Phân tích và đánh giá mức độ an toàn kết cấu khung phẳng nhiều tầng khi thiếu thông tin

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG š&› NGUYỄN HÙNG TUẤN PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ AN TOÀN CỦA KẾT CẤU KHUNG PHẲNG NHIỀU TẦNG TRONG TRƯỜNG HỢP THIẾU THÔNG TIN VỀ TÁC ĐỘNG VÀ ĐẶC TRƯNG CỦA KẾT CẤU Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp Mã số : 62.08 LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT Hà Nội - 2015 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG š&› NGUYỄN HÙNG TUẤN PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ AN TOÀN CỦA KẾT CẤU KHUNG PHẲNG NHIỀU TẦNG TRONG TRƯỜNG HỢP THIẾU THÔNG TIN VỀ TÁC ĐỘNG VÀ ĐẶC TRƯNG CỦA KẾT CẤU Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp Mã số : 62.08 LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. LÊ XUÂN HUỲNH 2. PHẠM HOÀNG ANH LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả luận án Nguyễn Hùng Tuấn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn và kính trọng đối với GS.TS Lê Xuân Huỳnh, TS. Phạm Hoàng Anh, người thày đã tận tình hướng dẫn, dạy bảo, cũng như thường xuyên động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi nâng cao kiến thức khoa học và hoàn thành luận án này. Tôi xin chân thành cảm ơn các thày, cô giáo bộ môn Cơ học kết cấu, các cán bộ của Khoa đào tạo sau đại học Trường Đại học Xây dựng đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ, động viên tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình đã luôn hỗ trợ, động viên tôi cả về tinh thần lẫn vật chất giúp tôi hoàn thành luận án.

Tác giả Nguyễn Hùng Tuấn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com iii MỤC LỤC Lời cam đoan. ii Mục lục .iii Danh mục các ký hiệu cơ bản trong luận án. vii Danh mục các hình vẽ và đồ thị. x Danh mục các bảng biểu.

xiv MỞ ĐẦU. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của đề tài. Phương pháp nghiên cứu.

Cấu trúc của luận án. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU. Về các đại lượng có tính không chắc chắn trong phân tích, đánh giá kết cấu. Tổng quan về phân tích kết cấu có tham số đầu vào không chắc chắn.

Các phương pháp phân tích kết cấu có tham số không chắc chắn được biểu diễn dưới dạng đại lượng ngẫu nhiên. Các phương pháp phân tích kết cấu có tham số không chắc chắn được biểu diễn dưới dạng số khoảng, số mờ và đại lượng ngẫu nhiên mờ. Tổng quan về lý thuyết đánh giá kết cấu. Các phương pháp đánh giá độ tin cậy theo mô hình ngẫu nhiên.

Các phương pháp đánh giá kết cấu theo mô hình mờ. Định hướng và giới hạn phạm vi nghiên cứu của luận án. Định hướng nghiên cứu. Giới hạn phạm vi nghiên cứu và các giả thiết.

Đối tượng nghiên cứu. 43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com iv CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH TĨNH VÀ ĐỘNG KẾT CẤU HỆ THANH CÓ THAM SỐ ĐẦU VÀO LÀ CÁC SỐ MỜ TAM GIÁC CÂN. Xác định các biến mờ chuẩn trong mô hình thay thế.

Lựa chọn mô hình thay thế. Thiết kế mẫu thử. Uớc lượng sai lệch và lựa chọn phương án. Trình tự tính toán.

Bài toán 1: phân tích tĩnh hệ thanh có tham số không chắc chắn. Xây dựng trình tự tính toán. Ví dụ minh họa bài toán 1. Kiểm tra độ tin cậy của thuật toán kiến nghị.

Bài toán 2: phân tích dao động riêng hệ thanh có tham số không chắc chắn. Xây dựng trình tự tính toán. Ví dụ minh họa bài toán 2. Kiểm tra độ tin cậy của thuật toán kiến nghị.

Bài toán 3: phân tích dao động cưỡng bức hệ thanh chịu tác dụng tải trọng điều hòa. Xây dựng trình tự tính toán. Ví dụ minh họa bài toán 3. Kiểm tra độ tin cậy của thuật toán kiến nghị.

Kết luận chương. 83 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com v CHƯƠNG 3. ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ AN TOÀN CỦA CẤU KIỆN VÀ KẾT CẤU. Đánh giá mức độ an toàn của cấu kiện có hiệu ứng tải trọng và sức kháng là các số mờ 3D dạng hình chóp.

Phương pháp đánh giá. Ví dụ minh họa. Vận dụng chuyển đổi từ đại lượng mờ sang đại lượng ngẫu nhiên đối với số mờ 2D để tính độ tin cậy. Phương pháp đánh giá.

Vận dụng chuyển đổi từ đại lượng mờ sang đại lượng ngẫu nhiên đối với số mờ 3D để tính độ tin cậy. Xây dựng công thức tính toán. Ví dụ minh họa. Đánh giá mức độ an toàn của kết cấu.

Kết luận chương. ỨNG DỤNG PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ AN TOÀN KẾT CẤU KHUNG PHẲNG NHIỀU TẦNG CHỊU TÁC DỤNG ĐỘNG. Ví dụ khung phẳng chịu tác dụng của tải trọng có chu kỳ. Đặt bài toán.

Giải theo thuật toán kiến nghị. Kiểm tra thuật toán chương trình. 126 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Ví dụ khung phẳng chịu tác dụng của chuyển vị đất nền.

Đặt bài toán. Giải theo thuật toán kiến nghị. Kết luận chương. Các đóng góp mới của luận án.

Hướng phát triển của đề tài. 136 *DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ. 137 *TÀI LIỆU THAM KHẢO.Một số nội dung cơ sở của lý thuyết tập mờ.Chứng minh chuyển đổi từ đại lượng mờ sang đại lượng ngẫu nhiên đối với số mờ tam giác theo nguyên lý thông tin không đầy đủ luôn thỏa mãn các điều kiện (3.Các chương trình lập để giải bài toán khung phẳng chịu tác dụng tải trọng có chu kỳ mục 4.Các chương trình lập để giải bài toán khung phẳng chịu tác dụng chuyển vị đất nền mục 4. Các kết quả tính toán theo phương pháp ký hiệu và thuật toán tối ưu hóa mức α tại ví dụ minh họa mục 2.PL59 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CƠ BẢN ∼ M Hàm quãng an toàn mờ ∼ R Tập mờ sức kháng của kết cấu ∼ Q Tập mờ hiệu ứng tải trọng của kết cấu N(A) Độ đo cần thiết của sự kiện A ∏(A) Độ đo khả năng của sự kiện A π(x) Hàm phân bố khả năng (hàm thuộc) của biến x P(A) Xác suất của sự kiện A p(x) Hàm mật độ phân bố xác suất của biến x FP Mức độ không an toàn của kết cấu SP Mức độ an toàn của kết cấu Pf Độ không tin cậy của kết cấu Ps Độ tin cậy của kết cấu β Chỉ số độ tin cậy ∼ xi Biến mờ gốc thứ i ∼ Xi Biến mờ chuẩn thứ i ∼ ∼ F = (a,b,c) Số mờ F có giá trị trung tâm a, độ rộng trái b, độ rộng phải c.

∼ ∼ ∼ ∼ M1 ⊗ M2 Tích Đề các của các số mờ M1 và M2 ∼ ∼ ∼ ∼ ∼ R– Q Phép trừ giữa hai số mờ 3D, R và Q, có cùng một tập N GSEJ Uớc lượng sai lệch của phương án thứ j [M] Ma trận khối lượng [K] Ma trận độ cứng [C] Ma trận cản ωi Tần số dao động riêng thứ i [Φ] Ma trận dạng {v} Véc tơ chuyển vị {v& } Véc tơ vận tốc LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com viii {&v&} Véc tơ gia tốc ξi Tỷ số cản đối với dạng dao động chính thứ i {F} Véc tơ biên độ lực kích thích ϖ Tần số lực kích thích ϕ Pha ban đầu lực kích thích inf(ui,0min) Giá trị nhỏ nhất tại biên dưới của chuyển vị mờ ui sup(ui,0max) Giá trị lớn nhất tại biên trên của chuyển vị mờ ui SFEM stochastic finite element method - phương pháp PTHH ngẫu nhiên IFEM interval finite element method - ph ương pháp PTHH khoảng FFEM fuzzy finite element method - phương pháp PTHH mờ FSFEM fuzzy stochastic finite element method - ph ương pháp PTHH ngẫu nhiên mờ EBE element by element - phương pháp tách rời phần tử GO global optimisation - tối ưu toàn cục RSM response surface method - phương pháp mặt đáp ứng FRM frequency response method - phương pháp đáp ứng tần số FRF frequency response function - hàm đáp ứng tần số MRM modal rectangle method - phương pháp dạng chữ nhật MRE modal rectangle method with eigenvalue interval - ph ương pháp dạng chữ nhật có điều chỉnh khoảng trị riêng VM vertex method - phương pháp đỉnh TM transformation method - phương pháp chuyển đổi STM sort transformation method - phương pháp chuyển đổi rút gọn CMTS component mode transformation method - phương pháp chuyển đổi dạng bộ phận FORM first order reliability method - phương pháp độ tin cậy bậc nhất MPP most probable point - điểm xác suất lớn nhất LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ix SORM second order reliability method - phương pháp độ tin cậy bậc hai FFORM fuzzy first order reliability method - phương pháp độ tin cậy bậc nhất mờ SS split sample - phương pháp mẫu đơn CV cross validation - phương pháp kiểm tra chéo LOCV leave one out cross validation - phương pháp kiểm tra chéo rời bỏ một tập GA genetic algorithm - thuật giải di truyền LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com x DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Ký hiệu Tên hình Trang Hình 1.1 Phân loại bất định 7 Hình 1.2 Phương pháp EBE 12 Hình 1.3 Phương pháp đáp ứng tần số FRF 17 Hình 1.4 Quy tắc chuyển đổi TM với biến mờ pi 19 Phương pháp chuyển đổi rút gọn STM trong không Hình 1.5 19 gian các tham số (x1, x2, x3) với số lát cắt α = 5 Hình 1.6 Mô hình ngẫu nhiên 22 Hình 1.7 Phương pháp lát cắt α 28 Hình 1.8 Hàm thuộc của ứng suất mờ ∑ 30 Hình 1.9 Phương pháp tỷ số giao hội 31 Hình 1.10 Phương pháp tỷ số diện tích 32 Hình 1.11 Hàm thuộc của B(α) 33 Hình 1.12 Hàm thuộc của A 34 Hình 1.13 Các trường hợp cơ bản của kiểm tra an toàn 35 Hình 1.14 Đánh giá chủ quan mức độ an toàn theo µ1 và µ2 36 Hình 1.15 Mô hình giao thoa mờ - ngẫu nhiên 37 Các hàm thuộc vùng hư hỏng F, vùng trạng thái giới Hình 1.16 39 hạn L, vùng nguyên vẹn S Phép đổi biến từ lát cắt Aα vào hàm mật độ phân phối Hình 1.1 Thiết kế mẫu Box - Behnken với ba biến số 49 Hình 2.2 Trình tự tính toán thuật toán kiến nghị 50 Hình 2.