Luận án – Nghiên cứu ứng xử phi tuyến của vách bê tông cốt thép nhà cao tầng chịu tải trọng lặp đảo chiều

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ PHI TUYẾN CỦA VÁCH BÊ TÔNG CỐT THÉP NHÀ CAO TẦNG CHỊU TẢI TRỌNG LẶP ĐẢO CHIỀU

Ngành:

Kỹ thuật xây dựng

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án tiến sĩ này tập trung vào nghiên cứu ứng xử phi tuyến của vách bê tông cốt thép (BTCT) trong các công trình nhà cao tầng chịu tải trọng lặp đảo chiều. Đề tài xuất phát từ thực trạng vách BTCT được sử dụng rộng rãi tại Việt Nam cho các công trình từ 20-40 tầng, trong khi các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về vấn đề này còn hạn chế và chưa đầy đủ. Đặc biệt, các phần mềm phân tích kết cấu phổ biến hiện nay chưa cung cấp mô hình phi tuyến hiệu quả cho vật liệu hỗn hợp bê tông cốt thép.

Mục tiêu chính của nghiên cứu là xây dựng phần tử hữu hạn tấm phẳng để mô hình hóa ứng xử phi tuyến của vách BTCT, đồng thời tiến hành nghiên cứu thực nghiệm trên các mẫu vách chịu tải trọng lặp đảo chiều nhằm làm rõ ứng xử thực tế. Từ đó, tác giả phát triển một chương trình phân tích ứng xử phi tuyến chuyên biệt cho vách BTCT. Đối tượng nghiên cứu là vách phẳng BTCT trong nhà cao tầng được thiết kế theo tiêu chuẩn Việt Nam, chịu đồng thời tải trọng đứng không đổi và tải trọng ngang lặp đảo chiều.

Luận án sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết, bao gồm phương pháp phần tử hữu hạn để xây dựng các ma trận độ cứng, khối lượng, đàn dẻo và giải các bài toán phân tích phi tuyến tĩnh, động; kết hợp với nghiên cứu thực nghiệm các cấu kiện vách BTCT. Những đóng góp quan trọng của đề tài bao gồm việc phát triển phần tử hỗn hợp bê tông cốt thép có kể đến tính phi tuyến của vật liệu, cung cấp bộ số liệu thực nghiệm về ứng xử của vách BTCT chịu tải trọng lặp đảo chiều, và xây dựng chương trình phân tích ứng xử phi tuyến với độ tin cậy cao, đã được kiểm chứng thông qua so sánh với kết quả thực nghiệm.

Mục lục chi tiết:

• CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

  • 1.1. Giới thiệu chung về vách BTCT
  • 1.2. Các mô hình phân tích vách bê tông cốt thép
  • 1.3. Mô hình vật liệu trong phân tích phi tuyến kết cấu
  • 1.4. Nghiên cứu thực nghiệm vách BTCT chịu tải trọng lặp
  • 1.5. Nhận xét Chương 1

• CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG PHẦN TỬ HỖN HỢP BÊ TÔNG CỐT THÉP THEO PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN

  • 2.1. Ứng suất và biến dạng
  • 2.2. Mô hình vật liệu bê tông
  • 2.3. Mô hình vật liệu của cốt thép
  • 2.4. Phương pháp phần tử hữu hạn
  • 2.5. Giải hệ phương trình cân bằng
  • 2.6. Phương pháp giải lặp phi tuyến
  • 2.7. Phương pháp giải bài toán động lực học
  • 2.8. Nhận xét Chương 2

• CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ỨNG XỬ CỦA VÁCH BÊ TÔNG CỐT THÉP CHỊU TẢI TRỌNG LẶP ĐẢO CHIỀU

  • 3.1. Mục tiêu nghiên cứu thực nghiệm
  • 3.2. Mẫu thí nghiệm và vật liệu chế tạo
    • 3.2.2. Vật liệu chế tạo mẫu thí nghiệm
    • 3.2.3 Tính toán khả năng chịu lực của mẫu thí nghiệm
    • 3.2.4. Chế tạo mẫu thí nghiệm
  • 3.3. Sơ đồ tác dụng tải trọng và quy trình gia tải trong thí nghiệm
    • 3.3.1. Sơ đồ tác dụng tải trọng
    • 3.3.2. Quy trình gia tải thí nghiệm
  • 3.4. Sơ đồ thí nghiệm và sơ đồ bố trí thiết bị dụng cụ đo
    • 3.4.1. Sơ đồ thí nghiệm
    • 3.4.2. Sơ đồ bố trí thiết bị đo, dụng cụ đo
  • 3.5. Phân tích và đánh giá ứng xử của các mẫu thí nghiệm
    • 3.5.1. Kiểm soát thí nghiệm
    • 3.5.2. Sự phá hoại của các mẫu thí nghiệm
      • 3.5.2.1. Mẫu thí nghiệm V1
      • 3.5.2.2. Mẫu thí nghiệm V2
    • 3.5.3. Quan hệ giữa tải trọng ngang và chuyển vị ngang đỉnh mẫu
    • 3.5.4. Phân bố độ cong theo chiều cao vách.
    • 3.5.5. Quan hệ tải trọng ngang - góc xoay tại chân vách
    • 3.5.6. Quan hệ giữa tải trọng ngang - biến dạng cắt
    • 3.5.7. Mối quan hệ giữa năng lượng biến dạng và độ dẻo
    • 3.5.8. Mối quan hệ giữa tải trọng ngang và biến dạng trong cốt thép dọc ở vùng biên
    • 3.5.9. Sự suy giảm độ cứng của vách
  • 3.6 Biến dạng của bê tông trên tiết diện ngang của vách
  • 3.7 Nhận xét rút ra từ các kết quả nghiên cứu thí nghiệm

• CHƯƠNG 4. XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH PHÂN TÍCH ỨNG XỬ PHI TUYẾN VÁCH BÊ TÔNG CỐT THÉP

  • 4.1. Chương trình phân tích ứng xử phi tuyến vách bê tông cốt thép CSW
    • 4.1.1. Giới thiệu chương trình CSW
    • 4.1.2. Sơ đồ khối của chương trình CSW
    • 4.1.3. Sơ đồ hình học của vách thí nghiệm
    • 4.1.4. Dữ liệu tải trọng trong chương trình CSW
    • 4.1.5. Các đặc trưng về vật liệu trong chương trình CSW
  • 4.2. Phân tích vách bê tông cốt thép đã thí nghiệm trong chương 3 bằng chương trình CSW
  • 4.3. Phân tích vách bê tông cốt thép trong thí nghiệm của Thosen và Wallace bằng chương trình CSW
  • 4.4. Nhận xét chương 4