Tối ưu khung thép phẳng có xét đến panel zone

Bài viết Tối ưu khung thép phẳng có xét đến panel zone trình bày bài toán tối ưu khung thép có xét đến thiết kế panel zone trong quá trình tối ưu. Hàm tối ưu là tổng giá thành hoặc khối lượng của các dầm, cột và các vị trí panel zone cần gia cường bản thép.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tối ưu khung thép phẳng có xét đến panel zoneTuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8 TỐI ƯU KHUNG THÉP PHẲNG CÓ XÉT ĐẾN PANEL ZONE Trương Việt Hùng1, Bùi Ngọc Kiên1 1 Trường Đại học Thủy lợi, email: truongviethung@tlu.edu.vn1. GIỚI THIỆU CHUNG 2. THIẾT KẾ PANEL ZONE Panel zone là khu vực ở vách cột tại vị trí Xét một khu vực panel zone có dạng nhưcủa liên kết giữa dầm và cột trong khung thép. trình bày trong Hình 1. Khi đó, lực cắt tácNhiều công trình nghiên cứu đã chỉ ra rằng lực động trong khu vực panel zone được tính nhưcắt lớn có thể xuất hiện trong khu vực này sau [3]:khiến cho khu vực này trên cột bị chảy dẻo Fpanel = M u1 + Mu2 − Vu (1)trước các cấu kiện dầm và cột. Điều này càng 0.95db1 0.95db 2dễ xảy ra trong các bài toán tối ưu khung thép với M u1 và M u2 là mô men các dầm, du1 vàdo đặc điểm của các bài toán này là các tiết du2 là chiều cao các dầm, và Vu là lực cắt.diện dầm và cột được giảm thiểu tối đa đểgiảm giá thành. Trong trường hợp này việcđánh giá các ràng buộc của bài toán tối ưu màbỏ qua các hành vi của panel zone sẽ thiếuchính xác. Do vậy, việc thiết kế panel zone cầnphải được xem xét trong bài toán tối ưu hóakhung thép. Tuy nhiên, cho đến nay vẫn chưacó nghiên cứu nào về vấn đề này được thựchiện. Bên cạnh đó, khi xét đến thiết kế panelzone trong quá trình tối ưu cũng sẽ làm thayđổi hàm mục tiêu do phải xét đến giá thành sảnxuất các các bản thép (doubler plates) và/hoặccác sườn tăng cường (stiffeners). Điều này sẽđưa đến việc nghiên cứu một bài toán tối ưu Hình 1. Khu vực Panel zonemới, có tính phức tạp cao hơn. Lực kháng Rn của panel zone được tính theo Trong bài báo này, tác giả trình bày bàitoán tối ưu khung thép phẳng có xét đến việc công thức sau [3]:thiết kế panel zone. Hàm tối ưu là tổng giá Rn = 0.60 Fy d c t w khi Pr ≤ 0.40 Py (2)thành của các cột, dầm và panel zone được ⎛ P ⎞giản lược hóa như hàm tổng khối lượng. Các Rn = 0.60 Fy dctw ⎜1.4 − r ⎟ khi Pr > 0.40 Py (3) ⎜ Py ⎟⎠ ⎝biến thiết kế bao gồm các tiết diện của dầm với Fy là ứng suất chảy của vật liệu thép làmvà cột. Các điều kiện ràng buộc gồm các điềukiện về cấu tạo, cường độ và sử dụng. Thuật vách cột, dc và tw là chiều cao cột và tổngtoán DE được sử dụng để giài bài toán tối ưu chiều dày của vách cột bao gồm chiều dàyđược đề ra. Chương trình phân tích kết cấu vách cột và chiều dày bản tăng cường, Pr vàthép PAAP được sử dụng để tính toán kết Py là lực dọc thiết kế và sức kháng dọc trụccấu. Chi thiết về phần mềm PAAP về phân của cột. Ở đây ta tính được Py = Fy Ag với A gtích khung thép, độc giả có thể tìm hiểu trongcác tài liệu [1, 2]. là tiết diện ngang của cột. 128 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-83. LẬP BÀI TOÁN TỐI ƯU 3.2. Các điều kiện ràng buộc 3.1. Hàm tối ưu Các điều kiện ràng buộc bao gồm các điều kiện tương ứng với các tổ hợp tải trọng Giá thành sản xuất của một vị trí panel cường độ và sử dụng. Các điều kiện về cườngzone có gia cường bản thép cơ bản gồm giá độ có thể mô tả một cách đơn giản khi chúngthành vật liệu của bản thép và giá thành để ta sử dụng các phương pháp phân tích trựchàn bản thép đó vào vách cột. Thực tế, tùy tiếp như sau:thuộc vào từng công trình mà chúng ta mới Rj j ( X) = 1 −có thể ước lượng chính xác được giá trị này. C str ≤0 ...