Báo cáo khoa học: Tính kết cấu khung phẳng và nền làm việc đồng thời với mô hình nền phi tuyến vật liệu bằng ph-ơng pháp phần tử hữu hạn

Trong tính toán thiết kế kết cấu nhà cao tầng, hiện nay các đơn vị thiết kế th-ờng tính toán kế cấu phần trên tách biệt với kết cấu móng. Nh- vậy, ch-a phản ánh đúng sơ đồ làm việc thực tế của công trình. Nguyên nhân là do môi tr-ờng nền vốn rất phức tạp, hơn nữa các ch-ơng trình tính toán kết cấu hiện đang đ-ợc nhiều đơn vị sử dụng nh- SAP2000, STADD,...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo khoa học: "Tính kết cấu khung phẳng và nền làm việc đồng thời với mô hình nền phi tuyến vật liệu bằng ph-ơng pháp phần tử hữu hạn" TÝnh kÕt cÊu khung ph¼ng vμ nÒn lμm viÖc ®ång thêi víi m« h×nh nÒn phi tuyÕn vËt liÖu b»ng ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n vò v¨n thµnh - Bé m«n Søc bÒn VL - §H GTVT TrÇn ngäc linh - Bé m«n T§H ThiÕt kÕ C§ - §H GTVT TrÇn trung dòng - Bé m«n §Þa kü thuËt - §H GTVT Tãm t¾t: Trong tÝnh to¸n thiÕt kÕ kÕt cÊu nhμ cao tÇng, hiÖn nay c¸c ®¬n vÞ thiÕt kÕ th−êng tÝnh to¸n kÕ cÊu phÇn trªn t¸ch biÖt víi kÕt cÊu mãng. Nh− vËy, ch−a ph¶n ¸nh ®óng s¬ ®å lμm viÖc thùc tÕ cña c«ng tr×nh. Nguyªn nh©n lμ do m«i tr−êng nÒn vèn rÊt phøc t¹p, h¬n n÷a c¸c ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n kÕt cÊu hiÖn ®ang ®−îc nhiÒu ®¬n vÞ sö dông nh− SAP2000, STADD,... kh«ng gi¶i quyÕt m« h×nh lμm viÖc cña ®Êt nÒn. Bμi b¸o nμy nghiªn cøu vÒ m« h×nh tÝnh to¸n kÕt cÊu khung ph¼ng vμ nÒn lμm viÖc ®ång thêi víi m« h×nh ®Êt nÒn phi tuyÕn tõ ®ã ¸p dông lý thuyÕt ®Ó viÕt ch−¬ng tr×nh tÝnh b»ng ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n cho c¸c d¹ng kÕt cÊu nμy, ph©n tÝch kÕt qu¶ tÝnh vμ ®−a ra nh÷ng khuyÕn nghÞ cho c¸c ®¬n vÞ thiÕt kÕ. Summary: In the design of height building, designers often calculate the frame and the foundation struture separately. This does’n reflect the true working model of the structure. This article introduces an approach of calculating model of this problem using a nonlinear model of material. The authors introduce also a computer program to test and estimate the theory.I. §Æt vÊn ®Ò KÕt cÊu khung ®−îc sö dông phæ biÕn trong c¸c c«ng tr×nh x©y dùng. §Æc biÖt trong c«ngtr×nh x©y dùng d©n dông ë n−íc ta hiÖn nay, kÕt cÊu ®−îc sö dông chñ yÕu lµ kÕt cÊu khung bªt«ng cèt thÐp ®Æt trªn mãng b¨ng, bÌ hoÆc mãng cäc. Tr−íc ®©y, trªn thÕ giíi nãi chung vµ ë n−íc ta nãi riªng, khi mµ MT§T ch−a ph¸t triÓn phæbiÕn th× trong viÖc tÝnh to¸n kÕt cÊu ng−êi ta th−êng ®−a vµo réng r·i c¸c gi¶ thiÕt nh»m ®¬ngi¶n ho¸ cho viÖc tÝnh to¸n. VÝ dô, gi¶ thiÕt vÒ liªn kÕt cña kÕt cÊu khung BTCT víi mãng lµngµm cøng (thùc tÕ cã thÓ lµ liªn kÕt ®µn håi), c¸c gi¶ thiÕt vÒ m« h×nh nÒn (nÒn lµ m«i tr−êng®µn håi tuyÕn tÝnh, ph¶n lùc th¼ng ®øng cña nÒn lªn dÇm tû lÖ bËc nhÊt víi ®é lón cña nÒn,...).Khi tÝnh to¸n kÕt cÊu khung vµ mãng ng−êi ta th−êng bá qua c¸c tr×nh tù ®Æt t¶i thùc tÕ nh»mmôc ®Ých ®¬n gi¶n ho¸ (gi¶m khèi l−îng) tÝnh to¸n. ViÖc tÝnh to¸n kÕt cÊu nh− trªn tÊt nhiªn ®·kh«ng ph¶n ¸nh s¸t t×nh h×nh lµm viÖc thùc tÕ cña kÕt cÊu lo¹i nµy. HiÖn nay, víi sù ph¸t triÓncña ph−¬ng ph¸p vµ c«ng cô tÝnh to¸n, ng−êi ta cè g¾ng vµ cã ®iÒu kiÖn h¹n chÕ c¸c gi¶ thiÕttrong tÝnh to¸n kÕt cÊu ®Ó t×m lêi gi¶i chÝnh x¸c h¬n. Trong bµi viÕt nµy, c¸c t¸c gi¶ sÏ tr×nh bµymét ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n kÕt cÊu trªn nÒn víi m« h×nh nÒn phi tuyÕn vËt liÖu. Néi dung chñyÕu bao gåm: • C¸c m« h×nh nÒn vµ kh¶ n¨ng øng dông nã ®Ó lËp ch−¬ng tr×nh tÝnh. • Ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n ®Ó tÝnh khung vµ nÒn lµm viÖc ®ång thêi. • Ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n ®Ó gi¶i bµi to¸n vÒ phi tuyÕn vËt liÖu vµ x©y dùng ch−¬ngtr×nh tÝnh cho bµi to¸n nµy. • Cuèi cïng lµ tÝnh to¸n c¸c vÝ dô cô thÓ, ®¸nh gi¸ kÕt qu¶ vµ rót ra mét sè c¸c kÕt luËn. q(x)II. M« h×nh nÒn phi tuyÕn vËt liÖu Tr−íc ®©y do c«ng cô tÝnh to¸n ch−a ph¸t triÓnnªn viÖc tÝnh to¸n nÒn mãng gÆp rÊt nhiÒu khã kh¨n,ng−êi ta th−êng ®−a vµo rÊt nhiÒu c¸c gi¶ thiÕt nh»m®¬n gi¶n ho¸ viÖc tÝnh to¸n. Mét trong nh÷ng gi¶ thiÕt¶nh h−ëng nhiÒu ®Õn kÕt qu¶ tÝnh to¸n nÒn vµ mãngnhiÒu nhÊt lµ gi¶ thiÕt vÒ m« h×nh nÒn. v(x) Víi c¸c m« h×nh ®· tr×nh bµy ë trªn, c¸c hÖ H×nh 1.sè hoÆc c¸c ®Æc tr−ng c¬ häc cña nÒn lu«n lµ h»ngsè trong qu¸ tr×nh biÕn d¹ng. Víi quan ®iÓm nµy th×quan hÖ gi÷a t¶i träng vµ biÕn d¹ng lµ bËc nhÊt (tuyÕn tÝnh). VÝ dô, m« h×nh nÒn cña Winklerph¶n lùc cña nÒn lªn ®¸y mãng vµ ®é lón cña nÒn ®−îc x¸c ®Þnh theo ph−¬ng tr×nh q(x) = c.v(x)cã ®å thÞ ®−îc biÓu diÔn theo h×nh (1). HÖ sè nÒn c chÝnh lµ hÖ sè gãc cña ®−êng quan hÖ gi÷aq(x) vµ v(x). x P q(x) = f(v) Hinh 2. Chóng ta ®Òu biÕt ®Êt lµ m«i tr−êng rÊt kh«ng ®ång nhÊt vµ kh«ng ®µn håi hoµn toµn (cãbiÕt d¹ng d−). Mèi quan hÖ gi÷a t¶i träng vµ biÕn d¹ng cña nÒn lµ phi tuyÕn. VÝ dô, víi s¬ ®åchÞu lùc cña mét dÇm nh− trªn h×nh (2), hµm sè quan hÖ gi÷a ph¶n lùc cña nÒn lªn dÇm q(x) vµ®é lón v(x) cña nÒn lµ mét hµm phi tuyÕn f(v), xem ®å thÞ biÓu d ...