Phân tích khung thép phẳng có liên kết nửa cứng bằng phương pháp merchant rankine

I H C QU C GIA THÀNH PH H CHÍ MINH TR NG I H C BÁCH KHOA _ •œ _ LÊ T N C PHÂN TÍCH KHUNG THÉP PH NG CÓ LIÊN K T N A C NG B NG PH NG PHÁP MERCHANT- RANKINE CHUYÊN NGÀNH: Mà S NGÀNH : XÂY D NG DÂN D NG VÀ CÔNG NGHI P 23.04.10 LU N V N TH C S PH N THUY T MINH THÀNH PH H CHÍ MINH, THÁNG 12 N M 2005 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : TS BÙI CÔNG THÀNH Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm 2005 CƠNG TRÌNH C HOÀN THÀNH T I TR NG I H C BÁCH KHOA I H C QU C GIA TP H CHÍ MINH Cán b h ng d n khoa h c : PGS.TS BÙI CÔNG THÀNH Cán b ch m nh n xét : Cán b ch m nh n xét : Lu n v n th c s TR NG cb ov t iH I NG B O V LU N V N TH C S I H C BÁCH KHOA, ngày tháng n m 2005 i H c Qu c Gia Tp H Chí Minh TR NG NG HÒA Xà H I CH NGH A VI T NAM c l p – T – H nh phúc I H C BÁCH KHOA NHI M V LU N V N TH C S H tên h c viên : LÊ T N Ngày tháng n m sinh Chuyên ngành : 28 – – 1964 : Xây d ng DD&CN C Phái : Nam i sinh : Khánh Hòa Mã s : 23.04.10 I TÊN TÀI : PHÂN TÍCH KHUNG THÉP PH NG CĨ LIÊN K T N A C NG THEO PH NG PHÁP MERCHANT- RANKINE II NHI M V VÀ N I DUNG : - Nghiên c u liên k t n a c ng khung thép; Nghiên c u ph ng pháp phân tích Merchant- Rankine; Xác nh h s t i tr ng phá h d o b c I h s t i tr ng t i h n àn h i b c II t ó xác nh h s t i tr ng phá h c c h n c a h k t c u; Dùng Matlab xây d ng ch ng trình tính tốn h s t i tr ng c c h n cho khung thép có liên k t c ng theo ph ng pháp Merchant-Rankine S d ng ph n m m th ng m i nh Ansys, Prokon… m t s ch ng trình c a lu n v n khác so sánh k t qu v i ch ng trình c a lu n v n III NGÀY GIAO NHI M V IV NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V V H VÀ TÊN CÁC B H NG D N CÁN B H : 07 – – 2005 : 07 – 12 – 2005 : PGS.TS BÙI CÔNG THÀNH NG D N MÔN QU N LÝ NGÀNH TS BÙI CÔNG THÀNH i dung c ng lu n v n th c s BƠ MƠN CƠNG TRÌNH ã cH i ng Chun Ngành thơng qua Ngày PHỊNG ÀO T O S H tháng n m 2004 KHOA QU N LÝ NGÀNH L IC M N Sau hoàn thành lu n v n th c s , l i cám n g i n PGS.TS Bùi Công Thành, ng t b c u tiên tơi xin chân thành i ã t n tình d n d t h ng d n u làm quen v i nh ng ki n th c chuyên sâu v k t c u xây d ng, cách tìm hi u v n , gi i quy t v n n lúc hoàn thành m t lu n v n th c s th i c ng xin g i l i cám n d ng ã nhi t tình truy n ng n t t c Th y Cô khoa K thu t Xây t nh ng ki n th c quý báu l nh v c k t c u xây d ng Tôi xin g i l i cám n n ng tôi, giúp tr ng thành có Tơi xin g i l i cám n s ng i Cha ã m t ng i M c a ã nuôi c nh ngày hôm n v tôi, ã không qu n bao khó nh c cu c t o cho tơi có i u ki n h c t p th c hi n lu n v n t t nh t Xin g i l i cám n hịang, Ngơ H u C v n n ng , x lý v n n b n ng h c, b n khóa tr c nh Tr n Chí ng… ã cho tơi nh ng l i khun q báu t vi c nhìn nh n hịan thành lu n v n Cu i xin g i n i ây l i c m n nghi p, b n bè ., nh ng ng i ã nhi t tình giúp h c t p th c hi n lu n v n Xin chân thành cám n t t c / n t t c nh ng Anh Ch , ng ng viên tơi vi c - Trang 1- TĨM T T Trên th gi i, khung thép l k t c u r t th t ng Theo ph ngàm lý t ng pháp phân tích truy n th ng, liên k t c t- d m ng ho c kh p lý t nh v y mà th ng Trên th c t b phá h h b m t n y n c gi thi t ng x c a liên k t d m-c t không ng n m gi a hai tr ng thái Liên k t nh v t g i liên k t n a c ng (semi-rigid connections) Thông th xét ng s d ng nhà cao nh tr ng m t khung phá h th ng c ph n t riêng l h b phá h ng x th t c a h khung c n ph i xem xét y y u t nh h ng nh h khung bao g m: phi n hình h c, phi n liên k t phi n v t li u Trong phân tích d o b c hai t ng quát, m t ph ph ng pháp phân tích ng pháp nâng cao nh : ph kh p d o, ph c tính phi n M , phân tích d o b c hai có ng pháp gi kh p d o, ph C ng pháp hi u ch nh ng pháp vùng d o Lu n v n th c s c a Tr n Tu n Ki t n m 2002 ã v n d ng m t phu ng pháp nâng cao ph d o ck th pv i ng pháp hi u ch nh kh p phân tích khung thép ph ng có liên k t n a c ng, Lu n v n th c s Ngô H u ng s d ng ph ng pháp vùng d o n a c ng… Theo Eurocode 3, ta có th dùng m t ph Rankine Ph nh h phân tích khung thép ph ng có liên k t phân tích d o b c hai cho m t s khung ng pháp n gi n h n ó ph c bi t, ng pháp Merchant – ng pháp nh m m c ích tính h s t i tr ng c c h n, ó ng c a phi n liên k t, phi n hình h c phi n v t li u phân tích theo hai cách nm t c tính phi n nh t phân tích d o b c I phân tích àn h i b c II Hai c tính phi n c k t h p v i c l p mà m i cách tính ch k c tính h s t i tr ng c c h n thông qua m t công th c kinh nghi m ( Trong ó ch nh ma tr n c tính phi n liên k t c xét n b ng cách hi u c ng ph n t q trình phân tích): 1 = + λ f λ cr λ p λcr : h s t i tr ng t i h n àn h i b c II Tóm t t - Trang 2- λp : h s t i tr ng phá ho i d o b c I λf : h s t i tr ng phá ho i c c h n Trong ó h s t i tr ng d o b c I t ng b c tính theo ph c h s t i tr ng t i h n àn h i b c II vòng l p xác nh ma tr n d ng h s ngàm- u mút r ng pháp phân tích kh p d o c tính theo ph c ng h k t c u phân tích lu n v n ã s t ng quát hóa tr ng thái liên k t r=1: liên k t ngàm, r=0: liên k t kh p 0 10 phân tích d o b c I P, nh h l p không k , c xem xét riêng Do ó tính tốn cho nh ng khung c ng pháp phân tích kh p d o t ng b u nh ng ph b qua nh h Cr nh m lo i tr ph n t m nh c u trúc, ki m tra ph m vi a/ b/ m c sai s có th ch p nh n Ph ng c a c phân lo i khung “non-sway”, ó có th dùng λ cr ≥4 λp nh c c b s i thơng d ng cơng th c (8.1) h s t i tr ng c c h n u ti n n h s t i tr ng phá ho i d o ng h p khung n P ng c ph ng pháp hai vòng ng pháp g n úng Do ó phân tích c a ch ng trình ã ng c a nhi u y u t ph nh s lan t a c a vùng d o, hi n t ng c , ng su t d , bi n d ng c a ph n t , s khơng hồn h o c a c u trúc .Sai s c a ch ng trình ch y u y u t Xét ví d c ng n a c ng th c hi n ch - ng ta nh n th y: i v i liên k t c ng: So v i [22] k t qu c a lu n v n h u nh trùng kh p c [22] lu n v n u s d ng chung m t thu t tóan nh ng i m khác bi t rõ nh t c a hai ch trình là: [22] m t tr h s ngàmthu n l i ng ng h p riêng c a lu n v n t t c liên k t c ng ó u mút r=1 vi c s d ng h s ngàm- u mút y u t vô mô t liên k t n a c ng, t ng hóa cho y u t phi n liên k t, ây m t y u t mà hi n phân tích k t c u truy n th ng v p ph i khó mơ ph ng th c t So v i [32] k t qu h u nh không sai l ch m y ngo i tr ví d có sai s 12.96% theo tác gi có l khung ví d có tính ch t t ng t p, khung l ch t ng nên có th k t qu c a [32] khác nhi u v i lu n v n Ng Ch ng : K t lu n v h i ph c cl i ng phát tri n -Trang 96- so v i ch ng trình finelg k t qu t ng i t ng ng sai s dao ng xung quanh 5% m t bên phân tích chuyên nghi p xây d ng c s lý thuy t, m t bên xây d ng c s th c nghi m ki m ch ng b ng k t qu lý thuy t Nh v y i v i liên k t c ng ch ng trình c a lu n v n có th tin c y c có th áp d ng phân tích thi t k th c t v i nh ng khung n m gi i h n c a c bi t ví d d li u l y t [38], k t qu so sánh v i k t qu ph ng pháp khác nh ph ph ng pháp c ng d o k t qu hai ph ng pháp hi u ch nh kh p d o, ph t c r t kh quan không 3%, sai s so v i ng pháp hi u ch nh kh p d o, ph nhi u tài li u hai ph ng gi kh p d o, ng pháp t ng ng gi kh p d o theo ánh giá c a i xác có sai s không 1.5%.(xem b ng) Ph ng pháp Rigid plastic Analysis s t i tr ng Sai s so v i lu n v n 1.215 -2.63% - Second-order elastic-plastic hinge analysis 1.166 1.51% Second-order refined-plastic hinge analysis 1.170 0.03% Lu n n 1.1839 i v i liên k t n a c ng: K t qu c a lu n v n so v i k t qu ph sai s nh , dao ng pháp hi u ch nh kh p d o [32] ng kh ang +3.5% Công th c Merchant- Rankine áp d ng cho liên k t c ng m r ng cho khung n a c ng ta th y c ng t phù h p có th áp d ng phân tích, thi t k th c t u tiên ng i ví d s d ng d li u tóan [13] k t qu lu n v n so v i k t qu [13] sai s t ng i nh ng ph m vi áp d ng n m ngòai gi i h n áp d ng công th c merchantRankine Ty so lamda_Cr/lamda_P: = 1.6639 v y k t qu mang tính tham kh o Ch ng : K t lu n v h ng phát tri n -Trang 97- 8.2 H ng phát tri n c a lu n v n 1/ Khi tính h s t i tr ng c c h n c a khung thép ph ng có liên k t c ng b ng ph ng pháp Merchant – Rankine, ch ng trình c a lu n v n ã s d ng ph ng pháp phân tích kh p d o t ng b ph ng pháp mang tính g n úng c ng ý ch quan c a tác gi r ràng k t qu có sai l ch so v i ph s nh h ng nh ãk c ph ng pháp vịng l p, ây hai ng pháp tính tốn xác khác ã b qua m t trên, v y t ng xác ta có th xác l p thu t tóan khác mang tích xác cao h n 2/ Ki m nghi m ph ng pháp Merchant – Rankine tr ng h p m r ng cho khung c u trúc composite, khung thép ph ng có liên k t chân c t liên k t n a c ng ho c ki m nghi m ph ng pháp Merchant-Rankine cho khung khơng gian có liên k t c ng ho c n a c ng có ho c khơng có liên k t chân c t n a c ng./ Ch ng : K t lu n v h ng phát tri n ... PHÂN TÍCH KHUNG THÉP PH NG CÓ LIÊN K T N A C NG THEO PH NG PHÁP MERCHANT- RANKINE II NHI M V VÀ N I DUNG : - Nghiên c u liên k t n a c ng khung thép; Nghiên c u ph ng pháp phân tích Merchant- ... Ứng xử liên kết phân loại liên kết 2.1.1 Liên kết thép góc thép nối bụng dầm cột 2.1.2 Liên kết sử dụng hai thép góc nối cột với bụng dầm 2.1.3 Liên kết dùng nối đầu dầm 2.1.4 Liên kết dùng thép. .. c a ph ng pháp ph phân tích khung có liên k t n a c ng T ng pháp Merchant- Rankine ó áp d ng cho vi c phân tích k t c u thép Ch ng 4: XÁC NH H S T IH N ÀN H I B C KHUNG THÉP PH NG CÓ LIÊN K T