21021213 Phân Tích Kết Cấu Do Tải Trọng Động Đất - K66-XD.; Môn Thuỷ khí động lực ứng dụng | Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội.

lOMoAR cPSD| 58833082
Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội
Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội Khoa công nghệ Kỹ t
Khoa Công nghệ huật Xây dựn Xây dựn g g -v à Giao thông Giao thôn g
BÁO CÁO PHÂN TÍCH KẾT CẤU
DO TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT
Giảng viên: TS. Nguyễn Văn Bắc
Sinh viên thực hiện: Trịnh Quang Minh Mã sinh viên : 21021213 Lớp : K66 – XD2 Hà Nội, ngày 1
28 tháng 11 năm 2023
Downloaded by Trang Lê (letrang23091909@gmail.com) YÊU CẦU
Cho hệ như hình vẽ, với các thông số: h = 3 m m4 = 3,72e+03 (ton) m1 = 2,368e+02 (ton) m5 = 2,963e+03 (ton) m2 = 4,507e+03 (ton)
E = 2,07e+08 (KN/m2); A = 5,189 (m2) m3 = 4,195e+03 (ton)
I = 2,739e-2 (m4); poison = 0,3 2 lOMoAR cPSD| 58833082 lOMoAR cPSD| 58833082
+ Xác định chu kỳ và dạng dao động
riêng của hệ bằng Matlab và Sap2000
+ Phân tích phản ứng của hệ với dữ kiện
động đất (file dữ liệu) theo phương pháp
phân tích phổ phản ứng (Response
spectrum analysis) và lịch sử thời gian
(Time history analysis) bằng code Matlab và Sap2000
+ Xây dựng phổ phản ứng cho trận động đất bằng code Matlab THỰC HIỆN
I, Xác định chu kỳ và dạng dao động riêng của hệ bằng Sap2000
1, Xây dựng mô hình dựng mô hình lưới và đường với các thông số và kích thước như sau: 3 4 lOMoAR cPSD| 58833082
Định nghĩa vật liệu và gán tiết diện cho mô hình
+ Thông số cho vật liệu thanh như sau (loại vật liệu user) *
Do khối lượng tập chung tại các nút nên vật liệu thanh được định nghĩa có khối lượng bằng 0.
+ Định dạng tiết diện vật liệu:
Tiết diện được định dạng thuộc loại ‘other’ 5 lOMoAR cPSD| 58833082 6 lOMoAR cPSD| 58833082 *
Lúc này quá trình tính toán sẽ không phụ thuộc quá nhiều vào hai kích thước depth và width *
Lựa chọn section propeties để định nghĩa các thông số (tiết diện ngang
và mô men uốn theo trục 3)
+ Gắn khối lượng tại nút lựa chọn trường joint
để gắn khối lượng vào nút 7 lOMoAR cPSD| 58833082 *
lựa chọn phương gắn trọng lượng theo 1 phương ngang (U1) với số
liệu ứng với từng nút theo đầu bài + Lựa chọn phương phân tích theo 1 phương ox 8 lOMoAR cPSD| 58833082
+ Khởi chạy mô hình và xuất kết quả:
Ta thu được các giá trị tần số, chu kì ứng với các mod dao động đã yêu cầu như sau:
II, Xây dựng phổ phản ứng cho trận động đất bằng code matlab
1, Xây dựng code phổ phản ứng như sau:
function [T, Spa, Spv, Sd]=SPECBAC(m, dt, Ag, zet, g, endp, beta, gama)
u=zeros(length(Ag),1); v=zeros(length(Ag),1); ac=zeros(length(Ag),1); Ag(end+1)=0;
a0=1/(beta*dt*dt); a1=gama/(beta*dt); a2=1/(beta*dt); a3=0.5/beta-1; a4=gama/beta-
1; a5=dt/2*(gama*beta-2); a6=dt*(1-gama); a7=gama*dt; T(1,1)=0.00; for
j=1:round(endp/dt) omega(j,1)=2*pi/T(j); k=(omega(j))^2*m;
c=2*m*omega(j)*zet/100; K=k+a0*m+a1*c; for i=1:length(u)-1 u(1,1)=0; v(1,1)=0; ac(1,1)=0;
df=9.806*Ag(i)*m+m*(a0*u(i)+a2*v(i)+a3*ac(i))+c*(a1*u(i)
+a4*v(i)+a5*ac(i)); u(i+1)=df/K;
ac(i+1)=a0*(u(i+1)-u(i))-a2*v(i)-a3*ac(i);
v(i+1)=v(i)+a6*ac(i)+a7*ac(i+1); end 9 lOMoAR cPSD| 58833082 Sd(j,1)=max(abs((u(:,1)))); %Sv(j,1)=max(abs(v));
%Sa(j,1)=max(abs(ac)/g); Spv(j,1)=Sd(j)*omega(j);
Spa(j,1)=Sd(j)*(omega(j))^2/g; T(j+1,1)=T(j)+dt; end Ag(end)=[]; T(end)=[];
Sd(2,1)=0; Spv(1:2,1)=0;Spa(1:2,1)=max(abs(Ag))/g;
figure('Name','Spectral Dispalacement','NumberTitle','off') plot(T,Sd,'lineWidth',2.) grid on
xlabel('Period (sec)','FontSize',13); ylabel('Sd (mm)', 'FontSize',13);
title('Displacement Spectrum','FontSize',13)
figure('name','Pseudo Acceleration
Spectrum','NumberTitle','off') plot(T, Spa,'lineWidth',2.) grid on
xlabel('Period (sec)','FontSize',13); ylabel('Spv (mm/s)', 'FontSize',13);
title('Pseduo Velocity Spectrum','FontSize',13)
Định nghĩa Ag trong dòng lệnh window là các giá trị Acc với đơn vị gia tốc trọng trường (g)
>> load input.txt %input.txt là file chứa các giá trị Acc >> Ag = input;
Nhập số liệu cho các giá trị đã được khai báo: [T, Spa, Spv, Sd]=SPECBAC(m, dt, Ag, zet, g, endp, beta, gama).
>> [T, Spa, Spv, Sd]=SPECBAC(1, 0.005, Ag, 5, 9.806, 4, 0.25, 0.5);
Sau đó thu được kết quả là giá trị gia tốc để xây dựng phổ phản ứng 10 lOMoAR cPSD| 58833082 Và giá trị chu kì T 11 lOMoAR cPSD| 58833082
Với giá trị T và Spa ta xác định được từ Matlab ta vẽ được phổ phản ứng: 0 0 1 2 3 4 12 lOMoAR cPSD| 58833082
III, Phân tích phản ứng của hệ với dữ kiện động đất
1, Theo phương pháp phổ phản ứng (Response spectrum analysis)
+ Định nghĩa Functions -> Response Spectrum
+ Chọn Function type là from file -> add new function + Đưa
giá trị chu kì (T) và vận tốc phổ (Spa) vào function file với damping ratio là 5%. 13 lOMoAR cPSD| 58833082
+ Xây dựng trường hợp tải trọng phổ phản ứng: Define -> load case -> add new: 14 lOMoAR cPSD| 58833082
2, Theo phương pháp lịch sử thời gian (Time history analysis)
+ Định nghĩa Functions -> Time history 15 lOMoAR cPSD| 58833082
+ Chọn Function type là from file -> add new function +
Đưa vào giá trị Acc trong file dữ liệu:
Bước thời gian là 0,005s 16 lOMoAR cPSD| 58833082
+ Xây dựng trường hợp tải trọng theo lịch sử thời gian: Define -> load case -> add new 17 lOMoAR cPSD| 58833082
3, Chạy mô hình và phân tích kết quả
Lựa chọn 2 trường hợp tải để phân tích 18 lOMoAR cPSD| 58833082
Lựa chọn kết quả phân tích: ở đây xem xét lực cắt đáy tác động lên công trình
theo hai phương pháp phân tích
Thu được các giá trị như sau: 19 lOMoAR cPSD| 58833082
Nhận thấy với hai phương pháp phân tích theo lịch sử thời gian và phổ phán
ứng cho ra kết quả với số liệu gần tương đương nhau với lực tác dụng lớn nhất lên kết cấu
Mặt khác nếu chúng ta phân tích lực của phương pháp phổ theo thương pháp
CQC thì sẽ cho ra được lực cắt đáy lớn hơn 20