Đang tải... (xem toàn văn)
Trong trườnghợptổng quát, việc giải bài toáncơvậtrắn biếndạng nói chung hay bài toán đànhồi nói riêng thực chất là việc tìm 15 ẩn hàm đặc trưng cho trạng thái ứng suất – biến dạng – chuyểnvịcủavật thểtừ 15 phương trình vi phân thỏa mãn các điều kiện biên độnghọc và tĩnhhọc. Tuy nhiên công việc này khôngdễ dàng vàdường như không thực hiện được do những khó khănvềmặt toánhọc.Từ đó đã xuất hiện nhiều phương pháp khác nhau để giảigần đúng nghiệmcủa bài toán như phương pháp biến phân, phương pháp sai phânhữuhạn, phương pháp phầntửhữuhạn … Trong đó phương pháp phầntửhữuhạn làmột phương phápsố đặc biệt có hiệuqủa để tìmdạnggần đúngcủamột hàm chưa biết trong miền xác định Vcủa nó. Tuy nhiên phương pháp phầntửhữuhạn không tìmdạngxấpxỉcủa hàmcần tìm trên toàn miền V mà chỉtrongtừng miềncon Ve thuộc miền xác định V.
1 ThS. TRẦN MINH THI ETABS - THIẾT KẾ KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG TpHCM, 2011 Bài giảng ETABS Thạc sĩ – Giảng viên Trần Minh Thi 2 ETABS – KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG Thạc sĩ kết cấu – Giảng viên Trần Minh Thi Giới thiệu phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) Trong trường hợp tổng quát, việc giải bài toán cơ vật rắn biến dạng nói chung hay bài toán đàn hồi nói riêng thực chất là việc tìm 15 ẩn hàm đặc trưng cho trạng thái ứng suất – biến dạng – chuyển vị của vật thể từ 15 phương trình vi phân thỏa mãn các điều kiện biên động học và tĩnh học. Tuy nhiên công việc này không dễ dàng và dường như không thực hiện được do những khó khăn về mặt toán học. Từ đó đã xuất hiện nhiều phương pháp khác nhau để giải gần đúng nghiệm của bài toán như phương pháp biến phân, phương pháp sai phân hữu hạn, phương pháp phần tử hữu hạn … Trong đó phương pháp phần tử hữu hạn là một phương pháp số đặc biệt có hiệu qủa để tìm dạng gần đúng của một hàm chưa biết trong miền xác định V của nó. Tuy nhiên phương pháp phần tử hữu hạn không tìm dạng xấp xỉ của hàm cần tìm trên toàn miền V mà chỉ trong từng miền con V e thuộc miền xác định V. Tư tưởng cơ bản của phương pháp phần tử hữu hạn là vật thể hoặc kết cấu được chia thành các phần tử có kích thước hữu hạn. Các phần tử này được nối với nhau tại các điểm nút. Trong phạm vi mỗi phần tử, đại lượng cần tìm được xấp xỉ trong dạng một hàm đơn giản gọi là hàm xấp xỉ (approximation function). Các hàm xấp xỉ này được biểu diễn qua các giá trị của nó và có khi cả các giá trị đạo hàm của nó tại các điểm nút trên phần tử. Các giá trị này được gọi là các bậc tự do của phần tử và được xem là ẩn số cần tìm của bài toán. Trong mô hình tương thích, mô hình được dùng phổ biến nhất trong phương pháp phần tử hữu hạn, người ta xem chuyển vị là đại lượng cần tìm trước và hàm xấp xỉ biểu diễn gần đúng dạng phân bố của chuyển vị trong phần tử. Các ẩn số được xác định từ hệ phương trình thiết lập trên cơ sở nguyên lý thế năng toàn phần dừng, hay nguyên lý biến phân Lagrange. Sau khi tìm được các ẩn số cũng có nghĩa là ta tìm được các hàm xấp xỉ chuyển vị trong tất cả các phần tử, từ đó sẽ tìm được biến dạng và ứng suất trong tất cả các phần tử. Rời rạc hoá kết cấu Đối với phương pháp phần tử hữu hạn, rời rạc hoá kết cấu là công việc hết sức quan trọng, nó quyết định thời gian tính toán cũng như độ chính xác của các kết qủa. Trong kết cấu khung, việc rời rạc hóa kết cấu thành các phần tử ít nhất phải được thực hiện tại các vị trí giao nhau của các dầm và cột như Hình 1. Phần tử của kết cấu khung là phần tử thanh dầm thẳng có hai nút ở hai đầu. Trong hệ tọa độ tổng thể XYZ, mỗi nút có sáu bậc tự do bao gồm ba thành phần chuyển vị thẳng theo ba trục X, Y, Z và ba thành phần chuyển vị xoay quanh ba trục X, Y, Z. Nội lực trong các phần tử thanh dầm thẳng bao gồm sáu thành phần đó là một thành phần lực dọc, hai thành phần lực cắt, hai thành phần mô men uốn và một thành phần mô men xoắn. Bài giảng ETABS Thạc sĩ – Giảng viên Trần Minh Thi 3 Kết cấu dàn bao gồm các thanh thẳng được nối với nhau tại các mắt dàn, các mắt dàn là các khớp. Trong tính toán người ta thường bỏ qua trọng lượng của các thanh dàn, tải trọng tác dụng lên kết cấu dàn là các lực tập trung đặt tại các mắt dàn. Nội lực phát sinh trong các thanh dàn chỉ bao gồm lực dọc. Trong kết cấu dàn, việc rời rạc hóa kết cấu thành các phần tử phải được thực hiện tại các mắt dàn như Hình 2. Phần tử của kết cấu dàn là phần tử thanh dàn thẳng có hai nút ở hai đầu. Trong hệ tọa độ tổng thể XYZ, mỗi nút có ba bậc tự do bao gồm ba thành phần chuyển vị thẳng theo ba trục X, Y và Z. Thực tế phần tử thanh dàn thẳng là một trường hợp đặc biệt của phần tử thanh dầm thẳng. Trong các phần mềm tính toán kết cấu người ta sử dụng phần tử thanh dầm thẳng để mô hình các kết cấu dàn, khi đó sẽ phải loại bỏ bớt ba bậc tự do là ba thành phần chuyển vị xoay quanh ba trục X, Y, Z của các nút hoặc giải phóng các thành phần mô men uốn ở hai đầu phần tử thanh dầm thẳng. Hình 1. Rời rạc hóa kết cấu khung Nút Ph ần tử Hình 2. Rời rạc hóa kết cấu dàn Ph ần tử Nút Bài giảng ETABS Thạc sĩ – Giảng viên Trần Minh Thi 4 Phần tử của kết cấu tấm vỏ thường có dạng tam giác ba nút hay tứ giác bốn nút (Hình 3). Trong hệ tọa độ tổng thể XYZ, mỗi nút có sáu bậc tự do bao gồm ba thành phần chuyển vị thẳng theo ba trục X, Y, Z và ba thành phần chuyển vị xoay quanh ba trục X, Y, Z. Khi rời rạc hóa các kết cấu tấm vỏ, các phần tử phải được nối với nhau tại tất cả các điểm nằm trên cạnh chung. Giới thiệu ETABS Nút Phần tử Hình 3. Rời rạc hóa kết cấu tấm vỏ Bài giảng ETABS Thạc sĩ – Giảng viên Trần Minh Thi 5 Bài giảng ETABS Thạc sĩ – Giảng viên Trần Minh Thi 6 Bài giảng ETABS Thạc sĩ – Giảng viên Trần Minh Thi 7 Ví dụ Mở đầu Bài giảng ETABS Thạc sĩ – Giảng viên Trần Minh Thi 8 Bài giảng ETABS Thạc sĩ – Giảng viên Trần Minh Thi 9 Bài giảng ETABS Thạc sĩ – Giảng viên Trần Minh Thi 10 [...]... tầng lên, mà mỗi sàn được tính toán như 1 sàn độc lập, khả năng độ cứng của giả thiết sẽ không đảm bảo tuyệt đối – công trình sẽ “rung, lắc” nhẹ, cảm nhận được khi có gió mạnh thổi vào Nhà cao tầng, cần đặt sẵn những đường ống thiết bị trong nhà, cần tăng “1 ít” chiều dày sàn Sàn DUL, để dễ bố trí cáp, chiều dày sàn lớn, hợp lý, vẫn có lợi Sàn nhà ít tầng, thông thường J s = (0.35 ÷ 0.55) J d Sàn nhà. .. dầm có độ dẻo kết cấu thích hợp (“dầm liên kết ), có khả năng làm giảm được ít nhất 25% tổng moment uốn ở chân đế của các vách riêng rẽ nếu làm việc tách rời nhau.(mục 5.1.2 trang 72 TCVN375-2006) 21 Thạc sĩ – Giảng viên Trần Minh Thi Bài giảng ETABS Thực tế, thang máy có tải không lớn; vận tốc có lớn thì cũng không ảnh hưởng đến sức chịu tải của nhà cao tầng Tải xung của thang, trong cấu tạo hiện nay,... nắp tầng Sàn vệ sinh hầm 4 Cầu thang 3.0 -> 4.0 1.2 3.6 -> 4.8 5 Hành lang 3.0 1.2 3.6 6 Ban công 3.0 -> 4.0 1.2 3.6 -> 4.8 7 Tầng hầm – ram dốc 5.0 1.2 6.0 8 Sàn kỹ thuật 7.5 1.2 9.0 9 Sàn café – sân vườn 4.0 1.2 4.8 Sàn nhà kho sách lưu trữ 4.8 /1m cao 1.2 5.76 Sàn nhà kho sách thư viện 2.4/1m cao 1.2 2.88 Sàn nhà kho giấy 4.0/1m cao 1.2 4.8 10 25 Thạc sĩ – Giảng viên Trần Minh Thi Bài giảng ETABS. .. kiến trúc và đảm bảo điều kiện của chu kỳ dao động 1.1.1 Sàn Nhằm thỏa mãn giả thiết kết cấu (dầm) sàn là vách cứng trong mặt phẳng ngang (diaphragm), nghĩa là có độ cứng tuyệt đối trong mặt phẳng sàn và mềm (biến dạng được) ngoài mép sàn, của các lý thuyết tính toán nhà cao tầng hiện nay, dẫn đến chuyển vị ngang ở mỗi cao trình NCT là không đổi Sàn càng cứng, chu kỳ dao động và gia tốc dao động sẽ... tích và kinh nghiệm của người thiết kế, khi ảnh hưởng của moment là lớn, độ mảnh cột lớn (l0 lớn) thì lấy kt lớn kt = 1.3 ÷ 1.5 Khi ảnh hưởng của moment là bé, thì lấy kt = 1.1 ÷ 1.2 Trong trường hợp thiết kế kết cấu chịu động đất thì kích thước của cột tuân theo điều kiện hạn chế về tỉ số nén trang 72, mục 5.1.2 TCVN375-2006 19 Thạc sĩ – Giảng viên Trần Minh Thi Bài giảng ETABS nc = N 1 = > 0.1 (rõ...Bài giảng ETABS 11 Thạc sĩ – Giảng viên Trần Minh Thi Bài giảng ETABS 12 Thạc sĩ – Giảng viên Trần Minh Thi Bài giảng ETABS 13 Thạc sĩ – Giảng viên Trần Minh Thi Bài giảng ETABS 14 Thạc sĩ – Giảng viên Trần Minh Thi Bài giảng ETABS Sơ bộ tiết diện 15 Thạc sĩ – Giảng viên Trần Minh Thi Bài giảng ETABS Xác định sơ bộ tiết diện cho các cấu kiện của công trình như sàn, dầm,... (0.35 ÷ 0.55) J d Sàn nhà cao tầng, nên có J s = (0.5 ÷ 0.65) J d trong đó J s là moment quán tính của sàn, ứng với chiều rộng quy ước là a b b′ = min( + bd ) và 3 2 a : nhịp cột (phương gió đang tác dụng và xét đến ảnh hưởng) b : bước cột (phương trực giao với a ) bd : bề rộng dầm Kết quả tính toán cho thấy: chiều dày sàn chọn theo những quy định thông thường của nhà ít tầng, cần được nhân thêm hệ... lên) Rb A0 kt Tổng hàm lượng thép dọc trong cột • Kết cấu thường: µmax = 5% • Có xét động đất: µmax = 4% Tiết diện cột có nên thay đổi hay không??? Kiến nghị Cột biên và cột góc không thay đổi tiết diện(ảnh hưởng lớn của moment) Cột giữa thì thay đổi theo các quan điểm: độ cứng của cột tầng trên không nhỏ hơn 70% độ cứng của cột tầng dưới liền kề Nếu 3 tầng giảm độ cứng liên tục thì tổng mức giảm không... lw là chiều dài vách, còn bw là bề rộng vách) bw Không tính, khi số tầng không lớn, không cần vách mà nên thay bằng cột Xin nhắc lại, theo Taranath B.S, đối với nhà cao tầng chịu lực bằng BTCT 20 Thạc sĩ – Giảng viên Trần Minh Thi Bài giảng ETABS Sơ bộ xác định diện tích vách cứng Fwall = 0.015 × S , trong đó S là diện tích một sàn tầng. (mục 3.4 TCXD 198-1997) Chiều dày vách cứng thk ≥ 150 mm Nếu “an... Số tầng 12 15 20 16 25 30 40 Thạc sĩ – Giảng viên Trần Minh Thi Bài giảng ETABS Sàn nấm 1.04 1.06 1.10 1.14 1.18 1.26 Sàn dầm 1.04 1.06 1.08 1.11 1.15 1.22 Khả năng chống động đất của công trình, sẽ tăng đôi chút Lưu ý: Cốt thép, vẫn phải được tính toán như sàn nhà ít tầng, thông thường 1.1.1.1 Sàn nấm, sàn phẳng Thường chọn 1 1 hs = ÷ L 30 40 Lưu ý: Khi thực hiện những công trình nhà cao . THI ETABS - THIẾT KẾ KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG TpHCM, 2011 Bài giảng ETABS Thạc sĩ – Giảng viên Trần Minh Thi 2 ETABS – KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG Thạc sĩ kết cấu – Giảng viên. hoá kết cấu Đối với phương pháp phần tử hữu hạn, rời rạc hoá kết cấu là công việc hết sức quan trọng, nó quyết định thời gian tính toán cũng như độ chính xác của các kết qủa. Trong kết cấu. Hình 1. Rời rạc hóa kết cấu khung Nút Ph ần tử Hình 2. Rời rạc hóa kết cấu dàn Ph ần tử Nút Bài giảng ETABS Thạc sĩ – Giảng viên Trần Minh Thi 4 Phần tử của kết cấu tấm vỏ thường