I. Giới thiệu
Trong bối cảnh hiện đại, nhu cầu xây dựng các công trình cao tầng và phức tạp ngày càng gia tăng. Khung thép trở thành lựa chọn phổ biến nhờ vào khả năng chịu lực tốt và tính linh hoạt trong thiết kế. Tuy nhiên, trong quá trình thiết kế, các nút khung thường được giả định là cứng, điều này có thể dẫn đến sai lệch trong phân tích ứng xử của kết cấu. Do đó, việc xem xét biến dạng nút là rất cần thiết để có được kết quả chính xác hơn. Luận văn này tập trung vào việc áp dụng phương pháp tĩnh phi tuyến để phân tích biến dạng nút khung thép phẳng, từ đó đánh giá ảnh hưởng của nó đến ứng xử của khung thép.
1.1. Tình hình nghiên cứu
Nghiên cứu về khung thép và biến dạng nút đã được thực hiện rộng rãi cả trong và ngoài nước. Các nghiên cứu trong nước như của Đỗ Trọng Nghĩa đã chỉ ra rằng việc áp dụng phương pháp tĩnh phi tuyến giúp cải thiện độ chính xác trong dự đoán ứng xử của kết cấu khung thép. Ngoài ra, các nghiên cứu quốc tế cũng đã khẳng định rằng việc xem xét biến dạng nút có thể mang lại những kết quả tốt hơn trong phân tích ứng xử của khung thép. Những nghiên cứu này đã tạo nền tảng cho việc áp dụng phương pháp phân tích trong luận văn này.
II. Phương pháp nghiên cứu
Luận văn sử dụng phương pháp tĩnh phi tuyến để phân tích khung thép phẳng với hai trường hợp: nút cứng và nút biến dạng. Mô hình khung thép 16 tầng được xây dựng bằng phần mềm OpenSees, cho phép mô phỏng chính xác các ứng xử của khung dưới tải trọng ngang. Mô hình Gupta và Krawinkler được áp dụng để mô phỏng biến dạng nút. Kết quả từ hai mô hình sẽ được so sánh để đánh giá mức độ ảnh hưởng của biến dạng nút đến ứng xử của khung thép. Phương pháp này không chỉ giúp xác định khả năng chịu lực của khung mà còn đánh giá độ dẻo và khả năng sụp đổ của công trình.
2.1. Mô hình khung thép
Mô hình khung thép được xây dựng với 16 tầng và 4 nhịp, sử dụng phần mềm OpenSees. Mô hình này cho phép phân tích ứng xử của khung thép dưới tác động của tải trọng ngang. Các yếu tố như cơ học vật liệu và độ bền vật liệu cũng được xem xét để đảm bảo tính chính xác trong mô hình. Việc áp dụng phương pháp tĩnh phi tuyến giúp đánh giá chính xác hơn về khả năng chịu lực và độ dẻo của khung thép, từ đó đưa ra những kết luận hữu ích cho thiết kế và thi công.
III. Kết quả phân tích
Kết quả phân tích cho thấy rằng biến dạng nút có ảnh hưởng đáng kể đến ứng xử của khung thép. Các mô hình phân tích cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa nút cứng và nút biến dạng. Cụ thể, khi xét đến biến dạng nút, độ dẻo của khung thép tăng lên, cho phép khung chịu được tải trọng lớn hơn mà không bị sụp đổ. Các kết quả này được so sánh với các mô hình khác như Sap2000 để kiểm tra tính chính xác của mô hình. Việc sử dụng phương pháp tĩnh phi tuyến đã chứng minh được hiệu quả trong việc dự đoán ứng xử của khung thép dưới tải trọng động đất.
3.1. So sánh kết quả
Kết quả từ mô hình OpenSees được so sánh với mô hình trong Sap2000. Sự khác biệt trong các chỉ số như tần số dao động riêng, độ trôi và độ dẻo được phân tích kỹ lưỡng. Kết quả cho thấy rằng mô hình OpenSees có khả năng phản ánh chính xác hơn về ứng xử của khung thép khi xét đến biến dạng nút. Điều này khẳng định rằng việc áp dụng phương pháp tĩnh phi tuyến là cần thiết để có được những kết quả đáng tin cậy trong phân tích kết cấu khung thép.
