PHÂN TÍCH ỨNG xử CHỌC THỦNG sàn u BOOT bê TÔNG và GIẢI PHÁP CHỐNG CHỌC THỦNG d0bebea4

0 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ PHÚ VINH NT C NG T NG À G C ỌC T C NG ÀN -BOOT NG C ỌC T NG Chun ngành: Kỹ thuật Xây dựng cơng trình dân dụng công nghiệp Mã ngành: 60.58.02.08 LUẬN ĂN T ẠC Ĩ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: T Đà Nẵng, Năm 2019 Ạ Ỹ LỜ CA ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sỹ cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập tơi Các số liệu khoa học, kết nghiên cứu Luận văn trung thực có nguồn gốc rõ ràng./ Tác giả Lê Phú Vinh MỤC LỤC TRANG BÌA LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU T nh c thiết đề tài: Mục tiêu nghiên cứu: Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương há nghiên cứu C u trúc luận văn CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ V THI C NG N -BOOT BÊ TÔNG 1.1 Giới thiệu công nghệ uboot-beton 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Nguyên tắc c u tạo 3 Các công tr nh tiêu i u ụng àn -boot bê tông 1.2 Đánh giá hiệu uả inh tế- ỹ thuật gi a àn - oot ê tông àn TCT tru ền thống Ưu m o ánh hương án ụng vật liệu àn - oot ê tông àn TCT tru ền thống 1.2.3 Hiệu kinh tế gi a àn - oot àn TCT tru ền thống 10 1.2.4 Khả chống cháy: 11 1.2.5 Khả thi công 11 1.2.6 Thời gian thi công: 12 1.2.7 Thân thiện với môi trường: 12 1.3 Ứng dụng àn - oot công tr nh x ựng 12 Ứng ụng -boot bê tông cho sàn phẳng không dầm 14 1.3.2 U-Boot Beton áp dụng cho móng bè 15 Tiêu chu n u hạm ụng 16 1.5 Thông số kỹ thuật 17 1.5.1 C u tạo ô àn n hình 17 1.5.2 Các thông số kỹ thuật 17 1.5.3 Dầm chìm sàn – Con ê định vị 19 1.6 Yêu cầu kỹ thuật 20 Phương há thi công àn u-boot 21 Đổ chỗ: 22 1.7.2 Bán lắp ghép: 27 1.7.3 Lắp ghép 29 CHƯƠNG CƠ Ở L TH ẾT NGHI N CỨ CH C TH NG 30 Tổng uan nghiên cứu chọc thủng àn hẳng êtông cốt th 30 Phương há giải t ch 33 Phương há ố 38 Ph n t ch chọc thủng àn - oot ng hương há hần t h u hạn 38 Loại hần t 39 ự tương tác 40 2.4.3 àng uộc tu ệt đối gi a hai ề m t ết c u 40 4 Phần t nh ng m l m nt 41 Mô h nh vật liệu 41 Ph n t ch hần t h u hạn 44 47 ựng ma trận độ cứng 49 ựng v c tơ tải 51 CHƯƠNG PH N T CH CH C TH NG N -BOOT BÊ TÔNG 52 3.1 Thiết ế t nh toán àn -boot 52 3.1.1 Chọn ộ ch thước àn -boot bê tông 52 uan niệm t nh tốn àn -boot bê tơng 53 3 Thiết ế hội trường ụng àn hẳng -Boot bê tông 54 T nh toán thiết ế hộ chung cư 58 Ph n t ch ứng x chọc thủng àn -boot 66 3.2.1 Mô h nh h nh học n t liên ết chọc thủng 66 3.2.2 Phát inh lưới 67 3.2.3 Điều iện iên 69 3.2.4 ết uả thảo luận 70 3.3 Giải pháp chống chọc thủng: 86 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN T HẠC Ĩ ( ẢN SAO) BẢN SAO KẾT LUẬN C A HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT C A CÁC PHẢN BIỆN TRANG TÓM TẮT LUẬN ĂN Tên đề tài: NT C NG C ỌC T NG ÀN - OOT T NG À G C NG C ỌC T NG Học viên: LÊ PHÚ VINH Chu ên ngành: ỹ thuật ựng Công tr nh D n ụng Cơng nghiệ Mã số: 60.58.02.08 hóa: 34 DD H Trường Đại học ách hoa - ĐHĐN Tóm tắt: Do sàn U-Boot bê tông àn nhẹ hông ầm với hệ thống cột chống trực tiế làm hát inh ự ết hợ gi a môm n uốn m lớn hệ lực cắt uanh vị tr cục ộ đầu cột ngu ên nh n làm tăng v ng nhạ cảm há hoại gi n chọc thủng nga vị tr đầu cột tha v há hoại mềm đ c iệt hi ụng với hàm lượng cốt th gia cường lớn B ng hương há dụng phần mềm A A (là hần mềm thương mại đ xây dựng mơ hình phần t h u hạn công cụ mô h ng mạnh tiện ụng cho việc nghiên cứu giải u ết ài toán l nh vực học ết mô ph ng làm việc gi a vật liệu, ta th y phù hợp ứng su t, ổn định chuy n vị, trình hình thành tháp chọc thủng ự liên quan chiều dày sàn U-Boot bêtơng với chọc thủng Từ hi u rõ chế phá hoại chọc thủng đầu cột có định hướng việc thiết kế sàn U-Boot bê tơng Từ khóa: sàn U-Boot bê tơng, hộp U-boot, chọc thủng STRAIN ANALYSING OF PUNCTURED U-BOOT BETON AND METHOD OF RESISTING PUNCTURED Subject: Because U-Boot beton floor is light floor without beam with direct pillar make arises a combination of a large negative bending moment and a shear force around the head of column causes increased sensitivity to brittle damage, penetrates right on top of the column instead of soft damage, especially when it is used with a large reinforcement By the method of using software ABAQUS is a powerful and convenient simulation tool for researching and solving problems in the field of mechanics of structures Results of simulation of work between materials, we see the suitability of strain, stable displacement, the process of tower formation punctured also relevance of thickness of U-Boot beton slab with puncture Since, we may understand the penetrating and directive destruction mechanism at the end of the pillar in designing U-Boot beton floor Key word: U-Boot beton floor, U-Boot Box, punctured DANH MỤC CÁC B NG ảng : Khối lượng bê tông mét vuông sàn ảng : Khối lượng cốt th mét vuông sàn 10 ảng : Thông ố ỹ thuật hộ -boot 52 ảng : ảng u đổi tiết iện gi a àn - oot àn hẳng 54 ảng 3: ảng thông ố ỹ thuật đầu vào ụng thiết ế àu -Boot 55 ảng 4: ảng nội lực t lợi nh t ụng thiết ế àn -Boot 57 ảng : Bảng quy đổi moment tiết diện ch I 60 ảng : ảng t nh toán ố tr cốt th àn 64 DANH MỤC CÁC HÌNH H nh H nh H nh H nh H nh H nh H nh H nh H nh H nh H nh H nh H nh H nh H nh H nh H nh H nh H nh H nh H nh H nh H nh H nh H nh H nh H nh H nh H nh H nh : C u tạo hộ đơn - hộ đôi : C u tạo liên kết hộp cốt pha 3: C u tạo lớp thép 4: x ựng t nh T Ninh : Cao ốc văn h ng Ch u Tu n-Hà T nh : Chung cư Trung t m thương mại City Life - Milano (Italy) 7: hách ạn Glor alac -Nghệ An : o ánh hiệu uả inh tế- ỹ thuật gi a công tr n ụng àn - oot àn tru ền thống : M t b ng phương án sàn bê tơng tồn khối sàn Uboot-beton : T lệ khối lượng bê tông mét vuông sàn 10 : T lệ hàm lượng thép hai hương án àn 10 : Ứng dụng ệnh viện 12 3: Ứng dụng nhà đỗ xe nhiều tầng 13 4: Công tr nh công cộng văn h ng 13 : Mô h nh àn hẳng - oot n h nh 14 : C u tạo - oot ê tông cho àn hẳng 15 7: C u tạo - oot cho móng 16 : M t cắt sàn U-boot bê tông 17 : Thông ố ỹ thuật h nh học hộ -boot 17 : C u tạo ầm ch m ê àn -boot 19 : Chi tiết nối cứng điều ch nh gi a hộ U-boot 20 : Lắp đ t hệ chống 22 3: Lắp đ t cốt pha hộp U - Boot 23 4: Định vị lắ đ t hộ -boot 23 : Thi công xong thép lớp 24 : Đổ bê tông sàn 25 7: ê tông cào m t làm phẳng b m t 25 : hi ê tông đủ cường độ cốp pha tháo dỡ 26 : Lớ ê tông đ c ẵn thay cho ván khuôn 28 : Lắp ghép t m bê tông lớ ưới đ c ẵn nhà máy vào cơng trình 28 H nh H nh H nh H nh H nh H nh H nh H nh H nh H nh H nh H nh H nh : Chọc thủng àn ạng h nh với nh ng góc chọc thủng o, 45o 30o 30 : Minh họa ự ụ đổ cao ốc am oong-Hàn uốc o há hoại chọc thủng 31 3: ự ụ đổ t a chung cư hộ Common alth Av nu o ton Ma achu tt Hoa 31 4: Minh họa tai nạn o tượng chọc thủng àn bêtông cố th hẳng 31 : Phá hoại chọc thủng àn cầu 31 : Một mô h nh há hoại chọc thủng àn 31 7: ự ụ đổ hộ cao tầng lin Pla a ail Cro roa Virginia Hoa o há hoại chọc thủng 33 : Mô h nh chọc thủng Kinnunen/Nylander 34 : Các ạng hần t hối hác thư viện hần t A a u 39 : o ánh hần t t m v cổ n liên tục thư viện hần t A a u 40 : Mô h nh há hoại o ê tông 42 : Phá hoại n n ê tông với 3: Phá hoại o ê tông với 43 43 H nh 4: uan hệ gi a ứng u t iến ạng vật liệu ống th 44 H nh : Phi tu ến vật liệu 45 H nh : Minh hoạ đường cong lực-chu n vị ài toán hi tu ến h nh học 46 H nh 7: Giải thuật N ton-Raphson 47 H nh : Đường cong lực-chu n vị 49 H nh : Dạng ết c u hộ rỗng 53 H nh : Dạng ết c u 53 H nh 3: Dạng àn hẳng 53 H nh 4: M t cắt ngang àn 55 H nh : u đổi tiết iện tương đương gi a tiết iện ch I ch nhật 56 H nh : Chia dải sàn theo phương X & Y 56 H nh 7: ựng mô h nh 3D 56 H nh : Chu n vị sàn 57 H nh : Mom nt ải th o hương 57 H nh : Mom nt ải th o hương 57 H nh : i u đồ moment (KN.m) 57 H nh : Mô h nh ch thước àn hẳng TCT 66 H nh 3: Mô h nh 3D hộ -Boot Abaqus 67 H nh 4: Phát inh lưới àn hẳng TCT 68 H nh : Phát inh lưới cho hộ -Boot 69 H nh : Phát inh lưới cho cốt th 69 H nh 7: Điều iện iên 70 H nh : Ứng x ứng u t th o thời gian gia tải 70 H nh : Ph n ố ứng u t th o đường ch o àn 71 H nh : Trường ứng u t h n ố m t cắt àn hẳng ê tông 72 H nh : Trường ứng u t h n ố m t m t ưới àn hẳng ê tông 72 H nh : Phổ h n ố ứng u t - oot cốt th 73 H nh 3: Đường cong uan hệ ứng u t-lực 74 H nh 4: uan hệ gi a lực chu n vị t m àn 75 H nh : Trường ứng u t h n ố m t cắt àn hẳng ê tông 76 H nh : Trường chu n vị h n ố m t cắt àn hẳng ê tông 77 H nh 7: Phổ h n ố chu n vị - oot cốt th 77 H nh : Tương uan gi a ự há hoại cắt chọc thủng lực tác ụng lên àn 78 H nh : uá tr nh tậ trung ứng u t đ h nh thành thá chọc thủng 79 H nh 3 : Thá chọc thủng mô h ng 80 H nh 3 : Thá chọc thủng th nghiệm 80 H nh 3 : M t đá thá chọc thủng 80 H nh 33: M t đ nh thá chọc thủng 80 H nh 34: ự h n ố há hoại cắt ọc hai cạnh ên ô àn 81 H nh 3 ự h n ố há hoại cắt ọc th o đường ch o ua t m cột ô àn 81 H nh 3 : uan hệ gi a lực chu n vị t m àn hi ề àn tha đổi 82 H nh 37 ự h n ố há hoại cắt ọc th o đường ch o ua t m cột ô àn-m t ưới 84 H nh 3 ự h n ố há hoại cắt ọc th o đường ch o ua t m cột ô àn-m t 84 H nh 3 : ự h n ố há hoại cắt ọc hai cạnh ên ô àn-m t ưới 84 H nh : ự h n ố há hoại cắt ọc hai cạnh ên ô àn-m t 84 H nh : o ánh thá chọc thủng hi tha đổi ề àn 86 MỞ ĐẦU T nh hi đề tài: Tiết kiệm thời gian, vật liệu tăng hiệu s dụng phù hợp với điều kiện áp dụng Việt Nam mục tiêu nghiên cứu, ứng dụng công nghệ vào dự án xây dựng Đối với sàn không dầm siêu nhẹ U-boot công nghệ Ch u u đảm bảo mục tiêu có th vượt nhịp lớn, nhẹ giảm chiều cao tầng, tạo trần phẳng, giảm trọng lượng thân, giảm số lượng cột, chống rung chống ồn Đồng thời, loại trừ nhiều khuyết m sàn cơng nghệ na có Việt Nam mắc phải như: Độ võng lớn, chịu tải trọng ngang (gió động đ t) kém, dập vỡ, thời gian biện pháp thi công phức tạp, vận chuy n cồng kềnh, c u lắ hó hăn hức tạp, tốn dây neo, buộc, ghép, khó cố định trinh thi công (sự đ y trinh thi công) ch t lượng ê tông m au hi thi công đ lại lỗ thủng, vết l Đ công nghệ thi công àn đổ chỗ ho c bán lắp ghép, vậ tăng ch t lượng bê tơng sàn thi cơng, cốt liệu có th trải khắp bề m t sàn, chống th m dột thủng bề m t sau thi cơng M t àn -Boot bê tơng có nhiều ưu m h n t ch ch nh v àn - oot hông ầm nên chống chọc thủng vị tr tiế giá gi a àn đầu cột m Hiện na chưa có nhiều nghiên cứu ứng x chống chọc thủng àn - oot nh m t m hi u chế há hoại àn o chọc thủng g t m giải há chống chọc thủng cho àn - oot cách th ch hợ luận án nà tậ trung nghiên cứu Ph n T ch Ứng nên từ V vậ Chọc Thủng àn Tông Và Giải Phá Chống Chọc Thủng mang t nh thiết thực cần thiết Mục tiêu nghiên cứu: Ph n t ch ứng x chọc thủng àn - oot vị tr cột iên Ph n t ch ứng x chọc thủng àn - oot vị tr cột gi a o ánh đánh giá chế há hoại chọc thủng gi a cột iên cột gi a - oot ê 41 động tịnh tiến ua m gần nh t bề m t chủ ề m t hụ thuộc có th bề m t dựa phần t ho c dựa nút Bề m t có th b t k loại bề m t Có hai ạng ràng uộc tu ệt đối x ạng x ựng ựng có th ụng cho mơ h ng na : ràng uộc gi a hai ề m t với ạng c n lại x ựng cho ự ràng uộc gi a nút vào bề m t Dạng ràng uộc ề m t với ề m t ạng tổng uát tránh ứng u t nhi u m c định ABAQUS/Standard 2.4.4 ần t n n /Embedded elements Phần t nh ng nh ng A A s dụng đ mơ tả cốt thép Nó giải há đơn giản xác cho cốt thép t m bê tơng Phần t nhúng có th s dụng đ ch định phần t ho c nhóm phần t n m nhóm phần t chủ đá ứng việc s dụng ràng uộc ậc tự tịnh tiến n t nhúng Các phần t m c định chương tr nh t m iếm chọn từ vùng lân cận phần t nhúng có th s dụng làm phần t chủ ho c người dùng có th xác định tập hợp phần t chủ đ giới hạn tìm kiếm tập hợp mơ hình Một dung sai hình học nên xác định cho hần t nhúng Dung sai hình học khoảng cách mà nút nhúng phải n m tính b ng cách nh n ch thước trung bình t t phần t hơng nhúng mơ hình với hệ ố Giá trị m c định 0,05 [17] Đối với mơ hình ba chiều, phần t nhúng có th cung c p cho dầm, v , màng, hối, bề m t ho c n m phần t hối Các phần t nh ng thường s dụng cho phần t cốt thép Abaqus 2.4.5 a) n h nh t iệ i u n Mô hình vật liệu bê tơng àn hẳng -Boot ưới tải trọng dọc trục phù hợp với mơ hình phá hoại d o ê tông (CPD Mô h nh CPD kết hợp b ng kháng kéo thép kháng nén ê tông Người ta biết r ng thép vật liệu d o, với vết nứt r t xảy ra, phận bị vỡ khơng th tái hợp Trong hi ê-tơng có tính giịn, th o ự đảo chiều ứng su t, khe nứt kéo có th đóng lại au ộ phận bị 42 h ng lắp ráp lại Mơ hình phá hủy thích hợp cho bê tơng mơ hình chảy d o thích hợp cho thép Kết c u àn hẳng -Boot kết hợp gi a thép bê tông nên thép mang lại tính d o bổ sung cho bê tơng kết c u àn hẳng -Boot Do tốt nên mơ tả mơ hình bê tơng ự kết hợp gi a phá hủy tính d o Mơ h nh CPD giới thiệu ứng x đơn chu động Lubliner cộng [18] tiếp tục phát tri n b i Lee [19] Trong hai nghiên cứu chứng minh r ng mô h nh CPD cho th y hiệu uả tốt trạng thái ứng su t không trục hai trục hông nên s dụng trường hợ lực n n trục ba trục Lý cho phép s dụng đ ng mô h nh CPD cho àn hẳng -Boot Trong mô h nh CPD tr nh H nh 2.11 đoạn n n tăng ần đề nghị từ mô hình tiêu chu n CEB-FIP 2010 [20] h n đoạn giảm dần đề cập nghiên cứu Krätzig [21] Trong đường thẳng liền đường đứt bi u di n cho tải trọng dỡ tải/ch t tải lại tương ứng độ cứng đàn hồi đại diện cho mơ đun iến dạng ho c trạng thái không bị phá hủy bi u thị cho biến dạng đàn hồi chảy d o, có ngh a ch ng đại diện cho iến ạng có th phục hồi khơng th phục hồi tương ứng H nh 2.11 minh họa chế gây hại cho vật liệu bê tông Sự suy giảm độ cứng há hoại ước tính b ng trạng thái biến há hoại hông th trạng thái không bị hư hại th cho trạng thái phá hoại Đường ứng su t kéo-biến dạng cho hương tr nh (2.9) (2.10) bao gồm đoạn tuyến t nh an đầu nhánh khơng tuyến tính, kết từ nghiên cứu Vanon [22] Van Mier [23] f tm E0 d E0 E0 d t E0 E0 pl pl el el t t ck t a) Chịu n n H nh 2.11: Mô h nh há hoại t el ot chịu o ê tông o 43 dc c t dt pl c c pl t E0 (2.9) E0 t (2.10) Trong ch số ưới (ch số chân) đại diện cho trạng thái n n o tương ứng Trong nghiên cứu s dụng đ mơ ph ng có t nh ch t l cho sau: Bê tông có c độ bền fck Poison (H s nở hơng) Mo ul đàn hồi E 27898 MPa hệ số 0.15 Ngồi tính ch t n n o hi n thị 40MPa H nh 2.12 H nh 2.13 45 Concrete compression damage 40 1.0 Compression damage parameter 0.8 Damage parameter Yield Stress (MPa) 35 30 25 20 15 10 0.6 0.4 0.2 0.0 0.000 0.002 0.004 0.006 0.008 0.000 0.002 Inelastic Strain 0.004 0.006 0.008 Inelastic Strain H nh 2.12: Phá hoại n n ê tông với 4.5 1.0 4.0 0.8 Damage parameter Yield Stress (MPa) 3.5 Tensile behavior 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.6 0.4 Tension Damage 0.2 0.5 0.0 0.0000 0.0005 0.0010 0.0015 0.0020 0.0 0.0000 0.0025 0.0005 Cracking strain H nh 2.13: Phá hoại b) Th 0.0010 0.0015 0.0020 0.0025 Cracking strain o ê tông với i u h mơ tả b ng mơ hình d o đàn hồi với tiêu ch u t von Mi tả ứng x c u thành vật liệu thép Ứng x vật liệu cốt th mô tả b i đường cong ứng su t th H nh 2.14 Các tính ch t vật liệu ống th đàn hồi hệ số Poi on l y đ mô mô đun 44 500 Stress (MPa) 400 300 S11 f y 370.997 MPa fu 444.091MPa S12 f y S13 f y 359.953MPa fu 352.005MPa fu 433.617MPa 430.991MPa 200 100 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 Strain H nh 2.14: uan hệ gi a ứng u t iến ạng vật liệu ống th 2.4.6 ntc a) hư n ần t nh c n ạn n hi u n Trong ết c u, kết phân tích phần t h u hạn (FEA) có th cung c p thông tin cách chi tiết ứng su t/biến dạng phân bố biến dạng kết c u Thông tin không d àng đ xác định từ mơ h nh thực nghiệm Vì vậ hương há nghiên cứu số học có th s dụng đ cung c p thêm d liệu đ nâng cao hi u biết ch t vật ch t ứng x kết c u Các nghiên cứu tham số mô hình phần t h u hạn có th thực đ nâng cao hiệu thiết kế kết c u Trong nh ng năm gần đ nh ng tiến F A cung c p thuật toán mạnh mẽ, đáng tin cậ đ giải v n đề hình học phức tạp, biến dạng lớn v n đề tương tác Trong nghiên cứu này, mơ hình hình học vật liệu phi tuyến ba chiều phát tri n s dụng phần mềm FEA-ABAQUS® Trong luận văn nầ ứng ụng thuật toán nà vào h n t ch ứng x chọc thủng cho àn hẳng -Boot b) hư n nh ch đ i n Phân tích phần t h u hạn (FEA) nh m mục đ ch t m ự chuy n vị kết c u, cho nghiệm liên tục qua ranh giới phần t ; đạt trạng thái cân b ng điều kiện iên u định th a mãn Nguyên tắc cân b ng t nh có th khẳng định r ng nội lực tác động lên nút, I, kết từ ứng su t phần t ngoại lực, P, nút phải cân b ng Nó có th viết ưới dạng toán học au: 45 (2.11) Phương tr nh (2.11) nói chung, khơng có giả định dạng V n đề v n đề phi tuyến phức tạ học kết c u Nó chứa đựng nhiều yếu tố: b) hi u n n n h n -Boot Stress Stress Phi tu ến vật liệu increasing Temperature increasing Strain Strain H nh 2.15: Phi tu ến vật liệu C u iện àn hẳng -boot bê tông c u thành b ng cách s dụng ba vật liệu thép bê tông nhựa la tic điều kiện làm việc vật liệu nà đạt đến trạng thái cực hạn Do hai vật liệu mô tả chế hác ngh a độ đàn hồi phi tuyến, tính d o, vật liệu bị phá hoại chế h ng Một ví dụ phi tuyến vật liệu trình bày H nh 2.15 Phi tu ến điều iện iên: àn hẳng -boot bê tông c u trúc phức hợ nh ng ên àn ê tơng Trong thực tế, cốt th hộ - oot giao diện hai vật liệu liên kết hồn hảo Do tr nh làm việc àn, giao diện tiế x c hai vật liệu xả trượt tương đối Đ mô tả tượng này, v n đề tiếp xúc tiến hành Tiếp xúc nh ng biên phi tuyến Như điều kiện tiế x c mơ tả FEA, cho phép nắm bắt t t điều kiện biên suốt q trình phân tích, dạng phi tuyến gián đoạn trình bày Phi tu ến h nh học: 46 Nghiên cứu dự kiến r ng àn hẳng -boot bê tông ẽ ị há hoại chọc thủng cắt vị tr liên ết gi a àn vào cột, tương tác gi a cột àn vị tr liên ết gi a ch ng phi tuyến hình học xu t Cuối cùng, có th xác định độ võng biến dạng, góc xoay, c u trúc b t ổn định (buckling) hiệu ứng gia tải trước Một hi tu ến h nh học n h nh tr nh H nh 2.16 106 1.20 Load 1.00 0.80 0.60 0.40 Load-Displacement Curve 0.20 0.00 0.00 0.05 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 Displacement H nh 2.16: Minh hoạ đường cong lực-chu n vị ài toán hi tu ến h nh học c) i i hư n nh c n n hi u n Trong FEA, nội lực thường miêu tả th o hương tr nh (2.12), (2.12) Trong o hương tr nh (2.12) có th viết thành (2.13) Phương tr nh (2.13) minh hoạ cho ài tốn hi tu ến, khơng có th giải cách trực tiếp Trong thực tế ài tốn hi tu ến nói chung giải b ng cách s dụng kỹ thuật gia ố l Nó trình bày ngắn gọn au: Đối với ài toán t nh phần tổng tải trọng áp dụng cho hệ đạt trạng thái cân b ng tương ứng với mức tải Mức tải tăng lên uá tr nh l p lại áp dụng đủ mức tải Đ giải v n đề cân b ng ài 47 toán hi tu ến, s dụng hương há ố gia, dựa kỹ thuật Newton-Raphson (xem H nh 2.17) Nó giả định r ng nghiệm mực gia tải u0 biết Ngồi giả định r ng sau vịng l p, i , cách x p x , ui , nghiệm thu ui sai lệch gi a nghiệm nghiệm ch nh xác đ rời rạc hoá hương tr nh (2.11) ta có Increments in applied load P Final equilibrium solutions at total load u Intermediate equilibrium solutions H nh 2.17: Giải thuật N ton-Raphson (2.14) B ng cách s dụng chuỗi Ta lor đ m rộng phía bên tay trái hương tr nh (2.14), nghiệm x p x , ui : (2.15) Giải thuật N ton- a h on vận ụng mơ h nh đồ tuyến tính tr nh H nh 2.17 Kết hương tr nh tu ến tính có th thu từ hương tr nh (2.16) b ng cách b qua hạng t bậc cao Phương tr nh có th viết như: (2.16) K i nghiệm là: P ui u I ui u ma trận độ cứng tiếp tuyến o x p x 48 (2.17) Lưu r ng tải phụ thuộc vào chuy n vị (ví dụ, áp lực bề m t quay), ma trận độ cứng bao gồm ự đóng gó của ma trận độ cứng tải Thuật tốn hình thành tính tốn dựa trạng thái t nh mơ hình Sự khác biệt gi a tổng lực tác dụng, nội lực gọi lực Nó kí hiệu Ri i u thức tốn học Ri mô tả hương tr nh (2.18) Nếu R1 r t nh (trong giới hạn) bậc tự o mơ h nh th tồn ộ hệ trạng thái cân b ng Dung sai m c định R1 nh gian hệ lực trung nh th o thời nh thời gian tính tự động Nếu vịng l p khơng hội tụ, thuật tốn thực vòng l hội tụ lực trung hác đ cố gắng tìm nghiệm u tr nh nà l p lại lực n m giới hạn sai lệch cho phép Mỗi lần l p, i , yêu cầu: Thiết lậ ma trận độ cứng tiếp tuyến K i , Nghiệm hệ hương tr nh cho ui , nghiệm ước lượng cho hương trình (2.19) (2.19) Tính tốn vecto nội lực I i dựa ui , hội tụ cân b ng phải ki m trasau lần tăng với hai điều kiện: Ri n m dung sai cho phép, # iter ui j ui Thuật tốn có th giải thích rõ ràng từ bi u đồ chu n vị-lực mô tả 49 H nh 2.18 Kỹ thuật Newton-Raphson quy trình vịng l gia số vòng l tăng ần, bao gồm ước, Trường hợ ước phân tích lịch s tải cho mô ph ng bao gồm ho c nhiều ước; số gia phần ước ài toán t nh tổng tải áp dụng ước chia thành ước nh đ đường cong nghiệm hi tu ến ám át Trong hi nh ng ài tốn động, tổng khoản thời gian chia thành ước nh đ tích hợ hương tr nh chu n động; vòng l p, vòng l p lần th đ tìm nghiệm cân b ng số gia Thuật tốn có th điều ch nh ch thước ước đ toán phi tuyến giải cách d dàng hiệu Trong ài tốn t nh ựa số lần l p cần thiết đ hội tụ Vì hội tụ r t d đạt được, nên có th tăng ch thước số gia Do hội tụ hó hăn ho c phân k xảy giảm tr lại ch thước số gia Nếu khơng, tr c ng ch thước gia Đối với v n đề phi tuyến cao nên tăng thời gian an đầu phần nh (ví dụ, 10%) tổng thời gian v ng l Load Ptotal inc Residual Ptotal inc Internal force Two convergence criteria: Small residuals Small corrections Correction uinc increment uinc Displacement increment step H nh 2.18: Đường cong lực-chu n vị 2.4.7 n t nđ c n Trong mơ hình 3D c u iện CFT, ống thép lõi bê tơng s đ rời rạc hố mơ hình cho h n t ch hần t h u hạn Đ hần t hần t hối n t hối đẳng tham ố, nh ng hàm ạng cho phần t xác định cụ th th mô h nh h nh học hần t mô tả au: 50 x Ni xi ; y Ni yi ; z Ni zi N2 0 N2 (2.20) N N1 0 N1 0 N1 N2 0 N3 0 0 N9 (2.21) Và xi , yi , zi tọa độ nút i hệ tọa độ Cart ian toàn cục Do chu n vị th o hướng x, y , z hệ tọa độ Cart ian toàn cục mô tả thông qua hàm dạng nói au: u Niui ; v Ni vi ; w Ni wi (2.22) ui , vi , wi bật tự nút i S dụng phương tr nh (2.22), phần t ứng su t t nh tốn thơng ua v c tơ chu n vị n t phần t B q e cho b i, (2.23) e đ , x e , y , z , xy , yz T (2.24) zx B N B B B B (2.25) Thuật toán s dụng phép biến đổi Jaco ian đ chuy n đổi hàm dạng tọa độ tự nhiên , , Ni hệ sang hệ toạ độ Cartesian toàn cục x, y, z th hương tr nh T T J với x y z (2.26) 51 x, x, x, J y, y, y, Và hàm dạng hần t z, z, z, Ni , xi Ni , xi Ni , xi Ni , yi Ni , yi Ni , yi Ni , zi Ni , zi Ni , zi (2.27) hối đẳng tham ố cho b i, 1 Ni 1 (2.28) Trong đó, i số nút phần t Hàm dạng Ni hàm đẳng tham ố , , Các bề m t phần t đ t tọa độ , B ng cách s dụng FEA, ma trận độ cứng t nh toán au 1 K B e T D B Jd d d (2.29) 1 Ma trận độ cứng tổng th thiết lập thông qua ma trận liên kết phần t L e , ne K L e T e K L e (2.30) e ne số phần t kết c u n 2.4.8 c tơ tải Thông thường, theo FEA vector trọng tải phần t t nh au P N e Ve T g e dV N T T B D 2V p e dS Se dV e e T B 2V e dV (2.31) e Tương tự với ma trận độ cứng v ctơ tải trọng toàn cục bi u di n hương trình (2.32) ne P L e T e P e (2.32) 52 C ƯƠNG Thi 3.1 NT C nh C ỌC T NG ÀN -BOOT BÊ TÔNG án àn -boot Trong chương nầ ẽ tiến hành thiết ế àn - oot au ụng hương há PTHH h n t ch đánh giá ứng x chọc thủng liên ết cột với àn -boot 3.1.1 n Thông thường kc t ớc àn -boot bê tông ch thước àn - oot Các thông ố ỹ thuật hộ 3.1: - oot ê tông chọn th o ch thước hộ - oot cho ảng 3.1 ố ộ -boot Nhị àn Chiều àn ự iến với tải trọng vượt 500kG (chiều cao hộ -boot) 26 16 5 482.6 30 16 7 582.6 34 24 5 596.2 10 36 16 10 10 732.6 11 38 24 7 696.2 12 42 32 5 715.2 13 50 40 5 828.2 14 52 32 10 10 965.2 15 58 48 5 942.2 16 62 48 7 1042.4 au hi thiết ế àn (chiều t nh (chiều t nh từ từ đá àn đến m t àn đến m t đá hộ hộ -boot) boot) - oot luận văn ẽ Trọng lượng àn (kG) ụng hương há PTHH thông ua hần mềm thương mại A a u đ đánh giá ứng x chọc thủng gi a àn - oot cột Tải FULL (110 trang): bit.ly/2Ywib4t Dự phòng: fb.com/KhoTaiLieuAZ 53 3.1.2 n niệ t n t n àn -boot bê tơng Hiện na có uan niệm t nh tốn thiết ế àn -boot bê tông: Mô h nh ết c u ạng hộ rỗng; H nh 3.1: Dạng ết c u hộ rỗng Mô h nh ết c u ạng thanh; H nh 3.2: Dạng ết c u Mơ hình sàn phẳng U-Boot Beton H nh 3.3: Dạng àn hẳng 54 Trong thực hành việc thiết ế àn àn -boot th o mô h nh àn hẳng - oot th o cách tiế cận thứ ngh a thiết ế ng cách u đổi tiết iện àn với tiết iện àn hẳng đ có th hẳng cách thuận lợi cho - oot tương đương ụng l thu ết t nh toán thiết ế àn ố liệu t nh toán u đổi gi a àn - oot àn hẳng Tải FULL (110 trang): bit.ly/2Ywib4t 3.2:Dự phòng: fb.com/KhoTaiLieuAZ i i i i - Nhị àn Chiều àn ự iến với tải trọng G Mô m n uán t nh àn -boot Mô m n uán t nh àn hẳng 26 122.36 146.46 0.835 0.74 30 200.89 225.00 0.89 0.78 34 246.06 327.53 0.75 0.70 10 36 364.69 388.8 0.94 0.81 11 38 375.79 457.26 0.82 0.73 12 42 429.51 617.4 0.70 0.68 13 50 673.54 1041.6 0.65 0.66 hẳng 52 983.85 1147.73 0.86 0.74 15 58 989.34 1625.93 0.61 0.65 16 62 1349.48 1986.06 0.68 0.67 Một v n đề đ t hi u đổi tiết iện tương đương gi a àn - oot àn hẳng th liên ết gi a àn cột o ếu tố chọc thủng chưa giải u ết triệt đ luận văn au hi học há hủ ụng l thu ết àn hẳng thiết ế ch ng ta ết hợ với hương há ụng l thu ết ố mà cụ th hương há PTHH đ đánh giá ếu tố chọc thủng liên ết nầ với mục đ ch ứng ụng ết c u àn vào t nh toán thiết ế nh ng cơng tr nh thực tế đảm ảo an tồn hiệu uả 3.1.3 T iết kế i t ờn a) i u hi đ u n àn ẳn -Boot bê tông Do vậ hảo át - oot 55 ố liệu đầu vào h ng hội trường thiết ế ụng àn -Boot bê tông cho ảng 3.3 3.3: ố Th ng ố ỹ h ậ K hiệ i -Boot Đơn vị Giá ị Chiều dầy sàn hoàn thiện Lớp bê tơng phía Lớ ê tơng h a ưới Chiều cao Uboot Khoảng cách Chiều rộng dầm Lớp bảo vệ Trọng lượng riêng sàn Chiều dầ àn tương đương Tải tính tốn áp dụng Nhịp gi a cột (vách) Th o hương án àn hẳng ch n đế -Boot dày nh t oot ton nhị n hình , U- oot có àn thiết kế với àn ch thước , bề rộng dầm chìm gi a U-Boot , chiều cao , H nh 3.4: M t cắt ngang àn Về quan niệm tính tốn sàn U-Boot th o mục 3.1.2 luận văn ụng cách tiế cận t nh toán àn hệ sàn phẳng tương đương Các dầm chìm gi a U-Boot d0bebea4 ... chọc thủng ự liên quan chi? ?u dày sàn U- Boot bêtơng với chọc thủng Từ hi u rõ chế phá hoại chọc thủng đ? ?u cột có định hướng việc thiết kế sàn U- Boot bê tơng Từ khóa: sàn U- Boot bê tơng, hộp U- boot, ... (NTC/2008) Sàn nhẹ với côp pha U- Boot tuân theo đi? ?u 4.1.9.2 cho sàn hỗn bê tông nhựa, quy định vai trò c h ị u tải sàn phần bê tông thép đảm nhiệm Sàn nhẹ U- Boot cho h vượt quy định thông thường u c? ?u. .. c? ?u Đối tượng nghiên c? ?u: Sàn U- boot bê tông Phạm vi nghiên c? ?u: Mô h ng h n t ch o ánh đánh giá ứng x chọc thủng àn - oot ê tông đề xu t giải há chống chọc thủng th ch hợ hương há nghiên ứu