3.2.1. Phân tích chuyển động Flutter của kết cấu nguyên vẹn.
Qua mô phỏng số cho thấy khi không có hư hỏng, vận tốc Flutter của kết cấu là 45 m/s tương đương với cấp gió 14 trong thang gió Beaufort. Quỹ đạo của nút số #90 trên đỉnh của kết cấu khi dao động ở tần số Flutter vậy với bảy hướng gió β: 0o, 5o, 10o, 15o, 20o, 25o và 30o được thể hiện trong hình 3.9.
Wind Effects SAP2000
30
Hình 3.9. Hình chiếu quỹ đạo lên mặt phẳng Oxy của nút số #90 trên đỉnh của kết cấu nguyên vẹn
Hình 3.9 thể hiện hình chiếu quỹ đạo của nút số #90 của kết cấu nguyên vẹn với bảy hướng gió. Như có thể thấy trong hình 3.9, có sự chuyển đổi từ từ quỹ đạo của nút số #90 khi hướng gió thay đổi từ 0o đến 30o. Đồng thời độ lớn của quỹ đạo cũng thay đổi nhưng không nhiều.
3.2.2. Phân tích chuyển động Flutter của kết cấu có hư hỏng.
Khi phân tích chuyển động Flutter của kết cấu có hư hỏng, tác giả mô phỏng vết nứt có độ sâu thay đổi từ 0% (tương ứng với kết cấu không có hư hỏng) đến 100% (tương ứng là không có liên kết tại vị trí hư hỏng). Trong quá trình phân tích nhiều trường hợp khác nhau tác giả nhận thấy sự ảnh hưởng của vết nứt đến phản ứng động của kết cấu nhất là quỹ đao của bốn điểm trên đỉnh bốn cốt kết cấu chỉ đáng kể khi độ sâu vết nứt khoảng 90%. Trong các phân tích tiếp theo, tác giả mô phỏng hư hỏng là có liên kết khớp tại vị trí hư hỏng.
Trường hợp đầu tiên, trường hợp thanh giằng số #387 bị hư hỏng, vận tốc Flutter của kết cấu là 37m/s. Sự suy giảm vận tốc Flutter là 17,7% so với trường hợp khi kết cấu còn nguyên vẹn. Vận tốc gió này tương ứng với cấp gió 11 trong thang gió Beaufort. Điều này có nghĩa rằng kết cấu có thể bị sụp đổ với tốc độ gió cấp 14 khi kết cấu có một thanh giằng bị hư hỏng.
31
Hình 3.10. Hình chiếu quỹ đạo lên mặt phẳng Oxy của nút số
#90 trên đỉnh của kết cấu có thanh #387 hư hỏng
Hình 3.10 thể hiện hình chiếu quỹ đạo của nút số #90 với bảy hướng gió như đã trình bày ở trên khi thanh giằng số #387 bị hư hỏng. Dựa vào đồ thị ta có thể thấy hình chiếu quỹ đạo lên mặt phẳng Oxy của nút số #90 khi thanh giằng số #387 bị hư hỏng có sự chuyển đổi từ từ quỹ đạo của nút số #90 khi hướng gió thay đổi từ 0o đến 30o. Đồng thời độ lớn của quỹ đạo cũng thay đổi nhưng lớn hơn so với trường hợp khi kết cấu nguyên vẹn theo cả hai hướng x và y.
Khi thanh cột số # 134 bị hư hỏng, vận tốc Flutter của kết cấu là 28 m/s. Sự suy giảm vận tốc Flutter là 37,7% so với trường hợp khi kết cấu nguyên vẹn. Vận tốc gió này tương ứng với cấp gió 10 trong thang gió Beaufort. Rõ ràng là kết cấu sẽ bị sụp đổ với tốc độ gió cấp 14 khi một thanh cột bị hư hỏng.
Hình 3.11 thể hiện hình chiếu quỹ đạo của nút số # 90 với bảy hướng gió được khảo sát như đã nêu khi thanh cột số # 134 bị hư hỏng. Dựa vào hình này ta có thể thấy trong trường hợp này, hình chiếu quỹ đạo lên mặt phẳng Oxy của nút số #90 phụ thuộc rất lớn vào sự thay đổi hướng gió. Hình chiếu quỹ đạo chuyển động lớn nhất khi hướng gió là 0o. Các quỹ đạo nhỏ hơn khi hướng gió thay đổi từ 5o đến 20o. Và quỹ đạo trở nên nhỏ nhất khi hướng gió trong khoảng từ 25o đến 30o.
32
Hình 3.11. Hình chiếu quỹ đạo lên mặt phẳng Oxy của nút số #90 trên đỉnh của kết cấu có thanh cột #134 hư hỏng
Như vậy, qua mô phỏng số ta có thể thấy khi không có hư hỏng vận tốc Flutter của kết cấu cấu là 45 m/s tương ứng với gió cấp 14 trong thang gió Beaufort. Khi một thanh thanh giằng bị hư hỏng thì vận tốc Flutter của kết cấu giảm 17,7% tương ứng với gió cấp 12. Và khi một thanh cột bị hư hỏng vận tốc Flutter của kết cấu giảm xuống còn 28m/s giảm 37,7% tương ứng với gió cấp 10. Hay nói một cách khách một kết cấu được thiết kế để chịu đựng tốc độ gió cấp 14 có thể sụp đổ dưới tốc độ gió cấp 10 hoặc 11 nếu có một thanh bị hư hỏng.