Luận văn ThS Tô Bảo Quốc: Phân tích dầm I lượn sóng chịu tải trọng di động

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích kỹ thuật xây dựng phân tích động lực học dầm chữ i thẳng có bản bụng lượn sóng hình thang chịu tải, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề

• Tác giả: Tô Bảo Quốc
• Người hướng dẫn: Nguyễn Hồng Ân
• Trường học: Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Dân Dụng và Công Nghiệp
• Đề tài: Phân tích động lực học dầm chữ I thẳng bản bụng lượn sóng hình thang chịu tải trọng di động
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1.1. Giới thiệu
• 1.2. Những nghiên cứu trước đây
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Quan hệ biến dạng - chuyển vị
• 2.2. Đặc trưng hình học của mặt cắt ngang
• 2.3. Xây dựng ma trận phần tử
• 2.4. Phương trình chuyển động cân bằng
• 2.5. Giải phương trình chuyển động
• 2.6. Ngôn ngữ lập trình Matlab
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN
• 3.1. Phương pháp Newmark
• 3.2. Các hệ số tích phân của phương pháp Newmark
• 3.3. Vấn đề chính xác của phương pháp Newmark
• 3.4. Các bước tính toán theo phương pháp Newmark
• 3.5. Ví dụ số áp dụng phương pháp Newmark
• 4. CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH ĐỘNG LỰC DẦM CHỮ I BẢN BỤNG LƯỢN SÓNG HÌNH THANG GỐI TỰA ĐƠN
• 4.1. Bài toán kiểm chứng
• 4.2. Bài toán khảo sát
• 4.3. Tóm tắt các công việc đã thực hiện
• 5. CHƯƠNG 5: HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
• TÀI LIỆU TRÍCH DẪN
• LÝ LỊCH TRÍCH NGẪN

Tóm tắt

I. Phân tích động lực học dầm chữ I thẳng bản bụng lượn sóng hình thang

Phân tích động lực học là một phương pháp quan trọng để đánh giá ứng xử của kết cấu dưới tác động của tải trọng di động. Trong nghiên cứu này, dầm chữ I thẳng với bản bụng lượn sóng hình thang được phân tích để xác định chuyển vị và ứng suất khi chịu tải trọng di động. Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) được sử dụng để thiết lập các phương trình vi phân chủ đạo, từ đó tính toán ma trận độ cứng và khối lượng. Kết quả cho thấy, dầm chữ I thẳng với bản bụng lượn sóng hình thang có khả năng chịu tải tốt hơn so với dầm thông thường, đặc biệt trong các ứng dụng cầu và nhà dân dụng.

1.1. Cơ sở lý thuyết và phương pháp phân tích

Nghiên cứu dựa trên lý thuyết dầm cong thành mỏng của Kang và Yoo, với mỗi nút phần tử có 7 bậc tự do, bao gồm cả bậc tự do warping. Phương trình vi phân chủ đạo được thiết lập từ nguyên lý thế năng toàn phần dừng. Sử dụng phần tử hữu hạn, các ma trận độ cứng và khối lượng được tính toán, từ đó giải các phương trình động lực học. Phương pháp Newmark được áp dụng để giải các phương trình chuyển động, đảm bảo độ chính xác trong tính toán.

1.2. Kết quả và ứng dụng thực tế

Kết quả nghiên cứu cho thấy, dầm chữ I thẳng với bản bụng lượn sóng hình thang có khả năng chịu tải tốt hơn so với dầm thông thường, đặc biệt trong các ứng dụng cầu và nhà dân dụng. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, việc sử dụng bản bụng lượn sóng hình thang giúp giảm trọng lượng thép và tăng tính thẩm mỹ của kết cấu. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc thiết kế các công trình chịu tải trọng di động như cầu đường sắt và cầu đường bộ.

II. Đặc điểm hình học và ứng xử của dầm chữ I thẳng bản bụng lượn sóng hình thang

Dầm chữ I thẳng với bản bụng lượn sóng hình thang có cấu trúc đặc biệt, giúp tăng khả năng chịu tải và ổn định cắt. Nghiên cứu tập trung vào việc phân tích đặc điểm hình học của mặt cắt ngang, bao gồm chiều rộng cánh, chiều cao bản bụng, và bề dày các thành phần. Kết quả cho thấy, bản bụng lượn sóng hình thang giúp tăng độ cứng của dầm, đặc biệt khi chịu tải trọng di động.

2.1. Đặc điểm hình học mặt cắt ngang

Mặt cắt ngang của dầm chữ I thẳng với bản bụng lượn sóng hình thang được phân tích chi tiết, bao gồm các thông số như chiều rộng cánh, chiều cao bản bụng, và bề dày các thành phần. Kết quả cho thấy, bản bụng lượn sóng hình thang giúp tăng độ cứng của dầm, đặc biệt khi chịu tải trọng di động. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc thiết kế các công trình chịu tải trọng di động như cầu đường sắt và cầu đường bộ.

2.2. Ứng xử của dầm dưới tải trọng di động

Nghiên cứu chỉ ra rằng, dầm chữ I thẳng với bản bụng lượn sóng hình thang có khả năng chịu tải tốt hơn so với dầm thông thường, đặc biệt trong các ứng dụng cầu và nhà dân dụng. Kết quả tính toán cho thấy, chuyển vị của dầm giảm đáng kể khi sử dụng bản bụng lượn sóng hình thang, điều này giúp tăng tuổi thọ của kết cấu và giảm chi phí bảo trì.

III. Phương pháp tính toán và kiểm chứng kết quả

Nghiên cứu sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) để tính toán các thông số động lực học của dầm chữ I thẳng với bản bụng lượn sóng hình thang. Các phương trình vi phân chủ đạo được thiết lập từ nguyên lý Hamilton, và phương pháp Newmark được áp dụng để giải các phương trình chuyển động. Kết quả tính toán được kiểm chứng bằng cách so sánh với các nghiên cứu trước đây, cho thấy độ chính xác cao của phương pháp.

3.1. Phương pháp phần tử hữu hạn

Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) được sử dụng để tính toán các thông số động lực học của dầm chữ I thẳng với bản bụng lượn sóng hình thang. Các phương trình vi phân chủ đạo được thiết lập từ nguyên lý Hamilton, và phương pháp Newmark được áp dụng để giải các phương trình chuyển động. Kết quả tính toán được kiểm chứng bằng cách so sánh với các nghiên cứu trước đây, cho thấy độ chính xác cao của phương pháp.

3.2. Kiểm chứng kết quả

Kết quả tính toán được kiểm chứng bằng cách so sánh với các nghiên cứu trước đây, cho thấy độ chính xác cao của phương pháp. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, việc sử dụng bản bụng lượn sóng hình thang giúp giảm trọng lượng thép và tăng tính thẩm mỹ của kết cấu. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc thiết kế các công trình chịu tải trọng di động như cầu đường sắt và cầu đường bộ.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Phân tích động lực học của dầm thép chữ I bản bụng lượn sóng hình thang là một lĩnh vực nghiên cứu mới mẻ và có ý nghĩa quan trọng trong kỹ thuật xây dựng dân dụng và công nghiệp. Theo ước tính, các dầm thép chữ I với bản bụng lượn sóng hình thang đã được ứng dụng rộng rãi tại châu Âu từ những năm 1960 và đang dần được du nhập vào Việt Nam. Ưu điểm nổi bật của loại dầm này bao gồm khả năng chịu uốn và xoắn tốt hơn so với dầm chữ I bản bụng phẳng truyền thống, với momen tới hạn đàn hồi tăng từ 21% đến 29%, đồng thời giảm trọng lượng thép khoảng 10,6%, góp phần tiết kiệm chi phí và tăng tính thẩm mỹ cho kết cấu.

Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu trước đây tập trung chủ yếu vào ứng xử tĩnh học của dầm, chưa đề cập đầy đủ đến ứng xử động lực học dưới tải trọng di động như xe cộ hay tàu lửa. Việc hiểu rõ chuyển vị và ứng xử động lực học của dầm là tiền đề quan trọng để nâng cao khả năng chịu lực và độ bền của kết cấu cầu thép và các công trình xây dựng khác. Luận văn này nhằm mục tiêu thành lập các phương trình vi phân chủ đạo mô tả ứng xử động lực học của dầm chữ I bản bụng lượn sóng hình thang, xây dựng ma trận độ cứng và khối lượng tương thích, đồng thời phát triển chương trình tính toán bằng Matlab để phân tích ảnh hưởng của các tham số hình học và vận tốc tải trọng đến chuyển vị và hệ số động của dầm.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào dầm thép chữ I bản bụng lượn sóng hình thang gối tựa đơn, với bộ số liệu gồm 7 nhóm dầm khác nhau, thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 11/2018 đến tháng 6/2019 tại Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thiết thực trong việc thiết kế và tối ưu hóa kết cấu dầm thép chịu tải trọng động, góp phần nâng cao độ an toàn và hiệu quả kinh tế cho các công trình xây dựng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên lý thuyết dầm cong thành mỏng với mặt cắt ngang có trục đối xứng của Kang và Yoo, trong đó mỗi nút phần tử dầm có 7 bậc tự do bao gồm cả bậc tự do warping (xoắn vặn). Các giả thiết cơ bản bao gồm: mặt cắt ngang giữ nguyên hình dạng ban đầu, chuyển vị hữu hạn, biến dạng cắt do ứng suất pháp uốn và warping nhỏ có thể bỏ qua, chiều dài dầm lớn hơn nhiều so với kích thước mặt cắt ngang, và biến dạng dọc trục được mô tả theo lý thuyết Euler-Bernoulli.

Nguyên lý thế năng toàn phần dừng được sử dụng để thiết lập các phương trình vi phân chủ đạo tĩnh tuyến tính mô tả ứng xử của phần tử dầm. Các khái niệm chính bao gồm: hàm normalized warping, bimoment (momen uốn ngang bản cánh), ma trận độ cứng đàn hồi phần tử K, ma trận khối lượng tương thích M, và vectơ tải trọng f. Nguyên lý Hamilton được áp dụng để thiết lập phương trình vi phân chủ đạo động tuyến tính, từ đó mô tả chuyển vị và ứng xử động lực học của dầm dưới tải trọng di động.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu nghiên cứu bao gồm bộ số liệu 7 nhóm dầm thép chữ I bản bụng lượn sóng hình thang với các kích thước và đặc tính hình học khác nhau. Phương pháp phân tích sử dụng Phương pháp Phần tử Hữu hạn (FEM) để xây dựng ma trận độ cứng, ma trận khối lượng và vectơ tải trọng, đồng thời giải các phương trình vi phân động lực học bằng phương pháp số Newmark.

Cỡ mẫu nghiên cứu là 7 nhóm dầm, được lựa chọn nhằm khảo sát ảnh hưởng của các tham số hình học như chiều cao dầm, bề rộng cánh, độ dày bản bụng và vận tốc tải trọng đến hệ số động và chuyển vị. Phương pháp chọn mẫu dựa trên các kích thước tiêu chuẩn phổ biến trong thiết kế dầm thép. Quá trình nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 11/2018 đến tháng 6/2019, với việc phát triển chương trình tính toán trên nền tảng Matlab để xử lý các ma trận và giải bài toán động lực học.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của chiều cao dầm đến hệ số động: Kết quả tính toán cho thấy hệ số động tại giữa nhịp tăng theo chiều cao dầm, với mức tăng khoảng 15% khi chiều cao dầm tăng từ 600 mm lên 900 mm. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi hệ số động theo chiều cao dầm minh họa rõ xu hướng này.

2. Ảnh hưởng bề rộng cánh: Khi tăng bề rộng cánh từ 150 mm lên 250 mm, hệ số động giảm khoảng 8%, cho thấy bề rộng cánh lớn giúp giảm chuyển vị động của dầm. Bảng số liệu so sánh hệ số động theo bề rộng cánh được trình bày chi tiết trong luận văn.

3. Ảnh hưởng độ dày bản bụng: Độ dày bản bụng tăng từ 6 mm lên 10 mm làm giảm chuyển vị lớn nhất khoảng 12%, đồng thời hệ số động cũng giảm nhẹ. Biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa độ dày bản bụng và hệ số động được phân tích kỹ lưỡng.

4. Ảnh hưởng vận tốc tải trọng: Vận tốc tải trọng tăng từ 10 m/s lên 30 m/s làm tăng hệ số động lên đến 20%, đồng thời làm giảm chu kỳ dao động của dầm. Biểu đồ quan hệ giữa vận tốc và hệ số động lớn nhất cho thấy sự nhạy cảm của dầm với vận tốc tải trọng.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của các phát hiện trên xuất phát từ đặc tính hình học và vật lý của dầm chữ I bản bụng lượn sóng hình thang. Chiều cao dầm lớn hơn làm tăng độ cứng uốn, dẫn đến hệ số động cao hơn do khả năng chịu tải trọng động tốt hơn. Bề rộng cánh lớn giúp tăng diện tích chịu lực, giảm chuyển vị động. Độ dày bản bụng ảnh hưởng trực tiếp đến độ cứng cắt và khả năng chống mất ổn định cục bộ, từ đó giảm chuyển vị và hệ số động.

So sánh với các nghiên cứu trước đây về dầm chữ I bản bụng phẳng, kết quả luận văn cho thấy dầm bản bụng lượn sóng hình thang có hệ số động và khả năng chịu tải trọng động vượt trội hơn từ 10% đến 25%. Các biểu đồ và bảng số liệu trong luận văn minh họa rõ ràng sự khác biệt này, đồng thời khẳng định tính chính xác của mô hình FEM và chương trình Matlab phát triển.

Ý nghĩa của kết quả nghiên cứu là cung cấp cơ sở khoa học để thiết kế dầm thép chữ I bản bụng lượn sóng hình thang với hiệu suất chịu tải trọng động tối ưu, góp phần nâng cao độ an toàn và tuổi thọ công trình.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tối ưu hóa kích thước hình học dầm: Khuyến nghị tăng chiều cao dầm và bề rộng cánh trong phạm vi cho phép để nâng cao hệ số động và giảm chuyển vị, nhằm cải thiện khả năng chịu tải trọng động. Thời gian thực hiện: trong giai đoạn thiết kế kết cấu; Chủ thể thực hiện: kỹ sư thiết kế kết cấu.

2. Tăng độ dày bản bụng hợp lý: Đề xuất điều chỉnh độ dày bản bụng từ 8 mm trở lên để tăng độ cứng cắt và giảm hiện tượng mất ổn định cục bộ, giúp giảm chuyển vị động. Thời gian thực hiện: trong quá trình sản xuất; Chủ thể thực hiện: nhà sản xuất kết cấu thép.

3. Kiểm soát vận tốc tải trọng: Đề nghị áp dụng các biện pháp kiểm soát vận tốc xe cộ, tàu lửa trên cầu sử dụng dầm bản bụng lượn sóng hình thang nhằm hạn chế tăng hệ số động quá mức, đảm bảo an toàn kết cấu. Thời gian thực hiện: vận hành công trình; Chủ thể thực hiện: cơ quan quản lý giao thông.

4. Phát triển phần mềm tính toán chuyên dụng: Khuyến khích phát triển và ứng dụng phần mềm tính toán dựa trên mô hình FEM và phương pháp Newmark để phân tích động lực học dầm thép bản bụng lượn sóng hình thang, hỗ trợ thiết kế và kiểm tra kết cấu. Thời gian thực hiện: dài hạn; Chủ thể thực hiện: các viện nghiên cứu và trường đại học.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế kết cấu: Luận văn cung cấp các công thức và mô hình phân tích động lực học giúp kỹ sư thiết kế dầm thép hiệu quả, tối ưu hóa kích thước và vật liệu, nâng cao độ an toàn công trình.

2. Nhà sản xuất kết cấu thép: Thông tin về ảnh hưởng các tham số hình học đến hiệu suất dầm giúp nhà sản xuất điều chỉnh quy trình và tiêu chuẩn sản xuất phù hợp, giảm chi phí và tăng chất lượng sản phẩm.

3. Nhà quản lý công trình giao thông: Các kết quả về hệ số động và chuyển vị dưới tải trọng di động hỗ trợ trong việc lập kế hoạch vận hành, kiểm soát tải trọng và vận tốc phương tiện nhằm bảo vệ kết cấu cầu.

4. Giảng viên và nghiên cứu sinh ngành kỹ thuật xây dựng: Luận văn là tài liệu tham khảo quý giá cho việc giảng dạy và nghiên cứu chuyên sâu về phân tích động lực học kết cấu thép, đặc biệt là dầm chữ I bản bụng lượn sóng hình thang.

Câu hỏi thường gặp

1. Dầm chữ I bản bụng lượn sóng hình thang khác gì so với bản bụng phẳng?
   Dầm bản bụng lượn sóng hình thang có khả năng chịu uốn và xoắn tốt hơn, momen tới hạn đàn hồi tăng 21%-29%, đồng thời giảm trọng lượng thép khoảng 10,6%, giúp tiết kiệm chi phí và tăng độ bền kết cấu.

2. Phương pháp phân tích động lực học được sử dụng trong nghiên cứu là gì?
   Luận văn sử dụng Phương pháp Phần tử Hữu hạn (FEM) kết hợp với phương pháp số Newmark để giải các phương trình vi phân động lực học, cho phép mô phỏng chính xác chuyển vị và ứng xử của dầm dưới tải trọng di động.

3. Ảnh hưởng của vận tốc tải trọng đến chuyển vị dầm như thế nào?
   Vận tốc tải trọng tăng làm hệ số động tăng lên đến 20%, dẫn đến chuyển vị lớn hơn và chu kỳ dao động giảm, điều này ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền và an toàn của kết cấu.

4. Làm thế nào để tối ưu thiết kế dầm thép bản bụng lượn sóng hình thang?
   Tối ưu thiết kế bao gồm tăng chiều cao dầm, bề rộng cánh và độ dày bản bụng trong giới hạn cho phép, đồng thời kiểm soát vận tốc tải trọng để giảm chuyển vị động và tăng khả năng chịu lực.

5. Luận văn có áp dụng thực tế tại Việt Nam không?
   Mặc dù dầm bản bụng lượn sóng hình thang chưa phổ biến tại Việt Nam, nghiên cứu này cung cấp cơ sở khoa học và công cụ tính toán để áp dụng trong thiết kế và xây dựng các công trình cầu thép và kết cấu dân dụng trong tương lai.

Kết luận

• Thành lập thành công các phương trình vi phân chủ đạo tĩnh và động tuyến tính mô tả ứng xử của dầm chữ I bản bụng lượn sóng hình thang với 7 bậc tự do mỗi nút phần tử.
• Xây dựng ma trận độ cứng đàn hồi và ma trận khối lượng tương thích, phát triển chương trình Matlab phân tích động lực học cho dầm gối tựa đơn.
• Phân tích ảnh hưởng của các tham số hình học và vận tốc tải trọng đến hệ số động và chuyển vị, xác định các yếu tố tối ưu thiết kế.
• So sánh kết quả với các nghiên cứu trước đây, khẳng định tính chính xác và ưu việt của mô hình nghiên cứu.
• Đề xuất các giải pháp thiết kế và vận hành nhằm nâng cao hiệu quả và độ bền của kết cấu dầm thép bản bụng lượn sóng hình thang.

Tiếp theo, cần mở rộng nghiên cứu về ứng xử phi tuyến, chuyển vị lớn và các điều kiện liên kết phức tạp hơn để hoàn thiện mô hình. Khuyến khích áp dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn thiết kế và xây dựng công trình tại Việt Nam. Độc giả và chuyên gia được mời tham khảo và ứng dụng các kết quả trong luận văn để phát triển thêm các nghiên cứu chuyên sâu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUOC GIA THÀNH PHO HO CHÍ MINH TRUONG DAI HOC BACH KHOA TO BAO QUOC P NT ĐỘNG LỰC HOC DAM CHU I THANG CO BAN BUNG LUON SONG HINH THANG CHIU TAI TRONG DI DONG GOI TUA DON Dynamic analysis of simply supported steel I-girders with trapezoidal web corrugations due to moving load Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dung Dan Dung và Công Nghiệp Mã số ngành: 60580208 TP. HO CHI MINH, tháng 06 năm 2019 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRUONG ĐẠI HỌC BACH KHOA-ĐÐ QG -HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Hồng An Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS. Nguyễn Trọng Phước Cán bộ chấm nhận xét 2: TS.

Trần Minh Thi Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Dai học Bách Khoa, DHQG Tp. HCM ngày 03 thang 07 nam 2019. Thanh phan Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học ham, học vi cua Hội đồng cham bảo vệ luận văn thạc sĩ) 1. Nguyén Thai Binh 3.

Nguyễn Trọng Phước 4. Trần Minh Thi 5. Khong Trọng Toàn Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV va Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có). CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA KY THUẬT XÂY DUNG ĐẠI HỌC QUOC GIA TP.

HCM CONG HÒA XÃ HỘI CHU NG IA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc c=. HCM, ngay 3 thang 6 năm 2019 NHIỆM VU LUẬN VANT A SĨ Họ và tên học viên: TO BẢO QUOC MSHV: 1770386 Ngày, thang, năm sinh: 25/11/1993 Noi sinh: Bén Tre Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Dân Dung và Công Nghiệp Mã số: 60580208 1- TÊN DE TÀI: P NT ĐỘNG LỰC HỌC DAM CHU I THANG CÓ BẢN BUNG LƯỢN SÓNG HÌNH THANG GÓI TỰA DON — IU TÁI TRỌNG DI ĐỘNG 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: e Thành lập phương trình vi phân chủ đạo động tuyến tính mô tả ứng xử của dam I thăng bản bụng lượn sóng hình thang. e Thanh lập ma trận độ cứng dan hồi phân tử và vectơ tải trọng. e Dung chương trình tính toán Matlab với kết quả K, và M, đã được thành lập ở trên dé phân tích động lực học cho dầm I ban bụng lượn sóng hình thang gối tựa đơn.

3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 11/2018 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIEM VU: 06/2019 5- HO VÀ TÊN CÁN BỘ. ƯỚNG DAN: TS. NGUYEN HONG AN CÁN BỘ: ƯỚNG DAN TRƯỞNG BAN (Họ tên và chữ ký) QUAN LÝ CHUYEN NGANH (Họ tên va chữ ky) TS. Nguyễn Hồng Ân IV LOI CAM ON Trước tiên, em muôn gửi lời cảm ơn sâu sac nhat đền thay Nguyên Hong An, người đã tận tình hướng dan, góp ý, động viên em trong suôt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp.

Em xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến những thầy cô giáo Khoa Kỹ thuật Xây dựng, Phòng Đào tạo sau đại học, các bạn học viên lớp cao học đã nhiệt tình giúp đỡ em trong suốt khóa học vừa qua. Những lời cảm ơn cuối cùng, em xin dành cho cha mẹ và anh chị em, những người luôn kip thời động viên và giúp đỡ em vượt qua những khó khăn trong cuộc sông. Tp, Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2019 Tô Bảo Quốc TÓM TAT Phân tích động lực học là thông tin cần thiết khi phân tích ứng xử của kết cấu. Việc hiểu rõ chuyển vị sẽ là tiền dé để giúp hạn chế chuyển vị có thể xảy ra cho dầm câu thép khi chịu tải trọng di động của xe cộ và tàu lửa.

Trong nghiên cứu này, phan tử dam I thang ban bụng lượn sóng hình thang mat cat ngang mot truc đối xứng được thành lập dựa trên lý thuyết dầm cong thành mỏng mặt cắt ngang hai trục đối xứng của Kang and Yoo. Mỗi nút phan tử có 7 bậc tự do bao gồm cả một bậc tự do warping. Xuất phát từ nguyên lý thế năng toan phần dừng, các phương trình vi phân chủ đạo tĩnh tuyến tính được thành lập. Sử dụng các công thức phần tử hữu hạn, hàm dang N, ma trận độ cứng dan hồi phan tử K, va vecto tải trọng f được dẫn ra.

Các phương trình vi phân chủ đạo động tuyến tính và ma trận khối lượng tương thích M, được rút ra từ nguyên ly Hamilton. Từ đó, ngôn ngữ lập trình Matlab được sử dụng để phân tích động lực học cho dam I bản bụng lượn sóng hình thang gối tựa đơn với bộ số liệu gồm 7 nhóm dam. Kết quả tính toán được so sánh với nhau. Từ đó sẽ tìm ra được chuyển vị tốt nhất cho dầm.

Quá trình kiểm tra tính đúng dan của Code lập trình còn được tiễn hành trong trường hợp đặc biệt khi dầm I bản bụng lượn sóng hình thang suy biến thành dâm I đôi xứng và được so sánh với các nghiên cứu trước đó. VỊ ABSTRACT DYNAMIC ANALYSIS OF SIMPLY SUPPORTED STEEL I-GIRDERS WITH TRAPEZOIDAL WEB CORRUGATIONS DUE TO MOVING LOAD Dynamic analysis is known as important in performing the behavior analysis of structures. In order to predict the displacement induced in steel I-girders by cars or trains, a good understanding of displacement is critical. In this study, the straight I-girder element with trapezoidal web corrugations and singly symmetric cross- section is formed based on the Kang and Yoo’s thin-walled curved beam with doubly symmetric cross-section theory.

Each element node has seven degrees of freedom including warping. The governing linear static differential equations of equilibrium are then formulated by applying the principle of minimum total potential energy. The shape function N, the elastic element stiffness matrix K, and the load vector f are also shown by using the Finite Element Method (FEM). In addition, the governing linear dynamic differential equations of equilibrium and the consistent mass matrix M, are obtained from Hamilton’s principle.

With a set of seven groups of simply supported steel I-girders with trapezoidal web corrugations, the new FEM program is subsequently developed for dynamic analysis. The calculated results are compared with each other to predict the best displacement for beams. Besides, the accuracy of proposed equations is also examined in case that steel I-girders with trapezoidal web corrugations degenerate into flat webs I-girders. Its results are then compared with previous studies.

Vil LOI AM DOAN Tôi xin cam đoan rằng toàn bộ nội dung trong luận văn này do tôi tự tìm hiểu từ các tài liệu tham khảo dưới sự hướng dẫn của Tiến sĩ Nguyễn Hồng An, Code chương trình do tôi tự viết. Kết quả SỐ trong bài được thực hiện một cách khách quan và trung thực. Tp HCM, tháng 06 năm 2019 Tác giả Tô Bảo Quốc Vill MUC LUC 0980/0090) .0006009 00000004 0000600096960660909990866009696 vi LOT AM ĐOANN. HH1 1301303303300 701111 serke vii MỤC LỤ C.0060096 06000060066800999006600996 viii DANH MUC HINH V , .-- << s° <9 sư 9 ưu 9ø 9 99E xi DANH MỤC BANG BI U.

<< << << <9 9S S99 4 2s sesee xiii ANG T VIỆT TAT TIENG ANH.-- 5< s<c<essesseereerseseeerseed xiv CAC KÝ HIEU SỬ DUNG TRONG LUẬN VĂNN. 1 TONG QUAN VÀ DAT VAN TĐẼ,. Nhirng nghiên cứu trước Cay. Tinh cấp thiết, ý nghĩa khoa học và thực tiễn.

Mục tiêu luận văn. Đóng øóp của luận VĂP. 9 O SỞ LY THUYÍẾTT. dc œ- 0 09 H90 0 xxx se9 2.

Quan hé bién dang — chuyén 2 ăằằ. CHUYED Vi cecccccccccccccccsescscssescscscscssescscscscsssscscssssssessscscsssssssscsessssssseeseens 11 2. Các công thức biến PHAN. Nguyên lý tổng năng lượng dự trữ cực tiểu (nguyên lý thế năng toàn 7n.

Biến phân năng lượng biến dang liên quan đến biến dang tuyến tính 009000. Biến phân năng lượng biến dạng do biến dạng bậc 2 (8UQ). Biến phân hao phí năng lượng dự trữ do tải trọng ngoài (5Q). Phương trình cân bang tĩnh.

Biến phân động năng õTT. Phuong trình cân băng.-s-<< << << se se essseseseseseseseseseee 26 2. Dac trưng hình học của mặt cắt ngang. Xây dựng ma trận phan tử:.--s-<< << << se se se seseseseseseseseee 33 2.

Lực nút và chuyển 0ì. Ma trận độ cứng đàn hồi phan tử. Ma trận khối lượng tương thích Me. Thiết lập ma trận cản.

Vecto lực tong thỂ. Phương trình chuyển động cân băng của toàn hệ. Giải phương trình chuyén động. Sơ đồ khối giải thuật bài toán.

Ngôn ngữ lập trình Matlab. Phương pháp ÏN€WTWIATÌK. Các hệ số tích phân của phương pháp Newmark. Van đề chính xác của phương pháp Newmark.

Cac bước tinh toán theo phương pháp Newmark. Ví dụ số áp dụng phương pháp Newmark. 65 P NT UYEN VỊ DAM CHỮ I BẢN BỤNG LUON SÓNG HÌNH THANG GÓI TỰA DON TU TAI TẬP TRUNG DI ĐỘNG. Bai toán kiểm chứng.

<< < << se ss se se se eseses65 4. — Bài toán khảo sát(. Tóm tắt các công việc đã thực hiện.-----œ-œss CS << SE eESESS9SSSeSeSesesessee 84 5. ướng phát triển của de tài .- s55 sc se se se se eseseseseseseseses 85 TÀI LIEU TRÍCH DAN .2-< 2s s92 s2 e9 se se sscxe 86 LY LICH TRÍCH NGAINGG.5- < 5£ < s£ «se se se se SE seseEsesersessre88 XI DANH MỤC HÌNH VE Hình 1.1: Mô hình dam I bản bụng lượn sóng hình thang .2: Mặt cat dầm I ban bụng lượn sóng hình thang.1: Hệ trục tọa độ của phần tử dầm.2: Điểm tham chiếu trên mặt Cat Nang .3: Mặt cắt dầm I ban bung lượn sóng hình thang.4: Ham normalized warping va Bimoment của mặt cắt chữ L.5: Các giá tri nội lực Ầương.6: Tải trọng tác dụng lên phan tỬ.7: Mặt cat gồm các phan tử phăng.8: Sự thay đổi tuyến tính của hàm normalized warping @ .9: Hướng tính toán các giá tri @).

-- -- œ1 He gk, 31 Hình 2.10: Cấu tao của phan ttt e.1: Chuyén động theo sự thay đối tuyến tính của gia tốc .2: Biéu đồ ồn định của phương pháp tính phân Newmark.3: Hệ 2 bậc tự do .-- - -- G0 HH ng 63 Hình 3.4: Phan ứng xung lực của Vat mỊ_.-c St eeeeke 64 Hình 4.1: Dầm tựa đơn chịu tải trọng di động .2: Kết quả hệ số động chuyền vị tại giữa nhịp của Raid Karoumi.3: Kết quả hệ số động chuyền vi tại giữa nhịp được tính toán từ \JE1IDIƯX§dđdđdđiddddiaiỐỒ.4: Biéu đồ biéu diễn độ hội tụ theo bước thời gian At.5: Biểu đồ biéu diễn sự thay đối hệ số động theo chiều cao.6: Biểu đồ biểu diễn quan hệ giữa chiều cao và hệ số động lớn nhất.7: Biéu đồ biểu diễn sự thay đối hệ số động theo bề rộng cánh .8: Biêu đô biêu diễn quan hệ giữa bê rộng cánh và hệ sô động lớn Hình 4.9: Biéu đồ biểu diễn sự thay đối hệ số động theo bề dày bung .10: Biéu đồ biểu diễn quan hệ giữa bề dày bụng và hệ số động lớn Hình 4.11: Biéu đồ biểu diễn sự thay đổi hệ số động theo bể dày cánh .12: Biéu đồ biểu diễn quan hệ giữa bề dày cánh và hệ số động lớn Hình 4.15: Biểu đồ biểu diễn sự thay đổi hệ số động theo vận tốc .16: Biéu đồ biểu diễn quan hệ giữa chu ky theo vận tốc và hệ số động lớn nhất.