Đang tải... (xem toàn văn)
Ổn định của công trình có xét đến yếu tố ngẫu nhiên ( Luận văn thạc sĩ)Ổn định của công trình có xét đến yếu tố ngẫu nhiên ( Luận văn thạc sĩ)Ổn định của công trình có xét đến yếu tố ngẫu nhiên ( Luận văn thạc sĩ)Ổn định của công trình có xét đến yếu tố ngẫu nhiên ( Luận văn thạc sĩ)
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÕNG - NGUYỄN VIỆT HƢNG ỔN ĐỊNH CỦA CƠNG TRÌNH CĨ XÉT ĐẾN YẾU TỐ NGẪU NHIÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG & CƠNG NGHIỆP MÃ SỐ: 60.58.02.08 NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: GS TS TRẦN HỮU NGHỊ Hải Phòng, 2017 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN TỔNG QUAN VỀ ỔN ĐỊNH CƠNG TRÌNH 1.1 Khái niệm ổn định cơng trình 1.2 Quan hệ tải trọng ngang P chuyển vị đặc trƣng toán ổn định Error! Bookmark not defined CHƢƠNG ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ CỦA CƠNG TRÌNH CAO 13 2.1.Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 13 2.2 Tiêu chuẩn ổn định ổn định tổng thể cơng trình cao 13 2.3 Ổn định cơng trình cao cứng 14 2.4 Ổn định cơng trình cao đàn hồi 15 2.5 Ổn định cơng trình đàn - dẻo 18 2.5.1 Mơ hình đàn - dẻo phƣơng trình đàn - dẻo trƣờng hợp móng hồn tồn tiếp xúc với nền: 18 2.5.2 Phƣơng trình đƣờng đàn dẻo trƣờng hợp móng hồn toàn tiếp xúc với 19 2.5.3 Phƣơng trình đƣờng đàn dẻo trƣờng hợp móng phần nhấc lên khỏi nền: 23 2.5.4 Trƣờng hợp làm việc theo mơ hình đàn dẻo Prandtl (c1=0): 25 CHƢƠNG 28 KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỐNG LẬT 28 CỦA MỘT SỐ NHÀ CAO CÓ CHIỀU NGANG HẸP Ở HÀ NỘI 28 3.1 Tóm tắt cách tính tải trọng gió (Trích TCVN 2737-1995) 28 3.2 Tóm tắt cách tính tải trọng động đất (Trích TCXD224 - 2000) 33 3.3 Hệ số chống lật nhà số 476 - Đội Cấn - Hà Nội 39 3.3.1 Mô tả cơng trình 40 3.3.2 Xác định thông số bản: 40 3.3.3 Kiểm tra ổn định 41 3.3.4 Kiểm tra hệ số chống lật chịu tải động đất 42 3.4 Hệ số chống lật nhà số 157 - Nguyễn Văn Cừ - Gia Lâm - Hà Nội 44 3.4.1 Mơ tả cơng trình : 44 3.4.2 Xác định thông số bản: 44 3.4.3 Kiểm tra ổn định 46 3.5 Hệ số chống lật nhà số 17 - Nguyễn Văn Cừ - Gia Lâm - Hà Nội 48 3.5.1 Mô tả cơng trình: 49 3.5.2 Xác định thông số 49 3.5.3 Kiểm tra ổn định 50 3.6 Hệ số chống lật nhà số 52 - Lê Văn Hƣu - Hà Nội 52 3.6.1 Mô tả cơng trình 53 3.6.2 Xác định thông số 53 3.6.3 Kiểm tra ổn định 54 3.7 Hệ số chống lật nhà số - Thi sách - Hà Nội 56 3.7.1 Mô tả cơng trình 57 3.7.2 Xác định thông số bản: 57 3.7.3 Kiểm tra ổn định 58 3.8 Kết luận chƣơng: 60 CHƢƠNG IV: ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỐNG LẬT KHI KỂ ĐẾN CÁC YẾU TỐ NGẪU NHIÊN 4.1 Phƣơng pháp giải 4.2 Các ví dụ tính tốn 4.2.1 Ngơi nhà số 476 - Đội Cấn - Hà Nội KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 LỜI CẢM ƠN Tác giả xin trân trọng cảm ơn GS TS NGƢT Trần Hữu Nghị, hƣớng dẫn tạo điều kiện tốt cho tác giả hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn tồn thể q Thầy, Cơ Khoa xây dựng Trƣờng Đại Học Dân lập Hải Phòng tận tình truyền đạt kiến thức quý báu nhƣ tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu thực đề tài luận văn Cuối cùng, xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn đến anh chị bạn đồng nghiệp hỗ trợ cho nhiều suốt trình học tập, nghiên cứu cung cấp tài liệu nhƣ góp ý quý báu để tơi hồn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn! Hải Phòng, tháng năm 2017 Tác giả Nguyễn Việt Hƣng LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn cơng trình nghiên cứu thân tôi, số liệu nêu Luận văn trung thực Những kiến nghị đề xuất Luận văn cá nhân không chép tác giả Nguyễn Việt Hƣng MỞ ĐẦU Nhƣ đƣợc quy định tiêu chuẩn thiết kế, cơng trình cao nhƣ tháp nƣớc, tháp truyền hình, cột điện cao, nhà cao có chiều kích thƣớc mặt bé.v.v phải kiểm tra ổn định chống lật Hệ số ổn định chống lật k Cl M CL ML kCL> 1,5 nhà cao tầng kCL> 2,5 tháp truyền hình Khi xét ổn định chống lật coi thân cơng trình cứng tuyệt đối biến dạng Ổn định biến dạng thân cơng trình đƣợc xét riêng, tốn ổn định cơng trình đƣợc xét giáo trình Cơ học kết cấu Trong phạm vi luận văn xét đến ổn định tổng thể hay ổn định chống lật cơng trình Đối với cơng trình thơng thƣờng, chiều cao kích thƣớc mặt tƣơng đƣơng tốn ổn định chống lật khơng đặt ra, song tỷ số chiều cao kích thƣớc mặt lớn tốn trở nên cần thiết, vai trò đất tham gia vào trình ổn định chống lật rõ ràng Hiện thiếu đất xây dựng độ thị quản lý xây dựng không chặt chẽ, nhiều nơi mọc lên ngơi nhà có chiều rộng nhỏ chiều cao lớn móng khơng cắm sâu vào lòng đất Do khả chống lật thấp Nhiệm vụ luận văn, sau xét quan niệm ổn định tổng thể, cách tính lực tới hạn, áp dụng tính kiểm tra số ngơi nhà cao có chiều ngang hẹp điển hình Hà Nội (Các nhà tƣ nhân) Do đặc trƣng đất có biến động lớn nhƣ tải trọng ngang có độ lệch đáng kể, luận văn đánh giá khả chống lật qua xác suất chống lật, sau so sánh với kết tính hệ số chống lật đề xuất số kiến nghị xây dựng quản lý xây dựng nhà cao có chiều ngang hẹp Các trình bày luận văn xét cho cơng trình cao Nhà cao ví dụ minh hoạ CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ ỔN ĐỊNH CƠNG TRÌNH 1.1 Khái niệm ổn định cơng trình Một cách hình dung tốt khái niệm ổn định ta xét trƣờng hợp viên bi cứng mặt phẳng cứng, mặt cầu cứng lõm lồi (hình 1.1) (c) (a) (b) Hình 1.1 Trong trƣờng hợp a: Mặt cầu lõm, cân viên bi ổn định kích khỏi vị trí cân ban đầu (đáy cầu) thả trở vị trí đáy cầu lân cận vị trí (nếu có ma sát) Trong trƣờng hợp b: Mặt cầu lồi, cân khơng ổn định, kích viên bi khỏi vị trí cân ban đầu thả bi viên bi khơng trở lại vị trí ban đầu Trong trƣờng hợp c: Kích viên bi khỏi vị trí cân ban đầu lăn mặt ngang đến ngừng chuyển động, có vị trí cân khác với trạng thái cân ban đầu Trong trƣờng hợp ta nói trạng thái cân ban đầu phiếm định (khơng phân biệt) Ở ta nói trạng thái cân viên bi Suy rộng ta nói nhƣ trạng thái cân hệ phức tạp, ví dụ trạng thái ứng suất biến dạng, trạng thái nội lực chuyển vị trạng thái lƣợng Trở lại (hình 1.1a) Khi lệch khỏi vị trí cân bằng, trọng tâm viên bi lên cao, tăng Trạng thái cân ổn định trạng thái tối thiểu Ở (hình 1.1b), lệch với trị số nhỏ, trọng tâm viên bi giảm, giảm Trạng thái cân không ổn định ứng với lớn Ở (hình 1.1c) lệch khỏi vị trí cân bằng, trọng tâm viên bi không thay đổi, trạng thái cân phiếm định không phân biệt Nhƣ hình 1.1, để biết đƣợc trạng thái cân hệ có ổn định hay khơng ta kích thích khỏi vị trí cân ban đầu Phƣơng pháp chung để đánh giá ổn định hệ là: Đƣa hệ khỏi vị trí cân ban đầu kiểm tra xem có tồn trạng thái cân khơng Nếu nhƣ tìm đƣợc trạng thái cân khác với trạng thái cân ban đầu hệ ổn định lực giữ cho hệ trạng thái cân gọi lực tới hạn, trƣờng hợp ngƣợc lại hệ ổn định Nói đến ổn định hệ nói đến ổn định trạng thái cân bằng, mà trạng thái cân nghiệm phƣơng trình vi phân, nói đến ổn định hệ nói đến ổn định nghiệm phƣơng trình vi phân Nhƣ nghiệm phƣơng trình vi phân cân ổn định trạng thái cân ổn định, nghiệm phƣơng trình vi phân cân khơng ổn định trạng thái cân khơng ổn định Cách xây dựng tốn ổn định đƣa hệ khỏi vị trí cân xem có tồn trạng thái cân khơng, tồn trạng thái cân trạng thái cân ban đầu không ổn định Trong trƣờng hợp khơng cần giải tốn ổn định đến biết đƣợc hệ có ổn định hay khơng ổn định thơng qua tiêu chí cân ổn định sau: - Tiêu chí ổn định dƣới dạng tĩnh học [8, 17]: Trong tĩnh học, cân kết cấu đƣợc thể phƣơng trình cân tĩnh học song điều kiện cân khơng nói nên đƣợc dạng cân ổn định hay khơng ổn định Để khẳng định vấn đề ta cần khảo sát hệ trạng thái lệch khỏi dạng cân nghiên cứu Giả sử trạng thái lệch cân thực đƣợc nguyên tắc tìm giá trị P* lực từ điều kiện cân tĩnh học hệ trạng thái lệch để đối chiếu với giá trị P lực cho trạng thái ban đầu + Nếu P > P*: lực cần giữ cho hệ trạng thái lệch giữ hệ trạng thái lệch mà làm tăng độ lệch, hệ khơng thể trở trạng thái cân ban đầu, nghĩa cân không ổn định + Nếu P < P*: lực cần giữ cho hệ trạng thái lệch giữ hệ trạng thái lệch đƣợc, hệ phải trở trạng thái cân ban đầu, nghĩa cân ổn định + Nếu P = P*: lực cần giữ cho hệ trạng thái lệch lực cho cân phiếm định Trong trƣờng hợp cân trạng thái lệch thực đƣợc nguyên tắc ta cần vào lực tác dụng hệ để phán đoán cách thức chuyển động hệ Nếu độ lệch tăng cân khơng ổn định độ lệch giảm cân khơng ổn định - Tiêu chí ổn định dƣới dạng động lực học [8, 17]: Tiêu chí cân ổn định dƣới dạng động học đƣợc xây dựng sở khuynh hƣớng chuyển động hệ sau lệch khỏi dạng cân ban đầu nhiễu loạn bỏ nhiễu loạn Nếu sau nhiễu loạn đi, hệ dao động tắt dần hay trở trạng thái cân ban đầu không dao động cân ổn định Ngƣợc lại cân không ổn định Để thực ta cần khảo sát chuyển động bé hệ lân cận vị trí cân bằng: + Nếu chuyển động tắt dần điều hòa (khi khơng kể đến lực cản) cân ổn định + Nếu chuyển động khơng tuần hồn (xa dần trạng thái ban đầu), mang đặc trƣng dẫn đến tăng dần biên độ chuyển động cân khơng ổn định - Tiêu chí ổn định dƣới dạng lƣợng [8, 17]: Ngoại lực có khuynh hƣớng sinh cơng dƣơng, trạng thái lệch, biến dạng hệ đƣợc tích lũy lớn cơng ngoại lực lƣợng tích lũy có khả đƣa hệ trạng thái cân ban đầu tức hệ ổn định Ngƣợc lại hệ ổn định Để áp dụng tiêu chuẩn ổn định lƣợng, ta thƣờng vận dụng nguyên lý Lejeune-Dirichlet: “Nếu hệ trạng thái cân ổn định tồn phần đạt giá trị cực tiểu so với tất vị trí hệ lân cận vị trí cân ban đầu với chuyển vị vô bé Nếu hệ trạng thái cân không ổn định tồn phần đạt giá trị cực đại Nếu hệ trạng thái cân phiếm định tồn phần khơng đổi” Theo ngun lý Lejeune-Dirichlet, gọi U toàn phần T cơng ngoại lực thì: + Nếu U T hệ trạng thái cân ổn định + Nếu U T hệ trạng thái cân không ổn định + Nếu U T hệ trạng thái cân phiếm định Ngồi tiêu chí lƣợng diễn đạt theo điều kiện cực trị toàn phần [8] 10 ... thân cơng trình đƣợc xét riêng, tốn ổn định cơng trình đƣợc xét giáo trình Cơ học kết cấu Trong phạm vi luận văn xét đến ổn định tổng thể hay ổn định chống lật cơng trình Đối với cơng trình thơng... hợp ngƣợc lại hệ ổn định Nói đến ổn định hệ nói đến ổn định trạng thái cân bằng, mà trạng thái cân nghiệm phƣơng trình vi phân, nói đến ổn định hệ nói đến ổn định nghiệm phƣơng trình vi phân Nhƣ... thái cân ban đầu không ổn định Trong trƣờng hợp không cần giải tốn ổn định đến biết đƣợc hệ có ổn định hay khơng ổn định thơng qua tiêu chí cân ổn định sau: - Tiêu chí ổn định dƣới dạng tĩnh học