Nghiên cứu tính toán kết cấu chịu uốn siêu nhẹ tensairity

Những nghiên cứu đầu tiên về kết cấu Tensairity được thực hiện bởi nhóm nghiên cứu về kết cấu siêu nhẹ của Luchsinger – Thụy Sĩ Nhóm nghiên cứu này đã nghiên cứu phối hợp khả năng làm việc của một thanh kim loại chịu nén một hệ dây cáp chịu kéo và một dầm thổi phồng làm nhiệm vụ chống uốn dọc cho thanh kim loại đó Với phương pháp phối hợp này nhóm đã tận dụng tối đa được hiệu quả làm việc của từng thành phần chịu lực Với nhiều tính năng ưu việt kết cấu này hứa hẹn sẽ được sử dụng nhiều trong tương lai Mục tiêu đặt ra là nghiên cứu được ứng xử của một dầm được cấu tạo theo nguyên lý của kết cấu Tensairity Qua đó đề xuất khả năng ứng dụng của loại dầm này vào trong thực tiễn xây dựng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN DƢƠNG THÀNH NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN KẾT CẤU CHỊU UỐN SIÊU NHẸ TENSAIRITY LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng, năm 2017 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN DƢƠNG THÀNH NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN KẾT CẤU CHỊU UỐN SIÊU NHẸ TENSAIRITY C u n ngàn K t u t d ng cơng trình DD&CN M s : 60.58.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Ngƣời ƣ ng d n oa ọc TS NGUYỄN QUANG TÙNG Đà Nẵng, năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Ngu ễn Dƣơng T àn TÓM TẮT LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN KẾT CẤU CHỊU UỐN SIÊU NHẸ TENSAIRITY Học viên: Nguyễn Dƣơng Thành Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng DD&CN Mã số: 60.58.02.08 Khóa: 31 Trƣờng Đại học Bách khoa-ĐHĐN Tóm Tắt: Những nghiên cứu kết cấu Tensairity đƣợc thực nhóm nghiên cứu kết cấu siêu nhẹ Luchsinger – Thụy Sĩ Nhóm nghiên cứu nghiên cứu, phối hợp khả làm việc kim loại chịu nén, hệ dây cáp chịu kéo dầm thổi phồng làm nhiệm vụ chống uốn dọc cho kim loại Với phƣơng pháp phối hợp này, nhóm tận dụng tối đa đƣợc hiệu làm việc thành phần chịu lực Với nhiều tính ƣu việt, kết cấu hứa hẹn đƣợc sử dụng nhiều tƣơng lai Mục tiêu đặt nghiên cứu đƣợc ứng xử dầm đƣợc cấu tạo theo nguyên lý kết cấu Tensairity Qua đề xuất khả ứng dụng loại dầm vào thực tiễn xây dựng Từ Khóa: NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN KẾT CẤU CHỊU UỐN SIÊU NHẸ TENSAIRITY Study on calculation of ultra-lightweight Tensairity bending The first research on Tensairity structure was carried out by Luchsinger's ultra-light textiles research group in Switzerland This team has studied, combined the workability of a compressed metal rod, a pulling cable system and an inflatable beam for anti-bending duty on the metal bar.With this coordination method, the team makes the most of the performance of each component With many advanced features, this structure promises to be used in the future The objective is to study the behavior of a beams constructed in accordance with the principle of Tensairity structure This suggests the applicability of this beam to the construction practice Key words: Study on behavior of Tensairity beam - Super lightweight bending structure Abstract MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết Mục tiêu nghiên cứu Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Bố cục luận văn CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ CẤU KIỆN CHỊU UỐN 1.1 KẾT CẤU CHỊU UỐN CỔ ĐIỂN 1.1.1 Kết cấu dầm chịu lực 1.1.1.1 Dầm thép 1.1.1.2 Dầm bê tông cốt thép 1.1.1.3 Dầm gỗ 1.1.2 Kết cấu dàn chịu lực 1.2 MỘT SỐ KẾT CẤU CHỊU UỐN MỚI 10 1.2.1 Dầm thổi phồng 10 1.2.2 Kết cấu Tensegrity 17 1.2.3 Kết cấu Tensairity 19 1.3 KẾT LUẬN CHƢƠNG 21 CHƢƠNG LÝ THUYẾT TÍNH DẦM TENSAIRITY 22 2.1 TRƢỜNG HỢP DÂY CÁP ĐƢỢC ĐƢỢC LİÊN KẾT VÀO HAİ ĐẦU THANH NÉN VÀ CHẠY DỌC THEO TRỤC ỐNG 22 2.2 TRƢỜNG HỢP DÂY CÁP ĐƢỢC BỐ TRÍ XOẮN ỐC QUANH TRỤC ỐNG 28 2.3 KẾT LUẬN CHƢƠNG 34 CHƢƠNG TÍNH TỐN ĐỘ VÕNG CỦA DẦM TENSAIRITY 36 3.1 TRƢỜNG HỢP DÂY CÁP ĐƢỢC ĐƢỢC LİÊN KẾT VÀO HAİ ĐẦU THANH NÉN VÀ CHẠY DỌC THEO TRỤC ỐNG 36 3.1.1 Tính toán độ võng hệ dầm Tensairity 36 3.1.2 Phân tích hiệu sử dụng dầm Tensairity 40 3.2 TRƢỜNG HỢP DÂY CÁP ĐƢỢC BỐ TRÍ XOẮN ỐC QUANH TRỤC ỐNG 42 3.2.1 Tính tốn độ võng hệ dầm Tensairity 42 3.2.2 Phân tích làm việc dầm Tensairity 45 3.3 KẾT LUẬN CHƢƠNG 48 KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao) DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Kết cấu Tensairit w1 : Độ võng nén w2 : Độ võng dây căng f : Đƣờng kính ống thổi phồng : Nửa chiều dài dầm Tensairity T n c ất ọc v t iệu EI : Độ cứng chống uốn nén k : Độ cứng liên kết đàn hồi E : Mô đun đàn hồi Tải trọng q : Tải trọng tác dụng H : Lực nén nén lực kéo dây cáp p : Áp suất thổi phồng DANH MỤC BẢNG BIỂU S iệu bảng T n bảng Trang 3.1 Thơng số đầu vào cho tốn dầm Tensairity 36 3.2 So sánh chuyển vị w1 nén hệ dầm Tensairity 39 3.3 Độ võng dầm Tensairity dầm thép hộp 41 3.4 Thông số đầu vào cho toán dầm Tensairity 43 3.5 Chuyển vị dầm Tensairity theo hai phƣơng pháp tính tốn 44 3.6 So sánh chuyển vị dầm Tensairity – dầm thép hộp 45 DANH MỤC CÁC HÌNH S iệu hình Tên hình Trang 1.1 Một số dầm thép đƣợc áp dụng 1.2 Dầm bê tơng cốt thép 1.3 Cơng trình gỗ 1.4 Dàn thép 10 1.5 Dầm thổi phồng 12 1.6 Kết cấu thổi phồng đƣợc sử dụng tạm thời 11 1.7 Một số cơng trình thổi phồng đƣợc ứng dụng đời sống 12 1.8 Tác phẩm nghệ thuật vải kỹ thuật 13 1.9 Những sân vận động với vòm mái sử dụng kết cấu thổi phồng 15 1.10 Mặt cắt panô thổi phồng 19 1.11 Một số cơng trình ứng dụng Tensegrity 16 1.12 Một số cơng trình theo kết cấu Tensairity 17 2.1 Sơ đồ làm việc dầm Tensairity 23 2.2 Sơ đồ làm việc dầm Tensairity 29 3.1 Mơ hình dầm Tensairity 38 3.2 Chuyển vị dầm theo phƣơng Y 38 3.3 So sánh kết chuyển vị dầm Tensairity 40 3.4 So sánh độ võng dầm Tensairity dầm thép hộp 42 3.5 So sánh độ võng dầm Tensairity theo phƣơng pháp giải tích phƣơng pháp PTHH 44 3.6 Khảo sát chuyển vị w1 ( x  0) dầm Tensairity 47 MỞ ĐẦU T n cấp t iết 1.1 Tổng quan kết cấu thổi phồng Hiện nay, phần lớn cơng trình xây dựng giới làm từ vật liệu gạch, đá, bê tông đặc biệt bê tông cốt thép thép Ƣu điểm chung loại vật liệu khả chịu lực lớn, tuổi thọ cơng trình cao Tuy nhiên, nhƣợc điểm trọng lƣợng thân lớn, việc xây dựng tháo dỡ không dùng đến tốn nhiều chi phí Vì vậy, để hạn chế nhƣợc điểm vật liệu composite đời Một vật liệu composite đƣợc sử dụng phổ biến vật liệu vải kĩ thuật Các vải kỹ thuật thƣờng đƣợc tạo hình thành ống kín, đƣợc thổi khí vào để chịu đƣợc tải trọng thân nhƣ chịu tải trọng khác gọi ống thổi phồng Các ống thổi phồng đƣợc liên kết với để tạo nên khung chịu lực nhiều cơng trình xây dựng giới nhƣ mái vòm sân vận động, nhà triển lãm, nhà tạm dùng trƣờng hợp khẩn cấp lều trại quân đội, cầu tạm Dạng kết cấu đƣợc gọi chung kết cấu thổi phồng Kết cấu thổi phồng có ƣu điểm tiện dụng, dễ dàng vận chuyển lắp dựng Tuy nhiên thích hợp cho trƣờng hợp khẩn cấp, khó sử dụng lâu dài Ngoài ra, nhƣợc điểm cố hữu loại kết cấu thổi phồng khả chịu lực bé Nhằm mục đích cải thiện hiệu sử dụng vật liệu, tăng khả chịu lực mà không làm tăng trọng lƣợng thân kết cấu, dạng kết cấu chịu uốn Tensairity đời Kết cấu sở hữu ƣu điểm kết cấu truyền thống khả chịu lực cao; ƣu điểm kết cấu thổi phồng trọng lƣợng thân nhẹ, tính động cao Hiện giới, có nhiều cơng trình đƣợc thực theo dạng này, điển hình kể đến cầu Pont de Val-Cenis Pháp nhiều kết cấu khác (xem Hình 1) a) Pont de Val-Cenis (Pháp) b) Garage ơ-tơ (Thụy Sĩ) Hình 1: Kết cấu Tensairity 38 P   E  I  E 'I ' S  Từ phƣơng trình số liệu đầu vào toán ta tính đƣợc E '  2.39 104 (kN / m2 ) Mơ hình dầm Tensairity kết mô độ võng theo phƣơng Y đƣợc thể nhƣ hình bên dƣới Hình 3.1 Mơ hình dầm Tensairity Hình 3.2 Chuyển vị dầm theo phương Y 39 Bảng so sánh chuyển vị lấy từ phƣơng pháp giải tích phƣơng pháp phần tử hữu hạn đƣợc thể bên dƣới Bảng 3.2 So sánh chuyển vị w1 nén hệ dầm Tensairity Tọa đ tiết diện Lý t u ết (mm) PTHH (mm) Sai lệch (%) -2 0.0 0.0 0.0% -1.8 16.3 16.2 0.9% -1.6 32.2 31.7 1.7% -1.4 47.2 46.0 2.6% -1.2 61.0 58.9 3.4% -1 73.2 70.1 4.3% -0.8 83.5 79.3 5.1% -0.6 91.8 86.3 6.0% -0.4 97.8 91.2 6.8% -0.2 101.5 93.7 7.7% 102.7 94.0 8.5% 0.2 101.5 93.7 7.7% 0.4 97.8 91.2 6.8% 0.6 91.8 86.3 6.0% 0.8 83.5 79.3 5.1% 73.2 70.1 4.3% 1.2 61.0 58.9 3.4% 1.4 47.2 46.0 2.6% 1.6 32.2 31.7 1.7% 1.8 16.3 16.2 0.9% 0.0 0.0 0.0% 40 SO SÁNH ĐỘ VÕNG DẦM TENSAIRITY Lý thuyết -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 PTHH 0.5 1.5 2.5 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0 Hình 3.3 So sánh kết chuyển vị dầm Tensairity Qua kết so sánh trên, ta thấy sai lệch kết lý thuyết phần tử hữu hạn dƣới 10% chấp nhận đƣợc Vậy sử dụng cơng thức giải tích vừa xây dựng để tính tốn phân tích độ võng dầm Tensairity chịu uốn 3.1.2 P n t c iệu sử dụng dầm Tensairit Để nghiên cứu hiệu sử dụng dầm Tensairity đƣợc cấu tạo theo phƣơng án đơn giản này, ta so sánh độ võng w1 nén dầm Tensairity với độ võng riêng nén với tiết diện b  h  d  40 120  b  h  d  120  40  ) chịu tải trọng tác dụng Các kết so sánh đƣợc thể Bảng 3.3 Hình 3.4 bên dƣới 41 Bảng 3.3 Độ võng dầm Tensairity dầm thép hộp x w1 (m) w120x40x3 (m) w 40x120x3 (m) -2.5 0.000 0.000 0.000 -2.25 0.032 0.046 0.008 -2 0.063 0.091 0.016 -1.75 0.093 0.134 0.023 -1.5 0.120 0.173 0.029 -1.25 0.144 0.207 0.035 -1 0.164 0.236 0.040 -0.75 0.181 0.260 0.044 -0.5 0.192 0.277 0.047 -0.25 0.200 0.287 0.049 0.202 0.291 0.050 0.25 0.200 0.287 0.049 0.5 0.192 0.277 0.047 0.75 0.181 0.260 0.044 0.164 0.236 0.040 1.25 0.144 0.207 0.035 1.5 0.120 0.173 0.029 1.75 0.093 0.134 0.023 0.063 0.091 0.016 2.25 0.032 0.046 0.008 2.5 0.000 0.000 0.000 42 SO SÁNH ĐỘ VÕNG DẦM TENSAIRITY VÀ DẦM THÉP HỘP w1 -3 -2 w40x120x3 -1 w120x40x3 0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350 Hình 3.4 So sánh độ võng dầm Tensairity dầm thép hộp Nhƣ thể Bảng 3, vƣợt nhịp nhƣ nhau, chịu tải trọng giống dầm Tensairity có chuyển vị so với dầm thép nằm ngang b  h  d  120  40  , nhiên lại chuyển vị lớn nhiều so với dầm thép hộp nằm dọc b  h  d  40 120  Điều chứng tỏ việc bố trí hệ dầm Tensairity theo kiểu dây cáp dọc theo trục ống không thật hiệu Vậy nên cần tìm phƣơng án bố trí khác 3.2 TRƢỜNG HỢP DÂY CÁP ĐƢỢC BỐ TRÍ OẮN ỐC QUANH TRỤC ỐNG 3.2.1 T n toán đ võng ệ dầm Tensairit Để tìm hiểu làm việc hệ dầm Tensairity, ta nghiên cứu toán dầm Tensairity chịu uốn với thông số đầu vào nhƣ sau: 43 Bảng 3.4 Thơng số đầu vào cho tốn dầm Tensairity Nửa chiều dài dầm (m) 2.5 Tải trọng phân bố q(kN/m) Áp suất thổi phồng p(kNm2) 40 Đƣờng kính ống D=f (m) 0.5 Tiết diện nén b  h  d (mm3) 40 120  Mô đun đàn hồi nén E (kN/m2) 2.10E+08 Với thơng số đầu vào này, ta tính đƣợc: C0  H  qH f     0.000298133 (m3 )  EI  cosh(l )  EIk l  C1  (m3 ) C2   C0 cosh(l )  0.003718454 (m1 ) 2 C3   C0  cosh(l )  C2l  0.02169204 (m) Độ võng w1 w2 nén dây cáp đƣợc tính tốn thể biểu đồ bên dƣới ĐỘ VÕNG CỦA DẦM TENSAIRITY -20.00 -10.00 -3 -2 -1 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 w1 - Analyze w2 - Analyze w1 - PTHH w2 - PTHH 60.00 Hình 3.5 So sánh độ võng dầm Tensairity theo phương pháp giải tích 44 phương pháp PTHH Để kiểm chứng xác lý thuyết tính tốn dầm Tensairity, phần tác giả mô dầm Tensairity phần mềm phân tích kết cấu Abaqus theo phƣơng pháp phần tử hữu hạn Kết so sánh chuyển vị thực theo hai phƣơng pháp đƣợc thể Bảng Bảng 3.5 Chuyển vị dầm Tensairity theo hai phương pháp tính tốn P ƣơng p áp giải t c P ƣơng pháp PTHH Sai s (%) x w1 (mm) w2 (mm) w1 (mm) w2 (mm) w1 w2 -2.5 0.00 0.00 0.00 0.00 0.0% 0.00% -2.25 8.47 -10.20 8.40 -10.10 0.9% 0.98% -2 16.57 -14.20 16.29 -13.92 1.7% 1.96% -1.75 24.03 -14.57 23.42 -14.14 2.6% 2.93% -1.5 30.68 -12.97 29.64 -12.47 3.4% 3.91% -1.25 36.43 -10.49 34.88 -9.98 4.3% 4.89% -1 41.19 -7.81 39.09 -7.36 5.1% 5.87% -0.75 44.93 -5.39 42.26 -5.02 6.0% 6.84% -0.5 47.62 -3.49 44.38 -3.22 6.8% 7.82% -0.25 49.24 -2.30 45.47 -2.09 7.7% 8.80% 49.78 -1.89 45.55 -1.70 8.5% 9.78% 0.25 49.24 -2.30 45.47 -2.09 7.7% 8.80% 0.5 47.62 -3.49 44.38 -3.22 6.8% 7.82% 0.75 44.93 -5.39 42.26 -5.02 6.0% 6.84% 41.19 -7.81 39.09 -7.36 5.1% 5.87% 1.25 36.43 -10.49 34.88 -9.98 4.3% 4.89% 1.5 30.68 -12.97 29.64 -12.47 3.4% 3.91% 1.75 24.03 -14.57 23.42 -14.14 2.6% 2.93% 16.57 -14.20 16.29 -13.92 1.7% 1.96% 2.25 8.47 -10.20 8.40 -10.10 0.9% 0.98% 2.5 0.00 0.00 0.00 0.00 0.0% 0.00% Tƣơng tự nhƣ trƣờng hợp dầm có cấu tạo đơn giản, sai số phƣơng pháp phần tử hữu hạn lý thuyết tính dầm khơng q 10% nên nói lý thuyết 45 đƣợc xây dựng tƣơng đối xác Và đƣợc sử dụng để tính tốn phân tích ứng xử kết cấu dầm Tensairity 3.2.2 P ntc s àm việc dầm Tensairit  So sánh chuyển vị dầm Tensairity dầm thép hộp thơng thường Để hiểu rõ khả chịu lực dầm Tensairity, mục này, ta so sánh độ võng dầm Tensairity với độ võng nén thép hộp có tiết diện b  h  d  40 120  (mm3 ) Thanh nén đƣợc phân tích theo hai trƣờng hợp: đặt nằm ngang  40 120  3 nhƣ cấu tạo dầm Tensairity; đặt nằm dọc 120  40  3 để tăng khả chịu uốn Phép so sánh đƣợc thể bảng bên dƣới Bảng 3.6 So sánh chuyển vị dầm Tensairity – dầm thép hộp C n ệc C n f (mm) f (mm) x w1 (mm)  40 120  3 120  40  3 -2.5 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -2.25 8.47 69.43 11.85 8.19 1.40 -2 16.57 136.89 23.36 8.26 1.41 -1.75 24.03 200.59 34.23 8.35 1.42 -1.5 30.68 258.98 44.20 8.44 1.44 -1.25 36.43 310.69 53.02 8.53 1.46 -1 41.19 354.56 60.51 8.61 1.47 -0.75 44.93 389.67 66.50 8.67 1.48 -0.5 47.62 415.26 70.87 8.72 1.49 -0.25 49.24 430.83 73.52 8.75 1.49 49.78 436.05 74.41 8.76 1.49 0.25 49.24 430.83 73.52 8.75 1.49 0.5 47.62 415.26 70.87 8.72 1.49 0.75 44.93 389.67 66.50 8.67 1.48 41.19 354.56 60.51 8.61 1.47 1.25 36.43 310.69 53.02 8.53 1.46 1.5 30.68 258.98 44.20 8.44 1.44 1.75 24.03 200.59 34.23 8.35 1.42 16.57 136.89 23.36 8.26 1.41 2.25 8.47 69.43 11.85 8.19 1.40 ( ần) ệc ( ần)  40 120  3 120  40  3 46 f (mm) f (mm) x w1 (mm)  40 120  3 120  40  3 2.5 0.00 0.00 0.00 C n ệc ( ần) C n ệc ( ần)  40 120  3 120  40  3 0.00 0.00 Nhƣ kết Bảng 5, ta nhận thấy hệ dầm Tensairity giúp giảm độ võng dầm đến 8.76 lần so với dầm thép hộp  40 120  3 1.49 lần so với dầm thép hộp 120  40  3  Ảnh hưởng áp suất thổi phồng đến chuyển vị dầm Tensairity Để phân tích ảnh hƣởng áp suất thổi phồng đến chuyển vị dầm Tensairity, ta giữ nguyên thông số đầu vào toán cho áp suất thổi phồng thay đổi p  10  60 (kN / m2 ) Quan hệ chuyển vị w1 ( x  0) vị trí dầm áp suất p đƣợc thể Hình 17 bên dƣới w1 (mm) 200 175 150 125 100 75 50 25 p (kN/m2) 0 10 20 30 40 a) Quan hệ chuyển vị áp suất 50 60 200 175 150 w1 (mm) 47 125 100 75 50 25 D (mm) 0.15 0.25 0.35 0.45 0.55 0.65 b) Quan hệ chuyển vị đƣờng kính ống Hình 3.6 Khảo sát chuyển vị w1 ( x  0) dầm Tensairity Nhƣ thấy biểu đồ quan hệ chuyển vị w1 ( x  0) vị trí dầm áp suất thổi phồng ống màng mỏng phi tuyến Áp suất thổi phồng có nhiệm vụ làm căng ống, tạo đàn hồi cho nén góp phần liên kết nén dây cáp, tạo khả chịu lực cho dầm Khi áp suất tƣơng đối nhỏ, chuyển vị phụ thuộc nhiều vào áp suất thổi phồng Ta nhận thấy rằng, chuyền vị w1 ( x  0) giảm 65,4% áp suất thổi phồng p thay đổi từ 10  30 (kN / m2 ) Tuy nhiên, áp suất đủ lớn, việc tăng áp suất khơng làm tăng nhiều khả chịu lực dầm Nhận thấy, chuyền vị w1 ( x  0) giảm 39,6% áp suất thổi phồng p thay đổi từ 30  50 (kN / m2 ) Vậy nên, dầm Tensairity, cần trì áp suất p  30 (kN / m2 ) (áp suất đƣợc thổi cho cổng chào thổi phồng) đảm bảo 48 khả chịu lực cho dầm, không cần thiết phải tạo áp suất lớn dầm Trong trƣờng hợp dầm bị thủng nguyên nhân trì áp suất máy bơm thông dụng thị trƣờng  Ảnh hưởng đường kính ống thổi phồng đến chuyển vị dầm Tensairity Để phân tích ảnh hƣởng đƣờng kính ống thổi phồng đến chuyển vị dầm Tensairity, ta giữ nguyên thông số đầu vào toán cho áp suất thổi phồng thay đổi D  20  60 (mm) Quan hệ chuyển vị w1 ( x  0) vị trí dầm đƣờng kính ống D đƣợc thể Hình 17 bên Quan hệ chuyển vị w1 ( x  0) vị trí dầm đƣờng kính ống thổi phồng phi tuyến Đƣờng kính ống thổi phồng D lớn cánh tay địn ngẫu lực lớn, làm tăng khả chịu lực cho dầm Tensairity Chuyền vị w1 ( x  0) giảm 66.5% đƣờng kính ống thổi phồng D thay đổi từ 0.2  0.4 (m) Tuy nhiên, đƣờng kính ống đủ lớn, việc tăng áp suất không làm tăng nhiều khả chịu lực dầm Chuyền vị w1 ( x  0) giảm 35.9% đƣờng kính ống thổi phồng D thay đổi từ 0.4  0.6 (m) Điều lý giải chuyển vị tƣơng đối dây cáp, lún sâu vào ống thổi phồng ống lớn, làm khả chịu lực dầm không đƣợc tăng đáng kể Do đó, dầm Tensairity, để tăng khả chịu lực cho dầm, tăng nhịp dầm mà đảm bảo độ võng hạn chế nên phối hợp việc tăng áp suất thổi phồng tăng đƣờng kính ống cho hợp lý, ngồi ta, tăng tiết diện nén yếu tố cần xét đến 3.3 KẾT LUẬN CHƢƠNG Các phép so sánh cho thấy kết thu đƣợc từ lý thuyết PTHH tƣơng đồng, sai số lớn khơng q 10% chứng tỏ cơng thức tính chuyển vị dầm Tensairity đƣợc xây dựng tƣơng đối xác áp dụng để phân tích chuyển vị hệ dầm Các kết đạt đƣợc cho thấy hiệu vƣợt trội sử dụng dầm Tensairity so với dầm cổ điển Các phép mô phân tích độ võng kết cấu giúp có khái niệm tổng quát việc lựa chọn thông số kỹ thuật cho dầm Tensairity, đảm bảo khả chịu lực giới hạn độ võng định 49 KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ Kết u n Thơng qua q trình tìm hiểu nghiên cứu tham khảo tài liệu kết cấu Tensairity để làm luận văn học viên rút đƣợc kết luận nhƣ sau: - Kết cấu dầm Tensairity kết cấu liên hợp đƣợc tạo thành từ ống màng mỏng thổi phồng, nén dây cáp Mỗi thành phần kết cấu đƣợc làm việc điều kiện tối ƣu, giảm tối đa tiết diện ngang kết cấu, giảm đƣợc trọng lƣợng thân kết cấu - Bằng số so sánh ta thấy độ võng dầm Tensairity nhiều so với độ võng dầm thép hộp - Các phép so sánh cho thấy kết thu đƣợc từ lý thuyết PTHH tƣơng đồng, chứng tỏ công thức tính chuyển vị dầm Tensairity đƣợc xây dựng tƣơng đối xác áp dụng để phân tích chuyển vị hệ dầm Kiến ng ị - Kết cấu Tensairity chƣa đƣợc đƣa vào áp dụng nhiều ngành xây dựng Để đảm bảo tính ƣu việt nên áp dụng loại kết cấu thực tế nhiều - Do thời gian khối lƣợng hạn chế tiến hành đƣợc số ví dụ số, để có số liệu xác cần có nhiều ví dụ nhiều nghiên cứu chí thí nghiệm để có đƣợc kết xác 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Light weight Structures with Tensairity R H Luchsinger*, A Pedretti, P Steingruber, M Pedretti [2] Structural behavior of asymmetric spindle-shaped Tensairity girders under bending loads [3] The new structural concept Tensairity: Basic principles R.H Luchsinger [4] Bridgens.B.N, Gosling P.D, and M.J.S Birchall, Membrane material behaviour : concepts, practise and developments Structural Engineer, 82(14) :28–33., 2004 [5] Cavallaro.P.V, Jonhson.M.E, and A.M Sadegh, Mechanics of plain-woven fabrics for inflated structures Composite structures, 61 :375–393, 2003 [6] Comer, R.L and Levy.S, Deflections of an inflated circular cylindrical cantilever beam AIAA Journal, 1(7) :1652–1655, 1963 [7] Douglass WJ Bending stiffness of an inflated cylindrical cantilever beam AIAAJ 1969;7:1248–53 [8] Galliot C And Luchsinger R , A simple model describing the non-linear biaxial tensile behaviour of PVCcoated polyester fabrics for use in finite element analysis Composite Structures, 90 :437–447, 2009 [9] Gosling.P.D, Tensinet analysis and materials working group - basic philosophy and calling notice Tensinews Newsletter, 13 :12–15, 2007 [10] Luchsinger R, Pedretti A, Steingruber.P, and Pedretti.M, The New Structural Concept Tensairity : Basic Principles London : A.A Balkema Publishers, 2004 [11] Luchsinger.R, Pedretti.M, and Reinhard.A, Pressure induced stability : from pneumatic structure to tensairity Journal of Bionics Engineering, 1(3) :141–148, 2004 [12] Roekens.J, Mollaert M, De Laet.L, and Luchsinger.R, Experimental investigation of tensairity arches [13] Tensinet Symposium [RE] THINKING Lightweight Structures, Istanbul, Turkey, 2013 [14] Webber.J.P.H, Deflections of inflated cylindrical cantilever beams subjected to bending and torsion Aero-nautical Journal, 1020 :306–312, 1982 51 [15] Wielgosz.C and Thomas.J.C, Deflection of inflatable fabric panels at high pressure Thin-Walled Struc-tures, 40 :523–536, 2002 [16] Wielgosz.C and Thomas.J.C, Deflections of highly inflated fabric tubes ThinWalled Structures, 42 :1049–1066, 2004 ... việc nghiên cứu ứng xử loại kết cấu 1.2 Thực trạng nghiên cứu kết cấu thổi phồng Những nghiên cứu kết cấu Tensairity đƣợc thực nhóm nghiên cứu kết cấu siêu nhẹ Luchsinger – Thụy Sĩ Nhóm nghiên cứu. .. tiêu nghiên cứu Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu B NỘI DUNG CHÍNH C ƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ CẤU KIỆN CHỊU UỐN 1.1 Kết cấu chịu uốn cổ điển 1.2 Một số kết cấu chịu uốn 1.3 Kết luận... Tắt: Những nghiên cứu kết cấu Tensairity đƣợc thực nhóm nghiên cứu kết cấu siêu nhẹ Luchsinger – Thụy Sĩ Nhóm nghiên cứu nghiên cứu, phối hợp khả làm việc kim loại chịu nén, hệ dây cáp chịu kéo