Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Đánh giá độ tin cậy trong việc tính toán ổn định cấu kiện thành mỏng chịu nén tiết diện L

Mục đích nghiên cứu của Luận văn nhằm tìm hiểu phương pháp và cơ sở tính toán tính toán thanh thành mỏng đàn hồi của Vlasov, tiêu chuẩn Úc AS4600 và tiêu chuẩn Việt Nam 5575-2012. Mời các bạn cùng tham khảo!

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP HỒ CHÍ MINH

ĐẶNG THỊ KIM NGÂN

ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY TRONG VIỆC TÍNH TOÁN

ỔN ĐỊNH CẤU KIỆN THÀNH MỎNG CHỊU NÉN

TIẾT DIỆN L

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG

TP Hồ Chí Minh – 2020

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP HỒ CHÍ MINH

ĐẶNG THỊ KIM NGÂN

ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY TRONG VIỆC TÍNH TOÁN

ỔN ĐỊNH CẤU KIỆN THÀNH MỎNG CHỊU NÉN

TIẾT DIỆN L

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng

Mã số: 8580201

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS.KS HOÀNG BẮC AN

TP Hồ Chí Minh – 2020

MỤC LỤC

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 1

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1

4 Phương pháp nghiên cứu……….1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 2

1.1 Khái niệm 2

1.2 Đặc trưng cơ bản 2

1.3 Ưu, nhược điểm của kết cấu thanh thành mỏng 2

1.3.1 Ưu điểm 2

1.3.2 Nhược điểm 2

1.4 Ứng dụng……… 2

1.5 Tổng quan vấn đề nghiên cứu cấu kiện thành mỏng chịu nén trên Thế Giới và ở Việt Nam……… 2

1.5.1 Tình hình nghiên cứu trên Thế Giới 2

1.5.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam 2

1.5.3 Sự đóng góp của đề tài 2

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3

2.1 Khái niệm về thanh thành mỏng……… 3 2.2 Đặc trưng quạt của mặt cắt ngang của một thanh thành mỏng hở 3

2.2.1 Tọa độ quạt 3

2.2.2 Các đặc trưng quạt và cách xác định chúng 4

2.2.4 Xác định bán kính ban đầu và gốc chính (điểm quạt chính) 4

2.2.6 Ổn định tổng thể của thanh nén đúng tâm 5

2.3 Lý thuyết tính toán cấu kiện thành mỏng chịu nén theo các tiêu chuẩn 6

2.3.1 Tính toán cấu kiện thành mỏng chịu nén theo lý thuyết Vlasov 6 2.3.2 Tính toán cấu kiện chịu nén theo tiêu chuẩn Việt 6

2.3.3 Tính toán cấu kiện thành mỏng chịu nén theo tiêu chuẩn AS4600 6

2.4 Lý thuyết độ tin cậy 7

2.4.1 Giới thiệu 7

2.4.2 Thiết kế và phân tích độ tin cậy theo phương pháp xấp xỉ bậc nhất (FORM): 7

CHƯƠNG 3: VÍ DỤ BẰNG SỐ, SO SÁNH, ĐÁNH GIÁ 8

3.1 Mô hình bài toán 8

3.1.1 Tĩnh tải tác dụng 10

3.1.2 Hoạt tải tác dụng 11

3.1.3 Nội lực và tổ hợp nội lực 11

3.1.3.1 Nội lực 11

3.1.3.2 Tổ hợp nội lực 11

3.1.4 Các đặc trung hình học 11

3.2 Tính kiểm tra một nhánh cột là cấu kiện chịu nén đúng tâm 11

3.2.1 Kiểm tra ổn định theo lý thuyết Vlasov 11

3.2.2 Kiểm tra ổn định theo tiêu chuẩn AS4600 11

3.2.3 Kiểm tra ổn định theo tiêu chuẩn Việt Nam 5575-2012 11

3.3 Tính độ tin cậy cấu kiện nhánh cột 12

3.3.1 Khảo sát độ lệch về cường độ thép ở các giá trị 12

Hình 3.6 Quan hệ giữa độ tin cậy P(X 1 ) và độ lệch chuẩn của yếu tố cường độ thép  f  f f  13

3.3.2 Khảo sát độ lệch về chiều dày của thép ở các giá trị biến thiên 13

3.3.3 Khảo sát độ lệch về chiều rộng b của thép ở các giá trị biến thiên 14

3.3.4 Khảo sát độ lệch tổng khi các biến cùng thay đổi 15

3.3.5 Khảo sát độ lệch khi tải trọng gió thay đổi 15

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ………16

4.1 Kết luận 17

4.2 Kiến nghị 17

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Trong nước vẫn chưa có các tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép thành mỏng tạo hình nguội nói cũng như chỉ dẫn tính toán thiết kế cấu kiện thép thành mỏng chịu nén nói riêng Luận văn này nhằm giới thiệu ứng xử của thép góc thành mỏng chịu nén, các yếu tố ảnh hưởng và các hạn chế khi áp dụng từ việc ứng dụng lý thuyết thanh thành mỏng đàn hồi Vlasov, lý thuyết độ tin cậy vì vậy tác giả chọn

đề tài này để thực hiện

2 Mục tiêu nghiên cứu

Tìm hểu phương pháp và cơ sở tính toán tính toán thanh thành mỏng đàn hồi của Vlasov, tiêu chuẩn Úc AS4600 và tiêu chuẩn Việt Nam 5575-2012

Nghiên cứu và đánh giá một số yếu tố ảnh hưởng đến sự làm việc bằng lý thuyết Độ tin cậy

Thực hiện các ví dụ số tính toán, phân tích, đánh giá

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Cấu kiện thép tiết diện L thành mỏng tạo hình nguội

Phạm vi nghiên cứu: Tính toán ổn định.cấu kiện thành mỏng chịu nén chữ Ltheo một số tiêu chuẩn Đánh giá độ tin cậy của cấu kiện theo một số yếu tố ngẫu nhiên (f,b,t,gió)

4 Phương pháp nghiên cứu

+ Phương pháp kế thừa

+ Phương pháp thu thập phân tích tài liệu

+ Phương pháp khảo sát, thống kê

+ Lý thuyết độ tin cậy

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Khái niệm

1.2 Đặc trưng cơ bản

Có hai loại tiết diện: Tiết diện kín và tiết diện hở Tiết diện xét trong luận văn này là tiết diện hở chữ L

1.3 Ưu, nhược điểm của kết cấu thanh thành mỏng

So với kết cấu thép thông thường, kết cấu bằng thanh thành mỏng có một loạt các ưu và khuyết điểm sau:

1.5.1 Tình hình nghiên cứu trên Thế Giới

1.5.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam

1.5.3 Sự đóng góp của đề tài

Nghiên cứu sự làm việc của cột thép tiết diện L, đánh giá kết quả nghiên cứu, hạn chế và điều kiện áp dụng

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Khái niệm về thanh thành mỏng

Thanh được xem là thanh thành mỏng khi thỏa mãn các tỷ số sau:

0 1

t

d  , ; d 0 1

Hình 2.1 Thanh thành mỏng tiết diện chữ L

2.2 Đặc trưng quạt của mặt cắt ngang của một thanh thành mỏng hở

X

x O

X B

0 0

0

1 1

- Mất ổn định vênh một phần tiết diện

2.2.6 Ổn định tổng thể của thanh nén đúng tâm

Dùng phương pháp trên, tìm lực tới hạn cho các trường hợp của cấu kiện có tiết diện chữ L (có 1 trục đối xứng)

Các trị số F, Ix, Iy tra theo bảng hoặc tính gần đúng:

33

dh

312

Etb Py

l



 ;

21

Khả năng chịu nén tính toán của cấu kiện: N* 0 85, min N s,N c

2.4 Lý thuyết độ tin cậy

CHƯƠNG 3: VÍ DỤ BẰNG SỐ, SO SÁNH, ĐÁNH GIÁ 3.1 Mô hình bài toán

Giả thiết tính toán một cột biển quảng cáo ở Vĩnh Long, có chân cột sử dụng thép thành mỏng gồm tổ hợp 4 thanh L đều cạnh, mỗi thanh tiết diện L250x250x12, chiều cao h= 20m, trong đó chân cột cao 10m và biển quảng cáo cao 10m chịu tỉnh tải 20kg/m2 và tải ngang do gió gây ra Thép sử dụng có mô đun đàn hồi trượt G= 8,1.103 kN/cm2, mô đun đàn hồi E= 2,1.104 kN/cm2, f= 23 kN/cm2, giới hạn chảy fy=36 kN/cm2, hệ số poisson μ=0.3 Các đại lượng ngẫu nhiên ảnh hưởng đến việc tính toán cấu kiện theo lý thuyết độ tin cậy là: chiều dài cạnh (b), chiều dày tiết diện (t), lực gió tác dụng (qn), mác thép (f) Nếu cho độ lệch chuẩn bt f  0 05, Dựa trên giả thuyết của Vlasov về thanh thành mỏng và với số liệu trên, tác giả xem xét và tính toán:

-Tính ổn định theo TCVN 5575-2012, Vlasov, TC AS4600;

-Tính độ tin cậy của cấu kiện nhánh cột khi làm việc

Hình 3.1 Biển quảng cáo, cột tiết diện rỗng

Cấu tạo biển quảng cáo thể hiện theo hình 3.2 như sau:

Hình 3.2 Chi tiết cấu tạo thép biển quảng cáo

3.1.1 Tĩnh tải tác dụng

Tĩnh tải bao gồm:

- Tải trọng bản thân biển quảng cáo

- Tải trọng thiết bị gắn trên biển p= 20kg/m2 mặt đứng

5 L50x50x

5 L50x50x

x50x5

L50 x50x5

L50 x50x5

I200 I200 I200 I200

250 1500 250 2000

L250x250x12

L50x 50x5 L50x 50x5

I200 I200

L75x 75x5

L75x 75x5

L75x 75x5 L75x 75x5

L75x 75x5

L75x 75x5

L50x50x5 L50x50x5 L50x50x5 L50x50x5

L50x50x5L50x50x5

L50x 50x5 L50x 50x5 L50x

50x5

L50x 50x5 L50x

3.1.2 Hoạt tải tác dụng

Hoạt tải do tải trọng ngang của gió Biển quảng cáo tại Vĩnh Long, thuộc vùng gió IIA, địa hình B nên theo tiêu chuẩn 2737-1995: Tải trọng và tác động

15 1,2 0,83 1,08 +0,8 -0,6 2,5 2,15 -1,61 17,5 1,2 0,83 1,105 +0,8 -0,6 2,5 2,20 -1,65

3.2.1 Kiểm tra ổn định theo lý thuyết Vlasov

3.2.2 Kiểm tra ổn định theo tiêu chuẩn AS4600

3.2.3 Kiểm tra ổn định theo tiêu chuẩn Việt Nam

5575-2012

Hình 3.3 Biểu đồ so sánh ứng suất tới hạn của nhánh cột

3.3 Tính độ tin cậy cấu kiện nhánh cột

3.3.1 Khảo sát độ lệch về cường độ thép ở các giá trị

Kết quả tính toán lập thành bảng 3.2 như sau:

Bảng 3.1 Độ tin cậy (với sự biến thiên f 0 05, 0 3, )

Hình 3.4 Quan hệ giữa độ tin cậy P(X 1 ) và độ lệch chuẩn của yếu

Hình 3.5 Quan hệ giữa độ tin cậy P(X 2 ) và độ lệch chuẩn của yếu tố chiều dày nhánh cột    t  t t

3.3.3 Khảo sát độ lệch về chiều rộng b của thép ở các giá trị biến thiên

Bảng 3.3 Độ tin cậy (với sự biến thiên b  0 05 ,  0 3 , )

Ta biểu diễn sự tương quan giữa độ tin cậy và độ lệch chuẩn như sau:

Hình 3.6 Quan giữa độ tin cậy P(X 3 ) và độ lệch chuẩn của yếu tố chiều rộng b của thép  b   b b

3.3.4 Khảo sát độ lệch tổng khi các biến cùng thay đổi

Bảng 3.4 Độ tin cậy sau khi kháo sát các tham số ngẫu nhiên f t b, ,

Hình 3.7 Mức độ ảnh hưởng độ tin cậy của các tham số ngẫu nhiên f,t,b

3.3.5 Khảo sát độ lệch khi tải trọng gió thay đổi

Ta khảo sát độ tin cậy của cấu kiện nhánh cột chịu nén tiết diện 250x250x12 khi gió tăng dần từ 5 %  20 %, tải trọng gió được lấy như sau:

Bảng 3.5 Độ tin cậy của nhánh cột chịu nén với biến là tải trọng gió

Ta biểu diễn sự tương quan giữa độ lệch chuẩn và độ tin cậy như sau:

Hình 3.8 Độ tương quan giữa độ lêch chuẩn của độ tin cậy và gió

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

4.1 Kết luận

Luận văn đề xuất một phương pháp tính độ tin cậy của nhánh cột (cột BQC) tiết diện thép góc L theo điều kiện ổn định tổng thể, với các tham số là các đại lượng ngẫu nhiên

Xác định được mức độ ảnh hưởng của từng tham số đến sự làm việc của nhánh cột L thông qua bài toán khảo sát độ tin cậy Qua

đó cho ta biết được xác suất phá hủy, xác suất an toàn và dự báo khả năng phá hủy của nhánh cột đó

Kết quả tính toán đã thể hiện được sự ảnh hưởng của các sai lệch ngẫu nhiên trong quá trình tính toán so với phương pháp tiền định, có giá trị tham khảo cho người thiết kế

4.2 Kiến nghị

Do thời gian và năng lực bản thân còn hạn chế nên chỉ nghiên cứu ổn định tổng thể và độ tin cậy cho 1 nhánh cột nên tác giả kiến nghị:

- Đánh giá một số yếu tố ảnh hưởng tới cả tổng thể tiết diện cột bằng lý thuyết độ tin cậy

- Xem xét mở rộng các yếu tố ngẫu nhiên ngoài tham số đã xét như đất nền, điều kiện thi công v.v

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Giáo trình “Kết cấu thép nâng cao– Ổn định kết cấu thép và kết cấu thép nhẹ” của trường Đại học Kiến Trúc – Thành phố Hồ Chí

Hà Nội: Nhà xuất bản Xây dựng (2005)

[5] Tiêu chuẩn về kết cấu thép nhẹ “Specification for the Design of Light Gage Steel Structural Members”(2012)

[6] Tiêu chuẩn AS/NZS 4600: 2005 của Úc

[7] Phương pháp DSM ban đầu Hancock, Kwon và Bernard (1994)

[8] Đào Ngọc Thế Vinh, Hamid Ronagh, Đào Ngọc Thế Lực (2004) Tính toán tối ưu tiết diện thép thành mỏng chịu nén theo phương pháp cường độ trực tiếp

[9] Đoàn Tuyết Ngọc, Vũ Thế Linh (2014) Tính toán thép thanh thành mỏng chịu nén uốn theo tiêu chuẩn Úc (AS/NZS 4600: 2005) [10] Lý thuyết ổn định xoắn-uốn của Vlasov và Timoshenko

[11] Ổn định cục bộ dựa vào lý thuyết tấm của Vlasov và Timoshenko

[12] Tiêu chuẩn đầu tiên về kết cấu thép nhẹ mang tên

“Specification for the Design of Light Gage Steel Structural Members” sử dụng phương pháp thiết kế theo suất cho phép

(Allowable Stress Design – ASD)

[13] Phương pháp DSM ban đầu Hancock, Kwon và Bernard (1994), nghiên cứu để phân tích cường độ mất ổn định do biến dạng của các

bộ phận thành mỏng dưới tác dụng của tải trọng gây uốn và nén [14] Schafer và Pekoz (1998) đã mở rộng và đề xuất cách tính tốn bằng phương pháp DSM để xác định cường độ của các cấu kiện tạo hình nguội

[15] S Vukazich, P Marek (2001), “Thiết kế kết cấu sử dụng Đánh giá độ tin cậy dựa trên mơ phỏng”

[16] Fabio Biondini, Politecnico di Milano, P.za L Da Vinci (2008),

“Sử dụng mơ phỏng trong độ tin cậy kết cấu”

[17] Michael Havbro Faber (2009), “Khái niệm cơ bản về độ tin cậy của k ết cấu”

[18] Neethu Ragi Manoj (2016), “Phương pháp độ tin cậy First Order khái niệm và ứng dụng”

[19] ChangWu HUANG, Abdelkhalak El Hami, Bouchạb Radi

(2016), “Tổng quan về các phương pháp phân tích độ tin cậy kết cấu

- Phần I: Phương pháp độ tin cậy cục bộ”

[20] ChangWu HUANG, Abdelkhalak El Hami, Bouchạb Radi

(2016), “Tổng quan về phân tích độ tin cậy kết cấu - Phần II: Phương pháp lấy mẫu”

[21] Cơng trình nghiên cứu của Gregory J.Hancock và cộng sự gĩp phần hồn thiện tiêu chuẩn kết cấu thép tạo hình nguội AS 4600 của

Úc như: Peter W.Key và Gregory J.Hancock (1988) dùng phương pháp dải hữu hạn để phân tích phi tuyến cột rỗng tạo hình nguội chịu nén

[22] Nguyễn Hùng Tuấn, Lê Xuân Huỳnh (2018) “Một cách tiếp cận

độ tin cậy của kết cấu cĩ đại lượng mờ và đại lượng ngẫu nhiên”