Lk Trong Ket Cau Thep
This document was uploaded by user and they confirmed that they have the permission to share it. If you are author or own the copyright of this book, please report to us by using this DMCA report form. Report DMCA
Overview
Download & View Lk Trong Ket Cau Thep as PDF for free.
More details
- Words: 3,429
- Pages: 5
PHAÂN TÍCH KHUNG THEÙP PHAÚNG DAÏNG OÁNG VÔÙI LIEÂN KEÁT NÖÛA CÖÙNG SÖÛ DUÏNG SOÁ LIEÄU THÖÏC NGHIEÄM Phaàn 2: Chöông Trình Phaân Tích Khung Theùp Phaúng Daïng OÁng Coù Lieân Keát Nöûa Cöùng Baèng Phöông Phaùp Naâng Cao BUØI COÂNG THAØNH TRÖÔØNG ÑH BAÙCH KHOA TP. HOÀ CHÍ MINH
PHAÏM HOÀNG THAÙI
COÂNG TY TNHH TÖ VAÁN XAÂY DÖÏNG TAÂN CC
TOÙM TAÉT: Baøi baùo naøy nhaèm xaây döïng moâñun phaân tích khung theùp phaúng daïng oáng coù lieân keát nöûa cöùng baèng phöông phaùp hieäu chænh khôùp deûo. Moâ hình lieân keát ñöôïc xaây döïng nhö trong phaàn 1. 1. GIÔÙI THIEÄU. Hieän nay laø chöa coù moät phöông phaùp thoáng nhaát naøo ñeå phaân tích vaø tính toaùn khung theùp coù lieân keát nöûa cöùng. Ñaëc bieät vôùi nhöõng baøi toaùn veà oån ñònh, phi tuyeán hình hoïc, dao ñoäng cuûa khung theùp coù lieân keát nöûa cöùng thì thöôøng ñöôïc tính toaùn gaàn ñuùng baèng caùch taùch ra töøng phaàn töû daàm hoaëc coät rieâng leû. Do ñoù, keát quaû ñaït ñöôïc töông ñoái khoù aùp duïng trong thöïc teá. Vôùi söï phaùt trieån maïnh meõ cuûa ngaønh kyõ thuaät maùy tính cuøng vôùi caùc phöông phaùp soá, caùc phöông phaùp phaân tích keát caáu moät caùch tröïc tieáp nhö moät heä toång theå ñang ñöôïc nghieân cöùu phaùt trieån. Caùc phöông phaùp naøy goïi laø caùc phöông phaùp naâng cao, trong ñoù öùng duïng nhieàu nhaát laø phöông phaùp hieäu chænh khôùp deûo vì tính ñôn giaûn vaø hieäu quaû cuûa noù. Ñieåm noåi baät cuûa phöông phaùp naøy laø ta khoâng caàn tính toaùn heä soá chieàu daøi aûnh höôûng K vaø khoâng caàn tieán haønh kieåm tra töøng caáu kieän rieâng leû nöõa. Bôûi vì phöông phaùp naøy ñaõ xeùt ñeán söï phi tuyeán veà maët hình hoïc vaø veà maët vaät lieäu moät caùch tröïc tieáp trong quaù trình phaân tích toång theå chöù khoâng phaûi trong caùc phöông trình thieát keá caáu kieän. Ñeå xeùt ñeán yeáu toá phi tuyeán hình hoïc duøng haøm oån ñònh, ñeå xeùt ñeán phi tuyeán vaät lieäu duøng khaùi nieäm moâñun tieáp tuyeán CRC (Column Research Council) keát hôïp vôùi haøm parabol theå hieän söï chaûy deûo daàn daàn vaø phi tuyeán lieân keát duøng moâ hình lieân keát ñaõ xaây döïng töø phaàn 1 vaø moâ hình ba thoâng soá cuûa Kishi-Chen. 2. PHÖÔNG PHAÙP HIEÄU CHÆNH KHÔÙP DEÛO [9]. 2.1 Caùc haøm oån ñònh xeùt ñeán aûnh höôûng baäc 2. AÛnh höôûng cuûa löïc doïc laøm giaûm ñoä cöùng cuûa caáu kieän ñöôïc xeùt thoâng qua caùc haøm oån ñònh S1 vaø S2. Ñieåm thuaän lôïi khi duøng caùc haøm naøy laø chæ duøng moät phaàn töû coät-daàm (Hình 1) cho moät
caáu kieän.
kL sin kL − (kL) 2 cos kL 2 − 2 cos kL − kL sin kL (kL) 2 − kL(sin kL) S2 = 2 − 2 cos kL − kL sin kL S1 =
P
θA
EI=Haèng soá
x
MB
L (a)
y P
P EI
θB
MA
P
vôùi k 2 =
MA
M
y
P
x
MA + MB L
(b)
Hình 1 Phaàn töû coät-daàm chòu uoán Quan heä chuyeån vò gia taêng-löïc gia taêng:
⎡ M& A ⎤ ⎡ S1 ⎢ & ⎥ EI ⎢ ⎢M B ⎥ = L ⎢S 2 ⎢ P& ⎥ ⎢⎣ 0 ⎣ ⎦
S2 S1 0
0 ⎤ ⎧θ&A ⎫ ⎪ ⎪ 0 ⎥⎥ ⎨θ&B ⎬ A / I ⎥⎦ ⎪⎩ e& ⎪⎭
(1)
& , M& , P& laø moâmen vaø löïc doïc gia taêng ôû vôùi M A B
e& laø bieán daïng doïc truïc & & gia taêng, θ A , θ B laø goùc xoay gia taêng taïi ñaàu A
ñaàu phaàn töû töông öùng,
vaø B, I laø moâmen quaùn tính cuûa maët caét ngang, A laø dieän tích maët caét ngang. 2.2 Ñoä beàn chaûy deûo cuûa maët caét tieát dieän Theo AISC-LRFD, ñoä beàn deûo tieát dieän ngang ñöôïc bieåu dieãn nhö sau:
P Py
+
P 2 Py
P 8 M ≥ 0.2 = 1 cho tröôøng hôïp Py 9 My +
M My
= 1 cho tröôøng hôïp
P Py
< 0.2
(2a) (2b)
trong ñoù: Py laø taûi troïng gaây cho tieát dieän chaûy deûo
Mp laø moâmen deûo P laø löïc doïc truïc baäc hai M laø moâmen uoán baäc hai 2.3 Moâ hình moâñun tieáp tuyeán keát hôïp vôùi öùng suaát dö Ñeå xem xeùt söï chaûy deûo daàn daàn do öùng suaát dö doïc theo chieàu daøi caáu kieän döôùi taùc duïng cuûa taûi troïng doïc truïc giöõa hai khôùp deûo ngöôøi ta duøng khaùi nieäm moâñun tieáp tuyeán Et. Moâñun ñaøn hoài E (thay vì moâmen quaùn tính I) ñöôïc giaûm ñi ñeå xeùt tôùi söï giaûm phaàn ñaøn hoài cuûa tieát dieän ngang vì söï giaûm moâñun ñaøn hoài deã söû duïng hôn moät moâmen quaùn tính môùi cho töøng maët caét tieát dieän khaùc nhau. Theo Chen vaø Lui, Et theo CRC coù theå ñöôïc vieát: (3a) Et = 1.0 E cho tröôøng hôïp P ≤ 0.5Py
Et = 4
P ⎛⎜ P⎞ E 1 − ⎟ cho tröôøng hôïp P> 0.5Py Py ⎜⎝ Py ⎟⎠
(3b) 2.4 Moâ hình giaûm ñoä cöùng hai maët xeùt tôùi söï giaûm ñoä cöùng do uoán. Ñoä cöùng phaàn töû ñöôïc giaû thieát giaûm theo quy luaät parabol sau khi löïc ôû ñaàu phaàn töû vöôït quaù moät haøm chaûy deûo ñöôïc ñònh nghóa tröôùc. Luùc ñoù, ñoä cöùng tieáp tuyeán phaàn töû caàn phaûi ñöôïc ñieàu chænh ñeå xeùt tôùi söï hieän dieän cuûa khôùp deûo. Quan heä löïc gia taêng–chuyeån vò cuûa phaàn töû nhö sau: ⎡ ⎡ ⎤ ⎤ S 22 − S η η Aη B S 2 (1 − η B )⎥ ⎢ ⎥ & A⎢ 1 & ⎧M A ⎫ Et I ⎢ ⎣ S1 ⎦ ⎥ ⎧θ A ⎫ = ⎨ & ⎬ 2 ⎢ ⎥ ⎨θ& ⎬ ⎡ ⎤ L S M ⎩ B⎭ η Aη B S 2 η B ⎢ S1 − 2 (1 − η A )⎥ ⎥ ⎩ B ⎭ ⎢ S1 ⎣ ⎦ ⎦⎥ ⎣⎢
(4) Et laø moâñun tieáp tuyeán, ηA vaø ηB laø caùc thoâng soá voâ höôùng keå ñeán söï suy giaûm ñoä cöùng töø töø cuûa phaàn töû lieân quan ñeán söï chaûy deûo taïi hai ñaàu phaàn töû. 2.5 Quan heä löïc gia taêng-chuyeån vò khi keå ñeán lieân keát nöûa cöùng Duøng moâ hình loø xo quay ñeå moâ hình lieân keát nöûa cöùng nhö sau: MA P
θrA EI=haèng soá
θA L
θrB
θB
P
MB
Hình 2 Phaàn töû coät-daàm vôùi caùc lieân keát nöûa cöùng
θ&rA =
M& A RktA
(5a);
θ&rB =
M& B RktB
(5b)
RktA vaø RktB laø ñoä cöùng tieáp tuyeán cuûa caùc lieân keát ôû ñaàu A vaø B. Phöông trình löïc gia taêng-chuyeån vò coù keå ñeán lieân keát nöûa cöùng nhö sau:
⎡ M& A ⎤ ⎢ & ⎥ Et I ⎢M B ⎥ = L ⎢ P& ⎥ ⎣ ⎦
⎡ S ii* ⎢ * ⎢ S ij ⎢0 ⎣
S ij* S *jj 0
0 ⎤ ⎧θ&A ⎫ ⎥⎪ ⎪ 0 ⎥ ⎨θ&B ⎬ A / I ⎥⎦ ⎪⎩ e& ⎪⎭
(6)
trong ñoù:
⎛ E IS S E IS 2 ⎞ ⎜ S ii + t ii jj − t ij ⎟ ⎜ LRktB LRktB ⎟⎠ S ii* = ⎝ R* ⎛ E IS S E IS 2 ⎞ ⎜ S jj + t ii jj − t ij ⎟ ⎜ LRktA LRktA ⎟⎠ S *jj = ⎝ R* S jj S ij* = * R 2 ⎛ E IS ⎞⎛ Et IS jj ⎞ ⎛ Et I ⎞ S ij ⎟⎟ − ⎜ R * = ⎜⎜1 + t ii ⎟⎟⎜⎜1 + ⎟ LRktA ⎠⎝ LRktB ⎠ ⎝ L ⎠ RktA RktB ⎝
(7a)
(7b) (7c) (7d)
2.6 Giaûm theâm nöõa moâñun tieáp tuyeán CRC ñeå xeùt ñeán sai soá hình hoïc Giaûm theâm nöõa moâñun tieáp tuyeán Et ñeå xeùt ñeán söï giaûm ñoä cöùng theâm nöõa do sai soá hình hoïc. Söï giaûm ñoä cöùng cuûa caáu kieän do caùc sai soá hình hoïc coù theå ñöôïc moâ phoûng baèng söï giaûm ñoä cöùng caáu kieän töông ñöông vaø ñieàu naøy ñaït ñöôïc qua vieäc giaûm ñoä cöùng cuûa moâ ñun tieáp tuyeán:
E t' = 4
P Py
⎛ ⎞ ⎜1 − P ⎟ Eξ i khi P > 0.5Py ⎜ P ⎟ y ⎠ ⎝
Et' = Eξ i khi P ≤ 0.5Py
(8a) (8b)
trong ñoù:
Et' laø moâñun tieáp tuyeán giaûm theâm nöõa
ξi
laø heä soá giaûm khi xeùt ñeán sai soá hình hoïc
Heä soá giaûm ñöôïc duøng laø 0.85 vaø duøng ñöôøng cong moâñun tieáp tuyeán giaûm theâm nöõa cho Et cuûa CRC. 3. CHÖÔNG TRÌNH PHAÂN TÍCH. Taùc giaû ñaõ phaùt trieån theâm chöông trình SEMI-FRAMES ñeå tính khung theùp phaúng coù lieân keát nöûa cöùng vôùi caùc moâ hình lieân keát trong phaàn 1 (moâ hình ña thöùc vaø moâ hình luõy thöøa hai thoâng soá) vaø tính heä soá ñoä cöùng lieân keát giöõa hai oáng RHS. Chöông trình SEMI-FRAMES duøng ñeå phaân tích khung coù lieân keát nöûa cöùng ñaõ ñöôïc phaùt trieån töø vaøi naêm gaàn ñaây. Chöông trình naøy laø taäp hôïp cuûa moät soá chöông trình phaân tích khung coù lieân keát nöûa cöùng: khung theùp phaúng (hoaëc khoâng
4.3 Ví Duï 3: Baøi toaùn ví duï naøy seõ tính khung theùp daïng oáng moät nhòp taùm taàng coù lieân keát nöûa cöùng vaø lieân keát cöùng, chòu taûi troïng ñöùng vaø ngang (Hình 5), ñeå khaûo saùt aûnh höôûng cuûa sai soá hình hoïc vaø thieát keá theo LRFD. Duøng moâ hình ña thöùc Frye-Morris vôùi caùc heä soá a=1.62333E-18, b=-1.40886E-12, c=3.74533E-6. Keát caáu coù coät laø oáng vuoâng TUB80806 (A= 11.1 in2, I=106 in4 , Z=31.3 in3) vaø daàm W8X48 (A= 14.1 in2, I=184 in4, Z=49 in3). Sô ñoà keát caáu ñaõ ñöôïc moâ hình hoaù vaø bieåu ñoà so saùnh heä soá taûi troïng xem Hình 6. Sai leäch heä soá taûi troïng ôû böôùc taûi cuoái cuøng giöõa (LRFD=1, IGEOM=1) vaø (LRFD=0, IGEOM=0) trong khung cöùng laø 10.54% vaø trong khung meàm laø 10.1%. 40 kips
W12x96
180 in
W14x38
4. CAÙC VÍ DUÏ MINH HOÏA.
4.1 Ví Duï 1 [6]: Baøi toaùn naøy nhaèm so saùnh keát quaû phaân tích khung khi duøng caùc moâ hình lieân keát khaùc nhau ñoái vôùi cuøng moät keát quaû thöïc nghieäm laø: moâ hình luõy thöøa 3 thoâng soá cuûa KishiChen vaø moâ hình ña thöùc Frye-Morris. Lieân keát nöûa cöùng duøng trong ví duï naøy laø lieân keát trong ví duï 1 cuûa phaàn 1, theo moâ hình cuûa Kishi-Chen coù 3 thoâng soá Rki=417677 (kip-in/rad), Mu=1190 (kipin) vaø n=0.88, theo moâ hình ña thöùc Frye-Morris coù caùc heä soá a=3.1896E-17, b=-1.9013E-11, c=7.8528E-6. Baûng so saùnh heä soá taûi troïng cuûa hai moâ hình nhö theå hieän trong baûng 1. 4.2 Ví Duï 2 [8]: Baøi toaùn naøy nhaèm so saùnh keát quaû phaân tích khung khi duøng caùc moâ hình lieân keát khaùc nhau ñoái vôùi cuøng moät keát quaû thöïc nghieäm laø: moâ hình luõy thöøa 3 thoâng soá cuûa KishiChen vaø moâ hình luõy thöøa hai thoâng soá cuûa Krisnamurthy (1979). Lieân keát nöûa cöùng duøng trong ví duï naøy laø lieân keát trong ví duï 3 cuûa phaàn 1, theo moâ hình cuûa Kishi-Chen coù 3 thoâng soá Rki=21281 (kip-in/rad), Mu=229.5 (kip-in) vaø n=2.873, öùng xöû theo moâ hình luõy thöøa hai thoâng soá coù caùc heä soá a=2.5785E-6, b=1.6681. Baûng so saùnh heä soá taûi troïng cuûa hai moâ hình nhö theå hieän trong baûng 2.
30 kips
W12x96
3 @ 120 =360 in 2 kips 2
3
3
1.5 kips 4
4
5
5
W14x38 1
W12x96
W12x96 1
2
180 in
gian), khung theùp-beâ toâng lieân hôïp, xaùc ñònh moâ hình cuûa caùc lieân keát nöûa cöùng… Ñaây laø keát quaû cuûa moät soá luaän vaên thaïc só, döôùi söï chuû trì cuûa PGS TS Buøi Coâng Thaønh. Chöông trình phaân tích khung theùp phaúng laø moät phaàn cuûa chöông trình SEMI-FRAMES, trong ñoù duøng thuaät giaûi gia taêng töøng böôùc taûi ñeå phaân tích, öùng vôùi moät böôùc taûi ñoä cöùng cuûa caùc phaàn töû seõ ñöôïc caäp nhaät thoâng qua vieäc tính laëp. Döïa treân caùc giaù trò chuyeån vò vaø noäi löïc cuûa böôùc taûi tröôùc, hieäu chænh laïi ma traän ñoä cöùng cuûa töøng phaàn töû trong ñoù coù xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa lieân keát nöûa cöùng cuõng nhö phi tuyeán veà vaät lieäu vaø phi tuyeán hình hoïc vaø tieáp tuïc giaûi. Chöông trình seõ döøng khi soá böôùc taêng taûi baèng vôùi soá böôùc gia taûi ñaõ ñònh tröôùc hoaëc khi keát caáu bò maát oån ñònh (ñònh thöùc cuûa ma traän ñoä cöùng tieáp tuyeán toång theå coù giaù trò aâm). Khi phaân tích khung theùp phaúng coù lieân keát nöûa cöùng vôùi moâ hình luõy thöøa 3 thoâng soá cuûa Kishi-Chen, keát quaû cuûa chöông trình ñaõ ñöôïc kieåm tra vôùi chöông trình PAAP vaø PHINGE [2].
6
3 @ 120 =360 in
Hình 3 Sô ñoà khung vaø moâ hình hoùa keát caáu cuûa ví duï 1
Baûng 1 Khôùp deûo 1 taïi böôùc taûi 20 20
Moâ hình Kishi-Chen Frye-Morris
Heä soá taûi troïng λ 14.4659 14.4747
Sai soá (%) 0.06
Böôùc taûi cuoái cuøng 46 21
Heä soá taûi troïng λ 14.9381 14.475
Sai soá (%) 3.1
Baûng 2
1.6 kip/ft
0.5
W8x15 W8x31 1.6 kip/ft
1.0 5
4
0.5 6
5
(a)
2
1 (b)
1
25 ft
144 in
12 ft
W8x31
2
8 6 4 2 0 1
5
0 .2 5
0 .1
3
19 0 .2 5
12
20
27 0 .2 5
0 .5
11
0 .1 4 4
20 0 .2 5
13
0 .2 5
12
0 .1 5 5
21
14
0 .2 5
13
0 .1 6 6
22 0 .2 5
15
0 .2 5
14
0 .1 7 7
23 0 .2 5
16
0 .2 5
15
0 .1 8
24
17
8
32
2 0 5
10
15
17
18
19 Böôùc taûi
Hình 6 Bieåu ñoà so saùnh heä soá taûi troïng VD3.
25 16
9
4
24
31
0 .5
6
23
30
0 .5
8
22
29
0 .5
0 .2 5
10
1
21
28
0 .5
10.5 ft
3
10.5 ft
0 .5
10
10.5 ft
19
26
LRFD=1, IGEOM=1
10.5 ft
0 .2 5
11
LRFD=0, IGEOM=1
12
Heä soá taûi troïng
9
LRFD=1, IGEOM=0
KHUNG NÖÛA CÖÙNG 10.5 ft
0 .2 5
19 Böôùc taûi
LRFD=0, IGEOM=0
18
25
0 .5 18
18
10.5 ft
2
17
0 .2 5 k ip
0 .1
2
15
10.5 ft
0 .2 5
10
10
15 ft
1
17
LRFD=0, IGEOM=1 LRFD=1, IGEOM=1
0 .0 5 1
LRFD=1, IGEOM=0
10
300 in
0 .5 k ip
1.89
12
Hình 4 Sô ñoà khung cuûa ví duï 2. 0 .2 5 k ip
Sai soá (%)
KHUNG CÖÙNG
W8x15 W8x31
Heä soá taûi troïng λ 9.3935 9.2153
LRFD=0, IGEOM=0
8 4
0.5 3
2.11
8
3
12 ft
W8x31
7
Böôùc taûi cuoái cuøng 22 103
0.5
1.0 7
6
Sai soá (%)
144 in
Kishi-Chen Krisnamurthy
Heä soá taûi troïng λ 9.3831 9.1855
Heä soá taûi troïng
Khôùp deûo 1 taïi böôùc taûi 16 16
Moâ hình
26 2 5 ft
Hình 5 Sô ñoà keát caáu cuûa ví duï 3.
Hình 7 Bieåu ñoà moâmen vaø bieán daïng cuûa khung.
4.4 Ví Duï 4 [5]: Khaûo saùt ñoä cöùng cuûa lieân keát giöõa hai oáng RHS. Ñoä cöùng cuûa lieân keát naøy phuï thuoäc vaøo nhieàu yeáu toá: beà daøy, chieàu roäng, chieàu cao cuûa hai oáng, goùc taïo bôûi hai oáng, noäi löïc trong hai oáng, kieåu lieân keát… Trong phaàn naøy ta chæ xeùt lieân keát khoâng gia cöôøng giöõa hai oáng vuoâng goùc nhau, hai tæ soá coù aûnh höôûng nhieàu ñeán ñoä beàn vaø ñoä cöùng uoán cuûa lieân keát naøy laø b0/t0 vaø β=b1/b0. Heä soá ñoä cöùng cuûa lieân keát ñöôïc ñònh nghóa nhö sau: r =
M r1 , trong ñoù Mr1 laø khaû naêng chòu Mp
moâmen cuûa lieân keát vaø Mp laø moâmen deûo cuûa thanh nhaùnh. Heä soá ñoä cöùng naøy naèm trong trong khoaûng töø 0 ñeán 1 (r=0 lieân keát laø khôùp vaø r=1 öùng vôùi lieân keát laø ngaøm). Duøng chöông trình ñaõ laäp saün, ta tieán haønh khaûo saùt ñoä cöùng cuûa lieân keát naøy ñoái vôùi moät soá tieát dieän vuoâng coù beà daøy thanh caùnh vaø thanh nhaùnh baèng nhau. 1.0
b1/b0=1 b1/b0=0.8
Heä soá ñoä cöùng
0.8
b1/b0=0.5 b1/b0=0.4
0.6
0.4
0.2
0.0 9
11
13
15
17
19
21
23
25
27
29
31
33
Tæ soá b0/t0
Hình 8 AÛnh höôûng cuûa tæ soá b0/t0 vaø b1/b0 ñeán heä soá ñoä cöùng cuûa lieân keát.
5. NHAÄN XEÙT.
• Khi söû duïng caùc moâ hình lieân keát khaùc nhau ñeå moâ taû öùng xöû cuûa lieân keát nöûa cöùng, keát quaû noäi löïc vaø chuyeån vò khi phaân tích khung cuõng khaùc nhau, song sai soá naøy khoâng nhieàu khoaûng 3%. Do ñoù, neân choïn moâ hình lieân keát caøng ñôn giaûn caøng toát vaø phaûi dieãn taû gaàn ñuùng nhaát quan heä moâmen-goùc xoay so vôùi keát quaû thöïc nghieäm. • Heä soá taûi troïng phaù hoaïi deûo trong khung cöùng lôùn hôn khung nöûa cöùng. Chuyeån vò ñöùng vaø ngang trong khung cöùng laïi nhoû hôn khung nöûa cöùng. Do ñoù, giaû thieát nuùt khung laø cöùng hoaøn toaøn daãn ñeán sai soá voâ cuøng nguy hieåm. • AÛnh höôûng cuûa sai soá hình hoïc vaø thieát keá theo LRFD ñeán heä soá taûi troïng phaù hoaïi (noäi löïc) coù theå leân tôùi 10% vaø haàu nhö khoâng phuï thuoäc vaøo daïng keát caáu [4].
• Ñoái vôùi theùp coù daïng oáng, ñoä cöùng cuûa lieân keát phuï thuoäc raát nhieàu vaøo beà daøy vaø beà roäng cuûa thaønh oáng. 6. KEÁT LUAÄN. AÛnh höôûng cuûa lieân keát nöûa cöùng laøm thay ñoåi noäi löïc vaø chuyeån vò trong khung. Ñoàng thôøi caùc aûnh höôûng baäc hai vaø aûnh höôûng cuûa sai soá hình hoïc cuõng goùp phaàn laøm giaûm khaû naêng chòu löïc cuûa khung. Do ñoù, trong tính toaùn phaân tích keát caáu theùp hieän nay, vieäc giaû thieát caùc lieân keát laø cöùng vaø boû qua caùc aûnh höôûng keå treân coù theå daãn ñeán nguy hieåm raát lôùn. Chöông trình SEMIFRAMES cho keát quaû phaân tích khung vôùi lieân keát nöûa cöùng raát ñaùng tin caäy. Do ñoù chöông trình naøy seõ ñöôïc phaùt trieån theâm nöõa ñeå coù theå söû duïng hieäu quaû hôn nöõa trong coâng taùc thieát keá keát caáu theùp. TAØI LIEÄU THAM KHAÛO. 1.
Buøi Coâng Thaønh, Traàn Chí Hoaøng, “Phaân tích baäc 2 khung theùp phaúng coù lieân keát nöûa cöùng baèng phöông phaùp ñoä cöùng caùt tuyeán”, Taïp Chí Xaây Döïng, trang 33-38, thaùng 10-2004. 2. Buøi Coâng Thaønh, Traàn Tuaán Kieät, “Phaân tích khung theùp phaúng coù lieân keát nöûa cöùng”, Taïp Chí Phaùt Trieån Khoa Hoïc Coâng Ngheä, Ñaïi Hoïc Quoác Gia Tp Hoà Chí Minh, taäp 6, soá 9 & 10, trang 66-85, 2003. 3. I. Ahmed vaø P. A. Kirby, “Maximum connection rotations in non-sway semi-rigid frames”, Journal of Constructional Steel Research Vol. 40, No. 1, pp. 115, (1996). 4. Phaïm Hoàng Thaùi, “Phaân tích khung theùp phaúng daïng oáng coù lieân keát nöûa cöùng”, Luaän vaên Thaïc só chuyeân ngaønh xaây döïng daân duïng vaø coâng nghieäp, Ñaïi hoïc Baùch Khoa Tp Hoà Chí Minh, 2005. 5. Wai-Fah Chen (Council On Tall Buildings And Urban Habitat), “Semi-Rigid connections in steel frames”, McGraw Hill, Inc, 1992. 6. Wai-Fah Chen, “Practical analysis for semi-rigid frame design”, World Scientific Publishing Co. Pte.Ltd, 1999. 7. Wai-Fah Chen vaø E.M. Lui “Stability design of steel frames”, CRC Press, 1991. 8. Wai-Fah Chen vaø K. M. Abdalla “Expanded database of semi-rigid steel connections”, Computers & Structures, Vol. 56, No.4, Pages 553564, 1995. 9. Wai-Fah Chen vaø Seung-Eock Kim “LRFD Steel Design using Advanced Analysis”, CRC Press, Boca Raton, Florida, 1997. 10. Wai-Fah Chen, Yoshiaki Goto vaø J. Y. Richard Liew, “Stability design of semi-rigid frames”, John Wiley & Sons, New York, 1995.
PHAÏM HOÀNG THAÙI
COÂNG TY TNHH TÖ VAÁN XAÂY DÖÏNG TAÂN CC
TOÙM TAÉT: Baøi baùo naøy nhaèm xaây döïng moâñun phaân tích khung theùp phaúng daïng oáng coù lieân keát nöûa cöùng baèng phöông phaùp hieäu chænh khôùp deûo. Moâ hình lieân keát ñöôïc xaây döïng nhö trong phaàn 1. 1. GIÔÙI THIEÄU. Hieän nay laø chöa coù moät phöông phaùp thoáng nhaát naøo ñeå phaân tích vaø tính toaùn khung theùp coù lieân keát nöûa cöùng. Ñaëc bieät vôùi nhöõng baøi toaùn veà oån ñònh, phi tuyeán hình hoïc, dao ñoäng cuûa khung theùp coù lieân keát nöûa cöùng thì thöôøng ñöôïc tính toaùn gaàn ñuùng baèng caùch taùch ra töøng phaàn töû daàm hoaëc coät rieâng leû. Do ñoù, keát quaû ñaït ñöôïc töông ñoái khoù aùp duïng trong thöïc teá. Vôùi söï phaùt trieån maïnh meõ cuûa ngaønh kyõ thuaät maùy tính cuøng vôùi caùc phöông phaùp soá, caùc phöông phaùp phaân tích keát caáu moät caùch tröïc tieáp nhö moät heä toång theå ñang ñöôïc nghieân cöùu phaùt trieån. Caùc phöông phaùp naøy goïi laø caùc phöông phaùp naâng cao, trong ñoù öùng duïng nhieàu nhaát laø phöông phaùp hieäu chænh khôùp deûo vì tính ñôn giaûn vaø hieäu quaû cuûa noù. Ñieåm noåi baät cuûa phöông phaùp naøy laø ta khoâng caàn tính toaùn heä soá chieàu daøi aûnh höôûng K vaø khoâng caàn tieán haønh kieåm tra töøng caáu kieän rieâng leû nöõa. Bôûi vì phöông phaùp naøy ñaõ xeùt ñeán söï phi tuyeán veà maët hình hoïc vaø veà maët vaät lieäu moät caùch tröïc tieáp trong quaù trình phaân tích toång theå chöù khoâng phaûi trong caùc phöông trình thieát keá caáu kieän. Ñeå xeùt ñeán yeáu toá phi tuyeán hình hoïc duøng haøm oån ñònh, ñeå xeùt ñeán phi tuyeán vaät lieäu duøng khaùi nieäm moâñun tieáp tuyeán CRC (Column Research Council) keát hôïp vôùi haøm parabol theå hieän söï chaûy deûo daàn daàn vaø phi tuyeán lieân keát duøng moâ hình lieân keát ñaõ xaây döïng töø phaàn 1 vaø moâ hình ba thoâng soá cuûa Kishi-Chen. 2. PHÖÔNG PHAÙP HIEÄU CHÆNH KHÔÙP DEÛO [9]. 2.1 Caùc haøm oån ñònh xeùt ñeán aûnh höôûng baäc 2. AÛnh höôûng cuûa löïc doïc laøm giaûm ñoä cöùng cuûa caáu kieän ñöôïc xeùt thoâng qua caùc haøm oån ñònh S1 vaø S2. Ñieåm thuaän lôïi khi duøng caùc haøm naøy laø chæ duøng moät phaàn töû coät-daàm (Hình 1) cho moät
caáu kieän.
kL sin kL − (kL) 2 cos kL 2 − 2 cos kL − kL sin kL (kL) 2 − kL(sin kL) S2 = 2 − 2 cos kL − kL sin kL S1 =
P
θA
EI=Haèng soá
x
MB
L (a)
y P
P EI
θB
MA
P
vôùi k 2 =
MA
M
y
P
x
MA + MB L
(b)
Hình 1 Phaàn töû coät-daàm chòu uoán Quan heä chuyeån vò gia taêng-löïc gia taêng:
⎡ M& A ⎤ ⎡ S1 ⎢ & ⎥ EI ⎢ ⎢M B ⎥ = L ⎢S 2 ⎢ P& ⎥ ⎢⎣ 0 ⎣ ⎦
S2 S1 0
0 ⎤ ⎧θ&A ⎫ ⎪ ⎪ 0 ⎥⎥ ⎨θ&B ⎬ A / I ⎥⎦ ⎪⎩ e& ⎪⎭
(1)
& , M& , P& laø moâmen vaø löïc doïc gia taêng ôû vôùi M A B
e& laø bieán daïng doïc truïc & & gia taêng, θ A , θ B laø goùc xoay gia taêng taïi ñaàu A
ñaàu phaàn töû töông öùng,
vaø B, I laø moâmen quaùn tính cuûa maët caét ngang, A laø dieän tích maët caét ngang. 2.2 Ñoä beàn chaûy deûo cuûa maët caét tieát dieän Theo AISC-LRFD, ñoä beàn deûo tieát dieän ngang ñöôïc bieåu dieãn nhö sau:
P Py
+
P 2 Py
P 8 M ≥ 0.2 = 1 cho tröôøng hôïp Py 9 My +
M My
= 1 cho tröôøng hôïp
P Py
< 0.2
(2a) (2b)
trong ñoù: Py laø taûi troïng gaây cho tieát dieän chaûy deûo
Mp laø moâmen deûo P laø löïc doïc truïc baäc hai M laø moâmen uoán baäc hai 2.3 Moâ hình moâñun tieáp tuyeán keát hôïp vôùi öùng suaát dö Ñeå xem xeùt söï chaûy deûo daàn daàn do öùng suaát dö doïc theo chieàu daøi caáu kieän döôùi taùc duïng cuûa taûi troïng doïc truïc giöõa hai khôùp deûo ngöôøi ta duøng khaùi nieäm moâñun tieáp tuyeán Et. Moâñun ñaøn hoài E (thay vì moâmen quaùn tính I) ñöôïc giaûm ñi ñeå xeùt tôùi söï giaûm phaàn ñaøn hoài cuûa tieát dieän ngang vì söï giaûm moâñun ñaøn hoài deã söû duïng hôn moät moâmen quaùn tính môùi cho töøng maët caét tieát dieän khaùc nhau. Theo Chen vaø Lui, Et theo CRC coù theå ñöôïc vieát: (3a) Et = 1.0 E cho tröôøng hôïp P ≤ 0.5Py
Et = 4
P ⎛⎜ P⎞ E 1 − ⎟ cho tröôøng hôïp P> 0.5Py Py ⎜⎝ Py ⎟⎠
(3b) 2.4 Moâ hình giaûm ñoä cöùng hai maët xeùt tôùi söï giaûm ñoä cöùng do uoán. Ñoä cöùng phaàn töû ñöôïc giaû thieát giaûm theo quy luaät parabol sau khi löïc ôû ñaàu phaàn töû vöôït quaù moät haøm chaûy deûo ñöôïc ñònh nghóa tröôùc. Luùc ñoù, ñoä cöùng tieáp tuyeán phaàn töû caàn phaûi ñöôïc ñieàu chænh ñeå xeùt tôùi söï hieän dieän cuûa khôùp deûo. Quan heä löïc gia taêng–chuyeån vò cuûa phaàn töû nhö sau: ⎡ ⎡ ⎤ ⎤ S 22 − S η η Aη B S 2 (1 − η B )⎥ ⎢ ⎥ & A⎢ 1 & ⎧M A ⎫ Et I ⎢ ⎣ S1 ⎦ ⎥ ⎧θ A ⎫ = ⎨ & ⎬ 2 ⎢ ⎥ ⎨θ& ⎬ ⎡ ⎤ L S M ⎩ B⎭ η Aη B S 2 η B ⎢ S1 − 2 (1 − η A )⎥ ⎥ ⎩ B ⎭ ⎢ S1 ⎣ ⎦ ⎦⎥ ⎣⎢
(4) Et laø moâñun tieáp tuyeán, ηA vaø ηB laø caùc thoâng soá voâ höôùng keå ñeán söï suy giaûm ñoä cöùng töø töø cuûa phaàn töû lieân quan ñeán söï chaûy deûo taïi hai ñaàu phaàn töû. 2.5 Quan heä löïc gia taêng-chuyeån vò khi keå ñeán lieân keát nöûa cöùng Duøng moâ hình loø xo quay ñeå moâ hình lieân keát nöûa cöùng nhö sau: MA P
θrA EI=haèng soá
θA L
θrB
θB
P
MB
Hình 2 Phaàn töû coät-daàm vôùi caùc lieân keát nöûa cöùng
θ&rA =
M& A RktA
(5a);
θ&rB =
M& B RktB
(5b)
RktA vaø RktB laø ñoä cöùng tieáp tuyeán cuûa caùc lieân keát ôû ñaàu A vaø B. Phöông trình löïc gia taêng-chuyeån vò coù keå ñeán lieân keát nöûa cöùng nhö sau:
⎡ M& A ⎤ ⎢ & ⎥ Et I ⎢M B ⎥ = L ⎢ P& ⎥ ⎣ ⎦
⎡ S ii* ⎢ * ⎢ S ij ⎢0 ⎣
S ij* S *jj 0
0 ⎤ ⎧θ&A ⎫ ⎥⎪ ⎪ 0 ⎥ ⎨θ&B ⎬ A / I ⎥⎦ ⎪⎩ e& ⎪⎭
(6)
trong ñoù:
⎛ E IS S E IS 2 ⎞ ⎜ S ii + t ii jj − t ij ⎟ ⎜ LRktB LRktB ⎟⎠ S ii* = ⎝ R* ⎛ E IS S E IS 2 ⎞ ⎜ S jj + t ii jj − t ij ⎟ ⎜ LRktA LRktA ⎟⎠ S *jj = ⎝ R* S jj S ij* = * R 2 ⎛ E IS ⎞⎛ Et IS jj ⎞ ⎛ Et I ⎞ S ij ⎟⎟ − ⎜ R * = ⎜⎜1 + t ii ⎟⎟⎜⎜1 + ⎟ LRktA ⎠⎝ LRktB ⎠ ⎝ L ⎠ RktA RktB ⎝
(7a)
(7b) (7c) (7d)
2.6 Giaûm theâm nöõa moâñun tieáp tuyeán CRC ñeå xeùt ñeán sai soá hình hoïc Giaûm theâm nöõa moâñun tieáp tuyeán Et ñeå xeùt ñeán söï giaûm ñoä cöùng theâm nöõa do sai soá hình hoïc. Söï giaûm ñoä cöùng cuûa caáu kieän do caùc sai soá hình hoïc coù theå ñöôïc moâ phoûng baèng söï giaûm ñoä cöùng caáu kieän töông ñöông vaø ñieàu naøy ñaït ñöôïc qua vieäc giaûm ñoä cöùng cuûa moâ ñun tieáp tuyeán:
E t' = 4
P Py
⎛ ⎞ ⎜1 − P ⎟ Eξ i khi P > 0.5Py ⎜ P ⎟ y ⎠ ⎝
Et' = Eξ i khi P ≤ 0.5Py
(8a) (8b)
trong ñoù:
Et' laø moâñun tieáp tuyeán giaûm theâm nöõa
ξi
laø heä soá giaûm khi xeùt ñeán sai soá hình hoïc
Heä soá giaûm ñöôïc duøng laø 0.85 vaø duøng ñöôøng cong moâñun tieáp tuyeán giaûm theâm nöõa cho Et cuûa CRC. 3. CHÖÔNG TRÌNH PHAÂN TÍCH. Taùc giaû ñaõ phaùt trieån theâm chöông trình SEMI-FRAMES ñeå tính khung theùp phaúng coù lieân keát nöûa cöùng vôùi caùc moâ hình lieân keát trong phaàn 1 (moâ hình ña thöùc vaø moâ hình luõy thöøa hai thoâng soá) vaø tính heä soá ñoä cöùng lieân keát giöõa hai oáng RHS. Chöông trình SEMI-FRAMES duøng ñeå phaân tích khung coù lieân keát nöûa cöùng ñaõ ñöôïc phaùt trieån töø vaøi naêm gaàn ñaây. Chöông trình naøy laø taäp hôïp cuûa moät soá chöông trình phaân tích khung coù lieân keát nöûa cöùng: khung theùp phaúng (hoaëc khoâng
4.3 Ví Duï 3: Baøi toaùn ví duï naøy seõ tính khung theùp daïng oáng moät nhòp taùm taàng coù lieân keát nöûa cöùng vaø lieân keát cöùng, chòu taûi troïng ñöùng vaø ngang (Hình 5), ñeå khaûo saùt aûnh höôûng cuûa sai soá hình hoïc vaø thieát keá theo LRFD. Duøng moâ hình ña thöùc Frye-Morris vôùi caùc heä soá a=1.62333E-18, b=-1.40886E-12, c=3.74533E-6. Keát caáu coù coät laø oáng vuoâng TUB80806 (A= 11.1 in2, I=106 in4 , Z=31.3 in3) vaø daàm W8X48 (A= 14.1 in2, I=184 in4, Z=49 in3). Sô ñoà keát caáu ñaõ ñöôïc moâ hình hoaù vaø bieåu ñoà so saùnh heä soá taûi troïng xem Hình 6. Sai leäch heä soá taûi troïng ôû böôùc taûi cuoái cuøng giöõa (LRFD=1, IGEOM=1) vaø (LRFD=0, IGEOM=0) trong khung cöùng laø 10.54% vaø trong khung meàm laø 10.1%. 40 kips
W12x96
180 in
W14x38
4. CAÙC VÍ DUÏ MINH HOÏA.
4.1 Ví Duï 1 [6]: Baøi toaùn naøy nhaèm so saùnh keát quaû phaân tích khung khi duøng caùc moâ hình lieân keát khaùc nhau ñoái vôùi cuøng moät keát quaû thöïc nghieäm laø: moâ hình luõy thöøa 3 thoâng soá cuûa KishiChen vaø moâ hình ña thöùc Frye-Morris. Lieân keát nöûa cöùng duøng trong ví duï naøy laø lieân keát trong ví duï 1 cuûa phaàn 1, theo moâ hình cuûa Kishi-Chen coù 3 thoâng soá Rki=417677 (kip-in/rad), Mu=1190 (kipin) vaø n=0.88, theo moâ hình ña thöùc Frye-Morris coù caùc heä soá a=3.1896E-17, b=-1.9013E-11, c=7.8528E-6. Baûng so saùnh heä soá taûi troïng cuûa hai moâ hình nhö theå hieän trong baûng 1. 4.2 Ví Duï 2 [8]: Baøi toaùn naøy nhaèm so saùnh keát quaû phaân tích khung khi duøng caùc moâ hình lieân keát khaùc nhau ñoái vôùi cuøng moät keát quaû thöïc nghieäm laø: moâ hình luõy thöøa 3 thoâng soá cuûa KishiChen vaø moâ hình luõy thöøa hai thoâng soá cuûa Krisnamurthy (1979). Lieân keát nöûa cöùng duøng trong ví duï naøy laø lieân keát trong ví duï 3 cuûa phaàn 1, theo moâ hình cuûa Kishi-Chen coù 3 thoâng soá Rki=21281 (kip-in/rad), Mu=229.5 (kip-in) vaø n=2.873, öùng xöû theo moâ hình luõy thöøa hai thoâng soá coù caùc heä soá a=2.5785E-6, b=1.6681. Baûng so saùnh heä soá taûi troïng cuûa hai moâ hình nhö theå hieän trong baûng 2.
30 kips
W12x96
3 @ 120 =360 in 2 kips 2
3
3
1.5 kips 4
4
5
5
W14x38 1
W12x96
W12x96 1
2
180 in
gian), khung theùp-beâ toâng lieân hôïp, xaùc ñònh moâ hình cuûa caùc lieân keát nöûa cöùng… Ñaây laø keát quaû cuûa moät soá luaän vaên thaïc só, döôùi söï chuû trì cuûa PGS TS Buøi Coâng Thaønh. Chöông trình phaân tích khung theùp phaúng laø moät phaàn cuûa chöông trình SEMI-FRAMES, trong ñoù duøng thuaät giaûi gia taêng töøng böôùc taûi ñeå phaân tích, öùng vôùi moät böôùc taûi ñoä cöùng cuûa caùc phaàn töû seõ ñöôïc caäp nhaät thoâng qua vieäc tính laëp. Döïa treân caùc giaù trò chuyeån vò vaø noäi löïc cuûa böôùc taûi tröôùc, hieäu chænh laïi ma traän ñoä cöùng cuûa töøng phaàn töû trong ñoù coù xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa lieân keát nöûa cöùng cuõng nhö phi tuyeán veà vaät lieäu vaø phi tuyeán hình hoïc vaø tieáp tuïc giaûi. Chöông trình seõ döøng khi soá böôùc taêng taûi baèng vôùi soá böôùc gia taûi ñaõ ñònh tröôùc hoaëc khi keát caáu bò maát oån ñònh (ñònh thöùc cuûa ma traän ñoä cöùng tieáp tuyeán toång theå coù giaù trò aâm). Khi phaân tích khung theùp phaúng coù lieân keát nöûa cöùng vôùi moâ hình luõy thöøa 3 thoâng soá cuûa Kishi-Chen, keát quaû cuûa chöông trình ñaõ ñöôïc kieåm tra vôùi chöông trình PAAP vaø PHINGE [2].
6
3 @ 120 =360 in
Hình 3 Sô ñoà khung vaø moâ hình hoùa keát caáu cuûa ví duï 1
Baûng 1 Khôùp deûo 1 taïi böôùc taûi 20 20
Moâ hình Kishi-Chen Frye-Morris
Heä soá taûi troïng λ 14.4659 14.4747
Sai soá (%) 0.06
Böôùc taûi cuoái cuøng 46 21
Heä soá taûi troïng λ 14.9381 14.475
Sai soá (%) 3.1
Baûng 2
1.6 kip/ft
0.5
W8x15 W8x31 1.6 kip/ft
1.0 5
4
0.5 6
5
(a)
2
1 (b)
1
25 ft
144 in
12 ft
W8x31
2
8 6 4 2 0 1
5
0 .2 5
0 .1
3
19 0 .2 5
12
20
27 0 .2 5
0 .5
11
0 .1 4 4
20 0 .2 5
13
0 .2 5
12
0 .1 5 5
21
14
0 .2 5
13
0 .1 6 6
22 0 .2 5
15
0 .2 5
14
0 .1 7 7
23 0 .2 5
16
0 .2 5
15
0 .1 8
24
17
8
32
2 0 5
10
15
17
18
19 Böôùc taûi
Hình 6 Bieåu ñoà so saùnh heä soá taûi troïng VD3.
25 16
9
4
24
31
0 .5
6
23
30
0 .5
8
22
29
0 .5
0 .2 5
10
1
21
28
0 .5
10.5 ft
3
10.5 ft
0 .5
10
10.5 ft
19
26
LRFD=1, IGEOM=1
10.5 ft
0 .2 5
11
LRFD=0, IGEOM=1
12
Heä soá taûi troïng
9
LRFD=1, IGEOM=0
KHUNG NÖÛA CÖÙNG 10.5 ft
0 .2 5
19 Böôùc taûi
LRFD=0, IGEOM=0
18
25
0 .5 18
18
10.5 ft
2
17
0 .2 5 k ip
0 .1
2
15
10.5 ft
0 .2 5
10
10
15 ft
1
17
LRFD=0, IGEOM=1 LRFD=1, IGEOM=1
0 .0 5 1
LRFD=1, IGEOM=0
10
300 in
0 .5 k ip
1.89
12
Hình 4 Sô ñoà khung cuûa ví duï 2. 0 .2 5 k ip
Sai soá (%)
KHUNG CÖÙNG
W8x15 W8x31
Heä soá taûi troïng λ 9.3935 9.2153
LRFD=0, IGEOM=0
8 4
0.5 3
2.11
8
3
12 ft
W8x31
7
Böôùc taûi cuoái cuøng 22 103
0.5
1.0 7
6
Sai soá (%)
144 in
Kishi-Chen Krisnamurthy
Heä soá taûi troïng λ 9.3831 9.1855
Heä soá taûi troïng
Khôùp deûo 1 taïi böôùc taûi 16 16
Moâ hình
26 2 5 ft
Hình 5 Sô ñoà keát caáu cuûa ví duï 3.
Hình 7 Bieåu ñoà moâmen vaø bieán daïng cuûa khung.
4.4 Ví Duï 4 [5]: Khaûo saùt ñoä cöùng cuûa lieân keát giöõa hai oáng RHS. Ñoä cöùng cuûa lieân keát naøy phuï thuoäc vaøo nhieàu yeáu toá: beà daøy, chieàu roäng, chieàu cao cuûa hai oáng, goùc taïo bôûi hai oáng, noäi löïc trong hai oáng, kieåu lieân keát… Trong phaàn naøy ta chæ xeùt lieân keát khoâng gia cöôøng giöõa hai oáng vuoâng goùc nhau, hai tæ soá coù aûnh höôûng nhieàu ñeán ñoä beàn vaø ñoä cöùng uoán cuûa lieân keát naøy laø b0/t0 vaø β=b1/b0. Heä soá ñoä cöùng cuûa lieân keát ñöôïc ñònh nghóa nhö sau: r =
M r1 , trong ñoù Mr1 laø khaû naêng chòu Mp
moâmen cuûa lieân keát vaø Mp laø moâmen deûo cuûa thanh nhaùnh. Heä soá ñoä cöùng naøy naèm trong trong khoaûng töø 0 ñeán 1 (r=0 lieân keát laø khôùp vaø r=1 öùng vôùi lieân keát laø ngaøm). Duøng chöông trình ñaõ laäp saün, ta tieán haønh khaûo saùt ñoä cöùng cuûa lieân keát naøy ñoái vôùi moät soá tieát dieän vuoâng coù beà daøy thanh caùnh vaø thanh nhaùnh baèng nhau. 1.0
b1/b0=1 b1/b0=0.8
Heä soá ñoä cöùng
0.8
b1/b0=0.5 b1/b0=0.4
0.6
0.4
0.2
0.0 9
11
13
15
17
19
21
23
25
27
29
31
33
Tæ soá b0/t0
Hình 8 AÛnh höôûng cuûa tæ soá b0/t0 vaø b1/b0 ñeán heä soá ñoä cöùng cuûa lieân keát.
5. NHAÄN XEÙT.
• Khi söû duïng caùc moâ hình lieân keát khaùc nhau ñeå moâ taû öùng xöû cuûa lieân keát nöûa cöùng, keát quaû noäi löïc vaø chuyeån vò khi phaân tích khung cuõng khaùc nhau, song sai soá naøy khoâng nhieàu khoaûng 3%. Do ñoù, neân choïn moâ hình lieân keát caøng ñôn giaûn caøng toát vaø phaûi dieãn taû gaàn ñuùng nhaát quan heä moâmen-goùc xoay so vôùi keát quaû thöïc nghieäm. • Heä soá taûi troïng phaù hoaïi deûo trong khung cöùng lôùn hôn khung nöûa cöùng. Chuyeån vò ñöùng vaø ngang trong khung cöùng laïi nhoû hôn khung nöûa cöùng. Do ñoù, giaû thieát nuùt khung laø cöùng hoaøn toaøn daãn ñeán sai soá voâ cuøng nguy hieåm. • AÛnh höôûng cuûa sai soá hình hoïc vaø thieát keá theo LRFD ñeán heä soá taûi troïng phaù hoaïi (noäi löïc) coù theå leân tôùi 10% vaø haàu nhö khoâng phuï thuoäc vaøo daïng keát caáu [4].
• Ñoái vôùi theùp coù daïng oáng, ñoä cöùng cuûa lieân keát phuï thuoäc raát nhieàu vaøo beà daøy vaø beà roäng cuûa thaønh oáng. 6. KEÁT LUAÄN. AÛnh höôûng cuûa lieân keát nöûa cöùng laøm thay ñoåi noäi löïc vaø chuyeån vò trong khung. Ñoàng thôøi caùc aûnh höôûng baäc hai vaø aûnh höôûng cuûa sai soá hình hoïc cuõng goùp phaàn laøm giaûm khaû naêng chòu löïc cuûa khung. Do ñoù, trong tính toaùn phaân tích keát caáu theùp hieän nay, vieäc giaû thieát caùc lieân keát laø cöùng vaø boû qua caùc aûnh höôûng keå treân coù theå daãn ñeán nguy hieåm raát lôùn. Chöông trình SEMIFRAMES cho keát quaû phaân tích khung vôùi lieân keát nöûa cöùng raát ñaùng tin caäy. Do ñoù chöông trình naøy seõ ñöôïc phaùt trieån theâm nöõa ñeå coù theå söû duïng hieäu quaû hôn nöõa trong coâng taùc thieát keá keát caáu theùp. TAØI LIEÄU THAM KHAÛO. 1.
Buøi Coâng Thaønh, Traàn Chí Hoaøng, “Phaân tích baäc 2 khung theùp phaúng coù lieân keát nöûa cöùng baèng phöông phaùp ñoä cöùng caùt tuyeán”, Taïp Chí Xaây Döïng, trang 33-38, thaùng 10-2004. 2. Buøi Coâng Thaønh, Traàn Tuaán Kieät, “Phaân tích khung theùp phaúng coù lieân keát nöûa cöùng”, Taïp Chí Phaùt Trieån Khoa Hoïc Coâng Ngheä, Ñaïi Hoïc Quoác Gia Tp Hoà Chí Minh, taäp 6, soá 9 & 10, trang 66-85, 2003. 3. I. Ahmed vaø P. A. Kirby, “Maximum connection rotations in non-sway semi-rigid frames”, Journal of Constructional Steel Research Vol. 40, No. 1, pp. 115, (1996). 4. Phaïm Hoàng Thaùi, “Phaân tích khung theùp phaúng daïng oáng coù lieân keát nöûa cöùng”, Luaän vaên Thaïc só chuyeân ngaønh xaây döïng daân duïng vaø coâng nghieäp, Ñaïi hoïc Baùch Khoa Tp Hoà Chí Minh, 2005. 5. Wai-Fah Chen (Council On Tall Buildings And Urban Habitat), “Semi-Rigid connections in steel frames”, McGraw Hill, Inc, 1992. 6. Wai-Fah Chen, “Practical analysis for semi-rigid frame design”, World Scientific Publishing Co. Pte.Ltd, 1999. 7. Wai-Fah Chen vaø E.M. Lui “Stability design of steel frames”, CRC Press, 1991. 8. Wai-Fah Chen vaø K. M. Abdalla “Expanded database of semi-rigid steel connections”, Computers & Structures, Vol. 56, No.4, Pages 553564, 1995. 9. Wai-Fah Chen vaø Seung-Eock Kim “LRFD Steel Design using Advanced Analysis”, CRC Press, Boca Raton, Florida, 1997. 10. Wai-Fah Chen, Yoshiaki Goto vaø J. Y. Richard Liew, “Stability design of semi-rigid frames”, John Wiley & Sons, New York, 1995.
Related Documents
Lk Trong Ket Cau Thep
April 2020 8
Lk Nua Cung Trong Ket Cau
April 2020 3
Tinh Thep Cau Tao
November 2019 30
Nhom Ket Cau
April 2020 18
Co Hoc Ket Cau
July 2020 9