MƠ HÌNH CƠNG TRÌNH 3.1 Cơng trình nghiên cứu.
3.1.1 Sơ đồ cơng trình
Để tận dụng ưu điểm của khung nhà thép là có khối lượng thấp và dễ lắp đặt, hiện nay hầu hết tất cả các kết cấu nhà cao tầng đều sử dụng hệ khung thép là hệ khung chịu lực chính. Vì thế để đánh giá cũng như kiểm tra một cách khách quan khả năng kháng chấn của hệ giằng BRBs đối với kết cấu thép nhà nhà cao tầng chịu động đất. Trong luận văn này cơng trình được sử dụng nghiên cứu là một khung thép phẳng của một tòa nhà 6 tầng, 4 nhịp với chiều cao mỗi tầng 4m chiều dài mỗi nhịp 5m. Mơ hình hóa như một khung đơn giản với hệ thống giằng chống oằn Hình 3.1.
Hình 3.1 Mặt bằng và mặt đứng cơng trình 6 tầng sử dụng giằng BRB 3.1.2 Kích thƣớc các cấu kiện 3.1.2 Kích thƣớc các cấu kiện
Để đơn giản các cấu kiện của cơng trình sử dụng tồn bộ thép hình cho cả cấu kiện dầm, cột. Kích thước các cấu kiện dầm, cột và lõi thanh giằng BRB được thể hiện ở bảng 3.1. Các kích thước dầm và giằng BRB giảm dần sau một số tầng nhất định.
25
Bảng 3.1 Kích thước các cấu kiện trong mơ hình
Tầng Dầm Cột Diện tích lõi BRB (cm2(in2))
6 W18x55 W14x34 16,1 (2,50) 5 W18x55 W14x34 19,4 (3,00) 4 W18x55 W14x48 22,6 (3,50) 3 W18x55 W14x48 25,8 (4,00) 2 W18x55 W14x74 29,0 (4,50) 1 W18x55 W14x74 32,2 (5,00) 3.1.3 Tải trọng tác dụng - Tải trọng đứng
Tải trọng đứng tác dụng lên cơng trình bao gồm tỉnh tải và hoạt tải. Tuy nhiên vì luận văn khơng tập trung đánh giá sự ảnh hưởng của tải trọng đứng đến sự làm việc của BRB nên tải trọng đứng chỉ được đưa vào mơ hình dưới dạng tải phân bố đều tác dụng trực tiếp lên sàn.
26
- Tải trọng ngang.
Đối với luận văn này tải trọng ngang được đưa vào tính tốn dưới dạng tải trọng động đất nhằm đánh giá khả năng làm việc của thanh giằng BRBs. Ba phổ động đất của trận động đất Northridge (1994) được đưa vào mơ hình để phân tích.
27
3.2 Thiết lập thơng số mơ hình 3.2.1 Phần tử dầm, cột
Tất các các phần tử dầm và cột được xem là phần tử thanh và được mô phỏng bằng các yếu tố elasticBeamColumn trong OpenSees. Giả định này là hợp lý vì cả dầm và cột đều được thiết kế để duy trì bản chất đàn hồi.
Cột được mơ hình hóa liên tục giữa các tầng với chỗ nối giữa các tầng được mơ hình như các liên kết ngàm. Cột và dầm được đưa vào mơ hình sử dụng vật liệu “Steel01” trong OpenSees với các thông số được thể hiện trong hình sau.
Bảng 3.2 Thơng số vật liệu “Steel01” được thiết lập trong OpenSees
3.2.2 Giằng chống oằn (BRB)
Lõi thép của thanh giằng chống oằn được xem là một trong những bộ phận quan trọng nhất của thanh giằng.
Giằng chống oằn (BRB) được mơ hình trong OpenSees bằng phần tử “Truss”. Vùng lõi của BRB được mô phỏng với vật liệu “Steel02”. Độ cứng của vật liệu đã được thiết lập ở mức tối thiểu và các modul đàn hồi của vật liệu được tăng 1,5 lần để đảm bảo các thanh BRB đàn hồi thực tế hơn. Thông số được hiệu chuẩn từ các bài kiểm tra được tiến hành bởi Black và cộng sự [11] Hình 3.6 và được thể hiện trong bảng 3.2.
28
Hình 3.4 Kết quả thực nghiệm và toán trên OpenSees với “Steel02” bởi
Black và cộng sự [11]
29