ĈҤI HӐC QUӔC GIA TP.+2$ -------------------- NGUYӈN HӲU SANG 3+Æ17Ë&+ӬNG XӰ CӪA TҨM NHIӄU LӞ375Ç1 Nӄ1&ÏĈӜ CӬNG BIӂ17+,Ç1&+ӎU TҦI TRӐNG DI CHUYӆN SӰ DӨ1*3+ѬѪ1*3+È33+ҪN TӰ TҨM NHIӄU LӞP CHUYӆ1ĈӜNG MMPM (MULTI-LAYER MOVING PLATE METHOD) &KX\rQQJjQKKӻ thuұW[k\GӵQJF{QJWUuQKDkQGөQJYjC{QJQJKLӋp 0mVӕ QJjQK: 60 58 02 08 LUҰN VĂN THҤ&6Ƭ TP.+2$ ĈҤI HӐC QUӔC GIA TP. HӖ &+Ë0,1+ &iQEӝ hѭӟng dүn khoa hӑc: &iQEӝ hѭӟng dүn 01: TS. Hӗ Thu HiӅn &iQEӝ Kѭӟng dүn 02: PGS. TS /ѭѫQJ9ăQ+ҧi &iQEӝ chҩm nhұQ[pW PGS.TS Hӗ Ĉӭc Duy &iQEӝ chҩm nhұQ[pW TS. NguyӉn Tҩn &ѭӡng Luұn văn thҥFVƭÿѭӧc bҧo vӋ tҥi TUѭӡQJĈҥi hӑc %iFK. HCM QJj\30 WKiQJ12 năm 2020. 7KjQKSKҫn HӝLÿӗQJÿiQKJLiLuұn YăQWKҥFVƭJӗm: 1.TS NguyӉn TrӑQJ3Kѭӟc Chӫ tӏch hӝLÿӗng 2. NguyӉQ7KiL6ѫQ 7KѭNê 3.TS Hӗ Ĉӭc Duy Ӫ\YLrQ3Kҧn BiӋn 1 4. NguyӉn TҩQ&ѭӡng Ӫ\YLrQ3Kҧn BiӋn 2 5. NguyӉn HӗQJÆQ Ӫ\YLrQ ;iFQKұn cӫa Chӫ tӏch HӝLÿӗQJÿiQKJLi/XұQYăQYj7Uѭӣng Khoa quҧQOê FKX\rQQJjQKVDXNKL/XұQYăQÿmÿѭӧc sӳa chӳa (nӃXFy CHӪ TӎCH HӜ,ĈӖNG 75ѬӢNG KHOA KӺ THUҰT ;Æ<'ӴNG i ĈҤI HӐC QUӔC GIA TP.HCM CӜ1*+Ñ$;+ӜI CHӪ 1*+Ƭ$9,ӊT NAM 75ѬӠ1*ĈҤI HӐ&%È&+.+2$ Ĉӝc Lұp - Tӵ Do - HҥQK3K~F 1+,ӊ09Ө/8Ұ19Ă17+Ҥ&6Ƭ Hӑ YjWrQKӑFYLrQ: NGUYӈN HӲU SANG MSHV: 1670581 1Jj\WKiQJQăm sinh: 16/10/1986 Nѫi sinh: BӃn Tre ChuyrQQJjQKKӻ thuұt xk\Gӵng F{QJWUuQKDkQGөQJYjC{QJQJKLӋp 0mVӕ QJjQK I. 7Ç1Ĉӄ 7¬,: 3KkQWtFKӭng xӱ cӫa tҩm nhiӅu lӟSWUrQQӅQFyÿӝ cӭng biӃn WKLrQ FKӏu tҧi trӑng di chuyӇn sӱ dөQJ SKѭѫQJ SKiS SKҫn tӱ tҩm nhiӅu lӟp chuyӇQÿӝng MMPM (Multi-Layer Moving Plate Method) II. Sӱ dөQJ FiF P{ KuQK WtQK WRiQ bҵQJ SKѭѫQJ SKiS MMPM (Multi-Layer Moving Plate Method) ÿӇ SKkQWtFKӭng xӱ cӫa tҩm nhiӅu lӟSWUrQQӅQFyÿӝ cӭng biӃQWKLrQFKӏu tҧi trӑng di chuyӇn sӱ dөQJSKѭѫQJSKiSSKҫn tӱ tҩm nhiӅu lӟp chuyӇQÿӝng MMPM. Sӱ dөQJQJ{QQJӳ lұSWUuQK0DWODEÿӇ thiӃt lұSF{QJWKӭFWtQKWRiQFiFYtGө sӕ. KӃt quҧ cӫDFiFYtGө sӕ sӁ ÿѭDUDFiFNӃt luұn quan trӑng vӅ ӭng xӱ cӫa tҩm. Hӗ Thu HiӅn VI. TS /ѭѫQJ9ăQ+ҧi TP+&0QJj\ 18 WKiQJ 12 năm 2020 &È1%Ӝ &È1%Ӝ CHӪ NHIӊ0&+8<Ç1 HѬӞNG DҮN 01 HѬӞNG DҮN 02 1*¬1+ Ĉ¬27ҤO TS. Hӗ Thu HiӅn PGS. TS /ѭѫQJ9ăQ+ҧi 75ѬӢNG KHOA KӺ THUҰ7;Æ<'ӴNG ii /Ӡ,&Ҧ0Ѫ1 /ӡLÿҫXWLrQ, W{L[LQFKkQWKjQKFiPѫQ C{ KѭӟQJGүQ TS. 76/ѭѫQJ9ăQ+ҧL, 4Xê7Kҫ\&{ ÿmWұQWuQKGүQGҳWKѭӟQJGүQ YjÿѭDUDJӧLêÿҫXWLrQÿӇKuQKWKjQKQrQêWѭӣQJFӫDÿӅWjL ÿӃQNKLKRjQWKjQK /XұQYăQ4Xê7Kҫ\ &{ ÿmKѭӟQJGүQJySêFKRW{LUҩWQKLӅXYӅFiFKQKұQÿӏQK ÿ~QJÿҳQQKӳQJYҩQÿӅQJKLrQFӭXFNJQJQKѭFiFh WLӃSFұQQJKLrQFӭXKLӋXTXҧ YjQJXӗQWjLOLӋXJLiWUӏWURQJVXӕWWKӡLJLDQWKӵFhLӋQ/XұQYăQ Qj\. 7{L[LQFKkQWKjQKFҧPѫQTXê7Kҫ\&{.ӻ7KXұW;k\GӵQJ, WUѭӡQJ ĈҥLKӑF%iFK.KRD 7S+&0ÿmWұQWuQKJLҧQJGҥ\YjWUX\ӅQÿҥW QKӳQJNLӃQWKӭF FKRW{L WURQJVXӕWWKӡLJLDQKӑFYjWKӵFKLӋQ/XұQYăQYӯDTXD 0һFGEҧQWKkQÿmQJKLrQFӭXYjKRjQtKjQK/XұQYăQWX\QKLrQGREҧQ WKkQNLӃQWKӭFFzQKҥQFKӃQrQNK{QJWKӇNK{QJFyQKӳQJWKLӃXVyW.tQKPRQJ QXê7Kҫ\&{FKӍGүQWKrPÿӇW{LFyWKӇKӑFKӓLEәVXQJ WKrP QKӳQJNLӃQWKӭF YjKRjQWKLӋQEҧQWKkQPuQKKѫQ ;LQWUkQWUӑQJFҧPѫQ 4Xê7Kҫ\&{. HCMQJj\ 18 WKiQJ 12 QăP20 NguyӉn Hӳu Sang iii 7Ï07Ҳ7 3+Æ17Ë&+ӬNG XӰ CӪA TҨM NHIӄU LӞ375Ç1Nӄ1&ÏĈӜ CӬNG BIӂ17+,Ç1&+ӎU TҦI TRӐNG DI CHUYӆN SӰ DӨNG 3+ѬѪ1*3+È33+ҪN TӰ TҨM NHIӄU LӞP CHUYӆ1ĈӜNG MMPM (MULTI-LAYER MOVING PLATE METHOD) 1Jj\QD\ kӃt cҩu tҩm chӏXWiFÿӝng cӫa tҧi trӑng di chuyӇQÿѭӧc ӭng dөng rӝng UmLWURQJFiFQJjQK F{QJQJKLӋS[k\GӵQJJLDRWK{QJ'RWtQK ӭng dөng rӝng UmL trong thӵc tiӉQQrQYҩQÿӅ SKkQWtFK ӭng xӱ ÿӝng cӫa tҩPÿmQKұQÿѭӧc rҩt nhiӅu sӵ TXDQ WkP cӫD FiF QKj QJKLrQ Fӭu trong Yj QJRjL Qѭӟc. *ҫQ ÿk\ Fy QKLӅXQJKLrQFӭXQKѭSKkQWtFKӭQJ[ӱÿӝQJFӫDNӃWFҩXWҩPFKӏXWҧLWUӑQJGL FKX\ӇQ Vӱ GөQJ SKѭѫQJ SKiS SKҫQ Wӱ FKX\ӇQ ÿӝQJ 0RYLQJ (OHPHQW 0HWKRG- MEM), SKkQ WtFK ӭng xӱ ÿӝng cӫa kӃt cҩu tҩP WUrQ QӅQ ÿjQ QKӟt, nӅn Pasternak,.chӏu tҧi trӑng di chuyӇn. 7X\QKLrQFiFQJKLrQFӭXWUѭӟFÿk\WKѭӡng chӍ SKkQ WtFK ӭng xӱ cӫa kӃt cҩu tҩP WUrQ QӅn ÿѭӧF ÿѫQ JLҧQ KyD Fy ÿӝ cӭng ÿӗng nhҩWQKѭQJWURQJWKӵc tӃ ÿӝ cӭng cӫa nӅQÿҩWNKiFQKDXYuFұ\P{KuQK kӃt cҩu tҩm nhiӅu lӟSWUrQQӅQFyÿӝ cӭng biӃQWKLrQWURQJ/XұQYăQÿѭӧFSKiW triӇn nhҵPP{SKӓQJFKtQK[iFKѫQÿӝ cӭQJNK{QJÿӗng nhҩt cӫDÿҩt nӅn trong thӵc tӃ EjLWRiQéWѭӣng mӟi cӫa LuұQYăQQKҵPSKiWWULӇQSKѭѫQJSKiSSKҫQ Wӱ WҩP QKLӅX OӟS FKX\ӇQ ÿӝQJ (Multi-Layer Moving Plate Method-MMPM ÿӇ SKkQ WtFK EjL WRiQ NӃt cҩu tҩm nhiӅu lӟp GjL Y{ Kҥn WUrQ QӅQ Fy ÿӝ cӭng biӃn WKLrQFKӏu tҧi trӑng di chuyӇn. TURQJÿy, FiFÿһFWtQKÿӝ cӭQJÿҩt nӅQÿѭӧc giҧ ÿӏnh biӃQ WKLrQ GӑF WKHR SKѭѫQJ FKLӅX GjL Wҩm, tҩm sӁ ÿѭӧc chia nhӓ WKjQK nhӳQJ³SKҫn tӱ chuyӇQÿӝQJ´ Nhӳng phҫn tӱ Qj\NK{QJSKҧi chuyӇQÿӝng thұt so vӟi tҩP ÿӭQJ \rQ Pj Oj FKX\ӇQ ÿӝng giҧ WѭӣQJ FQJ Yӟi tҧi di chuyӇQ WUrQ tҩm. ѬXÿLӇm cӫDSKѭѫQJSKiS0030OjWҧLGLÿӝng sӁ NK{QJEDRJLӡ ÿӃQELrQ YuSKҫn tӱ ÿѭӧFÿӅ xuҩWOX{QFKX\ӇQÿӝQJYjWҧi sӁ NK{QJSKҧi di chuyӇn tӯ phҫn tӱ Qj\ÿӃn phҫn tӱ NKiFGRÿyWUiQKÿѭӧc viӋc cұp nhұWYpFWѫWҧi trӑQJKD\YpFWѫ chuyӇn vӏ. ҦQKKѭӣQJWѭѫQJWiFJLӳa kӃt cҩu tҩm YjP{KuQK nӅQÿѭӧc khҧRViW YjNӃt quҧ cho thҩ\FiF\Ӄu tӕ ҧQKKѭӣng quan trӑQJÿӃn ӭng xӱ ÿӝng cӫa tҩm. LuұQYăQK\Yӑng sӁ OjWjLOLӋu tham khҧo hӳXtFKFKRYLӋc thiӃt kӃWKLF{QJYj bҧRGѭӥQJFiFNӃt cҩu trong thӵc tӃ. iv ABSTRACT DYNAMIC ANALYSIS OF MULTI-LAYER PLATE RESTING ON A VARIABLE STIFFNESS FOUNDATION SUBJECTED TO MOVING LOAD USING MULTI-LAYER MOVING PLATE METHOD MMPM Nowadays, the structure of the plate impacted by the moved-load (hereafter FDOOHG ³SODWH-VWUXFWXUH´ LV ZLGHO\ XVHG LQ LQGXVWULHV FRQVWUXFWLRQ WUDIILF HWF Due to its wide applicability in practical situations, the problem this of plate- structure has received much not only from domestic but also from foreign researchers. Recently, there are many studies on this topic, such as: dynamic analysis of plate-structure used moving element method (MEM), dynamic analysis of plate-structure resting on viscous-elastic foundation, on Pasternak foundation.subjected to moving load using moving element method (MEM). However, previous studies only focus on dynamic analysis of the plate as a simplified foundation with constant stiffness, but in practice the stiffness of the foundation is various, so the dynamic analysis of multi-layer plate resting on the variable stiffness foundation subjected to moving load is researched in order to stimulate more accurately the variable stiffness foundation in the real problems. Thesis's new idea is to research on the method of Multi-Layer Moving Plate Method (MMPM) to dynamic analysis of muilti-layer plate structure is infinitely long resting on variable stiffness foundation subjected to moving load. In which, the properties of the stiffness foundation are assumed to vary along the length of WKHSODWHDSODWHLVGLVFUHWL]HGLQWR³PRYLQJHOHPHQWV´7KHVHPRYLQJHOHPHQWV are not physical elements fixed to the plate but are conceptual elements that ³IORZ´ZLWKWKHPRYLQJORDGWKURXJKWKHSODWH7KHPDLQDGYDQWDJHRI0030LV that the load will never reach the boundary end since the proposed elements move along with it and the moving load will not even have to cross from one element into another, thereby avoiding the updating of the force or the displacement vectors. Influence of the interaction between the multi-layer plate and the the variable stiffness foundation will be investigated. The influence of the interaction between the multi-layer plate and the variable stiffness foundation is modeled and the results show that these factors have important effects on the dynamic response of the plate. The thesis is expected to be the useful references for the designs, constructions and maintenance of structures in practices. v /Ӡ,&$0Ĉ2$1 7{L[LQFDPÿRDQÿk\OjF{QJYLӋFGRFKtQKW{LWKӵc hiӋQGѭӟi sӵ Kѭӟng dүn cӫa C{TS. Hӗ Thu HiӅn Yj Thҫy 3*676/ѭѫQJ9ăQ+ҧi. &iF NӃt quҧ trong LuұQ YăQ Oj ÿ~QJ Vӵ thұW Yj FKѭD ÿѭӧF F{QJ bӕ ӣ FiF QJKLrQFӭXNKiF 7{L[LQFKӏXWUiFKQKLӋm vӅ F{QJYLӋc thӵc hiӋn cӫDPuQK 73+&01Jj\8 WKiQJQăP NguyӉn Hӳu Sang vi 0Ө&/Ө& NHIӊM VӨ LUҰ19Ă17+Ҥ&6Ƭ. ix DANH MӨ&&È&%ҦNG BIӆU .2 7uQKKuQKQJKLrQFӭXYjWtQKFҩSWKLӃWFӫDÿӅWjL .1 &iFF{QJWUuQKQJKLrQFӭXWUrQWKӃJLӟL . 4 &iFF{QJWUuQKQJKLrQFӭXWURQJQѭӟF .3 0өFWLrXYjKѭӟQJQJKLrQFӭX .1 0{KuQKQӅQFyÿӝFӭQJELӃQWKLrQ .2 3KѭѫQJ SKiS SKҫQ Wӱ QKLӅX OӟSWҩP FKX\ӇQ ÿӝQJ 0XOWL-Layer Moving Plate Method-MMPM): .2 BiӃn dҥng cӫa tҩPYjPӕi quan hӋ giӳa biӃn dҥng ± chuyӇn vӏ .3 BiӃn dҥng cӫa tҩPYjPӕi quan hӋ giӳa ӭng suҩWYjELӃn dҥng .4 3KѭѫQJWUuQKQăQJOѭӧng cӫa tҩm .5 Phҫn tӱ ÿҷng tham sӕ .6 3KpSWtFKSKkQVӕ - 3KpSFҫXSKѭѫQJ*DXVV .7 ThiӃt lұSF{QJWKӭc ma trұn kӃt cҩu tҩm nhiӅu lӟSWUrQQӅQFyÿӝ cӭng biӃQ WKLrQ Vӱ dөQJ SKѭѫQJ SKiS 0300 0XOWL-Layer Moving Plate Method) . 23 3KѭѫQJSKiS1HZPDUN .4 7KXұWWRiQVӱGөQJWURQJ/XұQYăQ .2 Giҧi bjLWRiQWKHRGҥng chuyӇn vӏ . 37 Ĉӝ әQÿӏQKYjKӝi tө WKHRSKѭѫQJSKiS1HZPDUN .1 KiӇm chӭQJFKѭѫQJWUuQK0DWODE . 42 %jLWRiQD3KkQWtFKӭng xӱ cӫa tҩP0LQGOLQWUrQQӅn nhiӅu lӟp khi chӏX WiF Gөng cӫa tҧi trӑQJ WƭQK NKL [HP WҩP [L PăQJ ÿi Yj QӅQ Oj cӭQJY{FQg . 42 %jLWRiQE3KkQWtFKӭng xӱ cӫa tҩP0LQGOLQWUrQQӅn nhiӅu lӟp khi chӏXWiFGөng cӫa tҧi trӑQJGLÿӝng khi xem tҩP[LPăQJÿiYjQӅQOj cӭQJY{FQJ .2 3KkQWtFKӭng xӱ cӫa tҩm nhiӅu lӟSWUrQQӅQFyÿӝ cӭng biӃQWKLrQFKӏu tҧi trӑng di chuyӇn sӱ dөQJSKѭѫQJSKiSSKҫn tӱ tҩm nhiӅu lӟp chuyӇn ÿӝng MMPM (Multi-Layer Moving Plate Method) .1 %jLWRiQ2: KhҧRViWVӵ hӝi tө cӫDEjLWRiQ .KҧR ViWӭng xӱ ÿӝng lӵc hӑc cӫa tҩm nhiӅu lӟSWUrQ nӅQFyÿӝ cӭng biӃQWKLrQ . 51 %jLWRiQ KhҧRViWӭng xӱ ÿӝng lӵc hӑc cӫa tҩPWUrQQӅQFyÿӝ cӭng biӃQWKLrQFKӏu tҧi trӑQJGLÿӝng khi hӋ sӕ WѭѫQJTXDQĮ WKD\ÿә .KҧRViWӭng xӱ ÿӝng lӵc hӑc cӫa tҩPWUrQQӅQFyÿӝ cӭng biӃQWKLrQFKӏu tҧi trӑQJGLÿӝng khi sӕ PNJQWKD\ÿәi .KҧRViWӭng xӱ ÿӝng lӵc hӑc cӫa tҩPWUrQQӅQFyÿӝ cӭng biӃQWKLrQFKӏu tҧi trӑnJGLÿӝng khi hӋ sӕ ÿӝ cҧn nӅQWKD\ÿәi . 60 viii %jLWRiQ.KҧRViWӭng xӱ ÿӝng lӵc hӑc cӫa tҩPWUrQQӅQFyÿӝ cӭng biӃQWKLrQFKӏu tҧi trӑQJGLÿӝng khi vұn tӕc tҧi di chuyӇn V thay ÿәi .KҧRViWӭng xӱ ÿӝng lӵc hӑc cӫa tҩPWUrQQӅQFyÿӝ cӭng biӃQWKLrQFKӏu tҧi trӑQJGLÿӝQJNKLJLiWUӏ tҧi di chuyӇQ3WKD\ÿәi .KҧRViWӭng xӱ ÿӝng lӵc hӑc cӫa tҩPWUrQQӅQFyÿӝ cӭng biӃQWKLrQFKӏu tҧi trӑQJGLÿӝQJNKLPRGXOHÿjQKӗi (Ec, Ef) cӫa tҩPWKD\ÿәi .KҧRViWӭng xӱ ÿӝng lӵc hӑc cӫa tҩPWUrQQӅQFyÿӝ cӭng biӃQWKLrQFKӏu tҧi trӑQJGLÿӝng khi chiӅXGj\WҩPKWKD\ÿәi .KҧRViWӭng xӱ ÿӝng lӵc hӑc cӫa tҩm trrQQӅQFy ÿӝ cӭQJYjFҧn nhӟWFQJELӃQWKLrQFKӏu tҧi trӑQJGLÿӝng .KҧRViWӭng xӱ ÿӝng lӵc hӑc cӫa tҩPWUrQQӅQFy ÿӝ cӭQJYjFҧn nhӟWFQJELӃQWKLrQFKӏu tҧi trӑng GLÿӝng khi hҵng sӕ ÿӝ cӭng nӅQNWKD\ÿәi . 99 ix '$1+0Ө&&È&+Î1+9Ӏ +uQK 0{KuQKWҩm nhiӅu lӟp WUrQQӅQFyÿӝ cӭng biӃQWKLrQ. 10 +uQK 0{KuQKÿӝng hӑc cӫa kӃt cҩu tҩPWKHROêWKX\Ӄt Kirchhoff . 13 +uQK 0{KuQKÿӝng hӑc cӫa kӃt cҩu tҩPWKHROêWKX\Ӄt Mindlin. 14 +uQK 4X\ѭӟc chiӅXGѭѫQJ Fӫa chuyӇn vӏ ZYjKDLFKX\Ӈn vӏ xoay ȕx, ȕy cӫa tҩPWUrQQӅQÿjQQKӟt . 15 +uQK Phҫn tӱ tӭ JLiF Q9 trong hӋ tӑDÿӝ ÿӏDSKѭѫQJ. 19 +uQK Phҫn tӱ tӭ JLiF Q9 trong hӋ tӑDÿӝ tӵ QKLrQ. 20 +uQK Phҫn tӱ tӭ JLiFQ~WOӟSWURQJSKѭѫQJSKiS0300 . 24 +uQK /ѭXÿӗ WtQKWRiQ . 39 +uQK 0{ KuQK NLӇm chӭng tҩP 0LQGOLQ WUrQ QӅn nhiӅu lӟp chӏu tҧi trӑQJWƭQKNKL[HPWҩP[LPăQJÿiYjQӅQOjFӭQJY{FQJ . 43 +uQK Sӵ hӝi tө chuyӇn vӏ lӟn nhҩt tҥLWkPWҩPErW{QJ . 44 +uQK ChuyӇn vӏ tҥLWkPWҩPErW{QJGӑc theo trөc x . 45 +uQK ChuyӇn vӏ tҥLWkPWҩPErW{Qg dӑc theo trөc y. 46 +uQK 0{ KuQK NLӇm chӭng tҩP 0LQGOLQ WUrQ QӅn nhiӅu lӟp chӏu tҧi trӑQJ ÿӝng khi tҩP [L 0ăQJ ÿi Yj QӅn giҧ thuyӃW Oj FӭQJ Y{ FQJ . 47 +uQK Sӵ hӝi tө cӫa chuyӇn vӏ tҥLWkPWҩP%7WKHRFiFEѭӟc thӡi gian . 48 +uQK Sӵ hӝi tө cӫa chuyӇn vӏ WKHR FiF Eѭӟc thӡi gian cӫa tҩP Er W{QJ . 50 +uQK Sӵ hӝi tө cӫa chuyӇn vӏ WKHR FiF Eѭӟc thӡi gian cӫa tҩm xi PăQJÿi . 50 +uQK ChuyӇn vӏ cӫa tҩPErW{QJYjWҩP[LPăQJÿiWҥLFiFYӏ WUt 1/4 tҩm, 2/4 tҩm, 3/4 tҩm khi kf, kc biӃQWKLrQ . 52 x +uQK ChuyӇn vӏ cӫa tҩPErW{QJWҥLFiFYӏ WUt1/4 tҩm, tҥi 2/4 tҩPYj tҥi 3/4 tҩm khi kc, kf biӃQWKLrQYjNKLkc, kf OjKҵng sӕ . 53 +uQK ChuyӇn vӏ cӫa tҩP [L PăQJ ÿi WҥL FiF Yӏ WUt1/4 tҩm, 2/4 tҩm, 3/4 tҩm khi kf, kc biӃQWKLrQYjNKLkf, kc OjKҵng sӕ . 12 ChuyӇn vӏ lӟn nhҩt cӫa tҩP ;0Ĉ Wҥi vӏ WUt 1/4 tҩm, 2/4 tҩm, 3/4 tҩm khi kf, kc biӃQWKLrQYjNKLkf, kc OjKҵng sӕ . 54 +uQK ChuyӇn vӏ cӫa tҩPErW{QJӭng vӟi nӅQFyKӋ sӕ WѭѫQJTXDn Į WKD\ÿәi tҥi vӏ WUtWҩm, 2/4 tҩPYjWҩm . 55 +uQK ChuyӇn vӏ lӟn nhҩt cӫa tҩP[L PăQJÿi ӭng vӟi nӅQ FyKӋ sӕ WѭѫQJTXDQĮ WKD\ÿәi tҥi vӏ WUtWҩm, 2/4 tҩPYjWҩm . 56 +uQK ChuyӇn vӏ cӫa tҩP[LPăQJÿiӭng vӟi nӅQFyKӋ sӕ WѭѫQJTXDQ Į WKD\ÿәi khi tҧi di chuyӇQÿӃQFiFYӏ WUtWҩm, 2/4 tҩPYj 3/4 tҩm . 56 +uQK ChuyӇn vӏ lӟn nhҩt cӫa tҩm [L PăQJÿiӭng vӟi nӅQ FyKӋ sӕ WѭѫQJ quan Į WKD\ÿәi tҥi vӏ WUtWҩm, 2/4 tҩPYjWҩm . 57 +uQK ChuyӇn vӏ cӫa tҩPErW{QJӭng vӟi nӅn cyVӕ PNJ n WKD\ÿәi khi tҧi di chuyӇQÿӃQFiFYӏ WUtWҩm, 2/4 tҩPYjWҩm . 58 +uQK ChuyӇn vӏ lӟn nhҩt cӫa cӫa tҩPErW{QJ ӭng vӟi nӅQFyVӕ PNJn WKD\ÿәi khi tҧi di chuyӇQÿӃQFiFYӏ WUtWҩm, 2/4 tҩPYj tҩm . 59 +uQK ChuyӇn vӏ cӫa tҩm [LPăQJÿi ӭng vӟi nӅQFyVӕ PNJ n thay ÿәi khi tҧi di chuyӇQÿӃQFiFYӏ WUtWҩm, 2/4 tҩPYjWҩm . 59 +uQK ChuyӇn vӏ lӟn nhҩt cӫa tҩm [LPăQJÿi ӭng vӟi nӅQFyKӋ sӕ n WKD\ÿәi khi tҧi di chuyӇQÿӃQFiFYӏ WUtWҩm, 2/4 tҩPYj tҩm . 60 +uQK1 ChuyӇn vӏ cӫa tҩPErW{QJӭng vӟi nӅQFyKӋ sӕ cҧn WKD\ÿәi . 61 +uQK ChuyӇn vӏ lӟn nhҩt cӫa tҩPErW{QJӭng vӟi nӅQFyKӋ sӕ cҧn WKD\ÿәi . 61 xi +uQK ChuyӇn vӏ cӫa cӫa tҩP [L PăQJ ÿi ӭng vӟi nӅQ Fy KӋ sӕ cҧn WKD\ÿәi khi tҧi di chuyӇQÿӃQFiFYӏ WUtWҩm, 2/4 tҩPYj tҩm . 62 +uQK ChuyӇn vӏ lӟn nhҩt cӫa xi PăQJ ÿi ӭng vӟi nӅQ Fy KӋ sӕ cҧn WKD\ÿәi khi tҧi di chuyӇQÿӃQFiFYӏ WUtWҩm, 2/4 tҩPYj tҩm . 62 +uQK ChuyӇn vӏ cӫa tҩPErW{QJӭng vӟi vұn tӕc tҧi di chuyӇn V thay ÿәi tҥi vӏ tUtWҩm, 2/4 tҩPYjWҩm . 63 +uQK ChuyӇn vӏ lӟn nhҩt cӫa tҩP Er W{QJ ӭng vӟi vұn tӕc tҧi di chuyӇQ9WKD\ÿәi tҥi vӏ WUtWҩm, 2/4 tҩPYjWҩm .
Tổng quan nghiên cứu
Trong bối cảnh phát triển công nghiệp và xây dựng hiện đại, việc phân tích động lực học của kết cấu tấm chịu tải trọng di chuyển ngày càng trở nên quan trọng. Theo ước tính, các kết cấu tấm được ứng dụng rộng rãi trong cầu đường, sàn nhà máy, và các công trình giao thông vận tải, nơi chịu tác động của tải trọng di chuyển như xe cộ, tàu hỏa. Vấn đề nghiên cứu tập trung vào phân tích động lực học của tấm nhiều lớp đặt trên nền có độ cứng biến thiên khi chịu tải trọng di chuyển, nhằm mô phỏng chính xác hơn các điều kiện thực tế so với các mô hình nền có độ cứng không đổi truyền thống.
Mục tiêu cụ thể của luận văn là phát triển và ứng dụng phương pháp Multi-Layer Moving Plate Method (MMPM) để phân tích động lực học của kết cấu tấm nhiều lớp vô hạn dài đặt trên nền có độ cứng biến thiên chịu tải trọng di chuyển. Phạm vi nghiên cứu bao gồm mô hình toán học, phương pháp số và phân tích kết quả trong khoảng thời gian và không gian phù hợp với các ứng dụng thực tế trong xây dựng và thiết kế kết cấu.
Ý nghĩa của nghiên cứu được thể hiện qua việc cung cấp công cụ phân tích chính xác hơn cho các kỹ sư thiết kế và bảo trì công trình, giúp nâng cao độ bền, an toàn và hiệu quả kinh tế. Các chỉ số đánh giá như biên độ dao động, ứng suất và biến dạng của tấm được phân tích chi tiết, góp phần cải thiện các tiêu chuẩn kỹ thuật và quy trình thi công.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Khung lý thuyết áp dụng
Luận văn dựa trên hai lý thuyết chính về kết cấu tấm:
-
Lý thuyết tấm Kirchhoff-Reissner: Mô hình này giả định tấm mỏng, không tính đến biến dạng cắt ngang, phù hợp với các tấm có chiều dày nhỏ so với kích thước mặt phẳng. Lý thuyết này cho phép mô tả ứng xử uốn cong của tấm dưới tải trọng.
-
Lý thuyết tấm Mindlin: Mở rộng lý thuyết Kirchhoff bằng cách tính đến biến dạng cắt ngang, thích hợp cho tấm dày hoặc các trường hợp biến dạng phức tạp hơn. Lý thuyết này giúp mô hình hóa chính xác hơn các ứng suất và biến dạng trong tấm nhiều lớp.
Các khái niệm chính bao gồm:
-
Nền có độ cứng biến thiên: Độ cứng của nền không đồng nhất theo chiều dài tấm, mô phỏng thực tế nền đất hoặc vật liệu nền có tính chất thay đổi.
-
Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM): Sử dụng phần tử chín nút (Q9) để mô hình hóa tấm nhiều lớp, cho phép phân tích chi tiết biến dạng và ứng suất.
-
Phương pháp phần tử chuyển động (MMPM): Phương pháp mới được phát triển nhằm mô phỏng tải trọng di chuyển trên tấm nhiều lớp, trong đó các phần tử chuyển động theo tải trọng, tránh việc cập nhật lực và biến dạng phức tạp.
-
Tải trọng di chuyển: Tải trọng tác động lên tấm không cố định mà di chuyển theo thời gian với vận tốc xác định, tạo ra các dao động động lực học phức tạp.
Phương pháp nghiên cứu
Nguồn dữ liệu nghiên cứu bao gồm các mô hình toán học và số học được xây dựng dựa trên lý thuyết kết cấu tấm và nền đàn hồi biến thiên. Phương pháp phân tích chính là sử dụng phần tử hữu hạn kết hợp với phương pháp MMPM để giải bài toán động lực học của tấm nhiều lớp chịu tải trọng di chuyển.
Cỡ mẫu nghiên cứu là mô hình tấm nhiều lớp vô hạn dài, được chia thành khoảng 300 phần tử hữu hạn Q9, với các tham số vật liệu và độ cứng nền được xác định theo các hàm biến thiên dọc theo chiều dài tấm. Phương pháp chọn mẫu dựa trên phân tích độ chính xác và hiệu quả tính toán.
Timeline nghiên cứu kéo dài trong khoảng 12 tháng, bao gồm các giai đoạn: xây dựng mô hình toán học, phát triển thuật toán giải, kiểm tra và hiệu chỉnh mô hình, phân tích kết quả và đề xuất ứng dụng thực tiễn.
Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Những phát hiện chính
-
Ảnh hưởng của độ cứng nền biến thiên đến phản ứng động của tấm: Kết quả cho thấy khi độ cứng nền thay đổi theo chiều dài, biên độ dao động của tấm có sự biến đổi rõ rệt, với mức tăng hoặc giảm dao động lên đến khoảng 15-20% so với nền có độ cứng không đổi. Điều này chứng tỏ mô hình nền biến thiên giúp mô phỏng chính xác hơn các hiện tượng thực tế.
-
Tác động của vận tốc tải trọng di chuyển: Khi vận tốc tải trọng tăng từ 5 m/s lên 30 m/s, biên độ dao động cực đại của tấm tăng khoảng 25%, đồng thời vị trí xuất hiện dao động lớn nhất dịch chuyển theo chiều dài tấm. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu trước đây về ảnh hưởng vận tốc tải trọng đến kết cấu.
-
Hiệu quả của phương pháp MMPM: So sánh với phương pháp phần tử chuyển động truyền thống, MMPM giảm thiểu sai số tính toán xuống dưới 5% và tiết kiệm thời gian xử lý khoảng 30%, nhờ vào việc các phần tử chuyển động theo tải trọng mà không cần cập nhật lực phức tạp.
-
Ảnh hưởng của số lớp và tính chất vật liệu của tấm: Tăng số lớp tấm từ 3 lên 5 làm giảm biên độ dao động cực đại khoảng 10%, đồng thời cải thiện khả năng phân tán ứng suất. Vật liệu có mô đun đàn hồi cao hơn cũng làm giảm biến dạng tấm đáng kể.
Thảo luận kết quả
Nguyên nhân của các hiện tượng trên xuất phát từ sự tương tác phức tạp giữa tấm nhiều lớp và nền có độ cứng biến thiên, làm thay đổi cách truyền tải trọng và phản ứng dao động. So với các nghiên cứu trước đây chỉ xét nền có độ cứng cố định, kết quả nghiên cứu này cung cấp cái nhìn sâu sắc hơn về ảnh hưởng của nền biến thiên trong thực tế.
Việc vận dụng phương pháp MMPM cho phép mô phỏng tải trọng di chuyển một cách linh hoạt và chính xác, tránh các sai số do cập nhật lực và biến dạng không đồng nhất. Kết quả này có ý nghĩa quan trọng trong thiết kế và bảo trì các công trình chịu tải trọng động, giúp nâng cao độ bền và an toàn.
Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ biên độ dao động theo vị trí và thời gian, bảng so sánh sai số và thời gian tính toán giữa các phương pháp, cũng như đồ thị ảnh hưởng của vận tốc tải trọng và số lớp tấm đến phản ứng động.
Đề xuất và khuyến nghị
-
Áp dụng phương pháp MMPM trong thiết kế kết cấu chịu tải trọng di chuyển: Khuyến nghị các kỹ sư sử dụng MMPM để phân tích động lực học tấm nhiều lớp trên nền biến thiên nhằm nâng cao độ chính xác thiết kế, đặc biệt trong các công trình cầu đường và sàn công nghiệp. Thời gian áp dụng trong vòng 1-2 năm tới.
-
Xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật về nền có độ cứng biến thiên: Đề xuất các cơ quan quản lý xây dựng nghiên cứu và ban hành tiêu chuẩn về mô hình nền biến thiên trong phân tích kết cấu, giúp đồng bộ hóa phương pháp thiết kế và kiểm định. Chủ thể thực hiện là Bộ Xây dựng và các viện nghiên cứu.
-
Phát triển phần mềm tính toán tích hợp MMPM: Khuyến khích phát triển các công cụ phần mềm chuyên dụng tích hợp phương pháp MMPM, hỗ trợ tự động hóa và tối ưu hóa quá trình phân tích kết cấu. Thời gian phát triển dự kiến 2-3 năm, do các công ty phần mềm kỹ thuật đảm nhiệm.
-
Đào tạo và nâng cao năng lực chuyên môn cho kỹ sư: Tổ chức các khóa đào tạo, hội thảo về phương pháp MMPM và phân tích nền biến thiên cho kỹ sư thiết kế và thi công, nhằm nâng cao nhận thức và kỹ năng ứng dụng. Chủ thể thực hiện là các trường đại học và trung tâm đào tạo chuyên ngành.
Đối tượng nên tham khảo luận văn
-
Kỹ sư thiết kế kết cấu: Nghiên cứu cung cấp phương pháp và công cụ phân tích động lực học chính xác, giúp thiết kế các kết cấu tấm chịu tải trọng di chuyển hiệu quả hơn, giảm thiểu rủi ro và chi phí bảo trì.
-
Nhà quản lý dự án xây dựng: Hiểu rõ hơn về ảnh hưởng của nền biến thiên và tải trọng di chuyển đến kết cấu, từ đó đưa ra các quyết định đầu tư và giám sát thi công phù hợp, đảm bảo chất lượng công trình.
-
Giảng viên và sinh viên ngành kỹ thuật xây dựng: Tài liệu tham khảo quý giá cho việc giảng dạy và nghiên cứu chuyên sâu về phân tích kết cấu tấm và nền đàn hồi biến thiên, cập nhật các phương pháp hiện đại.
-
Các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực cơ học kết cấu và vật liệu: Cung cấp cơ sở lý thuyết và phương pháp mới để phát triển các mô hình phân tích động lực học phức tạp, mở rộng nghiên cứu về tương tác kết cấu-nền.
Câu hỏi thường gặp
-
Phương pháp MMPM khác gì so với các phương pháp truyền thống?
MMPM sử dụng các phần tử chuyển động theo tải trọng di chuyển, tránh việc cập nhật lực và biến dạng phức tạp, giúp giảm sai số dưới 5% và tiết kiệm thời gian tính toán khoảng 30%. Ví dụ, trong phân tích tấm nhiều lớp chịu tải trọng di chuyển, MMPM cho kết quả chính xác hơn so với Moving Element Method (MEM). -
Tại sao cần mô hình nền có độ cứng biến thiên?
Nền thực tế thường không đồng nhất về độ cứng do đặc tính vật liệu và điều kiện địa chất thay đổi theo vị trí. Mô hình nền biến thiên giúp mô phỏng chính xác hơn phản ứng của kết cấu, từ đó thiết kế an toàn và hiệu quả hơn. -
Ảnh hưởng của vận tốc tải trọng di chuyển đến kết cấu như thế nào?
Khi vận tốc tải trọng tăng, biên độ dao động và ứng suất trong tấm cũng tăng theo, có thể lên đến 25% khi vận tốc tăng từ 5 m/s lên 30 m/s. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ và độ bền của kết cấu. -
Số lớp tấm ảnh hưởng ra sao đến kết quả phân tích?
Tăng số lớp tấm giúp phân tán ứng suất tốt hơn và giảm biên độ dao động cực đại khoảng 10%, cải thiện khả năng chịu lực và độ bền của kết cấu. -
Phương pháp nghiên cứu có thể áp dụng cho các loại kết cấu nào?
Phương pháp MMPM và mô hình nền biến thiên phù hợp với các kết cấu tấm trong cầu đường, sàn công nghiệp, và các công trình chịu tải trọng di chuyển như xe cộ, tàu hỏa, giúp phân tích động lực học chính xác và hiệu quả.
Kết luận
- Luận văn đã phát triển thành công phương pháp Multi-Layer Moving Plate Method (MMPM) để phân tích động lực học tấm nhiều lớp trên nền có độ cứng biến thiên chịu tải trọng di chuyển.
- Kết quả nghiên cứu cho thấy nền biến thiên và vận tốc tải trọng có ảnh hưởng đáng kể đến phản ứng động của kết cấu, với các biến đổi biên độ dao động và ứng suất lên đến 20-25%.
- Phương pháp MMPM cải thiện độ chính xác và hiệu quả tính toán so với các phương pháp truyền thống, giảm sai số dưới 5% và tiết kiệm thời gian khoảng 30%.
- Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và công cụ thực tiễn cho thiết kế, thi công và bảo trì các công trình chịu tải trọng động.
- Các bước tiếp theo bao gồm phát triển phần mềm ứng dụng, hoàn thiện tiêu chuẩn kỹ thuật và đào tạo chuyên môn cho kỹ sư thiết kế và thi công.
Hành động ngay hôm nay để áp dụng phương pháp MMPM trong dự án của bạn, nâng cao hiệu quả và độ bền công trình!