3.3.3. Tải trọng
Tải trọng và quá trình thực hiện phân tích đẩy dần cho trƣờng hợp mơ hình nút khung nửa cứng theo mơ hình Gupta and Krawinkler và nút khung nửa cứng dầm khớp dẻo trong trƣờng hợp này đƣợc thực hiện tƣơng tự với 02 tiêu chuẩn đƣợc trình bày trong mục 3.2.1
3.3.4. Kết quả và so sánh
Kết quả so sánh chu kỳ dao động riêng đƣợc phân tích trong OpenSees và đƣợc lập trong bảng dƣới đây.
a. Tần số dao động riêng
Phân tích dao động riêng là đƣợc thực hiện cho cả 2 trƣờng hợp nút khung biến dạng dầm đàn hồi và dầm khớp dẻo, kết quả đƣợc tổng hợp nhƣ bảng dƣới đây và đƣợc so sánh với tần số dao động riêng trong trƣờng hợp nút khung cứng.
59
Hình 3.52 Ba dạng dao động riêng đầu tiên trong OpenSees trƣờng hợp nút khung
biến dạng và dầm đàn hồi
Hình 3.53 Ba dạng dao động riêng đầu tiên trong OpenSees trƣờng hợp nút khung
60
Bảng 3.8 So sánh tần số dao động riêng của OpenSees
Dạng dao động Chu kỳ T (s) Nút khung cứng Nút khung có biến dạng, dầm đàn hồi Nút khung có biến dạng, dầm khớp dẻo 1 0.640 0.730 0.59 2 0.251 0.270 0.22 3 0.142 0.150 0.13
Có sự sai khác giữa các dạng dao động riêng giữa trong trƣờng hợp mơ hình với nút khung cứng và nút khung nửa cứng và nút khung nửa cứng dầm khớp dẻo; lớn nhất là ở dạng dao động thứ nhất và càng gần nhau ở các dạng dao động tiếp theo (dạng 2, dạng 3). Các kết quả cũng cho thấy rằng trong mỗi dạng dao động riêng, tần số của nút khung biến dạng và dầm khớp dẻo là nhỏ nhất và tiếp đến là 02 trƣờng hợp mơ hình cịn lại.
b. Đƣờng cong khả năng
Đƣờng cong khả năng quan hệ giữa lực cắt đáy và chuyển vị đỉnh mái/ chiều cao nhà đƣợc lập để xem xét, đánh giá và so sánh đối với trƣờng hợp mơ hình với nút khung nửa cứng và nút khung nửa cứng, dầm khớp dẻo trong mơ hình phân tích đƣợc với 02 tiêu chuẩn Fema 356 (2000) và TCVN 9386 (2012).
61
Hình 3.54 Quan hệ giữa lực cắt đáy và độ trơi có xét đến biến dạng nút khung trong
FEMA 356 (2000) và TCVN 9386 (2012)
Hình 3.55 Quan hệ giữa lực cắt đáy và độ trôi của nút khung biến dạng, dầm đàn
hồi trong FEMA 356 (2000) và TCVN 9386 (2012)
Sự làm việc trong mơ hình phân tích với 02 trƣờng hợp mơ hình với nút khung nửa cứng và mơ hình nút khung nửa cứng dầm có khớp dẻo trong cả 02 tiêu
62
chuẩn TCVN 9386 (2012) và FEMA 356 (2000) là khá giống nhau nhất là trong giai đoạn đàn hồi tuyến tính và ngồi giai đoạn này với cùng lực cắt đáy chuyển vị đỉnh mái/chiều cao nhà chê lệch trong khoảng bé hơn 0.01% nhƣ đối với trƣờng hợp mơ hình với nút khung cứng.
Hình 3.56 Quan hệ giữa lực cắt đáy và độ trôi giữa nút cứng, nút biến dạng và nút
biến dạng dầm khớp dẻo trong TCVN 9386 (2012)
Hình 3.57 Quan hệ giữa lực cắt đáy và độ trôi giữa nút cứng, nút biến dạng và nút
63
Một sự so sánh sự giữa việc mơ hình trong các trƣờng hợp khác nhau giữa nút khung cứng và nút khung nửa cứng và nút khung nửa cứng, dầm khớp dẻo trong cả 02 tiêu chuẩn cũng đƣợc thể hiện. Với mơ hình là nút cứng, việc dự đoán khả năng chịu tải trong ngang thơng qua phân tích đẩy dần là thiếu chính xác cả về lực cắt đáy và biến dạng. Mơ hình kể đến biến dạng nút khung có kết quả tốt hơn. Tuy nhiên, do hạn chế của phần tử lị xo mơ phỏng biến dạng nút khung chƣa kể đến sự giảm cƣờng độ của liên kết nên đỉnh của đƣờng cong không đƣợc xác định. Trong trƣờng hợp nút khung nửa cứng, dầm khớp dẻo thể hiện đƣợc sự suy giảm cƣờng độ trong kết cấu cho phép xác định đƣợc tỉnh của đƣờng cong khả năng góp phần phân tích và đánh giá sự làm việc của kết cấu.
Từ kết quả của việc so sánh 3 trƣờng hợp mơ hình với nút khung cứng, nút khung nửa cứng và nút khung nửa cứng dầm khớp dẻo có thể thấy rằng khi trong giai đoạn đàn hồi, ứng xử của mơ hình phân tích là nhƣ nhau, sự khác nhau thể hiện rõ ngồi giai đoạn đàn hồi, cùng một độ trơi lực cắt đáy của trƣờng hợp nút khung cứng là lớn nhất tiếp đến là nút khung biến dạng dầm đàn hồi và nút khung biến dạng, dầm khớp dẻo. Đặc biệt trƣờng hợp nút khung biến dạng dầm đàn hồi và nút khung biến dạng, dầm khớp dẻo lực cắt đáy có xu hƣớng giảm dần khi độ trôi tăng lên khoảng 0.01% làm ảnh hƣởng đến đến sự làm việc của kết cấu.
c. Độ dẻo của cơng trình
Theo quan niệm thiết kế mới, một hệ kết cấu có thể chịu tác động động đất theo một trong hai cách sau [18]:
Cách thứ nhất: bằng khả năng chịu một lực tác động lớn nhƣng phải làm việc trong giới hạn đàn hồi.
Cách thứ hai: bằng khả năng chịu một lực tác động bé hơn nhƣng phải có khả năng biến dạng dẻo kèm theo.
Hiện nay tiêu chuẩn thiết kế các cơng trình chịu động đất của nhiều nƣớc trên thế giới trong đó có tiêu chuẩn TCXDVN 9386 (2012) của Việt nam đều chọn cách thứ hai cho các vùng động đất trung bình trở lên (gia tốc nền thiết kế ag
64
0,08g) [14]. Cách thứ nhất chỉ thích hợp cho việc thiết kế các cơng trình xây dựng trong các vùng động đất rất yếu hoặc khơng có động đất.
Khả năng biến dạng dẻo của hệ kết cấu đƣợc biểu thị qua độ dẻo của nó. Về mặt giải tích, độ dẻo đƣợc định nghĩa là tỷ số giữa chuyển vị ngay trƣớc khi phá hoại và chuyển vị lúc chảy dẻo.