Nghiên cứu khung phẳng thành mỏng với liên kết nữa cứng

Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LEÂ VĂN DŨNG NGHIÊN CỨU KHUNG PHẲNG THÀNH MỎNG VỚI LIÊN KẾT NỬA CỨNG CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP MÃ SỐ NGÀNH: 23.04.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS TS CHU QUỐC THẮNG TP HỒ CHÍ MINH, 07 - 2005 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Người hướng dẫn khoa học: PGS TS CHU QUỐC THẮNG Người chấm nhận xét 1: Người 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 2005 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : LÊ VĂN DŨNG Ngày, tháng, năm sinh: 20/10/1976 Chuyên ngành : Xây dựng DD & CN Phái Nơi sinh Mã số : Nam : Quảng Ngãi :23.04.10 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu khung phẳng thành mỏng với liên kết nửa cứng II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Phát triển phần tử hữu hạn có khả mô phỏng: ổn định cục tiết diện, phi tuyến hình học liên kết nửa cứng để áp dụng phân tích khung thép phẳng - Nghiên cứu, tính toán bề rộng ảnh hưởng ổn định cục gây theo phương trình Karman theo tiêu chuẩn Anh BS5950 - Nghiên cứu mô hình liên kết nửa cứng Tan Soon Haut cách kết hợp độ mền liên kết vào phân tích khung - Xây dựng chương trình ứng dụng ngôn ngữ VisualBasic 6.0 - Kiểm tra, đánh giá phân tích kết đạt để từ rút kết luận cần thiết III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS TS CHU QUỐC THẮNG VI HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ NHẬN XÉT : VII HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ NHẬN XÉT : CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CÁN BỘ PHẢN BIỆN CÁN BỘ PHẢN BIỆN PGS TS CHU QUỐC THẮNG Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội đồng chuyên ngành thông qua PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH Ngày _ tháng _ năm 2005 CHỦ NHIỆM NGÀNH LỜI CẢM ƠN Tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn luận án, PGS TS Chu Quốc Thắng, người tận tình hướng dẫn, định hướng khoa học động viên tinh thần cho vượt qua khó khăn suốt trình nghiên cứu Đạo đức tri thức thầy gương sáng cho noi theo Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Phòng Quản lý khoa học sau đại học, Khoa Kỹ thuật xây dựng Trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh tất thầy cô dạy từ trước đến kiến thức quý báu truyền đạt Tôi xin chân thành cảm ơn thầy GS TS Tan Soon Haut, Trường Đại học Kỹ thuật Nanyang, Singapore, người cung cấp cho tài liệu quý giá, nhiệt tình giải thích vấn đề mà vướng mắc đưa nhận định giúp thực thành công đề tài Tôi xin cảm ơn đồng nghiệp, bạn bè gia đình động viên tạo điều kiện giúp hoàn thành luận án Tôi xin cảm ơn anh Ngô Hữu Cường, Nguyễn Tấn Đại, nhiệt tình nhanh chóng cung cấp cho nhiều tài liệu chuyên ngành cần thiết Xin chân thành cảm ơn tất TP.Hồ Chí Minh, tháng 02 năm 2005 LÊ VĂN DŨNG TÓM TẮC LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU KHUNG PHẲNG THÀNH MỎNG VỚI LIÊN KẾT NỬA CỨNG Ứng xử không đàn hồi khả chịu tải tới hạn kết cấu khung thành mỏng nghiên cứu nhiều thập niên qua Tuy nhiên, ảnh hưởng ổn định cục cấu kiện lên ứng xử khung chưa nghiên cứu cách đầy đủ phức tạp chuyển vị lớn ứng xử không đàn hồi Để giải khó khăn này, phương pháp đề xuất dựa khái niệm bề rộng ảnh hưởng áp dụng vào phân tích khung Trong phân tích tuyến tính, chuyển vị hình học kết cấu chịu tải giả thuyết có giá trị nhỏ, phương trình cân quan hệ động học thiết lập không kể đến biến dạng kết cấu Tuy nhiên, thực tế, chuyển vị lớn xảy ra, kết cấu biểu lộ ứng xử phi tuyến rõ rệt, làm cho độ cứng kết cấu thay đổi vật liệu cấu tạo kết cấu đàn hồi tuyến tính tuyệt đối Do vậy, việc kể đến phi tuyến hình học phân tích khung cần thiết Trong phân tích thiết kế khung thép nay, để dễ dàng cho việc tính toán, liên kết dầm cột đơn giản hóa thành hai trạng thái, là: ngàm tuyệt đối cứng khớp lý tưởng Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu thực nghiệm ứng xử liên kết chứng minh rõ ràng rằng: liên kết khớp có độ cứng xoay định ngàm cứng có độ mềm Bỏ qua ứng xử liên kết thực tế dẫn đến dự đoán không ứng xử cường độ kết cấu Vì vậy, liên kết dầm với cột phải xem liên kết nửa cứng Khi đó, ma trận độ cứng phần tử khung phải hiệu chỉnh để kể đến ảnh hưởng liên kết Luận án trình bày nội dung sau: Một là, phát triển phần tử hữu hạn có khả mô phỏng: ổn định cục tiết diện, phi tuyến hình học liênkết nửa cứng Hai là, nghiên cứu tính toán bề rộng ảnh hưởng ổn định cục gây theo phương trình Karman theo tiêu chuẩn Anh BS5950 Ba là, nghiên cứu mô hình liên kết để kể đến ảnh hưởng độ mền liên kết Bốn là, xây dựng chương trình ứng dụng ngôn ngữ lập trình VisualBasic 6.0 để áp dụng phân tích khung phẳng thành mỏng có liên kết nửa cứng Năm là, kiểm tra, đánh giá phân tích kết đạt để từ rút kết luận cần thiết MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN CHƯƠNG I TỔNG QUAN I.1 I.2 GIỚI THIỆU .2 I.1.1 Đặt vấn đề .2 I.1.2 Ổn định cục boä I.1.3 Phi tuyến hình học I.1.4 Liên kết nửa cứng TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI I.2.1 Tình hình nghiên cứu giới I.2.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam 10 I.3 MỤC TIÊU CỦA LUẬN ÁN 12 I.4 MỘT SỐ CÔNG TRÌNH TRÊN THẾ GIỚI 14 CHƯƠNG II I.1 ỔN ĐỊNH CỤC BỘ – HÀM ỔN ĐỊNH 17 GIỚI THIỆU .17 II.2 ỔN ĐỊNH CỤC BỘ 18 II.2.1 Bề rộng ảnh hưởng dựa phương trình Karman 18 II.2.1.1 Phương trình Karman 18 II.2.1.2 Bề rộng ảnh hưởng tiết diện 20 II.2.2 Bề rộng ảnh hưởng theo tiêu chuẩn Anh BS5950–Part 5–1987 22 II.2.3 HÀM ỔN ĐỊNH 25 CHƯƠNG III LIÊN KẾT NỬA CỨNG 29 III.1 GIỚI THIỆU 29 III.2 MÔ HÌNH LIÊN KẾT DO S H TAN VÀ CÁC CỘNG SỰ ĐỀ XUẤT 29 III.3 CHƯƠNG TRÌNH MÁY TÍNH XÁC ĐỊNH ĐỘ CỨNG LIÊN KẾT 31 CHƯƠNG IV PHƯƠNG PHÁP DẦM – CỘT 34 IV.1 GIỚI THIỆU 34 IV.2 MÔ HÌNH PHẦN TỬ DẦM – CỘT 36 IV.3 PHẦN TỬ DẦM – CỘT HIỆU CHỈNH KỂ ĐẾN LIÊN KẾT NỬA CỨNG 42 IV.4 PHÉP CHUYỂN TRỤC TỌA ĐỘ 45 CHƯƠNG V CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN VÀ ỨNG DỤNG .49 V.1 GIỚI THIỆU 49 V.2 CHI TIEÁT QUÁ TRÌNH PHÂN TÍCH 49 V.3 LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN CHƯƠNG TRÌNH ỨNG DỤNG 50 V.4 CHI TIẾT QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN CHƯƠNG TRÌNH .52 V.5 CÁCH NHẬP DỮ LIỆU VÀO CHƯƠNG TRÌNH 54 CHƯƠNG VI VÍ DỤ MINH HOAÏ 59 VI.1 GIỚI THIỆU 59 VI.2 BÀI TOÁN VÍ DỤ 59 VI.2.1 nh hưởng liên kết bề dày tiết diện lên khung không xét đến ổn định cục 62 VI.2.2 nh hưởng liên kết bề dày tiết diện lên khung xét đến ổn định cục 65 VI.2.3 nh hưởng kích thước môi tiết diện lên khung không xét đến ổn định cục 68 VI.2.4 nh hưởng kích thước môi tiết diện lên khung xét đến ổn định cục 70 VI.2.5 So sánh tải trọng tới hạn hai tường hợp có xét không xét đến ổn định cục 72 CHƯƠNG VII KẾT LUAÄN 74 VII.1 TÓM TẮT LUẬN ÁN .74 VII.2 KẾT LUẬN 75 VII.3 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 76 TÀI LIỆU THAM KHAÛO 78 PHỤ LỤC A MÃ NGUỒN CHƯƠNG TRÌNH LIÊN KẾT PHỤ LỤC B MÃ NGUỒN CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN CHƯƠNG I: TỔNG QUAN I GIỚI THIỆU: I.1.1 Đặt vấn đề: Quá trình phân tích thiết kế xây dựng công trình ngày phát triển mạnh mẽ Các ngành khoa học khác liên quan đến xây dựng vật liệu xây dựng, vật liệu nhanh chóng phát triển theo có mặt thị trường Vật liệu truyền thống cải tiến nâng cao hiệu sử dụng, loại thép, hợp kim có cường độ cao đời ngày đáng tin cậy Mặt khác, công nghệ gia công kim loại công nghệ dập nguội, hàn tónh điện nhanh chóng phát triển Do vậy, kết cấu xây dựng nói chung ngày mảnh Đặc biệt kết cấu mỏng sử dụng rộng rãi ngành xây dựng dân dụng công nghiệp Nhu cầu vậy, hầu hết quy phạm tiêu chuẩn thiết kế thành mỏng hạn chế thiếu hướng dẫn cụ thể Trước nhu cầu thực tế đó, việc nghiên cứu phân tích tính toán kết cấu thành mỏng cần thiết cấp bách I.1.2 Ổn định cục bộ: Đối với kết cấu xây dựng nói chung kết cấu thép nói riêng, người thiết kế phải cho kết cấu vừa thỏa mãn yêu cầu độ bền vừa thỏa mãn yêu cầu ổn định Đặc biệt, cấu kiện có tiết diện mảnh (thanh thành mỏng) vấn đề đảm bảo yêu cầu ổn định cần phải nghiên cứu cách nghiêm túc Do tiết diện mảnh nên cấp tải tiết diện thành mỏng bị vênh gây ổn định cục Tuy có ổn định xảy vị trí tiết diện cấu kiện cấu kiện không bị phá hoại đổ sụp kết cấu chưa bị ổn định Điều có phân bố lại ứng suất tiết diện Tại phần tiết diện gia cứng, ứng suất lớn ứng suất cục ban đầu Các ứng suất phần tiết diện bù vào phần ứng suất giảm nơi không gia cứng Hầu hết quy phạm thiết kế nay, người ta chọn tỷ số b t , d t cho không xảy ổn định cục Trong đó, nói trên, phần tiết diện cấu kiện bị ổn định cục cấu kiện không bị phá hoại Vì vậy, để tận dụng khả làm việc phần tiết diện lại, phương pháp dựa khái niệm bề rộng ảnh hưởng tiết diện áp dụng đưa vào phân tích khung Ở cấp tải đó, phần tiết diện bị ổn định loại bỏ, bề rộng ảnh hưởng tính toán lại.… Do đó, tiết diện tính chất tiết diện diện tích A, moment quán tính I tính toán cập nhật vào ma trận độ cứng phần tử Điều làm cho ma trận độ cứng phần tử ma trận độ cứng tổng thể bị thay đổi cấp tải I.1.3 Phi tuyến hình học: Mục đích việc phân tích kết cấu xác định chuyển vị, biến dạng ứng suất kết cấu cho trước điều kiện tải trọng Trong trình phân tích kết cấu, phương trình cân quan hệ động học thiết lập mà không kể đến biến dạng hình học kết cấu, việc phân tích gọi phân tích bậc Phân tích bậc giả thuyết biến dạng tỷ lệ với lực tác dụng, vậy, quan hệ chuyển vị lực tác dụng điểm kết cấu tuyến tính Do vậy, kết cấu chịu trường hợp tải trọng khác ta phân tích thành tải trọng thành phần đơn giản áp dụng nguyên lý cộng tác dụng Tuy nhiên, nhược điểm phương pháp không kể đến biến dạng hình học kết cấu, ổn định khả thực kết cấu Ngoài ra, độ cứng cấu kiện phụ thuộc vào ứng suất dư cấu kiện, bị bỏ qua phân tích bậc Trong hệ kết cấu, độ bền độ ổn định hệ cấu kiện có liên quan chặt chẽ với quy phạm [15], mối quan hệ không xem xét mối tương quan chúng mà lại xử lý riêng lẻ với cấu kiện qua hệ số chiều dài ảnh hưởng K Hình 6.12 nh hưởng kích thước môi lên khung với tiết diện phần tử có bề dày tm=0.8mm, xét đến ổn định cục Hình 6.13 nh hưởng kích thước môi lên khung với tiết diện phần tử có bề dày tm=1.0mm, xét đến ổn định cục Tương tự khung không xét đến ổn định cục bộ, ta lập bảng so sánh kết đạt sau: Bề dày Bề dày PthL(b3=8)/ PthL(b3=12)/ phần tử tm (mm) liên kết tc(mm) PthL(b3=0) PthL(b3=0) 4.80 1.21 1.36 5.50 1.28 1.31 7.50 1.30 1.33 8.40 1.29 1.32 4.80 1.46 1.46 5.50 1.45 1.48 7.50 1.42 1.46 8.40 1.39 1.45 4.80 1.38 1.44 5.50 1.36 1.43 7.50 1.39 1.46 8.40 1.40 1.51 tm =0.5 mm tm =0.8 mm tm =1.0 mm Kết so sánh trình bày bảng trên, kích thước môi b3 thay đổi từ đến 8mm tải trọng tới hạn tăng từ 21% đến 46% Tải trọng tới hạn tăng từ 31% đến 51% kích thước môi b3 thay đổi từ đến 12mm VI.2.5 So sánh tải trọng tới hạn hai trường hợp có xét không xét đến ổn định cục bộ: Lần lượt giải khung với thay đổi kích thước tiết diện, bề dày phần tử tm kích thước môi, thay đổi bề dày liên kết tc hai trường hợp xét không xét đến ổn định cục Kết tải trọng tới hạn có ghi vào bảng so sánh với kết nghiên cứu thực nghiệm S H Tan công bố [10] để thấy cần thiết phải xét đến ổn định cục Ký hiệu Pex(KN) PthN(KN) PthL(KN) PthN(KN)/ PthL(KN)/ khung thực nghiệm tính toán tính toán Pex(KN) Pex(KN) (a) (b) ( c) (d) (e)=(c)/(b) (f)=(d)/(b) F1-5-C1 2.58 5.90 2.70 2.29 1.05 F1-5-C2 2.66 6.00 2.80 2.26 1.05 F1-5-C3 2.71 6.40 2.90 2.36 1.07 F1-5-C4 2.74 6.60 3.00 2.41 1.09 F1-8-C1 5.39 10.40 5.80 1.93 1.08 F1-8-C2 5.48 10.80 6.10 1.97 1.11 F1-8-C3 5.81 11.10 6.30 1.91 1.08 F1-8-C4 6.00 11.50 6.50 1.92 1.08 F1-12-C1 7.75 12.30 8.40 1.59 1.08 F1-12-C2 8.05 12.70 8.80 1.58 1.09 F1-12-C3 8.09 12.90 9.00 1.59 1.11 F1-12-C4 8.15 13.20 9.10 1.62 1.12 Rõ ràng từ cột (e) (f) bảng cho thấy rằng: không xét đến ổn định cục bộ, tải trọng tới hạn khung lớn từ 58% đến 141% so với tải trọng phá hoại kiểm tra thực nghiệm cột (b) Trong đó, kể đến ảnh hưởng cục vào phân tích khung, tải trọng tới hạn khung lớn tải trọng cột (b) từ 5% đến 12% Điều rằng: phân tích khung mà phần tử khung mảnh, nhạy cảm với ổn định cục cần phải xét đến ổn định cục phân tích Trong bảng trên, ta dễ dàng nhận rằng: bề dày tm phần tử khung từ 0.5mm tăng lên 1.0mm tải trọng tới hạn tăng lên khoảng lần Kết đạt từ Hình 6.8 đến Hình 6.13 cho ta thấy rằng: không xét đến ổn định cục bộ, kích thước môi b3 từ tăng lên 8mm 12mm tải trọng giới hạn khung tăng tăng cách tỷ lệ với nghóa kích thước môi b3 tăng lên độ cứng tổng thể khung tăng lên độ cứng tăng tỷ lệ với độ gia tăng kích thước môi Tuy nhiên, xét đến ổn định cục bộ, kích thước môi b3 từ tăng lên 8mm 12mm tải trọng giới hạn khung tăng tăng nhanh nhiều so với kích thước môi b3 từ 8mm đến 12mm (xem Hình 6.11, 6.12, 6.13) Điều chứng tỏ xét đến ổn định cục bộ, kích thước môi ảnh hưởng lớn đến độ cứng tổng thể khung Như vậy, tuỳ theo kích thước hình học tiết diện ta chọn kích thước môi cho hợp lý nhằm đảm bảo tối ưu ổn định chi phí vật liệu CHƯƠNG VII: KẾT LUẬN VII.1 TÓM TẮT LUẬN ÁN: Luận án phát triển phần tử dầm – cột cho khung thép phẳng, thành mỏng, không giằng; có khả mô ổn định cục mặt cắt ngang cấu kiện dựa khái niệm bề rộng ảnh hưởng; ảnh hưởng phi tuyến hình học biến đổi hình học; tìm tải trọng tới hạn khung thép phẳng thành mỏng có liên kết hai đầu phần tử dầm với cột thuộc loại nửa cứng Các phương trình độ cứng phần tử thiết lập dựa phương pháp dầm cột Tính chất phi tuyến liên kết hai đầu dầm với cột tích hợp vào ma trận độ cứng phần tử qua lắp ghép hai phần tử lò xo xoay chiều dài hai đầu cấu kiện dầm Biến dạng liên kết lực dọc lực cắt gây bỏ qua ảnh hưởng không đáng kể Chương I, giới thiệu tình hình nghiên cứu đề tài Việt Nam giới Một số công trình với kiểu kết cấu khác xây dựng từ cấu kiện thành mỏng, thép không rỉ Những công trình thiết kế dựa khái niệm bề rộng ảnh hưởng Chương II, giới thiệu trình bày chi tiết cách sử dụng bề rộng ảnh hưởng để xét đến ổn định cục cấu kiện áp dụng vào phân tích khung phẳng thành mỏng Bề rộng ảnh hưởng số tiết diện thường gặp như: thép góc vuông chữ V, chữ C, chữ I, vuông, tròn, dựa phương trình Karman Ngoài ra, bề rộng ảnh hưởng dựa theo tiêu chuẩn Anh BS 5950 – phần – 1987 trình bày Ngoài ra, chương trình bày nguồn gốc hàm ổn định để xét đến ảnh hưởng bậc hai Liên kết nửa cứng phương trình quan hệ moment – góc xoay liên kết với cấu kiện thành mỏng S.H.Tan đề xuất trình bày chương III Chương trình máy tính viết ngôn ngữ MATLAB 6.5 để tính độ cứng ban đầu RKi biết đặc điểm cấu tạo liên kết Sử dụng chương trình viết để biểu diễn đường cong quan hệ moment – góc xoay số liên kết Chương IV trình bày chi tiết phương pháp dầm – cột để xác định ma trận độ cứng phần tử Trong phần tử dầm – cột hiểu chỉnh để kể đến liên kết nửa cứng Một ma trận độ cứng phần tử “chung” kể hay không kể đến ảnh hưởng liên kết nửa cứng hệ tọa độ tổng thể thành lập Ma trận áp dụng phân tích khung Chương V vào chi tiết cách vận dụng nghiên cứu lý thuyết phần trước trình bày lưu đồ thuật toán để cụ thể hóa trình tự phân tích khung phục vụ cho việc xây dựng chương trình máy tính ngôn ngữ Visual Basic Ngoài ra, chương trình bày cách nhập liệu đầu vào sơ đồ hình học, đặc trưng vật liệu, kích thước mặt cắt ngang cấu kiện khung, điều kiện biên, tải trọng tác dụng, tham số điều khiển cần thiết khác, file kết xuất Chương VI trình bày trình khảo sát ảnh hưởng liên kết, ảnh hưởng kích thước hình dạng tiết diện đến ổn định khung So sánh phân tích kết đạt để thấy rõ cần thiết phải xét đến ổn định cục khung có tiết diện thuộc loại mảnh (slender) VII.2 KẾT LUẬN: - Đối với khung phẳng thành mỏng việc xem xét ổn định cục phân tích khung cần thiết, thể ứng xử thật kết cấu Trong loại khung, tải trọng tới hạn không xét đến ổn định cục lớn từ 58% đến 141% tải trọng tới hạn xét đến ổn định cục Đây kết luận quan trọng, đánh giá cần thiết phải xét đến ổn định cục vào trình phân tích thiết kế khung có cấu kiện thuộc loại mảnh - Trong khung phẳng thành mỏng độ cứng liên kết dầm cột ảnh hưởng đến ứng xử tải trọng biến dạng khả chịu tải khung Độ cứng liên kết lớn độ cứng tổng thể khung lớn tải trọng tới hạn khung lớn Tuy nhiên, mức độ ảnh hưởng liên kết khung phẳng thành mỏng so với khung phẳng có mặt cắt ngang cấu kiện khung thuộc loại đặc (compact) Thật vậy, tài liệu nghiên cứu gần liên kết nửa cứng [12][20], tiết diện cấu kiện tài liệu thuộc loại đặc (campact), ảnh hưởng liên kết nửa cứng lên khung lớn - Với sơ đồ hình học, kích thước mặt cắt ngang thay đổi kích thước môi gia cứng b3 độ cứng tổng thể khung thay đổi lớn Khi đó, tải trọng tới hạn tăng lên 62% Tải trọng tới hạn tăng nhanh kích thước môi từ b3=0 đến b3=8mm b3=12mm tăng kích thước môi từ b3=8mm đến b3=12mm (xem Hình VI.7 đến VI.12 chương VI) Điều chứng tỏ cấu kiện có tiết diện mảnh nhạy cảm với ổn định cục bộ, đồng thời kích thước môi hay vị trí gia cứng tiết diện cấu kiện ảnh hưởng lớn đến khả ổn định tiết diện ảnh hưởng đến độ cứng tổng thể khung Như vậy, sản xuất chế tạo thép cán nguội cần xác định kích thước môi phù hợp với loại tiết diện nhằm đảm bảo tối ưu khả ổn định tiết diện - Do thời gian có hạn, luận án áp dụng với tiết diện chữ C phẳng có môi gia cứng b3 khung phân tích khung không giằng - Tải trọng tới hạn khung tăng nhanh lên gấp lần bề dày tiết diện cấu kiện tăng gấp đôi Nói chung, khung phẳng với phần tử khung có mặt cắt ngang mảnh ứng xử tổng thể khung bị ảnh hưởng nhiều đặc điểm phần tử khung bề dày tiết diện, kích thước môi gia cứng ảnh hưởng liên kết VII.3 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI: - Phần tử hữu hạn liên kết áp dụng cho phần tử phẳng Do đó, việc xem xét nằm mặt phẳng khung, làm việc không gian kết cấu công việc cần thiết cần tiếp tục phát triển - Quá trình phân tích khung phẳng bỏ qua tượng ổn định xoắn ngang Do kiến nghị phát triển phương pháp để giải toán xoắn ngang, ổn định xoắn ngang cần thiết khung phẳng thành mỏng Đặc biệt, tài liệu [ ] đưa giải pháp áp dụng khái niệm bề rộng ảnh hưởng để giải toán chịu xoắn ngang Việc sử dụng bề rộng ảnh hưởng luận án cho phép tác giả khác mở rộng để phân tích cho toán ổn định xoắn ngang lẫn ổn định cục ảnh hưởng đến ổn định tổng thể khung - Phân tích giới hạn với kết cấu chịu tải trọng tónh, cần mở rộng thêm để phân tích kết cấu lặp lại tải trọng động Khi đó, ta cần phải xây dựng lại mô hình liên kết nửa cứng khác phù hợp mô hình liên kết luận án xét đến khả truyền moment - Luận án mở rộng với phần tử dàn, qua phát triển thêm để phân tích khung có giằng Ngoài ra, cần khảo sát thêm tiết diện khác tiết diện chữ V, chữ I, chữ nhật, tròn đồng thời tìm vị trí kích thước môi hợp lý cho tiết diện cụ thể, áp dụng sản xuất chế tạo thép cán nguội - Phát triển toán tối ưu hóa kết cấu dựa vào sở luận án Ở đây, ta lựa chọn hàm mục tiêu trọng lượng khung chọn thuật toán tối ưu phù hợp - Về mặt chương trình, ngôn ngữ lập trình Visua Basic ngôn ngữ mạnh mẽ với phương pháp lập trình hướng đối tượng đầy hiệu khoa học luận án chưa khai thác tối đa sức mạnh Mặt khác, trọng đến kết số cần đạt nên tất tiện ích chương trình bỏ qua, giao diện nhập liệu chưa đẹp nhập sai báo lỗi Phần kết xuất liệu xuất dạng file văn mang tính áp đặt Do vậy, chương trình cần thiết phải viết thêm đoạn chương trình tiện ích, xây dựng giao diện đồ họa tốt để việc nhập xuất liệu dễ dàng với người sử dụng Dữ liệu nhập xong kết xuất hình dạng kết cấu để dễ kiểm tra Các biểu đồ chuyển vị, nội lực, cần phải xây dựng Ngoài ra, cần viết thêm phần Help cho chương trình giúp thuận tiện chạy chương trình TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Anh V.Q., (2001), “Stability analysis of steel frames with semi-rigid connections and semi-rigid connections rigidzones” Viet Nam Journal of Mechanics, NCST of Viet Nam, Vol 23, No 3, pp 134-148 [2] Anh V.Q., (2002), “Stability analysis of steel frames with semi-rigid connections and rigid zones by using P-delta effect” Viet Nam Journal of Mechanics, NCST of Viet Nam, Vol 24, No.1, pp 134-148 [3] Barsan G.M., Chiorean C.G., (1999), “Computer program for large deflection elasto-plastic analysis of semi-rigid steel frameworks”, Computers & Structures, Vol 72, pp 699-711 [4] Bộ xây dựng, “Kết cấu thép–Tiêu chuẩn thiết kế, TCVN 5575: 1991”, Nhà xuất Xây dựng, 1997 [5] BS5950: Structural use of steelwork in building: part 5: code of practice for the design of cold-formed sections, London: British Standards Institution, 1987 [6] Chan S.L., Chui P.T, (1999), “Non-linear static and cyclic analysis of steel frames with semi-regid connections” Elsevier [7] Chen W.F vaø Kim S.E., (1997), “LRFD steel design using advanced analysis”, CRC Press, Boca Raton, Florida [8] Chen W.F, Goto Y., Liew J.Y.R., (1996), “Stability design of semi-rigid frames” John Wiley & Sons, Inc [9] Chen W.F, Lui E.M., (1991), “Stability design of steel frames” CRC Press [10] Chen W.F and Sohal I., (1995), “Plastic Design and Second–Order Analysis of Steel frames”, Springer–Verlag New York Inc [11] Chen W.F., (2000),“Practical analysis for semi–rigid frame design”, World Scientific, Publishing Co Pte Ltd [12] Cường N.H., (2003), “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 HCM Người hướng dẫn: PGS TS Chu Quốc Thắng [13] Hancock G.J, Kwon Y.B., and Bernard E.S., (1994), “Strength design curves for thin-walled sections undergoing distortional buckling” Journal of Constructional Steel Research, Vol 31, pp 169-186 [14] Hasham A.S., Rasmussen K.J.R., (2002), “Interaction curves for locally buckled Isection beam-columns” Journal of Constructional Steel Research, Vol 58, pp 213-241 [15] Hitoshi Kuwamura, (2003), “Local buckling of thin-walled stainless steel members”, Steel Strutures, Vol 3, pp 191-201 [16] Hitoshi Kuwamura, (2003), “Research on light-weight stainless steel structures in Japan” Department of Architecture, The University of Tokyo [17] Izumi Iwamoto, Yoshihiro Kimura, Toshiyuki Ogawa, “Test of cold-formed lipped C-section members subject to compression” Department of Architecture, Tokyo Institute of Technology, Japan [18] Khang P.H., (2004), “Kỹ xảo lập trình VB6” NXB Lao Động Xã Hội [19] Kiến Đ.Đ, (2000), “Chiều dài tính toán cột hình vát khung thép”, Tạp chí xây dựng, số 12/2000 (19-20) [20] Kiệt T.T., (2002), “Phân tích khung thép phẳng có liên kết nửa cứng phương pháp phân tích nâng cao” Luận án cao học, ĐH Bách KhoaTP HCM Người hướng dẫn: PGS TS Bùi Công Thaønh [21] Kim S.E vaø Chen W.F., (1997), “Further studies of practical advance analysis for weak–axis bending”, Engineering Structures, Elsevier, Vol.19, No 6, pp 407–416 [22] Kim S.E vaø Choi S.H., (2001), “Advanced analysis for semi–rigid space steel frames”, Solids and Structures, Elsevier Science, 38(50-51), 9111–9131 [23] Kim S.E., Kim Y and Choi S.H., (2001), “Nonlinear analysis of 3–D steel frames”, Thin-walled Structures, Elsevier Science, 39(6), 445–461 [24] Kim S.E., Park M.H., Choi S.H., (2001), “Direct design of three–dimensional frames using practical advanced analysis”, Engineering Structures, 23(11), 1491–1502 [25] Kim, S.E vaø Chen, W.F., (1996), “Practical advance analysis for semi–rigid frame design”, Engineering Journal/Fourth quarter/1996 [26] Kim, S.E vaø Chen, W.F., (1996a), “Practical advance analysis for braced steel frame design”, ASCE J.Struct.Eng., 122(11): 1266–1274 [27] Kim, S.E vaø Chen, W.F., (1996b), “Practical advance analysis for unbraced steel frame design”, ASCE J.Struct.Eng., 122(11): 1259–1265 [28] Kwon Y.W., Bang H., (2000), “The finite element method using matlab” CRC Press [29] Liew J.Y.R., Yu C.H., Shanmugam, N.E., (1997), Testing of semi–rigid unbraced frames for calibration of second–order inelastic analysis”, Journal of Constructional Steel Research, Vol 41, No 2/3, pp 253-274 [30] Lorenz, R.B., Kato, K., Chen, W.F (1987), “Semi–rigid connection in steel frames”, McGraw–Hill, Inc [31] Lui E.M and Chen W.F., (1987), “Steel frame analysis with flexible joints” In joint flexible in steel frames, edited by Chen W.F., pp.161-202 [32] Monforton G.R and Wu T.S., (1963), “Matrix analysis of semi-rigidly connected frames”, Journal of the Structural Division, Vol 89, No ST6, pp 1342 [33] Kiến Đ.Đ., (chủ biên), “Kết cấu thép”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 1994 [34] Hội P.V., (chủ biên), “Kết cấu thép 2”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 1998 [35] Rasmussen K., (2003), “Design of angle columns with local unstable legs” Research Report No R830, Department of Civil Engineering, University of Sysney [36] Rasmussen K., Hossain S., (2004), “Design of slender angle section beamcolumns by the Direct Strength Method” Research Report No R838, Department of Civil Engineering, Center for Advanced Structural Engineering, University of Sysney [37] Schafer B.W., (2002), “Local, Distortional and Euler buckling of thin-walled columns” Journal of Structural Engineering, Vol 128, No 3, pp 289-299 [38] Schafer B.W., Pekoz T.P, (1999), “Laterally braced cold-formed steel flexural members with edge stiffened flanges” Journal of Structural Engineering, Vol 125, No 2, pp 118-127 [39] Seah L.K., Fok W.C., Tan S.H., (1998), “A simplified approach to flange curling of edge stiffened channel beams under pure bending”, Int J Mech Sci, Vol 40, No 7, pp 695-709 [40] Shakourzadeh H., Guo Y.Q, Batoz J.l., (1999), “Modeling of connections in the analyses of thin-walled space frames” Computers & Structures, Vol 71, pp 423-433 [41] Silvestre N., Mesquita A., Camitim D., Silva L., “In-plane buckling behavior of pitched roof steel frames with semi-rigid connections” Civil Engineering Department, Technical University of Lisbon and University of Coimbra, Portugal [42] Sơn N.H., Việt Đ.T., Lâm B.X., (2002), “Ứng dụng Matlab tính toán kỹ thuật”, NXB ĐH Quốc Gia TP HCM [43] Tan S.H., (2000), “Channel frames with semi-rigid joints” Computers and Structures, pp 715 – 725 [44] Tan S.H., Jhodes J, (1992), “Cold–formed thin–walled framework with flexible joint” Computers & Structures, Vol 47, No 3, pp 451 – 458 [45] Tan S.H., Rhodes James, (1994), “Semi-rigid connection in cold-formed thinwalled structures” Journal of Constructional Steel Research, Vol 28, pp 279-293 [46] Tan S.H., Seah L.K., Fok S.C., (1996), “Connections in cold-formed thinwalled structures”, Computers & Structures, Vol 60, pp 169-172 [47] Tan S.H., Soh A.K., Ong L.S., (1995), “Subassemblage with semi-rigid joint”, Computers & Structures, Vol 57, No 2, pp 357-360 [48] Thắng C.Q., (1997), “Phương pháp phần tử hữu hạn” NXB Khoa Học Kỹ Thuật [49] Trí M.L., (2001), “Tự học kỹ lập trình Visual Basic 6” NXB Thống Kê [50] White D.W., Clarke M.J., (1997), “Design of beam-columns in steel frame, Part I: Philosophies and Procedures”, Journal of Structure Engineering [51] White D.W., Clarke M.J., (1997), “Design of beam-columns in steel frame, Part II: Comparison and standards”, Journal of Structure Engineering [52] Wong M.F., Chung K.F., (2002), “Structural behaviour of bolted moment connections in cold-formed steel beam-column sub-frames” Journal of Constructional Steel Research, Vol 58, pp 253-274 [53] Xu L., Grierson, D.E., (1993), “Computer –automated design of semirigid steel frameworks”, Journal of Structural Engineering, Vol.119, No.6, June 1993, Abstract [54] Xu L., (2002), “Critical buckling loads of semi-rigid steel frames” Department of Civil Engineering, University of Waterloo, Ontario, Canada N2L 3G1 [55] Yang Y.B, Kuo S.R., “Theory & analysis of nonlinear framed structures”, Prentice Hall (1994) [56] Young B., Yan J., (2002), “Finite element analysis and design of fixed-ended plain channel columns” Finite Elements in Analysis and Design, Vol 38, pp 549-566 [57] Yu W.W., (2000), “Cold-formed steel design - part 1: introduction”, 3rd edition, New York: John Wiley and Sons Inc ... DŨNG TÓM TẮC LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU KHUNG PHẲNG THÀNH MỎNG VỚI LIÊN KẾT NỬA CỨNG Ứng xử không đàn hồi khả chịu tải tới hạn kết cấu khung thành mỏng nghiên cứu nhiều thập niên qua Tuy nhiên,... Sự diện liên kết nửa cứng, (iv) phi tuyến hình học kết cấu - Nghiên cứu mô hình liên kết S.H.Tan cách áp dụng vào phân tích khung Từ đó, khảo sát ảnh hưởng liên kết khung phẳng thành mỏng có... TÀI: Nghiên cứu khung phẳng thành mỏng với liên kết nửa cứng II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Phát triển phần tử hữu hạn có khả mô phỏng: ổn định cục tiết diện, phi tuyến hình học liên kết nửa cứng