Phân tích phi tuyến hệ kết cấu ống thép nhồi bê tông

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - TRẦN HỮU HUY PHÂN TÍCH PHI TUYẾN HỆ KẾT CẤU ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP MÃ NGÀNH: 23.04.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 07 NĂM 2010 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Người hướng dẫn khoa học: TS NGÔ HỮU CƯỜNG Người chấm phản biện 1: TS LÊ VĂN PHƯỚC NHÂN Người chấm phản biện 2: TS ĐỖ ĐẠI THẮNG Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ngày 25 tháng 09 năm 2010 Có thể tìm hiểu luận án Thư viện Trường Đại học Bách khoa Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA TPHCM PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : Trần Hữu Huy Phái : Nam Ngày tháng năm sinh : 05/07/1983 Nơi sinh : An Giang Chuyên ngành : Xây dựng DD&CN Mã số : 23.04.10 Mã học viên - Khóa : 02107742 - 2007 I TÊN ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH PHI TUYẾN HỆ KẾT CẤU ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG II NHIỆM VỤ LUẬN VĂN : - Phát triển phần tử không đàn hồi cho cấu kiện phẳng ống thép nhồi bê tơng có khả mơ ứng xử không đàn hồi qua mặt cắt ngang theo chiều dài cấu kiện, dịch chuyển trục trung hòa lõi đàn hồi, diện ứng suất dư, độ sai lệch hình học ban đầu kết cấu - Xây dựng chương trình ứng dụng ngơn ngữ C++ để tự động hóa q trình phân tích máy tính - So sánh kết đạt với số kết nghiên cứu có trước để kiểm tra tính xác chương trình - Rút kết luận nêu hướng phát triển đề tài III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 22/06/2009 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 02/07/2010 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS NGÔ HỮU CƯỜNG Nội dung đề cương luận văn thạc sĩ Hội đồng chuyên ngành thông qua Tp.HCM, ngày tháng _ năm 2010 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS NGÔ HỮU CƯỜNG CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) Lời Cảm Ơn Lời tơi xin tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn luận án, TS.Ngô Hữu Cường, người thầy mẫu mực uyên bác, người cố vấn đầy kinh nghiệm, tận tình hướng dẫn, định hướng khoa học động viên tinh thần cho tơi vượt qua khó khăn suốt q trình nghiên cứu Đạo đức tri thức thầy gương sáng cho học tập phấn đấu Tôi xin cảm ơn Ban giám hiệu nhà trường, Phòng Quản lý khoa học Sau đại học, Khoa Kỹ thuật xây dựng thầy cô giảng dạy tơi suốt q trình tơi học tập nhà trường Một lịng biết ơn vơ hạn xin gửi tới cha mẹ chỗ dựa tinh thần, an ủi động viên chúng tơi, giúp tơi có thêm nghị lực để vượt qua khó khăn sống Tôi xin cảm ơn thầy cô, đồng nghiệp trường Đại học Tôn Đức Thắng giúp đỡ cho tơi nhiều q trình tơi làm luận án Xin chân thành cảm ơn ! Ngày 02 tháng 07 năm 2010 TRẦN HỮU HUY MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 8  1.1.  PHÂN TÍCH PHI TUYẾN 11  1.1.1.  Phi tuyến hình học 11  1.1.2.  Phi tuyến vật liệu 11  1.2.  GIỚI THIỆU VẬT LIỆU LIÊN HỢP THÉP NHỒI BÊ TÔNG 12  1.2.1.  Giới thiệu 12  1.2.2.  Ưu khuyết điểm kết cấu thép nhồi bê tông 13  1.3.  MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CỦA KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG 14  1.3.1.  Đối với cấu kiện chịu nén tâm 14  1.3.2.  Đối với cấu kiện chịu nén uốn đồng thời 14  1.4.  TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 15  1.4.1.  Tình hình nghiên cứu giới 15  1.4.2.  Tình hình nghiên cứu Việt Nam 17  1.5.  MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 17  CHƯƠNG 2: MƠ HÌNH PHẦN TỬ HỮU HẠN 19  2.1.  GIỚI THIỆU 19  2.2.  MƠ HÌNH PHẦN TỬ HỮU HẠN 19  2.2.1.  Các giả thiết 19  2.2.2.  Mơ hình vật liệu 20  2.3.  PHƯƠNG PHÁP RAYLEIGH – RITZ 21  2.3.1.  Năng lượng biến dạng phần tử 21  2.3.2.  Thế lực tác dụng 28  2.3.3.  Nguyên lý toàn phần dừng 28  2.4.  CÁC PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG GIA TĂNG 46  CHƯƠNG 3: CHƯƠNG TRÌNH ỨNG DỤNG 48  3.1.  GIỚI THIỆU 48  Trang 1/100 3.2.  CHI TIẾT Q TRÌNH PHÂN TÍCH 48  3.2.1.  Mơ hình phần tử 48  3.2.2.  Ứng suất dư 49  3.2.3.  Chuyển từ hệ trục tọa độ địa phương tọa độ toàn cục 52  3.2.4.  Xác định trạng thái phần tử thớ 53  3.3.  THUẬT TOÁN GIẢI PHI TUYẾN 53  3.3.1.  Giới thiệu 53  3.3.2.  Thuật toán Euler 54  3.3.3.  Kỹ thuật điều chỉnh công 55  3.3.4.  Kết luận 57  3.4.  LƯU ĐỒ THUẬT TỐN C.TRÌNH “VÙNG DẺO ỐNG THÉP NHỒI BÊ TƠNG” 58  CHƯƠNG 4: CÁC VÍ DỤ MINH HỌA 59  4.1.  GIỚI THIỆU 59  4.2.  KHẢO SÁT LỰC TỚI HẠN CỦA CỘT CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM 61  4.2.1.  Cột hai đầu khớp – toán Euler 61  4.2.2.  Cột đầu ngàm – đầu tự 63  4.2.3.  Nhận xét 65  4.3.  KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM CỦA CỘT NHỒI BÊ TÔNG 65  4.4.  KHẢO SÁT DẦM THÉP RỖNG ĐƠN GIẢN 68  4.4.1.  Lý thuyết tính tốn 68  4.4.2.  Mẫu (150 x 150 x 10) 70  4.4.3.  Mẫu (250 x 150 x 10) – trục 72  4.4.4.  Mẫu (250 x 150 x 10) – trục phụ 74  4.4.5.  Mẫu (280 x 180 x 10) chịu tải phân bố 76  4.4.6.  Nhận xét – kết luận 79  4.5.  PHÂN TÍCH KHƠNG ĐÀN HỒI CẤU KIỆN CHỊU KÉO (NÉN) LỆCH TÂM (CẤU KIỆN DẦM – CỘT) 79  Trang 2/100 4.5.1.  Khảo sát mẫu Cederwall 79  4.5.2.  Khảo sát mẫu Shakir-Khalil Zeghiche 82  4.5.3.  Khảo sát mẫu Bridge R Q 85  4.6.  PHÂN TÍCH KHƠNG ĐÀN HỒI KHUNG PHẲNG 88  4.6.1.  Khung cổng tầng nhịp 88  4.6.2.  Khung tầng nhịp 90  CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 95  5.1.  TÓM TẮT ĐỀ TÀI 95  5.2.  KẾT LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 96  5.3.  HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 97  TÀI LIỆU THAM KHẢO: 98  PHỤ LỤC: MÃ NGUỒN CHƯƠNG TRÌNH “CFT-PZ” Trang 3/100 MỤC LỤC HÌNH MINH HỌA Hình Một số tiết diện liên hợp thường gặp Trang 12 Hình Mơ hình phần tử hữu hạn dầm cột phẳng Trang 19 Hình Mơ hình đàn dẻo lý tưởng vật liệu thép Trang 20 Hình Mơ hình vật liệu bê tơng lấy theo Eurocode Trang 21 Hình Biểu đồ quan hệ ứng suất biến dạng thép bê tông Trang 22 Hình Mơ hình phần tử dầm - cột điển hình Trang 28 Hình Sơ đồ chia phần tử hữu hạn để mô lan truyền dẻo theo chiều dài phần tử Trang 48 Hình Chi tiết cách chia thớ phần tử mặt cắt ngang .Trang 49 Hình Giả thiết mơ hình ứng suất dư ống thép tiết diện chữ nhật rỗng theo Key Hancock Trang 50 Hình 10 Giả thiết ứng suất dư thớ ống thép theo Key Hancock Trang 51 Hình 11 Giới hạn vùng cánh vùng bụng tiết diện chữ nhật rỗng Trang 51 Hình 12 Ứng xử tải trọng – chuyển vị khung cổng không đàn hồi Trang 54 Hình 13 Sơ đồ minh họa thuật toán Euler đơn giản Trang 54 Hình 14 Minh họa thuật tốn điều khiển công Trang 56 Hình 15 Sơ đồ tính cột hai đầu khớp Trang 61 Hình 16 So sánh lực tới hạn cột hai đầu khớp Trang 62 Hình 17 So sánh lực tới hạn cột hai đầu khớp có khơng có nhồi bê tơng Trang 63 Hình 18 Sơ đồ tính cột đầu ngàm Trang 63 Hình 19 So sánh lực tới hạn cột đầu ngàm Trang 64 Hình 20 So sánh lực tới hạn cột đầu ngàm có khơng có nhồi bê tơng Trang 64 Hình 21 Dạng đường quan hệ tải trọng – chuyển vị chương trình “CFT-PZ” Trang 66 Hình 22 Sơ đồ tính dầm đơn giản chịu tải tập trung Trang 68 Trang 4/100 Hình 23 Sơ đồ ứng suất mặt cắt ngang dầm làm việc giai đoạn đàn hồi Trang 68 Hình 24 Sơ đồ phân bố ứng suất mặt cắt ngang dầm làm việc miền đàn hồi Trang 69 Hình 25 So sánh quan hệ tải trọng – chuyển vị dầm đơn giản chịu tải trọng tập trung – mẫu Trang 71 Hình 26 So sánh quan hệ tải trọng – chuyển vị dầm đơn giản chịu tải tập trung có không nhồi bê tông – mẫu Trang 72 Hình 27 So sánh quan hệ tải trọng – chuyển vị dầm đơn giản chịu tải trọng tập trung – mẫu Trang 73 Hình 28 So sánh quan hệ tải trọng – chuyển vị dầm đơn giản chịu tải tập trung có khơng nhồi bê tơng – mẫu Trang 74 Hình 29 So sánh quan hệ tải trọng – chuyển vị dầm đơn giản chịu tải trọng tập trung – mẫu Trang 75 Hình 30 So sánh quan hệ tải trọng – chuyển vị dầm đơn giản chịu tải tập trung có không nhồi bê tông – mẫu Trang 76 Hình 31 Sơ đồ tính dầm đơn giản chịu tải phân bố Trang 76 Hình 32 So sánh quan hệ tải trọng – chuyển vị dầm đơn giản chịu tải trọng tập trung – mẫu Trang 77 Hình 33 So sánh quan hệ tải trọng – chuyển vị dầm đơn giản chịu tải tập trung có khơng nhồi bê tơng – mẫu Trang 78 Hình 34 Sơ đồ tính cấu kiện dầm – cột ống thép nhồi bê tơng theo Cederwall .Trang 79 Hình 35 So sánh quan hệ tải trọng – chuyển vị theo mẫu Cederwall Trang 81 Hình 36 Sơ đồ tính cấu kiện dầm – cột ống thép nhồi bê tông theo Shakir-Khalil Zeghiche Trang 82 Hình 37 So sánh quan hệ tải trọng – chuyển vị mẫu theo mẫu Shakir-Khalil Zeghiche Trang 83 Hình 38 So sánh quan hệ tải trọng – chuyển vị mẫu theo mẫu Shakir-Khalil Zeghiche Trang 83 Trang 5/100 Hình 39 So sánh quan hệ tải trọng – chuyển vị mẫu theo mẫu Shakir-Khalil Zeghiche Trang 84 Hình 40 Sơ đồ tính cấu kiện dầm – cột ống thép nhồi bê tông theo Bridge R Q Trang 85 Hình 41 So sánh quan hệ tải trọng – chuyển vị theo mẫu Bridge R Q Trang 87 Hình 42 Sơ đồ tính khung tầng nhịp Trang 88 Hình 43 Biểu đồ chuyển vị nút – khung tầng nhịp Trang 89 Hình 44 Sơ đồ chất tải sơ đồ chảy dẻo vỏ thép .Trang 89 Hình 45 Sơ đồ chất tải sơ đồ chảy dẻo vỏ thép chịu tải phân bố Trang 90 Hình 46 Sơ đồ tính khung nhịp tầng Trang 90 Hình 47 Sơ đồ đánh số phần tử khung nhịp tầng Trang 91 Hình 48 Biểu đồ chuyển vị ngang nút theo chiều cao tầng .Trang 92 Hình 49 Sơ đồ chất tải đánh số phần tử khung tầng nhịp Trang 92 Hình 50 Sơ đồ chảy dẻo vỏ thép khung tầng nhịp .Trang 93 Hình 51 So sánh chuyển vị ngang nút 21 cột có khơng nhồi bê tông .Trang 93 Trang 6/100 1.04 500 1.618 887 1.322 625 2.050 1064 1.603 750 2.426 1229 1.873 875 2.854 1402 2.171 1000 3.346 1597 2.459 1125 4.154 1763 2.736 1250 5.366 1841 3.16 1375 6.724 1895 3.608 1500 10.021 1928 4.269 1625 11.482 1940 5.26 1750 7.025 1875 14.149 2000 Trang 86/100 Sau thu kết quả, ta vẽ đường quan hệ tải trọng – chuyển vị sau: ĐƯỜNG QUAN HỆ TẢI TRỌNG - ĐỘ VÕNG 2500 Tải trọng P(kN) 2000 1500 1000 500 0 10 15 20 Chuyển vị (mm) Thực nghiệm CFT-PZ Hajjar Hình 41: So sánh quan hệ tải trọng – chuyển vị So sánh kết quả: Bảng 20: So sánh kết phân tích với Bridge Hajjar Tải trọng tới hạn (kN) Chuyển vị Sai số (%) dầm Sai số (%) (mm) (Giá trị 2000 Thực nghiệm (Bridge) 1940 -3,00 11,482 -18,81 CFT-PZ 1989 -0,55 16,27 +15,06 chuẩn) 14,149 (Giá trị Phân tích số Hajjar chuẩn) Nhận xét: − Chương trình “CFT-PZ” tác giả phản ánh xác tải trọng tới hạn chuyển vị điểm dầm theo kết so sánh với thực nghiệm phân tích Jemero F Hajjar Trang 87/100 − Một lần ta thấy đường quan hệ tải trọng chuyển vị chương trình “CFTPZ” gần giống với đường cong thực nghiệm mơ hình Hajjar phân tích 4.6 PHÂN TÍCH KHƠNG ĐÀN HỒI KHUNG PHẲNG 4.6.1 Khung cổng tầng nhịp Ta tiến hành khảo sát khung tầng nhịp có sơ đồ tính hình vẽ: 3800(kN) (3) (1) (2) 5m 35(kN) 3800 (kN) 4m Hình 42: Sơ đồ tính khung tầng nhịp Số hiệu phần tử nút đánh số hình vẽ Kích thước tiết diện khung cho bảng sau đây: Bảng 21: Tiết diện khung nhịp tầng Thanh Tiết diện (mm) fy (MPa) fck (MPa) 300 x 300 x 20 300 / 30 300 x 300 x 20 300 / 30 330 x 200 x 16,5 300 Khung có độ xiên ban đầu H/400 nên tọa độ ban đầu nút dịch sang bên phải đoạn 5000/400 = 12,5(mm) Tiến hành giải khung trường hợp cột nhồi khơng nhồi bê tơng Ta có số kết sau: Trang 88/100 BIỂU ĐỒ HỆ S Ố TẢI - CHUYỂN VỊ NGANG NÚT 2.50 Hệ số tải 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 10 15 20 25 30 Chuyển vị ngang nút (mm) Cột nhồi bê tông f'c = 30 (M Pa) Cột thép rỗng Hình 43: Biểu đồ chuyển vị nút – khung tầng nhịp Sơ đồ chất tải sơ đồ chảy dẻo vỏ thép khung thể biểu đồ sau: Hình 44: Sơ đồ chất tải sơ đồ chảy dẻo vỏ thép Trang 89/100 Trường hợp khung chịu tải phân bố dầm, sơ đồ chảy dẻo vỏ thép sau: Hình 45: Sơ đồ chất tải sơ đồ chảy dẻo vỏ thép chịu tải phân bố Ta nhận thấy chuyển vị ngang nút số đường cong, điều thể tính chất phi tuyến phân tích khung Khung tầng nhịp Ta tiến hành khảo sát khung tầng nhịp có sơ đồ tính hình vẽ: V/2 q V q V/2 q V/2 V/2 V q V q q V q V V q V q q V q V V/2 V q V/2 q V q V/2 q V q V/2 5m 5m 5m 4m x = 16m 20(kN) 4m 25(kN) 4m 30(kN) 4m 15(kN) 4m 4.6.2 5m 5m x = 20m Hình 46: Sơ đồ tính khung nhịp tầng Tải trọng có giá trị V = 200 (KN), q = 50 (kN/m) Trang 90/100 Tiết diện cấu kiện khung thể bảng sau: Bảng 22: Tiết diện khung nhịp tầng Tiết diện H (cm) B (cm) tf (cm) tw (cm) fy (MPa) fck (MPa) 25 20 2 317,2 30 30 30 2 317,2 30 20 20 1,6 1,6 317,2 30 25 25 1,6 1,6 317,2 30 33 20 2 317,2 Cột Dầm Ta tiến hành rời rạc hóa kết cấu thành phần tử nối với nút 17 (29) (11) 11 (6) (7) (21) (1) (8) (2) (3) 5m (5) 5m 10 (24) (4) 5m (10) (23) 15 (28) (9) (22) (15) 14 (27) 20 (32) (14) 13 (26) (20) 19 (31) (13) 12 (25) 18 (30) (12) (19) 4m x = 16m 16 (18) 25 (36) 4m (17) 24 (35) 4m (16) 23 (34) 4m 22 (33) 4m 21 5m 5m x = 20m Hình 47: Sơ đồ đánh số phần tử khung nhịp tầng Ta khảo sát quan hệ chuyển vị ngang hệ số tải nút khung phân bố theo chiều cao khung Sau sử dụng chương trình “CFT-PZ” ta thu biểu đồ quan hệ hệ số tải chuyển vị ngang nút sau: Trang 91/100 BIỂU ĐỒ HỆ SỐ TẢI - CHUYỂN VỊ NGANG 9.0 8.0 7.0 Hệ số tải 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 20 40 60 80 100 120 140 160 C huyể n vị ngang (mm) Nút 21 Nút 16 Nút 11 Nút Hình 48: Biểu đồ chuyển vị ngang nút theo chiều cao tầng Đồng thời, ta có sơ đồ chất tải sơ đồ chảy dẻo vỏ thép q trình phân tích trên: Hình 49: Sơ đồ chất tải đánh số phần tử khung tầng nhịp Trang 92/100 Hình 50: Sơ đồ chảy dẻo vỏ thép khung tầng nhịp Ta tiến hành so sánh chuyển vị nút thứ 21 trường hợp cột khung không nhồi bê tơng có f’c = 30(Mpa) BIỂU ĐỒ HỆ SỐ TẢI - CHUYỂN VỊ NGANG 9.0 8.0 7.0 Hệ số tải 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 20 40 60 80 100 120 140 160 C huyể n vị ngang (mm) Cột nhồi bê tông f'c = 30(MPa) Cột thép rỗng Hình 51: So sánh chuyển vị ngang nút 21 cột có không nhồi bê tông Trang 93/100 Nhận xét: − Đường quan hệ chuyển vị ngang hệ số tải có xu hướng đường thẳng ứng với hệ số tải nhỏ Điều phù hợp, ứng với tải trọng nhỏ ta phân tích đàn hồi khung Trong giai đoạn này, quan hệ tải trọng chuyển vị tuyến tính − Khi tải trọng tăng qua ngưỡng đàn hồi, ứng xử tải trọng chuyển vị đường cong Và chuyển vị tăng nhanh tải trọng không tăng thêm nhiều Điều phản ánh ứng xử vật liệu trình chảy dẻo − Một lần ta lại thấy, cột thép nhồi đầy bê tông độ dẻo dai cấu kiện tăng lên Do đó, khả chịu lực cấu kiện cải thiện dẫn đến khả chịu tải khung tăng theo Trang 94/100 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 5.1 TÓM TẮT ĐỀ TÀI Đề tài xây dựng phần tử hữu hạn dầm – cột ống thép nhồi bê tơng phẳng khơng đàn hồi có khả mơ lan truyền dẻo qua mặt cắt ngang dọc theo chiều dài cấu kiện, sai lệch hình học ban đầu, diện ứng suất dư chế tạo, dịch chuyển lõi đàn hồi trình chảy dẻo, ảnh hưởng phi tuyến hình học để tìm phản ứng phi tuyến tải trọng tới hạn cấu kiện khung ống thép nhồi bê tơng phẳng có liên kết lý tưởng Các phương trình độ cứng phần tử hữu hạn thiết lập nguyên lý toàn phần dừng phương pháp Rayleigh – Ritz Hàm nội suy đa thức bậc ba Hermit hàm nội suy Lagrangian tuyến tính dùng hàm dạng chuyển vị xoay chuyển vị dọc trục phần tử Ảnh hưởng lực cắt vào khung bỏ qua Mơ hình vật liệu thép đàn – dẻo tuyệt đối, vật liệu bê tơng theo Eurocode 4, điều trình bày chương đề tài Phần trọng tâm đề tài chương Chương xây dựng phần tử hữu hạn dựa vào khái niệm “phần tử thớ” để diễn tả lan truyền dẻo theo phương pháp vùng dẻo kể đến ứng suất dư cách gán vào ứng suất ban đầu thớ Vì cấu kiện chia thành nhiều phần tử nên có nhiều bậc tự phân tích Do thủ tục rút gọn bậc tự bên lại sáu bậc tự hai đầu cấu kiện Sau sử dụng thủ tục ngược lại để tính chuyển vị bên cần xác định ứng suất chảy dẻo phần tử thớ Đối với phương pháp vùng dẻo, điều quan trọng làm giảm đáng kể dung lượng nhớ thời gian tính tốn máy tính Đồng thời, chương giới thiệu số thuật giải phi tuyến phương pháp điều chỉnh sai số trình giải lặp Cuối phương pháp cơng thuật tốn bước Euler đơn giản lựa chọn để giải toán phi tuyến với phần tử hữu hạn trình bày Cũng chương này, tác giả trình bày cách vận dụng lý thuyết phần trước để xây dựng lưu đồ thuật tốn nhằm tự động hóa q trình phân tích khung ống thép nhồi bê tơng ngơn ngữ lập trình C++ Các thơng số đầu vào nhập vào tập tin văn bản, kết tính tốn máy tính xuất dạng tập tin văn Chương trình bày việc phân tích cấu kiện phân tích từ trước trình bày tài liệu chuyên ngành, báo đáng tin cậy giới Để từ đó, tác giả kiểm chứng mức độ xác tin cậy chương trình Trang 95/100 5.2 KẾT LUẬN CỦA ĐỀ TÀI Phần tử dầm – cột trình bày có khả mơ phi tuyến hình học phi tuyến vật liệu cấu kiện ống thép nhồi bê tơng Chương trình “CFT-PZ” có độ tin cậy cao, có khả giải nhiều loại toán khác cách linh hoạt nhanh chóng, kể khung lớn nhiều tầng nhiều nhịp Do ảnh hưởng ứng suất dư vào khả mơmen dẻo nên phương pháp khớp dẻo có hạn chế định việc giải vấn đề Với khả giải vấn đề phương pháp vùng dẻo, chương trình làm sở cho phương pháp khớp dẻo để giả lập xác ứng xử uốn theo trục phụ khung Phần tử hữu hạn trình bày có khả phát triển để ứng dụng cho nhiều dạng tiết diện khác trường hợp khung có giằng khơng giằng Tuy nhiên, thời gian nghiên cứu có giới hạn nên luận án gói gọn với tiết diện ống thép chữ nhật nhồi bê tơng Với sơ đồ hình học điều kiện tải trọng, diện ứng suất dư độ lệch hình học ban đầu hướng lệch ảnh hưởng lớn đến khả chịu tải khung Trong phương pháp khớp dẻo phải dùng đến mặt chảy dẻo phụ thuộc vào tiêu chuẩn chảy dẻo giả thiết phụ thuộc vào quy phạm để kiểm tra xuất khớp dẻo dùng nhiều cách gián tiếp để mô lan truyền dẻo, ảnh hưởng ứng suất dư mơ hình phần tử trình bày thể tính ưu việt kể trực tiếp đến ảnh hưởng theo chất vấn đề không phụ thuộc vào quy phạm Do đó, phương pháp áp dụng kết cấu khung phẳng mà không phụ thuộc vào mặt chảy dẻo quy phạm nơi Sự chảy dẻo thật cấu kiện không tập trung vị trí giả thiết phương pháp khớp dẻo mà lan dọc theo chiều dài cấu kiện với cường độ cao, cấu kiện chịu lực dọc lớn Chương trình “CFT-PZ” giải toán hai dạng toán Một khung ống thép có tiết diện chữ nhật nhồi bê tơng, hai khung ống thép có tiết diện chữ nhật rỗng (đây khung thép túy) Trong trường hợp thứ hai, ta cần khai báo cường độ chịu nén bê tông nhồi ống không Đối với cấu kiện ống thép nhồi bê tơng lõi bê tông phát huy hiệu cấu kiện chịu lực dọc trục lớn Trong trường hợp, cấu kiện chịu mômen uốn chủ yếu Trang 96/100 hiệu lõi bê tơng không nhiều Tuy nhiên, trường hợp, lõi bê tông giúp cải thiện độ cứng cấu kiện, làm cho cấu kiện ổn định hơn, dẻo dai Đối với cột nhồi bê tơng độ ổn định cột tăng lên nhiều Từ làm gia tăng lực tới hạn cột cách đáng kể đặc biệt trường hợp độ mảnh cột lớn Trong trường hợp cột ngắn lực tới hạn cột không cải thiện nhồi bê tơng Điều độ ổn định cột không cải thiện cường độ lõi bê tông nhỏ nên bị nén vỡ trước cột đạt đến tải trọng tới hạn 5.3 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Phần tử hữu hạn trình bày áp dụng cho phần tử phẳng bỏ qua ảnh hưởng lực cắt Do đó, xem xét ổn định mặt phẳng khung, ảnh hưởng lực cắt làm việc không gian kết cấu cần thiết Điều cho phép tác giả khác phát triển tốn thành tốn ba chiều Phân tích giới hạn với kết cấu chịu tải trọng tĩnh Do cần mở rộng để phân tích kết cấu chịu tải trọng động tải trọng lặp lại Chương trình xây dựng tiết diện ống thép chữ nhật nhồi bê tơng Trong thực tế có nhiều cơng trình sử dụng dạng ống thép trịn Do đó, việc phát triển thêm tiết diện ống trịn nhồi bê tông vấn đề không xét đến Cần xem xét vấn đề tương tác vỏ thép lõi bê tông Điều làm cho cấu kiện làm việc cách thực tế hơn, tượng nén ngang lõi bê tông, tượng trượt hai vật liệu Việc giải toán phi tuyến thuật toán lặp Euler đơn giản dựa phương pháp điều chỉnh công cho kết tốt Đồng thời, định thức ma trận độ cứng kết cấu đạt đến trạng thái giới hạn không Nên để nhận kết xác mà khơng cần phải giảm hệ số gia tăng tải trọng ban đầu ta nên lặp bước gia tăng tải cuối để định thức ma trận độ cứng kết cấu nhỏ đến giá trị Các khung giải luận án có liên kết cứng Điều chưa phản ánh đầy đủ tính chất làm việc khung ngồi thực tế Do đó, cần xây dựng phần tử ống thép nhồi bê tơng có kể đến liên kết cứng việc cần thiết để đạt đến độ xác cao phân tích Cần xây dựng khả giao diện đồ họa việc nhập xuất liệu để trở nên dễ dàng với người sử dụng Điều hồn tồn với ngơn ngữ lập trình hướng đối tượng C++ Trang 97/100 TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1] Jerome F.Hajjar – “A distributed plasticity model for concrete filled steel tube beam columns with interlayer slip” - Engineer Structures, Vol 20, 1998 [2] Guo, Zhang, Kim, Ranzi – “Behavior of square hollow steel tubes and steel tubes filled with concrete” – Thin–Walled Structures 45, 2007 [3] Lin-Hai Han, Wei Liu, You-Fu Yang – “Behaviour of concrete-filled steel tubular stub columns subjected to axially local compression” – Journal of Constructional Steel Research 64 (2008) [4] Qing Quan Liang, Brian Uy, J.Y Richard Liew – “Nonlinear analysis of concretefilled thin-walled steel box columns with local buckling effects” - Journal of Constructional Steel Research [5] Hu, M.ASCE; Huang; Wu; and Yih-Min Wu “Nonlinear Analysis of Axially Loaded Concrete-Filled Tube Columns with Confinement Effect” - Journal Of Structural Engineering Asce / October 2003 [6] Mohanad Mursi and Brian Uy, M.ASCE – “Strength of Concrete Filled Steel Box Columns Incorporating Interaction Buckling” - Journal of Structural Engineering Asce / May 2003 [7] Tokgoz, Dundar – “Experimental study on steel tubular columns in-filled with plain and steel fiber reinforced concrete” - Thin-Walled Structures 48 (2010) [8] Qing Quan Liang – “Nonlinear analysis of short concrete-filled steel tubular beam– columns under axial load and biaxial bending” - Journal of Constructional Steel Research 64 (2008) [9] Jerome F.Hajjar and Brett C.Gourley – “Representation of concrete filled steel tube cross section strength” – Journal of Structural Engineering, Vol 122, No 11, November 1996 [10] Richard Liew, Xiong – “Effect of preload on the axial capacity of concrete-filled composite columns” - Journal of Constructional Steel Research 65 (2009) [11] Dabaon, El-Boghdadi, Hassanein – “Experimental investigation on concrete-filled stainless steel stiffened tubular stub columns” - Engineering Structures 31 (2009) [12] Christopher M Foley and Sriramulu Vinnakota – “Inelastic analysis of partially restrained unbraced steel frames” - Engineering Structures, Vol 19, No 11 Trang 98/100 [13] Cenk Tort and Jerome F Hajjar – “Reliability-based performance-based design of rectangular concrete-filled steel tube (RCFT) members and frames” - Structural Engineering Report No ST-07-1 [14] S Ali Mirza and Timo K Tikka – “Flexural Stiffness of Composite Columns Subjected to Major Axis Bending” – ACI Structural Journal / January-February 1999 [15] Jerome F Hajjar and Aleksandr Molodan “A distributed plasticity model for cyclic analysis of concrete-filled steel tube beam-columns and composite frames” - Engineering Structures, Vol 20, 1998 [16] Qing Quan Liang, Sam Fragomeni – “Nonlinear analysis of circular concrete-filled steel tubular short columns under axial loading” - Journal of Constructional Steel Research 65 (2009) [17] S Kitipornchai and F G A AI-Bermani – “Geometric and material nonlinear analysis of structures comprising rectangular hollow sections” - Engineering Structures, Vol 10, 1988 [18] Qing Quan Liang – “Strength and ductility of high strength concrete-filled steel tubular beam_columns” - Journal of Constructional Steel Research 65 (2009) [19] Qing Quan Liang – “Performance-based analysis of concrete-filled steel tubular beam–columns, Part I: Theory and algorithms” - Journal of Constructional Steel Research 65 (2009) [20] Qing Quan Liang – “Performance-based analysis of concrete-filled steel tubular beam–columns, Part II: Verification and applications” - Journal of Constructional Steel Research 65 (2009) [21] Key PW, Hancock GJ “An experimental investigation of the column behaviour of cold formed square hollow sections”, Research Report No R493 School of Civil and Mining Engineering, University of Sydney, Sydney, 1985 [22] PGS.TS Chu Quốc Thắng – “Phương pháp phần tử hữu hạn” – Nhà xuất đại học quốc gia TP.HCM [23] PGS.TS Trần Đình Quế, KS Nguyễn Mạnh Hùng – “Ngơn ngữ lập trình C++” – học viện cơng nghệ bưu viễn thơng Trang 99/100 PHỤ LỤC MÃ NGUỒN CHƯƠNG TRÌNH “CFT-PZ” Trang 100/100 ... điểm Kết cấu ống thép nhồi bê tơng có nhiều ưu điểm so với kết cấu bê tông cốt thép kết cấu thép thông thường Một ưu điểm kết cấu ống thép nhồi bê tơng tương tác ống thép bê tông: bê tông nhồi. .. 02107742 - 2007 I TÊN ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH PHI TUYẾN HỆ KẾT CẤU ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG II NHIỆM VỤ LUẬN VĂN : - Phát triển phần tử không đàn hồi cho cấu kiện phẳng ống thép nhồi bê tơng có khả mơ ứng xử... 12/100 Công nghệ chế tạo ống thép sử dụng loại kết cấu đặc biệt có ý nghĩa ứng xử loại kết cấu định dạng hình thức phân bố ứng suất dư ống thép 1.2.2 Ưu khuyết điểm kết cấu thép nhồi bê tông 1.2.2.1