I. Tính cấp thiết của Đề tài
Nghiên cứu về khung phẳng có nút cứng và liên kết nửa cứng là một vấn đề quan trọng trong lĩnh vực xây dựng hiện đại. Các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp ngày càng sử dụng kết cấu thép với các cấu kiện được chế tạo và lắp ráp bằng liên kết hàn hoặc liên kết bu lông. Việc đảm bảo ổn định khung là cần thiết để tránh mất ổn định tổng thể khi chịu tải trọng. Nếu tải trọng tác dụng nhỏ hơn tải trọng tới hạn, kết cấu sẽ không bị mất ổn định. Tuy nhiên, trong thực tế, các liên kết thường hoạt động trong trạng thái nửa cứng, điều này cần được xem xét để phản ánh đúng trạng thái làm việc của kết cấu. Luận văn này sẽ tập trung vào việc nâng cao kết quả tính toán ổn định cho các khung phẳng có liên kết nửa cứng và độ cứng của nút.
II. Mục đích của đề tài
Mục đích chính của luận văn là lập trình xác định tải trọng của khung phẳng nhiều tầng nhiều nhịp, có xét đến độ cứng của nút và liên kết nửa cứng. Đặc biệt, khi độ mềm liên kết khác không, sẽ có liên kết nửa cứng, trong khi khi độ mềm liên kết bằng không, sẽ có liên kết ngàm. Luận văn cũng sẽ lập bảng tính toán tải trọng tới hạn và hệ số chiều dài tính toán cho các khung thường gặp trong xây dựng và thủy lợi, như khung hình thang trong kết cấu van cung, khung một tầng hay nhiều nhịp có cột bậc trong khung nhà công nghiệp. Điều này sẽ giúp cải thiện độ chính xác trong thiết kế và tính toán kết cấu.
III. Nội dung và cấu trúc của luận văn
Luận văn được chia thành 4 chương chính, không kể phần mở đầu và kết luận. Chương 1 tập trung vào tính toán ổn định của khung phẳng bằng phương pháp phần tử hữu hạn. Chương 2 nghiên cứu ổn định của khung phẳng có liên kết nửa cứng, trong đó sẽ thiết lập ma trận độ cứng của phần tử có xét đến độ mềm của liên kết. Chương 3 sẽ xem xét ổn định của khung phẳng có xét tới độ cứng của nút, với các ví dụ minh họa cụ thể. Cuối cùng, Chương 4 sẽ trình bày về lập trình và ví dụ minh họa bằng số, xác định lực tới hạn và chiều dài tính toán cho các khung nhiều tầng và khung nhà công nghiệp. Cấu trúc này giúp người đọc dễ dàng theo dõi và hiểu rõ hơn về các vấn đề nghiên cứu.
IV. Tổng quan về tính toán ổn định của khung phẳng
Phương pháp phần tử hữu hạn là một trong những phương pháp phổ biến để xác định tải trọng tới hạn của khung phẳng. Phương trình ổn định được thiết lập từ ma trận độ cứng của toàn kết cấu, trong đó các phần tử của ma trận được biểu thị qua một tham số chung. Để phương trình ổn định có nghiệm không tầm thường, định thức của ma trận độ cứng phải bằng không. Việc xác định tải trọng tới hạn của thanh nén là rất quan trọng, vì nó giúp đảm bảo rằng tải trọng tính toán không vượt quá tải trọng cho phép về mặt ổn định. Các phương pháp tính toán này sẽ được áp dụng trong luận văn để nâng cao độ chính xác trong thiết kế kết cấu.
V. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu
Nghiên cứu này có giá trị thực tiễn cao trong việc thiết kế và tính toán các khung phẳng trong xây dựng. Việc xác định chính xác tải trọng tới hạn và hệ số chiều dài tính toán sẽ giúp các kỹ sư xây dựng có thể thiết kế các kết cấu an toàn và hiệu quả hơn. Ngoài ra, việc lập trình và sử dụng phần mềm như SAP2000 để kiểm tra kết quả tính toán sẽ giúp tăng cường độ tin cậy của các phương pháp tính toán. Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ xây dựng dân dụng đến công nghiệp, góp phần nâng cao chất lượng và độ bền của các công trình.
