b. Số dạng dao động cần xét đến trong phương pháp phổ phản ứng
2.2.5.8Hiệu ứng P-Delta (Bài toán phi tuyến hình học)
Đối với kết cấu nhà cao tầng, sự chuyển vị và biến dạng theo phương ngang không những chỉ ảnh hưởng đến điều kiện sử dụng bình thường của công trình mà còn ảnh hưởng đến sự an toàn của kết cấu thông qua hiệu ứng chính là P-Delta (P-Delta effect). Khác với công trình thấp tầng, ở đó người ta thường chỉ quan tâm đến biến dạng của các bộ phận chịu lực đứng (Như độ võng của dầm sàn), trong kết cấu nhà cao tầng, người ta quan tâm đến chuyển vị và biến dạng theo phương ngang không những chỉ ảnh hưởng đến điều kiện sử dụng bình thường của công trình (Thí dụ như làm nứt các kết cấu bao che, ảnh hưởng đến sự vận hành của thành máy…) mà còn ảnh hưởng đến sự an toàn của kết cấu thông qua hiệu ứng P-Delta.
Hiệu ứng P-Delta là hiệu ứng ở đó lực dọc gây ra moment uốn khá lớn trong cột do chuyển vị ngang tương đối giữa hai đầu cột lớn. Để hình dung cụ thể về hiệu ứng P- Delta, ta xét một thanh cột chịu tác dụng đồng thời của lực ngang và lực nén. Biến dạng của thanh được phác họa như hình bên dưới.
( Nguồn: Internet )
Hình 2.8 Hiệu ứng P-Delta trong bài toán phi tuyến hình học
Khi chấp nhận giả thuyết chuyển vị bé, Delta ~ 0 (Bài toán tuyến tính hình học), lúc đó moment uốn tại chân cột là Qxh. Khi không chấp nhận giả thuyết chuyển vị bé (Bài toán phi tuyến hình học), moment uốn tại chân cột được tính là:
M = Q x h + P x Delta
Như vậy moment uốn tại chân cột trong trường hợp chuyển vị lớn hơn là một lượng P x Delta so với khi chuyển vị bé, đây là hiệu ứng P-Delta. Trong kết cấu nhà cao tầng, tải trọng ngang thường lớn nên chuyển vị ngang tương đối giữa các tầng lớn, đồng thời lực dọc cũng rất lớn nên hiệu ứng P-Delta trở nên hết sức quan trọng.
Hiệu ứng P x Delta được kể đến trong tính toán cột và vách (Phương pháp khuếch đại moment). Hiệu ứng này sẽ rất lớn trong trường hợp cột có độ mảnh lớn. Hiệu ứng P x Delta chưa được kể đến trong tính toán trong kết cấu hiện nay. Hiệu ứng này rất đáng kể đối với nhà cao tầng, đặt biệt nhà có tầng mềm (soft story).
( Nguồn: Tác giả tự thực hiện )
Hình 2.9 Ảnh hưởng của tầng mềm (soft story)