Phân Tích Khung Thép Phẳng Có Xét Đến Độ Mềm Của Liên Kết và Chịu Tải Trọng Ngang

Phân tích khung thép phẳng với độ mềm của liên kết chịu tải trọng ngang thay đổi lặp có chu kỳ, giúp tối ưu hóa thiết kế và độ bền.

• Tác giả: Nguyễn Quốc Hùng
• Người hướng dẫn: TS Nguyễn Tiến Chương
• Trường học: Viện Khoa Học Công Nghệ Xây Dựng
• Chuyên ngành: Xây Dựng Dân Dụng và Công Nghiệp
• Đề tài: Phân Tích Khung Thép Phẳng Trong Xây Dựng: Độ Mềm Liên Kết và Tải Trọng Ngang
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2010
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• Phần mở đầu
• 1. CHƯƠNG 1: TĂNG QUAN VÒ KẾT CẤU KHUNG THÉP CÓ LIÊN KẾT NỬA CỘNG
• 1.1. Các nghiên cứu về liên kết nửa cộng trong kết cấu khung thép
• 1.2. Các cơ sở dữ liệu về liên kết nửa cộng
• 2. CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN KHUNG THÉP PHẲNG CÓ LIÊN KẾT NỬA CỘNG PHI TUYẾN
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KHUNG THÉP CÓ LIÊN KẾT NỬA CỘNG PHI TUYẾN CHỊU TÁC ĐỘNG CỦA TẢI NGANG THAY ĐỔI
• 4. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN KHUNG THÉP CÓ LIÊN KẾT NỬA CỘNG CHỊU TÁC ĐỘNG CỦA TẢI NGANG LẶP CHU KỲ VÀ TẢI TRẠNG ĐỨNG KHÔNG ĐỔI
• Phần kết luận và kiến nghị

Tóm tắt

I. Khung Thép Phẳng Tổng Quan Ứng Dụng và Tiềm Năng

Kết cấu khung thép phẳng ngày càng được sử dụng rộng rãi trong xây dựng dân dụng và công nghiệp, nhờ khả năng rút ngắn thời gian thi công so với vật liệu truyền thống. Các cấu kiện thép được gia công riêng biệt tại nhà máy hoặc công trường, sau đó lắp dựng bằng liên kết hàn, đinh tán, hoặc bulong. Đặc điểm ứng xử của các nút liên kết phụ thuộc vào yêu cầu chịu lực, độ ổn định, và công năng sử dụng. Việc nghiên cứu đặc điểm ứng xử của liên kết rất quan trọng vì nó ảnh hưởng đến sự làm việc của toàn hệ kết cấu. Quan niệm thiết kế liên kết là cứng hoặc khớp là chưa đầy đủ. Thực tế, liên kết khung thép nửa cứng được sử dụng phổ biến hiện nay. Ứng xử phi tuyến của liên kết nửa cứng phụ thuộc vào trạng thái làm việc phức tạp của các bộ phận cấu thành. Nghiên cứu độ mềm liên kết là cần thiết.

1.1. Ưu điểm vượt trội của khung thép phẳng trong xây dựng

Khung thép phẳng mang lại nhiều ưu điểm so với các phương pháp xây dựng truyền thống. Đầu tiên, tiến độ thi công được đẩy nhanh đáng kể do khả năng gia công cấu kiện sẵn tại nhà máy. Thứ hai, kết cấu thép có độ bền cao, khả năng chịu lực tốt, đảm bảo an toàn cho công trình. Cuối cùng, việc sử dụng khung thép phẳng giúp giảm thiểu trọng lượng công trình, tiết kiệm chi phí nền móng. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các công trình trên nền đất yếu.

1.2. Ứng dụng thực tế của kết cấu thép phẳng hiện nay

Kết cấu thép phẳng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều loại công trình. Trong xây dựng công nghiệp, nó được sử dụng cho nhà xưởng, kho bãi, nhà máy sản xuất. Trong xây dựng dân dụng, kết cấu thép phẳng được sử dụng cho nhà cao tầng, trung tâm thương mại, sân vận động. Ngoài ra, nó còn được ứng dụng trong xây dựng cầu đường, trạm biến áp, và các công trình hạ tầng khác.

II. Thách Thức Phân Tích Khung Thép Tải Trọng Ngang

Bài toán đặt tải đơn giản đã được nghiên cứu nhiều, nhưng thực tế, ngoại lực tác dụng lên kết cấu thường có quy luật thay đổi, như tải gió hoặc động đất. Vấn đề tính toán khung thép phẳng có liên kết khung thép nửa cứng đã được quan tâm nghiên cứu từ lâu và được đưa vào ứng dụng thực tế. Các nghiên cứu tập trung vào đặc điểm làm việc của liên kết và đưa ra các mô hình về ứng xử của liên kết. Nghiên cứu độ mềm liên kết và ảnh hưởng của nó đến tải trọng ngang là một thách thức lớn. Các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào mô hình tuyến tính hoặc phi tuyến đàn hồi. Ứng xử của liên kết có đặc tính phi tuyến đàn dẻo.

2.1. Ảnh hưởng của tải trọng ngang tới ổn định khung thép

Tải trọng ngang, như gió và động đất, gây ra các ứng suất và biến dạng lớn trong khung thép. Điều này có thể dẫn đến mất ổn định và hư hỏng kết cấu nếu không được thiết kế và tính toán cẩn thận. Việc phân tích tải trọng ngang cần xem xét đến các yếu tố như cường độ gió, gia tốc động đất, hình dạng công trình, và đặc tính của đất nền.

2.2. Độ mềm liên kết Yếu tố ảnh hưởng đến ứng xử chịu lực

Độ mềm liên kết ảnh hưởng đáng kể đến ứng xử chịu lực của khung thép. Liên kết mềm làm giảm độ cứng tổng thể của kết cấu, dẫn đến biến dạng lớn hơn và khả năng chịu lực giảm đi. Ngược lại, liên kết cứng làm tăng độ cứng kết cấu, nhưng có thể gây ra tập trung ứng suất tại các nút liên kết. Việc lựa chọn loại liên kết phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu quả kinh tế cho công trình.

III. Phân Tích Phi Tuyến Mô Hình Hóa Liên Kết Nửa Cứng

Nhiệm vụ đặt ra là nghiên cứu tính toán khung thép phẳng có liên kết khung thép nửa cứng theo mô hình phi tuyến đàn dẻo, chịu tác dụng của tải trọng ngang thay đổi. Điều này nhằm làm sáng tỏ hơn sự làm việc của kết cấu mà các mô hình tuyến tính hoặc phi tuyến đàn hồi chưa phản ánh được. Thành lập ma trận độ cứng phần tử, ma trận độ cứng kết cấu có xét đến ảnh hưởng do độ mềm liên kết theo nguyên lý chuyển vị khả dĩ. Xây dựng thuật toán để tính toán cho trường hợp kết cấu khung chịu tải trọng đứng và tải ngang đơn điệu kể đến ảnh hưởng của liên kết nửa cứng theo một số mô hình ứng xử khác nhau.

3.1. Các mô hình vật liệu đàn dẻo thường dùng trong phân tích

Trong phân tích phi tuyến, việc lựa chọn mô hình vật liệu phù hợp là rất quan trọng. Một số mô hình vật liệu đàn dẻo phổ biến bao gồm: mô hình đàn dẻo lý tưởng, mô hình đàn dẻo có hóa bền đẳng hướng, mô hình đàn dẻo có hóa bền động học. Mỗi mô hình có ưu nhược điểm riêng và phù hợp với các loại vật liệu và điều kiện tải trọng khác nhau.

3.2. Phương pháp số để giải bài toán phân tích phi tuyến

Bài toán phân tích phi tuyến thường được giải bằng các phương pháp số, như phương pháp Newton-Raphson, phương pháp cung chiều dài, phương pháp gia tải từng bước. Các phương pháp này sử dụng thuật toán lặp để tìm ra nghiệm của bài toán. Việc lựa chọn phương pháp số phù hợp phụ thuộc vào tính chất của bài toán và yêu cầu về độ chính xác.

IV. Phương Pháp Tính Toán Khung Thép Giải Bài Toán

Tính toán khung thép phẳng có liên kết khung thép nửa cứng chịu tải trọng ngang và tải trọng đứng không đổi. Tính toán kết cấu khung thép có liên kết nửa cứng chịu tải lặp theo phương ngang, với mô hình ứng xử liên kết nửa cứng đàn dẻo. Tính toán đẩy dần (Pushover) kết cấu khung thép có liên kết nửa cứng chịu tải trọng đứng không đổi và tải ngang tăng dần. Việc tính toán khung thép có liên kết nửa cứng có sự tham gia của tải trọng đứng không đổi được giải quyết cho hai trường hợp: tải ngang đơn điệu và tải ngang thay đổi lặp chu kỳ.

4.1. Ứng dụng phần mềm phân tích kết cấu vào tính toán

Hiện nay, có nhiều phần mềm phân tích kết cấu hỗ trợ tính toán khung thép có liên kết nửa cứng, như SAP2000, ETABS, ANSYS. Các phần mềm này cung cấp các công cụ mô hình hóa, phân tích, và đánh giá kết quả một cách hiệu quả. Tuy nhiên, việc sử dụng phần mềm cần có kiến thức chuyên môn vững chắc để đảm bảo tính chính xác và tin cậy của kết quả.

4.2. Các tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép liên quan

Việc thiết kế kết cấu thép cần tuân thủ các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành, như TCVN 5575:2012, TCVN 1704:2001, Eurocode 3. Các tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu về vật liệu, kích thước, liên kết, và phương pháp tính toán để đảm bảo an toàn cho công trình. Việc áp dụng đúng các tiêu chuẩn là bắt buộc để đảm bảo tính hợp pháp và chất lượng của công trình.

V. Ứng Dụng Thực Tế Kết Quả Nghiên Cứu và Thiết Kế

Các kết quả nghiên cứu về khung thép phẳng có liên kết nửa cứng, chịu tải trọng ngang, đã được ứng dụng trong nhiều dự án xây dựng thực tế. Các kỹ sư đã sử dụng các mô hình và phương pháp phân tích để thiết kế các công trình an toàn và hiệu quả hơn. Các nghiên cứu cũng giúp cải thiện các tiêu chuẩn thiết kế, hướng dẫn thực hành, và phần mềm tính toán. Việc ứng dụng các kết quả nghiên cứu vào thực tiễn giúp nâng cao chất lượng và giảm chi phí xây dựng.

5.1. Các dự án sử dụng khung thép liên kết nửa cứng thành công

Có nhiều dự án đã sử dụng khung thép liên kết nửa cứng thành công. Các dự án này thường có đặc điểm là yêu cầu cao về tiến độ thi công, độ bền, và khả năng chịu lực. Ví dụ, các nhà máy công nghiệp, trung tâm thương mại lớn thường sử dụng khung thép liên kết nửa cứng để đáp ứng các yêu cầu này.

5.2. So sánh hiệu quả giữa liên kết nửa cứng và liên kết cứng

Việc so sánh hiệu quả giữa liên kết nửa cứng và liên kết cứng cho thấy rằng liên kết nửa cứng có nhiều ưu điểm vượt trội trong một số trường hợp. Liên kết nửa cứng giúp giảm thiểu trọng lượng kết cấu, giảm chi phí vật liệu, và tăng tính linh hoạt trong thiết kế. Tuy nhiên, việc lựa chọn loại liên kết phù hợp cần dựa trên các yếu tố cụ thể của từng dự án.

VI. Kết Luận và Hướng Phát Triển Khung Thép Tương Lai

Nghiên cứu phân tích kết cấu thép, đặc biệt là khung thép phẳng có xét đến độ mềm liên kết, chịu tải trọng ngang, đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của ngành xây dựng. Các nghiên cứu trong tương lai cần tập trung vào phát triển các mô hình chính xác hơn, phương pháp tính toán hiệu quả hơn, và ứng dụng các vật liệu mới. Điều này sẽ giúp xây dựng các công trình an toàn, bền vững, và thân thiện với môi trường. Cần xây dựng thuật toán và lập trình chương trình tính bằng ngôn ngữ Matlab có độ tin cậy, được áp dụng vào nghiên cứu và thiết kế.

6.1. Hướng nghiên cứu mới về vật liệu và liên kết

Các hướng nghiên cứu mới về vật liệu và liên kết tập trung vào việc phát triển các loại thép có cường độ cao hơn, khả năng chống ăn mòn tốt hơn, và các loại liên kết có khả năng chịu lực cao hơn, độ dẻo dai tốt hơn. Ngoài ra, việc nghiên cứu các vật liệu composite và các giải pháp liên kết tiên tiến cũng là một hướng đi tiềm năng.

6.2. Ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong thiết kế và phân tích

Trí tuệ nhân tạo (AI) có thể được ứng dụng trong thiết kế và phân tích khung thép để tự động hóa các quy trình, tối ưu hóa thiết kế, và dự đoán chính xác hơn ứng xử của kết cấu. Các thuật toán học máy có thể được sử dụng để phân tích dữ liệu từ các thí nghiệm và các dự án thực tế để xây dựng các mô hình dự đoán chính xác hơn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG NGUYỄN QUỐC HÙNG PHÂN TÍCH KHUNG THÉP PHẲNG CÓ XÉT ĐẾN ĐỘ MỀM CỦA LIÊN KẾT, CHỊU TẢI TRỌNG NGANG THAY ĐỔI LẶP CÓ CHU KỲ LUẬN ÁN TIỄN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG NGUYỄN QUỐC HÙNG PHÂN TÍCH KHUNG THÉP PHẲNG CÓ XÉT ĐẾN ĐỘ MỀM CỦA LIÊN KẾT, CHỊU TẢI TRỌNG NGANG THAY ĐỔI LẶP CÓ CHU KỲ Chuyên ngành: Xây dựng dân dụng và Công nghiệp Mã số: 62.01 LUẬN ÁN TIỄN SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: 1.TS Nguyễn Tiến Chương 2.TS Nguyễn Văn Phó Hà Nội 2010 PhÇn më ®Çu 1) TÝnh cÊp thiÕt cña ®Ò tµi luËn ¸n Ngµy nay, kÕt cÊu nhµ khung thÐp ®­îc sö dông phæ biÕn trong lÜnh vùc x©y dùng c«ng tr×nh d©n dông vµ c«ng nghiÖp. Gi¶i ph¸p sö dông kÕt cÊu thÐp cho phÐp rót ng¾n thêi gian x©y dùng so víi tr­êng hîp dïng vËt liÖu truyÒn thèng nh­ bª t«ng, g¹ch ®¸. KÕt cÊu thÐp ®­îc gia c«ng thµnh c¸c cÊu kiÖn rêi trong nhµ m¸y hoÆc ngoµi c«ng tr­êng råi mang ®i l¾p dùng. T¹i c«ng tr×nh x©y dùng, c¸c cÊu kiÖn ®­îc l¾p r¸p l¹i víi nhau b»ng ph­¬ng ph¸p liªn kÕt nh­ liªn kÕt hµn, liªn kÕt ®inh t¸n, liªn kÕt bu l«ng.

CÊu t¹o nót liªn kÕt nµy cã nhiÒu lo¹i kh¸c nhau vµ phô thuéc vµo yªu cÇu chÞu lùc cña chÝnh cÊu kiÖn ®­îc liªn kÕt vÒ mÆt c­êng ®é, æn ®Þnh hoÆc c«ng n¨ng sö dông. Liªn kÕt dÇm-cét ®­îc cÊu t¹o tõ nhiÒu bé phËn riªng biÖt nh­: thÐp gãc ch÷ L, bu l«ng, thÐp tÊm hoÆc s­ên t¨ng c­êng. Do ®ã, ®Æc ®iÓm øng xö cña liªn kÕt phô thuéc vµo øng xö cña tõng bé phËn trong liªn kÕt. NhiÒu c«ng tr×nh nghiªn cøu ¸p dông qui tr×nh thÝ nghiÖm trªn c¸c kiÓu liªn kÕt ®­îc gia c«ng l¾p r¸p trong phßng thÝ nghiÖm.

KÕt qu¶ thu ®­îc tõ viÖc thÝ nghiÖm tËp hîp thµnh ng©n hµng d÷ liÖu, vµ lµ c¬ së ®Ó x©y dùng m« h×nh nghiªn cøu ®Æc ®iÓm quan hÖ øng xö cña liªn kÕt. Liªn kÕt cã ¶nh h­ëng nhiÒu ®Õn sù lµm viÖc cña hÖ kÕt cÊu. Quan niÖm thiÕt kÕ th­êng cho r»ng nót liªn kÕt lµ cøng hoÆc khíp lµ ch­a ®Çy ®ñ. Thùc tÕ, khung thÐp cã liªn kÕt nöa cøng ®­îc sö dông phæ biÕn trong lÜnh vùc x©y dùng hiÖn nay.

§Æc ®iÓm øng xö phi tuyÕn cña liªn kÕt nöa cøng phô thuéc vµo tr¹ng th¸i lµm viÖc phøc t¹p cña nh÷ng bé phËn cÊu thµnh liªn kÕt. Bµi to¸n ®Æt t¶i ®¬n gi¶n ®· ®­îc nghiªn cøu nhiÒu, ngo¹i lùc ®­îc gia t¨ng tõng b­íc kh«ng ®æi chiÒu ®Ó ph©n tÝch tr¹ng th¸i lµm viÖc cña kÕt cÊu. Tuy nhiªn thùc tÕ, ngo¹i lùc t¸c dông lªn kÕt cÊu th­êng cã qui luËt thay ®æi, ch½ng h¹n nh­ t¶i giã hoÆc ®éng ®Êt, cã thÓ t¸c dông theo chiÒu nµy hoÆc ng­îc l¹i víi biªn ®é thay ®æi. VÊn ®Ò tÝnh to¸n khung thÐp cã liªn kÕt nöa cøng ®· ®­îc thÕ giíi quan t©m nghiªn cøu tõ l©u vµ hiÖn nay ®· ®­îc ®­a vµo ¸p dông thùc tÕ còng nh­ trong tiªu chuÈn thiÕt kÕ cña mét sè n­íc.

1 C¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu cña thÕ giíi tËp trung vµo nghiªn cøu ®Æc ®iÓm lµm viÖc cña c¸c liªn kÕt vµ ®­a ra c¸c m« h×nh vÒ øng xö cña liªn kÕt. ViÖc nghiªn cøu tÝnh to¸n kÕt cÊu cã liªn kÕt nöa cøng cho ®Õn nay chñ yÕu tËp trung vµo c¸c m« h×nh tuyÕn tÝnh hoÆc phi tuyÕn ®µn håi. C¸c nghiªn cøu chøng tá r»ng, øng xö cña c¸c liªn kÕt cã ®Æc tÝnh phi tuyÕn ®µn dÎo. → NhiÖm vô ®­îc ®Æt ra cho luËn ¸n lµ nghiªn cøu tÝnh to¸n khung thÐp ph¼ng cã liªn kÕt nöa cøng theo m« h×nh phi tuyÕn ®µn dÎo, chÞu t¸c dông cña t¶i träng thay ®æi; nh»m lµm s¸ng tá h¬n sù lµm viÖc cña kÕt cÊu mµ c¸c m« h×nh tÝnh to¸n tuyÕn tÝnh hoÆc phi tuyÕn ®µn håi ch­a ph¶n ¸nh ®­îc.Néi dung vµ cÊu tróc cña luËn ¸n 2.1 Néi dung cña luËn ¸n Tæng quan vÒ kÕt cÊu khung thÐp cã liªn kÕt nöa cøng.

Bµi to¸n khung thÐp cã liªn kÕt nöa cøng lµ vÊn ®Ò cã tõ rÊt l©u, ®· ®­îc nhiÒu t¸c gi¶ trªn kh¾p thÕ giíi nghiªn cøu gi¶i quyÕt tõng phÇn theo thêi gian. Bao gåm c¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu vÒ ®Æc ®iÓm øng xö cña liªn kÕt nöa cøng b»ng nghiªn cøu thùc nghiÖm vµ nghiªn cøu lý thuyÕt. Nh÷ng c«ng tr×nh nghiªn cøu vÒ m« h×nh øng xö liªn kÕt nöa cøng, c¸c nghiªn cøu tÝnh to¸n kÕt cÊu thÐp cã liªn kÕt nöa cøng víi m« h×nh øng xö ®µn håi cho bµi to¸n tÜnh lùc vµ ®éng lùc, vµ m« h×nh øng xö ®µn dÎo cho bµi to¸n tÜnh lùc. Mét sè c¸c nghiªn cøu kh¸c tËp trung ph©n tÝch ®Æc ®iÓm øng xö cña liªn kÕt nöa cøng dùa trªn m« h×nh thÝ nghiÖm chÞu t¶i ®¬n ®iÖu hoÆc t¶i thay ®æi lÆp víi nhiÒu d¹ng cÊu t¹o liªn kÕt kh¸c nhau.

LuËn ¸n tËp trung nghiªn cøu tÝnh to¸n kÕt cÊu khung cã liªn kÕt nöa cøng chÞu t¸c dông cña t¶i ngang ®¬n ®iÖu hoÆc t¶i ngang thay ®æi ®Ó nghiªn cøu ®Æc tr­ng lµm viÖc cña toµn bé kÕt cÊu khung do ¶nh h­ëng cña liªn kÕt nöa cøng phi tuyÕn. X©y dùng bµi to¸n tæng qu¸t vÒ khung thÐp cã liªn kÕt nöa cøng phi tuyÕn. Thµnh lËp ma trËn ®é cøng phÇn tö, ma trËn ®é cøng kÕt cÊu cã xÐt ®Õn ¶nh h­ëng do liªn kÕt nöa cøng theo nguyªn lý chuyÓn vÞ kh¶ dÜ. X©y dùng thuËt to¸n ®Ó tÝnh to¸n cho tr­êng hîp kÕt cÊu khung chÞu t¶i träng ®øng vµ t¶i ngang ®¬n ®iÖu kÓ ®Õn ¶nh h­ëng cña liªn kÕt nöa cøng theo mét sè m« h×nh øng xö kh¸c nhau.

2 TÝnh to¸n kÕt cÊu khung thÐp cã liªn kÕt nöa cøng chÞu t¶i ngang vµ t¶i träng ®øng kh«ng ®æi. TÝnh to¸n kÕt cÊu khung thÐp cã liªn kÕt nöa cøng chÞu t¶i lÆp theo ph­¬ng ngang, víi m« h×nh øng xö liªn kÕt nöa cøng ®µn dÎo. TÝnh to¸n ®Èy dÇn (Pushover) kÕt cÊu khung thÐp cã liªn kÕt nöa cøng chÞu t¶i träng ®øng kh«ng ®æi vµ t¶i ngang t¨ng dÇn. TÝnh to¸n kÕt cÊu khung thÐp cã liªn kÕt nöa cøng cã sù tham gia cña t¶i träng ®øng kh«ng ®æi ®­îc gi¶i quyÕt cho hai tr­êng hîp: t¶i ngang ®¬n ®iÖu vµ t¶i ngang thay ®æi lÆp chu kú.

X©y dùng thuËt to¸n vµ lËp tr×nh ch­¬ng tr×nh tÝnh b»ng ng«n ng÷ Matlab cã ®ñ ®é tin cËy, ®­îc ¸p dông vµo nghiªn cøu vµ thiÕt kÕ.2 CÊu tróc cña luËn ¸n LuËn ¸n gåm cã 4 ch­¬ng kh«ng kÓ phÇn më ®Çu vµ kÕt luËn chung cña luËn ¸n, danh môc c¸c tµi liÖu tham kh¶o vµ phô lôc kÌm theo. PhÇn më ®Çu, tr×nh bµy tÝnh cÊp thiÕt cña ®Ò tµi; môc ®Ých, ®èi t­îng, ph¹m vi nghiªn cøu vµ cÊu tróc cña luËn ¸n. Ch­¬ng 1, Tæng quan vÒ kÕt cÊu khung thÐp cã liªn kÕt nöa cøng, tr×nh bµy vÒ mét sè c«ng tr×nh nghiªn cøu liªn quan cña t¸c gi¶ trong vµ ngoµi n­íc. Tr×nh bµy mét sè kiÓu liªn kÕt nöa cøng phæ biÕn, d÷ liÖu liªn kÕt, ®Æc ®iÓm vµ m« h×nh øng xö liªn kÕt nöa cøng, c¸c ph­¬ng ph¸p ph©n lo¹i liªn kÕt, ®Æc ®iÓm øng xö lÆp cña liªn kÕt nöa cøng.

KÕt luËn ch­¬ng 1. Ch­¬ng 2, TÝnh to¸n khung thÐp ph¼ng cã liªn kÕt nöa cøng phi tuyÕn. X©y dùng ma trËn ®é cøng phÇn tö, ma trËn ®é cøng kÕt cÊu tæng thÓ, x©y dùng vÐc t¬ t¶i nót phÇn tö, ph­¬ng tr×nh c©n b»ng, tÝnh to¸n cho tr­êng hîp kÕt cÊu thÐp cã liªn kÕt nöa cøng chÞu t¸c dông cña t¶i ngang vµ t¶i träng ®øng kh«ng ®æi víi mét sè m« h×nh øng xö m« men-gãc xoay liªn kÕt. KÕt luËn ch­¬ng 2.

Ch­¬ng 3, TÝnh to¸n khung thÐp cã liªn kÕt nöa cøng phi tuyÕn chÞu t¸c dông cña t¶i ngang thay ®æi. Giíi thiÖu vÒ bµi to¸n, tr×nh bµy m« h×nh øng xö m« men- gãc xoay liªn kÕt nöa cøng, mét sè d¹ng t¶i ngang thay ®æi ®­îc ¸p dông trong nghiªn cøu. TÝnh to¸n cho tr­êng hîp kÕt cÊu khung thÐp cã liªn kÕt nöa cøng chÞu t¸c dông cña t¶i ngang thay ®æi lÆp. KÕt luËn ch­¬ng 3.

3 Ch­¬ng 4, TÝnh to¸n khung thÐp cã liªn kÕt nöa cøng chÞu t¸c dông cña t¶i ngang lÆp chu kú vµ t¶i träng ®øng kh«ng ®æi. Giíi thiÖu bµi to¸n, tr×nh bµy c¸c m« h×nh øng xö lÆp chu kú quan hÖ m« men-gãc xoay liªn kÕt, x©y dùng thuËt to¸n vµ tÝnh to¸n ®Èy dÇn (pushover) kÕt cÊu khung thÐp cã liªn kÕt nöa cøng chÞu t¶i träng ®øng kh«ng ®æi vµ t¶i ngang t¨ng dÇn kh«ng ®æi chiÒu, x©y dùng thuËt to¸n vµ tÝnh to¸n ®Èy dÇn lÆp chu kú(cyclic pushover) kÕt cÊu khung thÐp cã liªn kÕt nöa cøng chÞu t¶i träng ®øng kh«ng ®æi vµ t¶i ngang ®æi chiÒu. KÕt luËn ch­¬ng 4. KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ cña luËn ¸n, nªu c¸c kÕt qu¶ chÝnh vµ ®ãng gãp míi vÒ khoa häc cña luËn ¸n còng nh­ nh÷ng tån t¹i, kiÕn nghÞ vµ c¸c ph­¬ng h­íng cÇn nghiªn cøu tiÕp theo.

PhÇn phô lôc giíi thiÖu v¨n b¶n m· nguån ch­¬ng tr×nh tÝnh to¸n ®­îc viÕt b»ng ng«n ng÷ MATLAB. 4 Ch­¬ng 1 TæNG QUAN vÒ kÕt cÊu khung thÐp cã liªn kÕt nöa cøng 1.1 C¸c nghiªn cøu vÒ liªn kÕt nöa cøng trong kÕt cÊu khung thÐp C¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu ®Çu tiªn vÒ liªn kÕt nöa cøng trong kÕt cÊu khung thÐp ®· ®­îc mét sè t¸c gi¶ thùc hiÖn tõ nh÷ng n¨m 30 cña thÕ kû 20. ë giai ®o¹n nµy, c¸c nghiªn cøu tËp trung vµo thÝ nghiÖm ph©n tÝch qui luËt øng xö cña liªn kÕt ®Ó tõ ®ã x©y dùng m« h×nh tÝnh b»ng to¸n häc. NhiÒu nhµ nghiªn cøu ®· xem xÐt ¶nh h­ëng ®é mÒm liªn kÕt ®Õn øng xö cña khung thÐp; Batho vµ Rowan(1934) [74] ®· ®Ò xuÊt ph­¬ng ph¸p ®­êng th¼ng dÇm phæ biÕn ®Ó ph©n lo¹i ®é mÒm liªn kÕt.

Rathun (1936) [74] ®· xem xÐt ®é cøng cña liªn kÕt dïng cho ph­¬ng ph¸p ph©n phèi m« men. Baker vµ Williams (1936) vµ Sourochnikoff (1950) [74] tËp trung vµo nghiªn cøu ¶nh h­ëng l¾c cña khung cã liªn kÕt nöa cøng. C¸c t¸c gi¶ tiªn phong trong viÖc ¸p dông ph­¬ng ph¸p ma trËn ®é cøng vµo trong bµi to¸n ph©n tÝch khung cã liªn kÕt nöa cøng lµ Monforton vµ Wu (1963) [84]. Theo ®ã, viÖc x¸c ®Þnh ma trËn ®é cøng cña mçi cÊu kiÖn vµ c¸c vÐct¬ t¶i träng nót phÇn tö phô thuéc theo ®é cøng liªn kÕt tuyÕn tÝnh.

Nh÷ng nghiªn cøu vÒ khung cã liªn kÕt nöa cøng cã sö dông ph­¬ng ph¸p ma trËn ®é cøng ®­îc ®óc kÕt bëi nhiÒu nhµ nghiªn cøu nh­ Arbabi (1982), Jones (1982), Globle (1963), Lightfoot vµ LeMessurier (1974), Romstad vµ Subramanian (1970) [74]. Frye vµ Morris (1975) [82] lµ nh÷ng t¸c gi¶ ®Çu tiªn xem xÐt m« h×nh liªn kÕt phi tuyÕn trong khung thÐp.