnh toỏn bi toỏn bng hai phng phỏp, cỏc kt qu c thng kờ v so sỏnh nh bng 3.5 di õy Footer Page 24 of 126 Header Page 25 of 126 23 Bng 3.5 Kt qu thit k khung thộp theo phng phỏp AISC- Cu kin AD BE AB DG EH DE CF BC FI EF LRFD v phng phỏp Thit k trc tip Khi lng Tit din (lb/foot) Aisc-Lrfd Thit k Aisc-Lrfd Thit k yờu cu trc tip yờu cu trc tip W8X13 W8X13 13 13 120 W14X145 W14X120 145 57 44 W21X57 W21X44 21 15 W8X21 W8X15 145 132 W14X145 W14X132 129 94 W27X129 W27X94 145 109 W14X145 W14X109 129 102 W27X129 W27X102 120 120 W14X120 W14X120 W36X194 W36X170 194 170 Chờnh lch (%) 0,0 17,2 22,8 28,6 9,0 27,1 24,8 20,9 0,0 12,4 Nhn xột: i vi mt s cu kin, kt qu thit k theo phng phỏp thit k trc tip cho lng thộp nh hn phng phỏp AISC-LRFD khong t 12% n 28% 3.2 V D KHUNG THẫP NHP TNG 3.3 V D KHUNG THẫP NHP TNG Footer Page 25 of 126 Header Page 26 of 126 24 CHNG KT LUN V KIN NGH 4.1 KT LUN Thit k khung thộp theo phng phỏp chiu di tớnh toỏn AISCLRFD ó bc l nhng hn ch: 1) Vic xỏc nh h s chiu di tớnh toỏn khỏ phc gõy khú khn cho thit k t ng bng cỏc chng trỡnh phõn tớch; 2) Vic tỏch ri tng cu kin kim tra cng theo cỏc phng trỡnh tng tỏc cha th hin c tỏc ng ln gia cỏc cu kin ton h kt cu, c bit l s phõn b li ni lc Phng phỏp thit k khung thộp bng phõn tớch phi tuyn cú th gii quyt c cỏc hn ch trờn: 1) Khụng cn s dng h s chiu di tớnh toỏn vỡ tỏc ng ca s sai lch hỡnh hc cú th c k n bng phng phỏp ti trng ngang thay th, nh hng ca ng sut d c k n nh phng phỏp khp tinh chnh v tỏc ng phi tuyn hỡnh hc ó c k n trc tip phõn tớch; 2) Khụng cn tỏch ri cu kin kim tra bng cỏc phng trỡnh tng tỏc vỡ phõn tớch ó s dng phõn tớch phi tuyn k n cỏc nh hng bc hai v nhng yu t phi n hi lm s gim cng ca cu kin chu ti, th hin c s phõn b li ni lc v s hỡnh thnh khp Ngoi kt qu t vớ d s cho thy phng phỏp thit k trc tip cho kt qu lng thộp nh hn i vi mt s cu kin Hn na vic th hin c s hỡnh thnh tng khp giỳp cho ngi thit k cú cỏi nhỡn tng th hn v ng x v dng phỏ hoi ca kt cu mt cỏch trc quan v sinh ng, giỳp ỏn thit k tin cy hn 4.2 KIN NGH Phng phỏp thit k trc tip cú nhng u im rừ rng nh nờu trờn Tuy nhiờn nú c ỏp dng rng rói cn tin hnh nhng nghiờn cu nghiờm tỳc, thn trng v cỏc yu t khỏc cú nh hng n kt cu nh: nh hng ca mm liờn kt, nh hng ca cỏc yu t xon, s lm vic khụng gian, s phõn b ca ng sut d ca cỏc dng tit din khỏc nhau, ti trng ng Phng phỏp thit k trc tip dự cng l phng phỏp thit k rt tim nng v nhiu hn Footer Page 26 of 126 ... ny ỏp dng cho khung phng nh khung ging, khung chu mụ men v cỏc loi khung kt hp S m rng ca hng dn ny i vi kt cu khụng gian l hp lý ch cỏc trng thỏi gii hn khụng c xem xột mụ hỡnh phi c xem xột... phõn tớch phi tuyn Chng 2: Thit k trc tip khung thộp bng phõn tớch phi tuyn Chng 3: Vớ d thit k Chng 4: Kt lun v kin ngh Footer Page of 126 Header Page of 126 CHNG C S Lí THUYT V PHN TCH PHI TUYN... NGUN GC V CC MC PHN TCH PHI TUYN [8] 1.2.1 Ngun gc ca phi tuyn Nhng nh hng phi tuyn hỡnh hc cú th gm: S khụng hon ho hỡnh hc ban u: cu kin b cong quỏ trỡnh ch to lp dng khung nh hng P-D: mụmen