Phân Tích Tĩnh Phi Tuyến Khung Thép: Nghiên Cứu Biến Dạng Nút Khung

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

1. CHƯƠNG 1: Tình hình nghiên cứu đề tài trong và ngoài nƣớc

1.1. Những nghiên cứu trong nƣớc

1.2. Những nghiên cứu ngoài nƣớc

1.3. Mục đích nghiên cứu

1.4. Nhiệm vụ nghiên cứu

1.5. Phƣơng pháp nghiên cứu

1.6. Mô hình liên kết của dầm và cột trong kết cấu khung thép

1.7. Mô hình Scissors

1.8. Mô hình Krawinkler (2000)

1.9. Mô hình của Gupta và Krawinkler

1.10. Mô hình Modified Ibarra Krawinkler Deterioration

1.11. Phƣơng pháp phân tích tĩnh phi tuyến đẩy dần

1.12. Mục đích của phƣơng pháp

1.13. Sơ đồ tải trọng ngang tác dụng lên từng tầng áp dụng trong phƣơng pháp

1.14. Sơ đồ tải trọng ngang tác dụng lên từng tầng theo hƣớng dẫn của cơ quan quản lý tình trạng khẩn cấp liên bang Hoa Kỳ (FEMA 356, 2000)

1.15. Sơ đồ tải trọng ngang tác dụng lên từng tầng theo TCVN 9386 (2012) thiết kế công trình chịu động đất

1.16. Phần mềm Opensees

1.17. Phần mềm Sap2000v19

2. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH

2.1. Phân tích đẩy dần với nút khung cứng

2.2. Mô hình trong OpenSees

2.3. Mô hình trong Sap 2000v19

2.3.1. Mô hình trong Sap 2000v19 với tải trọng bản thân để phân tích dao động riêng của mô hình phân tích

2.3.2. Mô hình phân tích đẩy dần trong Sap 2000v19 thực hiện với mô hình phân tích

2.4. Phân tích và kết quả

2.4.1. Phân tích đẩy dần có xét đến biến dạng nút khung và dầm có khớp dẻo

2.4.2. Mô hình nút khung nửa cứng

2.4.2.1. Mô hình các phần tử nút trong mô hình nút khung nửa cứng trong phần mềm OpenSees

2.4.2.2. Mô hình các phần tử thanh trong mô hình nút khung nửa cứng trong phần mềm OpenSees

2.4.2.3. Mô hình phần tử lò xo trong mô hình nút khung nửa cứng trong phần mềm OpenSees

2.4.2.4. Mô hình khớp dẻo trong dầm

2.4.3. Kết quả và so sánh

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Về Phân Tích Tĩnh Phi Tuyến Khung Thép

Phân tích tĩnh phi tuyến khung thép là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong kỹ thuật xây dựng. Nó giúp đánh giá khả năng chịu lực và ứng xử của khung thép dưới tác động của tải trọng động đất và tải trọng ngang. Việc hiểu rõ về biến dạng nút khung là rất cần thiết để đảm bảo an toàn cho các công trình. Nghiên cứu này sẽ tập trung vào việc khảo sát ứng xử của khung thép phẳng, đặc biệt là ảnh hưởng của biến dạng nút đến khả năng chịu lực của khung.

1.1. Khái Niệm Về Phân Tích Tĩnh Phi Tuyến

Phân tích tĩnh phi tuyến là phương pháp đánh giá ứng xử của kết cấu dưới tác động của tải trọng không tuyến tính. Phương pháp này cho phép mô phỏng chính xác hơn các hiện tượng như biến dạng nút khung và sự hình thành khớp dẻo trong khung thép.

1.2. Tầm Quan Trọng Của Nghiên Cứu

Nghiên cứu về phân tích tĩnh khung thép giúp cải thiện độ an toàn và hiệu quả của các công trình xây dựng. Việc hiểu rõ về ứng xử của khung thép dưới tải trọng động đất là rất cần thiết để giảm thiểu rủi ro sụp đổ.

II. Vấn Đề Biến Dạng Nút Khung Trong Kết Cấu Thép

Biến dạng nút khung là một trong những vấn đề chính trong thiết kế và phân tích khung thép. Khi khung thép chịu tải trọng lớn, các nút khung có thể bị biến dạng, dẫn đến sự thay đổi trong ứng xử của toàn bộ kết cấu. Điều này có thể gây ra các vấn đề nghiêm trọng trong quá trình thi công và sử dụng công trình.

2.1. Nguyên Nhân Gây Biến Dạng Nút Khung

Các yếu tố như tải trọng động đất, tải trọng ngang và sự lặp lại của tải trọng có thể gây ra biến dạng nút khung. Việc không tính đến biến dạng này có thể dẫn đến sai lệch trong kết quả phân tích và thiết kế.

2.2. Hệ Quả Của Biến Dạng Nút Khung

Biến dạng nút khung có thể dẫn đến sự giảm sút khả năng chịu lực của khung thép, làm tăng nguy cơ sụp đổ. Nghiên cứu cho thấy rằng việc không xem xét biến dạng nút có thể làm giảm độ tin cậy của các dự báo về ứng xử của kết cấu.

III. Phương Pháp Phân Tích Tĩnh Phi Tuyến Đẩy Dần Khung Thép

Phương pháp phân tích tĩnh phi tuyến đẩy dần là một trong những phương pháp hiệu quả nhất để đánh giá ứng xử của khung thép. Phương pháp này cho phép mô phỏng chính xác các hiện tượng phi tuyến trong khung thép, bao gồm cả biến dạng nút khung.

3.1. Nguyên Tắc Của Phương Pháp Đẩy Dần

Phương pháp đẩy dần dựa trên nguyên tắc tăng dần tải trọng cho đến khi khung thép đạt đến điểm sụp đổ. Điều này cho phép đánh giá khả năng chịu lực và độ dẻo của khung thép trong các tình huống khác nhau.

3.2. Ứng Dụng Phần Mềm OpenSees Trong Phân Tích

Phần mềm OpenSees được sử dụng rộng rãi trong phân tích tĩnh phi tuyến khung thép. Nó cho phép mô phỏng các hiện tượng phức tạp như biến dạng nút khung và sự hình thành khớp dẻo, giúp cải thiện độ chính xác của kết quả phân tích.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Về Ứng Xử Của Khung Thép

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng biến dạng nút khung có ảnh hưởng lớn đến ứng xử của khung thép. Các mô hình phân tích cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa khung thép có và không có tính đến biến dạng nút. Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc xem xét biến dạng nút trong thiết kế và phân tích khung thép.

4.1. So Sánh Kết Quả Phân Tích

Kết quả phân tích cho thấy rằng khung thép có biến dạng nút có độ dẻo thấp hơn so với khung thép cứng. Điều này cho thấy rằng việc không tính đến biến dạng nút có thể dẫn đến sai lệch trong dự đoán ứng xử của khung.

4.2. Ứng Dụng Kết Quả Nghiên Cứu

Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng trong thiết kế và phân tích khung thép, giúp cải thiện độ an toàn và hiệu quả của các công trình xây dựng. Việc xem xét biến dạng nút khung sẽ giúp giảm thiểu rủi ro sụp đổ trong các công trình cao tầng.

V. Kết Luận Về Phân Tích Tĩnh Phi Tuyến Khung Thép

Phân tích tĩnh phi tuyến khung thép là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng, đặc biệt là trong bối cảnh các công trình xây dựng ngày càng cao và phức tạp. Nghiên cứu về biến dạng nút khung đã chỉ ra rằng việc xem xét yếu tố này là cần thiết để đảm bảo an toàn cho các công trình. Kết quả nghiên cứu sẽ đóng góp vào việc cải thiện các phương pháp thiết kế và phân tích khung thép trong tương lai.

5.1. Tương Lai Của Nghiên Cứu Về Khung Thép

Nghiên cứu về khung thép sẽ tiếp tục phát triển, với sự chú trọng vào việc cải thiện các phương pháp phân tích và thiết kế. Việc áp dụng công nghệ mới và phần mềm hiện đại sẽ giúp nâng cao độ chính xác và hiệu quả trong phân tích khung thép.

5.2. Đề Xuất Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo

Các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc phát triển các mô hình phân tích chính xác hơn cho khung thép, bao gồm cả việc xem xét các yếu tố như tải trọng động đất và tải trọng lặp. Điều này sẽ giúp cải thiện độ tin cậy của các dự báo về ứng xử của khung thép.

Phân Tích Tĩnh Phi Tuyến Khung Thép Kề Đến Biến Dạng Nút Khung