Xuất hiện từ những năm 1970, phương pháp Phần tử rời rạc không còn quá xa lạ trên thế giới, tuy nhiên vẫn còn rất mới ở Việt Nam. Bài viết này giới thiệu tổng quan về phương pháp, một số cơ sở khả năng ứng dụng của phương pháp này trong xây dựng.
hu từ thí nghiệm mẫu thực Kết nghiên cứu Peña đồng [8] với khối đá đơn chịu phần tử tải trọng điều hòa tải trọng động đất mơ hình - Các phương pháp khơng liên tục, luật tương DEM cho kết luận tương tự Papantonoupoulos tác hạt biểu diễn quy luật va chạm [9] lại nghiên cứu cột công trình cổ chịu tải trọng trượt kiểu Coulomb, viết dạng phương động đất thông qua việc mơ hình hóa cột ngơi đền trình bất khả vi bao gồm bước nhảy vận tốc, lực Apollo Epicurius Bassae, Hy Lạp Các mơ hình sử dụng tương tác ngưỡng giới hạn Một vài ví dụ các số liệu dao động hai trận động đất thực cho thấy phương pháp không liên tục: cột riêng đứng tự do, tình trạng ngun vẹn + Phương pháp Biến cố động (Event Driven - ED), chịu trận động đất này, để cơng trình có phương pháp thích hợp cho mơ hình hóa hạt khí đặc thể đứng vững cần phải điều chỉnh cột vị trí thẳng trưng khơng tiếp xúc thường xuyên hạt đứng chúng tái tạo lại phần chân đế Cùng đối tượng tương tác xảy có va chạm chúng Phương nghiên cứu, nhóm nghiên cứu Psycharis [10], pháp dựa giả thuyết va chạm tức Dimitri [11] Konstantinidis [12] mơ hình hóa phân biệt với phương pháp khác việc không cột đá xếp chồng đền thờ cổ tác động động sử dụng bước thời gian số Do đó, phương đất Các mơ hình số cho phép phân tích ảnh hưởng pháp này, phát triển phi tuyến phụ thuộc vào khoảng hàng loạt thông số hệ số ma sát, hệ số cản nhớt, độ thời gian lần va chạm Nhưng cứng mối nối hay kích thước phần tử cho thấy ảnh hưởng hạn chế phương pháp này, số lượng phần tử lớn đáng kể tính nguyên vẹn đến khả ổn định Sơ 37 - 2020 31 KHOA HC & CôNG NGHê cột Trong đó, nhóm nghiên cứu Bićanić [13], Idris [14] Tóth [15] dùng DEM để mơ hình hóa lại vịm gạch đá khác Bohatier, Chetouane, Pérales [16][17] [18] đồng lại tính toán hàng loạt loại kết cấu khác sử dụng NSCD Ngược lại, tập trung nhiều đến chi tiết, Fouchal đồng [19] tiến hành mơ hình hóa ứng xử học bề mặt tiếp xúc khối xây gạch đá Năm 2008, A Rafiee cộng [20] sử dụng phương pháp Phần tử rời rạc để mơ hình hóa phân tích làm việc hai cơng trình lịch sử kênh dẫn nước Arles đấu trường Nimes, hai cơng trình xây dựng từ thời La Mã Cộng hòa Pháp, tác động động đất Kết phân tích vị trí chịu tải trọng lớn khả ổn định cơng trình tác động tải dao động, từ đề xuất phương án gia cố, cải tạo để bảo tồn cơng trình Đồng thời, nghiên cứu khẳng định vai trị quan trọng mơ hình số việc bảo tồn cải tạo hệ kết cấu cơng trình cổ gạch đá, đặc biệt vùng có động đất Các cơng trình cầu cổ gạch đá tồn nhiều Châu Âu đối tượng quan tâm nhiều, phương pháp Phần tử rời rạc áp dụng hiệu việc mơ hình hóa tính tốn nhằm kiểm tra khả chịu tải lập biện pháp gia cố, cải tạo T¿i lièu tham khÀo Nguyễn Văn Liên, Đinh Trọng Bằng (2011), Sức bền vật liệu, NXB Xây dựng Cundall, P A (1971), A computer model for simulating progressive, large-scale movements in blocky rock systems Proc Symp Znt Sot Rock Mech., Nancy 2, NO P.A Cundall, 0.D.L Strack (1979), A discrete numerical model for granular assemblies Géotechnique 29, No 1, 47-65 B Cambou, M Jean, F Radjai (2009), Micromechanics of Granular Materials, Wiley-ISTE J.J Moreau, P.D Panagiotopoulos, Eds (1988), Nonsmooth Mechanics ans Applications, Springer Vienna M Jean ans J.J Moreau (1992), Unilaterality and dry friction in the dynamics of rigid body collections, Contact Mech International Symp., vol T Winkler, K Meguro, and F Yamazaki (1995), Response of rigid body assemblies to dynamic excitation, Earthquake Engineering & Structural Dynamics, vol 24, no 10, pp 1389–1408, Oct 1995 F Peủa, F Prieto, P B Lourenỗo, A Campos Costa, and J V Lemos (2007), On the dynamics of rocking motion of single rigid-block structures, Earthquake Engineering & Structural Dynamics, vol 36, no 15, pp 2383–2399, Dec 2007 C L Papantonopoulos (1997), The Earthquake Resistance of Ancient Columns: A Numerical Perspective Developed at the Classical Temple of Apollo Epikourios., in 5th int conf on struct studies, repairs and maint of historical buildings, 1997, pp 437–446 10 I N Psycharis, D Y Papastamatiou, and A P Alexandris, “Parametric investigation of the stability of classical columns under harmonic and earthquake excitations,” Earthquake Engineering & Structural Dynamics, vol 29, no 8, pp 1093–1109, Aug 2000 11 R Dimitri, L De Lorenzis, and G Zavarise, “Numerical study on the dynamic behavior of masonry columns and arches on buttresses with the discrete element method,” Engineering Structures, vol 33, no 12, pp 3172–3188, Dec 2011 12 D Konstantinidis and N Makris, “Seismic response analysis of multidrum classical columns,” Earthquake Engineering & Structural Dynamics, vol 34, no 10, pp 1243–1270, Aug 2005 13 N Bićanić, C Stirling, and C J Pearce (2003), Discontinuous modelling of masonry bridges, Computational Mechanics, vol 31, no 1–2, pp 60–68, May 2003 32 cơng trình dạng Các nhóm nghiên cứu A Thavalingam [21], L Pelà [22], A Cavicchi [23], G Milani [24] thực hàng loạt mơ hình dạng thu kết khả quan, cho phép xác định xác trạng thái làm việc phận kết cấu dự đoán trạng thái phá hoại Tương tự, J Idris đồng [25] lại tiến hành nghiên cứu đối tượng hầm tuynel Mơ hình số xây dựng bao gồm kết cấu chịu lực xây gạch phần đất đá xung quanh mối quan hệ tổng thể chúng Một số tính chất học vật liệu thay đổi để đánh giá ảnh hưởng chúng tới làm việc ổn định hệ kết cấu Đồng thời tác giả đề xuất việc đánh giá tuổi thọ cơng trình thơng qua mơ hình số Kết luận kiến nghị Bài báo trình phương pháp phần tử rời rạc cách đơn giản nhằm giới thiệu phương pháp tới độc giả đồng thời giới thiệu ứng dụng đa dạng, đặc biệt xây dựng thấy triển vọng việc áp dụng phương pháp Đây hướng nghiên cứu nhiều vấn đề để khám phá, Việt Nam giới Tác giả mong muốn phương pháp đưa vào giới thiệu chương trình đào tạo sau đại học cho ngành có liên quan./ 14 J Idris, T Verdel, and M Al-Heib (2008), Numerical modelling and mechanical behaviour analysis of ancient tunnel masonry structures, Tunnelling and Underground Space Technology, vol 23, no 3, pp 251–263, May 2008 15 A R Tóth, Z Orbán, and K Bagi (2009), Discrete element analysis of a stone masonry arch, Mechanics Research Communications, vol 36, no 4, pp 469–480, Jun 2009 16 C Bohatier, B Chetouane, and M Vinches (2005), “Dynamic Effects in Stress Analysis for Discrete Elements Modeling: Application to Masonry,” in Volume 6: 5th International Conference on Multibody Systems, Nonlinear Dynamics, and Control, Parts A, B, and C, vol 2005, pp 2031–2035 17 B Chetouane, F Dubois, M Vinches, and C Bohatier (2005), NSCD discrete element method for modelling masonry structures, International Journal for Numerical Methods in Engineering, vol 64, no 1, pp 65–94, Sep 2005 18 R Péralès, M Vinches, and C Bohatier (2007), Modélisation par éléments discrets d’ouvrages 3D en génie civil : Application de la méthode Non Smooth Contact Dynamics, Revue européenne de génie civil, vol 11, pp 1169–1185 19 F Fouchal, F Lebon, and I Titeux (2009), Contribution to the modelling of interfaces in masonry construction, Construction and Building Materials, vol 23, no 6, pp 2428–2441, Jun 2009 20 A Rafiee, M Vinches, C Bohatier (2008), Modelling and analysis of the Nỵmes arena and the Arles aqueduct subjected to a seismic loading, using the Non-Smooth Contact Dynamics method, Engineering Structures 30, 3457–3467 21 A Thavalingam, N Bicanic, J.I Robinson, D.A Ponniah (2001), Computational framework for discontinuous modelling of masonry arch bridges, Computer and Structures 79, 1921-1830 22 A Cavicchi, L Gambarotta (2006), Two-dimensional finite element upper bound limit analysis of masonry bridges, Computers and Structures 84, 2316–2328 23 L Pelà, A Aprile, A Benedetti (2009), Seismic assessment of masonry arch bridges, Engineering Structures 31, 17771788 24 G Milani, P.B Lourenỗo (2012), 3D non-linear behavior of masonry arch bridges, Computers and Structures 110–111, 133–150 25 J Idris, T Verdel, M Al-Heib (2008), Numerical modelling and mechanical behaviour analysis of ancient tunnel masonry structures, Tunnelling and Underground Space Technology 23, 251–263 T„P CHŠ KHOA H“C KI¦N TR”C - XŸY D¼NG ... báo trình phương pháp phần tử rời rạc cách đơn giản nhằm giới thiệu phương pháp tới độc giả đồng thời giới thiệu ứng dụng đa dạng, đặc biệt xây dựng thấy triển vọng việc áp dụng phương pháp Đây... tồn nhiều Châu Âu đối tượng quan tâm nhiều, phương pháp Phần tử rời rạc áp dụng hiệu việc mơ hình hóa tính tốn nhằm kiểm tra khả chịu tải lập biện pháp gia cố, cải tạo T¿i lièu tham khÀo Nguyễn... sử dụng NSCD Ngược lại, tập trung nhiều đến chi tiết, Fouchal đồng [19] tiến hành mơ hình hóa ứng xử học bề mặt tiếp xúc khối xây gạch đá Năm 2008, A Rafiee cộng [20] sử dụng phương pháp Phần tử