Luận Văn Khảo sát khung thép phẳng nửa cứng với liên kết chân cột nửa cứng

TÓM TẮT: Bài báo này trình bày một phương pháp phân tích khung thép phẳng với
các liên kết dầm-cột và chân cột nửa cứng. Quá trình phân tích đưa vào tính toán ứng xử phi
tuyến của liên kết dầm-cột và phi tuyến hình học của phần tử (hiệu ứng P-delta). Sử dụng mô
hình đa thức của Frye và Morris (1975) để mô hình hóa liên kết dầm-cột nửa cứng, liên kết
chân cột nửa cứng được khảo sát theo các nghiên cứu gần đây của một số tác giả ở Châu Âu.
Ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn để phân tích khung thép phẳng bằng các thủ tục lặp
thông qua chương trình phân tích được viết bằng ngôn ngữ lập trình MatLab. Kết quả phân
tích sẽ xác định được sự làm việc của khung gần với thực tế hơn so với kết quả phân tích theo
quan niệm khung cứng trước đây.
1 .GIỚI THIỆU
Một trong những bộ phận được quan tâm nghiên cứu của kết cấu thép là liên kết.
Trong khi liên kết chỉ cấu thành một phần nhỏ khối lượng của kết cấu nhưng nó chiếm một tỷ
trọng đáng kể trong giá thành của kết cấu. Thêm vào đó, sự biến dạng của liên kết thường gây
nên một phần khá lớn sự biến dạng của toàn kết cấu và nó thường chịu một phần đáng kể sự
phân phối nội lực. Thông thường, khi phân tích và thiết kế khung thép, các nhà thiết kế
thường quan niệm liên kết hoặc là phần tử khớp lý tưởng, hoặc là phần tử ngàm tuyệt đối. Giả
thiết này làm cho quá trình phân tích, thiết kế đơn giản hơn nhưng nó dẫn đến những dự đoán
thiếu chính xác về ứng xử của liên kết nói riêng và của toàn kết cấu nói chung. Thực tế, các
liên kết làm việc với một độ cứng hữu hạn nằm giữa hai trạng thái lý tưởng nêu trên. Do vậy,
khái niệm liên kết nửa cứng cùng với các nghiên cứu về nó đã được các nhà khoa học trên thế
giới tiến hành thực hiện.
Từ tập hợp các dữ liệu thực nghiệm trên các kiểu liên kết khác nhau, các nhà khoa học
đã tiến hành mô hình hóa ứng xử của liên kết bằng các biểu thức toán học cụ thể. Tuy nhiên,
phần lớn các nghiên cứu chỉ tập trung xem xét ứng xử của liên kết dầm cột, các nghiên cứu về
liên kết giữa chân cột và nền rất hạn chế và chỉ tập trung ở một số chương trình nghiên cứu tại
Châu Âu. Tại Việt Nam, trong vài năm trở lại đây, các nghiên cứu về liên kết nửa cứng đã
được thực hiện nhưng cũng chỉ tập trung vào liên kết dầm cột, hầu như chưa có nghiên cứu
nào về liên kết chân cột được báo cáo.
Bài báo này trình bày một phương pháp phân tích sự làm việc của khung thép phẳng
xét đến ứng xử nửa cứng của cả liên kết dầm với cột và chân cột với nền, đồng thời có xét đến
yếu tố phi tuyến hình học của các phần tử.