Giảm chấn cho kết cấu nhà cao tầng chịu tải trọng ngang dùng hệ cản khối lượng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ∞0∞ VÕ HOÀNG PHI GIẢM CHẤN CHO KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG CHỊU TẢI TRỌNG NGANG DÙNG HỆ CẢN KHỐI LƯỢNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG TP HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ∞0∞ VÕ HOÀNG PHI GIẢM CHẤN CHO KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG CHỊU TẢI TRỌNG NGANG DÙNG HỆ CẢN KHỐI LƯỢNG Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Mã số chuyên ngành: 58 02 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG Giảng viên hướng dẫn: TS PHẠM ĐÌNH TRUNG TP HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc GIẤY XÁC NHẬN Tôi tên là: Võ Hồng Phi Ngày sinh: 05/11/1974 Nơi sinh: Bình Dương Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng Mã học viên: 1885802080012 Tôi đồng ý cung cấp tồn văn thơng tin luận văn tốt nghiệp hợp lệ quyền cho Thư viện trường đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh Thư viện trường đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh kết nối tồn văn thơng tin luận văn tốt nghiệp vào hệ thống thông tin khoa học Sở Khoa học Cơng nghệ Thành phố Hồ Chí Minh Ký tên Võ Hoàng Phi TRUONG DAI HQC MO THANH pHo no cui MrNH KHOA DAO TAO SAU DAI HOC ceNG HoA xA Her cuu Ncni.l vIFT NAM Ddc lAp - Tu - Hanh nhrfic Tp H6 Chi Minh, ngdy thdng ndm 2022 f TInN CHO PHEP nAo VE LUAN vAN THAC Si CU^q CIANc vITN rrUOxG DAN tr6t c6u nhi cao Tp H6 Chi Minh, ngdy thdng ndm 2022 Ngudi nhAn x6t TS Pham Dinh Trung LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan luận văn “Giảm chấn cho kết cấu nhà cao tầng chịu tải trọng ngang dùng hệ cản khối lượng” nghiên cứu tơi Ngoại trừ tài liệu tham khảo trích dẫn luận văn này, tơi cam đoan toàn phần hay phần nhỏ luận văn chưa công bố sử dụng để nhận cấp nơi khác Khơng có sản phẩm/nghiên cứu người khác sử dụng luận văn mà khơng trích dẫn theo quy định Luận văn chưa nộp để nhận cấp trường đại học sở đào tạo khác TP Hồ Chí Minh, Năm 2022 Võ Hồng Phi i LỜI CẢM ƠN Trước tiên, xin cảm ơn chân thành đến TS Phạm Đình Trung, người thầy hướng dẫn Luận văn này; Thầy tận tâm hướng dẫn, động viên tạo điều kiện tốt để thực Luận văn; Những tài liệu tham khảo kiến thức Thầy cung cấp giúp nhận định đắn việc nghiên cứu Bên cạnh đó, tơi gửi lời cảm ơn quý Thầy Cô giảng dạy lớp Cao học ngành Kỹ thuật Xây dựng, Trường Đại Mở Thành phố Hồ Chí Minh truyền đạt cho tơi nhiều kiến thức quý giá chuyên ngành; đồng thời cảm ơn bạn khóa học đồng hành tơi trải qua chương trình đào tạo Cuối cùng, xin ghi nhận giúp đỡ gia đình ln bên cạnh động viên khuyến khích tơi suốt thời gian học tập vừa qua Xin chân thành cảm ơn! TP Hồ Chí Minh, Năm 2022 Võ Hồng Phi ii TĨM TẮT Luận văn phân tích hiệu giảm chấn cho kết cấu nhà cao tầng chịu tải trọng ngang hệ cản khối lượng Mô hình kết cấu thiết lập dựa mơ hình kết cấu khung nhà nhiều tầng, phẳng khơng gian, rời rạc hóa phương pháp phần tử hữu hạn Tải trọng ngang tác dụng lên khung tải trọng điều hoà với tần số thay đổi gia tốc động đất theo thời gian Hệ cản khối lượng Tuned Mas Damper (TMD) mô hình với thơng số khối lượng, cản lị xo vật lý gắn đỉnh số tầng kết cấu nhà nhiều tầng Toàn hệ thống bao gồm hệ kết cấu có gắn hệ TMD chịu tải trọng điều hoà gia tốc động đất phân tích ứng xử động lực học phần mềm SAP2000 dựa nguyên lý cân động tìm nghiệm tồn miền thời gian Các thông số nghiên cứu đề tài lựa chọn Về kết cấu, đặc trưng động lực học khung phẳng không gian Đặc trưng vật lý TMD cuối tải trọng điều hòa với tần số thay đổi gia tốc trận động đất Sự ảnh hưởng thông số đến hiệu giảm chấn khảo sát Kết phân tích ứng xử hệ kết cấu chịu tác động tải trọng điều hồ gia tốc động đất gồm có chuyển vị lực cắt tầng kết cấu cho thấy hiệu giảm chấn mơ hình TMD gắn kết cấu chịu tải trọng điều hoà gia tốc động đất iii ABSTRACT This thesis analyzes the reduced dynamic responses for multi storey building structures subjected to dynamic horizontal loads using Tuned Mass Damper (TMD) The model of the structure is established based on the multi storey frame structure model, both 2D and 3D models, and is discretized by the finite element method The external horizontal loads acting on the are harmonic loads with variable frequency and acceleration of the earthquake ground over time The TMDs are modeled with mass, damper and physical spring parameters and are mounted on top or several floors of a multi-storey building structure The system including the structural and TMD system under the harmonic load and the earthquake ground acceleration is analyzed for dynamic behavior by SAP2000 software based on the principle of dynamic equilibrium and step by step solution in the time domain The research parameters in the topic are also selected Regarding the structure, it is the dynamic characteristic of 2D and 3D frame The physical characteristics of the TMD and finally the variable frequency loads and ground acceleration of the earthquake ground The influence of these parameters on the dynamic response is investigated The numerical results of the analysis of the behavior of the structural system under the influence of harmonic loads and the earthquake ground acceleration, including displacement and shear force at the floors of the structure, show the efficiency of the TMD model iv MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Tóm tắt iii Abstract iv Mục lục v Danh mục chữ viết tắt vii Danh mục bảng biểu hình vẽ ix CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu luận văn 1.3 Cấu trúc luận văn CHƯƠNG TỔNG QUAN 2.1 Mở đầu 2.2 Hệ cản khối lượng 2.3 Mơ hình hệ cản khối lượng 15 2.4 Nhận xét 17 CHƯƠNG MÔ HÌNH KẾT CẤU CĨ HỆ CẢN KHỐI LƯỢNG 18 3.1 Giới thiệu 18 3.2 Kết cấu khung 18 3.3 Mơ hình hệ cản khối lượng 20 3.4 Phương trình chuyển động 22 3.5 Nhận xét 24 CHƯƠNG PHÂN TÍCH SỐ HIỆU QUẢ CỦA HỆ CẢN 25 v 4.1 Giới thiệu 25 4.2 Khung phẳng chịu tải điều hòa 26 4.2.1 Kết cấu tải trọng điều hòa 26 4.2.2 Thông số khối lượng hệ cản 28 4.2.3 Thông số tần số tải trọng 29 4.2.4 Số lượng TMD 30 4.3 Khung phẳng chịu gia tốc động đất 46 4.3.1 Thông số khối lượng hệ TMD 46 4.3.2 Các trận động đất khảo sát 46 4.3.3 Số lượng TMD 49 4.4 Khung không gian chịu gia tốc 58 4.4.1 Phân tích với trận động đất Elcentro 63 4.4.2 Phân tích với trận động đất Kobe 71 4.4.3 Phân tích với trận động đất Northridge 79 4.5 Nhận xét 88 CHƯƠNG KẾT LUẬN 89 5.1 Kết luận 89 5.2 Hướng phát triển 90 Tài liệu tham khảo 91 Bài báo công bố 95 vi Bài báo công bố 98 Luân văn Phi BÁO CÁO ĐỘC SÁNG 23 % CHỈ SỐ TƯƠNG ĐỒNG 16% NGUỒN INTERNET 10% ẤN PHẨM XUẤT BẢN 11% BÀI CỦA HỌC SINH NGUỒN CHÍNH Submitted to Ho Chi Minh City Open University 8% text.123docz.net 2% www.vjol.info.vn 1% tailieu.vn 1% Yang, J.N "On-line identification of non-linear hysteretic structures using an adaptive tracking technique", International Journal of Non-Linear Mechanics, 200411 1% VNUA 1% www.ctu.edu.vn 1% cnm365.wordpress.com 1% Bài Học sinh Nguồn Internet Nguồn Internet Nguồn Internet Xuất Xuất Nguồn Internet Nguồn Internet CQNG HOA XA HQI CHU NGHIA VIET NAM Ddc Ifip - Tu - Hanh phric TRIJONG DAI HQC MO ruANu PHo Ho cni vrrNn KHOA DAO TAO SAU DAI HOC Thimh pnA AA Chi Minh, ngdy 07 thdng 09 ndm 2022 BIEN EAN HOI EONG CHAM LUAN VAN THAC Si CHUYENNGANH TV TUUA'i XEV DING l Cdn cri Quy6t dfnh sO 2133/QD-DHM, ngdy f ,nang 08 n[m 2022 cinHiQu trucrng Trudng D4i hgc M0 Thdnh pnO UO Chi Minh vA viQc thdnh lflp HQi d6ng chAm vd phAn biQn lufn vdn thac si chuyOn ngdnh K! thuat XAy dpng, HQi d6ng dd ti6n hdnh ch6m luAn vdn th4c si cho c6c hoc vi6n vdo T6i ngdy 07 thdng 09 ndm 2022, t4i Phdng 107,97 V6 Vdn TAn, P.6, Q.3, TP HCM I Hoc viOn: chlu Phi tii ngang dturg hQ cAn kh6i 2018 d6ng: thhnh vi6n PGS.TS Nguy6n Trong Phu6c - PhAn biQn 1: TS Nguy6n Hiru Anh TuAn - Phin biQn 2: TS Nguy6n Thi Bich Thuy - uy vren: TS Dinh C6ng Tinh SO TS Pham Dinh Trung lugng II Thinh vi6n hQi tldng chim: - Thu KHOA GiAm ch6n cho k6t cAu nhd cao tAns V6 Hohng - Chi tich HQi GVHD LUAN VAN HQ TEN kf: TS NguySn Thanh ViQt tfranfrvi6n c6 m[t: C5 SOtnanfrvi6nv6ngm[t: .C) r A.r /a1 [rtzll'\A'," K€t thtic buOi bAo vO^r ludn vdn ngdy Qll.Ctlll/:Q.L , Sau t6ng k6t c6c phi6u d6nh gi6 luan ,,A,,r, vdn thac si, H6i d6ng dd th6ng nhdt citc k6t quA d6,nh gi5 luAn vin cho cdc hgc vi6n sau: III K6t qui rl:inh gi6 luin vIn: Di6m trung binh sii *+ Di6m trung binh chir T1^ a,tg # cU th6 nhu V Thli vin chinh sria theo y6u ciu Ho vi TOn: h4n nQp lufn Chri tich: Phdn PGS.TS Nguy6n Trgng Phu6c biQnl: TS Nguydn Htu Anh Tu6n Ph6n biQn2: TS Nguy6n Uy viOn: Thu *Cin bQ cria HD: 01 tuAn kO tu ngiy bio vQ ludn vdn lcf: ki6m ThiBfch Thriy TS Dinh C6ng Tlnh TS Nguy6n Thanh ViQt SMI TRIJONG DAI HQC MO ceNG non xA HeI cHU Ncnin vIET NAM rrrANn PHo Ho cHi vrrNn D6c l6p - Tu - Hanh phric KHOA DAO TAO SAU DAI HQC I PHAN NH,IN XET: t Vd tfnn c6p thitit, f nghia khoa hgc vi thrpc tiSn cria aii thi: !.>n.''.l :,;.( i i i.'-i'* '.;'l .i-.,v ^ j(-[r 6*r, 1J.; rJ.r xX- ki.j !r(:,.tvr tT::.1.?.u1.4t1 = 1.r' xi."Irtlv lr w.;;:r.1.' l*i,.r; , wf u|;: 1.;f.:-: : : , : ': ' lt Vd iIQ tin cfy vh phn hqp cfia tld thi (trong d6 n€u rd stq kh6ng trilng t(p cila di tdi, su phil hqp giica t€n di tdt vdi n\i dung, giiea nQi dung vdi chuyAn ngdnh ddo tqo;d0 tin cdy vd t{nh hi€n dqi cita phuong phdp nghiAn c{ru ) f,\ ^.,- .i , ,, .,- ; : r .! :.7/.'.iil l4,V Le ,M ht -=y T u rey, '''1{"',,"1""""';""A 'r""{-"'^""""+:"'f'*' """"-T-:""':":""'.'1"-"":' Lh" /.ft 14.r"t.t 4us1:, lt.p .4.ry '4tY Jlit 14*' 1,l.gr /.Lt+y,o : :::ffi Vi;A;t;n""i 4"l Uw it t'l -; ,:, : tlu tli6m vi 3.1 tlu tli6m *-11 , {i nhugc rli6m vd nQi dung, t