ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA KẾT CẤU KHUNG PHẢNG BẰNG THÉP

ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA KẾT CẤU KHUNG PHẢNG BẰNG THÉP

ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA KẾT CẤU KHUNG PHẢNG BẰNG THÉP CÓ LIÊN KẾT NỬA CỨNG VỚI THAM SỐ ĐẦU VÀO KHÔNG CHẮC CHẮN DANG KHOẢNG

MỞ ĐẦU

1. Cơ sở thực tiễn và khoa học của việc chọn đề tài:

– Cơ sở thực tiễn: Nghiên cứu các phương pháp tính toán xác định nội lực kết cấu có tham số đầu vào không chắc chắn dạng khoảng trên cơ sở sử dụng lý thuyết khoảng là một vấn đề đang được quan tâm của các nhà khoa học trên thế giới cũng như ở Việt Nam. Việc ứng dụng lý thuyết khoảng vào nghành kỹ thuật xây dựng để đánh giá độ tin cậy cho kết cấu nói chung và kết cấu thép có liên kết nửa cứng nói riêng là một vấn đề còn mới đang được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu ở Việt Nam.

– Cơ sở khoa học: Với nhiều quan điểm và mô hình đánh giá độ tin cậy khác nhau, trong luận văn tác giả áp dụng một quan điểm tính toán đánh giá độ tin cậy của kết cấu theo lý thuyết khoảng, để đánh giá độ tin cậy cho kết cấu khung thép có liên kết nửa cứng(liên kết đàn hồi). Công thức đánh giá khá đơn giản nhưng vẫn phản ảnh được tính chất không chắc chắn dạng khoảng của các tham số đầu vào ảnh hưởng đến bài toán kết cấu.

2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:

Nghiên cứu phương pháp đánh giá độ tin cậy của kết cấu khung phẳng bằng thép có liên kết nửa cứng trong trường hợp chịu tải trọng đứng và ngang xét đến các tham số khoảng ảnh hưởng đến bài toán đánh giá, từ đó đưa ra nội dung đánh giá độ tin cậy cho kết cấu khung phẳng 1 nhịp 2 tầng có liên kết nửa cứng theo mô hình khoảng.

3. Nội dung nghiên cứu của đề tài:

– Nghiên cứu cơ sở lý thuyết toán học số khoảng.

– Tìm hiểu phương pháp tính kết cấu khung thép có liên kết đàn hồi.

– Tìm hiểu và phân tích các mô hình đánh giá độ tin cậy của kết cấu theo lý thuyết sác xuất, lý thuyết tập mờ và lý thuyết khoảng.

– Nghiên cứu phương pháp “Tỷ số khoảng” đánh giá độ tin cậy của kết cấu khi xét hiệu ứng tải trọng của kết cấu, khả năng của kết cấu và liên kết đàn hồi là các tham số dạng số khoảng.

– Đưa ra ứng dụng tính toán xác định nội lực cho khung 2 tầng, 1 nhịp với độ cứng liên kết đàn hồi dạng khoảng chịu tải trọng tĩnh theo phương đứng. Đồng thời áp dụng công thức “Tỷ số khoảng” để đánh giá độ tin cậy về điều kiện bền cho kết cấu khung thép đang khảo sát.

4. Phương pháp nghiên cứu:

Nghiên cứu bằng lý thuyết kết hợp với ứng dụng tính toán số trên máy tính. Thu thập tài liệu trong nước và nước ngoài về vấn đề tính toán kết cấu khung thép có liên kết nửa cứng, tính độ tin cậy cho kết cấu theo các mô hình ngẫu nhiên, mô hình mờ và mô hình khoảng.

5. Cấu trúc của luận văn, các vấn đề cần giải quyết:

Luận văn gồm có : Phần mở đầu, 3 chương, phần kết luận, danh mục tài liệu tham khảo và phụ lục tính toán.

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Phân tích sự cần thiết của việc nghiên cứu khung thép liên kết đàn hồi[1]

Trong thiết kế kết cấu thép truyền thống, một cách gần đúng và đơn giản khi phân tích nội lực và chuyển vị khung thép, thường giả thiết liên kết giữa dầm và cột là liên kết cứng hoặc liên kết khớp lý tưởng. Tuy nhiên, trường hợp mô hình được coi là cứng, nhưng thực tế trong liên kết vẫn có độ đàn hồi nhất định do biến dạng của các phần tử được liên kết và biến dạng cục bộ của các phân tố nối như bulông, tấm nối… Qua kết quả của nhiều nghiên cứu thực nghiệm và sự làm việc thực tế của kết cấu, thấy rằng liên kết giữa dầm và cột trong kết cấu thép bằng liên kết bu lông và ngay cả liên kết hàn đều có độ đàn hồi nhất định. Vì vậy, mô hình liên kết đàn hồi cần được đưa vào để tính khung.

1.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng khung thép liên kết đàn hồi

1.3. Phân tích một số phương pháp đánh giá độ tin cậy của kết cấu

1.3.1. Mô hình ngẫu nhiên

Đánh giá mức độ an toàn của kết cấu theo quan điểm ngẫu nhiên, với quan niệm hai tập Q và R mang bản chất ngẫu nhiên, việc đánh giá thực hiện theo lý thuyết xác suất, số liệu đầu vào bên trong và tác động bên ngoài lên kết cấu được xử lý theo thống kê toán học. Kết quả đánh giá thể hiện qua xác suất của khoảng an toàn Prob(M=R-Q>0) hoặc xác suất phá hoại Prob(M=R-Q<0). Một số phương pháp thường được sử dụng để đánh giá mức độ an toàn của kết cấu theo mô hình ngẫu nhiên:

Phương pháp mức 2

Phương pháp tuyến tính hóa

1.3.2. Mô hình mờ

Mô hình mờ mang tính tổng quát, khi tính toán có thể thực hiện với tất cả các tham số đầu vào là các đại lượng mờ hoặc kết hợp với một số tham số là tiền định hay đại lượng ngẫu nhiên. Với cơ sở toán học là lý thuyết tập mờ, mô hình mờ cho phép xét đến các yếu tố không chính xác, không chắc chắn, thể hiện trong số liệu đầu vào cũng như sơ đồ tính của kết cấu, các giả thiết về vật liệu, trạng thái biến dạng,…

1.3.3. Mô hình khoảng

Tác giả trong [27] đã kết hợp lý thuyết độ tin cậy cổ điển với phép toán phân tích khoảng để đưa ra công thức đánh giá độ tin cậy dưới dạng khoảng của hệ kết cấu. Xác suất hỏng dạng khoảng của hệ kết cấu được xác định từ việc xử lý thống kê các tham số khoảng của các biến cơ bản.

1.4. Giới thiệu về số học khoảng

1.4.1. Một số phép toán của số học khoảng [17], [20], [26], [27]

1.4.1.1. Thuật toán min-max

Từ tập các biến đầu vào khoảng, mỗi biến được rời rạc trên miền giá trị của nó, tổ hợp tất cả các giá trị đầu vào ta được một tập các giá trị đầu ra, sử dụng phép tính min-max để xác định biến đầu ra khoảng. Cách làm này đơn giản nhưng phải thực hiện rất nhiều phép tính, phải rời rạc nhiều giá trị đầu ra dẫn đến dễ nhầm lẫn và sai sót.

1.4.1.2. Thuật toán tối ưu khoảng [5]

Thuật toán này được thực hiện dựa trên cơ sở tối ưu kết quả đầu ra khi các thông số đầu vào chứa tham số khoảng, lúc này thay vì sử dụng công cụ số học khoảng tính toán trực tiếp để tìm khoảng kết quả đầu ra, ta thực hiện tối ưu hàm mục tiêu để tìm ra các giá trị lớn nhất (maximum) và bé nhất (minimum) với các điều kiện ràng buộc là các biến số của hàm mục tiêu bị giới hạn trong khoảng của chúng:

yj = fj(x1, x2,… xn) ? min, với điều kiện aj ≤ xj ≤bj

yj = fj(x1, x2,… xn) ? max, với điều kiện aj ≤ xj ≤ bj

CHƯƠNG 2

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY KHUNG THÉP LIÊN KẾT ĐÀN HỒI THEO MÔ HÌNH KHOẢNG

2.1. Đặc điểm một số liên kết cơ bản trong kết cấu khung thép

Theo phương pháp thiết kế thông thường, giả thiết liên kết giữa dầm và cột là cứng hoặc khớp. Trong thực tế, qua nhiều kết quả thực nghiệm nhận thấy các loại liên kết đang được sử dụng đều có độ đàn hồi nhất định và thường nằm trong khoảng giữa hai trường hợp: liên kết cứng và liên kết khớp. Để có thể cho phép kể đến làm việc sát thực tế của các liên kết trong thiết kế khung thép, AISC 1999 (American Institute of Steel Construction) và EC3 (Eurocode 3), đã phân ra ba loại liên kết trong khung thép như sau:

  • Loại 1 – Liên kết cứng.
  • Loại 2 – Liên kết khớp.
  • Loại 3 – Liên kết đàn hồi.

2.2. Phân tích nội lực khung thép liên kết đàn hồi theo phương pháp chuyển vị

Trong luận văn này, tác giả sử dụng Bảng các phần tử mẫu trong tài liệu [1] (TS.Vũ Quốc Anh, Tính toán và thiết kế khung thép liên kết đàn hồi, Phụ lục 3.tr.181 ) dùng để giải bài toán nội lực và chuyển vị của khung thép liên kết đàn hồi.

2.3. Phương pháp đánh giá độ tin cậy kết cấu theo công thức “Tỷ số khoảng”[4]

2.3.1.Mở đầu

Như chúng ta đã biết, mọi phép đánh giá đều là phép so sánh hai véc tơ, rộng hơn là hai tập, tổng quát là hai không gian, để thống nhất, ta sử dụng phép so sánh của hai véc tơ.

Véc tơ 1 là véc tơ tiêu chuẩn hay có thể gọi là véc tơ chứa các tiêu chí đánh giá, có số chiều bằng số lượng các tiêu chí về chất lượng kỹ thuật, mỹ thuật, kinh tế…

Véc tơ 2 là véc tơ trạng thái của đối tượng được đánh giá. Véc tơ này, có số chiều và đơn vị đo mỗi chiều tương ứng với véc tơ 1

2.3.2.Công thức đánh giá

Hình 2.4.Số khoảng

Hình 2.5.Số khoảng

Ril

Qiu

x

Qil

0

0

Riu

x

Hình 2.6. Mô hình giao thoa khoảng

Riu

x

Ril

0

Qil

Qiu

Hình 2.7a.

Mil

Miu

x

Mil

0

0

Miu

x

Hình 2.7c.

Hình 2.7b.

Mil

0

Miu

x

Hình 2.7. Các trường hợp tập khoảng an toàn

Trong đó : – Mil = min(Riu– Qiu , Riu– Qil , Ril– Qiu , Ril– Qil).

– Miu = max(Riu– Qiu , Riu– Qil , Ril– Qiu , Ril– Qil).

2.5. Sơ đồ khối các bước phân tích độ tin cậy cho kết cấu

Sau khi xác định được nội lực cho kết cấu khung thép có liên kết đàn hồi theo phương pháp chuyển vị, áp dung công thức “Tỷ số khoảng” để đánh giá độ tin cậy về độ bền cho kết cấu khung đang khảo sát, có thể tóm tắt các bước phân tích và đánh giá độ tin cậy cho kết cấu khung thép có liên kết đàn hồi như hình 2.8.

Tham số vật liệu,kích thước hình học khoảng

Tham số tải trọng dạng số khoảng

– Xác định các biểu đồ mô men đơn vị và (M0P)

– Xác định các hệ số phản lực đơn vị

– Xác định hệ số phản lực do tải trọng

BÀI TOÁN VÀ SỐ LIỆU ĐẦU VÀO

CHUYỂN PHƯƠNG TRÌNH VỀ DẠNG:

THUẬT TOÁN TỐI ƯU KHOẢNG -PHẦN MỀM MAPLE

KẾT QUẢ CÁC THÀNH PHẦN CHUYỂN VỊ KHOẢNG CỦA NÚT.

HỆ PHƯƠNG TRÌNH CHÍNH TẮC DẠNG KHOẢNG

NỘI LỰC KHOẢNG TRONG KẾT CẤU

ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY THEO ĐIỀU KIỆN BỀN

Kết cấu khung thép có liên kết đàn hồi

Hình 2.8.Sơ đồ các bước phân tích và đánh giá độ tin cậy kết cấu

2.6. Kết luận chương

Trong chương 2 tác giả luận văn đã trình bày một số đặc điểm và cấu tạo của liên kết đàn hồi giữa dầm thép với cột thép. Đồng thời luận văn đã trình bày cách phân tích xác định nội lực cho kết cấu khung thép xét đến độ đàn hồi của liên kết theo phương pháp chuyển vị và cách đánh giá độ tin cậy cho kết cấu theo công thức “Tỷ số khoảng” làm cơ sở lý thuyết cho ứng dụng tính toán trong chương 3.

CHƯƠNG 3

ỨNG DỤNG ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY KHOẢNG CỦA KẾT CẤU KHUNG THÉP LIÊN KẾT ĐÀN HỒI

Trong chương này luận văn trình bày ứng dụng tính toán độ tin cậy cho kết cấu khung phẳng bằng thép có liên kết đàn hồi giữa dầm và cột chịu tải trọng tĩnh.

3.1. Đặt bài toán và số liệu đầu vào

Cho kết cấu khung phẳng bằng thép có liên kết đàn hồi, dầm và cột có tiết diện chữ I.27a chịu tải trọng phân bố đều dạng số khoảng. Sơ đồ hệ khung được thể hiện như hình 3.1. Hãy phân tích nội lực và đánh giá độ tin cậy cho kết cấu khung.

Hình 3.1. Sơ đồ kết cấu khung thép liên kết đàn hồi

h=3.5m

h=3.5m

l = 7m

C1

C2

C3

C4

D6

D5

=(qL , qU)=(0.225 , 0.275) kN/cm : Tải trọng phân bố khoảng

=(kL, kU)=(495600 , 991200) (kNcm/rad): độ cứng của liên kết

=(EL , EU)=(18 , 22)103 kN/cm2: mô đun dạng khoảng vật liệu thép

I.27a : J = 5500 cm4, W = 407 cm3, A = 43.2 cm2

= J/h

= [18.9 , 23.1] (kN/cm2) : ứng suất cho phép dạng khoảng của kết cấu

3.2. Xác định nội lực cho kết cấu khung

Từ sơ đồ ta nhận thấy hệ đối xứng chịu tải trọng đối xứng, để đơn giản ta tính cho nửa hệ hình 3.2. Dùng phương pháp chuyển vị, bỏ qua ảnh hưởng biến dạng đàn hồi dọc trục và biến dạng trượt, xác định được hệ cơ bản hình 3.3.

h=3.5m

h=3.5m

l /2= 3.5m

h=3.5m

h=3.5m

l /2= 3.5m

Hình 3.2.Sơ đồ tính 1/2 hệ kết cấu

Hình 3.3.Hệ cơ bản 1/2 hệ kết cấu

Sử dụng bảng phần tử mẫu được xây dựng trong [1] để xác định các biểu đồ mô men đơn vị do các chuyển vị cưỡng bức khi bằng đơn vị gây ra trên hệ cơ bản và biểu đồ mô men do tải trọng tác dụng trên hệ cơ bản như Hình 3.4a, b,c.

Hình 3.4a.Biểu đồ ()

Hình 3.4b.Biểu đồ ()

;

K

Hình 3.4c.Biểu đồ ()

K

;

Hệ Phương trình chính tắc:

(3.1)

Giải hệ phương trình (3.1) ta có:

;

;

Từ công thức :

(M) = (). + (). + ()

Ta có biểu đồ mômen cho toàn hệ như hình 3.5:

Hình 3.5. Dạng biểu đồ mômen của toàn hệ

E

F

D

K

G

4.

2.

2.

2. +4i.

A

B

Từ biểu đồ mô men xác định được lực dọc và lực cắt của hệ kết cấu theo phương pháp tính của cơ học kết cấu. Kết quả nội lực là hàm số phụ thuộc vào các đại lượng , là các đại lượng khoảng. Dùng thuật toán Tối ưu khoảng kết hợp với phần mềm Maple 13 để tối ưu xác định các giá trị nội lực khoảng cho các phần tử kết cấu và cho hệ kết cấu(Phụ lục, tr.01), từ đó áp dụng công thức “Tỷ số khoảng” đánh giá độ tin cậy cho kết cấu đang khảo sát.

3.3. Đánh giá độ tin cậy cho kết cấu theo công thức “Tỷ số khoảng”

3.3.1. Xác định nội lực các phần tử dầm cột của hệ kết cấu

Kết quả nội lực của từng phần tử kết cấu khung được thể hiện như trong Bảng 3.1& 3.2.

Bảng 3.1. Kết quả nội lực của phần tử cột khung

Phần tửNội lực chân cột dạng khoảng
Mômen (kN.cm)Lực dọc (kN)
Cột 1[1582.620 , 2558.587][157.5 , 192.5]
Cột 2[1582.620 , 2558.587][157.5 , 192.5]
Cột 3[4819.000 , 7521.967][78.75 , 96.25]
Cột 4[4819.000 , 7521.967][78.75 , 96.25]

Trong bảng trên, giá trị lực dọc phần tử cột được thể hiện giá trị dương để dể tính toán độ tin cậy, tuy nhiên các cột đều chịu nén(theo qui ước là giá trị âm).

Bảng 3.2.Kết quả nội lực của phần tử dầm khung

Phần tửMômen lớn nhất trong dầm

(kN.cm).103

Dầm 5[7040.651 , 10513.757]
Dầm 6[7626.914 , 10953.860]

Trong bảng trên, giá trị mômen được thể hiện giá trị dương để dể tính toán, tất cả mômen này đều làm căng thớ dưới của dầm(mômen tại giữa nhịp).

3.3.2. Đánh giá độ tin cậy của hệ kết cấu

Để đánh giá độ tin cậy của hệ kết cấu, cần tính độ tin cậy của từng phần tử kết cấu theo công thức “Tỷ số khoảng” và sau đó tính toán độ tin cậy cho toàn bộ kết cấu theo công thức (2.23).

Độ tin cậy của phần tử dầm theo điều kiện bền[6]:

= = hay Qd ≤ Rd (3.1)

với: Qd ==

Rd =

Độ tin cậy của phần tử cột theo điều kiện bền:

== hay Qc ≤ Rc (3.2)

với: QC =

Rc =

Khi các tham số đầu vào có dạng số khoảng thì điều kiện bền của phần tử dầm, cột có dạng như dưới:

(3.3)(3.4)

Kết quả tính toán độ tin cậy của phần tử hệ kết cấu theo công thức “Tỷ số khoảng” như trong Bảng 3.3& 3.4.

Bảng 3.3.Kết quả tính độ tin cậy phần cột kết cấu

Phần tửKhả năng tiết diện

(kN/cm2)

Trạng thái tiết diện kN/cm2)Độ tin cậy theo”Tỷ số khoảng”
Cột 1[18.9, 23.1][7.543 , 10.742]1.000000
Cột 2[18.9, 23.1][7.543 , 10.742]1.000000
Cột 3[18.9, 23.1][13.663 , 20.707]0.839292
Cột 4[18.9, 23.1][13.663 , 20.707]0.839292

Bảng 3.4.Kết quả tính độ tin cậy phần tử dầm kết cấu

Phần tửKhả năng tiết diện

(kN/cm2)

Trạng thái tiết diện kN/cm2)Độ tin cậy theo”Tỷ số khoảng”
Dầm 5[18.9, 23.1][17.299 , 25.832]0.455624
Dầm 6[18.9, 23.1][18.739 , 26.914]0.352404

Độ tin cậy của hệ kết cấu được đánh giá theo công thức (2.23):

≤ Ps ≤ min(,,…,)=min (2.23)

Vậy độ tin cậy khoảng của hệ kết cấu : 0.113103 ≤ Ps ≤ 0.352404

3.3.3. Khảo sát độ tin cậy của hệ kết cấu khi tăng tiết diện dầm

Từ kết quả đánh giá độ tin cậy của hệ kết cấu, xét thấy phần tử dầm có độ tin cậy rất bé do tiết diện dầm nhỏ, làm cho độ tin cậy của cả hệ kết cấu cũng rất bé. Để tăng độ tin cậy của hệ kết cấu, trong phần này luận văn khảo sát độ tin cậy của hệ khi tăng dần diện dầm trong trường hợp vẫn giữ nguyên tiết diện cộtI.27a có các thông số: J = 5500 cm4 ; W = 407 cm3 ; A = 43.2 cm2 ; = J/h

Tiết diện dầm được khảo sát gồm : I.27a; I.30; I.30a; I.33; I.36; với các thông số như bảng dưới:

Bảng 3.5. Các thông số đặc trưng tiết diện dầm

Số hiệu thépCác thông số đặc trưng tiết diện
Jd

(cm4)

W

(cm3)

A

(cm2)

Độ cứng qui đổi

id=*Jd/h

I.27a550040743,215,714
I.30708047246,520,234
I.30a778051849,922,229
I.33984059753,828,114
I.361338074361,438,229

Tương ứng với từng tiết diện dầm, tiến hành tính toán nội lực của kết cấu khung thép liên kết đàn hồi đang khảo sát, từ đó đánh giá độ tin cậy cho kết cấu. Toàn bộ quá trình tính toán được lập trong phần mềm Maple 13 cho ra kết quả nội lực và độ tin cậy của hệ kết cấu tương ứng với các số hiệu thép khảo sát.

3.3.3.1. Sử dụng tiết diện dầm I.30.

Bảng 3.6.Kết quả nội lực và độ tin cậy của phần tử cột khung

Phần tửNội lực chân cột dạng khoảngĐộ tin cậy theo

“Tỷ số khoảng”

Mômen (kN.cm)Lực dọc (kN)
Cột 1[1416.942, 2404.585][157.5 , 192.5]1.000000
Cột 2[1416.942, 2404.585][157.5 , 192.5]1.000000
Cột 3[4241.641, 6876.821][78.75 , 96.25]0.979749
Cột 4[4241.641, 6876.821][78.75 , 96.25]0.979749

Bảng 3.7.Kết quả nội lực và độ tin cậy của phần tử dầm khung

Phần tửMômen lớn nhất trong dầm

(kN.cm).103

Độ tin cậy theo

“Tỷ số khoảng”

Dầm 5[7525.077 , 11220.955]0.594920
Dầm 6[8154.760, 11659.522]0.500886

Độ tin cậy khoảng của hệ kết cấu: 0.286040 ≤ Ps ≤ 0.500886

3.3.3.2. Sử dụng tiết diện dầm I.30a.

Bảng 3.8.Kết quả nội lực và độ tin cậy của phần tử cột khung

Phần tửNội lực chân cột dạng khoảngĐộ tin cậy theo

“Tỷ số khoảng”

Mômen (kN.cm)Lực dọc (kN)
Cột 1[1353.962, 2341.278][157.5 , 192.5]1.000000
Cột 2[1416.942, 2404.585][157.5 , 192.5]1.000000
Cột 3[4027.943, 6625.578][78.75 , 96.25]1.000000
Cột 4[4027.943, 6625.578][78.75 , 96.25]1.000000

Bảng 3.9.Kết quả nội lực và độ tin cậy của phần tử dầm khung

Phần tửMômen lớn nhất trong dầm(kN.cm).103Độ tin cậy theo

“Tỷ số khoảng”

Dầm 5[7718.502 , 11486.254]0.714630
Dầm 6[8360.323, 11920.708]0.628572

Độ tin cậy khoảng của hệ kết cấu : 0.449196 ≤ Ps ≤ 0.628672

3.3.3.3. Sử dụng tiết diện dầm I.33.

Bảng 3.10.Kết quả nội lực và độ tin cậy của phần tử cột khung

Phần tửNội lực chân cột dạng khoảngĐộ tin cậy theo

“Tỷ số khoảng”

Mômen (kN.cm)Lực dọc (kN)
Cột 1[1197.006, 2170.992][157.5 , 192.5]1.000000
Cột 2[1197.006, 2170.992][157.5 , 192.5]1.000000
Cột 3[3508.051, 5983.524][78.75 , 96.25]1.000000
Cột 4[3508.051, 5983.524][78.75 , 96.25]1.000000

Bảng 3.11.Kết quả nội lực và độ tin cậy của phần tử dầm khung

Phần tửMômen lớn nhất trong dầm(kN.cm).103Độ tin cậy theo

“Tỷ số khoảng”

Dầm 5[7525.077 , 11220.955]0.866651
Dầm 6[8154.760, 11659.522]0.793970

Độ tin cậy khoảng của hệ kết cấu : 0.688095 ≤ Ps ≤ 0.793970

3.3.3.4. Sử dụng tiết diện dầm I.36.

Bảng 3.12.Kết quả nội lực và độ tin cậy của phần tử cột khung

Phần tửNội lực chân cột dạng khoảngĐộ tin cậy theo

“Tỷ số khoảng”

Mômen (kN.cm)Lực dọc (kN)
Cột 1[997.626 , 1926.123][157.5 , 192.5]1.000000
Cột 2[997.626 , 1926.123][157.5 , 192.5]1.000000
Cột 3[2871.520 , 5131.539][78.75 , 96.25]1.000000
Cột 4[2871.520 , 5131.539][78.75 , 96.25]1.000000

Bảng 3.13.Kết quả nội lực và độ tin cậy của phần tử dầm khung

Phần tửMômen lớn nhất trong dầm(kN.cm).103Độ tin cậy theo

“Tỷ số khoảng”

Dầm 5[8924.125 , 12955.120]1.000000
Dầm 6[9582.718, 13334.114]1.000000

Độ tin cậy của hệ kết cấu : Ps = 1.000000

3.3.3.5. Mối quan hệ giữa độ tin cậy và tiết diện dầm

Từ kết quả tính toán khảo sát nội lực và độ tin cậy cho phần tử kết cấu và cho hệ kết cấu ở phần trên, luận văn tổng hợp mối quan hệ giữa đặc trưng tiết diện dầm và độ tin cậy của hệ kết cấu như bảng dưới.

Bảng 3.14. Kết quả Độ tin cậy của phần tử dầm theo tiết diện dầm

Phần tửĐộ tin cậy theo đặc trưng tiết diện dầm
I.27aI.30I.30aI.33I.36
Dầm 50.4556240.5949200.7146300.8666511.000000
Dầm 60.3524040.5008860.6285720.7939701.000000

Bảng 3.15.Kết quả độ tin cậy của phần cột khung theo tiết diện dầm

Phần tửĐộ tin cậy theo đặc trưng tiết diện dầm
I.27aI.30I.30aI.33I.36
Cột 11.0000001.0000001.0000001.0000001.000000
Cột 21.0000001.0000001.0000001.0000001.000000
Cột 30.8392920.9797491.0000001.0000001.000000
Cột 40.8392920.9797491.0000001.0000001.000000

Bảng 3.16. Kết quả Độ tin cậy hệ kết cấu theo tiết diện dầm

Tiết diện dầmĐộ tin cậy hệ Độ không tin cậy hệ
Ps minPs maxPf maxPf min
I.27a-(J 5500)0.1131030.3524040.88690.6476
I.30 -(J=7080)0.2860400.5008860.713960.49911
I.30a-(J=7780)0.4491960.6286720.55080.37133
I.33 -(J=9840)0.6880950.7939700.311910.20603
I.36-(J=13380)1.0000001.00000000

Hình 3.6. Mối quan hệ giữa đặc trưng tiết diện dầm và độ tin cậy hệ

Đồ thị trên hình vẽ 3.6 cho thấy xu hướng độ tin cậy của hệ kết cấu tăng dần khi đăc trưng tiết diện dầm tăng dần đồng thời độ không tin cậy của hệ kết cấu giảm dần theo đúng qui luật của lý thuyết độ tin cậy. Điểm giao nhau của đường thể hiện Độ tin cậy và đường thể hiện Độ không tin cậy chính là điểm xác suất hỏng 50% và xác suất an toàn là 50%. Dựa vào đồ thị ta thấy tại vị tí tiết diện dầm I.36 -(J=13380 cm4) thì độ tin cậy của hệ kết cấu:

Psmin =Psmax=1 và độ không tin cậy Pfmin =Pfmax=0 đó chính là vị trí tối ưu của tiết diện cần chọn cho hệ kết cấu.

3.4. Kết luận chương

Nội dung chính của chương 3 trình bày một ứn dụng tính toán độ tin cậy của kết cấu khung phẳng bằng thép có liên kết đàn hồi. Tác giả luận văn đã sử dụng bảng phần tử mẫu trong [1] phân tích xác định trạng thái nội lực của hệ kết cấu khung thép có liên kết đàn hồi theo phương pháp chuyển vị, và đã kết hợp thuật toán tối ưu khoảng để xác định giá trị nội lực của hệ kết cấu dưới dạng khoảng khi các tham số tải trọng, liên kết đàn hồi và của đặc trưng vật liệu là các số khoảng. Từ đó áp dụng công thức “tỷ số khoảng” để đánh giá độ tin cậy cho từng phần tử kết cấu và cho cả hệ kết cấu. Từ kết quả tính toán độ tin cậy của kết cấu có thể đề xuất biện pháp nâng cao độ tin cậy của kết cấu ví dụ như khảo sát độ tin cậy theo sự tăng dần của tiết diện kết cấu, rồi chọn tiết diện hợp lý cho kết cấu.

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

* KẾT LUẬN

1. Luận văn đã trình bày tổng quan về quá trình phát triển và nghiên cứu tính toán kết cấu khung thép có xét đến liên kết đàn hồi, phân tích một số các mô hình đánh giá độ tin cậy của kết cấu công trình. Sử dụng phương pháp chuyển vị và sơ đồ các bước phân tích đánh giá độ tin cậy của kết cấu theo công thức “Tỷ số khoảng” trong trường hợp có tham số đầu vào dạng số khoảng.

2. Trên cơ sở kết hợp nghiên cứu các nội dung lý thuyết, luận văn đã phân tích trạng thái nội lực hệ kết cấu khung thép có liên kết đàn hồi 1 nhịp 2 tầng chịu tải trọng tĩnh trong trường hợp có tham số đầu vào dạng khoảng và ứng dụng công thức “Tỷ số khoảng” để đánh giá độ tin cậy cho kết cấu. Kết quả tính toán thấy rằng độ tin cậy của hệ kết cấu nằm trong khoảng (0.113103 ≤ Ps ≤ 0.352404) là khá bé và nguyên nhân chính là do các phần tử dầm có độ tin cậy bé. Vì vậy, để cải thiện độ tin cậy của hệ kết cấu luận văn đã đưa ra phương án khảo sát tăng tiết diện của các phần tử dầm và đã cho ra kết quả độ tin cậy của hệ kết cấu tăng dần tương ứng với các tiết diện dầm thay đổi và bằng 1 khi tiết diện dầm là I36.

3. Tóm lại, qua việc phân tích trạng thái nội lực hệ kết cấu khung thép có liên kết đàn hồi 1 nhịp 2 tầng chịu tải trọng tĩnh trong trường hợp có tham số đầu vào dạng khoảng, luận văn đã đưa ra được cách đánh giá độ tin cậy của hệ kết cấu hay là một công trình cụ thể. Từ đó, chúng ta biết được độ tin cậy của hệ kết cấu để có cơ sở đánh giá cũng như đưa ra giải pháp phù hợp để cải thiện độ tin cậy của kết cấu công trình.

* HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI

Phân tích và đánh giá độ tin cậy của kết cấu khung thép có xét đến tính không chắc chắn của liên kết đàn hồi và đặc trưng vật liệu trong trường hợp chịu tải trọng động.

LIỆN HỆ:

SĐT+ZALO: 0935568275

E:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\LUAN VAN DUY TAN\LUAN VAN DUY TAN\VO XUAN TAN

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *