Dạng dao động
Tần số
Các phƣơng án thiết kế đối với DKI/9
Chƣa gia cố Gia cố bêtông Mac 200 trên nền yếu Gia cố vữa rời rạc Gia cố bêtông Mac 200 trên nền cứng Uốn 1 0,5867 1,200 1,1541 2,0368 Uốn 2 0,5868 1,201 1,1699 2,0369 Xoắn 2,1129 2,344 2,2977 2,4208 Nhổ 2,496 3,301 5,31 11,5485 Dạng dao động Tần số
Các phƣơng án thiết kế đối với DKI/12
Chƣa gia cố Gia cố bêtông Mac200 nền yếu Gia cố bêtông vữa rời rạc Gia cố bêtông Mac200 nền cứng Uốn 1 0,6773 1,9780 2,2746 2,2876 Uốn 2 0,6775 1,9826 2,2825 2,2957 Xoắn 2,5776 2,8078 2,9444 2,9668 Nhổ 2,7938 4,9516 7,6152 7,8985
2.3 Mô hình tham số và đánh giá các tham số mô hình bằng tần số riêng số riêng
Để đánh giá hiệu quả của việc gia cố dựa trên chỉ tiêu là độ bền vững của công trình, tức là đánh giá chuyển vị ngang của công trình dƣới tác động của tải trọng
sóng thiết kế thì ta phải thiết lập đƣợc mô hình thực trạng của công trình trƣớc và sau gia cố. Mô hình thực trạng của công trình đƣợc xác định thông qua việc giải bài toán chẩn đoán kỹ thuật công trình. Nội dung cơ bản của bài toán chẩn đoán kỹ thuật công trình là xác định mô hình thực trạng của công trình, mô hình thực trạng đƣợc xác định từ mô hình tham số, ở đây tham số chẩn đoán là độ cứng các lò so liên kết cọc - nền đối với mô hình trƣớc khi gia cố và liên kết giữa các khối bêtông với nền đối với mô hình sau khi gia cố. Việc tính toán các tham số lò xo của mô hình tham số bằng tần số riêng qua chƣơng trình đánh giá các tham số lò xo dựa trên phương pháp quy hoạch phi tuyến.
2.3.1. Công trình DKI/9
a) Mô hình tham số công trình DKI/9 trước khi gia cố
Lấy cơ sở là mô hình phần tử hữu hạn DKI/9 trƣớc khi gia cố đã đƣợc thiết lập ở phần 2.2.1.1 (Hình 2.5) ta đƣa vào các tham số chẩn đoán, tác giả lựa chọn tham số độ cứng của 6 thành phần lò xo là các tham số chẩn đoán. Giả thiết liên kết ở 4 cọc của kết cấu là nhƣ nhau, nhƣ vậy ta chỉ có 6 tham số chẩn đoán đối với mô hình tham số.
Theo số liệu tần số đƣợc đo đạc, khảo sát và xử lý năm 1999: f1 = 0,37 Hz; dao động uốn thứ nhất
f2= 0,43 Hz; dao động uốn thứ hai f3= 1,31 Hz; dao động thẳng đứng (nhổ)
làm đầu vào cho phần mềm chẩn đoán tham số hƣ hỏng (chương I) là độ cứng của phần tử lò xo thay thế cho tƣơng tác cọc nền dựa vào tần số riêng. Kết quả cho ta giá trị độ cứng của 6 lò xo thành phần.
Giá trị ban đầu:
Kngang 1 = 1e+7 N/m Kngang 2 = 0.8e+7 N/m Kđứng = 0.4e+7 N/m Kxoắn = 10e+8 N/m Kuốn 1 = 10e+7 N/m Kuốn 2 = 10e+7N/m
Kết quả tính toán:
Kđứng = 6398457,288742 N/m Kxoắn = 199861164,093018 N/m Kuốn 1 = 150893936,157227 N/m Kuốn 2 = 513366622,924805N/m. Với các hệ số độ cứng của phần tử lò xo ta nhận đƣợc các tần số riêng của kết cấu:
f1 = 0.362378 Hz; dao động uốn thứ nhất f2 = 0.417788 Hz; dao động uốn thứ hai
f3 = 1.313131 Hz; dao động thẳng đứng (nhổ). Giá trị sai số so với các tần số đo đạc:
2 47 . 1 ) ( 2 3 1 f fD fT e .
b) Mô hình tham số công trình DKI/9 sau khi gia cố
Lấy cơ sở là mô hình công trình DKI/9 sau khi gia cố và khối gia cố chỉ ở dạng vữa rời rạc tức là khối lƣợng của khối gia cố đƣợc quy đổi đƣa về các nút (2.2.2.1a) (Hình 2.8.), đƣa vào tham số chẩn đoán là độ cứng của các lò xo thay thế mô tả liên kết giữa khối gia cố và nền. Liên kết cọc nền đã đƣợc tính trên mô hình tham số trƣớc khi gia cố ở trên.
Giả thiết liên kết của 4 khối gia cố với nền là nhƣ nhau ở tại mọi vị trí. Nhƣ vậy ta có mô hình tham số sau khi gia cố với 6 tham số chẩn đoán là độ cứng của các lò xo mô tả liên kết của khối gia cố với nền.
Từ số liệu tần số đƣợc đo đạc, khảo sát và xử lý năm 2002 của Viện Cơ học: f1 = 0,81 Hz; dao động uốn thứ nhất
f2 = 1,18 Hz; dao động uốn thứ hai f3 = 3,12 Hz; dao động đứng (nhổ).
đƣa vào chƣơng trình chẩn đoán tham số hƣ hỏng DKI (chương I), là độ cứng của phần tử lò xo thay thế cho tƣơng tác nền móng bằng tần số riêng. Kết quả nhận đƣợc giá trị độ cứng của 6 lò xo thành phần.
Giá trị ban đầu:
Kđứng = 0.6e+7 N/m Kxoắn = 1.2e+8 N/m Kuốn 1 = 1e+7 N/m Kuốn 2 = 1e+7N/m.
Kết quả tính toán:
Kngang 1 = 29703147,411346 N/m Kngang 2 = 4032750,129700N/m Kđứng = 7765457,034111 N/m Kxoắn = 11995856,761932N/m Kuốn 1 = 10632656,812668N/m Kuốn 2 = 10632656,812668N/m. Với các hệ số độ cứng của phần tử lò xo ta nhận đƣợc các tần số riêng của kết cấu:
f1 = 0.862857 Hz; dao động uốn thứ nhất f2 = 0.885260 Hz; dao động uốn thứ hai
f3 = 3.157327 Hz; dao động thẳng đứng (nhổ). Giá trị sai số so với các tần số đo đạc:
1 02 . 3 ) ( 2 3 1 f fD fT e . 2.3.2. Công trình DKI/12
a) Mô hình tham số công trình DKI/12 trước khi gia cố
Lấy cơ sở là mô hình công trình DKI/12 trƣớc khi gia cố đã đƣợc thiết lập ở phần 2.2.1.2 (Hình 2.7) ta đƣa vào các tham số chẩn đoán. Lập luận nhƣ đối với DKI/9 từ đó ta thiết lập mô hình tham số của công trình DKI/12 trƣớc khi gia cố với 6 tham số chẩn đoán là độ cứng của lò xo thay thế liên kết cọc nền.
Với số liệu tần số đƣợc đo đạc, khảo sát và xử lý năm 1999: f1 = 0,33 Hz; dao động uốn thứ nhất
f2 = 0,41 Hz; dao động uốn thứ hai f3 = 0,93 Hz; dao động đứng (nhổ)
cùng với chƣơng trình chẩn đoán tham số hƣ hỏng DKI (chương I) là độ cứng của phần tử lò xo thay thế cho tƣơng tác cọc nền dựa vào tần số riêng, cho ta đƣợc giá trị độ cứng của 6 lò xo thành phần.
Kngang 1 = 1e+7 N/m Kngang 2 = 1e+7 N/m Kđứng = 0.2e+7 N/m Kxoắn = 15e+8 N/m Kuốn 1 = 130e+7 N/m Kuốn 2 = 20e+7N/m.
Kết quả tính toán:
Kngang 1 = 15481230,020523 N/m Kngang 2 = 17934710,979462N/m Kđứng = 2533528,506756N/m Kxoắn = 150195703,506470 N/m Kuốn 1 = 1300506896,972656 N/m Kuốn 2 = 206534595,489502N/m. Với các hệ số độ cứng của phần tử lò xo ta nhận đƣợc các tần số riêng của kết cấu:
f1 = 0.322005 Hz; dao động uốn thứ nhất f2 = 0.402347 Hz; dao động uốn thứ hai
f3 = 0.932016 Hz; dao động thẳng đứng (nhổ). Giá trị sai số so với các tần số đo đạc:
2 12 . 1 ) ( 2 3 1 f fD fT e .
b) Mô hình tham số công trình DKI/12 sau khi gia cố
Lấy cơ sở là mô hình phần tử hữu hạn DKI/12 gia cố trên nền yếu phần
2.2.2.2c (Hình 2.11). Đƣa vào các tham số chẩn đoán là độ cứng lò xo thay thế mô tả liên kết giữa khối gia cố với nền. Phần tử lò xo mô tả liên kết cọc nền đã đƣợc tính toán ở phần trên đối với mô hình tham số DKI/12 trƣớc khi gia cố. Giả thiết tại phần liên kết của các khối gia cố với nền là nhƣ nhau, ta có mô hình tham số với 6 tham số là độ cứng lò xo thành phần cần đánh giá.
Với số liệu tần số đƣợc đo đạc, khảo sát năm 2002 của đoàn khảo sát Viện Cơ học:
f1 = 0,93 Hz; dao động uốn thứ nhất f2 = 1,00 Hz; dao động uốn thứ hai f3 = 1,68 Hz; dao động đứng (nhổ)
f4 = 2,56 Hz; dao động xoắn.
và với chƣơng trình tính toán chẩn đoán tham số hƣ hỏng DKI (chương I), là độ cứng của phần tử lò xo thay thế tƣơng tác nền móng dựa trên tần số riêng, ta nhận đƣợc giá trị độ cứng của 6 lò xo thành phần.
Giá trị ban đầu:
Kngang 1 = 1e+7 N/m Kngang 2 = 1e+7 N/m Kđứng = 0.1e+7 N/m Kxoắn = 1e+7 N/m Kuốn 1 = 1e+7 N/m Kuốn 2 = 1e+7N/m.
Kết quả tính toán:
Kngang 1 = 10353745,222092N/m Kngang 2 = 8938018,083572N/m Kđứng = 658634,677529 N/m Kxoắn = 9605712,890625N/m Kuốn 1 = 8955543,041229N/m Kuốn 2 = 7777409,553528N/m Với các hệ số độ cứng của phần tử lò xo ta nhận đƣợc các tần số riêng của kết cấu:
f1 = 0.981035 Hz; dao động uốn thứ nhất f2 = 1.004921 Hz; dao động uốn thứ hai f3 = 1.646479 Hz; dao động thẳng đứng (nhổ) f4 = 2.624338 Hz; dao động xoắn.
Giá trị sai số so với các tần số đo đạc:
2 88 . 8 ) ( 2 4 1 f fD fT e .
Đối với chương trình tính toán tham số độ cứng lò xo của mô hình tham số bằng phương pháp quy hoạch phi tuyến thì việc chọn các giá trị ban đầu là rất quan trọng. Do phương pháp sử dụng trong tính toán bài toán quy hoạch phi tuyến dẫn đến tìm nghiệm cục bộ (cực tiểu cục bộ), vì vậy tác giả sử dụng thí nghiệm số đối với các tham số mô hình trên mô hình tham số, thực chất là giải liên tiếp các bài toán thuận để từ đó bằng kinh nghiệm hiểu biết của mình đưa ra các giá trị độ cứng ban đầu của tham số mô hình cho chương trình.