Phân tích ảnh hưởng của hệ giằng đến khả năng chống chịu động đất của nhà công nghiệp

Hệ giằng trong nhà thép

Hệ giằng cột, một thành phần cốt lừi trong cấu trỳc xõy dựng, đúng vai trũ quan trọng trong việc chịu lực và phân tán trọng lực đều lên các cột trụ, giúp công trình đảm bảo an toàn và độ chắc chắn trước các tác động trong suốt thời gian sử dụng. Với vai trò chính là chống lại tác động của lực nén và lực kéo trong quá trình hoạt động của công trình, hệ giằng cột giúp bảo vệ cấu trúc khỏi biến dạng không mong muốn và đảm bảo tính ổn định của nó.

Phương pháp giải theo miền thời gian trong đánh giá khả năng chống chịu của công trình

Lưu ý rằng phương pháp phản ứng đàn hồi không cho phép phân tích phi tuyến, trong khi phương pháp động phi tuyến giúp mô phỏng một cách chính xác sự làm việc phi tuyến của kết cấu, đặc biệt khi sự tương tác giữa các yếu tố động trở nên quan trọng.    : là các véctơ lượng gia của chuyển vị tương đối, tốc độ tương đối của gia tốc tương đối tại các nút của hệ kết cấu trong bước thời gian t, còn là véctơ lượng gia của gia tốc chuyển động nền trong khoảng thời gian.

Phân tích phân tích phi tuyến theo miền thời gian NL-RHA

Đây là phương pháp được khuyến khích trong nhiều tiêu chuẩn quốc tế và cũng được Việt Nam khuyến nghị áp dụng bên cạnh phương pháp phổ biến khác là phương pháp phản ứng đàn hồi. Có rất nhiều phương pháp tích phân trực tiếp các phương trình chuyển động, ví dụ như phương pháp sai phân trung tâm, phương pháp Hounolt, các phương pháp Newmark dựa trên các phương pháp sai phân hữu hạn …. Trong đó u là vector của chuyển vị, m, c, và k là khối lượng, hệ số cản ban đầu, và ma trận độ cứng bên của hệ; ι là vector ảnh hưởng mà mỗi phần tử bằng một đơn vị.

Đóng góp của peff n, đến đáp ứng của hệ MDOF không đàn hồi là toàn bộ trong n dạng dao động, không có sự đóng góp của các dạng dao động khác.

Phân tích uốn

Một phương pháp là "tìm kiếm xác định", trong đó, trên thực tế, giá trị của λ được thay đổi dần dần và định thức của ma trận độ cứng hiệu dụng được theo dừi cho đến khi nú rất gần bằng 0. Một phương pháp khác là trích xuất giá trị riêng chính thức, trong đó có một số phương pháp số (một trong số đó dựa trên tìm kiếm định thức). (2) Tại mỗi bước tìm kiếm định thức, hãy chia tỷ lệ độ cứng chuyển vị nhỏ, K0, sao cho nó dựa trên mô đun tiếp tuyến chứ không phải mô đun đàn hồi ban đầu.

Một ngoại lệ là nếu khuyết tật không có sự đóng góp từ chế độ mất ổn định thấp nhất, chẳng hạn như khuyết tật đối xứng trong kết cấu bị mất ổn định ở chế độ phản đối xứng.

Hệ giằng để tránh mất ổn định

Tuy nhiên, nếu cơ cấu mang lại lợi nhuận thì cần phải sử dụng một số loại phân tích gia tăng, tính đến lợi nhuận lũy tiến. Ví dụ, khi khớp dẻo hình thành trong dầm, độ cứng ở vùng khớp dẻo sẽ bị mất đi và khả năng bị oằn xoắn ngang ở vùng đó tăng lên. Hệ giằng thích hợp là quan trọng, thậm chí quan trọng đối với thiết kế, nhưng không chắc rằng hoạt động của hệ giằng sẽ được mô hình hóa trực tiếp trong phân tích.

Đúng hơn, hệ giằng thường được cân đối và định vị dựa trên các quy tắc trong quy tắc thiết kế hoặc theo đánh giá của nhà thiết kế.

Hệ thống giằng lệch tâm tiên tiến

Việc tập trung hư hỏng trong liên kết có thể tháo rời (hoạt động giống như các thiết bị tiêu tán năng lượng. thụ động) có thể được thực hiện theo các nguyên tắc thiết kế công suất, bao gồm chế tạo liên kết từ thép có cường độ chảy thấp hơn so với thép kết cấu thông thường. Vì lý do này, các thành phần khác của hệ thống khung (chẳng hạn như các thanh giằng chéo, cột và các kết nối liên kết) phải được thiết kế cho các lực được tạo ra bởi sự biến dạng và biến dạng hoàn toàn của các liên kết tiêu tán. Giả sử độ dẻo hoàn hảo, không có tương tác uốn – cắt, và mô men kết thúc liên kết bằng nhau, điểm phân chia lý thuyết giữa liên kết ngắn (chịu ảnh hưởng của lực cắt) và liên kết dài (chịu ảnh hưởng của uốn) là độ dài e = 2Mp/Vp, trong đó Mp = Zfy là mô men uốn dẻo (Z là mô đun dẻo và fy.

(2007), chỉ ra rằng lực kộo dọc trục phát triển ở các biến dạng cắt lớn, do hậu quả của các hiệu ứng hình học bậc hai, có thể không đáng kể và có thể là một nguyên nhân góp phần gây ra hệ số vượt cường độ lớn hơn 1,5, được đo trong các thử nghiệm được thực hiện của McDaniel và cộng sự.

Mô hình nhà thép cao tầng (3D) chịu tải trọng động đất

Các loại tải trọng bao gồm tĩnh tải tiêu chuẩn (DEAD) của trọng lượng bản thân kết cấu, tĩnh tải tiêu chuẩn do cấu tạo sàn (SDEAD), hoạt tải tiêu chuẩn toàn phần (LIVE). Trận động đất San Fernando đã gây ra gia tốc mạnh, và giá trị này thường được đo bằng thang gia tốc địa chất (g). Để biết thêm thông tin chi tiết về gia tốc tại các vị trí cụ thể, cần tham khảo các báo cáo nghiên cứu địa chấn sau sự kiện.

Công trình khảo sát có tính chất đều đặn theo cả 2 phương, hệ cột đối xứng và mặt bằng dầm được bố trí có độ cứng ngang đều nhau.

Kết quả phân tích

Tuy nhiên, ảnh hưởng của nó chi tiết đến nội lực của dầm cột, vị trí bố trí hệ giằng, chuyển vị của công trình như thế nào sẽ được trình bày trong phần tiếp theo. Chuyển vị tầng với trường hợp bố trí hệ giằng V thuận ngược (V/\) là tối ưu nhất sau đó đến hệ giằng V ngược và hệ giằng chéo. Chuyển vị lệch tầng thu được cho trường hợp gán tải động đất bằng phương pháp miền thời gian được thể hiện trong Hình 3.18.

Chuyển vị lệch tầng với trường hợp bố trí hệ giằng V thuận ngược (V/\) là tối ưu nhất sau đó đến hệ giằng V ngược và hệ giằng chéo.

Phân tích nội lực

Gía trị chênh lệch của hệ giằng chéo với hệ không giằng là 2.1 lần, của hệ giằng V ngược với hệ không giằng là 2.3 lần và hệ giằng V thuận ngược (V/\) lớn hệ không giằng là 2.2 lần. Theo kết quả của Hình 3.24 thì lực cắt trong trường hợp bố hệ giằng V thuận ngược (V/\) và Hệ giằng V ngược có nội lực nhỏ nhất và gần như tương đồng nhau, nhỏ hơn hệ không giằng là 1.44 lần. Nhưng ngược lại với moment thì giá trị lực dọc trong khung trục có sự thay đổi lớn ở việc bố trí hệ giằng trực tiếp, giá trị lực dọc ở khung trục 1 lớn hơn khung trục 3.

Qua biểu đồ chuyển vị của công trình theo miền thời gian ta thấy: tỷ lệ chênh lệch thể hiện rằng trong trường hợp hệ giằng V ngược, giá trị lớn nhất lớn hơn giá trị nhỏ nhất khoảng 24.4% (1.244 lần), trong khi trong trường hợp hệ giằng chéo, giá trị lớn nhất lớn hơn giá trị nhỏ nhất khoảng 22.8% (1.228 lần).

Kết quả phân tích Buckling .1 Phân tích nội lực

Điều này có ý nghĩa rằng việc bố trí hệ giằng theo kiểu này giúp giảm thiểu sự biến dạng của công trình khi chịu tải trọng động đất và đồng thời giảm động đất gây ra cho chuyển vị công trình. Phân tích Buckling của công trình dưới tác động của động đất đã tiến hành qua 4 trường hợp bố trí hệ giằng khác nhau, cho chúng ta cái nhìn chi tiết về ảnh hưởng của tải trọng động đất đến công trình. Những nhận xét này làm nổi bật tầm quan trọng của việc lựa chọn và bố trí hệ giằng, cũng như tải trọng động đất, trong quá trình thiết kế công trình chịu tải trọng động đất.

Việc này là một phần quan trọng của việc đảm bảo tính ổn định và an toàn của công trình trong điều kiện động đất và đòi hỏi xem xét kỹ lưỡng các yếu tố như chi phí, kỹ thuật và an toàn.

KIẾN NGHỊ

Khi phân tích Buckling công trình chịu tải trọng động đất qua các trường hợp, chênh lệch lực cắt, moment, chuyển vị tầng và chuyển vị lệch tầng giữa chúng là đáng chú ý. Lực cắt và moment: Trường hợp không bố trí giằng so với các trường hợp bố trí hệ giằng khác có chênh lệch đáng kể, có thể lên đến gần 80%. Điều này cho thấy vai trò quan trọng của hệ giằng trong việc giảm tác động của động đất lên công trình.

Chuyển vị tầng và chuyển vị lệch tầng: Sự chênh lệch giữa các trường hợp cũng lớn, có thể lên đến hơn 85%.