Bàn về sự làm việc đồng thời của kết cấu với biến dạng của nền
Bài viết này trình bày một phương pháp tính kết cấu công trình làm việc đồng thời với đất nên. Sự tương tác giũa kết cấu bên trên và nền - móng bên dưới được mô phỏng nhờ vào mô hình tiếp xúc móng - đất nền, cho phép xác định chuyển vị của móng phu thuộc vào các đặc trưng cơ lí của đất nền đồng thời xác định được nội lực do các chuyển vị lún của các móng truyền lại trong kết cấu.
![Bàn về sự làm việc đồng thời của kết cấu với biến dạng của nền trang 1 Bàn về sự làm việc đồng thời của kết cấu với biến dạng của nền trang 1](https://s1.tailieuhoc.vn/4ydyqpyrc4869mas/image/2024/02/14/7647/ban-ve-su-lam-viec-dong-thoi-cua-ket-cau-voi-bien-dang-cua-n-trang-1_lN1Qix92Ay.jpg)
Trang 1
![Bàn về sự làm việc đồng thời của kết cấu với biến dạng của nền trang 2 Bàn về sự làm việc đồng thời của kết cấu với biến dạng của nền trang 2](https://s1.tailieuhoc.vn/4ydyqpyrc4869mas/image/2024/02/14/7647/ban-ve-su-lam-viec-dong-thoi-cua-ket-cau-voi-bien-dang-cua-n-trang-2_kbnAAcQzhh.jpg)
Trang 2
![Bàn về sự làm việc đồng thời của kết cấu với biến dạng của nền trang 3 Bàn về sự làm việc đồng thời của kết cấu với biến dạng của nền trang 3](https://s1.tailieuhoc.vn/4ydyqpyrc4869mas/image/2024/02/14/7647/ban-ve-su-lam-viec-dong-thoi-cua-ket-cau-voi-bien-dang-cua-n-trang-3_vUAPjoVTjD.jpg)
Trang 3
![Bàn về sự làm việc đồng thời của kết cấu với biến dạng của nền trang 4 Bàn về sự làm việc đồng thời của kết cấu với biến dạng của nền trang 4](https://s1.tailieuhoc.vn/4ydyqpyrc4869mas/image/2024/02/14/7647/ban-ve-su-lam-viec-dong-thoi-cua-ket-cau-voi-bien-dang-cua-n-trang-4_eWicPNtrgy.jpg)
Trang 4
![Bàn về sự làm việc đồng thời của kết cấu với biến dạng của nền trang 5 Bàn về sự làm việc đồng thời của kết cấu với biến dạng của nền trang 5](https://s1.tailieuhoc.vn/4ydyqpyrc4869mas/image/2024/02/14/7647/ban-ve-su-lam-viec-dong-thoi-cua-ket-cau-voi-bien-dang-cua-n-trang-5_jZ8qFQRfK2.jpg)
Trang 5
![Bàn về sự làm việc đồng thời của kết cấu với biến dạng của nền trang 6 Bàn về sự làm việc đồng thời của kết cấu với biến dạng của nền trang 6](https://s1.tailieuhoc.vn/4ydyqpyrc4869mas/image/2024/02/14/7647/ban-ve-su-lam-viec-dong-thoi-cua-ket-cau-voi-bien-dang-cua-n-trang-6_qiU2pnIGJq.jpg)
Trang 6
![Bàn về sự làm việc đồng thời của kết cấu với biến dạng của nền trang 7 Bàn về sự làm việc đồng thời của kết cấu với biến dạng của nền trang 7](https://s1.tailieuhoc.vn/4ydyqpyrc4869mas/image/2024/02/14/7647/ban-ve-su-lam-viec-dong-thoi-cua-ket-cau-voi-bien-dang-cua-n-trang-7_XnP8MX6vhi.jpg)
Trang 7
![Bàn về sự làm việc đồng thời của kết cấu với biến dạng của nền trang 8 Bàn về sự làm việc đồng thời của kết cấu với biến dạng của nền trang 8](https://s1.tailieuhoc.vn/4ydyqpyrc4869mas/image/2024/02/14/7647/ban-ve-su-lam-viec-dong-thoi-cua-ket-cau-voi-bien-dang-cua-n-trang-8_LoeybWKUfc.jpg)
Trang 8
![Bàn về sự làm việc đồng thời của kết cấu với biến dạng của nền trang 9 Bàn về sự làm việc đồng thời của kết cấu với biến dạng của nền trang 9](https://s1.tailieuhoc.vn/4ydyqpyrc4869mas/image/2024/02/14/7647/ban-ve-su-lam-viec-dong-thoi-cua-ket-cau-voi-bien-dang-cua-n-trang-9_Pe6lTIfPWX.jpg)
Trang 9
![Bàn về sự làm việc đồng thời của kết cấu với biến dạng của nền trang 10 Bàn về sự làm việc đồng thời của kết cấu với biến dạng của nền trang 10](https://s1.tailieuhoc.vn/4ydyqpyrc4869mas/image/2024/02/14/7647/ban-ve-su-lam-viec-dong-thoi-cua-ket-cau-voi-bien-dang-cua-n-trang-10_MrD5VV5Mny.jpg)
Trang 10
Tải về để xem bản đầy đủ
Bạn đang xem 10 trang mẫu của tài liệu "Bàn về sự làm việc đồng thời của kết cấu với biến dạng của nền", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
Tóm tắt nội dung tài liệu: Bàn về sự làm việc đồng thời của kết cấu với biến dạng của nền
![Bàn về sự làm việc đồng thời của kết cấu với biến dạng của nền Bàn về sự làm việc đồng thời của kết cấu với biến dạng của nền](https://s1.tailieuhoc.vn/4ydyqpyrc4869mas/thumb/2024/02/14/ban-ve-su-lam-viec-dong-thoi-cua-ket-cau-voi-bien-dang-cua-n_cIodkeZLZE.jpg)
Journal of Thu Dau Mot university, No2(4) – 2012 66 BAØN VEÀ SÖÏ LAØM VIEÄC ÑOÀNG THÔØI CUÛA KEÁT CAÁU VÔÙI BIEÁN DAÏNG CUÛA NEÀN Nguyeãn Huyønh Taán Taøi, Nguyeãn Keá Töôøng Tröôøng Ñaïi hoïc Thuû Daàu Moät TOÙM TAÉT Baøi vieát naøy trình baøy moät phöông phaùp tính keát caáu coâng trình laøm vieäc ñoàng thôøi vôùi ñaát neàn. Söï töông taùc giöõa keát caáu beân treân vaø neàn moùng beân döôùi ñöôïc moâ phoûng nhôø vaøo moâ hình tieáp xuùc moùng ñaát neàn, cho pheùp xaùc ñònh chuyeån vò cuûa moùng phuï thuoäc vaøo caùc ñaëc tröng cô líù cuûa ñaát neàn ñoàng thôøi xaùc ñònh ñöôïc noäi löïc do caùc chuyeån vò luùn cuûa caùc moùng truyeàn laïi trong keát caáu. Töø khoùa: keát caáu, neàn, moùng, laøm vieäc ñoàng thôøi, phi tuyeán, phöông phaùp phaàn töû höõu haïn * 1. Giôùi thieäu Hieän nay, khi tính keát caáu coâng trình, kyõ sö thöôøng söû duïng phaàn meàm tính toaùn thöông maïi nhö Sap, Etab. Phaàn keát caáu beân treân vaø phaàn neàn moùng beân döôùi ñöôïc tính toaùn rieâng bieät. Söï truyeàn taûi töø keát caáu beân treân xuoáng beân döôùi ñöôïc thöïc hieän thoâng qua nhöõng lieân keát líù töôûng nhö ngaøm, khôùp. Vieäc tính toaùn nhö treân khoâng xeùt ñeán söï chuyeån vò ñoàng thôøi cuûa keát caáu beân treân vaø moùng beân döôùi. Caùc keát quaû noäi löïc tìm ñöôïc chöa xaùc thöïc vôùi söï laøm vieäc thöïc teá cuûa keát caáu do chöa tính ñeán phaàn noäi löïc do chuyeån vò khoâng ñoàng thôøi cuûa caùc lieân keát. Noäi löïc xuaát hieän trong keát caáu do chuyeån vò khoâng ñoàng thôøi cuûa caùc lieân keát chæ coù theå thöïc hieän sau khi giaûi baøi toaùn luùn cho töøng moùng roài töø ñoù cho giaûi laïi baøi toaùn keát caáu vôùi chuyeån vò cöôõng böùc do moùng luùn. Tuy nhieân caùch laøm naøy thöôøng daãn ñeán sai soá lôùn veà noäi löïc, thaäm chí laø sai laàm. Ñeå khaéc phuïc hieän töôïng treân, moâ hình neàn Winkler ñöôïc söû duïng ñeå moâ phoûng söï laøm vieäc ñoàng thôøi giöõa keát caáu moùng vaø ñaát neàn. Moâ hình naøy quan nieäm ñaát neàn öùng xöû nhö moät loø xo, quan heä giöõa chuyeån vò vaø phaûn löïc neàn laø ñöôøng thaúng. Ví duï trong coâng trình [1], taùc giaû moâ hình keát caáu vaø daàm moùng baêng laøm vieäc ñoàng thôøi vôùi nhau. Daàm moùng baêng ñöôïc chia thaønh nhieàu ñoaïn (phaàn töû) giôùi haïn bôûi hai ñieåm (nuùt). Taïi caùc nuùt, ñaët moät lieân keát loø xo theo phöông ñöùng. Ñoä cöùng cuûa loø xo phuï thuoäc vaøo heä soá neàn vaø phuï thuoäc vaøo dieän truyeàn taûi cuûa nuùt ñoù. Ñieåm maáu choát cuûa moâ hình naøy laø xaùc ñònh heä soá neàn tuy nhieân ñaây khoâng phaûi laø vieäc deã daøng. Tạp chí Đại học Thủ Dầu Một, số 2(4) - 2012 67 Caùch ñôn giaûn nhaát ñeå xaùc ñònh heä soá neàn laø thí nghieäm baøn neùn hieän tröôøng. Moâ hình neàn Winkler ñôn giaûn nhöng haïn cheá do quan nieäm quan heä giöõa chuyeån vò vaø phaûn löïc neàn laø tuyeán tính trong khi öùng xöû cuûa ñaát neàn laø khoâng tuyeán tính. Ñeå khaéc phuïc nhöôïc ñieåm treân, moät phöông phaùp tính toaùn keát caáu coâng trình laøm vieäc ñoàng thôøi vôùi ñaát neàn ñöôïc ñeà xuaát. Phöông phaùp naøy döïa vaøo baøi toaùn tính luùn coá keát ñeå xaùc ñònh chuyeån vò ñöùng taïi taâm caùc moùng coâng trình, ñoàng thôøi caùc phaûn löïc do ñaát neàn taùc duïng leân coâng trình töông öùng caùc chuyeån vò ñöùng naøy phaûi thoûa maõn caùc phöông trình caân baèng tónh hoïc cuûa keát caáu döôùi taùc duïng cuûa caùc taûi troïng vaø taùc ñoäng leân coâng trình. Do ñoù, tính phi tuyeán trong quan heä öùng xöû cuûa ñaát neàn ñöôïc xeùt ñeán. 2. Moâ hình tieáp xuùc moùng - ñaát neàn Keát caáu thöôïng taàng cuûa coâng trình töïa leân ñaát neàn thoâng qua keát caáu haï taàng chính laø caùc moùng (hình H.1). Moâ hình tieáp xuùc keát caáu moùng - ñaát neàn trình baøy trong baøi vieát naøy ñöôïc aùp duïng cho coâng trình söû duïng keát caáu moùng ñôn. Neáu coù söï tieáp xuùc giöõa moùng vaø ñaát neàn thì chuyeån vò ñöùng U cuûa moùng chính baèng ñoä luùn ( 0)s s cuûa neàn taïi vò trí taâm moùng töông öùng vôùi aùp löïc gaây luùn taïi taâm moùng laø 0p . Trong tröôøng hôïp khoâng coù söï tieáp xuùc moùng - neàn thì aùp löïc do ñaát neàn truyeàn vaøo moùng baèng khoâng (p = 0). Nhö vaäy quan heä giöõa aùp löïc ñaát neàn taùc duïng vaøo moùng p vaø chuyeån vò cuûa moùng U laø moät quan heä phi tuyeán. Tính phi tuyeán ôû ñaây bao goàm hai nguyeân nhaân: (i) do qui luaät öùng xöû cuûa ñaát neàn laø phi tuyeán vaø (ii) do baûn chaát phi tuyeán cuûa baøi toaùn tieáp xuùc. Hình 1: Moâ hình tieáp xuùc moùng - ñaát neàn 2.1. ÖÙng suaát trong neàn ñaát ÖÙng suaát trong neàn ñaát bao goàm öùng suaát do troïng löôïng baûn thaân ñaát neàn vaø öùng suaát gaây luùn do coâng trình beân treân truyeàn xuoáng thoâng qua caùc moùng. Trong ñoù: (a) ÖÙng suaát baûn thaân: ñeå ñôn giaûn hoùa baøi toaùn vaø khoâng laøm maát tính toång quaùt, giaû söû ñaát neàn chæ goàm moät lôùp ñaát, troïng löôïng rieâng . ÖÙng suaát do troïng löôïng baûn thaân cuûa ñaát trong neàn .bt z (1) (b) ÖÙng suaát gaây luùn: laø öùng suaát do moùng coâng trình truyeàn xuoáng neàn. Trong baøi vieát naøy, caùc taùc giaû chæ xeùt ñeán chuyeån vò caùc moùng theo phöông ñöùng khoâng ñoàng thôøi, khoâng cuøng trò soá luùn. Móng Nền P R(u)=P u Kết cấu bên trên (a) (b) Journal of Thu Dau Mot university, No2(4) – 2012 68 Goùc xoay cuûa caùc moùng chöa ñöôïc xeùt ñeán. Ñeå ñôn giaûn tính toaùn, moùng coâng trình ñöôïc giaû söû coù daïng hình troøn ñuùng taâm ñöôøng kính d truyeàn aùp löïc trung bình xuoáng ñaát neàn taïi taâm moùng p . Noùi caùch khaùc, p chính laø aùp löïc trung bình do ñaát neàn truyeàn vaøo taâm moùng coâng trình. ÖÙng suaát do aùp löïc p gaây ra trong neàn taïi vò trí taâm moùng theo Boussinesq [4] 3 2 2 3/2 1 . ( ) gl z p r z (2) Trong tröôøng hôïp moùng khoâng phaûi hình troøn, ... iUU Up pp pU U Up pp p K K K K U R K K R (25) Giaûi phöông trình treân ta ñöôïc i U , theá i U vaøo phöông trình (25) ta ñöôïc i p . Tính laïi caùc giaù trò U vaø p taïi voøng laäp thöù i 1 1 i i i i i i U U U p p p (26) Tạp chí Đại học Thủ Dầu Một, số 2(4) - 2012 73 Tieáp tuïc quaù trình treân vôùi 1 1,i i i i U U p p cho ñeán khi ñieàu kieän döøng ñöôïc thoûa maõn. Löu yù: Chuùng ta khoâng theå tính U theo p töø phöông trình 161 ñöôïc vì ma traän UUK laø suy bieán + 3.3. Ñieàu kieän döøng Ñieàu kieän döøng hay ñieàu kieän hoäi tuï laø ñieàu kieän maø taïi ñoù voøng laëp Newton- Raphson ñöôïc keát thuùc, caùc giaù trò hieän taïi cuûa caùc aån caàn tìm chính laø nghieäm cuûa heä phöông trình phi tuyeán. Ñieàu kieän döøng caên cöù vaøo chuaån cuûa UR vaø pR [8] 6 8 10 . 10 u p U R p R TOL TOL R K U R ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ (27) trong ñoù , u pR R TOL TOL laø sai soá cho pheùp cuûa caùc phaàn dö, •‖ ‖ laø chuaån Euclide ñöôïc ñònh nghóa • (•) .•T ‖ ‖ (28) 4. Caùc keát quaû tính toaùn Caùc líù thuyeát tính toaùn trình baøy beân treân ñöôïc laäp trình treân chöông trình Matlab V7.6.0. Quaù trình xöû líù soá lieäu sau khi tính toaùn ñöôïc thöïc hieän nhôø vaøo caùc coâng cuï ñoà hoïa trong chöông trình Matlab. Keát quaû tính toaùn seõ ñöôïc bieåu thò thoâng qua traïng thaùi bieán daïng cuûa keát caáu cuõng nhö caùc bieåu ñoà noäi löïc. Caùc ví duï tính toaùn trình baøy döôùi ñaây nhaèm muïc ñích ñaùnh giaù tính ñuùng ñaén cuûa phöông phaùp ñeà xuaát beân treân cuõng nhö so saùnh vôùi caùc keát quaû cuûa caùc phöông phaùp khaùc. Caùc ví duï naøy tuy ñôn giaûn nhöng ñoùng vai troø heát söùc quan troïng trong vieäc hôïp thöùc hoùa phöông phaùp ñeà xuaát. 4.1. Coät chòu taûi troïng ñöùng vaø ngang Cho moät coät chòu taûi troïng ñöùng vaø ngang nhö treân hình 5-a. Coät coù kích thöôùc tieát dieän ngang 0.2 0.4m m , chieàu cao h=7m. Vaät lieäu duøng ñeå laøm coät coù moâ-ñun ñaøn hoài 103 10E vaø heä soá Poisson 0.2 . Ñaët moät löïc taäp trung 57.85 10P N taïi ñænh coät vaø löïc phaân boá ñeàu 17500 /xq N m suoát chieàu daøi coät. Coät tieáp xuùc vôùi neàn thoâng qua moùng ñôn coù daïng hình troøn ñöôøng kính 1m. Söï laøm vieäc ñoàng thôøi giöõa moùng coät vaø neàn ñöôïc moâ hình baèng phaàn töû tieáp xuùc moùng - ñaát neàn. Ñaát neàn beân döôùi coät coù troïng löôïng rieâng 318000 /N m , ñöôøng cong neùn luùn e nhö treân hình 1. Caùc keát quaû thu ñöôïc nhôø vaøo chöông trình tính ñöôïc laëp trình treân Matlab V7.6.0. Pheùp laëp Newton-Raphson hoäi tuï raát nhanh, chæ vôùi 3 voøng laëp vôùi chuaån cuûa caùc phaàn dö laàn löôït laø 8 1710 , 10U pR R ‖ ‖ ‖ ‖ . Hình 5: (a) Traïng thaùi ban ñaàu vaø sô ñoà taûi troïng (b) Traïng thaùi bieán daïng. Caùc giaù trò chuyeån vò ñaõ ñöôïc khuyeách ñaïi 10 laàn Journal of Thu Dau Mot university, No2(4) – 2012 74 Phaûn löïc do ñaát neàn taùc duïng leân chaân coät tính ñöôïc 5 1{ } 7.85 10pF N , aùp löïc ñaát neàn taïi taâm moùng tính ñöôïc 4 29.99493 10 /p N m . Kieåm tra laïi ñieàu kieän caân baèng theo phöông ñöùng 5 1 2 5 { } 7.85 10 1 . 7.85 10 4 pF F p F Kieåm tra laïi baøi toaùn tính luùn vôùi aùp löïc gaây luùn 4 29.99493 10 /p N m , chieàu daøy lôùp phaân toá 0.02z m vaø chieàu saâu taét luùn 10glh m baèng phöông phaùp toång lôùp phaân toá. Ñoä luùn tính ñöôïc vôùi baûng tính ñöôïc laëp treân phaàn meàm Microsoft Excel, 0.04498s baèng ñuùng vôùi 1{ } 0.044948y U . Moâ-men taïi chaân coät tính ñöôïc 384650ccM Nm , moâ-men taïi ñænh coät tính ñöôïc 101.89 10dcM , ñuùng vôùi nghieäm giaûi tích 2 215700 7 384650 4 4 cc qL M Nm , 0dcM . Löïc caét taïi chaân coät tính ñöôïc 109900ccQ N , löïc caét taïi ñænh coät 101.45 10dcQ N , ñuùng vôùi nghieäm giaûi tích 15700 7 109900ccM qL N , 0dcQ . Löïc doïc trong coät tính ñöôïc 78500N N treân toaøn coät, ñuùng vôùi nghieäm giaûi tích 78500N P N . Caùc bieåu ñoà moâ-men, löïc caét vaø löïc doïc trong coät ñöôïc trình baøy treân caùc hình 6 vaø 7, hoaøn toaøn phuø hôïp keát quaû giaûi tích cuûa líù thuyeát daàm. a) (b) (a) (b) Hình 6: (a) Bieåu ñoà moâ-men uoán M, (b) Bieåu ñoà löïc caét Q. Maøu vaøng öùng vôùi giaù trò noäi löïc aâm, maøu ñoû öùng vôùi giaù trò noäi löïc döông. Hình 7: Bieåu ñoà löïc doïc N. Maøu vaøng öùng vôùi giaù trò noäi löïc aâm, maøu ñoû öùng vôùi giaù trò noäi löïc döông. Tạp chí Đại học Thủ Dầu Một, số 2(4) - 2012 75 4.2. Khung hai taàng hai nhòp Moät coâng trình coù keát caáu khung phaúng hai taàng hai nhòp nhö treân hình 8. Chieàu cao moãi taàng 3.5h m , chieàu daøi nhòp 5L m . Khung ñöôïc cheá taïo bôûi loaïi vaät lieäu coù moâ-ñun ñaøn hoài 103 10E vaø heä soá Poisson 0.2 . Tieát dieän caùc caáu kieän coät vaø daàm baèng nhau vaø baèng 0.2 0.4m m . Söï laøm vieäc ñoàng thôøi giöõa moùng coät vaø neàn ñöôïc moâ hình baèng phaàn töû tieáp xuùc moùng - ñaát neàn. Sô ñoà taûi troïng ñöôïc theå hieän nhö treân hình 8-a. Caùc daàm chòu taûi troïng phaân boá ñeàu 7850 /yq N m . Caùc nuùt giöõa cuûa khung chòu taûi troïng taäp trung 78500yQ N . Taát caû caùc moùng cuûa coâng trình ñeàu coù daïng hình troøn ñuùng taâm. Ñöôøng kính cuûa caùc moùng bieân laø 1.5m, ñöôøng kính cuûa moùng giöõa laø 2.5m. Ñaát neàn döôùi coâng trình coù troïng löôïng rieâng 318000 /N m , ñöôøng cong neùn luùn e nhö treân hình 2. Caùc keát quaû thu ñöôïc nhôø vaøo chöông trình tính ñöôïc laëp trình treân Matlab V7.6.0. Pheùp laëp Newton-Raphson hoäi tuï raát nhanh chæ vôùi 3 voøng laëp vôùi chuaån cuûa caùc phaàn dö laàn löôït laø laø 9 96.91 10 , 6.63 10U pR R ‖ ‖ ‖ ‖ . Hình 8: (a) Traïng thaùi ban ñaàu vaø sô ñoà taûi troïng; (b) Traïng thaùi bieán daïng Caùc giaù trò chuyeån vò ñaõ ñöôïc khuyeách ñaïi 20 laàn. Hình 9: Bieåu ñoà löïc doïc N. (a) phöông phaùp tính keát caáu laøm vieäc ñoàng thôøi vôùi ñaát neàn. (b) phöông phaùp tính keát caáu taùch rieâng. Caùc bieåu ñoà ñöôïc veõ cuøng tæ leä. Journal of Thu Dau Mot university, No2(4) – 2012 76 Hình 10: Bieåu ñoà moâ-men uoán M. (a) phöông phaùp tính keát caáu laøm vieäc ñoàng thôøi vôùi ñaát neàn. (b) phöông phaùp tính keát caáu taùch rieâng. Caùc bieåu ñoà ñöôïc veõ cuøng tæ leä. (a) (b) Hình 11: Bieåu ñoà löïc caét Q. (a) phöông phaùp tính keát caáu laøm vieäc ñoàng thôøi vôùi ñaát neàn. (b) phöông phaùp tính keát caáu taùch rieâng. Caùc bieåu ñoà ñöôïc veõ cuøng tæ leä. Ñoä luùn taïi taâm hai moùng bieân tính ñöôïc laø 1 3 0.0118s s m vaø ñoä luùn taïi moùng giöõa 2 0.0175s m öùng vôùi aùp löïc ñaát neàn taïi taâm caùc moùng laàn löôït laø 3 2 1 3 9.223 10 /p p N m 3 2 2 9.351 10 /p N m Phöông trình (13) ñöôïc thoûa maõn cho ñeán chöõ soá thaäp phaân thöù 7 sau daáu phaåy. Ñoä luùn leäch giöõa moùng bieân vaø moùng giöõa laø 0.0057s m . Phaûn löïc do ñaát neàn taùc duïng leân caùc chaân coät tính ñöôïc 5 1{ } 0.652 10pF N , 5 2{ } 1.836 10pF N , 5 3{ } 0.652 10pF N . Ñieàu kieän caân baèng theo phöông ñöùng ñöôïc thoûa maõn, cuï theå 5 5 { } 3.14 10 7850 10 7850 10 78500 78500 3.14 10 p iF N Y N ÔÛ bieåu ñoà löïc doïc, coù söï giaûm trò soá ôû vò trí coät giöõa vaø taêng trò soá ôû vò trí coät bieân (hình 9-a). Löïc doïc trong coät giöõa tính ñöôïc laø 5 2 1.836 10N N , löïc doïc trong caùc coät bieân tính ñöôïc laø 5 1 3 0.652 10N N N . Trong khi vôùi phöông phaùp tính keát caáu taùch rieâng (hình 9-b), löïc doïc chuû yeáu taäp trung ôû coät giöõa ( 5 2 2.376 10N N ) coøn löïc doïc Tạp chí Đại học Thủ Dầu Một, số 2(4) - 2012 77 trong caùc coät bieân khoâng ñaùng keå ( 4 1 3 3.82 10N N N ). Löïc doïc trong caùc daàm taêng leân khoaûng 3 laàn, cuï theå trong daàm taàng 2, 42.04 10N N thay vì 36.32 10 N . Treân caùc hình 9, 10 vaø 11, caùc bieåu ñoà noäi löïc thu ñöôïc baèng phöông phaùp tính toaùn keát caáu laøm vieäc ñoàng thôøi vôùi ñaát neàn vaø phöông phaùp tính keát caáu taùch rieâng (quan nieäm chaân coät ñöôïc ngaøm chaët), cuøng döõ lieäu ñaàu vaøo. Ta nhaän thaáy raèng noäi löïc caùc caáu kieän tính toaùn vôùi phöông phaùp tính toaùn keát caáu laøm vieäc ñoàng thôøi vôùi ñaát neàn coù söï khaùc bieät ñaùng keå so vôùi phöông phaùp tính toaùn keát caáu taùch rieâng. Do moùng giöõa bò luùn nhieàu hôn caùc moùng bieân moät ñoaïn 0.0057m neân caùc daàm bò caêng ôû thôù döôùi taïi vò trí giao nhau vôùi coät giöõa thay vì caêng ôû thôù treân nhö trong phöông phaùp tính keát caáu taùch rieâng ñoàng thôøi laøm taêng moâ-men uoán leân 5.5 laàn taïi vò trí giao nhau vôùi coät bieân. Giaù trò moâ-men lôùn nhaát trong daàm taàng 1 42.267 10maxM Nm vaø trong daàm taàng 2 41.809 10maxM Nm . Giaù trò moâ-men nhoû nhaát taêng leân khoaûng 2- 3 laàn. Löïc caét trong daàm taïi vò trí x=0 giaûm trong khi löïc caét trong daàm taïi vò trí giao nhau vôùi coät bieân taêng khoaûng 2 laàn, löïc caét trong caùc coät bieân taàng 2 tăng 2 leân khoaûng 3 laàn. Neáu söû duïng keát quaû noäi löïc khoâng phuø hôïp vôùi söï laøm vieäc cuûa coâng trình seõ daãn ñeán nhöõng sai laàm trong thieát keá keát caáu chòu löïc beân treân cuõng nhö keát caáu moùng beân döôùi. Ñieàu naøy coù theå daãn ñeán laõng phí vaät lieäu ôû moät soá caáu kieän nhöng ôû nhöõng caáu kieän khaùc laïi khoâng ñöôïc thieát keá ñuû khaû naêng chòu löïc. Haäu quaû laø nhöõng caáu kieän naøy seõ bò phaù hoaïi, laøm giaûm tuoåi thoï coâng trình thaäm chí laø gaây saäp ñoå toaøn boä coâng trình. Qua ñoù cuõng cho thaáy söï caàn thieát cuûa vieäc tính toaùn keát caáu coâng trình laøm vieäc ñoàng thôøi vôùi ñaát neàn trong ñoù phöông phaùp ñeà xuaát laø moät löïa choïn. Caàn löu yù raèng, vôùi phöông phaùp tính keát caáu taùch rieâng, vieäc aùp ñaët chuyeån vò cöôõng böùc ôû caùc goái töïa baèng ñuùng ñoä luùn cuûa caùc moùng töông öùng sau khi ñaõ giaûi baøi toaùn luùn vôùi caùc giaù trò phaûn löïc tính ñöôïc chæ cho pheùp xaùc ñònh noäi löïc trong keát caáu vôùi moät ñoä chính xaùc töông ñoái. Moät caâu hoûi ñöôïc ñaët ra: neáu quaù trình treân ñöôïc laëp laïi nhieàu laàn thì ta coù theå xaùc ñònh ñöôïc giaù trò noäi löïc vaø ñoä luùn chính xaùc hay khoâng? Ñeå laøm roõ caâu hoûi treân, caùc taùc giaû ñaõ thöïc hieän vieäc tính laëp cho ví duï naøy baèng phöông phaùp tính keát caáu taùch rieâng vôùi cuøng soá lieäu ñaàu vaøo. Caùc keát quaû tính toaùn ôû caùc laàn laëp ñöôïc trình baøy ôû baûng 1. Sau 4 laàn laëp, keát quaû tính toaùn cho ra caùc phaûn löïc keùo ôû goái töïa 1, 2. Ñieàu naøy laø voâ líù, chöùng toû pheùp laëp treân khoâng hoäi tuï. Treân hình laø bieåu ñoà noäi löïc trong keát caáu töông öùng vôùi caùc laàn laëp. Baûng 1: Ñoä luùn vaø phaûn löïc ôû caùc böôùc laëp Laàn laëp s1, s2 s3 R1, R3 R2 DR1, DR3 DR2 1 0.01065 0.01639 6.55E+04 1.83E+05 2.72E+04 -5.44E+04 2 0.01791 0.01803 3.88E+04 2.36E+05 -2.67E+04 5.33E+04 3 0.01080 0.02300 9.61E+04 1.22E+05 5.73E+04 -1.15E+05 4 0.02578 0.01217 -2.63E+04 3.67E+00 -1.22E+05 -1.22E+05 Journal of Thu Dau Mot university, No2(4) – 2012 78 Hình 12: Bieåu ñoà löïc doïc ôù caùc böôùc laëp 2, 3, 4. Hình 13: Bieåu ñoà moâ-men ôù caùc böôùc laëp 2, 3, 4. 5. Keát luaän Phöông phaùp ñeà xuaát cho pheùp tính toaùn keát caáu coâng trình laøm vieäc ñoàng thôøi vôùi bieán daïng cuûa ñaát neàn. Ñieåm môùi cuûa phöông phaùp naøy laø ñaëc tröng cô lí vaø öùng xöû phi tuyeán cuûa ñaát neàn ñöôïc ñöa vaøo trong quaù trình tính toaùn keát caáu. Keát quaû tính toaùn cho bieát chuyeån vò vaø noäi löïc trong keát caáu, trong ñoù chuyeån vò taïi caùc moùng baèng ñuùng vôùi ñoä luùn cuûa ñaát neàn beân döôùi, coøn noäi löïc cuûa keát caáu bao goàm caû phaàn noäi löïc do taûi troïng beân treân vaø do chuyeån vò luùn khoâng ñoàng thôøi cuûa caùc moùng. Ñaây laø cô sôû cho vieäc thieát keá keát caáu coâng trình beân treân cuõng nhö keát caáu neàn moùng beân döôùi moät caùch chính xaùc, phuø hôïp vôùi söï laøm vieäc thöïc teá cuûa coâng trình. * A SIMPLE MODEL FOR CALCULATION OF SUPERSTRUCTURE – SOIL INTERACTION Nguyen Huynh Tan Tai, Nguyen Ke Tuong Thu Dau Mot University ABSTRACT This article presents a method of working structures simultaneously with the ground. The interaction between the above structure - foundation under simulated by the model exposed structure foundation - the land, allows to determine displacement of the foundation depends on the mechanical characteristics of the ground and determine the internal forces are due to the subsidence of the foundation displacement transfer in the structure. Keywords: structural, foundation, work the same time, non-linear, finite element method Tạp chí Đại học Thủ Dầu Một, số 2(4) - 2012 79 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO [1] Ñaëng Tænh, Phöông phaùp phaàn töû höõu haïn. Tính toaùn khung vaø moùng coâng trình laøm vieäc ñoàng thôøi vôùi neàn, NXB Khoa hoïc kyõ thuaät, 1999. [2] Terzaghi, K. et Peck, R.B., Meùcanique des sols appliqueùes aux travaux publics et au baâtiment, Dunod, 1957. [3] Bowles, J. E., Foundation Analysis and Design (5th Edition), McGraw-Hill, 1996. [4] Timoshenko S. and Goodier J. N., The Theory of Elasticity, McGraw Hill, 1951. [5] Chaâu Ngoïc AÅn, Cô hoïc ñaát, NXB Ñaïi hoïc Quoác gia TP. Hoà Chí Minh, 2000. [6] Tieâu chuaån thieát keá neàn, nhaø vaø coâng trình TCXD 45-78, NXB Xaây Döïng, 1979. [7] Cao Vaên Chí, Trònh Vaên Cöông, Cô hoïc ñaát, NXB Xaây Döïng, 2003. [8] Zienkiewicz O.C. and Taylor R.L., Finite Element Method, McGraw Hill, 1967. [9] Ñoã Kieán Quoác, Ñaøn hoài öùng duïng vaø phöông phaùp phaàn töû höõu haïn, NXB Ñaïi hoïc Quoác gia TP. Hoà Chí Minh, 2003. [10] Crisfield M.A., Non-linear finite element analysis of solids and structures - Vol. 1: Essentials, John Wiley and Sons, 1991.
File đính kèm:
ban_ve_su_lam_viec_dong_thoi_cua_ket_cau_voi_bien_dang_cua_n.pdf