(Luận văn thạc sĩ hcmute) phân tích đáp ứng kết cấu khung nhà cao tầng với sự hiện diện tmd dưới tác dụng tải trọng động đất

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN VĂN THIÊN PHÂN TÍCH ĐÁP ỨNG KẾT CẤU KHUNG NHÀ CAO TẦNG VỚI SỰ HIỆN DIỆN TMD DƯỚI TÁC DỤNG TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP – 60580208 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 05/2015 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN VĂN THIÊN PHÂN TÍCH ĐÁP ỨNG KẾT CẤU KHUNG NHÀ CAO TẦNG VỚI SỰ HIỆN DIỆN TMD DƯỚI TÁC DỤNG TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP – 60580208 Tp Hồ Chí Minh, tháng 5/2018 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN VĂN THIÊN PHÂN TÍCH ĐÁP ỨNG KẾT CẤU KHUNG NHÀ CAO TẦNG VỚI SỰ HIỆN DIỆN TMD DƯỚI TÁC DỤNG TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP – 60580208 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN HỒI SƠN Tp Hồ Chí Minh, tháng 5/2018 Luan van Luan van Luan van %Ӝ*,È2'Ө&9¬ĈҤ27Ҥ2 75ѬӠ1*ĈҤ,+Ӑ&6Ѭ3+Ҥ0.Ӻ7+8Ұ7 7+¬1+3+Ӕ+Ӗ&+Ë0,1+ 3+,ӂ81+Ұ1;e7/8Ұ19Ă17+Ҥ&6Ӻ 'jQKFKRJLҧQJYLrQSKҧQELӋQ 7rQÿӅWjLOXұQYăQWKҥFVӻ 3KkQWtFKÿiSӭQJNӃWFҩXNKXQJQKjFDRWҫQJYӟLVӵKLӋQGLӋQ70'GѭӟLWiF GөQJWҧLWUӑQJÿӝQJÿҩW 7rQWiFJLҧ 75Ҫ19Ă17+,Ç1 MSHV: 1680860 Ngành: ӻWKXұW[k\GӵQJF{QJWUuQKGkQGөQJYjF{QJQJKLӋS Khóa: 2016 Ĉӏnh Kѭӟng: ӬQJGөQJ +ӑYjWrQQJѭӡLSKҧQELӋQ 3*676/r9ăQ&ҧQK &ѫTXDQF{QJWiF 7UѭӡQJĈҥLKӑF4XӕFWӃĈ+4*73+&0 ĈLӋQWKRҥLOLrQKӋ 0908427010 ,é.,ӂ11+Ұ1;e7 9ӅKuQKWKӭF NӃWFҩXOXұQYăQ /XұQYăQJӗPFKѭѫQJWUDQJÿѭӧFWUuQKEj\ÿҥWWKHR\rXFҫXFӫDPӝWOXұQYăQWKҥFVӻ 9ӅQӝLGXQJ 2.1 Nh̵n xét v͉–ÀŠŠ‘ƒŠб…ǡ”Ù”‰ǡЛ…ŠŽЛ…ǡŠï……Š‹Ъ––”‘‰OX̵QYăQ /XұQYăQÿѭӧFWUuQKEj\U}UjQJPҥFKOҥFYjFyWtQK[~FWtFKFӫDFӫDQӝLGXQJNKRDKӑF 2.2 Nh̵š±–¯žŠ‰‹ž˜‹Ю…•у†о‰Š‘Ц…–”À…Š†РЪ–“—М…пƒ‰рк‹Šž……ׯ“—‹¯аŠ Š‹ЮŠŠ…пƒ’Šž’Ž—С–•лŠф—–”À–—Ю 3KKӧSYjÿ~QJTX\ÿӏQK 2.3 Nh̵š±–˜Ыͭc tiêu nghiên cͱu, ph˱˯ng pháp nghiên cͱu s͵ dͭng LVTN 0өFWLrXQJKLrQFӭXU}UjQJFyWtQKFҩSWKLӃWYjWtQKӭQJGөQJSKѭѫQJSKiSP{SKӓQJEҵQJOұSWUuQK 0DWODEOjSKKӧSÿӇWKӵFKLӋQFiFQJKLrQFӭXOLrQTXDQFiFWK{QJVӕÿҫXYjRQKѭNKӕLOѭӧQJYjWӍVӕFҧQ 2.4 Nh̵n xét T͝ng quan cͯƒ¯͉ tài 7әQJTXDQYLӃWÿҥW\rXFҫXWX\FҫQSKkQWtFKVRViQKQKLӅXKѫQYLӋFÿѫQWKXҫQOLӋWNrYjQrXÿһFÿLӇPFiF QJKLrQFӭXWUѭӟF 2.5 ŠСš±–¯žŠ‰‹ž˜͉ n͡‹†—‰Ƭ…ŠН–Žрн‰…пƒ 1ӝLGXQJYjFKҩWOѭӧQJQJKLrQFӭXÿҥW\rXFҫXWKDPVӕÿһFWUѭQJFӫD70'VRYӟLNӃWFҩXKӋQKLӅXEұFWӵ GR0'2) YjYӏWUtWӕWQKҩWFӫD7XQHGPDVVGDPSHUWURQJF{QJWUuQKÿmÿѭӧFQJKLrQFӭXÿiQKJLiYjÿӅ [XҩWWURQJOXұQYăQ 2.6 ŠСš±–¯žŠ‰‹ž˜͉ kh̫£‰ͱng dͭ‰ǡ‰‹ž–”а–Šх…–‹Э…ͯƒ¯͉ tài &yNKҧQăQJiSGXQJFKRF{QJWiFWKLӃWNӃQKjFDRWҫQJ 2.7 Lu̵˜£…О…ŠЯŠ•уƒǡ„е•—‰Šф‰з‹†—‰‰¿ȋ–Š‹͇t sót t͛n t̩i): 1rQ[HP[pWYLӃWOҥLSKҫQWәQJTXDQWӕWKѫQYӟLYLӋFSKkQWtFKÿiQKJLiFiFQJKLrQFӭXWUѭӟFWӯÿyQrXOrQ WtQKFҩSWKLӃWFӫDQJKLrQFӭXQj\ II CÁC VҨ0ӄ CҪN LÀM RÕ &iFFkXK͗LFͯDJL̫QJYLrQSK̫QEL͏Q Luan van Theo Hình 4.1NKLWӹVӕFҧQWăQJWKuFKX\ӇQYӏÿӍQKJLҧPQKѭQJWKHR+uQK4.2NKLWӹVӕFҧQWăQJÿӃQ5 WKuFKX\ӇQYӏÿӍQKFӫDKӋFy70'OҥLEҵQJYӟLFKX\ӇQYӏÿӍQKFӫDKӋNK{QJFy70'JLҧLWKtFKU}KѫQKLӋQ WѭӧQJQj\" Hàm dạng xấp xỉ chuyển vị Newmark’s: qi1  qi  tqi   0.5    t 2qi   qi 1t (3.5a) qi 1  qi  1    tqi  tqi 1 (3.6a) Từ phương trình (2.5) ta có: Mqi 1  Cqi 1  Kqi 1  Fi 1 (3.7a) Thay phương trình (3.5a), (3.6a) vào phương trình (3.7a): [ M  Ct  K t ]qi 1  Fi 1  C[qi  (1   )tqi ]  K [qi  tqi  (0.5   )t qi ] ˆ  fˆ Kq i 1 i 1 (3.8a) (3.9a) Trong đó: Kˆ  [ M  Ct  K t ] (3.10a) fˆi1  Fi 1  C[qi  (1   )tqi ]  K[qi  tqi  (0.5   )t 2qi ] Với   ,   , t  0.01 22 Luan van (3.11a) CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN A THỰC HIỆN TÍNH TỐN VỚI LÝ THUYẾT 4.1 Dao động cơng trình khơng có TMD Thực tính tốn với khung phẳng có chiều cao 10 tầng khối lượng độ cứng tầng lấy theo bảng 4.1 Độ cứng khối lượng lấy theo giả định Bảng 4.1: Khối lượng độ cứng kết cấu Khối lượng Độ cứng (tấn) (kN/m) 96.8 75870.5 96.8 75870.5 96.8 75870.5 96.8 75870.5 96.8 75870.5 96.8 75870.5 96.8 75870.5 96.8 75870.5 96.8 75870.5 10 96.8 75870.5 STT Cơng trình kích động tải động đất ElCentro 1940 Bảng 4.2: Chuyển vị đỉnh cơng trình khơng có TMD: Tỷ số cản (%) Chuyển vị đỉnh (m) 1.5 2.5 0.1475 0.1370 0.1274 0.1184 0.1103 0.0959 0.0894 23 Luan van Hình 4.1: Chuyển vị đỉnh cơng trình với tỷ số cản khác Qua bảng 4.2 hình 4.1 cho thấy mức độ cản nhớt cơng trình lớn cơng trình dao động với biên độ thấp so với cản nhớt nhỏ 4.2 Xác định vị trí đặt TMD Tùy thuộc vào khối lượng độ cứng kết cấu mà cơng trình khác có vị trí đặt TMD có khác Vị trí đặt TMD định đến việc kiểm sốt rung động cơng trình bị tác động tải trọng mà cụ thể trọng động đất Vì để tìm vị trí tốt TMD tiến hành thực khảo sát với tỷ số khối lượng 1% cho tất tầng 24 Luan van Bảng 4.3 Chuyển vị đỉnh cơng trình đặt TMD vị trí tầng khác với   0.01 Chuyển vị đỉnh công trình (m) Vị trí Tỷ số cản đặt   0.01   0.015   0.02   0.025   0.03   0.04   0.05 0.1475 0.1370 0.1274 0.1184 0.1103 0.0959 0.0894 0.1475 0.1370 0.1274 0.1185 0.1103 0.0959 0.0894 0.1475 0.1370 0.1274 0.1184 0.1103 0.0959 0.0894 0.1475 0.1370 0.1274 0.1185 0.1103 0.0959 0.0894 0.1475 0.1370 0.1274 0.1184 0.1103 0.0959 0.0894 0.1475 0.1370 0.1274 0.1185 0.1103 0.0959 0.0894 0.1475 0.1370 0.1274 0.1184 0.1103 0.0958 0.0894 0.1475 0.1370 0.1274 0.1185 0.1103 0.0959 0.0894 0.1110 0.1044 0.1008 0.0983 0.0959 0.0914 0.0872 10 0.1477 0.1372 0.1275 0.1186 0.1104 0.0959 0.0895 TMD (tầng) Như qua khảo sát với tỉ số khối lượng 1% có vị trí TMD tầng cho chuyển vị đỉnh tốt Những vị trí cịn lại có thay đổi khơng đáng kể có tác dụng ngược trở lại làm tăng chuyển vị đỉnh cơng trình Vì người nghiên cứu thực khảo sát tính chất cơng trình có TMD khơng có TMD vị trí TMD tầng 25 Luan van Hình 4.2: Chuyển vị đỉnh cơng trình với tỷ số cản khác Từ hình 4.2 nhận thấy với tỷ khối lượng 1% biên độ dao động có thay đổi đáng kể tỷ số cản 1% Nhưng biên độ dao động gần không thay đổi tỷ số cản 5% 4.3 Dao động cơng trình với TMD Thực thay đổi tỉ số khối lượng khác để khảo sát biên độ dao động lớn cơng trình, tỷ số cản từ 1% đến 5% Bảng 4.4 Chuyển vị đỉnh cơng trình thay đổi tỷ số khối lượng TMD Chủn vị đỉnh cơng trình (m) Tỷ số cản    0.01   0.015   0.02   0.025   0.03   0.04   0.05 0.01 0.1110 0.1044 0.1008 0.0983 0.0959 0.0914 0.0872 0.03 0.1015 0.0990 0.0965 0.0942 0.0919 0.0876 0.0836 0.05 0.0976 0.0953 0.0929 0.0907 0.0885 0.0844 0.0805 0.10 0.0906 0.0884 0.0862 0.0841 0.0821 0.0782 0.0746 26 Luan van 0.15 0.0853 0.0832 0.0812 0.0792 0.0773 0.0737 0.0703 0.20 0.0809 0.0789 0.0769 0.0751 0.0733 0.0698 0.0667 0.25 0.0769 0.0751 0.0732 0.0715 0.0698 0.0665 0.0635 0.30 0.0735 0.0717 0.0699 0.0682 0.0666 0.0635 0.0607 0.40 0.0677 0.0660 0.0643 0.0628 0.0612 0.0584 0.0558 0.60 0.0589 0.0574 0.0560 0.0546 0.0533 0.0507 0.0484 0.70 0.0557 0.0542 0.0528 0.0515 0.0502 0.0478 0.0456 Từ bảng 4.4 nhận thấy rằng, tăng dần tỷ số khối lượng TMD so với khối lượng kết cấu biên độ dao động lớn cơng trình giảm theo Biên độ dao động cơng trình giảm dần tăng dần tỷ số cản Hình 4.3: So sánh chuyển vị đỉnh cơng trình với tỷ số cản khác 27 Luan van Với tỷ số cản kết cấu 5% biên độ dao động cơng trình giảm tốt với tỷ số khối lượng 10% so với tỷ số cản lại Khi tăng dần tỷ số khối lượng TMD đến 40% biên độ bắt đầu giảm chậm lại so với trước So sánh thay đổi chuyển vị đỉnh lớn cơng trình có có TMD sử dụng cơng thức sau: A WithoutTMD  WithTMD 100% WithoutTMD Ví dụ với tỷ số cản 1% tỷ số khối lượng 1% biên độ lớn 0.1110 m A 0.1475  0.1110  100%  24.75% 0.1475 Bảng 4.5: Phần trăm thay đổi chuyển vị đỉnh cơng trình Phần trăm giảm chủn vị đỉnh cơng trình (%)    0.01   0.015   0.02   0.025   0.03   0.04   0.05 0.01 24.75 23.80 20.88 16.98 13.06 4.69 2.46 0.03 31.19 27.74 24.25 20.44 16.68 8.65 6.49 0.05 33.83 30.44 27.08 23.40 19.76 11.99 9.96 0.10 38.58 35.47 32.34 28.97 25.57 18.46 16.55 0.15 42.17 39.27 36.26 33.11 29.92 23.15 21.36 0.20 45.15 42.41 39.64 36.57 33.54 27.22 25.39 0.25 47.86 45.18 42.54 39.61 36.72 30.66 28.97 0.30 50.17 47.66 45.13 42.40 39.62 33.79 32.10 0.40 54.10 51.82 49.53 46.96 44.51 39.10 37.58 0.60 60.07 58.10 56.04 53.89 51.68 47.13 45.86 0.70 62.24 60.44 58.56 56.50 54.49 50.16 48.99 28 Luan van Hình 4.4: Biểu đồ phân bố phần trăm thay đổi chuyển vị đỉnh công trình với tỷ số khối lượng khác Hình 4.5: Biểu đồ phần trăm thay đổi chuyển vị đỉnh công trình với tỷ số cản 29 Luan van Từ hình 4.4 4.5 nhận thấy với tỷ số khối lượng với tỷ số cản nhỏ phần trăm giảm chuyển vị đỉnh tốt tỷ số cản lớn Ví dụ với tỷ khối lượng 1% tỷ số cản 1% giảm tới 24.75% biên độ dao động 2.46% tỷ số cản 5% Điều cho thấy cần tỷ số cản nhớt cơng trình nhỏ mà cấu tạo thêm TMD cơng trình dao động tốt Từ bảng 4.5 hình 4.4 với tỷ số khối lượng 30% biên độ giảm đến 45% với tỷ số cản từ 2% trở xuống, với tỷ số cản 5% đến 2.5% để biên độ dao động giảm 45% tỷ số khối lượng phải 60 đến 40% Bảng 4.6: Chuyển vị công trình với tầng khác Chủn vị cơng trình (m) với   1% Tỷ số cản Tầng   0.01   0.015   0.02   0.025   0.03   0.04   0.05 0.0187 0.0172 0.0165 0.0162 0.0159 0.0153 0.0147 0.0357 0.0341 0.0333 0.0325 0.0318 0.0304 0.0290 0.0520 0.0505 0.0491 0.0477 0.0464 0.0440 0.0418 0.0668 0.0616 0.0599 0.0583 0.0567 0.0539 0.0514 0.0797 0.0734 0.0680 0.0646 0.0631 0.0604 0.0579 0.0882 0.0820 0.0765 0.0717 0.0675 0.0652 0.0630 0.0964 0.0902 0.0846 0.0794 0.0767 0.0733 0.0702 0.1032 0.0967 0.0915 0.0890 0.0867 0.0824 0.0785 0.1079 0.1012 0.0978 0.0953 0.0929 0.0884 0.0842 10 0.1110 0.1044 0.1008 0.0983 0.0959 0.0914 0.0872 30 Luan van Hình 4.6: Biên độ dao động tầng với tỷ số cản tỷ số khối lượng Hình 4.7: Biên độ dao động tầng với tỷ số cản tỷ số khối lượng Từ bảng 4.6, hình 4.6 hình 4.7 nhận thấy rằng, biên độ dao động giảm dần từ tầng cao xuống tầng thấp, điều phù hợp với dao động thực tế cơng trình bị kích động tải trọng ngồi 31 Luan van Hình 4.8: Biểu đồ chuyển vị với tỷ số cản 1%, tỷ số khối lượng 1% Hình 4.9: Biểu đồ chuyển vị với tỷ số cản 1%, tỷ số khối lượng 5% 32 Luan van Hình 4.10: Biểu đồ chuyển vị với tỷ số cản 1%, tỷ số khối lượng 10% Hình 4.11: Biểu đồ chuyển vị với tỷ số cản 2%, tỷ số khối lượng 1% 33 Luan van Hình 4.12: Biểu đồ chuyển vị với tỷ số cản 2%, tỷ số khối lượng 5% Hình 4.13: Biểu đồ chuyển vị với tỷ số cản 2%, tỷ số khối lượng 10% 34 Luan van Hình 4.14: Biểu đồ chuyển vị với tỷ số cản 5%, tỷ số khối lượng 1% Hình 4.15: Biểu đồ chuyển vị với tỷ số cản 5%, tỷ số khối lượng 5% 35 Luan van Hình 4.16: Biểu đồ chuyển vị với tỷ số cản 5%, tỷ số khối lượng 7% Hình 4.17: Biểu đồ chuyển vị với tỷ số cản 5%, tỷ số khối lượng 10% 36 Luan van ... CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN VĂN THIÊN PHÂN TÍCH ĐÁP ỨNG KẾT CẤU KHUNG NHÀ CAO TẦNG VỚI SỰ HIỆN DIỆN TMD DƯỚI TÁC DỤNG TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG... CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN VĂN THIÊN PHÂN TÍCH ĐÁP ỨNG KẾT CẤU KHUNG NHÀ CAO TẦNG VỚI SỰ HIỆN DIỆN TMD DƯỚI TÁC DỤNG TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG... Ngành học: Kỹ thuật xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp Tên luận văn: Phân tích đáp ứng kết cấu khung nhà cao tầng với diện TMD tác dụng tải trọng động đất Ngày & nơi bảo vệ đồ án tốt nghiệp: