Tên luận án:
NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU NHÀ XÂY DỰNG TRONG VÙNG CHỊU ẢNH HƯỞNG ĐỘNG ĐẤT Ở VIỆT NAM BẰNG PHƯƠNG PHÁP MONTE - CARLO CẢI TIẾN
Ngành:
Kỹ thuật xây dựng
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án này tập trung nghiên cứu sự làm việc của kết cấu nhà xây dựng trong vùng chịu ảnh hưởng động đất ở Việt Nam, đặc biệt khi các tham số đầu vào mang tính ngẫu nhiên và mờ. Bối cảnh nghiên cứu xuất phát từ thực tế động đất là thiên tai nguy hiểm, đòi hỏi thiết kế kháng chấn nhưng lại thiếu thông tin và có tính chủ quan do bản chất ngẫu nhiên của hiện tượng. Tiêu chuẩn TCVN 9386:2012 hiện hành còn chứa nhiều quy định định tính, mờ, cần được số hóa để người thiết kế có thể lựa chọn hợp lý và tự động hóa quá trình thiết kế.
Mục tiêu chính của luận án là nhận diện, phân loại và số hóa các tham số mờ trong TCVN 9386:2012, đồng thời nghiên cứu hoàn thiện và áp dụng phương pháp Monte – Carlo cải tiến để tính toán kết cấu nhà chịu động đất theo tiêu chuẩn này. Đối tượng nghiên cứu bao gồm nhà cao tầng và thấp tầng ở Việt Nam, các quy định mờ của TCVN 9386:2012 và thuật toán Monte – Carlo cải tiến. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc số hóa các tham số mờ, áp dụng thuật toán cải tiến để tính toán nội lực và chuyển vị của hệ kết cấu chịu lực. Phương pháp nghiên cứu sử dụng lý thuyết tập mờ để mờ hóa và phương pháp Monte – Carlo cải tiến để tính toán đáp ứng của công trình, sau đó thử nghiệm trên máy tính để so sánh và kiến nghị.
Luận án đã đạt được các kết quả quan trọng: nhận diện, phân loại và số hóa các tham số mờ điển hình trong TCVN 9386:2012 bằng cách mờ hóa và biến đổi tương đương về định lượng, nhằm phục vụ tính toán trên cùng một sơ đồ với ba loại đại lượng: tất định, ngẫu nhiên và mờ. Luận án cũng bổ sung và hoàn thiện thuật toán phân tích mờ kết cấu sử dụng phương pháp Monte – Carlo cải tiến để tính toán tác động động đất theo TCVN 9386:2012, có xét đến đồng thời ba loại tham số trên. Đặc biệt, luận án đã khảo sát sự làm việc của một số kết cấu công trình nhà thấp tầng và cao tầng chịu động đất theo cả thuật toán đề nghị và thuật toán tất định hiện hành. Kết quả cho thấy tính toán theo thuật toán đề nghị cho sai số chấp nhận được, phù hợp với quy luật định tính và sự làm việc thực của kết cấu, đặc biệt khi chọn tham số của tiêu chuẩn nằm trong miền trọng số cao (sai số nhỏ hơn 10%). Số hóa các tham số mờ góp phần giảm thiểu quyết định chủ quan và tiến tới tự động hóa thiết kế.
Độ tin cậy của kết quả nghiên cứu được khẳng định bởi việc sử dụng phương pháp Monte – Carlo cải tiến đã được ứng dụng rộng rãi, các kết quả được chuyên gia phản biện và công bố tại các hội nghị khoa học, cũng như việc sử dụng các thuật toán và phần mềm phân tích phổ biến (như ETABS-v18) cho thấy sự phù hợp về mặt định tính với quy luật vật lý. Luận án cũng đề xuất hướng phát triển là hoàn thiện số hóa toàn bộ tiêu chuẩn thành một chương trình dễ sử dụng và nghiên cứu phối hợp các kịch bản rủi ro của biến đổi khí hậu với động đất.
Mục lục chi tiết:
-
MỞ ĐẦU
- 1. Lý do chọn đề tài
- 2. Mục tiêu nghiên cứu
- 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- a) Đối tượng nghiên cứu:
- b) Phạm vi nghiên cứu:
- 4. Phương pháp nghiên cứu
- 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- 6. Bố cục của luận án
- 7. Các kết quả mới của luận án
-
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU CÔNG TRÌNH NHÀ CHỊU ĐỘNG ĐẤT
- 1.1. Động đất và tác động của động đất lên công trình nhà
- 1.2. Một số đại lượng đặc trưng của động đất trong tính toán công trình nhà
- 1.3. Tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn thế giới và Việt Nam, các tham số trong tiêu chuẩn thiết kế
- 1.3.1. Tiêu chuẩn kháng chấn thế giới và các tham số trong tiêu chuẩn thiết kế các nước
- 1.3.2. Tiêu chuẩn kháng chấn Việt Nam và các tham số thiết kế trong tiêu chuẩn TCVN 9386:2012
- 1.4. Tổng quan về phân tích mờ kết cấu
- 1.4.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
- 1.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
- 1.4.3. Các kết quả đã đạt được từ các công trình nghiên cứu
- 1.4.4. Các vấn đề tiếp tục nghiên cứu của luận án
- 1.5. Nhận xét chương 1
-
CHƯƠNG II. TÍNH TOÁN KẾT CẤU BẰNG PHƯƠNG PHÁP MONTE – CARLO VÀ PHƯƠNG PHÁP MONTE – CARLO CẢI TIẾN
- 2.1. Tính toán kết cấu bằng phương pháp Monte – Carlo với các tham số đầu vào ngẫu nhiên
- 2.2. Tính toán kết cấu bằng phương pháp Monte – Carlo cải tiến với các biến đầu vào ngẫu nhiên và mờ
- 2.3. Nhận xét chương 2
-
CHƯƠNG III. PHƯƠNG PHÁP MONTE – CARLO CẢI TIẾN TRONG TÍNH TOÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH NHÀ CHỊU ĐỘNG ĐẤT THEO TCVN 9386:2012 CÓ KỂ ĐẾN THAM SỐ MỜ CỦA TIÊU CHUẨN
- 3.1. Phân loại và số hóa các đại lượng mờ trong tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn
- 3.1.1. Các nguyên nhân sinh ra các đại lượng mờ trong tiêu chuẩn kháng chấn
- 3.1.1.1. Do bản chất ngẫu nhiên của vấn đề động đất
- 3.1.1.2. Do chủ quan của người thiết kế và người quản lý
- 3.1.2. Số hóa các đại lượng mờ chứa trong tiêu chuẩn
- 3.1.2.1. Các cách số hóa
- 3.1.2.2. Xác định hàm thuộc µ(x) của đại lượng mờ
- 3.1.2.3. Số hóa đại lượng mờ thứ cấp
- 3.1.2.4. Biến đổi tương đương về định lượng
- 3.1.2.5. Số hóa một số trường hợp đặc biệt
- 3.1.3. Xác định trọng số trong xử lý thống kê
- 3.1.3.1. Cơ sở khoa học của việc xác định trọng số
- 3.1.3.2. Xác định trọng số
- 3.1.3.3. Xác định số lần thử và số số liệu thu được
- 3.2. Phân loại và số hóa các các đại lượng ngẫu nhiên và mờ trong tiêu chuẩn thiết kế công trình chịu động đất TCVN 9386:2012
- 3.2.1. Phân loại và mờ hóa các đại lượng mờ trong tiêu chuẩn
- 3.2.2. Số hóa các tham số mờ trong tiêu chuẩn TCVN 9386:2012
- 3.3. Nhận xét chương 3
-
CHƯƠNG IV. NGHIÊN CỨU, KHẢO SÁT SỰ LÀM VIỆC CỦA MỘT SỐ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH NHÀ CHỊU ĐỘNG ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN TCVN 9386:2012 BẰNG PHƯƠNG PHÁP MONTE-CARLO CẢI TIẾN VÀ PHƯƠNG PHÁP TRUYỀN THỐNG, SO SÁNH VÀ ĐÁNH GIÁ
- 4.1. Khảo sát sự làm việc của kết cấu công trình nhà thấp tầng chịu tải trọng động đất
- 4.1.1. Thiết lập mô hình tính nhà thấp tầng
- 4.1.2. Khảo sát sự làm việc kết cấu công trình nhà thấp tầng chịu tải trọng động đất bằng hai phương pháp tính toán truyền thống và tính toán theo Monte-Carlo cải tiến
- 4.1.2.1. Khảo sát sự làm việc của nhà thấp tầng xây dựng trong các vùng chịu động đất khác nhau
- 4.1.2.2. Khảo sát sự làm việc nhà thấp tầng xây dựng trong một vùng chịu động đất
- 4.2. Khảo sát sự làm việc của kết cấu nhà cao tầng chịu tải trọng động đất
- 4.2.1. Thiết lập mô hình tính nhà cao tầng
- 4.2.2. Khảo sát sự làm việc kết cấu công trình nhà cao tầng chịu tải trọng động đất bằng hai phương pháp tính toán truyền thống và tính toán theo Monte-Carlo cải tiến
- 4.2.2.1. Khảo sát sự làm việc nhà cao tầng xây dựng trong các vùng chịu động đất khác nhau
- 4.2.2.2. Khảo sát sự làm việc cấu công trình nhà cao tầng trong một vùng chịu động đất
- 4.3. Nhận xét chương 4
-
KẾT LUẬN
- 1. Các kết quả chính đạt được
- 2. Độ tin cậy của kết quả đạt được
- 3. Hướng phát triển của luận án