Phân tích tĩnh phi tuyến khung thép phẳng chịu địa chấn có xét đến biến dạng nền sử dụng phương pháp MPA và CSM kết hợp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN TRƯƠNG TẤN THỰC PHÂN TÍCH TĨNH PHI TUYẾN KHUNG THÉP PHẲNG CHỊU ĐỊA CHẤN CÓ XÉT ĐẾN BIẾN DẠNG NỀN SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP MPA VÀ CSM KẾT HỢP LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành:Kỹ thuật xây dựng Mã ngành: 8.58.02.01 Long An, năm 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN TRƯƠNG TẤN THỰC PHÂN TÍCH TĨNH PHI TUYẾN KHUNG THÉP PHẲNG CHỊU ĐỊA CHẤN CÓ XÉT ĐẾN BIẾN DẠNG NỀN SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP MPA VÀ CSM KẾT HỢP LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Mã ngành: 8.58.02.01 Người hướng dẫn khoa học:TS Nguyễn Hồng Ân Long An, năm 2019 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết luận văn trung thực chưa công bố tạp chí khoa học cơng trình khác Các thông tin số liệu luận văn có nguồn gốc ghi rõ ràng./ Tác giả Trương Tấn Trực ii LỜI CẢM ƠN Trước tiên, em xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến thầy, TS.Nguyễn Hồng Ân, người nhiệt tình giúp đỡ, động viên có định hướng tốt để em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cám ơn quý Thầy Cô trực tiếp giảng dạy lớp Cao học Xây dựng dân dụng cơng nghiệp khóa học 2015-2017 Thầy Cô truyền đạt kiến thức quý giá suốt thời gian học tập, cám ơn bạn đồng hành giúp đỡ suốt trình học tập trường Lời cảm ơn cuối em xin gửi đến tác giả người trước có nghiên cứu, đóng góp tài liệu có liên quan đến đề tài luận văn để học viên tham khảo trình thực đề tài! Tác giả Trương Tấn Trực iii NỘI DUNG TÓM TẮT Hiện nay, đánh giá động đất cho nhà cao tầng ứng xử kết cấu chịu động đất Ta ước tính cách xác dựa phương pháp phân tích phi tuyến theo miền thời gian NL – RHA (Nonlinear Response History Analysis) Tuy nhiên, phương pháp có số hạn chế: thời gian xây dựng mơ hình tính tốn, thơng số đầu vào, việc tính tốn xử lý kết nhiều thời gian làm cho việc sử dụng phương pháp tính tốn thực tế có khó khăn định Chính lý này, nhiều nhà nghiên cứu đề xuất phương pháp mô hình đơn giản để ước tính tác động động đất đến cơng trình Các đề xuất đưa để khắc phục hạn chế này, từ phương pháp mơ hình tính tốn đơn giản đề xuất Trong số phương pháp tĩnh phi tuyến đề xuất, phương pháp MPA phương pháp có nhiều ưu điểm vượt trội có xét đến dạng dao động cao hơn, chuyển vị mục tiêu hệ bậc tự xác định cách giải phương trình phi tuyến nên kết dự báo tốt Tuy nhiên, việc giải phương trình phi tuyến phức tạp nhiều thời gian Vì vậy, để giảm bớt khó khăn việc thực phương pháp MPA, phương pháp MPA – CSM kết hợp thực luận văn iv ABSTRACT Currently, in assessing earthquakes for tall buildings as well as the behavior of structures when subjected to earthquakes We can be accurately estimated based on the time domain nonlinear analysis method NL - RHA (Nonlinear Response History Analysis) However, this method has some limitations: the time to build the calculation model, the input parameters, the calculation and processing of the results take a long time making the use of this method in calculation Practical math has certain difficulties For this reason, many researchers have proposed simpler methods and models to estimate the impact of earthquakes on buildings Proposals are made to overcome these limitations, from which more simple methods and models of computation have been proposed Among the proposed nonlinear static methods, the MPA method has many outstanding advantages because considering the higher vibration form, the target displacement of a degree of freedom system is determined by solving Nonlinear equations so the forecasting results are very good However, solving nonlinear equations is quite complicated and takes a lot of time Therefore, to reduce difficulties in implementing MPA method, the combined MPA - CSM method is implemented in this thesis v MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC ĐỒ THỊ VÀ BẢN VẼ viii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮC TIẾNG VIỆT xi DANH MỤC TỪ VIẾT TẮC TIẾNG ANH xii PHẦN MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU/ ĐỀ TÀI 1.1 Phi tuyến hình học 1.2 Phi tuyến vật liệu 1.3 Cơ cấu chảy dẻo mong muốn khung chịu động đất 1.4 Tương tác 11 1.4.1 Một số mơ hình đất 11 1.4.2 Mơ hình dầm phi tuyến Winkler 12 1.5 Mục tiêu nghiên cứu 13 1.6 Phạm vi nghiên cứu 14 1.7 Các kết công bố 14 CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT/LÝ LUẬN VÀ MƠ HÌNH NGHIÊN CỨU 18 2.1Phương pháp phân tích phi tuyến theo miền thời gian 18 2.2 Phương pháp phân tích tĩnh phi tuyến 19 2.2.1 Phương pháp phổ khả CSM (Capacity Spectrum Method) 19 2.2.2 Phương pháp MPA (Modal Pushover Analysis) 20 2.2.3 Phương pháp phân tích MPA-CSM 23 2.3 Phương pháp phân tích MPA-CSM 27 2.4Mơ hình tương tác SSI ( Soil – Structure Interaction) 27 2.4.1Đặc tính mơ hình BNWF (Beam on Nonlinier Winkler Foundation) 28 2.4.2Mơ tả mơ hình BNWF 28 2.4.3 Các mơ hình vật liệu 29 CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34 3.1Mơ hình phân tích 34 3.1.1 Thơng số mơ hình khung thép 35 3.1.2 Thơng số – móng 36 3.2 Dữ liệu phân tích 37 vi CHƯƠNG IV: XỬ LÝ DỮ LIỆU VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 41 4.1Kiểm chứng mơ hình 41 4.1.1 Mục tiêu 41 4.1.2 Kết kiểm chứng 42 4.2 Áp dụng số - đánh giá kết 44 4.2.1 Chuyển vị mục tiêu 45 4.2.2 Chuyển vị tầng 56 4.2.3 Độ trôi tầng 67 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 80 5.1 Kết luận 80 5.2 Kiến nghị 81 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1.Thơng số mơ hình khung thép tầng 35 Bảng 3.2.Thông số mơ hình khung thép tầng 35 Bảng 3.3.Thơng số mơ hình khung thép 18 tầng 35 Bảng 3.4.Thơng số móng đơn phân tích 36 Bảng 3.5 Giá trị chịu tải cực hạn lò xo 37 Bảng 3.6 Dữ liệu 10 trận động đất tần suất xảy 10% 50 năm 38 Bảng 3.7 Dữ liệu 10 trận động đất tần suất xảy 2% 50 năm 38 Bảng 4.1 Sai số chu kỳ dao động 42 Bảng 4.2.Thành phần khối lượng tham gia dao động 44 Bảng 4.3 Sai lệch chuyển vị tầng trung bình (%) phương pháp SPA, MPA, MPA – CSM mode1, MPA – CSM, so với kết phương pháp NL- RHA hệ khung 3,9,18 tầng chịu tác động hai động đất hệ liên kết cứng (ngàm) 62 Bảng 4.4 Sai lệch chuyển vị tầng trung bình (%) phương pháp SPA, MPA, MPA – CSM mode1, MPA – CSM, so với kết phương pháp NL- RHA hệ khung 3,9,18 tầng chịu tác động hai động đất hệ liên kết cứng (SSI) 63 Bảng 4.5 Sai lệch độ trôi tầng (%) phương pháp SPA, MPA, MPA - CSM mode 1, MPA – CSM, so với kết phương pháp NL-RHA hệ khung 3,9,18 tầng chịu tác động hai động đất hệ liên kết cứng (ngàm) 76 Bảng 4.6 Sai lệch độ trôi tầng (%) phương pháp SPA, MPA, MPA - CSM mode 1, MPA – CSM, so với kết phương pháp NL-RHA hệ khung 3,9,18 tầng chịu tác động hai động đất hệ liên tương tác SSI 77 viii DANH MỤC ĐỒ THỊ VÀ HÌNH VẼ Hình 1.1 Phi tuyến hình học Hình 1.2 Mơ hình khớp dẻo Hình 1.3a Cột khỏe – dầm yếu Hình 1.3b Cột yếu – dầm khỏe Hình 1.4 Bài tốn phân tích phi tuyến theo miền thời gian Hình 1.5 Chuyển vị mục tiêu xác định theo phương pháp CSM Hình 1.6 Phương pháp phân tích đẩy dần 10 Hình 1.7 Mơ hình đàn hồi tuyến tính 11 Hình 1.8 Mơ hình Winkler 12 Hình 1.9.Mơ hình tương tác đặc trưng cọc đất 13 Hình 2.1 Lý tưởng hóa đường cong đẩy dần thành đường song tuyến tính 22 Hình 2.2 Mơ hình liệu động đất phân tích 23 Hình 2.3 Phổ thiết kế 24 Hình 2.4 Phổ khả 24 Hình 2.5 Xác định chuyển vị mục tiêu hệ bậc tự 24 Hình 2.6 Sơ đồ phương pháp phân tích MPA- CSM có xét tương tác 26 Hình 2.7.Đặc tính mơ hình BNWF 28 Hình 2.8 Mơ hình tương tác SSI phần mềm OPENSEES 28 Hình 2.9 Phản ứng tuần hồn vật liệu QzSimple2 29 Hình 2.10 Phản ứng tuần hoàn vật liệu PySimple2 31 Hình 2.11 Phản ứng tuần hồn vật liệu TzSimple2 32 Hình 3.1 Mơ hình phân tích 34 Hình 3.2 Mơ hình đất – móng đơn phân tích 37 Hình 3.3 Gia tốc liệu động đất 39 Hình 3.4 Phổ gia tốc liệu động đất 40 Hình 4.1 Mơ hình kiểm chứng 41 Hình 4.2 Ba dạng dao động khung tầng 42 Hình 4.3 Ba dạng dao động khung tầng 43 Hình 4.4 Ba dạng dao động khung 18 tầng 43 Hình 4.5 Đường cong Pushover khung tầng 44 LA2IN50 69 Độ trơi tầng,  Hình 4.13b Độ trôi tầng hệ khung (SSI) ứng với hai liệu động đất Cũng chuyển vị tầng, kết độ trôi tầng hệ khung xác định từ phương pháp NL-RHA nghiệm xác dùng làm sở để so sánh, đánh giá độ sai lệch phương pháp nghiên cứu - Độ trơi tầng trung bình hệ khung xác định phương pháp MPA-CSM mode1, MPA-CSM, SPA, MPA ứng với hai động đất bám sát với giá trị xác xác định từ phương pháp NL-RHA - Độ trơi tầng cơng trình xác định phương pháp chịu động đất không tăng tuyến tính theo chiều cao cơng trình  Đối với trận động đất LA10IN50: - Ở hệ khung 3, tầng kết MPA-CSM (mode1), MPA-CSM tốt nằm gần bên trái đường chuẩn NL-RHA, gần đường biểu diễn phương pháp SPA, MPA trường hợp hệ ngàm cứng hệ tương tác SSI 70 - Ở hệ khung 18 tầng, kết có tách biệt lớn so với nghiệm xác Giá trị sai lệch độ trơi tầng phương pháp MPA-CSM lớn số tầng cao  Đối với trận động đất LA2IN50: - Ở hệ khung tầng, kết phương pháp MPA - CSM (mode1) MPA-CSM có sai số lớn so với phương pháp NL – RHA, phương pháp MPA SPA có sai số bé  Ở hệ khung tầng, kết MPA bám theo kết xác phương pháp NL-RHA, phương pháp MPA – CSM có sai số lớn tách xa đường chuẩn tầng 6, kết phương pháp MPA – CSM (mode1) có lúc tiệm cận với kết phương pháp MPA nhiên có sai số lớn  Ở hệ khung 18 tầng, phương pháp MPA-CSM sai số lớn, tách biệt xa đường chuẩn NL – RHA, tầng 14 trở lên, phương pháp MPA có sai số nhỏ  Cùng hệ khung, liệu động đất, kết phân tích từ phương pháp MPA tốt so với kết từ phương pháp MPA-CSM hệ khung Kết luận: - Kết phân tích từ trận động đất có cường độ nhỏ cho thấy: kết MPA-CSM gần đường chuẩn so với phương pháp MPA-CSM (mode1), điều cho thấy ảnh hưởng dạng dao động cao đáng kể, giúp cho kết xác - Với trận động đất cường độ lớn: đóng góp dao động cao tầng cao đáng kể làm tăng sai lệch kết độ trôi tầng - Hệ khung cao, kết MPA-CSM bị lệch nhiều khỏi nghiệm xác - Khi xét hệ tương tác SSI, kết độ trơi tầng phương pháp tĩnh có sai số lớn xét hệ có liên kết ngàm cứng 71 Để thể rõ kết độ trôi tầng từ phương pháp MPA-CSM (mode1), MPA* CSM, SPA, MPA so với phương pháp NL-RHA, xét tỷ số  NSP s   NSP /  NL-RHA Giá trị gần tốt Biểu đồ thể Hình 4.14acho hệ khung ngàm và, Hình 4.14b cho hệ SSI *MPA-CSM(mode1)  MPA-CSM(mode1) /  NL-RHA (4.6) *MPA-CSM   MPA-CSM /  NL-RHA (4.7) *SPA  SPA /  NL-RHA (4.8) *MPA   MPA /  NL-RHA (4.9) TẦNG LA10IN50 TẦNG NSPs /NL - RHA 18 TẦNG 72 TẦNG 18 TẦNG LA2IN50 TẦNG NSPs /NL - RHA Hình 4.14a Tỷ số độ trơi tầng hệ khung (ngàm) ứng với hai liệu động đất TẦNG 18 TẦNG LA10IN50 TẦNG NSPs /NL - RHA TẦNG TẦNG 18 TẦNG LA2IN50 73 NSPs /NL - RHA Hình 4.14b Tỷ số độ trơi tầng hệ khung (SSI) ứng với hai liệu động đất Từ Hình 4.14a, Hình 4.14b cho thấy kết độ trôi tầng phương pháp MPA tốt phương pháp MPA-CSM hệ khung  Đối với trận động đất LA10IN50 :  Kết MPA-CSM MPA hệ khung 3,9 tầng gần  Kết MPA-CSM MPA bị lệch nhiều so với đường chuẩn hệ khung 18 tầng Các kết chia thành hai nhóm tách biệt : nhóm gồm SPA (MPA mode1) MPA, nhóm gồm MPA-CSM (mode1) MPA-CSM Ở nhóm thứ hai, kết MPA-CSM tách biệt lệch sang phải nhiều tầng cao Điều cho thấy dạng dao động cao ảnh hưởng đáng kể đến kết thu  Khung cao độ lệch phương pháp nghiệm xác lớn  Đối với trận động đất LA2IN50 :  Ở hệ khung tầng, sai số phương pháp MPA-CSM(mode1) MPA-CSM lớn, kết bị tách biệt so với nghiệm xác Đối với hệ khung 9, 18 tầng, kết phân tích phương pháp MPA-CSM(mode1) MPA-CSM khơng bám sát theo phương pháp MPA Điều cho thấy, cường độ trận động đất 74 ảnh hưởng đáng kể kết phương pháp MPA-CSM, bên cạnh đó, đóng góp dạng dao động cao làm sai số kết tăng lên Kết luận: Chiều cao cơng trình, cường độ trận động đất ảnh hưởng rõ nét đến xác phương pháp, điều thể rõ kết hệ khung chịu tác động hai động đất LA10IN50 LA2IN50, ra, đóng góp dạng dao động cao góp phần lớn vào xác phương pháp Bên cạnh đó, liên kết chân cơng trình (hệ ngàm cứng, hệ xét tương tác SSI) ảnh hưởng lớn đến kết phân tích TẦNG 18 TẦNG Sai số (%) Sai số (%) LA10IN50 TẦNG Sai số (%) 75 TẦNG 18 TẦNG LA2IN50 TẦNG Sai số (%) Sai số (%) Sai số (%) Hình 4.15a Sai số độ trôi tầng (%) hệ khung (ngàm) ứng với hai liệu động đất TẦNG 18 TẦNG LA10IN50 TẦNG Sai số (%) TẦNG Sai số (%) TẦNG Sai số (%) 18 TẦNG LA2IN50 76 Sai số (%) Sai số (%) Sai số (%) Hình 4.15b Sai số độ trơi tầng (%) hệ khung (SSI) ứng với hai liệu động đất Bảng 4.5 Sai lệch độ trôi tầng (%) phương pháp SPA, MPA, MPA- CSM MODE1, MPA- CSM so với kết phương pháp NL-RHA hệ khung 3, 9, 18 tầng chịu tác động hai động đất hệ liên kết cứng (ngàm) HỆ LIÊN KẾT MÓNG CỨNG (NGÀM) LA10IN50 TẦNG TẦNG 18 TẦNG LA2IN50 SPA MPA MPA CSM MODE MPA CSM SPA MPA MPA CSM MODE MPA CSM TẦNG -2,065 -1,013 -1,014 0,967 -2,519 1,192 41,669 41,670 TẦNG -1,502 -2,026 -0,067 -0,067 -1,279 -1,645 39,784 37,696 TẦNG -1,418 -1,831 0,133 -2,303 37,426 -13,169 -8,174 -14,296 -9,436 -1,838 -7,460 34,667 TẦNG -1,831 -18,581 11,048 10,123 TẦNG -5,883 -0,564 -11,834 -7,193 -1,836 0,113 20,135 19,134 TẦNG 1,768 7,350 -4,817 0,193 6,144 7,909 29,490 24,326 TẦNG 5,589 11,171 -1,428 3,760 10,129 11,538 33,845 28,457 TẦNG 9,326 14,768 1,761 7,117 14,027 14,803 33,883 TẦNG 6,068 11,063 -1,524 3,659 10,628 10,804 37,764 32,965 TẦNG -20,512 -16,766 -26,199 -22,315 -17,094 -16,958 -0,349 62,912 TẦNG -33,400 -29,270 -37,286 -33,986 -30,537 -28,416 -14,099 104,205 TẦNG -38,585 -32,630 -40,265 -37,121 -35,944 -29,647 -15,577 151,160 TẦNG -1,555 2,772 -50,032 -47,972 -5,191 -4,041 1,547 0,771 TẦNG -7,728 -0,775 -44,516 -42,051 -12,652 -9,949 -5,470 -7,093 42,592 77 TẦNG -11,120 -6,917 -40,612 -38,100 -11,261 -7,884 -4,162 -5,626 TẦNG -5,407 -1,130 -38,667 -36,138 -8,503 -4,388 -1,568 -2,720 TẦNG 10,178 7,780 -38,709 -36,176 -3,625 -0,520 3,019 2,422 TẦNG 16,710 13,775 -37,547 -34,932 4,865 5,505 11,004 11,370 TẦNG 21,618 18,674 -34,449 -31,732 18,156 13,798 23,504 25,381 TẦNG 24,187 26,349 -32,778 -29,928 36,522 24,609 40,777 44,739 TẦNG TẦNG 10 TẦNG 11 TẦNG 12 TẦNG 13 TẦNG 14 TẦNG 15 TẦNG 16 TẦNG 17 TẦNG 18 33,585 31,656 -30,874 -28,024 55,107 35,782 58,256 64,329 40,520 39,582 -29,301 -24,506 68,389 45,438 70,747 78,328 45,878 44,912 -26,444 -21,526 74,530 52,556 76,522 84,801 49,701 48,632 -24,140 -18,578 74,149 56,636 76,164 84,400 52,821 48,389 -22,349 -13,420 67,362 56,686 69,781 90,670 45,257 39,683 -25,483 -3,000 53,575 51,760 56,814 101,370 26,767 28,887 -31,016 11,074 34,271 43,350 38,659 114,971 11,279 13,505 -36,895 25,371 12,627 33,871 18,304 137,003 -15,552 -10,522 -45,177 41,686 -7,506 17,631 -10,505 186,804 -24,005 -19,972 -48,297 59,709 -29,945 -7,551 -36,927 262,083 Bảng 4.6 Sai lệch độ trôi tầng (%) phương pháp SPA, MPA, MPA- CSM MODE1, MPA-CSM so với kết phương pháp NL-RHA hệ khung 3, 9, 18 tầng chịu tác động hai động đất hệ tương tác SSI HỆ TƯƠNG TÁC SSI LA10IN50 TẦNG SPA MPA MPA CSM MODE TẦNG -2,110 -1,033 -1,033 0,985 TẦNG -1,535 -2,067 -0,068 -0,068 TẦNG -1,449 -1,867 -1,867 TẦNG 11,574 -5,695 -4,154 0,074 0,156 12,097 10,189 7,244 13,250 13,999 5,265 8,002 14,133 -9,390 TẦNG TẦNG TẦNG LA2IN50 TẦNG TẦNG TẦNG TẦNG 22,310 15,872 -9,176 -5,943 -2,899 15,693 18,266 SPA MPA MPA CSM MODE MPA CSM 0,135 -2,963 -2,370 -6,739 0,448 -1,709 -6,467 42,033 41,992 28,502 40,627 37,607 30,947 -24,191 -3,552 -4,734 18,489 19,710 -17,909 2,195 0,519 28,184 24,243 -11,375 -8,220 -17,338 6,743 22,041 34,676 11,479 23,459 29,474 38,166 50,008 48,464 39,008 45,489 36,550 -20,130 27,647 18,669 26,897 40,368 -27,988 -0,150 6,496 10,443 70,443 MPA CSM 78 TẦNG TẦNG -22,060 -33,694 -1,510 2,772 -9,228 -5,281 13,794 -10,045 -7,535 -3,514 5,163 7,089 8,164 16,233 19,319 24,507 25,459 30,914 31,320 37,029 TẦNG 10 39,339 45,398 TẦNG 11 44,542 50,827 TẦNG 12 49,707 56,216 TẦNG 13 49,770 56,282 TẦNG 14 42,500 48,695 TẦNG 15 23,517 28,887 TẦNG 16 8,775 13,505 TẦNG 17 13,367 25,540 TẦNG TẦNG TẦNG TẦNG TẦNG TẦNG TẦNG TẦNG 18 TẦNG 32,177 35,606 TẦNG TẦNG 18 -9,600 -22,303 40,159 43,001 52,943 47,748 42,520 42,240 42,280 41,196 38,262 34,736 34,901 33,419 30,728 28,559 26,872 29,824 35,034 40,571 47,317 52,727 -43,308 -12,313 -24,119 -17,615 105,484 -46,010 -28,612 -22,976 -28,174 156,337 -49,993 -21,701 -5,773 -12,616 -13,126 -44,301 -32,360 -14,213 -24,512 -24,952 -38,853 -30,372 -11,263 -22,293 -22,746 -38,618 -26,433 -6,268 -17,897 -18,376 -38,654 -19,465 -0,743 -10,120 -10,644 -39,292 -7,336 7,864 3,416 2,813 -34,377 11,652 19,712 24,607 23,881 -30,566 37,889 35,156 53,889 52,991 -30,819 64,439 51,117 83,519 82,449 -27,438 83,412 64,911 104,694 103,500 -24,574 92,185 75,079 114,485 113,234 -21,740 91,642 80,909 113,878 112,631 -16,783 81,946 80,980 103,057 106,036 -6,767 62,250 73,943 81,076 95,812 6,761 34,672 61,928 50,299 87,224 25,322 3,753 48,388 15,792 98,365 44,521 -25,009 34,610 -16,308 143,053 63,939 -46,330 23,051 -40,103 268,758 Hình 4.15a, Hình 4.15b, Bảng 4.5 Bảng 4.6 trình bày sai số độ trơi tầng phương pháp SPA, MPA, MPA – CSM, MPA – CSM (mode 1) so với phương pháp NL – RHA, qua tác giả có số nhận xét sau:  Hệ liên kết ngàm cứng: -Đối với trận động đất LA10IN50: 79 Sai số độ trôi tầng xác định từ phương pháp SPA hệ khung 3,9,18 tầng là: 2,065%, 38,585%, 52,821%, phương pháp MPA: 2,026%, 32,630%, 48,632%, sai số bé so với sai số từ phương pháp MPA – CSM : 0,967%, 37,121%, 59,709% phương pháp MPA – CSM (mode 1): 1,831%, 40,265%, 50,032%  Đối với trận động đất LA2IN50: Sai số chuyển vị tầng phương pháp MPA – CSM hệ khung 3, 9, 18 tầng là: 41,67%, 151,160%, 262,083%, phương pháp MPA – CSM (mode 1): 41,669%, 37,764%, 76,522%, kết từ phương pháp SPA MPA có sai số nhỏ nhiều, là: 2,519%, 35,944%, 74,530%, phương pháp MPA: 1,838%, 29,647%, 56,686%  Hệ tương tác SSI: - Đối với trận động đất LA10IN50: Sai số độ trôi tầng xác định từ phương pháp SPA hệ khung 3, 9, 18 tầng là: 2,11%, 35,606%, 49,77%, phương pháp MPA: 2,067%, 33,694%, 56,282%, sai số bé so với sai số từ phương pháp MPA – CSM : 0,985%, 46,010%, 63,939% phương pháp MPA – CSM (mode 1): 1,867%, 43,001%, 52,943%  Đối với trận động đất LA2IN50: Sai số chuyển vị tầng phương pháp MPA – CSM hệ khung 3, 9, 18 tầng là: 40,627%, 156,337%, 268,758%, phương pháp MPA – CSM (mode 1): 42,033%, 50,008%, 114,485%, kết từ phương pháp SPA MPA có sai số nhỏ nhiều, là: 6,739%, 34,676%, 92,185%, phương pháp MPA: 6,467%, 29,474%, 80,980% Kết luận: - Sự đóng góp dạng dao động cao làm tăng sai số kết phương pháp MPA – CSM, ngược lại, phương pháp MPA, việc xét đến dạng dao động cao cho kết xác - Cường độ trận động đất lớn, sai số phương pháp MPA-CSM lớn - Hệ khung cao, kết sai số phương pháp MPA-CSM lớn - Khi xét tương tác (SSI) sai số phương pháp MPA – CSM lớn 80 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 5.1 KẾT LUẬN - Kết phương pháp phân tích phi tuyến khung thép phẳng chịu địa chấn có xét đến tương tác sử dụng phương pháp tĩnh MPA – CSM tác giả trình bày cụ thể chương 4, kết thu từ hỗ trợ xử lý phần mềm tính tốn: Opensees, ngơn ngữ lập trình Matlab, Excel Để đánh giá độ xác phương pháp, tác giả thực so sánh kết chuyển vị đỉnh, chuyển vị tầng, độ trôi tầng với phương pháp nghiên cứu công bố khoa học trước như: phương pháp phân tích phi tuyến theo miền thời gian NL – RHA, phương pháp tĩnh phi tuyến SPA, MPA, MPA – CSM (mode 1) cụ thể gồm: + Xác định chuyển vị mục tiêu hệ khung thép phẳng 3, 18 tầng chịu địa chấn từ hệ bậc tự phi tuyến tương đương (SDF) phương pháp phân tích đẩy dần đề xuất MPA-CSM +Phân tích phi tuyến hệ khung thép phẳng chịu tác động 20 trận động đất phương pháp MPA - CSM (mode1), MPA - CSM, SPA, MPA NL - RHA + Dựa kết thu phương pháp MPA - CSM (mode1), MPA - CSM, SPA, MPA NL - RHA, tác giả đánh giá độ xác sai lệch phương pháp MPA-CSM đề xuất -Dựa kết thu từ phân tích chương việc áp dụng phương pháp MPA - CSM (mode1), MPA - CSM, SPA, MPA NL – RHA để phân tích phi tuyến cho hệ khung chịu động đất, tác giả rút số kết luận sau: + Quy trình tính toán phương pháp MPA – CSM đề xuất đơn giản so với phương pháp NL-RHA, phương pháp MPA, nên tiết kiệm chi phí tính tốn + Trong việc dự đoán đáp ứng hệ khung phi tuyến chịu động đất, kết phân tích thu từ phương pháp MPA – CSM có sai lệch lớn so với phương pháp MPA, sai số chấp nhận Ở trận động đất có cường độ nhỏ, kết cấu thấp tầng (3 tầng), trung tầng (9 tầng), kết phân tích thu từ phương pháp MPA – CSM xác Đối với trận động đất có cường độ lớn, kết cấu cao tầng (18 tầng), kết từ phương pháp đề xuất cho sai số lớn + Khi phân tích ứng xử hệ khung chịu động đất xem liên kết móng cột ngàm cứng hệ khung thấp tầng cường độ động đất nhỏ Tuy 81 nhiên, kết cấu cao tầng cần phải xem xét tương tác (SSI) để thu kết xác + Chuyển vị hệ khung phụ thuộc vào độ cứng khung, cường độ trận động đất loại liên kết chọn (móng cứng, tương tác nền) + Sai số chuyển vị tầng hệ khung tăng theo chiều cao tầng tần suất trận động đất, tầng cao tần suất xảy thấp sai số lớn + Độ trơi tầng hệ khung xác định theo phương pháp pháp MPA, MPA – CSM gần với trận động đất có tần suất xảy lớn Với trận động đất có cường độ xảy nhỏ, phương pháp pháp MPA - CSM xác khơng xét dạng dao động cao Khi hệ khung cao, đóng góp dạng dao động cao làm tăng sai số kết phương pháp MPA-CSM 5.2 KIẾN NGHỊ - Dựa kết phân tích hệ khung thu từ phương pháp MPA – CSM, MPA – CSM (mode1), SPA, NL – RHA trường hợp có xét khơng xét tương tác chịu tác động hai động đất, tác giả kiến nghị hướng phát triển đề tài: - Mở rộng phân tích ứng xử khung thép phằng chịu tác động động đất có xét đến tương tác với nhiều loại đất nhiều loại móng khác - 2.Mở rộng nghiên cứu hệ khung thép nhiều nhịp, khung bất đối xứng,khung không gian…để đánh giá phương pháp tốt - 3.Mở rộng việc áp dụng phương pháp MPA – CSM cho hệ khung bê tông cốt thép nhằm đánh giá đầy đủ xác phương pháp để áp dụng rộng rãi vào thực tế 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] ATC-40, Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Buildings, Redwood City, California, 1996 [2] Chintanapakdee, C., A H Nguyen and T Hayashikawa, “Assessment of Modal Pushover Analysis Procedure for Seismic Evaluation of Buckling-Restrained Braced Frames”, The IES journal Part A: Civil & Structural Engineering 2(3), pp 174186, 2009 [3] Chintanapakdee, C and A.K Chopra, “Evaluation of Modal Pushover Analysis Using Generic Frames”, EarthquakeEngineering and Structural Dynamics, vol 32, pp 417-442, 2003 [4] Chintanapakdee, C and A K Chopra, “Evaluation of Modal Pushover Analysis Produre Using Vertically "Regular" andIrregular Generic Frames”, University of California, Berkeley, 2003/03 [5] Chopra, A.K and R.K Goel, “Modal Pushover Analysis of SAC Buildings, the U.S Japan Cooperative Research”,2003 [6] Chopra, A.K and R.K Goel, “A modal pushover analysis procedure for estimating seismic demands for buildings”, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, vol 31, pp 561 -582, 2002 [7] Chopra, A.K and R.K Goel, "A Modal Pushover Analysis Procedure to Estimating Seismic Demands for Buildings: Theory and Preliminary Evaluation," PERR Report 2001/03, Pacific Earthquake Engineering Research Center, 2001/03 [8] Fajfar P., “A Nonlinear Analysis Method for Performance Based Seismic Design”, Earthquake Spectra, vol 16, pp 573-592, 2000 [9] FEMA-356, “Prestandard and Commentary for the Rehabilitation of Buildings”,2000 [10] Freeman, S A., "Development and Use of Capacity Spectrum Method," in Proceedings of the Sixth U.S National Conference on Earthquake Engineering, Seattle, Washington, p 269, 1998 [11] Goel, R K., and A K Chopra, “Evaluation of MPA Procedure Using SAC Buildings”, Journal of Structural Engineering,ASCE, 2002 [12] http://opensees.berkeley.edu/wiki/index.php/OpenSees_User 83 [13] Nguyen, A H., C Chintanapakdee and T Hayashikawa, “Assessment of current nonlinear static procedures for seismic evaluation of BRBF buildings”, Journal of Constructional Steel Research 66(8-9), pp 1118-1127, 2010 [14] Nguyen, A.H., Modal Pushover Analysis For Seismic Evaluation Of Bridges Thesis of Civil Engineering, 2010 [15] Raychowdhury, “Nonlinear Winkler-based shallow foundation model for performance assessment of seismically loaded structures.”, PhD Dissertation, University of California, San Diego, 2008 ... qui trình phân tích tĩnh phi tuyết MPA – CSM kết hợp Áp dụng qui trình phân tích tĩnh phi tuyết MPA – CSM kết hợp đề xuất để phân tích ứng sử phi tuyến hệ khung thép có xét đến biến dạng chịu tác... qui trình phân tích tĩnh phi tuyết MPA – CSM kết hợp Áp dụng qui trình phân tích tĩnh phi tuyết MPA – CSM kết hợp đề xuất để phân tích ứng sử phi tuyến hệ khung thép có xét đến biến dạng chịu tác... phân tích tĩnh phi tuyết MPA – CSM kết hợp, để phân tích ứng sử phi tuyến hệ khung thép có xét đến biến dạng chịu tác động động đất đề tài mang tính khoa học gốp phần phát triển phương pháp tĩnh