Hiệu quả giảm chấn của con lắc đơn trong kết cấu chịu tải trọng động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ∞0∞ PHAN TRUNG THÀNH HIỆU QUẢ GIẢM CHẤN CỦA CON LẮC ĐƠN TRONG KẾT CẤU CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG 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 2021 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: Phan Trung Thành Ngày sinh: 20/10/1979 Nơi sinh: Long An Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Mã học viên: 1885802080029 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 Phan Trung Thành CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc Ý KIẾN CHO PHÉP BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Giảng viên hướng dẫn: TS Phạm Đình Trung Học viên thực hiện: Phan Trung Thành Lớp: MCON018B Ngày sinh: Nơi sinh: Long An 20/10/1979 Tên đề tài: Hiệu giảm chấn lắc đơn kết cấu chịu tải trọng động Ý kiến giáo viên hướng dẫn việc cho phép học viên: Phan Trung Thành bảo vệ luận văn trước Hội đồng: Học viên Phan Trung Thành hoàn thành nội dung luận văn thạc sỹ; phần kết công bố 01 báo đăng Tạp chí Xây dựng Tơi đồng ý để Học viên Thành bảo vệ Luận văn trước Hội đồng chấm Luận văn Trường Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng năm 2021 Người nhận xét Phạm Đình Trung LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan luận văn “Hiệu giảm chấn lắc đơn kết cấu chịu tải trọng động” nghiên cứu tơi Ngoại trừ tài liệu tham khảo trích dẫn luận văn này, tơi cam đoan tồn 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 Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2021 Phan Trung Thành 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 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, tơi 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! Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2021 Phan Trung Thành ii TĨM TẮT Luận văn phân tích hiệu giảm chấn lắc đơn kết cấu chịu tác động gia tốc động đất Thông số kết cấu xây dựng dựa mơ hình kết cấu khung nhà nhiều tầng, phẳng không gian, phương pháp phần tử hữu hạn Tải trọng tác dụng lên khung băng gia tốc động đất theo thời gian Con lắc đơn mơ hình với thơng số vật lý cần thiết gắn tầng đỉnh kết cấu Tồn hệ thống bao gồm kết cấu có gắn lắc đơn chịu băng gia tốc động đất phân tích động lực học phần mềm SAP2000 dựa nguyên lý cân động lời giải phân tích tồn miền thời gian Các thơng số nghiên cứu đề tài lựa chọn Về kết cấu, đặc trưng động lực học khung phẳng khơng gian có vách Đặc trưng vật lý lắc đơn cuối băng gia tốc khác Sự ảnh hưởng thông số đến hiệu giảm chấn khảo sát Kết phân tích ứng xử hệ kết cấu chịu tác động băng gia tốc động đất gồm có chuyển vị lực cắt tầng kết cấu cho thấy hiệu giảm chấn mơ hình lắc đơn gắn kết cấu chịu gia tốc động đất iii ABSTRACT The reduced vibration of structures included a single pendulum affected by earthquake ground acceleration is presented in this thesis The structures based on a structural model of a multi-storey building, both 2D and 3D models, are built by the finite element method External loads acting on the structures are ground acceleration of earthquakes The single pendulum is also modeled with the required physical parameters and is mounted on the top floor of the structure The system including a structure and a single pendulum subjected the ground acceleration is dynamically analyzed by SAP2000 software based on the principle of dynamic equilibrium and step by step solution in the time domain The research parameters in the thesis are also selected In terms of structure, it is the dynamic properties of 2D and 3D frame The physical characteristics of the single pendulum and the different background acceleration bands are considered The effects of these parameters on the reduced vibration of structures are investigated The numerical results of the behavior of the structural system affected by the earthquake ground acceleration, including displacement and base shear force of the structure, show the damping effectiveness of the single pendulum 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 viii CHƢƠNG GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu luận văn 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Cấu trúc luận văn CHƢƠNG TỔNG QUAN 2.1 Mở đầu 2.2 Hệ cản khối lượng 2.3 Con lắc đơn 11 2.4 Sơ đồ tính lắc 14 2.5 Mơ hình kết cấu gắn lắc đơn 16 2.6 Kết luận 19 CHƢƠNG MƠ HÌNH KẾT CẤU CÓ GẮN CON LẮC ĐƠN 21 3.1 Giới thiệu 21 3.2 Kết cấu khung 21 3.3 Mơ hình lắc đơn 23 3.4 Băng gia tốc động đất 26 3.5 Phương trình vi phân chuyển động 31 3.6 Nhận xét 32 v CHƢƠNG PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ CỦA CON LẮC ĐƠN 33 4.1 Giới thiệu 33 4.2 Thông số đặc trưng động học lắc 33 4.3 Mơ hình kết cấu khung phẳng 34 4.3.1 Ảnh hưởng thông số lắc đơn 36 4.3.2 Khảo sát tính thích ứng mơ hình lắc đơn 46 4.4 Hiệu mô hình lắc đơn kết cấu 51 4.5 Nhận xét 66 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 67 5.1 Kết luận 67 5.2 Hướng phát triển 68 Bài báo công bố Tài liệu tham khảo 69 vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt, kí hiệu TMD Hệ cản khối lượng (Tuned Mass Damper) md Khối lượng TMD kd Độ cứng TMD cd Hệ số cản TMD m Khối lượng kết cấu bậc tự k Độ cứng kết cấu bậc tự c Độ cản kết cấu bậc tự  Tần số riêng hệ kết cấu d Tần số hệ cản khối lượng ug Gia tốc động đất theo thời gian u Vectơ gia tốc bậc tự u Vectơ vận tốc bậc tự u Vectơ chuyển vị bậc tự r Vectơ đơn vị M Ma trận khối lượng kết cấu không gắn hệ cản C Ma trận cản kết cấu không gắn hệ cản K Ma trận độ cứng kết cấu không gắn hệ cản M Ma trận khối lượng hệ có TMD C Ma trận cản hệ có TMD K Ma trận độ cứng hệ có TMD t Bước thời gian tính lặp vii Luan van Thanh Ver 01 2021 Nguyen T Phuoc Ngày Nộp: 02-thg 8-2021 08:26SA (UTC+0700) ID Bài Nộp: 1626696742 Tên Tập tin: 13_Luan_van_5_chuong.pdf (1.88M) Đếm từ: 12814 Đếm ký tự: 43189 Luan van Thanh Ver 01 2021 BÁO CÁO ĐỘC SÁNG 19 % CHỈ SỐ TƯƠNG ĐỒNG 16% NGUỒN INTERNET 11% ẤN PHẨM XUẤT BẢN % BÀI CỦA HỌC SINH NGUỒN CHÍNH tailieu.vn 5% www.ctu.edu.vn 2% VNUA 1% loga.vn 1% Hanoi Pedagogycal University 1% tailieumienphi.vn