Trong chương này, luận án đã tóm tắt các thành quả nghiên cứu về tính
dư cho kết cấu cầu trên thế giới, cụ thể là các kết quả nghiên cứu về tính dư cho
kết cấu phần trên và kết cấu phần dưới của công trình cầu. Trong các nghiên cứu này, các tác giả đã xây dựng phương pháp xác định tính dư (thông qua hệ
số bảo toàn hệ thông, hệ số độ tin cậy tương đối, và hệ số tính dư) thông qua
một quy trình phức tạp gồm nhiều bước, trong đó quan trọng nhất là xác định
- TTGH cường độ bộ phận: TTGH ứng với trường hợp một kết cấu chịu lực chính bị phá hoại
- TTGH sử dụng: ứng với trường hợp kết cấu bị biến dang, chuyển vị
quá mức cho phép
- TTGH cường độ tổng thể: Ứng với trường hợp kết cấu bị sập đổ,
xác định bằng cách dỡ một bộ phận chịu lực chính của kết cấu rồi tiếp tục gia tải đến khi kết cấu còn lại bị phá hoại.
Tải trọng giới hạn ứng với ba TTGH này được xác định thông qua các phần mềm phân tích PTHH phi tuyến tính và trải qua nhiều lần tính lặp. Bản thân việc tách ra 2 TTGH cường độ khác nhau (đề xét đến sự phá hoại của bộ
phận chịu lực chính và sự phá hoại tổng thể) để tính toán riêng cũng là một
điểm gây khó hiểu cho người thiết kế do giả thiết dỡ bỏ đi một kết cấu chịu lực
chính để tiếp tục phân tích về mặt kết cấu là rất khó hiểu và về nguyên tắc phải chấp nhận sai số lớn về mặt tính toán.
Trên cơ sở phân tích nhược điểm của quy trình xác định tính dư theo các
nghiên cứu hiện tại, tác giả đề xuất một quy trình đơn giản hơn để xác định tính
dư của một kết cấu công trình như sau:
Đề xuất Quy trình trực tiếp đánh giá tính dư:
1. Xác định nội lực giới hạn của kết cấu theo tiêu chuẩn thiết kế. (Ptk) 2. Mô hình hóa kết cấu, đặt tải trọng thiết kế lên mô hình
3. Gia tăng tải trọng thiết kế để xác định hệ số tải trọng của tải trọng thiết kế tương ứng với các TTGH:
- TTGH về mặt sử dụng: Psd
- TTGH cường độ: Pcd
4. Xác định hệ sốtính dư ứng với các TTGH. Hệ số tính dư tổng thể là hệ số tính dư nhỏ nhất.
5. Nếu hệ số tính dư >1 thì cầu có dư. Nếu hệ số tính dư nhỏhơn 1 thì
cầu không dư.
Theo quy trình tổng quát này, việc xác định nội lực giới hạn theo tiêu chuẩn thiết kế (phân tích tuyến tính) là tương tự như quy trình xác định tính dư
trước đây. Số lượng TTGH được xét đến là một TTGH cường độ và một TTGH
sử dụng thay vì hai TTGH cường độ và một TTGH sử dụng như trước. Việc này làm cho quy trình xác định tính dư cho kết cấu trở nên dễ hiểu, tuy nhiên vấn đề
lớn nhất còn tồn tại để có thể áp dụng được quy trình trực tiếp xác định tính dư
cho kết cấu là làm sao xác định được chính xác tải trọng giới hạn ứng với các TTGH, có xét đến sự làm việc phi tuyến của kết cấu. Vấn đề này sẽ được giải quyết thông qua mô hình tính toán đề xuất ởchương sau.
CHƯƠNG 3. ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH TÍNH TOÁN TÍNH DƯ CỦA KẾT CẤU DỰA TRÊN PHÂN TÍCH PHI TUYẾN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN MỞ RỘNG (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Để có thể áp dụng được quy trình đánh giá tính dư trực tiếp mà luận án đã đề xuất ở chương 2, cần thiết phải xây dựng được một lý thuyết tính để xác định tải trọng cực hạn gây phá hoại công trình, có xét đến sự phá hoại tại từng bộ phận chịu lực chính của kết cấu và xét được đến sự làm việc tổng thể của kết cấu sau khi một kết cấu chịu lực chính đã bị phá hoại. Trên cơ sở đó, luận án đề xuất các mô hình vật liệu phi tuyến cho bê-tông và cốt thép cho kết cấu bê tông cốt thép. Dựa trên mô hình phi tuyến của từng vật liệu đó, xây dựng mô hình ứng xử phi tuyến và biến dạng uốn và biến dạng cắt của mặt cắt dầm/khung bê tông cốt thép chịu uốn và cắt. Trên cơ sở ứng xử phi tuyến của mặt cắt, đề xuất mô hình phân từ hữu hạn phân tích kết cấu có khả năng xét đến sự làm việc sau khi phá hoại của kết cấu khung dầm bê tông cốt thép để tính đến tối đa khả năng làm việc của kết cấu tổng thể. Mô hình đề xuất có thể xét được toàn bộ các ứng xử phi tuyến của kết cấu, từ đó giúp xác định chính xác tải trọng giới hạn tương ứng với các TTGH sử dụng và TTGH cường độ đề xuất trong trong Quy trình xác định tính dư trực tiếp đề xuất ở chương 2. Phương pháp được đề xuất trong luận án này nằm trong nhóm phương pháp PTHH mở rộng được đề xuất bởi Bathe và cộng sự [20], [21], [63]; Liu và cộng sự [67]; Simo [77]; Armero và cộng sự [37], [38]; Allaire [13], Cook và cộng sự [25], Ibrahimbegovic và cộng sự [14], [15], [16] và được phát triển bởi Brancherie [31], Ngo [78], [90], Pham [22], Belytschko và cộng sự [23], Crisfield [30], Hughes [54] và một số tác giả khác.