Động lực học công trình – Đỗ Kiến Quốc (CHCS0072)

Động lực học công trình – Đỗ Kiến Quốc

Nội dung tài liệu:

Chương 1. Các khái niệm cơ bản

1.1 NHIỆM VỤ MÔN HỌC

1.2 CÁC KHÁI NIỆM

1.2.1 Tải trọng động

1.2.2 Phân loại tải trọng động

1.2.3 Bậc tự do của kết cấu (BTD)

1.2.4 Phân loại dao động

1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP RỜI RẠC HÓA

1.3.1 Phương pháp khối lượng thu gọn (Lumped Mass)

1.3.2 Phương pháp tọa độ suy rộng (Generalised Coordinates)

1.3.3 Phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Element Method – FEM)

1.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT LẬP PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG

1.4.1 Nguyên lý D’Alembert

1.4.2 Nguyên lý công khả dĩ

1.4.3 Nguyên lý Hamilton

Chương 2. Hệ một bậc tự do

2.1 THIẾT LẬP PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG

2.1.1 Mô hình hệ một bậc tự do

2.1.2 Thiết lập phương trình chuyển động

2.1.2.1 Nguyên lý D’Alembert

2.1.2.2 Nguyên lý công khả dĩ

2.1.2.3 Nguyên lý Hamilton

2.1.2.4 Ảnh hưởng của trọng lực

2.1.2.5 Ảnh hưởng của sự rung động gối tựa

2.2 DAO ĐỘNG TỰ DO

2.2.1 Nghiệm của phương trình chuyển động

2.2.2 Dao động tự do không cản (c =0)

2.2.3 Dao động tự do có cản (c†0)

2.2.3.1 Trường hợp lực cản nhỏ (Underdamping)

2.2.3.2 Trường hợp lực cản tới hạn (Critical damping)

2.2.3.3 Trường hợp lực cản lớn (Overdamping)

2.3 DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC VỚI TẢI TRỌNG ĐIỀU HÒA

2.3.1 Dao động cưỡng bức không có lực cản

2.3.2 Dao động cưỡng bức có lực cản

2.4 PHẢN ỨNG VỚI TẢI TRỌNG XUNG

2.4.1 Khái niệm về tải trọng xung (Impulsive Loads)

2.4.2 Dao động với tải trọng xung hình sin

2.4.3 Dao động với tải trọng xung tam giác

2.4.4 Dao động với tải trọng xung chữ nhật

2.4.5 Tính toán gần đúng phản ứng do lực xung

2.5 PHẢN ỨNG VỚI TẢI TRỌNG BẤT KỲ

2.5.1 Tích phân Duhamel cho hệ không cản

2.5.2 Tích phân bằng phương pháp số cho Duhamel Integral

2.5.3 Phản ứng của hệ có cản

2.6 HỆ MỘT BẬC TỰ DO SUY RỘNG (GENERALISED SDOF SYSTEM)

2.6.1 Mô hình hệ một bậc tự do suy rộng

2.6.2 Thiết lập phương trình chuyển động

2.6.3 Ví dụ áp dụng

BÀI TẬP CHƯƠNG 2

Chương 3. Hệ nhiều bậc tự do

3.1 THIẾT LẬP PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG

3.1.1 Lựa chọn bậc tự do

3.1.2 Phương trình cân bằng động

3.1.3 Ảnh hưởng của lực dọc nên

3.2 XÁC ĐỊNH CÁC MA TRẬN TÍNH CHẤT CỦA HỆ KẾT CẤU

3.2.1 Tính chất đàn hồi

3.2.1.1 Độ mềm của kết cấu

3.2.1.2 Độ cứng của kết cấu

3.2.1.3 Các khái niệm cơ sở

3.2.1.4 Thiết lập ma trận độ cứng bằng phương pháp phần tử hữu hạn

3.2.2 Tính chất khối lượng

3.2.2.1 Ma trận khối lượng thu gọn

3.2.2.2 Ma trận khối lượng tương thích (Consistent mass matrix)

3.2.3 Tính chất cản

3.2.4 Tải trọng

3.2.4.1 Tải trọng nút tương đương tĩnh học

3.2.4.2 Tải trọng nút tương thích

3.2.5 Độ cứng hình học

3.2.6 Lựa chọn cách thiết lập ma trận tính chất kết cấu

3.3 DAO ĐỘNG TỰ DO KHÔNG CẢN

3.3.1 Phân tích tần số dao động

3.3.2 Phân tích hình dạng mode của dao động

3.3.3 Phân tích tần số theo ma trận mềm

3.3.4 Ảnh hưởng của lực dọc

3.3.4.1 Dao động tự do

3.3.4.2 Tải trọng tới hạn gây mất ổn định

3.3.4.3 Mất ổn định với tải trọng điều hòa

3.3.5 Điều kiện trực giao (Orthogonality)

3.3.5.1 Các điều kiện cơ bản

3.3.5.2 Chuẩn hóa theo ma trận khối lượng

3.4 PHÂN TÍCH PHẢN ỨNG ĐỘNG

3.4.1 Tọa độ chuẩn (Normal Coordinates)

3.4.2. Phương trình chuyển động tách rời (Uncoupled) của hệ không cản

3.4.3 Phương trình chuyển động tách rời của hệ có cản

3.4.4 Tóm tắt phương pháp chồng chất dạng

BÀI TẬP CHƯƠNG 3

Chương 4. Phân tích kết cấu chịu động đất

4.1 HIỆN TƯỢNG ĐỘNG ĐẤT

4.1.1 Hiện tượng động đất

4.1.2 Nguyên nhân động đất

4.1.3 Các đặc trưng cơ bản của động đất

4.1.3.1 Chấn tiêu và chấn tâm động đất

4.1.3.2 Độ mạnh động đất

4.1.3.3 Cường độ động đất

4.1.4 Hoạt động địa chấn trên lãnh thổ Việt Nam

4.2 PHÂN TÍCH KẾT CẤU ĐÀN HỒI CHỊU TÁC DỤNG CỦA DAO ĐỘNG NỀN

4.2.1 Phản ứng của hệ đàn hồi một bậc tự do chịu dao động nền

4.2.2 Phổ phản ứng đàn hồi ứng với một dao động nền cụ thể

4.2.3 Phổ phản ứng đàn hồi theo TCXDVN 9386 – 2012

4.2.3.1 Tung độ phổ phản ứng đàn hồi Se

4.2.3.2 Hoành độ phổ phản ứng đàn hồi T

4.2.3.3 Gia tốc nền thiết kế trên nền loại A, ag

4.2.3.4 Hệ số nền S

4.2.3.5 Các giá trị chu kỳ phân vùng phổ TB, TC và TD

4.2.3.6 Hệ số điều chỉnh độ cản n

4.2.4 Phân tích hệ dàn hồi nhiều bậc tự do chịu dao động nền

4.3 PHÂN TÍCH KẾT CẤU KHÔNG ĐÀN HỒI CHỊU DAO ĐỘNG NỀN

4.3.1 Phân tích phản ứng không dàn hồi của hệ nhiều bậc tự do chịu dao động nền

4.4 QUY TRÌNH TÍNH TOÁN TÁC ĐỘNG ĐỘNG ĐẤT LÊN CÔNG TRÌNH

4.4.1 Xác định gia tốc nền tham chiếu agr

4.4.2 Nhận dạng điều kiện đất nền

4.4.3 Xác định gia tốc định nền đất thiết kế với giả thiết nền loai A, ag

4.4.4 Xác định hệ số ứng xử 4 của kết cấu bê tông cốt thép

4.4.5 Xác định đặc trưng động học công trình

4.4.6 Phổ thiết kế dùng cho phân tích đàn hồi

4.4.7 Phương pháp phân tích tĩnh lực ngang tương đương

4.4.7.1 Xác định lực cắt đáy

4.4.7.2 Phân bố lực động đất theo phương ngang

4.4.8 Phương pháp phân tích phổ phản ứng dạng dao động

4.4.8.1 Xác định số dạng dao động cần xét

4.4.8.2 Lục ngang tương đương ứng với từng dạng dao động theo phương X

4.4.8.3 Xác định nội lực (yêu cầu về cường độ) và tổ hợp nội lực

4.4.8.4 Lực ngang theo phương Y

BÀI TẬP CHƯƠNG 4

PHỤ LỤC: CHƯƠNG TRÌNH TÍNH BẰNG MATLAB Bài thực hành 1: Xác định chuyển vị hệ một bậc tự do dao động tự do không cản.

Bài thực hành 2: Xác định chuyển vị hệ một bậc tự do dao

động tự do có cản (trường hợp lực cản nhỏ). Bài thực hành 3: Xác định chuyển vị hệ một bậc tự do chịu tải trọng xung.

Bài thực hành 4: Xác định chuyển vị hệ một bậc tự do chịu tải trọng điều hòa không cần.

Bài thực hành 5: Xác định chuyển vị hệ một bậc tự do chịu tải trọng điều hòa có cản.

Bài thực hành 6: Sử dụng phương pháp tích phân Duhamel xác định phản ứng của hệ một bậc tự do  chịu tải trọng bất kỳ.