42
Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên – 2014 MỤC LỤC CHƯƠNG I - ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU..........................3 1.1.KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ĐỘNG ĐẤT...........................3 1.1.1 Khái niệm về động đất..............................3 1.1.2 Đặc điểm và nguyên nhân............................3 1.2.ĐỘNG ĐẤT Ở VIỆT NAM...................................4 1.3 ĐỘNG ĐẤT TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH NHÀ..................5 1.4 VAI TRÒ CỦA CỘT NHÀ KHI CHỊU TÁC ĐỘNG CỦA ĐỘNG ĐẤT...10 CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU NGHIÊN CỨU MẶT CẮT MỘT SỐ LOẠI CỘT NHÀ KHI CHỊU TÁC ĐỘNG CỦA ĐỘNG ĐẤT..........................12 2.1 NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA MỘT SỐ DẠNG MẶT CẮT CỘT DƯỚI TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT BẰNG PPPTHH...................12 2.2.1 Cột có tiết diện chữ L.........................12 2.1.2 Cột hình chữ nhật.................................30 2.1.3 Cột hình vuông....................................31 2.1.4 Kết quả thu được...................................31 2.2 SO SÁNH CÁC KẾT QUẢ THU ĐƯỢC TỪ PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN...................................................32 2.3 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................33 2.3.1 Kết luận.........................................33 2.3.2 Kiến nghị........................................33 1

sự làm việc của cột L chịu tác động của động đất

Embed Size (px)

DESCRIPTION

mô phỏng và so sánh sự làm việc của cột chữ nhật, cột vuông và cột chữ L

Citation preview

Page 1: sự làm việc của cột L chịu tác động của động đất

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên – 2014

MỤC LỤC

CHƯƠNG I - ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.....................................................................3

1.1.KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ĐỘNG ĐẤT....................................................................3

1.1.1 Khái niệm về động đất.......................................................................................3

1.1.2 Đặc điểm và nguyên nhân.................................................................................3

1.2.ĐỘNG ĐẤT Ở VIỆT NAM........................................................................................4

1.3 ĐỘNG ĐẤT TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH NHÀ...............................................5

1.4 VAI TRÒ CỦA CỘT NHÀ KHI CHỊU TÁC ĐỘNG CỦA ĐỘNG ĐẤT................10

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU NGHIÊN CỨU MẶT CẮT MỘT SỐ LOẠI CỘT NHÀ

KHI CHỊU TÁC ĐỘNG CỦA ĐỘNG ĐẤT..........................................................................12

2.1 NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA MỘT SỐ DẠNG MẶT CẮT CỘT DƯỚI TÁC

DỤNG CỦA TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT BẰNG PPPTHH...............................................12

2.2.1 Cột có tiết diện chữ L..............................................................................................12

2.1.2 Cột hình chữ nhật...................................................................................................30

2.1.3 Cột hình vuông.......................................................................................................31

2.1.4 Kết quả thu được.....................................................................................................31

2.2 SO SÁNH CÁC KẾT QUẢ THU ĐƯỢC TỪ PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU

HẠN....................................................................................................................................32

2.3 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................33

2.3.1 Kết luận...............................................................................................................33

2.3.2 Kiến nghị.............................................................................................................33

TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................................35

1

Page 2: sự làm việc của cột L chịu tác động của động đất

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên – 2014

LỜI NÓI ĐẦU

Động đất là một trong những hiện tượng thiên tai đang diễn ra hàng ngày, hàng giờ

trên Trái Đất. Đó là hiện tượng tự nhiên xảy ra đột ngột từ một điểm ở dưới sâu, trong

lòng đất làm cho các lớp đất đá gần mặt đất rung chuyển. Động đất gây thiệt hại rất lớn

về người và của. Hiện nay, trên thế giới cũng như ở Việt Nam người ta chỉ có thể xác

định được vị trí và cường độ động đất xảy ra, còn dự báo ngày, giờ động đất xảy ra thì

vẫn còn là vấn đề nan giải. Do có tính bất thường nên công tác phòng chống động đất

còn gặp rất nhiều khó khăn.Vì vậy trong khuôn khổ đề tài này sẽ nghiên cứu sự làm

việc của một số mặt cắt cột trong khung nhà dưới tác dụng của tải trọng động đất

nhằm tìm ra một phương án hợp lý nhất.

Nghiên cứu về động đất là đề tài khá mới mẻ trong ngành xây dựng nên đề tài này

không tránh khỏi sai sót.Vì vậy, kính mong các thầy cô đánh giá và góp ý để đề tài

chúng em được hoàn thiện hơn. Nhóm nghiên cứu xin chân thành cảm ơn!

2

Page 3: sự làm việc của cột L chịu tác động của động đất

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên – 2014

CHƯƠNG I - ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1.KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ĐỘNG ĐẤT

1.1.1 Khái niệm về động đất

Động đất  là một hiện tượng tự nhiên xảy ra đột ngột từ một điểm ở dưới sâu, trong lòng

đất, làm cho các lớp đất đá gần mặt đất rung chuyển dữ dội, nhà cửa, đường sá, cầu cống bị

phá huỷ... làm thay đổi bề mặt đất, tàn phá cảnh quan thiên nhiên. Động đất thường là kết quả

sự chuyển động của những bộ phận đứt gãy (fault) trên vỏ trái đất.

Hinh 1.1: Hinh ảnh

chấn tâm trận động đất

1.1.2 Đặc

điểm và nguyên

nhân

1.1.2.1 Nguyên nhân

Nguyên nhân gây ra động đất khá phức tạp, phần lớn các chấn động thường xảy ra giữa

các mảng nền đang dịch chuyển.Chấn động do sự va chạm giữa các mảng nền (sóng chấn

động) lan truyền nhanh trong lòng đất và trên mặt đất, các sóng địa chấn tạo thành từng đợt

lan tỏa từ tâm động đất ra 4 phía, nếu gặp các công trình kiến trúc, các vật chướng ngại sẽ

tạo nên các sóng dư chấn dội ngược lại tàn phá vùng bị động đất thêm một vài lần nữa. Từ

tâm chấn động, năng lượng được giải phóng truyền lên mặt đất theo chiều dọc và ngang tạo

nên sóng địa chấn (sóng chấn động dọc và sóng chấn động ngang) và các sóng dư chấn.

1.1.2.2 Đặc điểm:

Động đất xảy ra hằng ngày trên trái đất, nhưng hầu hết không đáng chú ý và không gây ra

thiệt hại.Động đất lớn có thể gây thiệt hại trầm trọng và gây tử vong bằng nhiều cách.Động

3

Page 4: sự làm việc của cột L chịu tác động của động đất

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên – 2014

đất có thể gây ra đất lở, đất nứt, sóng thần, nước triều giả, đê vỡ, và hỏa hoạn.Tuy nhiên,

trong hầu hết các trận động đất, sự chuyển động của mặt đất gây ra nhiều thiệt hại nhất.

1.2 ĐỘNG ĐẤT Ở VIỆT NAM

Tại hội thảo khoa học quốc tế “Nguy cơ động đất tại Việt Nam” diễn ra vào ngày 12-3-

2009 tại Hà Nội, các nhà khoa học Việt Nam và quốc tế đều khẳng định, Việt Nam nằm ở

khu vực ít có nguy cơ động đất lớn và tần suất diễn ra động đất cũng thấp. Tuy nhiên điều đó

không có nghĩa là Việt Nam sẽ tránh được những thảm họa khi động đất diễn ra...

Theo PGS-TS Cao Đình Triều (Viện Vật lý địa cầu, thuộc Viện KH-CN Việt Nam), những

nghiên cứu bao gồm cả lịch sử và hiện tại cho thấy, động đất cực đại trên lãnh thổ Việt Nam

chỉ nằm ở mức 6,5-7,0 độ Richter. Động đất ở thủ đô Hà Nội có Mmax = 5,5 - 6,0, còn khu

vực TPHCM thì Mmax = 5,5 độ richter.

Các nghiên cứu cho thấy, khu vực có nguy cơ động đất cao nhất tại Việt Nam là vùng Tây

Bắc trên đới đứt gãy Lai Châu- Điện Biên.Đây cũng là khu vực thường xuyên bị ảnh hưởng

dư chấn do những trận động đất xảy ra ở khu vực Bắc Lào và Tây Nam Trung Quốc, những

nơi có nguy cơ động đất cao và tần suất xuất hiện động đất lớn.Hầu như năm nào, khu vực

Điện Biên- Lai Châu cũng có động đất nhỏ hoặc ảnh hưởng dư chấn động đất từ các khu vực

nói trên. Trận lớn nhất gần đây là vào năm 2001 với cường độ 4 độ richter.

Các trận động đất lớn xảy ra ở Việt Nam trong những năm gần đây

- Tại Việt Nam những trận động đất dữ dội rất hiếm.

- Việt Nam từng ghi nhận 2 trận động đất rất lớn là động đất Điện Biên (năm 1935)

6,75 độ Richter. Trận thứ hai là động đất Tuần Giáo (năm 1983), với cường độ 6,8

độ Richter. Vùng ngoài khơi Nam Trung Bộ, năm 1923 cũng có 1 trận động đất 6,1

độ Richter, đi cùng hiện tượng phun trào núi lửa Hòn Choi.

1.3 ĐỘNG ĐẤT TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH NHÀ

1) Nội lực trong kết cấu:

4

Page 5: sự làm việc của cột L chịu tác động của động đất

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên – 2014

Hinh1.2: Ảnh hưởng của quán tính ngôi nhà Khi xảy ra chấn động tại móng của nó 

Hinh 1.3 : Lực quán tính và chuyển vị tương đối trong công trinh.

2.Ảnh hưởng do biến dạng của kết cấuDưới sự dịch chuyển của đất nền thông qua các cột đã sinh ra lực quán tính tác động lên

mái ngôi nhà đã gây nên nội lực trong các cột. Những nội lực này được sinh ra thì có thể giải

5

Page 6: sự làm việc của cột L chịu tác động của động đất

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên – 2014

thích theo nhiều cách khác nhau. Trong suốt quá trình xảy ra động đất, cột nhà chịu sự chuyển vị tương đối giữa hai đầu của chúng từ đó phát sinh nên nội lực trong các cột

3. Chấn động theo phương ngang và phương đứng

Hinh 1.4 : Các phương chính của nhà4.Dòng chảy của lực quán tính xuống móngCác lực quán tính ngang này sẽ truyền từ sàn qua hệ dầm, tường và cột xuống dưới móng

và cuối cùng là truyền xuống hệ thống đất nền bên dưới .Vì vậy các thành phần kết cấu như sàn, dầm, cột hay tường và các mối nối giữa chúng cần được thiết kế an toàn để có thể chịu được lực quán tính này truyền qua chúng. 

Hinh 1.5 : Dòng truyền lực quán tính do động đất đi qua các thành phần kết cấu

Tường và cột là những thành phần then chốt nhất trong việc truyền tải lực quán tính xuống nền.Nhưng trong các công trình xây dựng thì dầm được quan tâm thiết kế nhiều thường khỏe

6

Page 7: sự làm việc của cột L chịu tác động của động đất

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên – 2014

hơn nhiều tường và cột. tường thì tương đối mỏng và thường làm từ vật liệu dòn như khối xây,chúng rất kém trong việc chịu lực quán tính theo phương ngang nên dễ bị phá hoại khi xảy ra động đất. Tương tự,cho cột bê tông cốt thép thiếu cường độ chịu động đất là một thảm họa.vì trong thực tế nhiều công trình bị phá hoại chỉ do một số ít cột bị phá hoại gây ra sự sụp đổ cho toàn bộ công trình.

5. Ứng xử của khối xâySự phá hoại của khối xây không cốt thép xảy ra thường xuyên trong các trận động đất đến

nỗi được xem như là hiển nhiên. Nhiều quy phạm chống động đất đã cấm sử dụng khối xây không có cốt thép. Tuy nhiên vì các lý do kinh tế khối xây không có cốt thép được sử dụng rộng rãi cả cho tường chịu lực nhà thấp tầng và cả để chèn trong các kết cấu khung.

Hinh 1.6 : Ứng xử của tường xây không cốt thép khi xảy ra động đấtTrong các khối xây không cốt thép diện tích mặt cắt ngang của tường xây bị giảm yếu tại

những lỗ cửa, do đó ngôi nhà có thể trượt ngay dưới mái, dưới lanh tô, tại cao trình ngưỡng cửa và đôi khi bị trượt ngay tại cao trình đà kiềng. Vị trí của điểm trượt phụ thuộc vào nhiều

7

Page 8: sự làm việc của cột L chịu tác động của động đất

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên – 2014

yếu tố như:trọng lượng nhà, lực quán tính sinh ra, diện tích phần cửa và loại khung cửa được sử dụng.

Trong tường xây không cốt thép khả năng bị phá hoại và hư hại là rất cao và dễ gây nguy hiểm cho con người và đồ đạc trong nhà. Do khả năng liên kết với các phần tường với nhau kém, tiết diện tường bị giảm yếu, khả năng chịu dao động kém nên tường không cốt thép rất bất lợi trong chịu tải trọng động đất. Do đó cần luồn cốt thép trong tường để giúp tường tăng khả năng chịu tải trọng động đất. Điều này giải thích tại sao một số quy phạm trên thế giới cấm sử dụng tường xây không cốt thép trong nhà chống động đất ở những khu vực có cường độ động đất cao.

Hinh 1.7 : Sự trượt ngang xảy ra tại các tường không cốt thép• Cốt thép trong tường xây phải luồn theo phương thẳng đứng theo cạnh tường và được

neo từ móng đến mặt trên của giằng mái. Khi có cốt thép thì các phần tường thay vì bị đu đưa sẽ chịu uốn tránh được sự mất liên kết giữa các phần tường với nhau, cả bức tường cùng làm việc chung với nhau giúp cho cả khối xây ổn định và chắc khỏe hơn.

8

Page 9: sự làm việc của cột L chịu tác động của động đất

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên – 2014

Hinh 1.8 : Ứng xử trượt ngang xảy ra tại các tường có cốt thépCác vết nứt thường tập trung xung quanh các lỗ cửa. Sự rạn nứt thường chạy theo các

mạch vữa. tác dụng của cốt thép đối với sự tổn hại trong mặt phẳng là làm giảm số lượng vết nứt và giảm đáng kể khả năng phá hoại. Ở ngoài mặt phẳng, khối xây đứng độc lập hay bị tách khỏi bất kỳ một kết cấu liền kề nào đều có thể bị phá hoại.

Hinh 1.9- Phá hoại trong khối xây - dạng chữ X, đặc biệt tại vị trí cửa sổ

9

Page 10: sự làm việc của cột L chịu tác động của động đất

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên – 2014

1.4 VAI TRÒ CỦA CỘT NHÀ KHI CHỊU TÁC ĐỘNG CỦA ĐỘNG ĐẤT

Cột đóng vai trò then chốt nhất trong việc truyền tải trọng quán tính xuống nền.Trên thực

tế nhiều công trình bị phá hoại do số ít cột bị phá hoại gây sự sụp đổ cho toàn bộ công trình.

Để an toàn cho công trình thì cột phải được thiết kế khỏe hơn dầm và liên kết cột nên là

liên kết cứng để khi có động đất thì sự phá hoại bắt đầu từ dầm trước. Khi được thiết kế có

nhiều tính dẻo ngôi nhà có thể biến dạng lớn và khi phá hoại dầm đạt đến trạng thái dẻo

trước cột. Sự phá hoại của dầm sẽ chỉ làm công trình hư hại tại một số tầng cụ thể mà không

phá hoại hay sập toàn bộ công trình và có thể sửa chữa sau đó. Còn nếu thiết kế cột yếu hơn

dầm thì cột sẽ chịu phá hoại cục bộ tại 2 đầu cột. Sự phá hoại cục bộ ở cột có thể dẫn tới sự

sập đổ của toàn bộ công trình, cho dù sàn dầm, cột tầng trên không bị phá hoại

Hinh 1.10 – so sánh làm việc của 2 phương án thiết kế

10

Page 11: sự làm việc của cột L chịu tác động của động đất

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên – 2014

Hinh 1.11 – Biểu đồ mo men khi chịu tải động đất

11

Page 12: sự làm việc của cột L chịu tác động của động đất

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên – 2014

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU NGHIÊN CỨU MẶT CẮT MỘT SỐ LOẠI CỘT NHÀ

KHI CHỊU TÁC ĐỘNG CỦA ĐỘNG ĐẤT

2.1 NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA MỘT SỐ DẠNG MẶT CẮT CỘT DƯỚI TÁC

DỤNG CỦA TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT BẰNG PPPTHHViệc mô phỏng sự làm việc của

các loại cột nhà nhằm mục đích thấy được sự khác biệt của các loại cột như: cột chữ L, cột

chữ nhật, cột hình vuông... khi chịu tải trọng động đất để thấy ưu, nhược điểm của từng dạng

mặt cắt.Để thấy rõ sự khác biết này ta nên chọn các loại cột có cùng diện tích tiết diện, cùng

sử dụng loại và hàm lượng vật liệu như nhau.Để mô phỏng sự làm việc của một số dạng cột

nhà ta dùng phần mềm Midas /Civil.2.2.1 Cột có tiết diện chữ L

Hinh

12

Page 13: sự làm việc của cột L chịu tác động của động đất

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên – 2014

2.1: Mặt đứng và mặt bằng công trinh ví dụ Hinh 2.2: Bố

trí cốt thép mặt cắt cột chữ LVật liệu sử dụng :

Bê tông cường độ 30Mpa

Thép thường có cường độ chảy fy = 400 MPa

Tải trọng bản thân kết cấu

Trọng lượng bản thân kết cấu

Tải trọng tập trung có giá trị 6000kg tác dụng lên sàn

Tải trọng động đất có quy luật như hình vẽ

Hinh 2.3: Tải trọng động đất

Mô hinh vật liệu

Để mô hình vật liệu sử dụng trong kết cấu, chọn Model/ Properties/ Material

13

Page 14: sự làm việc của cột L chịu tác động của động đất

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên – 2014

Hinh 2.4 – Chọn Concrete, Tiêu chuẩn ASTM (RC) và Grade 4000 để mô hinh vật liệu bê tông

Mô hinh hóa mặt cắt

Hinh 2.5 – Khai bao cột, dầm và sàn

14

Page 15: sự làm việc của cột L chịu tác động của động đất

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên – 2014

Xây dựng mô hinh kết cấu

Tạo nút, phần tử dầm và cột

- Chọn Model/ Nodes/ Create Nodes

Hinh 2.6 – Tạo phần tử cột đầu tiên bằng tính năng Extrude Elements

Chia thớ mặt cắt có xét đến sự hình thành khớp dẻo cho phần tử cột

- Chọn Model/Elements/Divide Elements

15

Page 16: sự làm việc của cột L chịu tác động của động đất

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên – 2014

Hinh 2.7 – Chia phần tử cột thành nhiều phần tử có kích thước bằng nhau

- Khởi tạo phần tử bản

Chọn Model/Elements/Create Elements

Hinh 2.8 – Khởi tạo bản sàn

16

Page 17: sự làm việc của cột L chịu tác động của động đất

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên – 2014

Ta tiến hành chia phần tử bản sàn vừa tạo được thành nhiều phần tử nhỏ.

- Chọn Model/Mesh/Auto-Mesh Planar Area

Hinh 2.9 – Dùng Mesh chia phần tử bản sàn thành nhiều phần tử nhỏ

Khai báo điều kiện biên

Điều kiện biên được sử dụng trong ví dụ là liên kết ngàm tại bốn chân cột.

- Chọn: Model/Boundaries/Supports

Hinh 2.10 – Khai báo ngàm cho chân cột

17

Page 18: sự làm việc của cột L chịu tác động của động đất

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên – 2014

Hinh 2.11 – Mô hinh hóa trong Midas

Khai báo tải trọng tác dụng

- Chọn Load/Static Load Case

Hinh 2.12 – Xây dựng các trường hợp tải trọng

18

Page 19: sự làm việc của cột L chịu tác động của động đất

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên – 2014

Gán tải trọng bản thân cho kết cấu

- Chọn: Load/ Self weigh

Hinh 2.13 – Khai báo tải trọng bản thân kết cấu

- Mô hình khối lượng tập trung tác dụng lên sàn

- Chọn Load/Nodal Loads

19

Page 20: sự làm việc của cột L chịu tác động của động đất

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên – 2014

Hinh 2.14 – Tải tập trung tại giữa sàn

Xác định sự phân bố khối lượng trong kết cấu

Để chuyển đổi trọng lượng của dầm thành khối lượng tập trung, tiến hành:

- Chọn: Model/Structure Type

Hinh 2.15 – Chuyển đổi trọng lượng kết cấu

20

Page 21: sự làm việc của cột L chịu tác động của động đất

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên – 2014

Xây dựng mặt cắt phần tử được chia thớ Mô hình vật liệu bê tông dùng mô hình Ken & ParkMô hình vật liệu cốt thép dùng mô hình Menegotto - Pinto

Hinh 2.16 – Xây dựng mô hinh vật liệu bê tông vỏ và bê tông lõi

Mô hình vật liệu cốt thép được lựa chọn là mô hình Menegotto -Pinto

Hinh 2.17 – Xây dựng vật liệu cốt thép

21

Page 22: sự làm việc của cột L chịu tác động của động đất

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên – 2014

Xây dựng mặt cắt của phần tử chia thớChọn Model/Properties/Fiber division of section

Hinh 2.18 – Khai báo cốt thép cho mô hinh chia thớ

Mô hinh khớp dẻo

- Xây dựng các thuộc tính khớp dẻo

Chọn: Model/Properties/Inelastic Hinge Properties

Hinh2.19 – Cửa sổ định nghĩa thuộc tính khớp dẻo

22

Page 23: sự làm việc của cột L chịu tác động của động đất

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên – 2014

Hinh 2.20 – Khai báo thuộc tính khớp dẻo

- Thực hiện gán khớp dẻo cho các phần tử

Chọn Model/Properties/Inelastic Hinge

23

Page 24: sự làm việc của cột L chịu tác động của động đất

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên – 2014

Hinh 2.21- Thực hiện gán thuộc tính khớp dẻo cho các phần tử cột

Hinh 2.22– Mô hinh khung sau khi được gắn khớp dẻo

Xây dựng hàm tải trọng động đất

- Chọn Load/Time History Analysis Data/Time Forcing Functions. Cửa sổ Time

History Functions

- Nhấn nút Add Time Function để tạo hàm tải trọng động đất mới

24

Page 25: sự làm việc của cột L chịu tác động của động đất

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên – 2014

Hinh 2.23– Cửa sổ khởi tạo hàm tác dụng

Chọn Earthquake để lấy giá trị của một hàm động đất có sẵn trong thư

viện các trận động đất của Midas.

Hinh 2.24 – Tạo hàm tải động đất

Xây dựng trường hợp tải trọng tác dụng theo thời gian

Chọn Model/Load/ Time History Analysis Data/ Time History Load Cases.

25

Page 26: sự làm việc của cột L chịu tác động của động đất

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên – 2014

Hinh 2.25– Khai báo trường hợp tải trọng tác dụng theo thời gian

Xác định gia tốc đất nền

- Chọn Load/Time History Analysis/Ground Acceleration

Hinh 2.26– Gán gia tốc đất nền

26

Page 27: sự làm việc của cột L chịu tác động của động đất

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên – 2014

Xác định các thông số của phân tích trị riêng

Chọn Analysis/Eigenvalue Analysis Control

Hinh 2.27 – Khai báo tham số phân tích riêng

Phân tích và xử lý kết quả

Để thực hiện quá trình phân tích kết cấu, Chọn Perform Analysis hoặc nhấn

phím F5.

Các kết quá của quá trình phân tích lịch sử thời gian được xem bằng cách gọi

Results/Time History Results. Các kết quả phân tích được xem xét ở đây bao

gồm:

- Quan hệ chuyển vị và thời gian tại đỉnh cột

Chọn Load/Time History Analysis/ Time History Result Function

27

Page 28: sự làm việc của cột L chịu tác động của động đất

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên – 2014

Hinh 2.28 – Cửa sổ Time History Result Function

Để lấy kết quả quan hệ chuyển vị theo thời gian tại nút đỉnh cột

Chọn Results /Time History Results/ Time History Graph

Hinh 2.29 Gọi kết quả theo thời gian

28

Page 29: sự làm việc của cột L chịu tác động của động đất

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên – 2014

Hinh 2.30 – Biểu đồ quan hệ chuyển vị theo thời gian tại đỉnh cột

Dạng phá hoại tại mặt cắt chân cột ở giai đoạn cuối cùng

Hinh 2.31 – Kết quả phân tích chia thớ tại mặt cắt chân cột ở trạng kéo

29

Page 30: sự làm việc của cột L chịu tác động của động đất

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên – 2014

Hinh 2.32 – Kết quả phân tích chia thớ tại vị trí mặt cắt chân cột chịu nén

2.1.2 Cột hinh chữ nhật

Cột hình chữ nhật có kích thước

Hinh 2. 33 – Cột hinh chữ nhật

30

Page 31: sự làm việc của cột L chịu tác động của động đất

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên – 2014

Với trường hợp cột chữ nhật có diện tích tiết diện và hàm lượng cốt thép bằng với cột chữ

L ta tiến hành chạy mô hình tương tự

2.1.3 Cột hinh vuông

Cột hình chữ nhật có kích thước

Hinh 2.34 – Cột hinh vuông

2.1.4 Kết quả thu được

Tiến hành phân tích 3 dạng kết cấu là cột chữ L, cột hình vuông và cột hình chữ nhật cùng

chịu các tác động như nhau ta thu được kết quả về mômen, chuyển vị, lực nén như sau.

  cột chữ L cột chữ nhật cột hình vuông

Chuyển vị (mm) 34 56.46 73.49

Momen(Nmm) 1.20E+06 2.95E+06 3.76E+06

Lực nén(N) 3.53E+04 5.22E+04 6.84E+04

31

Page 32: sự làm việc của cột L chịu tác động của động đất

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên – 2014

Hinh 3.35 – So sánh chuyển vị tại đỉnh cột theo thời gian

2.2 SO SÁNH CÁC KẾT QUẢ THU ĐƯỢC TỪ PHƯƠNG PHÁP PTHH

Từ kết quả thu được khi so sánh chuyển vị, lực nén và momen khi chịu tải trọng động đất

gây ra ta thấy

Cột chữ L chuyển vị ít hơn so với cột chữ nhật 36.43%, so với cột vuông 55.02%

Cột chữ L chịu momem ít hơn so với cột chữ nhật 27.12%, so với cột vuông 38.33%

Cột chữ L chịu lực cắt ít hơn so với cột chữ nhật 32.3%, so với cột vuông 48.05%

32

Page 33: sự làm việc của cột L chịu tác động của động đất

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên – 2014

2.3 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

2.3.1 Kết luận

Từ kết quả thu được bằng phương pháp phần tử hữu hạn, ta có thể rút ra một số kết luận

sau về việc nghiên cứu làm giảm thiểu ảnh hưởng của động đất đến kết cấu cột nhà

Ta nên sử dụng kết cấu cột nhà dạng chữ L cho việc chống lại ảnh hưởng của động đất

Nhưng cũng nên xem xét với các khía cạnh về tính kinh tế và sự thuận lợi trong quá trình

thiết kế thi công cũng như về mặt kiến trúc thẩm mỹ.

2.3.2 Kiến nghị

- Kiến nghị chung: Từ những trận động đất xảy ra thời gian gần đây. Đã cho chúng ta

thấy sức tàn phá cũng như thiệt hại to lớn về người và cơ sở hạ tầng như thế nào. Vì

vậy trong việc xây dựng công trình cần đặc biệt chú trọng đến ảnh hưởng của động

đất.

- Do thời gian và kiến thức hạn chế nên bài NCKH này mới giới hạn trong việc so

sánh các loại cột đặc trong mô phỏng kết cấu nếu có điều kiện nên so sánh giữa làm

việc của các loại cột khác như cột chữ T hay cột chữ V hoặc các loại cột rỗng hoặc

so sánh với các loại vách cứng,hệ giằng khung để có sự tổng quát hơn sự làm việc

của nhà khi chịu động đất để có thể có các biện pháp xây dựng tốt nhất chống lại

các tác động của động đất lên các công trình xây dựng nhằm đảm bảo an toàn hơn

cho người sử dụng đồng thời tiết kiệm kinh phí xây dựng.

33

Page 34: sự làm việc của cột L chịu tác động của động đất

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên – 2014

LỜI CẢM ƠN

Do kiến thức còn chưa hoàn thiện và chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế nên đề tài còn

nhiều thiếu sót. Vì vậy, kính mong các thầy cô góp ý để đề tài được hoàn thiện hơn.

Nếu được tiếp tục tham gia nghiên cứu khoa học chúng em sẽ đi vào một khía cạnh khác

đó là việc bố trí cột đặc và trụ rỗng chịu tác động của tải trọng động đất,làm thí nghiệm để

so sánh giữa kết quả chạy mô hình và kết quả thí nghiệm thực tế.

Chúng em xin trân trọng cảm ơn các thầy cô Viện Kĩ Thuật Xây Dựng đã góp ý, hướng

dẫn nhóm chúng em hoàn thành đề tài.

34

Page 35: sự làm việc của cột L chịu tác động của động đất

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên – 2014

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Mô hình hóa và phân tích kết cấu cầu với MIDAS/CIVIL (TS.Ngô Đăng Quang-Nhà

xuất bản xây dựng-2010)

2. Báo cáo đề tài nghiên cứu cấp bộ: Nghiên cứu giảm thiểu ảnh hưởng của động đất đến

công trình ở Việt Nam (TS.Nguyễn Việt Khoa- Hà Nội 2011)

3. Trang web: vi.wikipedia.org

4. Bài viết: Trả lời về động đất (PGS-TS. Cao Đinh Triều)

5. Bài viết của Tiến sĩ Lê Huy Minh, Phó Viện trưởng phụ trách (Viện Vật lý Địa cầu –

Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam)

35