NGHIÊN CỨU TƯƠNG TÁC KẾT CẤU-ĐẤT NỀN DƯỚI TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT BẰNG PHẦN TỬ VĨ MÔ
Cơ học kỹ thuật
Luận án này tập trung nghiên cứu tương tác kết cấu-đất nền dưới tác dụng của tải trọng động đất bằng phương pháp phần tử vĩ mô, một vấn đề ít được đề cập đầy đủ trong các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành tại Việt Nam. Sự gia tăng các trận động đất tại Việt Nam đã thúc đẩy nhu cầu cấp thiết về các nghiên cứu chuyên sâu về ứng xử của hệ kết cấu-đất nền, đặc biệt trong điều kiện chịu tải trọng động đất, vượt ra ngoài các mô hình lò xo tuyến tính truyền thống.
Mục tiêu chính của luận án là đề xuất một mô hình phần tử vĩ mô tích hợp phi tuyến hình học và vật liệu phù hợp để phân tích ứng xử của hệ kết cấu-đất nền dưới tác dụng của tải trọng động đất. Nghiên cứu tập trung vào chuyển vị và gia tốc theo phương ngang của hệ. Phương pháp nghiên cứu kết hợp hài hòa giữa lý thuyết và thực nghiệm. Về lý thuyết, luận án xây dựng hệ phương trình vi phân chuyển động của hệ móng-đất nền và hệ kết cấu phần trên-móng-đất nền, sau đó giải bằng phương pháp tích phân số Newmark do luận án đề xuất. Về thực nghiệm, các thí nghiệm bàn rung được tiến hành trên mô hình móng-đất nền và hệ kết cấu phần trên-móng-đất nền với các gia tốc kích thích động đất và độ sâu chôn móng khác nhau.
Kết quả nghiên cứu cho thấy mô hình phần tử vĩ mô được đề xuất giúp đơn giản hóa bài toán và mang lại kết quả phân tích đáng tin cậy. Khi so sánh với phần mềm CyclicTP, sai số giá trị cực đại của chuyển vị là 7,85% và gia tốc là 0,04%. Các thí nghiệm thực tế chỉ ra rằng gia tốc đỉnh móng trong các trường hợp móng chôn sâu luôn lớn hơn gia tốc bàn rung, và việc chôn móng làm giảm chuyển vị nhưng tăng gia tốc của kết cấu phần trên so với móng đặt trên mặt đất. Điều này khẳng định ảnh hưởng đáng kể của độ sâu chôn móng đến ứng xử chịu động đất của kết cấu. Luận án cũng đóng góp bằng việc mở rộng phạm vi nghiên cứu đến chuyển vị và gia tốc theo phương ngang, khác với các công bố trước đây chủ yếu tập trung vào độ lún và góc xoay.