Tóm tắt Luận án Tiến sỹ Kỹ thuật: Phân tích sự làm việc không gian của kết cấu lõi cứng nhà nhiều tầng chịu tải trọng ngang tĩnh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO<br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG<br /> <br /> NCS. Ninh Đức Thuận<br /> <br /> PHÂN TÍCH SỰ LÀM VIỆC KHÔNG GIAN CỦA KẾT CẤU<br /> LÕI CỨNG NHÀ NHIỀU TẦNG CHỊU TẢI TRỌNG NGANG TĨNH<br /> Chuyên ngành : Cơ kỹ thuật<br /> Mã số: 62. 52. 01. 01<br /> <br /> TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT<br /> NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC<br /> PGS.TS. NGUYỄN VĂN HÙNG<br /> <br /> Hà nội - năm 2016<br /> <br /> 1<br /> <br /> A. GIỚI THIỆU LUẬN ÁN<br /> 1. Cơ sở khoa học và thực tiễn.<br /> Trong lĩnh vực kết cấu công trình nói chung và chuyên ngành Cơ học kết<br /> cấu nói riêng thì việc tìm một sơ đồ tính không quá phức tạp cho hệ kết cấu<br /> không gian phức tạp là một trong các nhiệm vụ quan trọng, cơ bản của Cơ học<br /> kết cấu. Đến thời điểm hiện tại ở Việt Nam và trên thế giới, các nghiên cứu về<br /> mô hình tính toán lõi cứng và hệ kết cấu bằng thanh công xôn theo các hướng<br /> tiếp cận khác nhau [11], [25], [41], độ cứng của thanh thường tính bằng tổng độ<br /> cứng của các kết cấu đứng gồm vách, lõi và cột, chưa kể đến độ cứng của sàn,<br /> trong khi sàn là một bộ phận quan trọng trong hệ kết cấu có độ cứng xác định.<br /> Việc nghiên cứu một sơ đồ thanh công xôn xấp xỉ có kể đến ảnh hưởng của<br /> sàn, gồm lõi cứng, cột và sàn trong hệ kết cấu nhiều tầng giúp cho người thiết<br /> kế hiểu được bản chất cơ học của các cấu kiện kết cấu, hiểu được ảnh hưởng<br /> của các đại lượng đặc trưng của các cấu kiện đến sự làm việc chung của cả hệ,<br /> từ đó có được những nhận định nhanh phù hợp với quy luật cơ học khi hệ kết<br /> cấu làm việc là vấn đề rất cần thiết. Do lõi cứng đóng vai trò quan trọng trong<br /> kết cấu chịu lực nhiều tầng và quyết định chủ yếu đến các phản ứng tính toán<br /> của toàn hệ kết cấu nên nếu có một cách tính toán nhanh trong việc lựa chọn sơ<br /> bộ các kích thước đặc trưng của lõi cứng thì sẽ mang lại hiệu quả to lớn cho<br /> việc thiết kế ngay từ giai đoạn thiết kế sơ bộ.<br /> 2. Mục đích, phương pháp, phạm vi và đối tượng nghiên cứu.<br /> - Mục đích. Nghiên cứu một sơ đồ tính thanh công xôn xấp xỉ có kể đến ảnh<br /> hưởng của sàn cho hệ kết cấu lõi cứng nhà nhiều tầng, có sơ đồ giằng. Nghiên<br /> cứu về sơ đồ tính là một trong các nhiệm vụ của Cơ học Kết cấu. Đồng thời,<br /> qua các nghiên cứu bằng số, xây dựng biểu thức thực nghiệm, các bảng tra xác<br /> định độ cứng của liên kết đàn hồi nhằm lựa chọn nhanh kích thước tiết diện lõi<br /> cứng gần đúng với một số dạng nhà trong giai đoạn thiết kế sơ bộ công trình<br /> - Phương pháp nghiên cứu.<br /> + Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với các thử nghiệm bằng số trên máy tính, bằng<br /> <br /> 2<br /> phần mềm ETABS, theo phương pháp phần tử hữu hạn, sử dụng ETABS với<br /> vai trò như một công cụ thí nghiệm số, đồng thời làm chuẩn để so sánh, kiểm<br /> chứng kết quả nghiên cứu ;<br /> + Sử dụng các phương pháp của cơ học kết cấu, theo nguyên lý cân bằng lực và<br /> thỏa mãn điều kiện biên của kết cấu, dựa trên các kết quả đã có, viết các công<br /> thức dưới dạng tổng quát, chuyển đổi chúng về dạng ma trận độ cứng và véc tơ<br /> tải trọng nút để phục vụ cho việc thiết lập chương trình tính toán trên phần<br /> mềm Visual Basic 6.0. Thực nghiệm số dựa trên chương trình đã lập và các kết<br /> quả nhận được của cùng một bài toán nhưng được giải bằng phần mềm thương<br /> mại ETABS.<br /> + Sử dụng chương trình tự lập và phần mềm ETABS xây dựng các đường<br /> thực nghiệm độ cứng các liên kết đàn hồi, từ đó thiết lập các biểu thức thực<br /> nghiệm gần đúng kết hợp các bảng tra xác định độ cứng của liên kết đàn hồi.<br /> - Phạm vi và đối tượng nghiên cứu: Do hiện nay ở Việt Nam có nhiều nhà<br /> cao từ 10 đến 20 tầng nên phạm vi nghiên cứu của luận án với kết cấu từ 10<br /> đến 20 tầng, có hệ kết cấu với mặt bằng đối xứng gồm lõi cứng (loại lõi cứng<br /> một khoang), sàn phẳng và cột, chịu tải trọng ngang tĩnh hoặc tương đương<br /> tĩnh, nhằm lựa chọn nhanh kích thước tiết diện lõi cứng gần đúng trong giai<br /> đoạn thiết kế sơ bộ.<br /> 3. Nội dung, bố cục của luận án.<br /> Nội dung luận án trình bày trong 113 trang gồm phần mở đầu, 3<br /> chương, kết luận và kiến nghị, 55 hình vẽ, 51 bảng biểu, phụ lục 1 gồm 25<br /> trang, phụ lục 2 về mã nguồn chương trình AC-1 gồm 29 trang và phụ lục 3 về<br /> chương trình AC-2 gồm 27 trang.<br /> <br /> NHỮNG KẾT QUẢ MỚI CỦA LUẬN ÁN:<br /> - Từ sơ đồ tính không gian phức tạp (gồm lõi cứng, cột và sàn) đã mô hình hóa<br /> thành một sơ đồ thanh công xôn xấp xỉ có kể đến ảnh hưởng của sàn, trong đó<br /> lõi cứng mô hình bằng các phần tử thanh liên kết ngàm vào móng, có liên kết<br /> nửa cứng giữa các phần tử thanh, cột và sàn liên kết với lõi cứng bằng các liên<br /> <br /> 3<br /> kết đàn hồi.<br /> - Đã xây dựng chương trình AC-1, AC-2 làm công cụ để nghiên cứu, phân tích<br /> kết cấu lõi cứng nhiều tầng.<br /> -Đã khảo sát sự ảnh hưởng của một số yếu tố đến chuyển vị đỉnh trong kết cấu<br /> nhiều tầng có sơ đồ giằng, có mặt bằng đối xứng, khi chịu tải trọng ngang,<br /> gồm: số tầng, bề dày lõi cứng, chiều cao lanh tô cửa lõi cứng, chiều rộng<br /> khoảng hở mặt cắt tiết diện lõi cứng, số lượng cột, mô men quán tính các cột,<br /> bề dày sàn, mô đun đàn hồi của vật liệu. Trong các thông số này thì chiều rộng<br /> khoảng hở mặt cắt tiết diện lõi cứng a1 là yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất đến độ<br /> cứng lõi cứng.<br /> - Đã xây dựng biểu thức thực nghiệm kết hợp các bảng tra xác định độ cứng<br /> của liên kết đàn hồi ngăn cản chuyển vị ngang theo trục X, Y và độ cứng của<br /> liên kết đàn hồi ngăn cản chuyển vị xoay quanh trục Z với một số dạng kết cấu<br /> nhiều tầng, có sơ đồ giằng, chịu tải trọng ngang để lựa chọn kích thước tiết<br /> diện lõi cứng gần đúng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ công trình.<br /> <br /> B. NỘI DUNG LUẬN ÁN<br /> MỞ ĐẦU<br /> CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.<br /> 1.1. Các hệ kết cấu nhiều tầng sử dụng lõi cứng chịu lực.<br /> 1.1.1. Hệ kết cấu lõi chịu lực.<br /> 1.1.2. Hệ kết cấu hộp chịu lực.<br /> 1.1.3. Hệ kết cấu khung – lõi.<br /> 1.1.4. Hệ kết cấu khung – hộp.<br /> 1.1.5. Hệ kết cấu hộp - tường vách.<br /> 1.1.6. Hệ kết cấu hộp – lõi.<br /> 1.1.7. Hệ kết cấu tường – lõi.<br /> 1.2. Phương pháp và sơ đồ tính toán kết cấu nhiều tầng<br /> 1.2.1. Phương pháp tính toán kết cấu nhiều tầng.<br /> <br /> 4<br /> 1.2.2. Sơ đồ tính toán kết cấu nhiều tầng.<br /> 1.3. Mô hình liên kết nửa cứng ở hai đầu phần tử thanh.<br /> 1.4. Khái niệm về độ cứng.<br /> 1.5. Kết quả nghiên cứu của một số tác giả trên thế giới và Việt Nam liên<br /> quan đến đề tài nghiên cứu.<br /> 1.5.1. Kết quả nghiên cứu của một số tác giả liên quan đến mô hình tính<br /> toán kết cấu lõi cứng.<br /> 1.5.2. Kết quả nghiên cứu của một số tác giả liên quan đến kết cấu có liên<br /> kết nửa cứng và liên kết đàn hồi.<br /> 1.6. Nhận xét chung.<br /> Đến thời điểm hiện tại ở Việt Nam và trên thế giới, các nghiên cứu về mô<br /> hình tính toán lõi cứng và hệ kết cấu bằng thanh công xôn theo các hướng tiếp<br /> cận khác nhau, độ cứng của thanh thường tính bằng tổng độ cứng của các kết<br /> cấu đứng gồm vách, lõi và cột, chưa kể đến độ cứng của sàn, trong khi sàn là<br /> một bộ phận quan trọng trong hệ kết cấu có độ cứng xác định.<br /> Việc nghiên cứu về sơ đồ tính là một nhiệm vụ quan trọng của Cơ học kết<br /> cấu, việc tách hệ kết cấu thực thành hai hệ: hệ lõi cứng và các hệ còn lại, liên<br /> kết giữa hai hệ này là các liên kết đàn hồi. Thông qua các đặc trưng cơ lý của<br /> các liên kết đàn hồi này có kể đến ảnh hưởng của các sàn đến sự làm việc của<br /> lõi cứng, còn ít được công bố kết quả nghiên cứu.<br /> 1.7. Một số giả thiết được sử dụng trong luận án<br /> 1.8. Mục đích, phương pháp, phạm vi và đối tượng nghiên cứu.<br /> CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH TÍNH TOÁN HỆ KẾT CẤU LÕI CỨNG NHIỀU<br /> TẦNG CÓ SƠ ĐỒ GIẰNG, CHỊU TẢI TRỌNG NGANG.<br /> Chương này mô hình hóa từ công trình thực về sơ đồ tính công trình (sơ đồ<br /> tính không gian phức tạp gồm lõi cứng, cột và sàn), từ sơ đồ tính không gian<br /> phức tạp chuyển về sơ đồ thanh công xôn xấp xỉ có kể đến ảnh hưởng của sàn,<br /> trong đó lõi cứng mô hình bằng các phần tử thanh liên kết ngàm vào móng, có<br /> liên kết nửa cứng giữa các phần tử thanh, cột và sàn liên kết với lõi cứng mô<br /> <br />