Phân tích động lực học khung phẳng liên hợp thép bêtông cốt thép

Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ***** VÕ THỊ CẨM GIANG PHÂN TÍCH ĐỘNG LỰC HỌC KHUNG PHẲNG LIÊN HP THÉP – BÊTÔNG CỐT THÉP CHUYÊN NGÀNH : XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP MÃ SỐ NGÀNH : 23.04.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 NĂM 2006 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: Phó Giáo Sư - Tiến Só Đỗ Kiến Quốc ……………………………………………………………………………………… Cán chấm nhận xét 1:…………………………………………………… …… ……………………………………………………………………………………… Cán chấm nhận xét 2:…………………………………………………… …… ………………………………………………………………… ………………… Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc - TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: VÕ THỊ CẨM GIANG Ngày, tháng, năm sinh: 28 / 10 / 1976 Chuyên ngành: XD DÂN DỤNG & CÔNG NGHIỆP Phái: Nữ Nơi sinh: Tiền Giang Mã số: 02103523 I- TÊN ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH ĐỘNG LỰC HỌC KHUNG PHẲNG LIÊN HP THÉP – BÊTÔNG CỐT THÉP II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: − Nghiên cứu phương pháp phân tích mô hình ứng xử liên kết nửa cứng kết cấu liên hợp thép – bêtông cốt thép − Phân tích động lực học kết cấu: Thiết lập ma trận độ cứng, ma trậân cản, ma trận khối lượng tương thích Dùng phương pháp số để giải phương trình vi phân động lực học − Xây dựng chương trình máy tính ứng dụng ngôn ngữ lập trình Matlab version 7.04 tự động hóa trình phân tích − Nhận xét kết phân tích III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ V- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : 03/07/2006 : 03/12/2006 : PGS - TS ĐỖ KIẾN QUỐC CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN LÝ NGÀNH Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua Ngày tháng năm 2006 PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH KHOA QUẢN LÝ NGÀNH Lời cảm ơn Tôi xin trân trọng cảm ơn Thầy Cô trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh, người tận tình dạy dỗ truyền đạt kiến thức quý giá cho suốt thời gian học đại học cao học trường Khối kiến thức thật hành trang thiếu giúp bước vào đời với tư vững vàng công việc chuyên môn Cho bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn luận văn, PGS.TS Đỗ Kiến Quốc, người thầy mẫu mực uyên bác, người cố vấn đầy kinh nghiệm, người định hướng nghiên cứu khoa học, tận tình hướng dẫn động viên tinh thần cho vượt qua khó khăn suốt trình nghiên cứu Thầy gương sáng cho noi theo Tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đồng nghiệp, người cho lời khuyên hữu ích giúp đỡ suốt thời gian qua Học viên VÕ THỊ CẨM GIANG TÓM TẮT Liên kết cột dầm giả sử cứng tuyệt đối khớp lý tưởng phân tích kết cấu khung Qua thực tế ứng xử liên kết nằm hai trạng thái gọi tính chất nửa cứng liên kết Vì vậy, để mô tả làm việc gần khung so với thực tế cần phải xét đến tính nửa cứng phân tích khung Luận văn chủ yếu tập trung vào vấn đề sau: - Nghiên cứu phương pháp tính mô hình ứng xử liên kết nửa cứng kết cấu liên hợp, thông qua mối quan hệ mômen góc xoay liên kết Mối quan hệ phi tuyến biểu diễn đường cong phi tuyến Luận văn chọn mô hình Eurocode mô hình ba thông số Kishi – Chen để mô tả mối quan hệ dùng phương pháp phần (component method) để xác định hai thông số (Sj,ini Mj,Rd) dùng mô hình - Phân tích khung có xét đến ảnh hưởng liên kết nửa cứng,sử dụng mô hình phần tử nửa cứng gồm phần tử cứng có chiều dài L kết hợp với hai lò xo xoay có chiều dài không có độ cứng xoay liên kết Rj tương ứng với hệ số ngàm liên kết rj hai đầu phần tử Dùng hệ số ngàm đầu mút thiết lập trường chuyển vị phần tử nửa cứng ma trận đặc trưng động lực học kết cấu Dùng phương pháp số để giải phương trình vi phân động lực học - Xây dựng chương trình Comframe ngôn ngữ lập trình Matlab, nhằm tự động hóa tính toán - Nhận xét kết phân tích MỤC LỤC *** CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu 1.1.1 Keát cấu liên hợp thép – bê tông cốt thép 1.1.2 Phân tích khung có liên kết nửa cứng 1.2 Tình hình nghiên cứu 1.3 Mục tiêu phạm vi nghiên cứu đề tài .8 CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT NỬA CỨNG LIÊN HP THÉP – BÊTÔNG CỐT THÉP TRONG KHUNG PHAÚNG 10 2.1 Liên kết nửa cứng 10 2.1.1 Sự làm việc kiểu liên kết nửa cứng 10 2.1.2 Mô hình liên kết nửa cứng theo Eurocode 18 2.1.3 Mô hình liên kết nửa cứng theo Kishi – Chen 26 2.2 Mô hình phần tử liên kết nửa cứng 28 2.2.1 Mô hình phần tử liên kết nửa cứng 28 2.2.2 Hệ số ngàm liên kết .29 2.2.3 Khảo sát dầm nửa cứng chịu tải trọng phân bố .32 2.3 Thiết lập trường chuyển vị cho phần tử nửa cứng 34 CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH ĐỘNG LỰC HỌC KHUNG PHẲNG LIÊN HP THÉP – BÊTÔNG CỐT THÉP 39 3.1 Các đặc trưng tiết diện 39 3.1.1 Xác định chiều rộng làm việc phần cánh .39 3.1.2 Xác định độ cứng chống uốn cho phần tử 40 3.1.3 Các đặc trưng hình học tiết diện dầm liên hợp thép – bêtông cốt thép 41 3.2 Một số hạn chế phân tích thiết kế khung có liên kết nửa cứng 42 3.3 Các giả thiết tính toán 43 3.4 Phương trình cân dao động 44 3.5 Các đặc trưng động lực học khung nửa cứng 46 3.5.1 Ma trận khối lượng tương thích 46 3.5.2 Ma trận độ cứng phần tử nửa cứng 48 3.5.3 Ma trận cản .50 3.6 Tải trọng xung 51 3.7 Giải hệ phương trình vi phân động lực học .52 3.7.1 Các phương pháp giải .52 3.7.2 Phương pháp tích phân số theo giải thuật Newmark 53 3.8 Phân tích khung không xét phi tuyến hình học 57 3.9 Phân tích khung có xét phi tuyến hình học 58 3.9.1 Ma trận độ cứng phần tử nửa cứng xét đến phi tuyến hình học 59 3.9.2 Phân tích khung xét phi tuyến hình học 60 CHƯƠNG 4: CHƯƠNG TRÌNH PHÂNTÍCH KHUNG PHẲNG LIÊN HP THÉP – BÊTÔNG CỐT THÉP 64 4.1 Giới thiệu 64 4.2 Lưu đồ thực chương trình .65 4.3 Cách sử dụng chương trình 67 4.3.1 Phần nhập liệu 67 4.3.2 Phần giải toán 69 CHƯƠNG 5: CÁC VÍ DỤ MINH HỌA 73 5.1 Kiểm tra độ tin cậy cuả chương trình 75 5.2 Kiểm tra hội tụ toán .80 5.3 Phân tích ảnh hưởng độ mềm liên kết 95 5.3.1 Sự thay đổi chu kỳ kết cấu theo hệ số ngàm r 95 5.3.2 Sự thay đổi chuyển vị ngang lớn đỉnh khung theo r .96 5.4 Phân tích khung chịu tải trọng xung tam giaùc 99 5.4.1 Khung nút cứng .99 5.4.2 Khung nửa cứng mô hình tuyến tính r = 0.4 100 5.4.3 Khung nửa cứng mô hình Eurocode .100 5.4.4 Khung nửa cứng mô hình Kishi-Chen 101 5.5 Phân tích khung có xét phi tuyến hình học 103 5.5.1 Phân tích khung dao động tự có xét P-delta 103 5.5.2 Phân tích khung chịu tải trọng xung tam giác có xét P-delta 104 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 106 6.1 Kết luận 106 6.2 Kiến nghị 107 TÀI LIỆU THAM KHẢO 109 CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU 1.1.1 Kết cấu liên hợp thép – bê tông cốt thép Kết cấu khung thép chịu lực phổ biến thông dụng công trình xây dựng dân dụng công nghiệp, qui trình phân tích thiết kế kết cấu khung có từ hàng trăm năm chuẩn hoá tiêu chuẩn qui phạm thiết kế cuả nước Tuy nhiên, kết cấu thép chiếm chi phí cao ngành xây dựng Trong kết cấu bêtông cốt thép tận dụng ưu điểm cuả vật liệu địa phương, trọng lượng thân lớn nên việc phát triển nhà cao tầng hay công trình cần không gian rộng gặp nhiều khó khăn Mà thép hình bê tông hoàn toàn làm việc chung với chúng có hệ số dãn nở nhiệt gần nhau, bêtông có khả chịu nén tốt ngược lại thép có có khả chịu kéo tốt Đồng thời, bêtông bảo vệ cốt thép chống lại tác dụng ăn mòn cuả môi trường, tăng khả chống cháy giúp thép chống lại ổn định Cùng với phát triển khoa học công nghệ kết cấu liên hợp thép – bê tông cốt thép ( kết cấu composite) đời nhằm đáp ứng yêu cầu Kết cấu tạo công trình cao tầng, tạo nhịp nhà rộng thuận lợi cho nhu cầu sử dụng đa dạng xã hội Ngoài có công trình chuyên dụng khác chế tạo kết cấu liên hợp thép – bêtông cốt thép bể chứa, xilô… Kết cấu liên hợp thép-bêtông cốt thép phát triển mạnh mẽ vào thập niên 1960, ban đầu với nhu cầu chống lửa cho cột thép hình nhà cao tầng, sau nhà nghiên cứu bắt đầu áp dụng kết cấu liên hợp thép bêtông cốt thép cho kết cấu nhà cao tầng giới nhằm tận dụng ưu điểm loại vật liệu để đáp ứng cho nhu cầu sử dụng khác đặc biệt tòa nhà công cộng cần có không gian rộng Hệ thống sàn kết cấu thép-bêtông cốt thép liên hợp vượt nhịp lớn, có tới 20m tạo không gian rộng lớn thích hợp cho công trình kiến trúc công cộng Dùng kết cấu thép – bêtông cốt thép liên hợp giúp rút ngắn thời gian xây dựng Công trình hoàn thành sớm đưa vào sử dụng thời gian ngắn tăng tính kinh tế cho công trình 1.1.2 Phân tích khung có liên kết nửa cứng Trong kết cấu liên hợp, liên kết dầm cột liên kết tạo nên kết cấu khung, có ảnh hưởng nhiều đến khả chịu lực, độ cứng, độ ổn định toàn kết cấu Thông thường, kết cấu liên kết dầm cột thường lý tưởng hoá mô hình liên kết cứng với giả thiết không tồn góc xoay tương đối liên kết moment đầu dầm truyền hoàn toàn sang cột, mô hình liên kết khớp với giả thiết ràng buộc góc xoay liên kết moment liên kết luôn không Mục đích việc lý tưởng hóa liên kết thành liên kết khớp liên kết cứng đơn giản việc phân tích tính toán kết cấu Tuy nhiên, kết quan sát từ thực nghiệm cho thấy liên kết sử dụng thực tế có độ cứng hữu hạn nằm hai trạng thái liên kết cứng liên kết khớp, tùy theo cách cấu tạo liên kết mà trạng thái trải rộng từ khớp lý tưởng đến ngàm lý tưởng Loại liên kết “không lý tưởng” gọi loại liên kết mềm (flexible connection) hay tên khác liên kết 100 Khung nút cứng, chịu tải xung tam giác, u0 = 0, v0 = 0m/s, thời gian phân tích tf = 15s Δt (s) Ux5max (cm) Bước t/gian k t (s) 0.01 1.33541 29 0.29 Bảng 5.12 Chuyển vị ngang lớn đỉnh khung nút cứng r = 1, chịu tải xung tam giác 5.4.2 Khung nửa cứng mô hình tuyến tính r = 0.4 Phân tích khung phẳng liên hợp thép – bêtông cốt thép tầng – nhịp có liên kết nửa cứng mô hình tuyến tính r = 0.4 chịu tải trọng xung dạng tam giác Khung nút nửa cứng, mô hình tuyến tính r=0.4 , chịu tải xung tam giác u0 = 0, v0 = 0m/s, thời gian phân tích tf = 15s Δt (s) Ux5max (cm) Bước t/gian k t (s) 0.01 1.54598 31 0.31 Baûng 5.13 Chuyển vị ngang lớn đỉnh khung nửa cứng, mô hình tuyến tính r = 0.4, chịu tải xung tam giác 5.4.3 Khung nửa cứng mô hình Eurocode Phân tích khung nửa cứng theo mô hình phi tuyến Eurocode chịu tải trọng xung tam giác Để có sở so sánh với mô hình liên kết nửa cứng tuyến tính r = 0.4 khảo sát trên, tác giả chọn kích thước cấu tạo liên kết cho hệ số ngàm liên kết khởi đầu ro ≈ 0.4 Độ cứng ban đầu Sjini khả chịu moment uốn MjRd xác định phương pháp phân tích phần (xem phần Phụ lục) Do tập tin hàm AnnexB3 xác định vẽ đồ thị đường cong MΦcd: 101 Hình 5.19 Quan hệ mômen – góc xoay (M-Φcd) theo mô hình Eurocode Khung nút nửa cứng, mô hình phi tuyến Eurocode , chịu tải xung tam giác u0 = 0, v0 = 0m/s, thời gian phân tích tf = 15s Δt (s) Ux5max (cm) Bước t/gian k t (s) 0.01 1.54598 31 0.31 Bảng 5.14 Chuyển vị ngang lớn đỉnh khung nửa cứng, mô hình phi tuyến Eurocode có r0 ≈ 0.4, chịu tải xung tam giác 5.4.4 Khung nửa cứng mô hình Kishi-Chen Phân tích khung nửa cứng theo mô hình phi tuyến lũy thừa ba thông số Kishi-Chen chịu tải trọng xung tam giác Để có sở so sánh với mô hình liên kết nửa cứng tuyến tính r = 0.4 khảo sát trên, tác giả chọn kích thước cấu tạo liên kết liên kết thép góc cánh cánh dầm kết hợp với hai thép góc hai bên bụng dầm để tìm thông số hình dạng cho liên kết nửa cứng kết cấu liên hợp theo công thức 2.26 &2.27, Độ cứng ban đầu Rki khả chịu moment uốn Mu xác định phương pháp phân tích phần (xem phần Phụ lục), cho hệ số ngàm liên kết khởi đầu ro ≈ 0.4 Ba thông số mô hình lũy thừa Kishi-Chen là: 102 Rki: Độ cứng liên kết ban đầu Mu: Moment cực hạn liên kết n: Thông số hình dạng đường cong M-θr Do tập tin hàm AnnexB3 xác định vẽ đồ thị đường cong M-θr, kết quả: Rki = 169190KNm/rad; Mu = 907KNm; n=1.45646 ; Hình 5.20 Quan hệ mômen – góc xoay (M-θ) theo mô hình Kishi - Chen Khung nút nửa cứng, mô hình phi tuyến Kishi – Chen , chịu tải xung tam giác u0 = 0, v0 = 0m/s, thời gian phân tích tf = 15s Δt (s) Ux5max (cm) Bước t/gian k t (s) 0.01 1.55049 31 0.31 Bảng 5.15 Chuyển vị ngang lớn đỉnh khung nửa cứng, mô hình phi tuyến Kishi - Chen có r0 ≈ 0.4, chịu tải xung tam giác Loại khung Ux5max (cm) Chênh lệch (%) Khung cứng 1.33541 Khung r = 0.4 1.54598 15.77 Khung Eurocode 1.54598 15.77 Khung Kischi-Chen 1.55049 16.1 Chênh lệch (%) -13.62 0 0.3 Bảng 5.16 Tổng hợp kết phân tích loại khung chịu tải xung tam giác 103 Nhận xét: Kết chuyển vị ngang đỉnh khung nửa cứng > khung nút cứng Kết chuyển vị ngang đỉnh khung nửa cứng mô hình phi tuyến Kishi – Chen > khung nửa cứng tuyến tính r = 0.4 chịu tải trọng xung tam giác Kết chuyển vị ngang đỉnh khung nửa cứng mô hình phi tuyến Eurocode = khung nửa cứng tuyến tính r = 0.4 Điều xảy theo mô hình phi tuyến Eurocode, mômen xuất nút khung chưa đạt đến giá trị 2/3MjRd độ cứng liên kết không đổi với độ cứng ban đầu Sjini Như vậy, xét khung phẳng liên hợp thép – bêtông cốt thép có liên kết nửa cứng có chuyển vị ngang đỉnh khung lớn khung có liên kết cứng Dù độ cứng liên kết ban đầu xấp xỉ chịu cấp tải trọng độ cứng tiếp tuyến mô hình Kishi – Chen < độ cứng tiếp tuyến mô hình Eurocode ≤ độ cứng liên kết tuyến tính r = 0.4 5.5 PHÂN TÍCH KHUNG CÓ XÉT PHI TUYẾN HÌNH HỌC 5.5.1 Phân tích khung dao động tự có xét P-delta Khung nút cứng, dao động tự do, u0 = 0, v0 = 0.1m/s Phân tích Ux5max (cm) k t (s) Sai số ch/vcị (%) Không xét P_delta 1.16760 142 0.142 Có xét P_delta 1.16846 142 0.142 0.074 Bảng 5.17 So sánh kết phân tích khung nút cứng dao động tự do, xét không xét P - delta Khung nút nửa cứng tuyến tính r = 0.4, dao động tự do, u0 = 0, v0 = 0.1m/s Phân tích Ux5max (cm) k t (s) Sai số ch/vcị (%) Không xét P_delta 1.32229 155 0.155 Có xét P_delta 1.32334 155 0.155 0.08 Bảng 5.18 So sánh kết phân tích khung nửa cứng tuyến tính r = 0.4, dao động tự xét không xét P – delta 104 Phân tích khung dao động tự có xét ảnh hưởng P-delta chuyển vị ngang đỉnh khung lớn khoảng 0.074% - 0.08% so với không xét ảnh hưởng P-delta Sự chênh lệch chuyển vị nhỏ lực dọc phân tích dao động tự nhỏ 5.5.2 Phân tích khung chịu tải trọng xung tam giác có xét P-delta Khung cứng, chịu tải xung tam giác Phân tích Ux5max (cm) k t (s) Chênh lệch ch/vị (%) Không xét P-delta 1.33541 29 0.29 Có xét P-delta 1.34115 29 0.29 0.43 Bảng 5.19 So sánh kết phân tích khung cứng r = 1, chịu tải xung tam giác xét không xét P - delta Khung nửa cứng r = 0.4, chịu tải xung tam giác Phân tích Ux5max (cm) k Không xét P_delta 1.54598 31 Có xét P_delta 1.55416 31 t (s) 0.31 0.31 Chênh lệch ch/vị (%) 0.53 Bảng 5.20 So sánh kết phân tích khung nửa cứng tuyến tính r = 0.4, chịu tải xung tam giác xét không xét P - delta Khung nửa cứng Kishi-Chen, chịu tải xung tam giác Phân tích Ux5max (cm) k t (s) Không xét P_delta 1.55049 31 0.31 Có xét P_delta 1.55870 31 0.31 Chênh lệch ch/vị (%) 0.53 Bảng 5.21 So sánh kết phân tích khung nửa cứng phi tuyến mô hình Kishi – Chen r 0≈ 0.4, chịu tải xung tam giác xét không xét P – delta 105 Khung nửa cứng Eurocode, chịu tải xung tam giác Phân tích Ux5max (m) k t (s) Chênh lệch ch/vị (%) Không xét P-delta 1.54598 31 0.31 Có xét P-delta 1.55416 31 0.31 0.53 Bảng 5.22 So sánh kết phân tích khung nửa cứng phi tuyến mô hình Eurocode r 0≈ 0.4, chịu tải xung tam giác xét không xét P - delta Nhận xét: Phân tích khung chịu tải trọng xung tam giác có xét ảnh hưởng P-delta chuyển vị ngang đỉnh khung lớn khoảng 0.43% - 0.53% so với không xét ảnh hưởng P-delta Sự chênh lệch chuyển vị nhỏ lực dọc phân tích chịu tải trọng xung tam giác nhỏ 106 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 KẾT LUẬN Trong luận văn này, tác giả phân tích động lực học khung phẳng liên hợp thép - bêtông cốt thép, dựa sở lý thuyết phương pháp phân tích trình bày chương trước luận văn Các kết nghiên cứu trình bày tóm tắt sau: Phân tích khung phẳng liên hợp có liên kết nửa cứng cách sử dụng hệ số ngàm liên kết đề nghị hiệu tổng quát Khi hệ số ngàm liên kết không, ta có liên kết dầm - cột khớp lý tưởng; hệ số ngàm liên kết một, ta có liên kết dầm - cột cứng hoàn toàn hệ số ngàm liên kết nằm không một, ta có liên kết dầm - cột nửa cứng Dùng hệ số ngàm liên kết phân tích khung liên kết cứng, nửa cứng khớp kết hợp loại liên kết khung để phân tích toán có liên kết Xây dựng chương trình Comframe ngôn ngữ lập trình Matlab version 7.04 nhằm tự động hóa trình phân tích động lực học Khi khảo sát khung phẳng thép có liên kết cứng, trường hợp đặc biệt khung liên hợp (khi bêtông cốt thép không), so sánh kết tần số chuyển vị ngang đỉnh khung chương trình Comframe với kết từ phần mềm Sap2000 cho thấy sai số kết nhỏ Do đó, kết luận chương trình có đủ độ tin cậy để sử dụng khảo sát khung phẳng liên hợp Đồng thời, viết lại chương trình tính toán ba dạng liên kết kết cấu liên hợp ngôn ngữ Matlab 7.04, nhằm tự động hóa trình tính toán thông số liên kết để phù hợp với chương trình Comframe viết ngôn ngữ Matlab Khi giải toán động lực học phương pháp tích phân số cần phải chia miền thời gian tác dụng tải trọng động thành khoảng thời gian Δt đủ nhỏ đạt độ xác cần thiết Khi bước thời gian Δt ≤ 1/600 chu kỳ dao động tự nhiên kết cấu toán phân tích dao động tự Δt ≤ 1/60 chu kỳ dao 107 động tự nhiên kết cấu tương ứng phân tích với tải trọng xung tam giác đạt độ xác cần thiết Độ cứng liên kết có ảnh hưởng lớn đến phản ứng động lực học kết cấu Độ cứng liên kết nhỏ chu kỳ dao động tự nhiên chậm biên độ dao động rộng Đặt biệt, độ cứng liên kết giảm dần không chuyển vị ngang tăng lên lớn, kết cấu không đảm bảo điều kiện sử dụng bình thường, không nên thiết kế khung có độ cứng liên kết bé Mặt khác, độ cứng liên kết đủ lớn (hệ số ngàm r ≥ 0.8) việc tăng độ cứng liên kết không ảnh hưởng nhiều đến phản ứng động lực học, không thiết phải cố gắng tăng độ cứng liên kết đến vô lớn (đạt r = 1, liên kết cứng) làm chi phí chế tạo liên kết tăng lên cao hiệu chịu lực lại không tăng Khi xét khung phẳng liên hợp thép – bêtông cốt thép có liên kết nửa cứng có chuyển vị ngang đỉnh khung lớn khung có liên kết cứng Khi chịu cấp tải trọng độ cứng liên kết ban đầu xấp xỉ độ cứng tiếp tuyến mô hình Kishi – Chen < độ cứng tiếp tuyến mô hình Eurocode ≤ độ cứng liên kết tuyến tính (r = 0.4) Độ cứng tiếp tuyến mô hình phi tuyến Eurocode độ cứng liên kết tuyến tính (r = 0.4), điều xảy theo mô hình phi tuyến Eurocode, mômen xuất nút khung chưa đạt đến giá trị 2/3MjRd độ cứng liên kết không đổi với độ cứng ban đầu Sjini Khi phân tích khung dao động tự hay phân tích khung chịu tải trọng xung tam giác lực dọc toán phân tích tương đối nhỏ nên ảnh hưởng phi tuyến hình học nhỏ Vì việc xét đến ảnh hưởng P-delta phân tích khung cứng nửa cứng dao động tự hay khung chịu tải trọng xung tam giác không cần thiết Tuy nhiên, thực tế khung phải chịu tác dụng tónh tải có hoạt tải sử dụng nên phản ứng động lực học khung dao động có xét ảnh hưởng hiệu ứng P-delta tải xung kết hợp với trường hợp tónh tải hoạt tải sử dụng tăng lên đáng kể 6.2 KIẾN NGHỊ Tải trọng động thực tế nhiều, luận văn khảo sát tải trọng xung tam giác, mở rộng để phân tích khung phẳng liên hợp nửa cứng chịu loại tải trọng động khác tải trọng động đất, tải trọng điều hòa, tải trọng gió, tải trọng sóng, tải trọng nổ … 108 Luận văn khảo sát ứng xử phi tuyến liên kết phi tuyến hình học chưa khảo sát ảnh hưởng phi tuyến vật liệu, phát triển thêm toán phân tích khung phẳng liên hợp chịu tải trọng động xét đồng thời ảnh hưởng ba loại phi tuyến Tác giả khảo sát toán phân tích phản ứng động lực học, cần phát triển toán tối ưu cho khung liên hợp có liên kết nửa cứng Luận văn khảo sát toán phân tích phản ứng động lực học khung có xét ảnh hưởng hiệu ứng P-delta chịu tải xung hay dao động tự Cần phát triển toán phân tích phản ứng động lực học khung dao động có xét ảnh hưởng hiệu ứng P-delta tải xung kết hợp với trường hợp tónh tải hoạt tải sử dụng Chương trình ứng dụng viết chủ yếu phục vụ cho việc phân tích ví dụ luận văn nhằm để lấy kết phân tích nên tác giả chưa xây dựng giao diện đồ họa cho chương trình Để có thêm phần trực quan sinh động tăng độ xác cho phần nhập liệu đọc kết cần phải xây dựng thêm phần giao diện đồ họa cho chương trình 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Anh V.Q.(2001) ” Stability analysis of steel frames with semirigid connections and semirigid connections with rigidzones” VietNam Journal of Mechanics, NCST of Vietnam Vol 23, No 3, pp 134-148 [2] Anh V.Q.(2001) ” Stability analysis of steel frames with semirigid connections and semirigid connections with rigidzones” VietNam Journal of Mechanics, NCST of Vietnam Vol 24, No 1, pp 14-24 [3] Ashraf Ayoub, Associate Member, ASCE, and Filip C Filippou, Member, ASCE Mix formulation of nonlinear steel – concrete coposite beam element Journal Of Structural Engineering 3/2000 [4] Alan R Kemp, David A Nethercot Required and available rotations in continuous composite beams with semi-rigid connections J Construct Steel Res 2001; 57:375–400 [5] Australian Standard AS 2327.1 – 1996 Part “Simply Supported Beam” [6] Aristizabal-Ochoa J.D., “First and Second-order Stiffness Matrices and Load Vector of Beam-Columns with Semirigid Connections” Journal of Structural Engineering, 123(5), 669-678, 1997 [7] British Standard BS 5950 : Part “Design In Composite Construction” Section 3.1 “Code Of Practice For Design Of Simple And Continuous Composite Beam” 1990 [8] Chen W.F, “Practical Analysis for Semi-Rigid Frame Design”, Word Scientific Publishing Co Pte Ltd, 2000 [9] Chopra A K., “Dynamics of Structure”, Theory and Applications to Earthquake Engineering Printice Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1995 110 [10] Clough R W., Penzien J., “Dynamics of Structure”, 2nd ed, McGraw-Hill, New York, NY, 1993 [11] Cường N H ”Phân tích vùng dẻo phi tuyến hình học cho khung thép phẳng phương pháp phần tử hữu hạn” Luận án cao học, ĐH Bách Khoa TP Hồ Chí Minh 2003 [12] Cường C V.” Phân tích Nâng cao khung liên hợp thép – Bêtông Cốt Thép Phẳng Có Liên Kết Nửa Cứng” Luận án cao học, ĐH Bách Khoa TP Hồ Chí Minh 2004 [13] Duane Hanselman, “Mastering Matlab 5.0”, Prentice-Hall, Inc., 1996 [14] Department of Mechanics and Materials, “CALFEM, a finite element toolbox to Matlab”, version 3.3, Structural Mechanics LTH, Sweden [15] Eurocode “Design Of Steel Structures” Part 1.1: “General Rules And Rules For Building” 2-1992 [16] Eurocode “Design Of Composite Steel And Concrete Structures” Part 1.1: “General Rules And Rules For Building” - 2001 [17] Filho M S., Guimaraes M J R., Sahlit C L., Brito J L V., “Wind Pressures in Framed Structures with Semi-rogid Connections”, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 26(2): 180-189, 2004 [18] Gerald Huber Non linear calculations of composite sections and semicontinuous joints Doctoral thesis 2000 [19] Goto Y., Chen W.F., “Second-Order Elastic Analysis for Frame Design”, Journal of Structural Engineering, 113(7), 1501-1519, 1987 [20] Hai L V “Non-linear analysis of composite frames with semi-regid connections” Master thesis 2003 111 [21] Hoàng T C “Phân Tích Thiết Kế Tối Ưu Khung Thép Phẳng Có Liên Kết Nửa Cứng Với Tiết Diện Chữ I” Luận án cao học, ĐH Bách Khoa TP Hồ Chí Minh 2003 [22] Jean – Franỗois Demonceau Applicability of composite structures to sway frames DEA – thesis 2003 [23] J Y Richar Liew, K L Looi Practical design guides for semi-continuous composite braced frames Structural Engineering and Mechanics, vol No 2001 [24] Kieät T T.”Phân tích khung thép phẳng có liên kết nửa cứng phương pháp phân tích nâng cao” Luận án cao học, ĐH Bách Khoa TP Hồ Chí Minh 2002 [25] L.X Fang, S.L Chan, Y.L Wong Strength analysis of semi-rigid steelconcrete composite frames J Construct Steel Res 1999;52:269–291 [26] Li T.Q., Choo B.S., and Nethercot D.A “Connection Element Method for The Analysis of Semi-Rigid Frames” Journal of Constructional Steel Research, 32, 143-171, 1995 [27] Lui E.M and Chen W.F “Analysis and Behaviour of Flexibly-Jointed Frames”, Engineering Structures, 8, 107-118, 1986 [28] Lâm B “Phân Tích Phản Ứng Khung Thép Phẳng Liên Kết Nửa Cứng Chịu Tải Trọng Động”, Luận án cao học, ĐH Bách Khoa TP Hồ Chí Minh 2004 [29] Lâm P Q “nh hưởng liên kết nửa cứng đến ứng xử động lực học khung thép” Luận án cao học, ĐH Bách Khoa TP Hồ Chí Minh 2005 [30] M Kattner, M Crisinel Finite element modelling of semi-rigid composite joints Computer and Structures 78 (2000): 341-353 [31] Miodrag Sekulovic, Ratko Salatic.“Nonlinear Analysis of Frames with Flexible Connections”, Computer and Structure, 79: 1097-1107, 2001 112 [32] Monforton, G.R and Wu, T.S., “Matrix Analysis of Semi-Rigidly Connected Frames”, Journal of Structural Engineering, ASCE, 89, ST6, 13-42, 1963 [33] Quốc Đ.K “Bài Giảng Động Lực Học Kết Cấu” Trường ĐH Bách Khoa TP Hồ chí Minh, Phòng Quản Lý Sau Đại Học, 2002 [34] Roberto T Leon and Douglas J Ammerman Semi – rigid composite connections for gravity loads Engineering Journal/ American Institute Of Steel Construction 1990 [35] Roberto T Leon and Douglas J Ammerman Unbraced frame with semi – rigid composite connections Engineering Journal/ American Institute Of Steel Construction 1990 [36] Siu-Lai Chan, Zhi-Hua Zhou Non – linear integrated design and analysis of skeletal structures by one element per member Engineering Structure 2000; 22: 246-257 [37] Sơn N H “Ứng dụng Matlab tính toán kỹ thuật” NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh 2000 [38] T Q Li, D B Moore, D A Nethercot, B S Choo The experimental behaviour of a full-scale, semi-rigidly connected composite frame: overall considerations J Construct Steel Res 1996, 39:167–191 [39] T Q Li, D B Moore, D A Nethercot, B S Choo The experimental behaviour of a full-scale, semi-rigidly connected composite frame: detailed appraisal J Construct Steel Res 1996, 39:193–220 [40] Thắng C Q “Phương pháp phần tử hữu hạn” NXB Khoa Học Kỹ Thuật 1997 [41] Willian T Segui “LRFD Steel Design” 1994 [42] W F Chen, Yosshialy Goto, J Y Richard Liew “Stability Design Of SemiRigid Frames” A Wiley-Interscience Publication 1996 113 [43] Xu L “Second-order Analysis For Semirigid Steel Frame Design”.Canadan Journal of Civil Engineering, 28(1), 59-76, 2001 [44] X Tiphen, P Timosenko, Jem M.Gere Theory of elastic stability Mc Graw – Hill book company, inc.1961 [45] Y J Shi, S L Chan and Y L Wong Ultimate strength analysis of composite plane frames In: Proceedings of ICASS’96 International Conference of Advances in Steel Structure, Hong Kong, vol 1, 1996: 201-226 [46] Young W.Kwon, Hyochoong Bang, “The Finite Element Method using Matlab”, CRC Press, 1997 114 TÓM TẮT LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên : Võ Thị Cẩm Giang Sinh ngày : 28/10/1976 Nơi sinh : Tiền Giang Địa liên lạc: Số 190, Võ Văn Ngân, P Bình Thọ, Quận Thủ Đức, TPHCM QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Từ 1994 – 1999: Học Đại Học Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh, Khoa Xây Dựng Ngành Xây Dựng Dân Dụng Công Nghiệp Từ 2003 – 2006: Học Cao Học Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh, Khoa Xây Dựng Ngành Xây Dựng Dân Dụng Công Nghiệp QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC Từ 1999 – 2002: Công tác Sở Xây Dựng tỉnh Tiền Giang Từ 2002 đến nay: Là giáo viên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số – Bộ Xây Dựng ... KHUNG PHẲNG LIÊN HP THÉP – BÊTÔNG CỐT THÉP II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: − Nghiên cứu phương pháp phân tích mô hình ứng xử liên kết nửa cứng kết cấu liên hợp thép – bêtông cốt thép − Phân tích động lực. .. trình phân tích Phần thuyết minh cuả luận văn bao gồm chương: Chương Tổng quan Chương Liên kết nửa cứng khung phẳng liên hợp thép bêtông cốt thép Chương Phân tích động lực học khung phẳng liên hợp. .. method) đẻ phân tích tính phi tuyến liên kết composite khung kết cấu liên hợp [20] 8 Bùi Lâm (2004) ? ?Phân Tích Phản ng Khung Thép Phẳng Chịu Tải Trọng Động? ?? phân tích khung thép phẳng nhịp có liên