Phân tích tĩnh phi tuyến khung bê tông cốt thép bằng phương pháp hệ số chuyển vị

Bài viết Phân tích tĩnh phi tuyến khung bê tông cốt thép bằng phương pháp hệ số chuyển vị trình bày một kỹ thuật phân tích phi tuyến bằng phương pháp hệ số chuyển vị theo FEMA 356. Mô hình số được thực hiện để đánh giá kết cấu theo tiêu chí tổng thể kết cấu và chi tiết các tiết diện nguy hiểm của cấu kiện kết cấu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phân tích tĩnh phi tuyến khung bê tông cốt thép bằng phương pháp hệ số chuyển vị Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0 PHÂN TÍCH TĨNH PHI TUYẾN KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP BẰNG PHƯƠNG PHÁP HỆ SỐ CHUYỂN VỊ Nguyễn Vĩnh Sáng Phân hiệu Trường Đại học Thủy lợi, email: sangnv@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG [2] được sử dụng và là một phương pháp xấp xỉ dựa trên hệ số hiệu chỉnh chuyển vị. Thiết kế kết cấu kháng chấn dựa theo Chuyển vị lớn nhất của hệ nhiều bậc tự do tính năng (PBSD) là phương pháp hiện đại được hiệu chỉnh thành chuyển vị của hệ một xét sự làm việc ngoài miền đàn hồi khi chịu bậc tự do tương đương bằng một số các hệ số. tác động của động đất đang được phát triển và ứng dụng ở các nước phát triển trên thế 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU giới đứng đầu là Mỹ, Trung Quốc, Nhật Bản và Châu Âu. Mục đích của phương 2.1. Phương pháp hệ số chuyển vị theo pháp này là thiết kế kết cấu đáp ứng trước FEMA 356 [2] một mục tiêu định trước hay còn gọi là mục Phương pháp hệ số chuyển vị đưa ra quy tiêu tính năng. Có nhiều phương pháp để trình tính toán trực tiếp để xác định yêu cầu phân tích phi tuyến tính nhằm tìm được mục chuyển vị (displacement demand), hay còn gọi tiêu tính năng này như: Phương pháp N2 được là chuyển vị mục tiêu (target displacement). trình bày trong TCVN 9386 : 2012 [1] và EC8, Phương pháp này không yêu cầu phải chuyển phương pháp phổ khả năng - CSM (Capacity đổi đường cong khả năng về định dạng Spectrum Method) được trình bày trong AT C- ADRS (Acceleration Displacement Response 40 (Applied Technology Council, 1996), Spectrum) như phương pháp CSM. Quy trình phương pháp hệ số chuyển vị - DCM tính toán theo phương pháp này bao gồm các (Displacement Coefficient Method) được trình bước sau: bày trong FEMA-356 [2], và phương pháp phân tích đẩy dần MPA (Modal Pushover Analysis) do Chopra và Goel đề xuất. Phân tích tĩnh phi tuyến (puhsover analysis) được phát triển trong nhiều năm qua và đã trở thành một phương pháp được sử dụng phổ biến trong thiết kế nhằm xác định đường cong khả năng để đánh giá động đất cho công trình. Phương pháp này được xây dựng trên giả thiết ứng xử của công trình có thể được xem xét thông qua ứng xử của hệ một bậc tự do tương Hình 1. Sơ đồ tuyến tính hóa đương (equivalent SDOF system) thay thế. theo phương pháp hệ số chuyển vị Điều này có nghĩa, ứng xử của công trình sẽ do một dạng dao động khống chế và hình dáng - Bước 1: Giả thiết chuyển vị mục tiêu δt; của dạng dao động này giữ nguyên trong cả - Bước 2: Thiết lập quan hệ tuyến tính hóa quá trình phân tích. như Hình 1; Trong nghiên cứu này, phương pháp hệ số - Bước 3: Xác định chu kỳ hữu hiệu Te theo chuyển vị DCM trình bày trong FEMA - 356 công thức sau: 142 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0 Ki và (2) giới hạn kết cấu cho các cấu kiện được Te  Ti (1.1) thể hiện ở Bảng 1 và Bảng 2 tương ứng. Ke Trong đó: Ti là chu kỳ cơ bản làm việc đàn Bảng 1. Tiêu chí chấp nhận tổng thể hồi (s) theo phương đang xét trong phân tích động lực học tuyến tính; Ki, Ke tương ứng là độ cứng đàn hồi và độ cứng ngang ảnh hưởng của công trình theo phương đang xét. Bước 4: Tính toán chuyển vị mục tiêu theo Bảng 2. Tham số mô hình hóa và tiêu chí công thức dưới đây: chấp thuận áp dụng cho phương pháp phi Te2 tuyến cho dầm bê tông cốt thép  t  C0C1C2C3 Sa 4 2 (1.2) Trong đó: C0, C2 tương ứng là hệ số điều chỉnh xét đến việc chuyển đổi từ hệ nhiều bậc tự do (MDOF) sang hệ một bậc tự do (SDOF) tương đương và hệ số xét đến sự giảm độ cứng và suy thoái cường độ; C1 là hệ số xét đến chuyển vị phi tuyến tính; Sa là giá trị của phổ phản ứng gia tốc đàn hồi ứng với chu kỳ Te ; C3 là hệ số xét đến ảnh hưởng của hiệu ứng P-Δ. - Bước 5: So sánh chuyển vị mục tiêu tính được trong Bước 4 với chuyển vị giả thiết trong Bước 1, nếu hai giá trị sai lệch không 3. MÔ HÌNH VÀ KẾT QUẢ nhiều thì đây chính là giá trị cần tìm, còn 3.1. Mô hình không tiếp tục quay lại Bước 1. Xét một kết cấu khung có 4 tầng có nhịp 2.2. Quan hệ lực - chuyển vị và tiêu chí đều 6m, chiều cao mỗi tầng là 3.6m. Tải chấp nhận trọng tác dụng lên khung có tĩnh tải (cấu tạo FEMA 356 [2] kiến nghị sử dụng quan hệ kiến trúc, tường xây và trọng lượng bản thân lực - biến dạng của cấu kiện bê tông cốt thép kết cấu) và hoạt tải sử dụng với các giá trị và tiêu chí tiếp tục sử dụng (IO), an toàn tính như sau: Tĩnh tải cấu tạo kiến trúc 30 kN/m, mạng (LS) và ngăn ngừa sụp đổ (CP) thể hiện tĩnh tải tường xây trên tất cả các dầm là trong Hình 2. Các hệ số a, b, c được quy định 15 kN/m, trọng lượng bản thân kết cấu mô trong FEMA 356 [2] theo các cấu kiện kết cấu. hình SAP2000 tự động tính toán và hoạt tải sử dụng 15 kN/m. Vật liệu bê tông sử dụng cho kết cấu có cấp bền B22.5 (M300), cốt ...