Tên luận án:
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN DẠNG NÚT KHUNG TỚI PHẢN ỨNG CỦA KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP CHỊU ĐỘNG ĐẤT
Ngành:
Kỹ thuật xây dựng
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án "Nghiên cứu ảnh hưởng của biến dạng nút khung tới phản ứng của khung bê tông cốt thép chịu động đất" tập trung vào vấn đề ứng xử phức tạp của nút khung bê tông cốt thép (BTCT) dưới tác động động đất. Tác giả chỉ ra rằng sự phá hoại của nút khung thường dẫn đến sụp đổ toàn bộ hệ kết cấu, nhưng các mô hình tính toán hiện có chưa tổng quát và trong thiết kế, nút khung vẫn thường được xem là vùng tuyệt đối cứng. Các tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn hiện đại đưa ra yêu cầu chặt chẽ nhưng lại né tránh vấn đề biến dạng nút, một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến ứng xử của hệ kết cấu khi chịu động đất. Tại Việt Nam, nghiên cứu về ứng xử nút khung BTCT dưới tác động tải trọng còn hạn chế, vùng nút khung vẫn được mặc định là cứng.
Mục tiêu của nghiên cứu là tổng quan các mô hình xác định độ bền và mô phỏng ứng xử của nút khung BTCT liền khối chịu động đất, tiến hành thí nghiệm các loại nút khung BTCT liền khối chịu động đất tại Việt Nam để làm rõ khả năng biến dạng, chịu lực, tiêu chí đánh giá độ bền cắt, và đề xuất mô hình tính toán phi tuyến có xét tới biến dạng nút khung BTCT được thiết kế theo TCVN 9386:2012.
Các kết quả chính cho thấy các loại nút khung BTCT hiện có ở Việt Nam đều bị biến dạng khi chịu động đất. Nút khung thiết kế theo TCVN 9386:2012 bị phá hoại dẻo, trong khi các nút khung thiết kế theo TCVN 5574:2012 và SP 14.13330.2011 (LB Nga) bị phá hoại giòn, không phù hợp với cơ cấu phá hoại dẻo. Nghiên cứu cũng xác định rằng hàm lượng cốt thép đai trong vùng nút khung có vai trò quan trọng hơn trị số ứng suất cắt nút trong việc đảm bảo độ bền cắt của nút khung BTCT.
Luận án đã đề xuất ba mô hình mô phỏng biến dạng cắt nút và trượt bám dính của nút khung. Việc áp dụng các mô hình này trong phân tích tĩnh và động phi tuyến hệ khung BTCT thiết kế theo TCVN 9386:2012 đã chứng minh rằng biến dạng của nút khung làm thay đổi đáng kể phản ứng tổng thể của hệ kết cấu. Các mô hình này được đánh giá là đơn giản, dễ cài đặt vào các phần mềm thương mại và cho kết quả phù hợp với thực nghiệm.
Nghiên cứu kết luận rằng biến dạng nút khung làm gia tăng đáng kể chuyển vị ngang của khung, giảm khả năng chịu cắt, làm suy yếu độ cứng của dầm và có thể dẫn đến phá hoại sớm cột tầng một so với trường hợp không xét biến dạng nút. Do đó, tác giả kiến nghị cần xem xét biến dạng nút khung trong thiết kế và bổ sung các quy định cụ thể về cấu tạo, đặc biệt là giới hạn hàm lượng cốt thép đai tối thiểu trong vùng nút khung vào TCVN 9386:2012 để nâng cao an toàn cho khung BTCT chịu động đất tại Việt Nam.
Mục lục chi tiết:
- PHẦN MỞ ĐẦU
- 1. TÍNH CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
- 2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN
- 3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- 4. CÁC KẾT QUẢ CHÍNH CỦA LUẬN ÁN
- 5. CẤU TRÚC LUẬN ÁN
- CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ỨNG XỬ CỦA NÚT KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP DƯỚI TÁC ĐỘNG ĐỘNG ĐẤT VÀ NHỮNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐÃ ĐẠT ĐƯỢC
- 1.1 SỰ PHÁ HOẠI NÚT KHUNG DƯỚI TÁC ĐỘNG ĐỘNG ĐẤT
- 1.2 PHÂN LOẠI CÁC NÚT KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP
- 1.3 CÁC LỰC TÁC ĐỘNG LÊN NÚT KHUNG BTCT
- 1.4. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA NÚT
- 1.4.1.Các mô hình xác định khả năng chịu cắt của nút
- 1.4.2. Mô hình của Paulay và Priestley
- 1.4.3 Mô hình A. G. Tsonos(1999, 2001)
- 1.5 KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA CÁC NÚT KHUNG THEO CÁC TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ KHÁNG CHẤN
- 1.6 NHẬN XÉT VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA NÚT KHUNG
- 1.7 CÁC MÔ HÌNH NÚT DÙNG TRONG PHÂN TÍCH PHI TUYẾN
- 1.8 NHẬN XÉT RÚT RA TỪ NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
- CHƯƠNG 2. BIẾN DẠNG CỦA NÚT KHUNG BTCT
- 2.1 BIẾN DẠNG CỦA NÚT KHUNG BTCT
- 2.2 CÁC THÀNH PHẦN BIẾN DẠNG CỦA NÚT KHUNG BTCT
- 2.3 CHUYỂN VỊ XOAY ĐẦU MÚT CỐ ĐỊNH
- 2.4 BIẾN DẠNG CẮT NÚT KHUNG
- 2.5 NHẬN XÉT VỀ BIẾN DẠNG NÚT KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP
- CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU THÍ NGHIỆM NÚT KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP
- 3.1 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU THÍ NGHIỆM
- 3.2 THIẾT KẾ CÁC MẪU THÍ NGHIỆM
- 3.3 ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ VẬT LIỆU CHẾ TẠO MẪU THÍ NGHIỆM
- 3.4 SƠ ĐỒ VÀ QUY TRÌNH CHẤT TẢI CÁC MẪU THÍ NGHIỆM
- 3.5 SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM VÀ SƠ ĐỒ BỐ TRÍ CÁC THIẾT BỊ ĐO
- 3.6.ỨNG XỬ CỦA CÁC MẪU THÍ NGHIỆM
- 3.7 PHÂN TÍCH CÁC KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
- 3.7.1 Quan hệ lực cắt tầng – chuyển vị ngang
- 3.7.2 Lực cắt tầng
- 3.7.3. Ứng xử của các dầm quanh nút khung
- 3.7.4 Ứng xử của các cột quanh nút khung
- 3.7.5 Ứng xử của nút khung
- 3.7.6 Phân tích nguyên nhân phá hoại các nút khung
- 3.7.7 Khả năng chịu cắt của các nút khung BTCT
- 3.7.8 Độ cứng của các mẫu thí nghiệm
- 3.7.9 Năng lượng được phân tán ở các mẫu thí nghiệm
- 3.7.10 Hệ số cản nhót tương đương
- 3.8. NHẬN XÉT VỀ CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THÍ NGHIỆM
- CHƯƠNG 4. MÔ HÌNH HÓA ỨNG XỬ CỦA NÚT KHUNG DƯỚI TÁC ĐỘNG ĐỘNG ĐẤT
- 4.1 BIẾN DẠNG CỦA NÚT KHUNG VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ TỚI ỨNG XỬ TỔNG THỂ CỦA KHUNG
- 4.2 MÔ HÌNH HÓA BIẾN DẠNG CẮT CỦA NÚT KHUNG
- 4.2.1 Sự góp phần của biến dạng cắt nút khung tới chuyển vị ngang của khung
- 4.2.2 Mô hình hóa sự góp phần của biến dạng cắt nút khung tới chuyển vị tầng
- 4.2.3 Xác định các đặc trưng của các lò xo mô phỏng biến dạng cắt nút
- 4.2.4 Thiết lập mối quan hệ lý tưởng TjH-Y
- a)Nút khung trong:
- b)Nút khung ngoài
- 4.2.5. Thiết lập quan hệ Vc - Ac và Mb- Yj của nút khung
- 4.2.5.1. Quan hệ giữa Mb - A và Mb - Tsb
- 4.2.5.2 Quan hệ giữa Vc – Ac và Mb - Yj
- 4.3 MÔ HÌNH HÓA TRƯỢT BÁM DÍNH CỦA NÚT KHUNG
- 4.4 HIỆU CHUẨN, ĐÁNH GIÁ MÔ HÌNH BIẾN DẠNG NÚT KHUNG.
- 4.4.1 Nút khung trong NK1
- 4.4.2 Nút khung ngoài J2.
- 4.5 NHẬN XÉT VỀ CÁC MÔ HÌNH ĐƯỢC ĐỀ XUẤT
- CHƯƠNG 5. PHÂN TÍCH PHI TUYẾN CÁC HỆ KẾT CẤU KHUNG CHỊU ĐỘNG ĐẤT
- 5.1 GIỚI THIỆU CHUNG
- 5.2 CÁC SỐ LIỆU DÙNG ĐỂ PHÂN TÍCH KẾT CẤU
- 5.3 XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA MÔ HÌNH BIẾN DẠNG NÚT
- 5.4 PHÂN TÍCH HỆ KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP
- 5.4.1 Các trường hợp tính toán :
- 5.4.2 Phân tích tĩnh phi tuyến đẩy dần (push-over)
- 5.4.3 Phân tích phi tuyến theo lịch sử thời gian
- 5.5. NHẬN XÉT VỀ VIỆC ÁP DỤNG MÔ HÌNH BIẾN DẠNG NÚT KHUNG TRONG PHÂN TÍCH PHI TUYẾN
- KẾT LUẬN
- 2. KIẾN NGHỊ
- DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN