Phân Tích Tĩnh Phi Tuyến Khung Thép Chịu Địa Chấn và Biến Dạng Nền

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT LUẬN VĂN

ABSTRACT

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH

DANH MỤC BẢNG BIỂU

BẢNG TỪ TIẾNG ANH VIẾT TẮT

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu

1.2. Tình hình nghiên cứu của đề tài

1.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới

1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước

1.3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

1.4. Phạm vi nghiên cứu cho đề tài

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Các phương pháp phân tích kết cấu chịu động đất

2.1.1. Phương pháp phân tích tĩnh lực ngang tương đương (quasi-static method)

2.1.2. Phương pháp phân tích theo phổ phản ứng (response spectrum analysis)

2.1.3. Phương pháp phân tích đẩy dần (push over analysis)

2.1.4. Phương pháp phân tích theo lược sử thời gian (time history analysis)

2.1.5. Phân loại các phương pháp tính toán

2.1.6. Phương pháp phân tích tĩnh phi tuyến cho kết cấu đối xứng

2.1.7. Phương pháp phân tích phi tuyến theo miền thời gian (NL_RHA)

2.1.8. Phân tích tĩnh phi tuyến đẩy dần chuẩn (SPA)

2.1.9. Phương pháp phân tích tĩnh sử dụng lực ngang có xét đến các dạng dao động cao (MPA)

2.2. Các mô hình nền

2.2.1. Mô hình nền đàn hồi tuyến tính

2.2.2. Mô hình nền đàn hồi phi tuyến

2.2.3. Mô hình nền đàn hồi – dẻo lý tưởng

2.2.4. Mô hình nền tổng hợp (cường độ và biến dạng)

2.2.5. Lựa chọn mô hình

2.2.6. Mô hình nền Winkler

2.2.6.1. Mô tả mô hình BNWF

2.2.6.2. Đặc tính của mô hình BNWF

2.2.6.3. Các mô hình vật liệu BNWF

2.2.6.3.1. Mô hình vật liệu QzSimple1

2.2.6.3.2. Mô hình vật liệu PySimple1

2.2.6.3.3. Mô hình vật liệu TzSimple1

2.2.6.4. Các thông số mô hình BNWF

2.2.6.5. Khả năng chịu kéo (TP-tension capacity)

2.2.6.6. Tỷ số chiều dài Re

2.2.6.7. Tỷ số độ cứng Rk

2.2.6.8. Khoảng cách giữa các lò xo

2.2.6.9. Kết luận

3. CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH BÀI TOÁN TƯƠNG TÁC ĐẤT NỀN VÀ KẾT CẤU

3.1. Mô hình tính toán

3.2. Mô hình tương tác giữa đất nền và kết cấu

3.3. Dữ liệu trận động đất

4. CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ

4.1. Chu kỳ dao động của mô hình

4.2. Kiểm chứng phần mềm

4.3. Kết quả tính toán

4.4. Nội lực khung

5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

5.1. Kết luận

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan

Động đất là hiện tượng thiên nhiên gây thiệt hại lớn cho người và tài sản. Sự dịch chuyển của nền đất ở đáy móng trong quá trình động đất tạo ra sự tương tác giữa kết cấu và đất nền, được gọi là SSI (soil-structure interaction). Việc mô phỏng và tính toán kết cấu nền làm việc đồng thời thông qua mô hình dầm trên nền phi tuyến Winkler (BNWF – Beam-on-Nonlinear-Winkler-Foundation) là rất quan trọng. Phân tích tĩnh phi tuyến được áp dụng để đánh giá phản ứng của kết cấu dưới tác động của động đất, so sánh với phương pháp phân tích chính xác theo miền thời gian (NL_RHA). Phần mềm mã nguồn mở Opensees Navigator được sử dụng để thực hiện các phân tích này, cho phép giải quyết hiệu quả bài toán SSI.

1.1 Tình Hình Nghiên Cứu Trên Thế Giới

Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để phát triển các phương pháp phân tích động đất. Phương pháp MPA (Modal Pushover Analysis) được đề xuất bởi Chopra và Goel, cho phép đánh giá tác động của động đất lên kết cấu không đàn hồi. Kết quả cho thấy phương pháp này có độ chính xác tương đương với phân tích động, đặc biệt trong việc ước tính chuyển vị và độ trôi tầng. Các nghiên cứu trước đây chủ yếu tập trung vào sự phá hoại của công trình mà chưa xem xét ứng xử của đất nền, điều này dẫn đến việc cần thiết phải nghiên cứu sâu hơn về SSI.

II. Cơ Sở Lý Thuyết

Các phương pháp phân tích kết cấu chịu động đất bao gồm nhiều kỹ thuật khác nhau như phân tích tĩnh lực ngang tương đương, phân tích theo phổ phản ứng, và phân tích đẩy dần. Phân tích tĩnh phi tuyến cho kết cấu đối xứng và phương pháp phân tích phi tuyến theo miền thời gian (NL_RHA) là những phương pháp quan trọng trong việc đánh giá độ an toàn của công trình. Mô hình nền phi tuyến và mô hình nền Winkler được sử dụng để mô phỏng tương tác giữa đất nền và kết cấu, giúp cải thiện độ chính xác trong việc dự đoán phản ứng của công trình dưới tác động của động đất.

2.1 Các Phương Pháp Phân Tích Kết Cấu

Phân tích tĩnh phi tuyến là một trong những phương pháp phổ biến trong thiết kế và đánh giá động đất. Phương pháp này cho phép dự đoán phản ứng của công trình khi chịu tác động của động đất, đồng thời xem xét sự tương tác giữa đất nền và kết cấu. Việc áp dụng các mô hình nền khác nhau như mô hình nền đàn hồi tuyến tính và phi tuyến giúp cải thiện độ chính xác trong phân tích. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc xem xét SSI có thể kéo dài chu kỳ dao động tự nhiên của hệ và ảnh hưởng đến nội lực cũng như chuyển vị của kết cấu.

III. Đánh Giá và Phân Tích Kết Quả

Kết quả phân tích cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa các phương pháp phân tích tĩnh phi tuyến và phương pháp phân tích chính xác theo miền thời gian. Việc so sánh các kết quả về chu kỳ dao động, chuyển vị, độ trôi tầng và nội lực của kết cấu cho thấy rằng phương pháp SPA và MPA có thể cung cấp những thông tin giá trị trong việc thiết kế kết cấu chịu động đất. Đặc biệt, việc đánh giá sai lệch và độ chính xác giữa các phương pháp này là rất cần thiết để cải thiện quy trình thiết kế và đảm bảo an toàn cho công trình.

3.1 Kết Quả Tính Toán

Kết quả tính toán cho thấy rằng các phương pháp phân tích tĩnh phi tuyến có thể dự đoán chính xác phản ứng của kết cấu dưới tác động của động đất. Sự khác biệt giữa các phương pháp được thể hiện rõ qua các chỉ số như chu kỳ dao động và chuyển vị. Việc sử dụng phần mềm Opensees Navigator cho phép thực hiện các phân tích phức tạp và cung cấp những kết quả đáng tin cậy. Điều này chứng tỏ rằng việc áp dụng các phương pháp phân tích hiện đại là cần thiết để nâng cao độ an toàn cho các công trình xây dựng.

Luận Văn Thạc Sĩ Về Phân Tích Tĩnh Phi Tuyến Khung Thép Chịu Địa Chấn Có Xét Biến Dạng Nền