NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH CỤC BỘ CỦA DẦM THÉP CHỮ I BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN
Tính cấp thiết của đề tài
- Trong những năm gần đây, kết cấu thép đã được phát triển rộng rãi và trở nên quen thuộc trong ngành xây dựng Việt Nam, đặc biệt là nhà nhịp lớn và nhà cao tầng. Trong kết cấu khung nhà công nghiệp có nhiều sản phẩm của các nhà sản xuất nổi tiếng như Zamil Steel, Kerby, BPH…
- Kết cấu công trình khi tính toán cần đảm về độ bền và độ ổn định, đặc biệt là độ ổn định đối với kết cấu thép. Nhiều trường hợp tính toán đảm bảo khả năng chịu tải trọng về độ bền nhưng không đảm bảo ổn định nên nguy cơ kết cấu bị phá hoại là rất lớn.
Hình Mất ổn định của bụng và cánh dầm
- Hiện nay, công nghệ vật liệu phát triển mạnh mẽ nên thép cường độ cao đang ứng dụng ngày càng phổ biến. Thông thường thép cường độ càng cao thì cấu kiện thiết kế càng mãnh hơn, dẫn đến rất dễ bị mất ổn định cục bộ.
- Việc tính toán mất ổn định cục bộ trong tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép của Việt Nam TCVN 5575:2012 được quy định bằng cách giới hạn độ mảnh của các bản thép, tức là không cho bản bị mất ổn định trước khi ứng suất trong bản đạt đến giới hạn chảy của thép. Các mô hình tính toán chủ yếu dựa trên các quan niệm gần đúng như bản bụng dầm ngàm đàn hồi vào cánh, bản cánh dầm liên kết với bụng… Đề tài này đề xuất dùng phương pháp phần tử hữu hạn để nghiên cứu khả năng chịu lực của dầm khi xét đến mất ổn định cục bộ của các bản thép trong tiết diện dầm. Phương pháp phần tử hữu hạn sẽ mô hình dầm bằng tổ hợp các phần tử tấm mỏng, việc tính toán mất ổn định sẽ được xét một cách tổng thể, dựa vào sự suy biến của ma trận độ cứng.
Một số hình ảnh về mất ổn định cục bộ của dầm mô hình bằng PTHH
- Thiết lập được mô hình PTHH tính toán ổn định cục bộ dầm chữ I và tính toán trong phần mềm ANSYS.
- Dùng kết quả của phương pháp PTHH để so sánh và đánh giá với quy định trong TCVN 5575:2012.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Dầm thép chữ I.
- Phạm vi nghiên cứu: Ổn định cục bộ.
- Phương pháp lí thuyết: Thu thập tài liệu; tìm hiểu lý thuyết tính toán ổn định cục bộ của dầm.
- Phương pháp số: Lập mô hình phân tích trong phần mềm ANSYS, tính toán và phân tích ổn định cục bộ của một số dầm cơ bản.
- Tổng hợp lý thuyết tính toán ổn định cục bộ dầm thép chữ I đối với một số cấu kiện dầm cơ bản.
- Phương pháp tính toán ổn định cục bộ bằng PTHH.
- Bảng số liệu tính toán của các ví dụ cụ thể, các kết luận khi so sánh với TCVN 5575:2012.
Đề tài được tổ chức gồm phần mở đầu, ba chương chính và phần kết luận. Cụ thể:
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về mất ổn định của dầm thép.
Chương 2:Tính toán ổn định cục bộ dầm thép bằng phương pháp PTHH.
Chương 3: Một số ví dụ về tính toán ổn định cục bộ bằng phương pháp PTHH.
Kết luận và kiến nghị
TỔNG QUAN VỀ SỰ MẤT ỔN ĐỊNH CỦA DẦM THÉP
SƠ LƯỢC VỀ NGUYÊN LÍ TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÉP TRONG CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG
– Nhóm TTGH thứ nhất: mất khả năng chịu lực do mất bền hoặc do mất ổn định tổng thể.
- Nhóm TTGH thứ hai: không còn sử dụng bình thường được do biến dạng quá mức.
1.2. KHÁI NIỆM VỀ ỔN ĐỊNH KẾT CẤU
a. Hiện tượng mất ổn định vị trí
b. Hiện tượng mất ổn định về dạng cân bằng trong trạng thái biến dạng
a. Tiêu chí dưới dạng tĩnh học
b. Tiêu chí dưới dạng năng lượng:
c. Tiêu chí dưới dạng động lực học
a. Các phương pháp tĩnh học
b. Các phương pháp năng lượng
c. Phương pháp động lực học
- 1.3.1. Ổn định của tấm chữ nhật chịu nén đều có hai cạnh tựa đơn đối nhau vuông góc với phương lực nén còn hai cạnh kia có điều kiện biên tự do
- 1.3.2. Ổn định của tấm chữ nhật dưới tác dụng của ứng suất trượt
- 1.3.3. Ổn định của tấm chữ nhật chịu uốn và trượt
- 1.3.4. Ổn định của tấm được gia cường bởi các sườn
- 1.3.5. Ổn định của tấm ngoài giới hạn tỷ lệ
1.4. CÁC DẠNG MẤT ỔN ĐỊNH CỤC BỘ CỦA DẦM THÉP TỔ HỢP CHỮ I
Hình 1.16. Mất ổn định cục bộ bản cánh nén
a. Mất ổn định bản bụng dầm dưới tác dụng của ứng suất tiếp
Hình 1.17. Mất ổn định bụng dầm dưới tác dụng của ứng suất tiếp
b. Mất ổn định bản bụng dầm dưới tác dụng của ứng suất pháp
Hình 1.18. Mất ổn định bụng dầm dưới tác dụng của ứng suất pháp
c. Mất ổn định bản bụng dầm dưới tác dụng đồng thời của ứng suất pháp và ứng suất tiếp
1.5. TÍNH TOÁN MẤT ỔN ĐỊNH CỤC BỘ THEO TCVN 5575:2012
Chương 1 đã hệ thống hóa được các vấn đề trong thiết kế kết cấu thép, trong đó chú trọng đến vấn đề ổn định của tấm mỏng. Phương pháp tính toán ổn định cục bộ của dầm tổ hợp tiết diện chữ I theo tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép TCVN 5575:2012 cũng được sơ lược lại để làm cơ sở tính toán trong các chương tiếp theo.
CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CỤC BỘ CỦA DẦM THÉP
2.1. GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP PTHH
Hiện có nhiều phần mềm PTHH nổi tiếng như: ANSYS, ABAQAUS, SAP, v.v.
– Qui tắc chia miền thành các phần tử
Phần tử qui chiếu ba chiều
F:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\DAI HOC DA NANG\LY LUAN VA PHUONG PHAP DẠY HOC VAT LY\XAY DUNG CONG TRINH DD&DN\TRAN NGUYEN PHONG\New folder (2)
