Phân Tích Ứng Xử Tĩnh Của Cột Ống Thép Tròn Nhồi Bê Tông Trong Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Xây Dựng

Luận văn Phân tích ứng xử tĩnh cột ống thép tròn nhồi bê tông | kỹ thuật xây dự đánh giá thực trạng, đề xuất mô hình cải tiến phù hợp thực tế xây

• Tác giả: Phan Thị Tường Quy
• Người hướng dẫn: PGS. Ngô Hữu Cường
• Trường học: Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP. HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp
• Đề tài: Phân tích ứng xử tĩnh cột ống thép tròn nhồi bê tông
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu
• 1.2. Tình hình nghiên cứu và tính cấp thiết của đề tài
• 1.3. Các công trình nghiên cứu trên thế giới
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Mô hình vật liệu cơ bản cho thép
• 2.2. Mô hình vật liệu cơ bản cho bê tông
• 3. CHƯƠNG 3: THUẬT TOÁN VÀ CHƯƠNG TRÌNH
• 3.1. Phân tích tiết diện
• 3.2. Phân tích tải - độ lệch
• 3.3. Thủ tục tính toán. Chương trình ứng dụng
• 3.3.1. Kiểm chứng độ chính xác của phân tích số
• 3.3.2. Cường độ cực hạn
• 3.3.3. Ứng xử tải — độ lệch
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Ví dụ mẫu Mỗ
• 4.2. Khảo sát các thông số ảnh hưởng đến ứng xử
• 4.2.1. Ảnh hưởng độ mảnh cột
• 4.2.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ độ lệch điểm đặt lực
• 4.2.3. Ảnh hưởng bởi cường độ chịu nén của bê tông
• 4.2.4. Ảnh hưởng bởi cường độ chảy dẻo của thép
• 4.2.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ thép
• 4.3. Khảo sát sự hội tụ của chương trình
• 4.3.1. Khảo sát sự hội tụ khi tăng bước vòng lặp
• 4.3.2. Khảo sát sự hội tụ khi chia lưới cho các thép bê tông và thép
• 4.3.3. Khảo sát sự hội tụ khi tăng bước vòng lặp và chia lưới
• 4.4. Hướng phát triển đề tài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

Tóm tắt

I. Phân tích ứng xử tĩnh

Luận văn tập trung vào phân tích ứng xử tĩnh của cột ống thép tròn nhồi bê tông (CFST). Phương pháp phân tích được thực hiện dựa trên mô hình số của Liang [23], xem xét hiện tượng 'bó' lõi bê tông và sự không hoàn hảo ban đầu về hình học của cấu kiện. Mối quan hệ lực dọc-độ lệch được xác định thông qua phương pháp dầm-cột kết hợp với phương pháp thớ tại mặt cắt ngang. Các thuật toán phân tích được tích hợp vào chương trình MATLAB để dự đoán đường cong tương tác lực dọc-độ lệch. Kết quả cho thấy mô hình này là công cụ hiệu quả trong việc mô phỏng khả năng chịu lực của cấu kiện CFST.

1.1. Phương pháp phân tích

Phương pháp phân tích được sử dụng trong luận văn bao gồm việc xây dựng mô hình số để mô phỏng ứng xử phi tuyến phi đàn hồi của cột CFST. Mô hình này xem xét tác động 'bó' của vỏ thép lên lõi bê tông và sự sai lệch hình học ban đầu. Chương trình MATLAB được phát triển để thực hiện các tính toán này, với các thông số đầu vào bao gồm tỷ lệ độ mảnh của cột, tỷ lệ độ lệch điểm đặt lực, cường độ chịu nén của bê tông, và cường độ chảy dẻo của thép.

1.2. Kiểm chứng độ tin cậy

Độ tin cậy của chương trình được kiểm chứng thông qua so sánh kết quả với các nghiên cứu trước đây của Liang [23]. Các ví dụ số được thực hiện để đánh giá sự chính xác của mô hình trong việc dự đoán khả năng chịu lực của cấu kiện CFST. Kết quả cho thấy mô hình này có độ chính xác cao và phù hợp để áp dụng trong nghiên cứu và thiết kế kỹ thuật.

II. Cột ống thép tròn nhồi bê tông

Cột ống thép tròn nhồi bê tông (CFST) là cấu kiện được sử dụng phổ biến trong các công trình xây dựng cao tầng nhờ độ bền và độ cứng cao. Luận văn phân tích các đặc tính cơ học của cột CFST, bao gồm tác động 'bó' của vỏ thép lên lõi bê tông và sự tương tác giữa hai vật liệu này. Cột CFST không chỉ cung cấp khả năng chịu lực tốt mà còn là giải pháp kinh tế và thẩm mỹ cho các công trình hiện đại.

2.1. Tác động bó của vỏ thép

Tác động 'bó' của vỏ thép lên lõi bê tông là yếu tố quan trọng trong việc tăng cường độ và độ dẻo dai của cột CFST. Luận văn phân tích hiện tượng này thông qua mô hình số, xem xét sự phân bố ứng suất và biến dạng trong lõi bê tông dưới tác động của vỏ thép. Kết quả cho thấy tác động 'bó' làm tăng đáng kể khả năng chịu lực của cấu kiện.

2.2. Ứng dụng trong công trình xây dựng

Cột CFST được ứng dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp nhờ ưu điểm về độ bền, độ cứng và tính thẩm mỹ. Luận văn đề cập đến các ứng dụng thực tế của cột CFST trong các công trình cao tầng, cầu đường và các công trình đặc biệt khác.

III. Kỹ thuật xây dựng và thiết kế kết cấu

Luận văn cung cấp cái nhìn tổng quan về các kỹ thuật xây dựng và thiết kế kết cấu liên quan đến cột CFST. Các phương pháp phân tích kết cấu và tính toán tĩnh học được trình bày chi tiết, cùng với các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành. Luận văn cũng đề xuất các phương pháp cải tiến trong thiết kế và thi công cột CFST để đạt hiệu quả cao hơn.

3.1. Phương pháp phân tích kết cấu

Luận văn giới thiệu các phương pháp phân tích kết cấu hiện đại, bao gồm phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) và phương pháp thớ tại mặt cắt ngang. Các phương pháp này được sử dụng để mô phỏng ứng xử của cột CFST dưới các tải trọng khác nhau, từ đó đưa ra các giải pháp thiết kế tối ưu.

3.2. Thiết kế kết cấu chịu lực

Thiết kế kết cấu chịu lực là một phần quan trọng trong luận văn. Các yếu tố như độ mảnh của cột, tỷ lệ độ lệch điểm đặt lực, và cường độ vật liệu được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo tính an toàn và hiệu quả của cấu kiện. Luận văn cũng đề xuất các công thức tính toán mới để cải thiện độ chính xác trong thiết kế.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Cột ống thép tròn nhồi bê tông (CFST) là loại cấu kiện phổ biến trong xây dựng nhà cao tầng nhờ độ bền và độ cứng vượt trội so với kết cấu truyền thống. Theo ước tính, việc sử dụng CFST giúp tăng cường độ chịu lực và độ dẻo dai của lõi bê tông nhờ tác động “bó” của ống thép bao quanh. Tuy nhiên, các phương pháp phân tích phi tuyến và phi đàn hồi hiện nay chưa hoàn toàn xem xét đầy đủ tác động này, đặc biệt với bê tông cường độ cao và sự sai lệch hình học ban đầu của cấu kiện. Mục tiêu nghiên cứu là phát triển mô hình số dựa trên phương pháp dầm-cột kết hợp với phương pháp thớ để phân tích ứng xử tĩnh của cột CFST tròn nhồi bê tông cường độ cao dưới tải trọng dọc trục và mômen uốn, đồng thời xây dựng chương trình phân tích bằng MATLAB để kiểm chứng độ tin cậy mô hình.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các cấu kiện CFST tròn mảnh với các biến đổi về tỷ lệ độ mảnh, tỷ lệ độ lệch điểm đặt lực, cường độ chịu nén bê tông, cường độ chảy dẻo thép và tỷ lệ thép. Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn từ tháng 01 đến tháng 06 năm 2015 tại Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP. HCM. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao độ chính xác của các phương pháp phân tích và thiết kế kết cấu CFST, góp phần phát triển tiêu chuẩn thiết kế trong nước và quốc tế, đồng thời hỗ trợ tối ưu hóa chi phí và hiệu quả thi công công trình dân dụng và công nghiệp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai mô hình vật liệu cơ bản cho thép và bê tông trong cấu kiện CFST. Mô hình vật liệu thép được mô tả bằng đường cong ứng suất-biến dạng lý tưởng hóa thành các đoạn thang, trong đó có xét đến biến dạng chảy, tái bền và biến dạng cực hạn của thép cường độ cao. Mô hình vật liệu bê tông được xây dựng dựa trên mô hình ứng suất-biến dạng của bê tông bị “bó” trong ống thép, theo phương trình của Mander cùng cộng sự, có tính đến áp lực bó ngang lên lõi bê tông và sự gia tăng cường độ chịu nén cũng như độ dẻo dai của bê tông cường độ cao.

Phương pháp phân tích ứng xử phi tuyến phi đàn hồi của dầm-cột CFST tròn mảnh được phát triển dựa trên mô hình số của Liang, kết hợp phương pháp dầm-cột và phương pháp thớ để xác định trạng thái cân bằng trong phân tích ổn định phi đàn hồi. Mô hình số xem xét các yếu tố như tác động bó lõi bê tông, sự không hoàn hảo hình học ban đầu, độ mảnh cột, tỷ lệ độ lệch điểm đặt lực, cường độ chịu nén bê tông, cường độ chảy dẻo thép và tỷ lệ thép trong cấu kiện.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu nghiên cứu bao gồm các kết quả thực nghiệm từ các mẫu dầm-cột CFST tròn mảnh do các tác giả trong và ngoài nước thực hiện, cùng với các dữ liệu mô phỏng số được phát triển trong luận văn. Phương pháp phân tích sử dụng thuật toán lặp gia tăng tải trọng và tính toán vị trí trục trung hòa để xác định đường cong tải trọng - độ lệch của cấu kiện. Tiết diện dầm-cột được chia thành nhiều thớ thép và bê tông nhỏ để cập nhật liên tục ứng suất và biến dạng theo từng giai đoạn phân tích.

Chương trình phân tích được xây dựng bằng ngôn ngữ MATLAB, với cỡ mẫu gồm nhiều thớ phân chia theo phương bán kính và phương vòng của tiết diện, số bước lặp được điều chỉnh để đảm bảo hội tụ kết quả. Quá trình nghiên cứu kéo dài từ tháng 01 đến tháng 06 năm 2015, bao gồm giai đoạn phát triển mô hình, lập trình, kiểm chứng và khảo sát các tham số ảnh hưởng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Độ chính xác của mô hình số: Mô hình số phát triển cho kết quả cường độ cực hạn và đường cong tải trọng - độ lệch của dầm-cột CFST tròn mảnh tương đồng với kết quả thực nghiệm và mô hình của Liang, với sai số chấp nhận được trong khoảng 4-7%. Ví dụ, mẫu M5 có sai lệch cường độ cực hạn so với thực nghiệm khoảng 6%, mẫu C6 sai lệch khoảng 5%, và mẫu C10 sai lệch chỉ 4%.

2. Ảnh hưởng của độ mảnh cột (L/r): Khi độ mảnh tăng từ 22 đến 100, độ cứng chống uốn và cường độ tải cực hạn giảm đáng kể, trong khi độ lệch giữa nhịp tăng lên. So sánh với mô hình của Liang cho thấy sai số khoảng 3%, khẳng định tính tin cậy của mô hình.

3. Ảnh hưởng của tỷ lệ độ lệch điểm đặt lực (e/D): Tỷ lệ e/D nhỏ hơn 0.6 giúp tăng độ cứng và cường độ cực hạn của cấu kiện. Khi tăng e/D, cường độ tải trọng dọc trục giảm và cấu kiện dễ bị uốn hơn. Sai số so với mô hình Liang khoảng 2.7%.

4. Ảnh hưởng của cường độ chịu nén bê tông (f'c): Khi tăng f'c từ 70 MPa lên 110 MPa, cường độ dọc trục tăng khoảng 13%. Đường cong tải trọng - độ lệch cũng thể hiện sự gia tăng độ cứng và cường độ. Sai số so với mô hình Liang khoảng 7%.

5. Ảnh hưởng của cường độ chảy dẻo thép (fsy): Cường độ chảy dẻo thép không ảnh hưởng nhiều đến độ cứng ban đầu nhưng làm tăng cường độ lực dọc cực hạn lên đến 8% khi tăng fsy từ 500 MPa lên 690 MPa. Sai số so với mô hình Liang khoảng 6%.

6. Ảnh hưởng của tỷ lệ thép (p): Tăng tỷ lệ thép từ 0.04 lên 0.16 làm tăng độ cứng và cường độ cực hạn của dầm-cột CFST tròn mảnh lên đến 16%. Sai số so với mô hình Liang dưới 5%.

Thảo luận kết quả

Các kết quả cho thấy mô hình số phát triển có khả năng mô phỏng chính xác ứng xử phi tuyến phi đàn hồi của dầm-cột CFST tròn mảnh cường độ cao dưới tải trọng dọc trục và mômen uốn. Việc xem xét tác động bó lõi bê tông và sự không hoàn hảo hình học ban đầu giúp cải thiện độ chính xác so với các phương pháp phân tích truyền thống. Các biểu đồ tải trọng - độ lệch minh họa rõ ràng sự ảnh hưởng của các tham số kỹ thuật đến hiệu suất chịu lực của cấu kiện.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, mô hình này khắc phục được hạn chế về việc chưa xét đến tác động bó bê tông và vật liệu cường độ cao, đồng thời cung cấp công cụ phân tích và thiết kế hiệu quả cho các kỹ sư xây dựng. Kết quả cũng góp phần làm rõ các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền và độ dẻo của cấu kiện, từ đó hỗ trợ việc tối ưu hóa thiết kế và nâng cao an toàn công trình.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng mô hình số trong thiết kế kỹ thuật: Khuyến nghị các đơn vị thiết kế và thi công sử dụng chương trình phân tích phát triển để dự đoán chính xác ứng xử và cường độ chịu lực của dầm-cột CFST tròn mảnh, đặc biệt với bê tông cường độ cao, nhằm nâng cao độ an toàn và hiệu quả kinh tế.

2. Tăng cường nghiên cứu thực nghiệm: Đề xuất thực hiện thêm các thí nghiệm quy mô lớn với đa dạng kích thước và vật liệu để bổ sung dữ liệu kiểm chứng, giảm thiểu sai số và hoàn thiện tiêu chuẩn thiết kế trong nước.

3. Phát triển tiêu chuẩn thiết kế CFST: Khuyến nghị các cơ quan quản lý xây dựng và viện nghiên cứu xây dựng phối hợp xây dựng tiêu chuẩn thiết kế kết cấu CFST phù hợp với điều kiện Việt Nam, dựa trên kết quả nghiên cứu và mô hình số đã phát triển.

4. Đào tạo và chuyển giao công nghệ: Tổ chức các khóa đào tạo, hội thảo chuyên sâu về phân tích và thiết kế CFST cho kỹ sư xây dựng, đồng thời chuyển giao phần mềm phân tích để nâng cao năng lực chuyên môn và ứng dụng thực tế.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế kết cấu: Nghiên cứu cung cấp công cụ và kiến thức để phân tích chính xác ứng xử phi tuyến của dầm-cột CFST, hỗ trợ thiết kế an toàn và tối ưu.

2. Nhà thầu thi công công trình cao tầng: Hiểu rõ đặc tính chịu lực và các yếu tố ảnh hưởng giúp kiểm soát chất lượng thi công, lựa chọn vật liệu phù hợp và dự báo hiệu suất công trình.

3. Giảng viên và sinh viên ngành xây dựng: Tài liệu tham khảo quý giá cho việc giảng dạy và nghiên cứu chuyên sâu về kết cấu liên hợp thép - bê tông, đặc biệt trong lĩnh vực kết cấu cao tầng.

4. Cơ quan quản lý và xây dựng tiêu chuẩn: Cung cấp cơ sở khoa học để phát triển tiêu chuẩn thiết kế và quy định kỹ thuật liên quan đến kết cấu CFST, góp phần nâng cao chất lượng công trình xây dựng.

Câu hỏi thường gặp

1. Mô hình số có thể áp dụng cho các loại cột CFST khác không?
   Mô hình được phát triển chủ yếu cho cột CFST tròn mảnh với bê tông cường độ cao. Tuy nhiên, nguyên lý và thuật toán có thể điều chỉnh để áp dụng cho các tiết diện khác như vuông hoặc chữ nhật, cần bổ sung dữ liệu kiểm chứng phù hợp.

2. Tác động “bó” lõi bê tông ảnh hưởng thế nào đến khả năng chịu lực?
   Tác động “bó” làm tăng đáng kể cường độ chịu nén và độ dẻo dai của lõi bê tông, giúp cấu kiện chịu tải lớn hơn và duy trì biến dạng lớn mà không bị phá hoại đột ngột.

3. Sai số giữa mô hình số và thực nghiệm có đáng kể không?
   Sai số trong nghiên cứu dao động từ 4% đến 7%, nằm trong giới hạn chấp nhận được cho các mô hình phân tích kết cấu, cho thấy độ tin cậy cao của mô hình.

4. Phần mềm MATLAB được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu?
   MATLAB được dùng để lập trình thuật toán phân tích phi tuyến phi đàn hồi, xử lý dữ liệu đầu vào, tính toán ứng suất, biến dạng và xuất kết quả đường cong tải trọng - độ lệch, hỗ trợ kiểm chứng mô hình.

5. Làm sao để áp dụng kết quả nghiên cứu vào thiết kế thực tế?
   Kết quả nghiên cứu cung cấp các công thức và mô hình phân tích chính xác, có thể tích hợp vào phần mềm thiết kế kết cấu hoặc sử dụng trực tiếp trong tính toán để đảm bảo an toàn và hiệu quả kinh tế cho công trình.

Kết luận

• Đã phát triển thành công mô hình số phân tích ứng xử phi tuyến phi đàn hồi của dầm-cột CFST tròn mảnh cường độ cao, có xét đến tác động bó lõi bê tông và sai lệch hình học ban đầu.
• Chương trình phân tích bằng MATLAB cho kết quả chính xác, tương đồng với thực nghiệm và các mô hình số uy tín, sai số trong khoảng 4-7%.
• Các tham số kỹ thuật như độ mảnh cột, tỷ lệ độ lệch điểm đặt lực, cường độ chịu nén bê tông, cường độ chảy dẻo thép và tỷ lệ thép ảnh hưởng rõ rệt đến ứng xử và cường độ chịu lực của cấu kiện.
• Nghiên cứu góp phần hoàn thiện cơ sở khoa học cho thiết kế và phân tích kết cấu CFST, hỗ trợ phát triển tiêu chuẩn thiết kế trong nước.
• Đề xuất tiếp tục mở rộng nghiên cứu thực nghiệm, phát triển tiêu chuẩn và đào tạo chuyển giao công nghệ để ứng dụng rộng rãi trong ngành xây dựng.

Các đơn vị thiết kế và nghiên cứu nên áp dụng mô hình và chương trình phân tích này để nâng cao độ chính xác trong thiết kế kết cấu CFST, đồng thời phối hợp với các cơ quan quản lý để phát triển tiêu chuẩn kỹ thuật phù hợp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHAN THỊ TƯỜNG QUY PHAN TÍCH UNG XU TĨNH COT ONG THÉP TRON NHOI BE TONG Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp Mã số: 60580208 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HO CHI MINH, tháng 09 năm 2015 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HOC BACH KHOA — ĐHQG - HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS. Ngô Hữu Cường Cán bộ chấm nhận xét 1: TS.

Lê Trung Kiên Cán bộ cham nhận xét 2: PGS. Chu Quốc Thắng Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Dai hoc Bách khoa, ĐHQG Tp. HCM, ngày 3 Itháng 08 năm 2015. Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: I.

Bùi Công Thành — Chủ tịch 2. Lê Trung Kiên — Phản biện 3. Chu Quốc Thắng — Phản biện 4. Trần Cao Thanh Ngọc — Thành viên 5.

Hồ Đức Duy — Thư ky CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA KY THUẬT XÂY DỰNG ĐẠI HOC BACH KHOA TPHCM CỘNG HÒA XÃ HOI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc NHIEM VỤ LUẬN VAN THẠC SĨ Họ và tên học viên: PHAN THỊ TƯỜNG QUY MSHV: 12920271 Ngày, thang, năm sinh: 29/11/1975 Noi sinh: Khanh Hoa Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng va công nghiệp I. TÊN DE TÀI: Phân tích ứng xử tĩnh cột ống thép tròn nhồi bê tông. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG 1. Tìm hiểu phương pháp phân tích ứng xử tĩnh cột ống thép tròn nhồi bê tông có xét đến tác động bó của vỏ thép đến lõi bê tông và sự sai lệch hình học ban đầu.

Phát triển chương trình bằng ngôn ngữ lập trình MATLAB để phân tích cột ống thép nhồi bê tông. Kiểm chứng độ tin cậy của chương trình qua các ví dụ số của các nghiên cứu trước day. NGAY GIAO NHIEM VU : 16/01/2015 Iv. NGAY HOÀN THÀNH NHIỆM VU : 15/06/2015 V.

HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DÂN: PGS. Ngô Hữu Cường Tp. HCM, ngày tháng năm 2015 CAN BỘ HUONG DAN CHU TICH HOI DONG NGANH PGS. Ngô Hữu Cường TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG LOI CAM ON Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình dân dụng va công nghiệp năm trong hệ thống bài luận cuối khóa nhằm trang bị cho Học viên cao học khả năng tự nghiên cứu, biết cách giải quyết những van dé cụ thé đặt ra trong thực tế của ngành xây dựng.

Đó là trách nhiệm và niềm tự hào của mỗi học viên cao học. Đề hoàn thành luận văn nay, ngoài sự cô gang và nỗ lực của bản than, tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình từ Thầy hướng dẫn, từ tập thể và các cá nhân. Đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy PGS. Ngô Hữu Cường.

Thây đã đưa ra gợi ý đầu tiên để hình thành nên ý tưởng của đề tài và Thầy góp ý cho tôi rat nhiều về cách nhận định đúng đắn trong những van đề nghiên cứu, cũng như cách tiếp cận hiệu quả trong nghiên cứu. Tôi xin chân thành ảm ơn Quy Thay Cô Khoa Kỹ thuật Xây dung, Trường Dai học Bách khoa Tp.HCM đã truyền dạy những kiến thức quý giá cho tôi „ đó cũng là những kiến thức nền tảng không thể thiếu trên con đường nghiên cứu khoa học và sự nghiệp của tôi sau này. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Mẹ và anh chị em tôi đã giúp đỡ tôi vượt qua mọi khó khăn dé hoàn thành tốt con đường hoc tập đến ngày hôm nay. Tôi cũng xin ghi nhận va tỏ lòng biết ơn đến tập thé va các cá nhân đã dành cho tôi sự giúp đỡ quý báu đó.

Luận văn thạc sĩ đã hoàn thành trong thời gian quy định với sự nỗ lực của bản thân, tuy nhiên không tk không có những thiếu sót. Kính mong quý Thay Cô chi dẫn thêm để tôi b6 sung những kiến thức và hoàn thiện ban thân minh hơn. Xin trân trọng cảm ơn. HCM ngày 01 tháng 09 năm 2015 Phan Thị Tường Quy TÓM TAT Dằm-cột thép ống tròn nhồi bê tông (CFST) thường được sử dụng trong kết cầu nha cao tang do có độ bên va độ cứng cao hơn những loại thông thường.

Hau hết các phương pháp phân tích phi đàn hồi phi tuyến cho dâm-cột CFST không xem xét các tác động “bó” lõi bê tông lamang đáng k é cường độ va độ dẻo của lõi bê tông và sự làm việc hơi khác của bê tông cường độ cao. Luận văn này tìm hiểu và thực hiện một mô hình số của Liang [23] để tiên đoán ứng xử cau kiện dầm-cột CFST cường độ cao dưới tác dụng của tai dọc trục và mômen uốn. Mô hình số có kế đến hiện tượng “bó” lõi bê tông va sự không hoàn hảo ban đâu về hình học của cầu kiện dầằm-cột. Mối quan hệ lực dọc-độ lệch đạt được từ phương pháp dầm -cột kết hợp với phương pháp thớ tại mặt cắt ngang cột được sử dụng để xác định trạng thái cân bằng trong sự 6n định phi đàn hồi của cấu kiện.

Các thuật toán phân tích được tìm hiểu và ứng dụng trong một chương trình máy tính băng ngôn ngữ Matlab để xác định đường cong tương tác lực dọc-độ lệch cho cầu kiện dầm-cột. Các thông số của cấu kiện được thay đôi trong các ví dụ phân tích bao gồm ti lệ độ mảnh của cột, tỉ lệ độ lệch điểm đặt lực, cường độ chịu nén bê tông, cường độ chảy dẻo thép, tỉ lệ thé p và tác đ Ong “bó” lõi bê tông. Những kết quả số đ ạt được từ chương trình phát triển được so sánh với các kết quả của Liang [23] chứng tỏ răng nó là một công cụ mô phỏng khá hiệu quả và chính xác trong việc dự đoán khả năng chịu lực của dam—cét CFST tròn nhồi bê tông cường độ cao chịu tải trọng tinh trong nghiên cứu và thiết kế kỹ thuật. LOI CAM DOAN Tôi tên là Phan Thi Tường Quy , hoc viên cao hoc ngành Kỹ thuật Xây dựng Công trình Dân dụng và Công nghiệp, Khóa 2013 Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hỗ Chí Minh.

Tôi xin cam đoan rang đây là luận văn do chính tôi thực hiện. Các kết quả trong luận văn này hoàn toản trung thực và chưa từng ai công bố _, sử dụng dé bảo vệ một học vị nào. Các thông tin, tài liệu trích dẫn có trong luận văn này đã được ghi rõ nguồn gốc. Tôi xin chịu trách nhiệm hoàn toản về kết quả nghiên cứu luận văn của mình.

Học viên PHAN THỊ TƯỜNG QUY MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HINH VẼ.-2 5-5-2 < s3 EsEsEseEeEeEseseseseseeersee 7 DANH MỤC CAC BANG BIEU .-- 5 5 5s SE Es s59 se eEeEses 8 DANH MỤC KY HIEU VIET TẮTT. 2 5 s ss° SE s se seEs£s£s 9 CHUONG 1. TONG QUAN uivccsccscscsssscscscssssesesssssessssssssesessssssssssssssssssssessons 11 VL GiGi nh.2 Tinh hình nghiên cứu và tính cấp thiết eủa đề tài.1 Các công trình nghiên cứu trên thé giới .2 Cac công trình nghiên cứu trong nƯỚC.3 Mục tiêu va hướng nghiÊn CỨU.4 Cấu trúc luận Văn.-- sư Cư Cư Sư 99999 9 vu cueu 19 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LY THUYÊ-T.1 Mô hình vật liệu cơ bản cho thép .2 Mo hình vật liệu cơ bản cho bê tông .-- 55555 S << ss+s+++++ssssss 21 CHƯƠNG 3.

THUẬT TOÁN VÀ CHUONG TRÌNH.1 Phan tich ti€t n5 .2 Phân tích tải - độ lệch.-G- tt 11115 E1 HH1 g1 T11 TT ngờ 29 3.2 Thủ tục tính fOán. Chương trình Ung dụng .1 Kiếm chứng độ chính xác của phân tích SỐ.1 Cường độ cực hat.2 Ung xử tải — độ lệch.-¿- - -kkk+E+ESES SE ccvcvv v11 reo 38 4.1 Ví dụ mẫu Mỗ,. 5: St SE 1E1EEEE1EEEEEEE1E1111111111111 E1 40 4.3 Vi dụ mẫu C10. Sen T 1S E151 SH nêu 40 4.2 Khảo sát các thông số anh hưởng đến ứng Xử:.1 Anh hưởng độ mảnh cột .2 Ảnh hưởng của tỷ lệ độ lệch điểm đặt lực.

Ảnh hưởng bởi cường độ chịu nén của bê tông .4 Ảnh hưởng bởi cường độ chảy dẻo của thép.5 Ảnh hưởng của tỷ lệ thép.3 Khảo sát sự hội tụ của chương frÌnh .1 Khảo sát sự hội tụ khi tăng bước vòng lặp.2 Khảo sát sự hội tụ khi chia lưới cho các thé bê tông và thép. Khảo sát sự hội tụ khi tăng bước vòng lặp và chia lưới.2 Hướng phat trién dé tài.-- << << sư ve csesgee 51 TÀI LIEU THAM KHẢO. 5-5-5 2 S92 E9 9x99 eEeve 52 LY LICH TRÍCH NGANG.- <2 5£ 2£ xExEsEseseEeEsEseseseseseeere 56 DANH MỤC CÁC HINH VE Hình 2.1 Biểu đồ quan hệ ứng suất — biến dang của thép.2 Mô hình ứng suat-bién dạng bê tông được “bó” trong cột ống CFST.1 Chia thé phan tử tiết diện cột CFST tròn.-- - 2 2 s+s+s+EeEe+e+xeesreee 26 Hình 3.2 Mô hình cau kiện dầm - cột 2 đầu khớp.-- + s + s+x+x+x+x+xex+xseseee 30 Hình 3.3 Ky hiệu chia thớ phần tử thép và bê tông .--c:-ccc2ct2rrtrrrtrrrtrrrrrrrrrrrrrrrrirrrirrrirrrrie 34 Hình 4.1 Mô hình mẫu M1 đến M10, thực hiện bởi Neogi cùng cộng sự [11].2 M6 hình mẫu C1 đến C9, thực hiện bởi Rangan và Joyce [6].3 Đường quan hệ tải - độ lệch của mẫu MS .4 Đường quan hệ tải — độ lệch của mẫu C6.5 Đường quan hệ tải - độ lệch của mẫu C10.6 Ảnh hưởng của độ mảnh đối vớiđư ong quan hệ lực dọc — độ lệch của dầm-cột CFST tròn.---:--c:+2+++cxt2Ext2EttEttrttrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrie 43 Hình 4.7 Ảnh hưởng của tỷ lệ độ lệch điểm đặt lực đối với đường quan hệ lực dọc - độ lệch của dầằm-cột CFST tròn .--c¿-55c+ctt 2tr 44 Hình 4.8 Anh hưởng của cường độ chịu nén bê tông đối với đường quan hệ lực dọc-độ lệch của dầm-cột CEST tròn .--G- te Sa SE S3 S8 E+ESEESESESEEEEtESEEeErEsersrreserssd 45 Hình 4.9 Ảnh hưởng của cường độ chảy dẻo của thép đối với đường quan hệ lực dọc-độ lệch của dầm-cột CEST tròn .--G- te Sa SE S3 S8 E+ESEESESESEEEEtESEEeErEsersrreserssd 46 Hình 4.10 Ảnh hưởng của tỷ lệ thép đối với đường quan hệ lực dọc -độ lệch.11 Khảo sat sự hội tụ khi tăng bước vòng lặp.-----5cccSS<<<<<<<ss 49 Hình 4.12 Khao sát sự hội tụ khi tăng lưới chia thé thép và bê tông.13 Khảo sát sự hội tụ khi tăng bước vòng lặp và chia lưới. 50 DANH MỤC CAC BANG BIEU Bang 3.1 Bang diễn giải file input.

CC eceececeececu sư Bang 4.1 Cuong độ cực han của dầm-cột CFST tròn chịu tải lệch tam.2 Cường độ chịu uốn cực hạn của dầm-cột CFST tròn chịu tải lệch tâm. DANH MỤC KÝ HIỆU VIET TAT Chữ viết tắt CFST Cột thép ông nhỏi bê tông FEM Phương pháp phần tử hữu hạn Ký hiệu Os : ứng suất trong thé thép E, : biến dang tho thép fey : gidi han chảy của thép Esy : biến dạng chảy của thép Sg : bién dang cua thép tai diém tai bén nhu duoc mé ta trong Hinh 2.