PHÂN TÍCH NỘI LỰC KHUNG THÉP NHÀ DÂN DỤNG CÓ KỂ ĐẾN BIẾN DẠNG THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU EC3

PHÂN TÍCH NỘI LỰC KHUNG THÉP NHÀ DÂN DỤNG CÓ KỂ ĐẾN BIẾN DẠNG THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU EC3

1. Lý do chọn đề tài

Sự phát triển lớn mạnh, nhanh chóng của nền kinh tế nước ta đòi hỏi phải xây dựng nhanh nhất, chất lượng tốt nhất hàng loạt các nhà nhịp lớn cho xưởng sản xuất, công trình văn hóa thể thao và các nhà cao tầng cho công sở, chung cư… Do những ưu điểm vượt trội về khả năng chịu lực lớn, về độ tin cậy cao, và đặc biệt là tính linh động trong áp dụng nên kết cấu thép đang và sẽ được ứng dụng ngày càng nhiều.

Kết cấu khung thép chế tạo và lắp ráp nhanh, không tốn ván khuôn, nhanh chóng đưa công trình vào sử dụng; có tiết diện cấu kiện bằng thép nhỏ nên tận dụng được nhiều nhất không gian sử dụng. Tuy nhiên, thép là vật liệu quý nên việc tiết kiệm kim loại luôn được đặt lên hàng đầu trong mục tiêu hạ giá thành.

Nhiệm vụ tiết kiệm thép, về cơ bản được giải quyết trong quá trình thiết kế. Sử dụng mô hình tính toán chính xác, để có nội lực đúng là một công việc có tác dụng lớn đến việc tiết kiệm thép. Theo truyền thống, người thiết kế thường tính toán nội lực theo sơ đồ ban đầu; sơ đồ này là đơn giản, dễ tính, nhưng làm như vậy sẽ cho nội lực không chính xác. Kể đến biến dạng làm thay đổi sơ đồ tính trong quá trình chịu lực, sẽ cho giá trị nội lực chính xác hơn, nhưng việc tính toán phân tích sẽ khó khăn hơn. Trước đây việc làm này là không thể; hiện tại, do kỹ thuật tính toán đã phát triển mạnh, cho phép phân tích kết cấu có kể đến sự thay đổi của sơ đồ tính (phân tích bậc 2).

2. Mục tiêu nghiên cứu

Luận văn này nhằm làm rõ quy trình tính toán kết cấu khung thép theo phân tích bậc 2, chứng tỏ sự khác biệt so với phân tích bậc 1; tiến hành một số ví dụ bằng số để minh họa, như một tài liệu hướng dẫn thiết kế, nhằm giúp các kỹ sư thiết kế có một trình tự hướng đi đúng và tiện lợi

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Do yêu cầu và khuôn khổ về thời gian và điều kiện, Luận văn này chỉ hạn chế việc khảo sát các khung thông dụng bằng thép, tiết diện đặc, chịu tải trọng tĩnh.

Luận văn tiến hành các ví dụ bằng số để minh họa cách tính, trình tự tính; so sánh, phân tích, nhận xét về sự phân bố nội lực và ứng xử của các tiết diện, cấu kiện giữa hai cách phân tích

4. Phương pháp nghiên cứu

Luận văn tìm hiểu các quy định của các quy phạm, các tài liệu hướng dẫn của Tiêu chuẩn Châu Âu EC và Tiêu chuẩn Mỹ AISC về phương pháp thiết kế kết cấu khung thép có kể đến biến dạng trong quá trình chịu lực (phân tích bậc 2); tiến hành các ví dụ bằng số để so sánh ứng xử kkhi thay đổi số nhịp, số tầng của khung.

* Mục tiêu cần đạt được

Phân tích bậc 2 trong kết cấu thép, hiện vẫn còn khá xa lạ đối với đa số kỹ sư thiết kế; Đề tài này nhằm làm rõ quy trình tính toán kết cấu khung thép theo phân tích bậc 2, chứng tỏ sự khác biệt so với phân tích bậc 1; tiến hành một số ví dụ bằng số để minh họa. Kết quả và sự tiến hành của luận văn sẽ như một tài liệu hướng dẫn thiết kế, nhằm giúp các kỹ sư thiết kế có một trình tự hướng đi đúng và tiện lợi, nhằm đạt được hiệu quả kinh tế trong xây dựng..

Sự tiến hành này dựa trên cơ sở là hiện nay nhà nước ta cho phép thiết kế công trình không chỉ bằng TCVN mà có thể tiến hành theo một số Tiêu chuẩn thiết kế khác nữa; phổ biến nhất là dùng Tiêu chuẩn Mỹ AISC và Tiêu chuẩn Châu Âu EC. Luận văn này sẽ sử dụng EC3 trong phân tích khung thuần thép.

5. Bố cục luận văn: Với mục đích và tiêu chí nêu trên, luận văn bao gồm phần mở đầu, phần kết luận kiến nghị và ba chương chính sau đây:

– Chương 1: Tổng quan về vật liệu thép, sự làm việc của khung thép;

– Chương 2: Nguyên lý tính toán khung thép phân tích bậc 2 theo Quy định của Tiêu chuẩn châu Âu EC3;

– Chương 3: Ví dụ tính toán khung thép phân tích bậc 2 theo EC3

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU VÀ

KẾT CẤU KHUNG THÉP

1.1. TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU KHUNG THÉP

1.1.1. Sơ lược sự phát triển của kết cấu khung thép

Trênthế giới việc áp dụng kết cấu khung bằng thép vào xây dựng công trình nhà được bắt đầu từ những năm 1940. Ban đầu là việc sử dụng các tiết diện thành dày, tiếp theo là việc áp dụng cấu kiện thành mỏng (từ năm 1946) để làm khung và sàn của nhà xưởng, nhà kho, nhà dân dụng, nhà nhiều tầng; cùng sử dụng kết hợp với các cấu kiện cán nóng có thành dày hơn để làm dầm, sàn, cột công trình.

1.1.2. Tình hình ứng dụng khung thép nhà dân dụng ở Việt Nam

Trong công cuộc cải cách, công nghiệp hoá và hiện đại hoá ngành xây dựng, kết cấu thép đóng một vai trò hết sức quan trọng. Việc áp dụng khoa học và công nghệ tiên tiến cũng như nghiên cứu, hoàn thiện phương pháp tính toán là hết sức cần thiết đối với công trình kết cấu thép.

Hình 1.9. Diamond Plaza (TP Hồ Chí Minh)

1.1.3. Ưu khuyết điểm của kết cấu khung thép

a. Ưu điểm

– Giảm lượng thép từ khoảng 20% đến 30%,

– Thi công nhanh, giảm đến 35% thời gian chế tạo và lắp dựng đối với toàn bộ kết cấu nhà.

– Dễ dàng tạo được không gian nhịp lớn, đặc biệt là cơ động, dễ mở rộng và thay đổi theo công nghệ sản xuất yêu cầu.

– Hình dạng tiết diện đa dạng, nguồn vật tư dồi dào

– Chịu được tải trọng lớn, có tính thẩm mỹ cao

b. Khuyết điểm

– Giá thành vật liệu cao

– Tốn chi phí sơn phòng rỉ và cần bảo dưỡng định kỳ

– Khi lắp dựng phải có thiết bị chuyên dụng

– Cấu kiện không chịu được nhiệt độ cao khi thành quá mỏng

1.1.4. Các hình dạng tiết diện cấu kiện

Hình 1.22. Một số loại tiết diện thanh cho cấu kiện khung nhà

a), b) Tiết diện cán nóng c) Tiết diện tạo nguội

1.1.5. Nguyên lý tính toán cấu kiện, kết cấu

Từ các nghiên cứu về ổn định của tấm mỏng, của thanh và hệ thanh khi chịu lực được các nước ban hành và quy định thành Tiêu chuẩn thiết kế với tên gọi khác nhau: Code of practice – Tiêu chuẩn của (Anh ,Úc) hoặc Specificatión – Quy định kỹ thuật của (Mỹ).

Việt Nam cũng có Tiêu chuẩn thiết kế riêng cho kết cấu thép được biên soạn và chỉnh lý theo các thời kỳ, như TCVN 5575 – 1991, TCXDVN 338: 2005. Hiện tại TCXDVN 338:2005 được đổi tên thành TCVN 5575:2012, là tiêu chuẩn hiện hành về thiết kế các kết cấu công trình bằng thép của nước ta, mọi thiết kế cấu kiện, kết cấu bằng thép đều tuân theo quy định của Tiêu chuẩn này.

1.2. CÁC BỘ PHẬN CƠ BẢN CỦA NHÀ DÂN DỤNG BẰNG KẾT CẤU THÉP

1.2.1. Hệ khung ngang

a. Sơ đồ khung ngang

Sơ đồ thực

Sơ đồ tính

Hình 1.25. Sơ đồ khung ngang có liên kết giữa dầm ngang và cột

là khớp

Sơ đồ tính

Sơ đồ thực

Hình 1.26. Sơ khung ngang khi liên kết giữa xà ngang và cột là cứng và liên kết khớp tại chân cột

b. Kích thước khung ngang

c. Bố trí khung ngang

1.2.2. Hệ giằng

1.2.3. Hệ sàn

1.2.4. Xà gồ và dầm tường

1.2.5. Hệ mái và tường bao

1.3. VẬT LIỆU THÉP DÙNG CHO KẾT CẤU

1.3.1. Thép xây dựng được chỉ dẫn trong TCVN 5575: 2012

Vật liệu thép dùng cho kết cấu phải được lựa chọn cho phù hợp với tính chất quan trọng của công trình, điều kiện làm việc của kết cấu, đặc trưng của tải trọng, phương pháp liên kết… Dưới đây giới thiệu mác thép dùng trong xây dựng, được chỉ dẫn trong TCVN và thép kết cấu các nước trên thế giới.

1. Thép cacbon thấp cường độ thường
2. Thép cường độ khá cao
3. Thép cường độ cao

1.3.2. Thép Châu Âu

Các đặc trưng vật lý của thép:

– Mô đun đàn hồi E = 210 000N/mm²

– Mô đun trượt G = E/ 2( 1+υ) ≈ 81000 N/mm²

– Hệ số Poát xông υ = 0,3

– Hệ số giãn nở vì nhiệt α = 12.10-10(1/K) đối với nhiệt độT ≤ 100^oC.

1.3.3. Thép của Liên Xô (cũ) và của Nga

1.3.4. Thép Trung Quốc

1.3.5. Thép Hoa Kỳ

1.3.6. Thép của một số tiêu chuẩn khác

CHƯƠNG 2

PHÂN TÍCH BẬC HAI KHUNG THÉP

THEO QUI ĐỊNH CỦA TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU EC3

2.1. PHÂN TÍCH NỘI LỰC, CHUYỂN VỊ CỦA KHUNG THÉP XÉT ĐẾN HIỆU ỨNG P-DELTA

2.1.1. Đặt vấn đề

Phương pháp phân tích đàn hồi tuyến tính, còn gọi là phân tích bậc nhất, giả thiết biến dạng và chuyển vị của các phần tử và hệ kết cấu không ảnh hưởng đến nội lực hay sự phân bố ứng suất trong kết cấu. Điều này chỉ đúng khi tải tác dụng trên kết cấu gây ra chuyển vị và biến dạng nhỏ, khi đó coi quan hệ giữa tải trọng và chuyển vị đối với đối với kết cấu cũng như từng phần tử là tuyến tính. Phương trình cân bằng được thiết lập dựa trên sơ đồ hình học ban đầu của hệ kết cấu. Nội lực và chuyển vị của hệ được tính theo nguyên lý cộng tác dụng.

2.1.2.Thí dụ minh hoạ về hiệu ứng P-Delta

a) Xét một thanh công xôn, chịu lực dọc P và một lực ngang F đặt tại đỉnh, hình 2.1b.

P = P­_cr =

Hình 2.1. Quan hệ giữa tải trọng và chuyển vị xét đến hiệu ứng P-Delta

b) Đối với kết cấu khung:

– Dạng thứ hai có giá trị bằng tích số P , sinh ra do độ võng của phần tử và lực dọc trong phần tử, hình 2.2b.

a) Phân tích bậc nhất; b) Phân tích bậc hai

Hình 2.2. Phân tích kết cấu khung xét đến hiệu ứng P-Delta

2.1.3. Một số tiêu chuẩn xét đến hiệu ứng P-Delta trong thiết kế kết cấu

Một vài thập kỷ qua, phân tích nội lực và chuyển vị của hệ kết cấu có xét đến hiệu ứng P-Delta đã được đưa vào tiêu chuẩn và quy phạm của nhiều nước như: Tiểu chuẩn kết cấu thép và bê tông của Anh BS 5950-2000, BS 8110-1997, Tiêu chuẩn kết cấu thép và bê tông của Australia AS 4100-1990, AS 3600-1988, Tiêu chuẩn kết cấu thép và bê tông của Mỹ AISC-LRFD:1999, ACI 318-95, Tiêu chuẩn kết cấu thép của Châu Âu Eurocode-3 (ENV 1993), Tiêu chuẩn kết cấu thép của Canada CAN/CSA-SI6.1M89.

2.1.4. Bài toán phân tích nội lực và chuyển vị khung thép liên kết đàn hồi với nút cứng trong trường hợp có xét đến hiệu ứng P-Delta

Tiêu chuẩn và quy phạm kết cấu thép Việt Nam hiện nay chưa có chỉ dẫn việc xét đến hiệu ứng P-Delta khi thiết kế khung thép thông thường, cũng như khung thép liên kết đàn hồi, vì thế trong thiết kế thường bỏ qua hiệu ứng này.

2.1.5. Thuật toán để giải bài toán P-Delta

Phân tích P-Delta thực chất là quá trình giải lặp hệ phương trình cân bằng tĩnh của kết cấu, có xét đến ảnh hưởng của lực dọc trong các phần tử thanh.

(2.1)

Ma trận độ cứng hình học phụ thuộc vào chuyển vị của hệ, trong hệ phương trình cân bằng có hai yếu tố phụ thuộc vào nhau chưa xác định là và .

2.1.6. Phương pháp giải lặp trực tiếp (direct – iterative process)

Tại vòng lặp đầu tiên , giải phương trình (2.1) với tải trọng xác định được chuyển bị .

Sử dụng để thiết lập ma trận độ cứng mới và giải phương trình (2.1) tìm được chuyển vị .

Sau một số vòng lặp, chuyển vị hội tụ tới . Sau mỗi vòng lặp ma trận độ cứng được thiết lập lại. Do đó, có thể dự báo khả năng mất ổn định của hệ kết cấu. Trong trường hợp ma trận độ cứng kể đến ảnh hưởng của lực dọc khi không xác định dương, thì phương trình (2.1) không giải được, khi đó kết cấu mất ổn định.

Hình 2.3. Sơ đồ thuật toán để giải bài toán P-Detal

a) Phương pháp lặp trực tiếp; b) Phương pháp Newton Raphson

2.1.7. Phương pháp Newton – Raphson

a) Xây dựng ma trận độ cứng tiếp tuyến tương ứng với chuyển vị (là chuyển vị ban đầu; ; là chuyển vị sau vòng lặp đầu tiên).

b) Dựa vào chuyển vị xác định được đây là tải trọng tác dụng trên hệ khi đã biến dạng. Trong vòng lặp đầu tiên, tải trọng này bằng không, nếu .

c) Giải và tìm số gia chuyển vị để tính chuyển vị

= +và = (2.2)

Tải trọng -là giá trị không cân bằng giữa ngoại lực tác dụng và tải trọng của hệ chịu tại bước i. Quá trình lặp tiếp tục đến khi độ chênh lệch tải nhỏ hơn một sai số cho trước. Kiểm tra độ hội tụ: nếu với e là giá trị nhỏ tùy ý, nếu không thỏa mãn quay trở lại bước a.

2.1.8. Ứng dụng hiệu ứng P-Delta để kiểm tra ổn định khung thép liên kết đàn hồi với nút cứng

Sử dụng hiệu ứng P-Delta có thể kiểm tra được ổn định tổng thể cho hệ kết cấu khung một cách trực tiếp, không cần phải tiến hành thông qua việc xác định các hệ số chiều dài tính toán của các phần tử. Cách kiểm tra ổn định bằng việc sử dụng hệ số chiều dài tính toán theo phương pháp thông thường là gần đúng, chưa tổng quát, phức tạp và tốn nhiều thời gian. Theo tiêu chuẩn Mỹ cho kết cấu bê tông ACI 318-95 và cho kết cấu thép AISC LRFD – 1999, tiêu chuẩn Anh BS 5950:2000, tiêu chuẩn Australia AS 4100-1990 và tiêu chuẩn Canađa CAN/CSA-SI6.1-M89, cho phép sử dựng hiệu ứng P-Delta như một phương pháp để kiểm tra ổn định, thay cho việc xác định hệ số chiều dài tính toán thông thường.

2.2. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC CỦA KHUNG THÉP THEO EC3

Nội lực trong khung có thể xác định bằng một trong hai phương pháp:

Phân tích bậc 1: Sử dụng dạng hình học ban đầu của kết cấu

Phân tích bậc 2: Kể đến ảnh hưởng biến dạng của kết cấu.

2.2.1. Phương pháp gần đúng tính nội lực khung, phân tích bậc 2 theo EC3

Với cấu kiện không có lực ngang trong khung phẳng, giá trị mômen lớn nhất theo phân tích bậc nhất M_max thì:

(2.3)

Cho khung không giằng, hệ số điều chỉnh được xác định như sau:

(2.6)

Cho khung không giằng nhiều tầng , khi bỏ qua ảnh hưởng của lực dọc trong dầm, có thể tính gần đúng cho mỗi tầng:

(2.7)

Lực tới hạn đàn hồi của cột: (2.8)

Hệ số chiều dài tính toán k_cr xác định theo EC3. Hệ số lực tới hạn đàn hồi cho khung lấy theo giá trị nhỏ nhất trong các giá trị tính cho từng tầng. Cũng có thể sử dụng công thức gần đúng sau:

(2.9)

2.2.2. Trình tự xác định nội lực khung thép phân tích bậc hai, theo EC3

– Xác định nội lực theo phân tích bậc nhất M_i, N_i.

– Xác định hệ số k_cr theo Eurocode 3:

Xác định giá trị hệ số tỉ số độ cứng , tại các nút 1 và 2 của 2 đầu thanh: ;

Cách tra biểu đồ khá cồng kềnh, phải tính nhiều hệ số, khó đưa vào tính toán tự động bằng máy; nên EC3 cũng cho phép xác định k_cr bằng công thức kinh nghiệm:

+ Với khung giằng: k_cr = 0,5+0,14(+ )+0,055(+ )²

+ Với khung không giằng:

– Xác định lực tới hạn đàn hồi của cột:

– Xác định hệ số lực tới hạn đàn hồi:

– Giá trị mômen theo phân tích bậc hai xác định theo công thức:

• EC3 cũng đưa ra một cách tính khác theo quan niệm và cách thức sau:

Môment theo phân tích bậc nhất của khung bất kỳ, có thể được phân tích thành hai thành phần là mômen bậc nhất của khung giằng M_fb, và môment bậc nhất của khung không giằng M_fs :

M_f = M_fb + M_fs

Giá trị lớn nhất của thành phần mômen theo phân tích bậc hai M_i2, có thể xác định gần đúng theo công thức:

Giá trị các số hạng của công thức này, vừa được xác định trên đây.

CHƯƠNG 3

VÍ DỤ TÍNH TOÁN KHUNG THÉP PHÂN TÍCH

BẬC HAI THEO EUROCODE 3

3.1. BÀI TOÁN 1

Phân tích khung thép 1 nhịp, 1 tầng

Hình 3.1. Sơ đồ bố trí tải trọng khung 1 nhịp, 1 tầng

3.1.1. Đặc trưng hình học của tiết diện

Hình 3.2. Mặt cắt ngang tiết diện cột, dầm

Bảng 3.1. Thông số tiết diện

3.1.2. Kết quả tính toán bằng phần mềm SAP2000 ver.14

3.1.3. Tính toán theo EC3

a) Xác định hệ số chiều dài tính toán k_cr theo EC3 cho cột

Khung không giằng, dầm và cột chịu lực trục đáng kể.

Từ (1) ta có:

b) Xác định lực tới hạn đàn hồi của cột:

(4)

c) Xác định hệ số lực tới hạn đàn hồi:

Từ (5) ta có:

d) Xác định mômen theo phân tích bậc hai

(6)

Trong đó Mi là giá trị mômen theo phân tích bậc nhất (Phân tích theo SAP2000)

e) Kết quả nội lực

* Nội lực cho trong bảng sau:

Bảng 3.2. Giá trị nội lực cho khung 1 tầng 1 nhịp

3.2. BÀI TOÁN 2

Phân tích khung thép 2 tầng, 1 nhịp L = 10m.

Hình 3.7. Sơ đồ bố trí tải trọng khung 1 nhịp, 2 tầng

3.2.1. Đặc trưng hình học tiết diện

Bảng 3.4. Thông số tiết diện

3.2.2. Kết quả tính toán bằng phần mềm SAP2000 ver.14

3.2.3. Tính toán theo EC3

a) Xác định hệ số chiều dài tính toán k_cr theo EC3 cho cột

Khung không giằng, dầm và cột chịu lực trục đáng kể.

(1)

Với cột tầng dưới từ (2), (3) ta có:

Theo (1) ta có:

Với cột tầng trên từ (2), (3) ta có:

Theo (1) ta có:

b) Xác định lực tới hạn đàn hồi của cột:

Đối với cột tầng dưới theo (4) ta có:

Đối với cột tầng trên theo (4) ta có:

c) Xác định hệ số lực tới hạn đàn hồi

Đối với cột tầng dưới theo (5) ta có:

Đối với cột tầng trên theo (5) ta có:

Ni là nội lực theo phân tích bậc nhất (Phân tích theo SAP2000)

d) Xác định mômen theo phân tích bậc hai

Đối với cột tầng dưới theo (6) ta có:

Đối với cột tầng trên theo (6) ta có:

Trong đó Mi là giá trị mômen theo phân tích bậc nhất (Phân tích theo SAP2000);

e) Kết quả nội lực và chuyển vị

* Nội lực cho trong bảng sau:

Bảng 3.5. Giá trị nội lực cho khung 2 tầng 1 nhịp

3.3. BÀI TOÁN 3

Phân tích khung thép 1 tầng, 2 nhịp L = 10m.

Hình 3.12. Sơ đồ bố trí tải trọng khung 2 nhịp, 1 tầng

3.3.1. Đặc trưng hình học tiết diện

Bảng 3.7. Thông số tiết diện

3.3.2. Kết quả tính toán bằng phần mềm SAP2000 ver.14

3.3.3. Tính toán theo EC3

a) Xác định hệ số chiều dài tính toán k_cr theo EC3 cho cột

Khung không giằng, dầm và cột chịu lực trục đáng kể.

Khung không giằng, dầm và cột chịu lực trục đáng kể.

(1)

Với cột AB, EF từ (2), (3) ta có:

Từ (1) ta có:

Với cột CD từ (2), (3) ta có:

Tư (1) ta có:

b) Xác định lực tới hạn đàn hồi của cột:

Đối với cột AB, EF theo (4) ta có:

Đối với cột CD theo (4) ta có:

c) Xác định hệ số lực tới hạn đàn hồi

Lực tới hạn đàn hồi cột theo (5) ta có:

Ni là nội lực theo phân tích bậc nhất (Phân tích theo Sap2000)

d) Xác định mômen theo phân tích bậc hai

Đối với cột theo (6) ta có:

Trong đó Mi là giá trị mômen theo phân tích bậc nhất (Phân tích theo Sap2000)

e) Kết quả nội lực và chuyển vị

* Nội lực cho trong bảng sau:

Bảng 3.8. Giá trị nội lực cho khung 1 tầng 2 nhịp

* So sánh chuyển vị trong 3 bài toán.

Bảng 3.10. Giá trị chuyển vị

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO

CỦA ĐỀ TÀI

1. Kết luận

Trong phạm vi nghiên cứu của luận văn này, quá trình tham khảo tài liệu, nghiên cứu về cách tính toán kết cấu khung thép theo phân tích bậc hai, và tiến hành bằng số với một số khung đặc trưng ta rút ra một số kết luận như sau:

– Khi quan niệm trong sơ đồ tính toán coi khung là không biến dạng trong suốt quá trình chịu tác dụng của tải trọng là chưa hợp lý. Với quan điểm này, việc tính toán và kiểm tra khung sẽ cho kết quả đơn giản hơn; tuy nhiên kết quả này chưa phản ánh đúng quá trình làm việc thực tế của khung; dẫn đến kết quả nội lực không phản ánh giá trị thực của nội lực trong khung (thường là bé hơn). Vì vậy sẽ dẫn đến việc không an toàn khi thiết kế.

– Việc tính toán khung theo sơ đồ kể đến biến dạng như luận văn đã trình bày, tuy là phức tạp hơn, qua nhiều bước tính toán hơn, nhưng kết quả phản ánh được thực tế hơn về quá trình làm việc của khung. Từ kết quả của bài toán này, người thiết kế sẽ chọn tiết diện đúng hơn từ nội lực thực tế và cũng đảm bảo cả điều kiện chuyển vị của khung.

– Nhận xét: Trong phạm vi nghiên cứu của luận văn này, với cùng điều kiện tải trọng tác động, cùng kích thước tiết diện cấu kiện thì khi tính toán theo phân tích bậc hai:

+ Khung có chiều cao tầng tăng thì độ tăng chuyển vị ngang của khung lớn, sai số giữa các phương pháp tính càng lớn.

+ Các khung có cùng chiều cao tầng, khi tăng số nhịp thì độ tăng chuyển vị ngang giữa hai cách tính giảm xuống, sai số trong các phương pháp tính càng nhỏ.

+ Kết quả tính toán trong ba bài toán cho ta thấy: Nội lực giữa phân tích bậc hai và bậc nhất có sự khác biệt đáng kể. Phương pháp phân tích bậc hai cho khung thép theo EC3 thường có giá trị nội lực lớn hơn so với kết quả của SAP2000. Như vậy phân tích theo EC3 thiên về an toàn hơn.

Hiện nay ở Việt Nam, việc sử dụng khung thép cao trong nhà dân dụng đang phát triển nhất là các công trình cao như nhà chung cư, nhà đa năng cao tầng, tháp vô tuyến… là khá phổ biến; việc tính toán nội lực trong khung thép theo sơ đồ biến dạng rất cần thiết. Hy vọng rằng, với kết quả của luận văn này sẽ góp phần hữu ích cho các kỹ sư thiết kế để đảm bảo quá trình thiết kế được hoàn thiện hơn.

2. Hướng nghiên cứu tiếp của đề tài

Phạm vi nghiên cứu của đề tài mới chỉ xét đến bài toán phân tích bậc hai theo EC3 để tính khung thép cho kết cấu nhà dân dụng; sử dụng khung phẳng, thuần thép và có liên kết khớp tại chân cột và liên kết cứng giữa cột với dầm. Việc tính toán khung làm việc trong điều kiện nhiệt độ bình thường và làm việc độc lập, chưa xét đến ảnh hưởng của sự đồng thời cùng làm việc của hệ không gian, ảnh hưởng của hệ giằng, dầm dọc … Các liên kết trong bài toán bao gồm liên kết khớp, cứng hoặc ngàm đều được giả thuyết là tuyệt đối; tuy nhiên trong thực tế không thể có loại liên kết lý tưởng này.

Để có thể áp dụng một cách hoàn chỉnh vào thực tế xây dựng, cần phải tiếp tục nghiên cứu thêm nhiều vấn đề khác nữa, trước hết là:

– Phân tích hệ khung thép của nhà theo phân tích bậc 2 khi khung làm việc không gian hoặc khi nút khung không là cứng hoàn toàn, không là khớp lý tưởng …

– Khả năng ứng dụng phương pháp với kết cấu không thuần thép như kết cấu liên hợp thép-bê tông; kết cấu có cột thép sàn BTCT …

LIỆN HỆ:

SĐT+ZALO: 0935568275

E:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\DAI HOC DA NANG\LUAN VAN KY THUAT\LUAN VAN 2014\LUAN VAN KY THUAT\LUAN VAN NHO\SAU BAO VE