29
Chƣơng 4
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 4.1 Kết quả tính tốn mơ hình.
Để đánh đánh giá hiệu quả của hệ thống giằng BRB cũng như xác suất phá hoại của kết cấu khung thép nhà cao tầng. Luận văn này tiến hành nghiên cứu với tòa nhà 6 tầng 4 nhịp chịu tải trọng động đất Northridge (1994) với 3 mơ hình tính tốn so sánh như sau:
- Mơ hình thứ nhất: Khung nhà sử dụng hệ thống BRBs và khung nhà không
sử dụng hệ thống giằng chống động đất.
- Mơ hình thứ hai: Khung nhà sử dụng hệ thống BRBs và khung nhà sử dụng
hệ thống giằng đồng tâm thơng thường OCBF.
- Mơ hình thứ ba: Khung nhà sử dụng hệ thống BRBs được bố trí ở khung
giữa của tịa nhà và Hệ thống BRBs được bố trí ở khung biên của tịa nhà. Ngồi ra kích thước các cấu kiện, tải trọng tác dụng và các thông số được thiết lập theo các thông số ở chương 3 của luận văn đồng thời nó hồn tồn giống nhau giữa 2 mơ hình.
4.1.1 Mơ hình thứ nhất.
Mơ hình so sánh thứ nhất sử dụng 2 hệ khung tịa nhà 6 tầng 4 nhịp hồn tồn giống nhau với tòa nhà thứ nhất có sử dụng hệ thống giằng chống động đất BRBs, tịa nhà thứ 2 khơng sử dụng hệ thống giằng chống động đất. Tải trọng tác dụng và các thông số được thiết lập theo các thông số ở chương 3 của luận văn này và hồn tồn giống nhau giữa 2 mơ hình.
Tịa nhà 1 Tịa nhà 2
Hình 4.1 Mơ hình 2 tịa nhà 6 tầng 4 nhịp với tòa nhà thứ nhất được tăng cường hệ
30
4.1.2 Kết quả tính tốn 4.1.2.1 Chuyển vị 4.1.2.1 Chuyển vị
Chuyển vị được tính tốn dựa trên chuyển vị nút trên sàn bằng cách cho tải trọng động đất Northridge (1994) tác dụng vào 2 mơ hình tịa nhà, kết quả chuyển vị được ghi lại sau 05 giây gia tải. Kết quả được thống kê theo các tầng cơ bản như sau:
Hệ khung khơng sử dụng BRBs Hệ khung có sử dụng BRBs
Tầng 1
Tầng 2
31
Tầng 4
Tầng 5
Tầng 6
32
Hình 4.2 Kết quả chuyển vị tầng giữa 2 mơ hình tính tốn
Qua kết quả tính tốn của phần mềm OpenSees về chuyển vị của các tầng đối với mơ hình khung thép thơng thường và khung thép được bổ sung thêm hệ thống giằng chống oằn (BRBs). Ta có thể rút ra được các đánh giá sau:
- Sử dụng hệ giằng chống oằn trong kết cấu nhà khung thép chịu tải trọng động
đất giúp cho chuyển vị của toàn bộ khung kết cấu ổn định và biến thiên tương đối đồng đều.
- Hệ khung sử dụng hệ giằng BRBs có chuyển vị giảm hơn 50% so với hệ khung kết cấu truyền thống không được gia cố giằng chống oằn.
- Chuyển vị ngang khung trôi tầng của khung cũng giảm đáng kể, làm giảm khả năng phá hoại cơng trình.
33
4.1.2.2 Nội lực
Hệ khung không sử dụng BRBs Hệ khung có sử dụng BRBs
Fx (lực dọc)
Fy (lực cắt)
Mz (momen uốn)
34
Qua kết qua tính tốn của phần mềm OpenSees về biểu đồ nội lực của mơ hình khung thép truyền thống khơng sử dụng BRBs và khung thép có sử dụng hệ thống giằng chống oằn (BRBs) ta có thể rút ra được một số đánh giá về tác động của hệ giằng chống oằn (BRBs) và nội lực của hệ khung kết cấu như sau:
- Hệ giằng chống oằn được bổ sung thêm vào khung kết cấu về cơ bản không
là giảm nội lực Fx và Fy trong kết cấu khung chịu lực.
- Hệ giằng chống oằn được bổ sung thêm vào khung kết cấu làm giảm đáng kể
momen Mz của toàn bộ kết cấu dầm, cột của hệ khung chịu lực.
4.1.3 Kiểm tra hệ giằng BRBs
Để đánh giá được quá trình làm việc cũng như đánh giá khả năng chống oằn của hệ giằng BRBs chúng ta đi kiểm tra biểu đồ quan hệ giữa lực và chuyển vị của hệ thành giằng BRBs. Kết quả tính tốn được thiết lập trên phần mềm OpeenSees và được thể hiện ở bản sau:
Tầng 1
35
Tầng 3
Tầng 4
Tầng 5
Tầng 6
36
Qua kết quả tính tốn của phần mềm OpenSees về mối quan hệ giữa lực và chuyển vị của thanh giằng BRB được thể hiện ở bảng trên ta có thể rút ra được một số đánh giá sự làm việc cũng như tác động của tải trọng động đất đến hệ giằng chống oằn (BRBs) như sau:
- Biểu đồ quan hệ giữa lực và chuyển vị trong thanh giằng BRB là biểu đồ tuần
hoàn. Điều này cho thấy thanh giằng BRB không bị phá hủy khi chịu các tải trọng tuần hoàn.
- Chuyển vị của thanh giằng BRB giảm theo chiều cao tầng. Việc này cho thấy
khi lựa chọn kích thước hệ giằng BRB sử dụng để chống động đất cần giảm tương ứng với chuyển vị cũng như lực tác dụng vào thành giằng BRB theo từng tầng.
4.2 Mơ hình thứ 2.
Mơ hình so sánh thứ 2 được sử dụng để so sánh, đánh giá hiệu quả giữa khung nhà thép sử dụng hệ thống chống oằn BRBs và khung nhà sử dụng hệ thống giằng đồng tâm thông thường OCBF.
Với giằng OCBF được thiết lập trong OpeenSees với vật liệu “Steel01” với các thông số được thiết lập như sau: