Một giải pháp phân tích khung có nút nửa cứng: Xem nút nửa cứng là một phần tử

Bài viết Một giải pháp phân tích khung có nút nửa cứng: Xem nút nửa cứng là một phần tử trình bày việc phân tích khung có nút nửa cứng bằng phương pháp phần tử hữu hạn với quan niệm xem nút nửa cứng là một phần tử. Ma trận độ cứng của phần tử nút nửa cứng với 12 bậc tự do được thiết lập bằng nguyên lý thế năng cực tiểu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Một giải pháp phân tích khung có nút nửa cứng: Xem nút nửa cứng là một phần tửISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 3(88).2015 11 MỘT giẢI PHÁP PHÂN TÍCH KHUNG CÓ NÚT NỬA CỨNG: XEM NÚT NỬA CỨNG LÀ MỘT PHẦN TỬ AN ANALYTICAL SOLUTION OF FRAMES WITH SEMI-RIGID CONNECTIONS: CONSIDERING SEMI-RIGID CONNECTION AS AN ELEMENT Đỗ Minh Đức, Lê Khánh Toàn Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng; ducdhbk@gmail.comTóm tắt - Báo cáo này trình bày việc phân tích khung có nút nửa Abstract - This paper introduces the analysis of frames with semi-cứng bằng phương pháp phần tử hữu hạn với quan niệm xem nút rigid connections with the finite element method from the view point:nửa cứng là một phần tử. Ma trận độ cứng của phần tử nút nửa considering semi-rigid connection as an element. The principle ofcứng với 12 bậc tự do được thiết lập bằng nguyên lý thế năng cực minimum potential energy is conducted to establish the stiffnesstiểu. Để kiểm tra độ tin cậy của ma trận độ cứng phần tử thành lập, matrix of the semi-rigid connection element with 12 degrees ofcác tác giả sử dụng phần mềm Matlab để lập trình, phân tích và so freedom. To investigate the reliability of the element stiffness matrix,sánh với cách tính truyền thống cho một kết cấu khung cụ thể chịu the authors use the Matlab sofware to program, analyse andcác nguyên nhân là tải trọng tĩnh và động. Từ đó chỉ ra những ưu compare the new method with the conventional way for a specificđiểm của giải pháp đề xuất. Kết quả nghiên cứu tạo ra một phần frame structure under static and dynamic loads. Furthermore,it pointstử mẫu có thể được sử dụng trong tính toán, thiết kế cũng như out the advantages of the proposed solution. The results of researchnghiên cứu các kết cấu khung có nút nửa cứng. create a prototype of element which is used to calculate, design as well as investigate the frame structures with semi-rigid conectionsTừ khóa - kết cấu khung; phương pháp phần tử hữu hạn; nút nửa Key words - frame structure; finite element method; semi-rigidcứng; ma trận độ cứng; bậc tự do. connections; stiffness matrix; degrees of freedom.1. Đặt vấn đề được nhiều chương trình tính toán cho phép dễ dàng sử Trước đây, trong tính toán kết cấu, để đơn giản hơn, dụng để giải những bài toán khác nhau về hình học, vật liệungười ta thường quan niệm nút khung là tuyệt đối cứng và nguyên nhân tác dụng trong tính toán thiết kế công trìnhhoặc là khớp lý tưởng. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp xây dựng và đã được thương mại hoá khá phổ biến nhưthực tế, ví dụ như khung bê tông cốt thép lắp ghép hoặc bán Sap2000, ANSYS, Etabs, Abaqus,…Với khung có nút nửalắp ghép, khung thép, ..., các kết cấu này có nút liên kết với cứng, theo [3, 14, 16] và nhiều báo cáo đã công bố, đượcđộ đàn hồi nhất định, còn được gọi là nút nửa cứng, sẽ cho bắt đầu nghiên cứu cách đây khoảng hai thập niên và phátkết quả nội lực và biến dạng sai lệch nếu tính toán theo triển mạnh trong những năm gần đây, cho thấy rằng: Cóquan niệm này. Điều này đã được phân tích, so sánh khá cụ thể cho phép giải được nhiều dạng bài toán khác nhau,thể trong [1, 3, 8, 12, 14]. nhưng còn khá phức tạp, cần có nhiều hơn nữa các nghiên cứu nhằm giúp cho việc giải bài toán được đơn giản hơn, Các nghiên cứu đã công bố [3, 14, 16] chỉ ra rằng: Phân để có thể áp dụng dễ dàng trong thực tế mà vẫn đảm bảotích kết cấu khung có xét đến độ đàn hồi của nút không chỉ tính chính xác.phản ảnh chính xác hơn phản ứng của nó mà còn có ý nghĩatrong việc thiết kế, cụ thể là tiết kiệm được vật liệu và tăng Một phương pháp thường được sử dụng trong nghiênkhả năng chịu lực. Đặc biệt, với yêu cầu ngày càng khắt cứu lý thuyết phân tích kết cấu khung là phương pháp phầnkhe trong tính toán thiết kế, sự phức tạp và đa dạng của các tử hữu hạn (PTHH), trong đó có một nội dung là xây dựngkết cấu chịu lực và khả năng tính toán của máy tính điện các ma trận mẫu cho các phần tử thanh chịu các nguyêntử thì việc xét đến độ đàn hồi của liên kết là cần thiết trong nhân khác nhau. Với khung có nút nửa cứng, trong [1, 3, 9,tính toán thiết kế kết c ...