I. Tổng quan về tương tác kết cấu đất nền
Chương này trình bày tổng quan về tương tác kết cấu-đất nền dưới tác động của tải trọng động đất. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng việc xét đến tương tác này là cần thiết để đảm bảo độ chính xác trong phân tích kết cấu. Các phương pháp phân tích truyền thống thường bỏ qua hoặc đơn giản hóa tương tác này, dẫn đến kết quả không phản ánh đúng thực tế. Phần tử vĩ mô được đề xuất như một giải pháp hiệu quả để mô hình hóa tương tác phức tạp giữa kết cấu và đất nền.
1.1 Lý thuyết tương tác kết cấu đất nền
Lý thuyết về tương tác kết cấu-đất nền tập trung vào việc mô tả các tương tác động và quán tính dưới tác động của tải trọng động đất. Các nghiên cứu chỉ ra rằng tương tác này có thể dẫn đến các ứng xử phi tuyến của hệ móng-đất nền, đặc biệt trong điều kiện động đất mạnh. Việc hiểu rõ các cơ chế này là cơ sở để phát triển các phương pháp phân tích hiệu quả.
1.2 Phương pháp phân tích tương tác kết cấu đất nền
Các phương pháp phân tích tương tác kết cấu-đất nền bao gồm phương pháp trực tiếp, phương pháp kết cấu phụ và phương pháp lai. Phương pháp lai, sử dụng phần tử vĩ mô, được đánh giá cao do khả năng đơn giản hóa bài toán mà vẫn đảm bảo độ chính xác. Phương pháp này cho phép mô hình hóa các tương tác phức tạp mà không cần phân tích chi tiết từng phần tử đất.
II. Mô hình hóa tương tác kết cấu đất nền bằng phần tử vĩ mô
Chương này tập trung vào việc đề xuất và phát triển phần tử vĩ mô để mô hình hóa tương tác kết cấu-đất nền dưới tác động của tải trọng động đất. Phần tử vĩ mô được thiết kế để thay thế hệ móng-đất nền, giúp đơn giản hóa bài toán phân tích mà vẫn đảm bảo tính chính xác. Các đặc trưng cơ bản của phần tử vĩ mô bao gồm véc-tơ lực, véc-tơ chuyển vị, và ma trận độ cứng.
2.1 Đặc trưng của phần tử vĩ mô
Phần tử vĩ mô được định nghĩa thông qua các véc-tơ lực và chuyển vị, cùng với ma trận độ cứng. Các đặc trưng này cho phép mô hình hóa các tương tác phức tạp giữa kết cấu và đất nền. Phần tử vĩ mô cũng xét đến các ứng xử phi tuyến của đất nền, đặc biệt trong điều kiện tải trọng động đất.
2.2 Mô hình tương tác kết cấu đất nền
Mô hình tương tác kết cấu-đất nền được xây dựng dựa trên phần tử vĩ mô, bao gồm hệ móng-đất nền và hệ kết cấu phần trên-móng-đất nền. Mô hình này cho phép phân tích ứng xử của hệ dưới tác động của tải trọng động đất một cách hiệu quả và chính xác.
III. Nghiên cứu thực nghiệm tương tác kết cấu đất nền
Chương này trình bày các nghiên cứu thực nghiệm về tương tác kết cấu-đất nền dưới tác động của tải trọng động đất. Các thí nghiệm được thực hiện trên mô hình thu nhỏ, sử dụng bàn rung để mô phỏng động đất. Kết quả thí nghiệm được so sánh với kết quả phân tích lý thuyết để kiểm chứng độ chính xác của mô hình.
3.1 Thiết kế mô hình thí nghiệm
Mô hình thí nghiệm được thiết kế để mô phỏng tương tác kết cấu-đất nền dưới tác động của tải trọng động đất. Các thông số như kích thước mô hình, vật liệu, và thiết bị đo đạc được xác định chi tiết. Mô hình bao gồm hệ móng-đất nền và hệ kết cấu phần trên-móng-đất nền.
3.2 Kết quả thí nghiệm
Kết quả thí nghiệm cho thấy ứng xử của hệ dưới tác động của tải trọng động đất phù hợp với kết quả phân tích lý thuyết. Các thông số như gia tốc và chuyển vị được đo đạc và so sánh, cho thấy hiệu quả của phần tử vĩ mô trong mô hình hóa tương tác kết cấu-đất nền.
IV. Phân tích ứng xử kết cấu chịu động đất
Chương này trình bày kết quả phân tích ứng xử của kết cấu chịu động đất dựa trên mô hình phần tử vĩ mô. Các kết quả phân tích được so sánh với kết quả thí nghiệm để đánh giá độ chính xác của mô hình. Phân tích cũng xét đến ảnh hưởng của độ cứng kết cấu đến ứng xử của hệ.
4.1 Ứng xử của hệ móng đất nền
Phân tích ứng xử của hệ móng-đất nền dưới tác động của tải trọng động đất cho thấy các kết quả phù hợp với thí nghiệm. Phần tử vĩ mô giúp mô hình hóa các tương tác phức tạp một cách hiệu quả, đảm bảo độ chính xác trong phân tích.
4.2 Ứng xử của hệ kết cấu phần trên móng đất nền
Phân tích ứng xử của hệ kết cấu phần trên-móng-đất nền dưới tác động của tải trọng động đất cho thấy ảnh hưởng của độ cứng kết cấu đến gia tốc và chuyển vị. Kết quả phân tích phù hợp với thí nghiệm, khẳng định hiệu quả của phần tử vĩ mô trong mô hình hóa tương tác kết cấu-đất nền.
