I. Phân tích tương tác nền móng và kết cấu công trình nhà cao tầng
Chương trình nghiên cứu tập trung vào phân tích tương tác nền móng và kết cấu công trình nhà cao tầng. Nghiên cứu sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để mô hình hóa và phân tích hành vi của công trình. Mục tiêu chính là đánh giá ảnh hưởng của tương tác đất nền - móng - kết cấu đến ứng xử của công trình nhà cao tầng. Nghiên cứu so sánh hai mô hình: mô hình tách rời và mô hình tương tác. Mô hình tách rời giả định kết cấu trên và dưới mặt móng hoạt động độc lập. Mô hình tương tác xem xét sự tác động qua lại giữa các thành phần. Nghiên cứu sử dụng phần mềm RSAP để tính toán. Kết quả phân tích bao gồm nội lực, chuyển vị và đặc trưng dao động của công trình trong cả hai mô hình.
1.1 Mô hình hóa bằng phương pháp phần tử hữu hạn
Nghiên cứu sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để mô hình hóa kết cấu nhà cao tầng. Kết cấu bên trên (khung, dầm, cột, sàn) được mô hình bằng phần tử thanh (bar) và phần tử tấm (plate). Nền móng bao gồm đài móng (phần tử tấm), cọc (phần tử thanh), và đất nền (mô hình hóa bằng lò xo). Độ cứng của lò xo đất phụ thuộc vào đặc tính đất nền. Mô hình hóa phần tử hữu hạn cho phép tính toán chính xác sự phân bố nội lực và chuyển vị trong công trình. Hai mô hình được xây dựng: Mô hình 1 (kết cấu bên trên và nền móng làm việc tách rời), Mô hình 2 (kết cấu bên trên và nền móng làm việc đồng thời). Phần mềm RSAP được sử dụng để giải quyết bài toán. Phân tích ứng suất, biến dạng, và chuyển vị được thực hiện. Kết quả cho thấy sự khác biệt đáng kể giữa hai mô hình, đặc biệt trong điều kiện tải trọng động như động đất và gió.
1.2 Xác định tải trọng và tính toán sức chịu tải
Nghiên cứu bao gồm việc xác định các tải trọng tác dụng lên công trình, bao gồm tải trọng gió và tải trọng động đất. Tính toán tải trọng gió được thực hiện theo phương pháp tĩnh và động. Tính toán tải trọng động đất dựa trên phổ phản ứng thiết kế đàn hồi. Sức chịu tải của cọc được tính toán dựa trên các thông số địa chất đất nền, vật liệu cọc và chỉ số SPT. Tính toán sức chịu tải của cọc quan trọng để đảm bảo an toàn cho nền móng. Kết quả tính toán tải trọng và sức chịu tải được sử dụng làm đầu vào cho phân tích phần tử hữu hạn. Các tải trọng được gán vào mô hình và kết quả phân tích cho thấy ảnh hưởng của các tải trọng đến ứng xử của công trình, đặc biệt là sự tương tác giữa kết cấu trên và nền móng. Sự khác biệt trong kết quả giữa hai mô hình (tách rời và tương tác) cho thấy tầm quan trọng của việc xem xét sự tương tác giữa các thành phần của công trình.
1.3 Phân tích kết quả và đánh giá
Kết quả phân tích phần tử hữu hạn được sử dụng để đánh giá ứng xử của công trình. Phân tích nội lực, chuyển vị, và tần số dao động của công trình được so sánh giữa hai mô hình. Kết quả phân tích cho thấy sự khác biệt đáng kể giữa hai mô hình, đặc biệt là trong điều kiện tải trọng động. Phân tích động học công trình cho thấy sự thay đổi tần số và chu kỳ dao động. Phân tích tĩnh học công trình cho thấy sự thay đổi nội lực trong dầm và cột. Đánh giá sự ổn định của công trình dựa trên chuyển vị đỉnh công trình và chuyển vị lệch tầng. Nghiên cứu này cho thấy tầm quan trọng của việc xem xét tương tác đất nền - móng - kết cấu trong thiết kế nhà cao tầng để đảm bảo an toàn và hiệu quả công trình. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc thiết kế nền móng và kết cấu nhà cao tầng.
