Lựa chọn phương pháp tính toán phù hợp cho dầm cao

Bài viết Lựa chọn phương pháp tính toán phù hợp cho dầm cao trình bày tổng quan về phương pháp tính toán dầm cao; Ảnh hưởng của biến dạng trượt đến nội lực, chuyển vị dầm một đầu khớp chịu tải trọng phân bố đều.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Lựa chọn phương pháp tính toán phù hợp cho dầm cao Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2017. ISBN: 978-604-82-2274-1 LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN PHÙ HỢP CHO DẦM CAO Đỗ Thắng Trường Đại học Thủy lợi, email: dothang@tlu.edu.vn 1.  TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP trục dầm do lực cắt tại trục dầm gây ra (do vậy TÍNH TOÁN DẦM CAO  giả thiết tiết diện phẳng vẫn được sử dụng). 1.1. Khái niệm về dầm cao Góc trượt γ tại trục dầm được tính như sau: Q Hiện nay, cùng với sự phát triển kinh tế thì γ=K (1.1) nhu cầu nhà ở, khách sạn, văn phòng, trung GA tâm thương mại... cũng tăng cao. Nhiều loại kết Góc nghiêng toàn phần của tiếp tuyến cấu mới cũng như vật liệu mới đã được đưa đường đàn hồi sẽ bằng tổng góc xoay do vào sử dụng trong các công trình xây dựng momen và góc trượt do lực cắt: hiện đại, có quy mô lớn, đa chức năng. Các kết dy = β+γ (1.2) cấu có lực cắt và biến dạng trượt ngang lớn dx ngày càng được sử dụng nhiều, đặc biệt là Trong đó: trong các công tình nhà cao tầng như: dầm A: Diện tích tiết diện dầm; truyền tải trọng trong nhà cao tầng (dầm G: Mô đun đàn hồi trượt; chuyển), sàn chuyển… Kết cấu dầm chuyển có K: Hệ số tập trung ứng suất cắt; đặc điểm là chiều cao tiết diện rất lớn so với y: là hàm biểu diễn đường đàn hồi chiều dài dầm (dầm cao), dẫn đến ảnh hưởng của dầm; của biến dạng trượt ngang do lực cắt Q gây ra β: Góc xoay do mômen. đối với sự làm việc của dầm là đáng kể. Dựa trên cơ sở lý thuyết xét biến dạng Theo tiêu chuẩn thiết kế kết cấu BTCT của trượt ngang đã nêu trên, các tác giả thường sử mỹ ACI 318-02, dầm cao được định nghĩa là dụng phương pháp phần tử hữu hạn để đưa ra một dầm có tỷ số a/h ≤ 2,5 ) khi chịu lực tập các lời giải số cho bài toán. Tương ứng với trung, hoặc l/h ≤ 5 khi lực phân bố đều (a là hai ẩn y và β chưa biết, khi sử dụng phương nhịp chịu cắt, l là nhịp dầm, h là chiều cao pháp phần tử hữu hạn, các tác giả đã dùng hai tiết diện dầm). phần tử độc lập: phần tử chỉ có chuyển vị và Theo tiêu chuẩn anh BS 8110-1997 cũng phần tử chỉ có góc xoay do momen gây ra để phân biệt dầm thường có tỷ lệ nhịp cắt chia mô tả phần tử chịu uốn. chiều cao dầm lớn hơn 2 và dầm cao có tỷ lệ Tuy nhiên, khi biến dạng trượt ngang tiến nhịp cắt chia chiều cao dầm nhỏ hơn 2. tới không, lý thuyết dầm xét biến dạng trượt 1.2. Phương pháp tính toán dầm cao ngang nêu trên không đưa về lý thuyết dầm Các phương pháp xây dựng và giải bài Euler - Bernoulli do gặp phải hiện tượng toán dầm chịu uốn dựa trên ý tưởng xét biến suy biến (shear locking - lực cắt bị khóa). dạng trượt ngang của Timoshenko đã được Nhiều tác giả đã nghiên cứu khắc phục hiện nghiên cứu từ những năm 1970: Biến dạng tượng này và mặc dù đã đem lại các kết quả trượt ngang do các ứng suất tiếp trên mặt cắt chấp nhận được nhưng vẫn mắc các lỗi về ngang gây ra sẽ được xét qua góc trượt γ của lý thuyết. 84 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2017. ISBN: 978-604-82-2274-1 Giáo sư E.L.Wilson (giáo sư danh dự của q trường đại học Berkeley (Mỹ), một trong x những tác giả của phần mềm tính toán kết EJ cấu SAP, ETABS, SAFE...) là một trong l những người đầu tiên đưa ra các giải pháp để y làm giảm hiện tượng shear locking. Trong báo cáo tại cuộc hội thảo năm 1971, ông đã Hình 2.2. Dầm một đầu ngàm, một đầu khớp đưa ra đề nghị dùng đa thức bậc thấp để biểu chịu tải trọng phân bố đều diễn hàm nội suy của các phần tử chuyển vị Số liệu tính toán: Dầm có chiều dài nhịp (tương đương với việc dùng tích phân Gauss l=10m chịu tải trọng phân bố đều q=10kN/m. giảm bậc) và phần tử góc xoay do mô men Bề rộng tiết diện dầm b=0.5m, chiều cao dầm mà ông gọi là các phần tử không tương thích h=l/4=2.5m, mô đun đàn hồi E=30000MPa, [3]. Tuy nhiên, Giáo sư toán học G.Strang hệ số Poisson μ=0.2. Chia dầm thành 16 phần của trường đại học MIT (Mỹ) cho rằng ở đây tử, mỗi phần tử có chiều dài là 0.625m. có hai lỗi về lý thuyết đó là: sự tương thích Chạy chương trình dam 1 cho kết quả của các phần tử bị vi phạm và phương pháp chuyển vị, momen, lực cắt được trình bày đã không được kiểm chứng với các phần tử trên hình 2.2a, hình 2.2b và hình 2.2c. không phải chữ nhật. Mặc dù vậy, giáo sư G.Strang vẫn thừa nhận các nỗ lực làm giảm hiện tượng shear locking và đưa ra nhận xét: Hai cái sai đã làm ra một cái đúng (Two Wrongs Make a Right) [3]. Vũ Thanh Thủy (2010) khi nghiên cứu nội lực và chuyển vị của hệ thanh chịu uốn khi xét Hình 2.2a. Chuyển vị của dầm một đầu tới ảnh hưởng của biến dạng trượt đã đề xuất ngàm, một đầu khớp chịu tải phân bố đều dùng hai hàm chuyển vị y và lực cắt Q là hai ẩn độc lập để xây dựng và giải quyết bài toán. 2.  ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN DẠNG TRƯỢT ĐẾN NỘI LỰC, CHUYỂN VỊ DẦM MỘT ĐẦU KHỚP CHỊU TẢI TRỌNG PHÂN BỐ ĐỀU Hình 2.2b. Momen của dầm một đầu ngàm, một đầu khớp chịu tải phân bố đều Nguyễn Thị Mây (2016) đã lập chương trình dam ...