Phân tích tĩnh phi tuyến kết cấu ống thép chữ nhật nhồi bê tông

1 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA , LÊ HỒNG PHƯƠNG PHÂN TÍCH TĨNH PHI TUYẾN KẾT CẤU ỐNG THÉP CHỮ NHẬT NHỒI BÊ TÔNG Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng cơng trình Dân dụng Cơng nghiệp Mã số: 60.58.02.08 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2019 Cơng trình hoàn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: TS TRẦN ANH THIỆN Phản biện 1: GS.TS PHẠM VĂN HỘI Phản biện 2: TS PHẠM MỸ Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ chuyên ngành kỹ thuật xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp họp Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng vào ngày 30 tháng 03 năm 2019 * Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Học liệu Truyền thông, Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng - Thư viện Khoa Xây dựng dân dụng & Công nghiệp, Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Nhu cầu xây dựng nhà cao tầng siêu cao tầng bùng nổ mạnh mẽ Việt Nam, đặc biệt khu đô thị lớn Hà Nội TP Hồ Chí Minh, cộng với xu hướng phát triển xây dựng đại nên sử dụng giải pháp kết cấu cột bê tông cốt thép thơng thường, cơng trình nhà cao tầng địi hỏi kích thước cấu kiện kết cấu cột lớn, nặng nề, tốn kém, giảm không gian sử dụng giảm tính thẩm mỹ Để khắc phục nhược điểm kể trên, giải pháp kết cấu cột liên hợp thép bê tông sử dụng phổ biến nhiều nước giới cho công trình nhà nhiều tầng Mục đích giải pháp tận dụng ưu điểm riêng đặc trưng lý vật liệu thép bê tông để tạo kết cấu cột liên hợp có khả chịu lực độ tin cậy cao, đồng thời tăng cường khả chống cháy Bên cạnh đó, cơng trình sử dụng giải pháp kết cấu cột liên hợp đáp ứng công sử dụng cao, hiệu kinh tế đảm bảo tính thẩm mỹ, đồng thời phải có khả chịu tải trọng ngang (tải trọng động đất) tốt kết cấu nhà cao tầng Trên sở đó, cột ống thép chữ nhật nhồi bê tông (CFRT) giải pháp thay hữu hiệu cho kết cấu cột bê tông cốt thép truyền thống vốn có tiết diện, kích thước lớn Ở nước ta, từ năm 2006 tiêu chuẩn thiết kế kết cấu liên hợp thép bê tông tiến hành nghiên cứu biên soạn theo tiêu chuẩn Châu Âu Để nghiên cứu ứng xử cột CFRT chịu tải trọng động đất cần phải có phương pháp phân tích, đánh giá cường độ biến dạng kết cấu chịu tải trọng động đất Do đó, đề tài: “ Phân tích phi tuyến tĩnh (hay cịn gọi phân tích đẩy dần) kết cấu ống thép chữ nhật nhồi bê tông” nghiên cứu hữu ích phù hợp với tình hình xây dựng đại gia tăng mạnh mẽ nước ta Mục tiêu nghiên cứu đề tài - Đánh giá ứng xử kết cấu ống thép chữ nhật nhồi bê tông tác dụng tải trọng động đất Đối tượng nghiên cứu: - Kết cấu ống thép chữ nhật nhồi bê tông Phạm vi nghiên cứu: - Ứng xử kết cấu ống thép chữ nhật nhồi bê tông chịu tải trọng động đất phân tích tĩnh phi tuyến Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp lý thuyết: Nghiên cứu sở lý thuyết phương pháp phân tích tĩnh phi tuyến - Phương pháp mơ phỏng: Sử dụng phần mềm SAP2000 để mơ hình phân tích ứng xử kết cấu ống thép chữ nhật nhồi bê tông CFRT Cơ sở khoa học thực tiễn luận văn: Nghiên cứu luận văn dựa sở tiêu chuẩn ASCE41-13 Hoa Kỳ biên soạn xuất năm 2006 số tài liệu tham khảo liên quan Ngoài luận văn áp dụng kiến thức sức bền vật liệu, học kết cấu phần mềm SAP2000 V20 để phân tích theo ASCE-41-13 Bố cục đề tài: CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU ỐNG THÉP CHỮ NHẬT NHỒI BÊ TƠNG (CFRT) 1.1 Q trình hình thành phát triển kết cấu liên hợp thép - bê tơng 1.2 Một số cơng trình sử dụng kết cấu liên hợp thép - bê tơng 1.3 Đặc tính kết cấu liên hợp thép – bê tông 1.4 Tổng quan kết cấu liên hợp ống thép nhồi bê tông: 1.5 Đặc điểm chịu lực kết cấu ống thép nhồi bê tông 1.6 Ưu điểm loại ống thép nhồi bê tông CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHI TUYẾN CHO KẾT CẤU 2.1 Giới thiệu phương pháp phân tích tĩnh phi tuyến 2.2 Giới thiệu phương pháp phân tích động phi tuyến: CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ ỨNG XỬ CỦA KẾT CẤU CFRT QUA PHÂN TÍCH TĨNH PHI TUYẾN BẰNG PHẦN MỀM SAP2000 3.1 Phần mềm phân tích kết cấu SAP2000: 3.2 Xây dựng mơ hình phân tích: 3.3 Khung tầng sử dụng cột CFRT: 3.4 Khung tầng sử dụng cột liên hợp CFT 3.5 Khung tầng sử dụng cột bê tông cốt thép (RC) 3.6 Kết luận chương CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU ỐNG THÉP CHỮ NHẬT NHỒI BÊ TƠNG (CFRT) 1.1 Q trình hình thành phát triển kết cấu liên hợp thép bê tông Lịch sử phát triển kết cấu hỗn hợp thép – bê tông gắn liền với lịch sử phát triển kết cấu bê tông cốt thép (BTCT) Thực chất kết cấu cá biệt kết cấu BTCT Do tính chất cấu tạo thép kết cấu liên hợp khác với kết cấu BTCT thơng thường, tính chất làm việc, tương tác bê tông thép khơng giống BTCT thường việc thiết kế kết cấu loại mang tính chất hồn tồn khác Kết cấu liên hợp thép bê tơng loại kết cấu sử dụng thép kết cấu (structural steel) kết hợp với bê tông bê tông cốt thép để chúng tham gia chịu lực Việc hình thành kết cấu bắt nguồn từ hai nguyên nhân Nguyên nhân thứ ý định thay cốt thép tròn dạng cốt thép khác gọi cốt cứng, hàm lượng lớn hình thành nên kết cấu liên hợp Nguyên nhân thứ hai ý tưởng muốn bao bọc kết cấu thép chịu lực bê tông để chống xâm thực, chống cháy chịu lực, từ hình thành nên kết cấu liên hợp thép – bê tông Tuy đời muộn số kết cấu truyền thống kết cấu thép, kết cấu bê tông, kết cấu gỗ… dạng kết cấu sử dụng tới kỷ, ngày thấy có nhiều điểm ưu việt cần phải khai thác 1.1.1 Quá trình nghiên cứu ứng dụng kết cấu liên hợp thép – bê tông giới Việc nghiên cứu ứng dụng phát triển kết cấu liên hợp thép bê tông dùng lĩnh vực xây dựng nhiều quốc gia quan tâm 1.1.2 Một số cơng trình sử dụng kết cấu liên hợp thép - bê tông Việt Nam Ở Việt Nam, lý thuyết tính tốn cấu kiện liên hợp thép – bê tông (bê tông cốt cứng) đưa vào giáo trình “ Kết cấu bê tơng cốt thép – phần cấu kiện bản” xuất 1995, dựa vào lý thuyết tính tốn Nga Năm 2006, “ Giáo trình Kết cấu liên hợp thép – bê tơng” PGS.TS Phạm Văn Hội viết theo tiêu chuẩn Eurocode (Design of Composite Steel and Concrete Structures) tài liệu ứng dụng tiêu chuẩn để thiết kế cấu kiện liên hợp thép – bê tông Việt Nam Với yêu cầu phát triển xây dựng nay, loại kết cấu chắn sử dụng rộng rãi Việt Nam 1.2 Một số công trình sử dụng kết cấu liên hợp thép - bê tơng 1.2.1 Một số cơng trình tiêu biểu sử dụng kết cấu liên hợp thép bê tông giới Nói đến nhà cao tầng dùng kết cấu liên hợp tiêu biểu Mỹ cần kể đến tòa nhà 35 tầng Major Bank Dallas, Texas (USA) Tòa nhà cấu tạo từ mảng tường bê tơng cốt thép tồn khối bốn góc nhà, cột thép bọc bê tông, sàn dùng dầm thép đỡ sàn bê tông đổ chỗ liền với ván khuôn thép cố dịnh Nhà cao 778 feet (237 m), diện tích khoảng 2.000.000 feet vuông (185.806m2), chu kỳ dao động riêng nhà 6,7 giây, chi phí thép cho nhà trung bình khoảng 16 found cho 1feet vng (khoảng 78kG/m2) Tháp Thiên niên kỷ (Viên – Áo), tòa nhà có 55 tầng với diện tích khoảng 1000m2 có chiều cao 202m (bao gồm awngten) Trụ sở Citibank Duisburg (Germany), cao 15 tầng (72m), diện tích 14.500m2 Theo chiều cao, tịa nhà xây dựng 3m tuần 1.2.2 Một số công trình tiêu biểu sử dụng kết cấu liên hợp thép bê tông Việt Nam Diamond Plaza TP HCM (21 tầng), sử dụng kết cấu khung thép bọc vật liệu chống cháy sỉ lị cao, cơng trình công ty xuất nhập Hồng Hà Hà Nội sử dụng kết cấu sàn liên hợp Bitexco Finaancial Tower xây dựng diện tích 5.267m2 quy mơ 68 tầng với chiều cao 262m Tòa nhà thiết kế thép kính Vietinbank Tower Hà Nội bao gồm tòa tháp, liên kết với khối đế tầng Tháp thứ cao 68 tầng, tháp thứ hai cao 48 tầng JW Marriott Hà Nội đạt tiêu chuẩn sao, tọa lạc diện tích 63.000m2 16.000m2 mặt nước, bao gồm tầng Nhà hoạt động đa 169 Nguyễn Ngọc Vũ, Hà Nội gồm tầng hầm 21 tầng chức 1.3 Đặc tính kết cấu liên hợp thép – bê tơng Khi thiết kế cơng trình, ngồi việc đảm bảo khả chịu lực, độ cứng dẻo kết cấu mà phải đảm bảo yêu cầu kiến trúc, kinh tế, thi công, khả chịu nhiệt, chống ăn mòn 7 1.3.1 Kiến trúc Kết cấu liên hợp cho phép đa dạng kiến trúc cách kết hợp cấu kiện liên hợp theo nhiều kiểu Ngoài ra, với tiết diện nhỏ dầm cho phép tạo ra: - Nhịp lớn - Sàn mỏng - Cột mảnh Những yếu tố tạo điều kiện thuận lợi cho thiết kế không gian kiến trúc 1.3.2 Kinh tế Tiết kiệm nhiều chi phí sử dụng cấu kiện có tiết diện nhỏ (độ cứng lớn có khả vượt nhịp lớn, giảm độ võng, giảm chiều cao tiết diện) lắp đặt nhanh thi cơng - Tiết kiệm chi phí thi cơng, thời gian hồn thành cơng trình sớm; - Đưa cơng tình vào sử dụng dần đến thu hồi vốn nhanh Chịu nhiệt chống ăn mòn Các cơng trình kết cấu thép cổ điển tốn nhiều chi phí để bảo vệ thép kết cấu tác dụng nhiệt lửa Các kết cấu đại kết cấu liên hợp chịu lửa cách kết hợp với bê tông cốt thép, bê tông bảo vệ thép bê tơng có khối lượng lớn dẫn nhiệt kém; Các dầm cột thép bao bọc hoàn toàn phần Điều khơng giúp trì nhiệt độ thấp thép mà tăng khả chịu lực, tăng độ ổn định cấu kiện 1.3.3 1.3.4 So sánh tính ưu việt kết cấu liên hợp thép – bê tông so với kết cấu khác Kích thước cấu kiện sử dụng kết cấu liên hợp nhỏ nhiều so với kết cấu không liên hợp Điều thể rõ qua kết so sánh Kết cấu liên hợp thép – bê tơng đạt hiệu kinh tế cao 1.4 Tổng quan kết cấu liên hợp ống thép nhồi bê tông: Hệ thống kết cấu liên hợp ống thép nhồi bê tông (ConcreteFilled Steel Tube – viết tắt tiếng Anh CFST) hệ thống gồm cấu kiện chịu lực gồm ống thép nhồi đặc bê tông cường độ cao trung bình Hệ thống kết cấu CFST có nhiều ưu điểm độ cứng, cường độ, khả chống biến dạng, khả chống cháy Nói chung, loại kết cấu nghiên cứu áp dụng cho nhiều loại cơng trình xây dựng nhà, xưởng, cơng trình cầu đường 1.5 Đặc điểm chịu lực kết cấu ống thép nhồi bê tông + Thứ nhất: sử dụng ống thép nhồi bê tông sơ đồ kết cấu truyền thống cơng trình mà có cấu kiện chịu nén chủ yếu, cột, trụ, biên cột điện, chịu nén giàn vòm + Thứ hai: lập sơ đồ kết cấu mà tải trọng tính tốn chủ yếu ống thép nhồi bê tông chịu Theo cách thứ hai cần lưu ý áp dụng ngun lí sau: Nguyên lí tập trung vật liệu, cấu kiện nên làm to lên tổng khối lượng tồn kết cấu giảm nhẹ nhờ khả chịu lực kết cấu tăng nhanh so với tăng khối lượng Ngun lí đơn giản hóa hình dạng kết cấu Nguyên lí kết hợp chức 1.6 Ưu điểm loại ống thép nhồi bê tông 1.6.1 Khả chịu lực độ tin cậy cao Giải pháp kết cấu liên hợp thép bê tông ứng dụng hiệu trường hợp kết cấu cơng trình nằm vùng có động đất, chúng có mức độ ổn định độ tin cậy cao chịu tải trọng động Điều kiểm nghiệm qua thực tế nhiều trận động đất lớn, trận động đất Kobe Nhật Bản năm 1995 hay trận động đất Northridge Hoa Kì năm 1994 1.6.2 Cơng sử dụng hiệu Đối với cơng trình nhà nhiều tầng, chiều cao nhà cao nhịp khung lớn nội lực dọc trục cột moment dầm lớn; lực dọc cột lên đến 3000 cơng trình nhà cao 30 tầng, Như vậy, sử dụng giải pháp kết cấu bê tơng cốt thép thơng thường kích thước tiết diện yêu cầu cột lớn Chẳng hạn sử dụng giải pháp kết cấu bê tơng cốt thép (khơng liên hợp) kích thước tiết diện cột yêu cầu cho nhà cao 40 tầng xây dựng Hà Nội khoảng 1,5x1,5m; nhiên kích thước giảm xuống cịn khoảng 1x1m sử dụng giải pháp kết cấu liên hợp thép bê tông Như vậy, việc ứng dụng giải pháp kết cấu cột liên hợp tạo cho cơng trình gọn nhẹ tăng không gian sử dụng 10 CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHI TUYẾN CHO KẾT CẤU 2.1 Giới thiệu phương pháp phân tích tĩnh phi tuyến Phân tích đẩy dần dịch thuật từ thuật ngữ tiếng Anh (Pushover analysis), phương pháp giới hạn ATC60, Eurocode 8; FEMA–356 ASCE-41-13 nước Tại Việt Nam đưa vào TCVN 9386:2012 giới thiệu sách PGS.TS Nguyễn Lê Ninh Đây phương pháp phân tích gần kết cấu chịu động đất, đặc điểm phương pháp trình biến dạng phi tuyến kết cấu xảy gia tăng đặn hàm lực ngang tải trọng đứng giữ nguyên không đổi Quá trình tăng đặn tải trọng ngang thực tới nút kiểm tra có chuyển vị ngang chuyển vị mục tiêu định trước ứng với cấp cơng định trước tịa nhà Chuyển vị mục tiêu định nghĩa chuyển vị ngang lớn cao trình đỉnh mái nhà đạt tới q trình chịu tải trọng động đất 2.1.1 Nội dung phương pháp phân tích tĩnh phi tuyến Đặc điểm phương pháp tính tốn trình biến dạng phi tuyến kết cấu xảy tác động gia tăng đặn tải trọng ngang tải trọng đứng giữ ngun khơng thay đổi Q trình gia tăng đặn tải trọng ngang thực nút kiểm tra (thường cao trình đỉnh mái) có chuyển vị ngang chuyển vị mục tiêu định trước, lực cắt đáy đạt lực cắt mục tiêu Khả chịu lực độ dẻo cần thiết chuyển vị mục tiêu lực cắt đáy mục tiêu thường dùng để kiểm tra tính đắn việc thiết kế kết cấu Đồ thị 11 biểu diễn mối quan hệ lực cắt đáy chuyển vị ngang gọi đường cong khả Đây kết chủ yếu phương pháp tính tốn đẩy dần 2.1.2 Đặc trưng khớp dẻo mặc định theo ASCE-41 (Hinges properties) Khớp dẻo mặc định cho tiết diện thép đề xuất tiêu chuẩn ASCE-41-13 quy định lấy theo phương trình để tính momen chảy dẻo góc xoay chả dẻo cho cột dầm thép: My = Fy.Z Fy ZL y Trong đó: 6EI Fy : giới hạn chảy thép Z : Mô đun dẻo tiết diện L: chiều dài E : mô đun đàn hồi I : mơ men qn tính cấu kiện chịu uốn Khớp dẻo mặc định gán cho dầm theo khả quay khớp, khớp dẻo mặc định gán cho cột PMM (lực dọc mô men theo phương) gán khả quay khớp mà không quan tâm tới kích thước tiết diện Trong phạm vi luận văn khớp dẻo lấy PM ( lực dọc cột mô men theo phương khung xét) Khớp dẻo mặc định theo ASCE-41-13 sử dụng để phân tích đẩy dần, bảng 9-6 cho dầm (steel beams – flexure) cột (steel columns – flexure) kết cấu thép, bảng 10-7 cho dầm bê tông 12 (concrete beams – flexure) bảng 10-8 cho cột bê tông (Concrete columns) 2.1.3 Sử dụng kết phương pháp đẩy dần: Phân tích đẩy dần đạt kết sau: - Ước tính độ trơi tầng phân phối độ trôi tầng dọc theo chiều cao - Xác định lực dọc cho phần tử dễ phá hoại giòn - Xác định biến dạng cho cấu kiện chịu uốn - Chỉ vị trí xuất khớp dẻo kết cấu - Xác định ảnh hưởng chảy dẻo cấu kiện thành phần đến phân bố lại nội lực kết cấu - Xác định phân phối lực cắt đáy phù hợp đầy đủ lên công trình 2.1.4 dần: Ưu nhược điểm phạm vi áp dụng phương pháp đẩy Mặc dù phương pháp đẩy dần có ưu phương pháp phân tích đàn hồi, giả thuyết, tính xác kết hạn chế phương pháp cần phải kiểm tra với kết “chính xác” (phương pháp RHA) Chuyển vị mục tiêu, lựa chọn cách phân phối lực cắt đáy, phá hoại cơng trình dạng dao động bậc cao, đặc trưng khớp dẻo cấu kiện vấn đề quan trọng ảnh hưởng tới tính xác kết phân tích Phương pháp nghiên cứu: Trong luận văn cơng trình dùng để thực cơng trình có tầng nối, khơng có tầng hầm, sử dụng cột liên hợp CFRT dầm thép hình chữ I, xây dựng giả định California, Hoa Kì Qua q trình tính toán nội lực, kiểm tra tự động thực phần mềm ETABS để xác định tiết diện, kích thước 2.1.5 13 loại cấu kiện Từ sử dụng chức phân tích đẩy dần lên mơ hình cơng trình phần mềm SAP2000 Các thuộc tính khớp dẻo kết cấu sử dụng mặc định phần mềm Sau phân tích đẩy dần thu đường cong quan hệ lực – chuyển vị cơng trình sử dụng hệ cột liên hợp CFRT Các loại cơng trình như: khung tầng sử dụng cột liên hợp CFT dầm thép chữ I tương đương khả chịu lực độ cứng, khung tầng dùng cột dầm bê tông cốt thép (tương đương khả chịu lực), khung tầng dùng cột dầm bê tông cốt thép (tương đương độ cứng), khung tầng dùng cột dầm bê tơng cốt thép (tương đương kích thước tiết diện) thiết kế phân tích đầy dần phần mềm SAP2000 để thu giá trị đường cong lực chuyển vị tương tự trình thực khung CFRT Từ kết đường cong đẩy dần đem so sánh với để biết mức độ khả chịu lực loại khung ưu điểm vượt trội cấu kiện liên hợp CFRT so với loại cấu kiện khác tác dụng tải trọng ngang 2.2 Giới thiệu phương pháp phân tích động phi tuyến: Vấn đề phân tích động lực học phi tuyến (gọi tắt động phi tuyến) kết cấu cơng trình chịu tải trọng động đất theo phương pháp lịch sử thời gian (nonlinear time-history analyses) quan tâm gần ưu điểm như: Khắc phục nhược điểm phương pháp phân tích đàn hồi tuyến tính thiết kế cơng trình có kết cấu đặc biệt, phức tạp (phương pháp yêu cầu kết cấu phải thỏa mãn nhiều yêu cầu mang tính định lượng theo điều khoản tiêu chuẩn áp dụng), phân tích xác ứng xử kết cấu giúp giảm bớt kích thước tiết diện, làm giảm chi phí đầu tư mà đảm bảo an tồn sử dụng 14 Phương pháp phân tích động phi tuyến cho phép xét đến khả tiêu tán lượng cách xác đầy đủ thông qua hệ số ứng xử q, đặc biệt với hệ kết cấu nhà cao tầng hệ kết cấu phức tạp mà tiêu chuẩn chưa đề cập hết Hơn nữa, phân tích động phi tuyến cho biết xác vị trí thời điểm hình thành khớp dẻo kết cấu, phương pháp phân tích phổ phản ứng dạng dao động không cho biết điều 15 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ ỨNG XỬ CỦA KẾT CẤU CFRT QUA PHÂN TÍCH TĨNH PHI TUYẾN BẰNG PHẦN MỀM SAP2000 3.1 Phần mềm phân tích kết cấu SAP2000: Ứng xử phi tuyến phần tử khung giới thiệu khớp dẻo danh nghĩa SAP2000, giảm khả xảy với khớp dẻo khớp dẻo đạt đến độ dốc âm đường cong lực – chuyển vị q trình phân tích đẩy dần IO (Immediate Occupancy): làm việc bình thường LS (Life Safety): Kiểm soát hư hỏng CP (Collapse Prevention): Ngăn ngừa sụp đổ Phần tử kết cấu SAP2000 3.2 Xây dựng mơ hình phân tích: Trong phần tiến hành mơ hình cấu trúc khung tầng: Khung sử dụng cột thép hình chữ nhật nhồi bê tơng (CFRT) dầm thép hình chữ I; khung sử dụng cột thép hình trụ nhồi bê tơng (CFT) dầm thép hình chữ I; cấu trúc cịn lại khung sử dụng cột dầm bê tông cốt thép thông thường (RC) Chương trình SAP2000 sử dụng cho việc phân tích tĩnh phi tuyến cấu trúc Sàn nhà dày 100mm Kết trình phân tích so sánh với để đánh giá chênh lệch xác định xác phản ứng địa chấn kết cấu chịu động đất 3.3 Khung tầng sử dụng cột CFRT: Khung CFRT tầng, chiều cao tầng h=3,5m có mặt bố trí sau: Xác định tải trọng: 16 Tĩnh tải sàn Hoạt tải Tải trọng gió: Tải trọng động đất: Xác định sơ kích thước cột CFRT Xác định sơ kích thước dầm thép chữ I Sau thiết kế khung CFRT phần mềm ETABS, ta tiến hành phân tích đẩy dần (pushover) phần mềm SAP2000 3.4 Khung tầng sử dụng cột liên hợp CFT Khung tầng sử dụng cột ống thép tròn nhồi bê tông CFT dầm thép chữ I Cấu trúc khung tương tự kích thước, hình dạng, số lượng tầng, chiều cao tầng so với khung CFRT có khác tiết diện cột loại cột Xác định sơ tiết diện cột CFT  Tương đương độ cứng uốn  Tương đương khả chịu lực Mơ hình phân tích đẩy dần khung SAP2000 3.5 Khung tầng sử dụng cột bê tông cốt thép (RC) Khung tầng sử dụng cột bê tông cốt thép dầm bê tơng cốt thép thơng thường có cấu trúc tương tự số nhịp, khoảng cách nhịp, hình dạng, số lượng tầng, chiều cao tầng có khác tiết diện kích thước cấu kiện thành phần Vì mục đích so sánh nên cột dầm RC phải tương đương độ cứng khả chịu lực so với cột liên hợp CFRT Khung RC tương đương khả chịu lực (tương đương cường độ)  Xác định sơ kích thước cột  Xác định sơ tiết diện dầm BTCT: 17 Sau tiên hành chạy mơ hình phân tích, phân bố khớp dẻo thu từ chương trình SAP2000 cấu trúc khung RC tầng Khung RC tương đương độ cứng Độ cứng cột RC phải tương đương với độ cứng cột CFRT Sau tiên hành chạy mơ hình phân tích đẩy dần, phân bố khớp dẻo thu từ chương trình SAP2000 cấu trúc khung RC Khung RC tương đương kích thước tiết diện Trường hợp chọn kích thước cột RC tương đương với kích thước cột CFRT: A = b x h = 0,4m x 0,4m = 0,16 (m2) Sau tiên hành chạy mơ hình phân tích đẩy dần, phân bố khớp dẻo thu từ chương trình SAP2000 cấu trúc khung RC tầng Sau tiến hành thiết kế, phân tích đẩy dần Pushover phần mềm SAP2000, biểu đồ thể so sánh đường cong quan hệ Lực – Chuyển vị khung CFRT, CFT, RC (tương đương khả chịu lực), RC (tương đương độ cứng) RC (tương đương kích thước tiết diện): Bảng 3.6 Kích thước loại cột hệ kết cấu Tầng đến Đơn vị CFRT 400x400x20 mm CFT 460x20 mm Cột RC tương đương cường độ 650x650 mm 18 Cột RC tương đương độ cứng 510x510 mm Cột RC tương đương kích thước 400x400 mm 19 3.6 Kết luận chương Trong luận văn này, ứng xử động đất năm loại cấu trúc khung tầng, bao gồm cột CFRT, Cột CFT, cột RC, nghiên cứu Các phản ứng địa chấn CFRT, CFT, cấu trúc RC phân tích đẩy dần so sánh số kết luận nhận xét sau: Độ cứng, độ dẻo hệ khung ảnh hưởng vào loại tiết diện, kích thước cấu kiện thành phần hàm lượng cốt thép Thông qua biểu đồ đường cong đẩy dần ta thấy ưu điểm vượt trội kết cấu cột liên hợp thép bê tông tác dụng tải trọng động đất so với loại kết cấu bê tông cốt thép thông thường Các kết phân tích đẩy dần cho thấy độ dẻo dai ứng xử địa chấn cấu trúc CFRT cao cấu trúc RC Cấu trúc CFRT khuyến cáo nên dùng vùng địa chấn 20 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Phương pháp phân tích tĩnh đẩy cưỡng (static pushover analysis) xét chất phương pháp gần mà thơi, thay việc phân tích động kết cấu tác dụng tải trọng tĩnh Thiết kế khung liên hợp thép bê tông chịu tải trọng động đất theo phương pháp phân tích tĩnh đẩy cưỡng phù hợp với tiêu chuẩn kháng chấn đại là: đảm bảo kết cấu có khả chịu lực lớn miền đàn hồi đảm bảo cho kết cấu có khả phân tán lượng động đất mạnh xảy thông qua biến dạng dẻo giới hạn cho phép Phương pháp phân tích tĩnh đẩy cưỡng cho phép dự đốn vị trí khớp dẻo xuất khung, qua điều chỉnh thiết kế cho vị trí khớp dẻo xuất mong muốn người thiết kế Kiến nghị Đối với hệ khung liên hợp thép bê tông nhiều tầng thiết kế chịu tải trọng động đất cần tính đến làm việc sau đàn hồi phận kết cấu thông qua phương pháp phân tích tĩnh đẩy dần Tuy nhiên để ứng dụng phương pháp cần có nhiều nghiên cứu tiếp lý thuyết lẫn thực nghiệm Ngồi cần có nghiên cứu sâu để áp dụng cho tiêu chuẩn Việt Nam, đồng thời mở rộng cho loại kết cấu khác loại vật liệu khác thép  ... kết cấu ống thép chữ nhật nhồi bê tông tác dụng tải trọng động đất Đối tượng nghiên cứu: - Kết cấu ống thép chữ nhật nhồi bê tông Phạm vi nghiên cứu: - Ứng xử kết cấu ống thép chữ nhật nhồi bê. .. chịu lực kết cấu ống thép nhồi bê tông 1.6 Ưu điểm loại ống thép nhồi bê tông CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHI TUYẾN CHO KẾT CẤU 2.1 Giới thiệu phương pháp phân tích tĩnh phi tuyến 2.2... kết cấu hỗn hợp thép – bê tông gắn liền với lịch sử phát triển kết cấu bê tông cốt thép (BTCT) Thực chất kết cấu cá biệt kết cấu BTCT Do tính chất cấu tạo thép kết cấu liên hợp khác với kết cấu