Phân tích ứng xử kết cấu cho trường hợp phá dỡ tòa nhà

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

__________________________________________

TRỊNH THIÊN TRỊ

PHÂN TÍCH ỨNG XỬ KẾT CẤU CHO TRƯỜNG

HỢP PHÁ DỠ TÒA NHÀ

LUẬN VĂN THẠC SỸ

XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

TP.Hồ Chí Minh 2019

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

__________________________________________

TRỊNH THIÊN TRỊ

PHÂN TÍCH ỨNG XỬ KẾT CẤU CHO TRƯỜNG

HỢP PHÁ DỠ TÒA NHÀ

CHUYÊN NGÀNH : XÂY DỰNG DÂN DỤNG & CÔNG NGHIỆP

MSCN : 60580208

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS. NGUYỄN HỒNG ÂN

TP.Hồ Chí Minh 2019

ii

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH .............................................................................................. iv

DANH MỤC BẢNG ............................................................................................ vii

DANH MỤC CÔNG THỨC .............................................................................. viii

LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... ix

LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ LUẬN VĂN .................................................. x

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ ....................................................................... xi

CHƯƠNG 1 : MỞ ĐẦU ........................................................................................ 1

I. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU : ..................................................................... 1

II. TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU : ........................................................................ 5

III. MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU : ........................................... 22

1. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU : ....................................................................... 22

2. PHẠM VI NGHIÊN CỨU : .......................................................................... 22

CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................... 23

I. TRƯỜNG HỢP NGHIÊN CỨU : ................................................................ 23

II. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CHO SỤP ĐỔ LŨY TIẾN : .................. 29

CHƯƠNG 3 : PHÂN TÍCH MÁY TÍNH VÀ PHƯƠNG PHÁP LUẬN ........... 38

I. TIẾP CẬN PHÂN TÍCH : ............................................................................ 38

II. MÔ TẢ KIỂU ĐỐI TƯỢNG PHÂN TÍCH : ............................................ 45

III. PHƯƠNG PHÁP LUẬN : ......................................................................... 48

iii

CHƯƠNG 4 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................... 57

I. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH : ............................................................................. 57

II. THẢO LUẬN PHÂN TÍCH : .................................................................... 62

CHƯƠNG 5 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................... 66

Tài liệu tham khảo : ............................................................................................. 69

iv

DANH MỤC HÌNH

Hình 1. World Trade Center .................................................................................... 2

Hình 2. Tòa nhà Ronan Point ................................................................................... 2

Hình 3. Khách sạn tại Đài Loan bị nghiêng đổ sau trận động đất ............................. 3

Hình 4. Phá dỡ bằng mìn tại tỉnh Hồ Bắc, Trung Quốc ............................................ 3

Hình 5 (a), (b), (c) : Phân Tích Phần Mềm LS-DYNA Theo SDOS Và Biểu Đồ P-I 6

Hình 6 : Phương Pháp Phần Tử Ứng Dụng - AEM .................................................. 8

Hình 7 : Dạng Đứt Gãy Bên Trong Vị Trí Liên Kết ................................................. 9

Hình 8 (a), (b) : (a) Sơ Đồ Kết Cấu Mô Hình Cột; (b) Khả Năng Kháng Lại Theo

Ban Đầu ................................................................................................................ 11

Hình 9 (a), (b) : (a) Mô Phỏng Mô Hình Bằng ETABs; (b) Đường Cong Biến Dạng

Phương Pháp Đẩy Dẫn .......................................................................................... 12

Hình 10 : Mô Phỏng Mô Hình Bằng Phần Mềm ELS ............................................ 13

Hình 11 : Mô Phỏng Mô Hình Bằng SAP2000 ...................................................... 15

Hình 12 : Mô Hình Vết Nứt Đa Hướng .................................................................. 17

Hình 13 (a,b) : Mặt Bằng Vị Trí Loại Bỏ Cột Phía Trong Và Ngoài ...................... 27

Hình 14 (a,b) : Quy Mô Cho Phép Sụp Đổ Với Việc Loại Bỏ Cột Phía Ngoài Và

Phía Trong ............................................................................................................. 29

Hình 15 : Lực giằng trong khung kết cấu ............................................................... 31

Hình 16 : Tác động kiểm soát - lực, biến dạng ....................................................... 34

Hình 17 : Loại bỏ cột ............................................................................................. 38

v

Hình 18 (a,b) : Tải Và Vị Trí Tải Để Loại Bỏ Cột Bên Ngoài Và Bên Trong Cho

Các Mô Hình Tĩnh Tuyến Tính Và Phi Tuyến (Bên Trái Thể Hiện Loại Bỏ Cột Bên

Ngoài; Bên Phải Hiển Thị Loại Bỏ Cột Bên Trong) ............................................... 41

Hình 19 : Đường cong kiểm soát lực - biến dạng ................................................... 43

Hình 20 : Định nghĩa oằn xoay, xoay dẻo và tổng xoay ......................................... 43

Hình 21 : Khớp dẻo và xoay .................................................................................. 44

Hình 22 : Mặt Bằng Bố Trí Dầm, Sàn, Cột Điển Hình Các Tầng ........................... 47

Hình 23 : Mặt Bằng Định Vị Cột Loại Bỏ Tại Tầng Trệt ....................................... 48

Hình 24 (a), (b) : (a) Lựa chọn kiểu mô hình, đơn vị; (b) Hiệu chỉnh lưới mô hình

theo định dạng dữ liệu ........................................................................................... 49

Hình 25 (a), (b) : (a) Gán đặc trưng chi tiết khung; (b) Dạng chi tiết ...................... 50

Hình 26 (a), (b) : (a) Chi tiết khu vực; (b) Dữ liệu chi tiết sàn................................ 50

Hình 27 (a), (b), (c) : (a) Dữ liệu đặc tính vật liệu; (b) Tổ hợp tải; (c) Dữ liệu trường

hợp tải ................................................................................................................... 50

Hình 28 (a), (b) : (a) Khung 3D loại bỏ cột trục 1/B tầng trệt; (b) Gán tiết diện phần

tử ........................................................................................................................... 51

Hình 29 (a), (b) : (a) Khung 3D loại bỏ cột trục 3/C tầng trệt; (b) Gán tiết diện phần

tử ........................................................................................................................... 52

Hình 30 (a), (b) : (a) Khung 3D loại bỏ cột trục 6/C tầng trệt; (b) Gán tiết diện phần

tử ........................................................................................................................... 52

Hình 31 : Dữ liệu trường hợp tải - Tĩnh phi tuyến .................................................. 53

Hình 32 : Các bước thực hiện gán khớp phần tử dầm, cột tại vị trí liên kết ............ 54

vi

Hình 33 : Chi tiết khớp liên kết sau khi gán liên kết phần tử .................................. 54

Hình 34 : Dữ liệu trường hợp tải - Tĩnh phi tuyến cho trường hợp PUSH và các

bước liên quan ....................................................................................................... 55

Hình 35 : Bảng phân tích thông số kỹ thuật theo mô hình được thiết lập cho phân

tích tĩnh phi tuyến .................................................................................................. 56

Hình 36 : Mô hình biến dạng; ................................................................................ 57

Hình 37 : Biểu đồ đường cong đẩy dẫn (chuyển vị - lực) ....................................... 58

Hình 38 : Biểu đồ đường cong đẩy dẫn (chuyển vị - lực) ....................................... 59

Hình 39 : Biểu đồ đường cong đẩy dẫn (chuyển vị - lực) ....................................... 59

Hình 40 : Kết quả khớp dẻo phần tử 44H1 ............................................................. 61

Hình 41 : Kết quả khớp dẻo phần tử 222H1 ........................................................... 61

Hình 42 : Kết quả khớp dẻo phần tử 52H2 ............................................................. 62

Hình 43 : Giá Trị Ứng Suất Sàn Trực Tiếp Trên Đỉnh Cột Loại Bỏ ....................... 65

vii

DANH MỤC BẢNG

Table 1 : Loại Rủi Ro ............................................................................................ 24

Table 2 : Loại Rủi Ro Và Yêu Cầu Thiết Kế ......................................................... 25

Table 3 : Xác định lực nén cận dưới của kết cấu bê tông, lb/ln2

. (MPa) ................. 36

Table 4 : Hệ số chuyển đổi đặc tính vật liệu cận dưới đến độ bền kỳ vọng............. 37

Table 5 : Hệ số động gia tăng (DIF) cho Phân tích tĩnh phi tuyến .......................... 40

Table 6 : Xác định mô hình phi tuyến và tiêu chí chấp thuận cho hệ chịu lực bê tông

cốt thép .................................................................................................................. 42

Table 7 : Tính toán khả năng bộ phận cho phương pháp tĩnh phi tuyến và động phi

tuyến ..................................................................................................................... 44

Table 8 : Thông số kỹ thuật tòa nhà và đặc tính vật liệu ......................................... 45

Table 9 : Lựa chọn thông số tải trọng và hệ số sử dụng cho phân tích .................... 46

Table 10 : Loại bỏ phần tử cột ............................................................................... 47

Table 11 : Kết quả số chuyển vị - lực của ba (03) mô hình .................................... 60

Table 12 : Kết quả kiểm soát tác động - lực của ba (03) mô hình ........................... 60

Table 13 : Kết quả khớp dẻo phần tử dầm của ba (03) mô hình ............................. 62