BÀI GIẢNG ĐỘC LỰC HỌC CÔNG TRÌNH ĐƯỢC BIÊN SOẠN BỞI T.S NGUYỄN TRỌNG PHÚ DƯỚI DẠNG SLIDE GIÚP NỘI DUNG ĐƯỢC TRÌNH BÀY MỘT CÁCH KHOA HỌC, NGẮN GỌN, DỄ HIỂU SINH VIÊN SẼ DỄ TIẾP THU KIẾN THỨC VÀ NẮM BẮT ĐƯỢC NỘI DUNG MỘT CÁCH TRỌN VẸN NHẤT, NHANH NHẤT
ĐỘNG LỰC HỌC CƠNG TRÌNH T.S NGUYỄN TRỌNG PHÚ Hà Nội, 10-2014 CÁC TRƯỜNG HỢP PHÁ HOẠI KẾT CẤU DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA TẢI TRỌNG ĐỘNG • Phá hoại cơng trình tác động Động đất Kobe, Japan 1995 Northridge, CA, USA 1971 Concepcion, Chile 2010 Concepcion, Chile 2010 Concepcion, Chile 2010 Phá hoại bể chứa nhiên liệu sóng thần Mất ổn định phình chân voi bể chứa nhiên liệu Mất ổn định phần mái bể chứa nhiên liệu động đất • Phá hoại cơng trình tác động tải trọng gió Tacoma bridge, NY, USA 1940 Phá hoại cột truyền tải điện gió bão Phá hoại cột điện gió gió bão Khu dân cư vùng trung tây Hoa kỳ bị tàn phá lốc xoáy Khu dân cư vùng Trung-Tây Hoa kỳ bị tàn phá lốc xốy Tòa nhà bị phá hoại đánh bom xe Giới Thiệu Chung • Mục đích nghiên cứu Động lực học kết cấu – Phân tích ứng xử hệ kết cấu tác động tải trọng động – Các phương pháp phân tích ứng xử hệ kết cấu – Phương pháp tiền định phương pháp xác suất • Phương pháp tiền định: Lịch sử tải trọng biết rõ ràng • Phương pháp xác suất: Lịch sử tải trọng chưa biết rõ ràng • Các loại tải trọng động: 10 Phổ động đất El Centro, California, 1940 Phương trình chuyển động 139 Các đại lượng phản ứng Các đại lượng phản ứng hệ chịu tác động động đất quan tâm: + Chuyển vị tương đối kết cấu bên đất Vì nội lực hệ kết cấu xác định qua đại lượng chuyển vị tương đối + Chuyển vị tổng hệ, dựa giá trị chuyển vị mà ta xác định khoảng cách tối thiểu cơng trình lân cận + Gia tốc hệ kết cấu hệ đỡ thiết bị nhạy gia tốc Gia tốc hệ dùng để xác định tải trọng động đất lên cơng trình Lịch sử phản ứng Phản ứng biến dạng hệ bậc tự chuyển động đất động đất El Centro 140 Sau lịch sử biến dạng hệ xác định phương pháp động lực học thời điểm nội lực hệ xác định phương pháp tĩnh Hai phương pháp độ cứng trực tiếp phương pháp lực tĩnh ngang tương đương Phương pháp lực ngang tương đương A(t) gia tốc ảo Phản ứng gia tốc ảo tính tốn từ phổ chuyển vị u(t) 141 Phổ phản ứng đàn hồi tuyến tính Phương pháp đánh giá ảnh hưởng chuyển vị đất đến ứng xử hệ thực cách cho hệ bậc tự với tham số thay đổi, chu kỳ đặc tính cản, tính tốn phản ứng lớn hệ Xem xét phản ứng dao động có cản hệ bậc tự tác động gia tốc nền: Phương trình chuyển động hệ có cách sử dụng phương pháp tích phân Duhamel: 142 Đối với hệ khơng có cản, phương trình vị phân chuyển động: 143 Hai số hạng sau tính tốn từ chuyển vị phổ Hai số hạng sau có tên gọi vận tốc giả phổ gia tốc giả phổ Sở dĩ có tên gọi Pseudo hai số hạng khơng phải vận tốc lớn gia tốc lớn Tuy nhiên, cách ta biểu diễn ba đại lượng biểu đồ 144 Phổ Phản Ứng Đàn Hồi Tuyến Tính Đặc trưng trận động đất xảy tương lai vị trí địa lý cụ thể khơng thể xác định cách xác Do khái niệm phổ thiết kế động đất xây dựng Phổ thiết kế động đất trung bình tập hợp đặc trưng động đất ghi trước có điều kiện địa chất, khoảng cách, độ lớn, chế xuất động đất Phổ thiết kế động đất biểu diễn dạng đường cong trơn đường thẳng để loại bỏ giá trị cực đại cực tiểu Phân tích thống kê sử dụng để tạo phổ trơn mức thiết kế phù hợp sở mức độ động đất Phổ thiết kế động đất xây dựng Housner năm 1959 145 146 Ví dụ: Xây dựng phổ thiết kế Newmark-Hall cho gia tốc đỉnh 0.3g 5% cản cực hạn Tham số chuyển động đất nền: Tham số chuyển động kết cấu ( khuếch đại): 147 Dạng phổ thiết kế động đất hay dùng tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn Phản ứng hệ bậc tự điều kiện động đất Phương trình vi phân chuyển động: đó, Ta có, Sử dụng phương pháp tích phân Duhamel, 148 Lực tổng quát cho chuyển động nền: Trong đó, z hệ số kích thích động đất biểu diễn mức độ chuyển động gây phản ứng hệ kết cấu theo dạng biến dạng giả định trước Đặt, Ta có, đó, Chuyển vị tương đối lớn nhất, 149 Gia tốc biểu diễn dạng tọa độ tổng quát Lực quán tính hệ có khối lượng phân bố liên tục: Lực qn tính lớn biểu diễn: Tổng lực cắt chân cơng trình động đất gây xác định sau: Tổng lực cắt chân cơng trình lớn động đất gây ra: đó, h chiều cao cơng trình Phân bố lực cắt theo chiều cao cơng trình biểu diễn sau: 150 Đối với hệ biểu diễn dạng khối lượng tập trung, ta có: đó, C hệ số động đất xác định theo tiêu chuẩn biểu diễn dạng phần trăm gia tốc trọng trường, g W* trọng lượng hiệu cơng trình tham gia chuyển động Ví dụ: Chu kỳ dạng dao động thứ T1 = 0.702 s 151 Lực cắt chân cơng trình lớn nhất: Moment lật lớn cơng trình: 152 153 ... 15 16 17 • Đặc trưng tốn động lực học – Ứng xử hệ kết cấu tác động tải trọng động thay đổi theo thời gian, t – Lực quán tính tham gia ứng xử hệ kết cấu chịu tải trọng động • Các phương pháp rời... 22 Phương trình vi phân chuyển động hệ: 23 Ví dụ áp dụng phương pháp tọa độ tổng quát Biểu diễn tham số rời rạc: Phương trình vi phân chuyển động hệ: 24 Các thành phần hệ động lực học Ảnh hưởng... Các loại tải trọng động: 10 Tải trọng nổ ảnh hưởng lên kết cấu 11 Động đất ảnh hưởng Bản đồ lục địa phân vùng động đất 12 13 Công trình bị phá hoại đất hóa lỏng ảnh hưởng động đất 14 Tải trọng