Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu cơ sở khoa học ứng dụng gối cách chấn đàn hồi cốt sợi cho công trình dân dụng trung và thấp tầng chịu động đất

Các khu vực chịu động dit ở nước ta thường tập trung các công trình dân dụng trung và thắp tả Do đó, việc đưa ra biện pháp giảm thiểu hư hong cho công trình dân dụng khi động dit xây ra

LỜI CAM ĐOAN

Học viên Trin Kim Hiểu

“Sinh ngày: 20/10/1994, CMND số: 184055515, cắp ngày: 02/07/2010, tại Hà Tĩnh (Qué quán: Xuân Hải ~ Nghỉ Xuân ~ Hà Tinh

Nơi ở hiện tại: 58/63/7 Nguyễn Khánh Toàn ~ Clu Gi iy - Hà Nội

Công tác tại: Viện Kỹ Thuật Công Trình - Trường Đại Học Thủy Lợi

Xin cam đoan luận văn tốt nghiệp cao học "Nghiên cứu cơ sở khoa học ứng dung gốicách chan din hồi cit sợi cho công trình dn dụng trung và thắp ting chịu độngđắt là do cá nhân em thực hiện, mọi tham kháo đều dùng trong tiêu chun và các tài

liệu công khai cũng như một số bài báo khoa học có uy tin, Các số iu, kết quả trong

luận văn hoàn toàn trung thực.

Em xin hoàn Jn chịu rách nhiệm về tính xác thực của luận vấn này

Hà Nội ngày tháng - năm 2019

"Tác giả luận văn

‘Trin Kim Hiếu

LỜI CẢM ON

Em, Trin Kim Hiểu xin chân thành cảm on, sự tận tinh hưởng dẫn và chỉ day lận tâm

của Ts, Ngô Văn Thuyết, cùng các thầy, các cô của trường Đại học Thủy Lợi.

Em xin bày t6 sự cảm động với sự giúp đỡ vô điều kiện của các anh, các chị em, và của các đồng nghiệp để hoàn thành luận văn này.

Trong quá trình nghiên cứu làm luận văn khó tránh khỏi sai sót hoặc nghiên cứu chưasâu, kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các quý thầy cô chỉ bảo và thông

cảm!

Hà Nội, thang /2019

1 Tính cắp thiết của để dài 1

2 Mục dich của để tài 2

3 Cách tiếp cân và phương pháp nghiên cứu 3

4 Kết quả dự kiến đạt được 3CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢM CHAN, GÓI CÁCH.CHAN DAY 4

1.1 Giới thiệu chung 4 1.2, Các phương pháp giảm chắn 5

1.2.1, Giảm chắn thụ động 51.2.2 Giảm chắn chủ động 51.2.3, Giảm chắn bin chủ động 61.3 Gối cách chin đấy 61.3.1, Nguyên lý và hiệu quả của gối cách chin đáy 61.3.2 Phân loại gối cách chin đấy 7

1.4 Tình hình sử dung hệ gối cách chin day trên thé giới và Việt Nam "

1.4.1 Tiên th giới "1.4.2 Ở Việt Nam 211.5 Tình hình nghiên cứu về gỗi cách chắn đầy trong và ngoài nước 2

15.1, Ngoài nước 2

1.5.2 Trong nước 251.6, Sự cin thiết của luận văn nghiên cứu 25

1.7 Kết luận chương 1 27

iti

'CHƯƠNG 2: NGHIÊN CUU CÁC DAC TINH CƠ HỌC VÀ VIỆC MÔ HÌNH HÓA.

GÓI CÁCH CHAN PAN HOI COT SỢI TRONG CÔNG TRINH CHIU ĐỘNG ĐẮT

2.22 Độ cứng ngang của gỗ cách chắn dân hồi da lớp 31

2.2.3 Độ cứng doc rục (độ cứng theo phương đứng) của gối cách chin đàn hồi da lớp

32

2.2.4 Độ cứng chống udn của gối cách chắn đàn hồi đa lớp 332.3 Đề xuất quy trình các bước lựa chọn kích thước g6i cách chấn din hồi cốt sợi sử

dụng cho các công trình dân dung trung và thấp ting chịu động đất ở Việt Nam theo

tiêu Hoa Kỹ ASCE/SEI 7-10 33

2.4 Mô hình gối cách chấn dan hỗi ct sợi trong phản mềm SAP2000 37

2.5 Kết luận chương 2 38CHƯƠNG 3: PHAN TÍCH HIỆU QUA CÁCH CHAN CUA CÔNG TRINH SỬDUNG GÓI CÁCH CHAN ĐÀN HÔI CÓT SỢI KHI CHIU ĐỘNG DAT 39

3.1, Giới thiệu chung

3.2 Lựa chọn kích thước gối cách chấn đàn hồi cốt sợi sử dụng cho công trình

dạng rung và thấp ng chịu động đắt ở Việt Nam 39

3.2.1 Lựa chọn kích thước gối cách chin đân hai loại FREI cho công tinh nhà BTCT

(8 tẳng Công tình 1) 39

3.22 Lựa chọn kích thước gối cách chin đản hồi loại FREI cho công tình nhà BTC(4 tằng Công trình 2) “3.8 Tính toán các đặc tính cơ học của gỗi cách chấn din hồi cốt sợi với kích thước via

chọn 46 3.3.1 Công tình 1 (nhà BTCT § ting) 46

3.4 Mô hình công trình dân dụng thấp ting chịu tai trọng động đắt 50

3.4.1 Công trình 1 (nhà BTCT 8 ting) 50 3⁄42 Công trình 2 (nhà BTCT 4 ting) s

35 Phân tích hiệu quả cách chắn của công trình din dụng thấp ting sử dụng gỗi FREL

so với công trình móng cứng, 33

3.5.1 Gia tốc nén của tin động đất s43.52 Kết qua va bình luận 35

3.6 Kết luận Chương 3 63

KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ 64

TAL LIEU THAM KHAO 66

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Hiệu quả cách chin của công trình sử dụng gối cách chin đấy so với công

trình thông thường 7

inh 1.2 Các loại gối cách chin day s

Hình 1.3 Công nghệ thi công gối cách chắn dan hồi thông thường 9

Hình 1.4 Các dạng gối cách chấn đàn hồi thông thường 9Hình 1.5 Cấu tạo gối cách chấn din hồi cốt sợi lôHình 1,6, Toa thị chính thành phố San Francisco City Hall, Bang California, Hoa Kỳ

n

Hình 1.7 Tòa thi chính Thành phố Los Angeles City Hall, Hoa Kỳ 8

inh 1.8 Trung tim Điện toin Bưu chính Tây Nhật Bán, Sanda, Nhật Bản im Hình 1.9 Viện nghiên cứu công nghệ Matsumura-Gumi 15

Hình 1.10 Công trình bệnh viện Bhuj, Gujrat, An Độ 16

Hình 1.11 Công trinh nhà cách chin day ở Hạc viện Công nghệ Guwahati, An D6 17

Hình 1.12 Tòa nhà sử dụng gối FREI tại Tawang, Bang Arunachal Pradesh, An Độ I8

Hình 1.13 Union House, Auckland, New Zealand 9 Hình 14 Tổ hợp SIP, Ancona, Hatia 20

inh 1.15 Đường sit trên cao Cát Linh ~ Hà Đông (Hà Nội) aHình 1.16 Cầu Nhật Tân (Hà Nội) 2inh 1.17, Dự án tuyén Metro (Tp, Hồ Chi Minh) 2Hình 1.18 Nguyên mẫu gối U-EREI trong thi nghiệm của Ngo cùng cộng sự 24Hình 1,19, Công trình đầu tiên trên thé giới thiết kế chịu động đất bằng cách sử dụng.gỗi cách chin U-EREI tại Tawang, bang Arunachal Pradesh, An Độ (thing 10/2016)24

Hình 2.1 Mô hình ứng xử vòng lặp trễ song tuyển của gối cách chắn đàn hồi 38

Hình 3,1 Mặt bằng ting điễn hình nhà kết cầu khung BTCT 4 ting 40Hình 3.2 Mat bằng bổ ti g6i cách chắn cho nhà kết cầu khung BTCT 8 tằng 42Hinh 3.3 Mặt bằng tầng điển hình nhà kết cấu khung BTCT 4 ting 43

Hình 3.4 Mat bằng bổ trí gỗi cách chin cho nhà kết cầu khung BTCT 4 tẳng 46

Hình 3.6 Quan hệ giữa lực cắt ngang và chuyển vị ngang của gồi cách chấn FREI 49

Hình 3.7 Mô hình công trình nhà khung BTCT § ting sử dụng gối FREL si

Hình 3.8 Mô hình ứng xử ving lặp tr song tuyến của gỗi cách chắn đàn hồi 52

Hình 3.9 Mô hình công tình nhà khung BTCT 4 ting sử dụng gối FREI 33Hình 3.10, Gia tốc nỀn của các trận động đắt s4Hình 3.11, So sánh gia tốc sản từng ting của công trình nhà kết cấu khung BTCTtrong hai trường hợp: sử dụng gỗi FREI và móng cứng chịu trân Động đất (I) 57

Hình 3.12, So sinh gia tốc sin từng ting của công tình nhà kết cấu khung BTCT

trong hai trường hop: sử dụng gỗi FREI và móng cứng chịu trân Động đắt (2 59

Hình 3.13 So sinh lự cắt chân cột của công trình nha kết edu khung BTCT trong hai

trường hop: sử dụng g6i FREI và móng cứng chịu trận Động dit (1) sỹHình 3.14 So sinh gia tốc sản từng ting của công trinh nhà kết edu khung BTCTtrong hai trường hợp: sử dụng gối FREI và móng cứng chịu trận Động đắt (1) 62

u khung BTCT trong hai

trường hợp: sử dụng gỗi FREI và móng cứng chịu trân Động đắt (1) 62

Hình 3.15 So sinh lực cất chân cột của công tình nhả k

Bang 3.4 So sánh ứng xử của công trình nhà kết cấu khung BTCT trong hai trường.hợp: Móng cũng và sử dụng g6i FREI chịu động đắt d0

MỞ ĐẦU

1 Tính cắp thiết của để tài

Gs

ch chin là một thết bị rong phương pháp giảm chin hy động, dang được sit

‘dung rộng rãi hiện nay trên thể giới dé bảo vệ công trình, han chế những hư hỏng trênsông tình khi động đất xây ra Có hai loại gỗi cách chắn li: gối cách chin dạng da lớp

và gỗi cách chấn trượt trong đó sối cách chắn dạng da lớp được sử dụng phổ bin hon

“Thông thường, gối cách chin dang da lớp được cầu tgo tử nhi lớp cao su xen kế và

gắn kết với nhiều lớp lá thép mỏng để tăng độ cứng chịu nén cho gối nhưng vẫn đảm

bảo biến dang cất lính hoạt theo phương ngang, bai tắm để thép diy ở day và đình gối

dể liên kết với đi móng và phần thân công tình Gối cách chấn da lớp có nhiễu dạngnhư gối cao su tự nhiên NRB (Natural Rubber Bearing), gối cao su cổ độ cản caoHDRB (High-Damping Rubber Bearing) và gối cao sử lõi chi LRB (Lead Rubber

Bearing) Các gối cách chin này thường bi hạn chế trong việc sử dung do có trong lượng lớn và giá thành cao Do vậy, chúng thường được sử dụng cho các công tình.

dân dung cao ting, có tằm quan trọng cao ở những nước phát tiễn như Hoa Kỳ, Nhật

Bản, Italia, New Zealand,

Gói sách chin din hỗ cất soi FREI (Fiber Reinforced ElistomericIolator) kết quảtrong việc nỗ lực giảm trọng lượng, giá thành gối cách chan đa lớp Gối cách chan dinhii cốt sợi có cấu tạo tương tự như gỗi cách chắn đa lớp thông thường nhưng các lớp

a thép được thay thé bởi các lớp/tắm sợi gia cường Gối FREI được kỳ vọng sử dụng.

cho các công trình din dung trung và thấp ting chịu động đất ở những nước dang phát

triển như Việt Nam.

6 Việt Nam, theo bản đỗ phân ving động đất chu kỳ lặp $00 năm do Viện Vật lý địa

cầu lập thì ở nước ta một phần lãnh thổ phía Bắc có khả năng xảy ra động đất mạnh

sắp VII (theo thang MSK-1964) trơng ứng với gia tốc nén từ 0,12g đến 0,248 (rong

đồ ø là gia the trọng trường) phần lãnh thổ còn li có thể xảy ra động đất trung bình

yếu và rất yếu Từ năm 1900 đến 2006 đã ghỉ nhận được 115 trận động đất từ cắp VI +

VIE (45 + 4,9 độ tichter) ở khắp các vùng lãnh thổ nước ta, 17 trận động đất cắp VIL

(6,0 + 5.9 độ richter) và một số trân động đất mạnh cắp VIII như ở Điện Biển Phủ nam

1935 (6,8 độ richter), ở Tuần Giáo - Lai Châu năm 1983 (6,7 độ richter) Các khu vực chịu động dit ở nước ta thường tập trung các công trình dân dụng trung và thắp tả

Do đó, việc đưa ra biện pháp giảm thiểu hư hong cho công trình dân dụng khi động dit

xây ra ở các khu vực này là ci thiết

Tiêu chuẩn it kế công tình chịu động đất của Việt Nam TCVN 93862012 đã đề

cập đến việc sử dụng gối cách chấn để giảm hư hỏng cho công trình chịu động trong chương 10, Tuy vậy, những quy định trong tiêu chuẩn này mới chỉ là những khái

niệm, những quy định cơ bản về công tinh sit dụng gối cách chấn đấy, Tiêu chun

chưa cung cấp quy trình từng bước lựa chọn kích thước gối cách chắn cho một công

trình cụ the, đặc iệtlà V8 gỗi cách chấn đàn hồi cốt si

Hiệu quả cách chấn của công trình sử dụng gối cách chấn chịu động đắt đã được một

tác giả trên thé giới nghiên cứu Tuy vậy, các nghiên cứu này chủ yêu về công trình.cao ting sử dụng gối cách chin da lớp thông thường, Có rit ít nghiên cứu vỀ hiệu quảcách chấn của công trình trung và thấp ting sử đụng gối cách chấn din hồi cốt sợiFREI chịu động đất

Với ý đo rên di "Nghiên cứu cơ Khoa học ứng đụng gế cách chin din hicốt sợi cho công trình dân dụng trung và thấp ting chịu động đất" là

thiết nghiên cứu

2 Mục đích của đề tài

«Tim hiểu về các biện pháp giảm chắn cho công trình thiết kế chịu động đất trên thé

giới và ở Việt Nam

+ "Tim hiểu về các loại gối cách chấn da lớp, đc biệt là gi cách chấn din hồi cốt sợi + Tìm hiểu về các đặc tính cơ học của gỗi cách chắn đản hỏi cốt sợi.

uất quy trình các bước lựa chọn kích thước gối cách chấn din h

dụng cho các công trình dân dụng trung và thấp ting chịu động đắt

tn chấn din hồi cốt sợi (với

+ So sánh ứng xử của công trình dân dụng sử dụng gối

kích thước vừa lựa chọn) với ứng xử của công trình móng cứng chịu cùng gia tốc néncủa một trân động đất để thấy được hiệu quả cách chin của công trình sử dụng gối

cách chấn din hồi cốt sợi.

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

‘© Thu thập thông tin, tà liệu nghiên cứu: Tiêu chuẩn thiết

4 Việt Nam TCVN 93862012, tiêu chuẩn Hoa Kỳ ASCE/SEI 7-10, các bài báo khoa

"học, giáo trình, tà liệu tham khảo liên quan đến

kế công trình chịu động đất

tải nghiên cứu.

+ Phương pháp phân tích mồ hình số bằng phần mềm SAP2000

+ Phuong pháp tính toán xử lý, tng hợp số liệu, từ đó út ra kết luận

4, Kết quả dự kiến đạt được

+ Để xuất quy trình các bước lựa chọn kích thước gối cách chin đàn hai cốt sợi sửdụng cho các công tình dân dụng trung và thấp ting chịu dng đất theo tiêu chun

Hoa Ky ASCE/SEI 7-10 Có ví dụ tính toán cụ thé cho các công trình khác nhau ở Việt Nam với igu giả định.

+ Nghiên cứu hiệu qua cách chấn của công tình sử dụng gối cách chắn đàn hồi cốt

soi bằng cách so sánh ứng xử của công trình sử dụng gối cách chin din hồi cốt sợi

(với kích thước vữa lựa chọn) với ứng xử của công tình móng cứng chị cing gia tốc

nên của một trận động đất

CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢM CHAN,GÓI CÁCH CHAN DAY

1.1 Giới thiệu chung

Động dit là một hiện tượng thiên nhiên gây ra rắt nhiễu thảm hoa cho con người vàsắc công tình xây dựng Để bảo vệ công tinh và hạn chế những ảnh hưởng nguy hiểmtrên công trình khi động đất xảy ra từ nhiễu năm qua một số giải pháp giảm chin đã

được đề xuất, nghiên cứu và áp dụng Các giải pháp giảm chắn này có mục đích chủ

yếu là tăng khả năng kháng chắn của công trình, đảm bảo cho công trình đủ khả năng.

chịu lực, giảm hư hại về kết cấu cũng như hư hỏng đồ đạc, thiết bị sử dung trong công

trình dưới chuyển vị nền của các trận động đất

Theo quan diém thiết kế công tình chịu động đắt hiện đại, việc thiết kế một công tỉnhxây dựng cin đảm bảo hai tiêu chỉ liên quan chặt ché với nhau (Lê Xuân Tùng, 2012),

46 là

+ Đảm bảo kết cấu có khả năng chịu lực lớn tong miễn dân h

«Đảm bao cho kết cầu có khả năng tiêu tán năng lượng do động đất truyền vào, thông.

qua biển dạng déo trong giới han cho phép hoặc thông qua các thiết bị hip thy năng

lượng.

Một trong những quy định cơ bản của các tiêu chuẩn thiết kế công trình chịu động đắt

hiện dai là tạo cho kết cầu công trinh một độ ben đủ lớn và một độ dẻo thích hợp:

‘+ Độ bền đủ lớn nhằm gia tăng khả năng chịu lực của kết cấu.

+ Độ déo thích hợp nhằm giúp công trình có khả năng tiề tần năng lượng và có sự

cân bằng hài hòa v8 mặt động lục học Bởi tác dụng rung lắc của động đt làm phát

sinh chuyển vị và gia tốc trong công tình Nêu công trình có độ cứng lớn thi gia tốc

sn từng ting sinh ra sẽ có giá tr lớn và tăng lên theo chiều cao công tình, gây hậu

aqua là rơi, nghiêng, đỗ, hư hỏng đỗ đạc rong công tình dồn đến thiệt hại về mặt kính

tế Ngược Iai, nếu công trình quá mềm thi chuyển vị tương đối giữa các tng là rất lớn,

gây biến dạng ding kế cho cả công tình, lâm hư hại các nút ign kết của khung chịulực, nữttường, vênh cửa Ngoài ra, dao động của công trình cũng phát sinh đáng kếgây ảnh hưởng đến (âm lý của người sinh sống và làm việc trong tòa nhà

(Quan niệm thiết kế hiện đại đã lưu ý thêm phương điện năng lượng do động đắt truyềnvào công tình Việc thiết kế và tính toán sao cho kết cấu có Khả năng liều tin phin

lượng này có một ý nghĩa quan trọng nhằm giúp công tinh làm việc hiệu quả

nhất khi có động dat xảy ra.

Véi quan niện trên, một số phương pháp đã vi đang nghiên cứu, ấp dụng để giảm hư

hồng cho công tinh chịu động đắt, nhằm hip thụ và tiêu tan đều năng lượng động đất

cho toàn bộ công trình cũng như trắnh hiện tượng suy yêu cục bộ din đến phá hoại đó

là giải pháp giảm chin và cách chin cho công trình Có nhiều phương pháp giảm chiđược nghiên cứu, trong đó có ba phương pháp chủ yếu là giảm chấn thụ động, giảm

chin chủ động và giảm chin bin chủ động,

1.2 Các phương pháp giảm chin

1.2.1 Giảm chin thự động

Là phương pháp giảm chấn mà nguồn năng lượng hoạt động của cae thết bị giảm chấn cđược lấy từ chính năng lượng dao động của bản thin công tinh mà không cin cung

cấp bắt cứ một nguồn năng lượng ngoài nào Năng lượng có thể được tiêu tần nhờ biến

đang déo, cân din nhớt và cản thủy lực trong các thiết bị giảm chắn Một số thiết bị

giảm chin như gối các chấn pitông giảm chin, damper,

1.2.3 Giảm chắn bán chủ động

La phương pháp kết hop gia giảm chin chủ động và giảm chin thụ động, trong đó

cần ít (nhỏ) nguồn năng lượng bên ngoài để duy tì hoạt động của các thiết bị giảm

chin, Hệ thống không trực ti hay loi bỏ nguồn năng lượng ngoài mà

thông qua kiểm soát một số thông số như độ cứng lò xo hoặc hệ số cản nhớt

1.3 Gắi cách chấn diy

1.3.1 Nguyên lý và hiệu quả cia gối cách chấn đấy

Khi động đất xảy ra, một nguồn năng lượng sẽ được giải phóng và lan truyền trong đắtnin gây nên chin động trong dit nền nên phương pháp hiệu quả nhất để hạn chế tác

động của động đắt đến công tình là tách rời công tình khỏi đắt nền Tuy nhiên, do

không thể tách rời hoàn toàn công trình với một lớp thiết bị nÊn nên người ta

ét cấu (phần thân công trình) và nằm bên

đặc biệt nằm bên dui khối lượng chính của

trên dai móng (phần kết cầu bên dưới) gọi là gối cách chắn đáy

Géi cách chấn đầy là một thiết bị phổ biển của phương pháp giảm chin thụ động Khi

sử dụng gối cách chắn đáy, năng lượng của động đất được tiêu tán nhờ chuyển hóathành động năng của công tình Có được điều này là do g6i cách chin có độ cứng theo

phương ngang thấp nên chịu được chuyển vị lớn của các trận động đắt, nhưng vẫn đảm

bảo độ cứng theo phương đứng để chịu được trọng lượng của công trình Khi động

xây ra (nên đất dao động), gối cách chắn đấy có biển dạng lớn, kết cầu phia trên nhời

có quán tính lớn nên chi chịu một dao động nhỏ Do vay, các hư hỏng của kết cu,

thiết bj trong công trình được giảm thiểu.

Hiệu quả cách chin của công tình sử dụng gối cách chin diy so với công ình thôngthường khi chiu động đất được thể hiện trong Hình 1.1 Công tình xây dụng thông

thường (công tinh móng cứng) được xây đựng trực iếp lên trên phần đài móng nằm

trong dit nền Do đó, dao động từ đắt nên được tryẺ thân

Khi một tận động đt xiy ra, dao động nề đất rất lớn được tuyển trựctiếp vào phần thân cá 1 din đến đỉnh của gia tốc sàn từng ting hoặc đỉnh của

chuyển vị tương đối giữa các tng của công tình có giá tri tương đối lớn vì lực quán

tính lớn Hậu quả là kết cấu bj hư hỏng, các thiết bị trong công trình bị hư hại như miễu tả trong Hình 1.1(@).

ce ting sẽ cổ giá tr lớn khi kết cầu phần thân mềm Khi kết cầu phin thân cứng sẽ

giảm chuyển vị tương đối giữa các ting nhưng lại khuếch đại giá tri đỉnh gia tốc sàn

từng ting theo chiều cao Do đó, gối cách chắn đáy được sử dụng để giảm thiểu đồngthời cả gi tốc sin từng ting và chuyển vị tương đối giữa các ting như Hình 1.1(b) Hệcách chấn đáy có thể chịu được trọng lượng lớn của công trình, chịu được biến dạnglớn của dao động đắt nền và hip thụ năng lượng của động đắt thông qua vòng lập tỄ1.3.2 Phân loại gỗi cách chấn diy

C6 bai loi gỗi cách chấn đáy dang được sử dụng ngày nay là gỗi cách chin trượt vàgối cách chin dạng đa lớp như Hình 1.2 dưới đây, trong đó gối cách chắn dạng da lớpđược sử dụng phổ biến hơn

(a) Géi cách chắn dạng đa lớp (b) Gối cách chin trượt

Hình L2 Cúc loại gối cách chắn đâyGối cách chấn trượt có các dang: Gối cách chắn trượt đơn FPS và gối cách chấn trượt

đôi DCFP Gối cách chin trượt đơn sử dụng hệ thống con lắc FPS, một gối FPS có

một bễ mặt cong trượt, có khả năng tạo ra lực phục hồi, trọng lượng của kết cấu bên

tiên được đặt trên một khớp trượt, có thé trượt trên bé mặt cong, ma sát giữa khớp,

trượ và bé mặt cong tạo ra độ cin cho g6i FPS Thay đổi bán kính

điều chinh độ cứng và chu kỳ dao động cơ bản của hệ Gối cách chắn trượt đôi - DCFP

có cấu tạo gồm hai mặt lõm làm bằng thép không gỉ, một khớp trượt làm bằng vật liệu

tất cong có thể

phi kim loại có bề mặt trên tiếp xúc với mặt lõm trên, mặt đưới tiếp xúc với mặt lôm

dưới: đồng thời khớp trượt được cầu tạo gdm hai phần tiếp xúc nhau mà hai phần này

có thể tự quay quanh nhau.

Gói cach chin dang đa lớp thông thường được cầu tạo từ nhiễu lớp cao su mồng vànhiều lớp lá thép chúng nằm xen kẽ và gắn kết với nhau để tăng độ cứng chịu nến cho

im để thép

sồi nhưng vẫn đảm bảo biển dạng cắt linh hoạt theo phương ngang vả hai

dày ở phần day và đình gối dé hiên kết với phần móng và phần thân công tình Cao sử

có thể sử dụng loại cao su tự nhiên hoặc cao su tổng hợp với đặc tính vật liệu mềm và

sẵn như không nén được Các lá thép gia cường xen kể với các lớp cao su để tăng độ

cứng chịu nén cho gỗi cách chắn Hai tắm để thép day ở đáy và đình gồi để liên kết gối

với phần đài móng và phin thân công trình thông qua liền kết bulöng như Hình 1.3

đưới đây.

Hình L3 Công nghệ thi công gối cách chin da lop thông thường

Luận văn này chủ yếu nghiên cứu vé gối cách chấn dang da lớp Gói cách chắn đa lớpthông thường dang được phát rin với nhỉ dạng khác nhau như gồi cao sử tự nhiên

NRB (Natural Rubber Bearing), g6i cao su có độ cin cao HDRB (High-Damping

Rubber Bearing) và gối cao su lõi chi LRB (Lead Rubber Bearing) Trong khi gối

i HRB sử dụng các hợp chit cao su có độ

ối LRB có một lõi chi ở rung tâm để tăng khả năng chịu nến Clu tạo các

dang g6i cách chin dan hồi thông thường được thể hiện rong Hình 1.4 dưới đây

ting mounting(eos) te (eos) ae

ruber ` ~ (ena ep)

inal tel ad inal tel

ha bo ‘han

(clip iin) (ict (ciel hp)

(@)NRB/HDRB (LRB

Hình 1.4, Các dang gối cách chin đản hồi thông thường.

CCác gối cách chin dạng da lớp thông thường được sử dụng rộng rãi chơ công trình sử

cdụng hệ cách chắn đấy với các mục dich khác nhau Tuy nhiên, cúc gối cách chắn này

thường có hạn chế trong việc sử dụng à có trọng lượng lớn và giá thành cao Quá trình

chế tạo gối da lớp tương dối phức tạp và tốn kém, đồi hỏi các lá thép được gia côngmỏng và cắt theo kích thước yêu cầu, thdi rửa bằng cất, làm sạch bằng axit và sau đồphi một lớp hợp chất kết dính Các lớp cao su và các lá thép được đặt vào một cái

khuôn va nung nóng dưới áp lực trong nhiễu giờ cho đến khi hoàn thành quá trình chế.

tạo Trọng lượng của gỗi cách chấn da lớp tương đối lớn, có được từ trọng lượng cia

°

các tắm thép và hai tim để thép day ở đầy và đình gối Giá thành và trọng lượng của

gối cách chin đa lớp thông thường là rào cán cho việc sử dụng rộng rãi chúng chocông trình chịu động đất Với những lý do này gối cách chấn đa lớp thường được sửdụng cho các công trình cao tang, có tằm quan trọng cao mà it được sử dụng cho côngtrình thấp ting chịu động đất ở những nước đang phát triển Nghiên cứu phát triển mộtdạng gối cách chin da lớp mới với trong lượng nhẹ hon và giá thành rẻ hơn dé áp dungcho công trình dân dụng thấp và trung ting chịu động dat ở những nước đang pháttriển như Việt Nam là một nhu cầu cần thiết

Gói cách chin din hồi cốt sợi (Fiber Reinforced Elastomeric Isolator, gọi tt là gối

FREI) là kết qua trong nỗ lực giảm trọng lượng và giá thành gỗi cách chin đa lớp,

được đề xuất lần đầu tiên bởi Kelly (1999) Gói cách chin din hồi cốt sợi có cấu tạo

tương tự như gối cách chin da lớp thông thường nhưng các lớp lá thép được thay thểbởi các Lap/tim sợi gia cường, xem Hình 1.5

thành

chế tạo p Do vậy, gối cách chắn din hồ cốt soi nh hơn và có gii lớp lá t

rẻ hơn gối cách chin đa lớp thông thường Gối FREI được kỳ vọng sử dụng cho các

10

sông tnh dân dụng thấp và trung ting chịu động đắt ở những nước dang phát triển

như Việt Nam

14 Tình hình sử đụng hệ gối cách chấn day trên thể giới và Việt Nam

LAL Trên thế giới

IAL Hoa Kỳ

Hệ cách chắn đáy đã được nghiên cửu va sử dụng vào công trình chịu động đất ở một

số nước phát triển trên th giới trong hơn một thé ki qua Ở Hoa Kỷ, việc áp dụng gốicách chin vào công tinh chịu động đất là khá sớm, có thể kẻ dn như Téa thị chínhThành phố San Francisco City Hall, bang California như Hình 1.6 dưới đây Công

trình này được xây dựng năm 1912 để thay thể cho công trình đã bị phá hủy sau trận

dụ bat Chiến

lược cải tạo sau trận động đất San Francisco năm 1906, là trang bị thêm ích

động đất San Francisco năm 1906 Đây là một trúc cổ điển n

chắn đáy và gia cường kết cấu bên trên bằng các tường bê tông chịu cắt Công trình

xây dựng lại này đã sử dụng $30 gối cách chấn đàn hdi cao su lõi chỉ LRB.

(a) Hư hỏng của công trình sau trận động đất San Francisco năm 1906

in

(b) Lắp đặt gối cách chắn ở toàn thị chính thanh phổ San francis

ad

i

(©) Công trình sử dung gỗi cách chắn day LRB năm 1912

Hình 1.6, Tòa thị chính thành phố San Franeiseo City Hall, Bang California, Hoa Kỳ

‘Toa thị chính Thành phổ Los Angeles City Hall (Hình 1.7) cũng là một trong những

công tình sử đụng gối cách chin đáy xây dựng từ khá sm ở Hoa Kỷ Tòa nhà này cókết cấu khung thép 28 ting, hoàn thành năm 1928, với tổng diện tích sản rơi vàokhoảng 83000 m?, Tòa nhà này bị nhiều hư hỏng trong trận động đắt Northridge 1994.Các har hông chủ yếu ở ting 25 và 26 - noi có kết cấu ting mm Sau đó, công tỉnhđược sửa chữa và lắp dựng gối cách chan đây để bảo vệ công trình khi động đất xảy ra

“Theo Nacim và Kelly (1999), công trình đã sử dụng 475 gối cách chin din hồi có cản

nhớt cao HDRB, cộng với 60 gối trượt và được bổ sung bởi 52 bộ giảm nhớt cơ học tại

mặt cách chắn Tổng giá trị sửa chữa công tình là 150 triệu USD, trong đó chỉ phí choa6i cách chin là 3.5 tiệu USD

Mình 1.7 Tòa thị chính Thành phổ Los Angeles City Hall, Hoa Kỳ

Ngoài ra có thể ké tới một số công tinh khác sử ung gồi cách chin diy ở Hoa Kỳnhư tòa nhà Marina Apartments, tòa nhà U.S Court of Appeals ở Thành phổ SanFrancisco, bang California sử dụng gối cách chắn trượt đơn FPS; trường học MackaySchool of Mines, Reno, Nevada sử dụng gối cán nhớt cao HDRB; tòa trụ sở Thànhphố Oakland City Hall; bệnh viên trường dai học phía nam California (University of

ir dun lì LRB:

Southern California hospital build ối cao su lõi

1.4.4.2 Nhật Bán

Nhật Bán - đắt nước Đông A thường xuyên có động đắt xây ra nên việc thiết kế

hur hỏng cho công tình chịu động đắt đã được xem như là au tiên hàng đầu rong thiết

tông trình ở Nhật Ban, Gối cách chắn đáy cũng là một trong các phương pháp giảm.chin được sử dụng phổ biển ở diy, Theo Nacim và Kelly (1999), công trình đầu tiên

sử dụng gối cách chin diy ở Nhật Bản được xây dụng năm 1986, Sau đó, số lượng

công trình sử dụng gối cách chin day tăng lên khoảng 10 công trình mỗi năm vào những năm 1990-1991 Số lượng công trình xây dựng sử dụng gối cách chin day ở

đây tăng lên ding kế sau trận động đt thảm họa Kobe thing giếng năm 1995, ude tin

có khoảng trên 80 công trình.

B

Tit cả dự án cách chin diy ở Nhật Bán đều được chip thuận bởi Ủy ban thường vụcủa Bộ Xây dựng, Nhi tòa nhà đã hoàn thành và đã tùng trải qua động đất, wong một

số trường hợp khả thi có thể so sánh ứng xử của nó với các kết cấu thết kế thôngthường Ứng xử của công tinh cách chấn đáy là rt tố, đặc bigt la ở các chuyển độngnên với gia tốc cao Hệ cách chấn thường được sử dụng nhiều nhất trong quá khứ làgối cao su tự nhiên kết hợp với thiết bị giảm chắn cơ học hoặc gối cao su li chỉ, và

gần đây là sự gia tăng sử dụng gối cao su tự nhiên có độ cản cao.

Hình 1.8 Trung tim Điện toán Bưu chỉnh Tây Nhật Bản, Sanda, Nhật Bản

Công tình lớn nhất trên thể giới sử dụng gối cách chắn đáy là Trung tâm Điện toán

Bưu chính Tây Nhật Ban tai West Japan Postal Computer Center được xây dựng ở

Sanda, Kobe, Nhật Bản (Hình L8) Tòa nhà có 6 ting được gia cường bởi 120 sốicách chấn din hồi lõi chỉ LBR Töa nhà được cách chin ở chủ ky 3.9s và xây dựng ở

vị tí cách Khoảng 30 km với tim chấn của trận động đất Hyogo-Ken Nanbu (Kobe)

năm 1995, nơi đã tri qua chuyển động nền khốc liệt trong trận động dit đỏ Căn bichai của tổng bình phương (SRSS) định gia tốc nén dưới gối là 400 emus? O41g) và đãđược giảm bởi hệ thông cách chin xuống là 127 ems? (031g) tai ting 6 Chuyển vị

ước lượng của gối cách chấn vào khoảng 12cm Không có hư hỏng nào cho công trình

cách chắn, nhưng tỏa nhà cố định đáy (móng cứng) bên cạnh được báo cáo là có nhiều.

hus hỏng Một tòa vin phòng cách chin diy nhỏ hơn được xây trén gối cao su có độ

cân cao (Viện nghiên cứu công nghệ Matsumura-Gumi, Hình 1.9) cũng bị ảnh hưởng

4

bởi tận động đất ở Kobe và cũng thé hiện hiệu quả tương tr Từ kết quả thể hiện ưu

việt của Trung tim Điện toán Bưu chính Tây Nhật Bản, đã có sự gia tăng nhanh chống

xề số lượng các tòa nhà sử dung gối cách chin đáy, đặc biệt à các chung cư vi các tba

nhà công

‘Theo số liệu thing kê của úy ban đặc biệt của Bộ Xây Dựng Nhật Bản, tin đến tháng

3 năm 1997, số lượng công tình sử dụng gối cách chan day là 393 Trong 393 toa nhà,c6 328 tòa là nhà ở, $4 ta là nhà công sở và một số tỏa nhà công năng khác bao gdmbệnh viện (31 tồn, tòa nhà cho chính quyền địa phương (22 tồ) Con số này tiếptục gia tăng nhanh ở những năm sau.

14.1.3 dn Độ

“Các nước Nam A như An Độ, Nepal, Bangladesh, Pakistan những ving gin day ni

Himalaya cũng thường xuyên hứng chịu những trận động dit với độ lớn từ nhỏ đến

lớn Sau những phá hoi của trận động đắt Killai, Maharashtra năm 1993 để Iai, một

"trường học và một trung tâm thương mại ở An Độ đã được xây dựng sử dụng g6i cách

chấn day Tương tự như vậy, Bệnh viện Bhuj mới (New General Hospital Bhuj

building) ở Hình 1.10 dưới dây được xây dụng tại Gujrat với hệ cách chấn đây sau trận

động đất Bhuj năm 2001

Is

Cöt đỡ gỗi cách chin

(©) Gối cách chan day sử dụng trong bệnh viện Bhuj mới

Hình 1.10, Công tinh bệnh viện Bhuj, Gujrat, An Độ

16

Hoe viện Công ng Guwahati (Indian Institute of Techonology Guwahati), An Độ là

một viện nghiên cứu được Chính phủ An Độ tu tiên nghiên cứu, phát triển về gỗi cách

chấn đây với sự tài te của Bộ Năng lượng nguyên tử Án Độ, Hình 1.11 th hiện côngtrình nhà khung bê tông cốt thép ba ting sử dụng gối cách chấn có độ can cao HDRB.huge thiết kế, xây dựng ngay trong khuân viên Học viện

Hình 1.11, Công trinh nhà cách chin day ở Học viện Công nghệ Guwahati, Ấn Độ

7

Hình 1.12 Téa nhà sử dụng gối FREI tại Tawang, Bang Arunachal Pradesh, An Độ,

Toa nhà đầu tiên trên thé giới sử dựng gối cách chắn đàn hôi cốt sợi được xây dựng ở

Ân Độ (Hình 1.12) Đây là tòa nhà kết cầu tường

‘Tawang, Bang Arunachal Prad

sạch hai ting sử dụng 14 g6i cách chấn din hồi cốt sợi FRET được nghiên cứu và phát

triển bởi Học viện Công nghệ Guwahati

14.14 New Zealand

Ton nhàcách chấn đấy đầu iên ở New Zealand là William Clayton ở Wellington, hoànthành năm 1981, Đây là tòa nhà đầu tiên trên thé giới được cách chin đáy trên gối cao

su lõi chì Kể từ khi hoàn thành, ba tòa nhà cách chấn đáy khác đã được xây dựng ở

New Zealand; hai trong số đó (Union House, Auckland, và Trụ sở cảnh sát

Wellington) được cách chan bằng phương pháp ống - cọc Tòa nhà Union House (Hình

1.13) là một hệ kết cầu khung bê tông cốt thép 12 ing Chuyển vị khổng chế được cho

ởi hệ thống cán bổ sung dựa tr hồi - déo của cácsự biến dạng di mm thép hình

nón mềm Trụ sở cảnh sát Wellington là một hệ kết cầu khung bê tông cốt thép 10 ting

và chuyển vị khống chế bị ảnh hưởng bởi bộ cân day - chỉ Bảo tang Quốc gia New

18

Zealand ở Wellington mới hoàn thành được cách chắn với 142 gi

tấm Teflon dưới các tường ching cắt.

cao su lõi chi và 36

Hình 1.13 Union House, Auckland, New Zealand.

Một tòa nhà cách chắn đáng chú ý khác nữa là tba nghị viện New Zealand Tòa nhà

vita mới được cải tạo bing cách chin đấy Ban đầu, tòa nghị viện có kế cầu tườngchịu lực được hoàn thành năm 1922 Téa nhà được củi tạo bằng việc sử dụng hon 514

ối cao su lõi chỉ

Một dự ấn cách chin khác là một xưởng in ấn ở Petone gin Wellington Tòa nhà nàyđược xây dựng trên các gối cao su lõi chì với mục đích bảo vệ các máy in, đây li cácthiết bị có kích thước lớn và d vỡ, Các máy in được làm từ sit đúc và cổ kích thướctương đương một tòa nhà 4 ting Kết cau tòa nhà bao xung quanh và được kết nồi với

19

các máy in Cả hệ kết cấu được cách chấn ở đáy.

1.4.1.5 Một số nước Châu Âu

Ở châu Âu, cách chin đấy được nghiên cứu tích cực ở Halia dưới sự bảo trợ của

National Working Group on Seismic Isolation (GLIS) GLIS có một lượng thành viên

rộng lớn bao gm các nhà nghiên cứu và các học viên; đã tổ chức một

đưa ra các hướng dẫn thiết kế cho hệ cách chắn

ội tháo và

Một vai tòa nhà đã được xây dung ở Italia sử dụng gối cách chắn đáy Một trong số đó

là Trung tâm quản lý mới của công ty viễn thông quốc gia (SIP), một tổ hợp của tònnhà 5:7 ting ở Ancona hình 1.14) Như một phan của dự án giới thiệu, một chung cơ

4 tầng mới được hoàn thành ở Squillace, Calabira với một sự đồng nhất, các tòa nhàtiếp theo được thiết kế tương tự Tòa nhà cách chi

cho Bộ Quốc Phòng Một thiết kế cách chắn đáy chuẩn hóa cho nhà chuyển đi, cũng

đầy thứ hai xây dựng ở Ancona

cho cả SIP, được phát tiển bởi Giuliani; một số được đặt ở vũng cổ địa chấn mạnh

Một dự ấn thử nghiệm cải tạo một tòa nhà mang tính di ích lịch sử đã hoàn thành ở Frigento miễn Nam Italia, Ngoài ra cồn có một vài dự án cải tạo kết cầu khác, ví đụ

như nhà thờ St, Peter đã được sửa chữa bằng việc sử dụng g6i cao su có độ cân cao,

20

1.42 Ở Vigt Nam

6 Việt Nam, các trận động đất với độ lớn trung bình và thấp thi thoảng xảy ra ở các

khu vực Tây Bắc như Điện Biên, Lai Châu, Sơn La; khu vực Trung Bộ như Nghệ An,

€ ết kế chịu động đắt ở Việt

“Quảng Nam, Thừa Thi sông trình dân dụng

Nam mới chi lưu ý đến việ thiết kể ct thép kháng chin cho công tình Có một côngtrình dan dụng duy nhất sử dụng một lớp đá cuội sỏi nằm giữa bản mặt trên của đàimông và dưới phần thân công trinh như một biện pháp cách chấn đáy, đ là Bệnh việnPhy sản Trung ương do Liên Xô cũ giúp Việt Nam xây dựng Từ đó đến nay, tuy HàNội, Thành phố IICM cing như nhiều địa phương khác đã xây dựng nhỉ công trình

có quy mô lớn và tim quan trong đặc biệt như Bảo tàng, Trung tâm Hội nghị Quốc

gia, nhà mấy lọc dẫu, sân bay quốc tẾ, nhưng vẫn chưa có công trinh dần dụng nào

dùng các thiết bị cách chấn day.

Thời gian gần đây, một số công trình giao thông như tuyến đường sắt trên cao HàĐông - Cát Linh (Hà Nội), tuyển Metro (Thành phố Hồ Chí Minh), một vài cay cầuhop tác thiết kế giữa Việt Nam và Nhật Bản như cầu Nhật Tân (Hà Nội) đã sử dụngcách chin day để hạn chế hư hong cho công tình khi chịu tải trọng động Các gốicách chắn cung cấp cho các dự án này là từ bởi công ty Kawakin, Nhật Bản Công ty

này đã có trụ sở tại Hà Nội và có nhà máy ở Hưng Yên.

Hình 1.15 Đường sắt trên cao Cát Linh ~ Hà Đông (Hà Nội)

2

Hình 1.16 Cầu Nhật Tân (Hà Nội)

Hình 1.17 Dự án tuyển Metro (Tp Hồ Chí Minh)

1.3 Tình hình nghiên cứu vé gối cách chấn đầy trong và ngoài nước

15.1 Ngoài nước

Gối cách chin đáy đã được nghiên cứu và áp dụng cho công trình dân dụng chịu động.đắt rên thể giới hơn một thé ky qua Tuy nhiên, hầu hét các nghiên cứu là về gối cáchchin đa lớp thông thưởng và gối cách chan trượt Géi cách chắn đản hồi cốt sợi FREL

là một loại cách chin đàn hồi da lớp mới dang được nghiên cứu và phát triển trong

2

hơn chục năm qua Một số nghỉ i cách chấn FREI này về cả thực nghiệm

và phân tích mô hình số được ligt kê dưới đây,

“Tác giả Mon và c (2102) đã ch ạo các ma

với kích thước thu nhỏ và thí nghiệm để xác định các đặc trưng cơ học của gỗi FRELCác mẫu gối FRET được chế tạo từ các loại sợi khác nhau như sợi carbon, sợi thủy

tỉnh, sợi nylon, sợi polyester Thí nghiệm được tiễn hành để xác định đặc trưng cơ học.

của các mẫu gỗi FREI với các loại sợi khác nhau và so sánh chúng với gối cách chắndin hồi hông thường với cing kích thước Thí nghiệm chỉ ra rằng hiệu quả của gối

cách chấn đàn hồi sợi carbon là cao hơn so với gối cách chắn đản hồi thông thường về

độ cũng chịu nén và hệ số cin nhớt Độ cứng chịu nén của gối đàn

hơn độ cứng chịu nén của gối din hồi sợi thủy tỉnh Tác giả kết luận

hồi cốt sợi FRET hoàn toàn có khả thi đẻ thay thé gối cách chắn đàn hỏi thông thường

SREI áp dung cho các công trình thấp ting thiết kế chịu động đắt.

“Tác giả Nezhad và ctv (2008) đã tiền hành thí nghiệm điều tra ứng xử ngang của

ồi cốt sợi FREI hình khối hộp khi chịu đồng thời tải trong

‘ich chất ain

thu nhỏ gd

-uyễn vi ngang vòng lập Kết quả thí nghiệm cho thấy độ

thẳng đứng không đổi

cứng ngang hiệu dung của gối FREI giảm dẫn khi độ lớn của chuyển vỉ tăng lê

“Tác giả Nechad về ctv (2011) đã tiến hành điều tra ứng xử theo phương ngang của gốiFREI hình khối hộp chữ nhật bằng phương pháp phn tử hữu bạn sử dụng phần mễmMSC Mare Ứng xử ngang của gỗi FREI về độ cứng ngang hiệu dụng, hệ số cản nhớt,

ớp cao su được so sánh với gối cách chắn đàn hồi thông thường

“Tác giả Osgovei và etv (2014) đã thục hiện nghiên cứu mô hình số các gối FREI hình

lãng trụ tron, Sau đó, kết quả phân tích mô hình số được so sánh với phương pháp,

phân toán học gần đúng đi tra lạ.

“Tác giả Ngo Van Thuyet và ctv (3016, 2017) đã tin hành diều tra ứng xử ngang củacác nguyên mẫu sối cách chấn din hỗ không liên kết U-FREL tong phòng thí nghiện,sau khi thi nghiệm các mẫu gối này được sử dụng vào công tinh thực tại Tawang,

Án Dộ Cá

vuông góc (0/901) do công ty METCO (Metal Engineering & Treatment Company

nguyên mẫu gối U-FREI ở nghiên cứu này sử dụng sợi cacbon hai hướngPvt Ltd.) có trụ sở ở Kolkata, An Độ sản xuất Các nguyên mẫu gồi cách chấn cốt sợi

2B

hai hướng vuông góc không liên kết U-EREI này được Chính phủ Ấn Độ cấp Bằngsáng chế sản phẩm quốc tế vào tháng 10 năm 2016 Hình 1.18 và 1.19 dưới đây thếhiện một nguyên mẫu gối cách chin din hỏi cốt sợi không liên kết U-FREI trongnghiên cứu của Ngo cùng cộng sự và công tình thực tế đầu tiên rên thể giới thiết kếchịu động dit bing cách sử dụng gối cách chin đàn hỗi cốt sợi U-PREI tại Tawang,

bang Arunachal Pradesh, An Độ.

Hình 1.18 Nguyên mẫu g6i U-FREI trong thí nghiệm của Ngo cùng cộng sự

Hình 1 19 Công trình đầu tiên trên thể giới thiết kế chịu động đắt bằng cách sử dụnggối cách chắn U-EREI tại Tawang, bang Arunachal Pradesh, An Độ (tháng 10/2016)

Nhu vậy, gối cách chắn FREI là một loại gối cách chắn đàn hồi da lớp mới, dang được.

thể giới trong hơn chục

chỉ phí rẻ Gối cách chin FREI phù hợp đi

phát triển trí im qua, được kì vọng áp dụng cho công trình.

trình ở các nước dang phát triển như Việt Nam.

24

1.5.2, Trong nước.

6 Việt

chịu động đắc Tá

lam, có một vài tác giả đã nạ cách chin áp dung cho công trình

Nguyễn Xuân Thành (2006) đánh giá về hi quả cách chấn

của nhà cao ting sử đụng gỗi cách chin chịu động đắc Tác giả Lê Xuân Huỳnh và

“Nguyễn Hữu Bình (3008) nghiên cứu giải pháp cách chắn với gối da lớp và gối trượt,

chỉ ra quy trình kĩ thuật và tính toán công trình chịu động đắt có gối cách chắn bản

“Tiêu chuẩn TCXDVN 375:2006, Tác giả Lé Xuân Tùng (2010) nghiên cứu vé phương

pháp thiết kế gối đa lớp thông thường Trong các nghiên cứu này, các te giả tập tung

nghiên cứu về gi cách chấn da lớp thông thường cho các công trình cao ting chịu

động đất Năm 2012, Bộ Xây dựng ban hành tiêu chuỗn TCVN 9386:2012 tiết kế

sông trình chịu động dit, trong đỏ có chương 10 nêu những quy định chỉ din về thiết

kế cách chấn diy Tuy vậy, vi ệc áp dụng còn gặp nhiều khó khăn, một phần do độ

phức tạp của công nghệ, thiết bị, một phần do người thiết kế chưa có điều kiện tìm

hiểu sâu va chưa hoàn toản tin tưởng vào tính khả thi của việc áp dụng.

cứu về phát triển gối cách chắn đàn hồi cốt 1 FREI cho công tình

in dung thấp tổng chịu động đất ở Vigt Nam, Tác gia Ngõ Van Thuyée (2017) đã

nghiên cứu về ứng xử ngang của gối cách chin đàn hồi cốt sợi chịu đồng thời tải rong

thẳng đứng và chuyển vị ngang vòng lặp Tuy nhiễn, hiệu quả cách chin của côngtrình dân dụng sử dụng gối FREI chịu động dắt chưa được làm rõ

Nhìn chung, ở trong nước, các nghiên cứu trong lĩnh vực chế ngự dao động công trình

còn chưa nhiễu, chỉ tập trung chủ yếu vào các bài toán lý thuyết Về số lượng, nếu kể

cả các nghiên cứu của các tác giả khác trong lĩnh vực cơ khí máy, máy công nghiệp,thì cũng chưa nhiều Việc iẾp tục nghiên cứu chế ngự dao động công tình dân dụngchiu động đắt bing gối cách chin day là cin thidt và có ý nghĩa ở Việt Nam hiện nay

1.6, Sự cần thiết của luận văn nghiên cứu

'Các khu vực xảy ra động đất ở Việt Nam thường tập trung các công trình din dụngtrung và thấp ting của các khu din cư Việc thiết kế giảm hư hỏng cho công tinh chịuđộng đất ở đây là cần thiết

Biện pháp được sử dụng pho biển nhất cho thiết kế công tình kháng chin là việc đặt

cốt thép gia cường kháng chắn cho công trình hoặc cấu tạo một số chỉ tit kết edu công

25

trình chịu được động đất theo qui định trong tgu chun như cấu tạo móng, cấu tạo cột

cấu tạo dim, đặt cốt đai gia cường ở nút khung, đt tang mềm cho nhà cao ting Việc

lầm này sẽ làm tăng kinh phí xây đựng công trình Hom nữa, nó cũng làm tăng trọng

lượng bản thân công trình Điều này sẽ dẫn đến lực quấn tỉnh công trình tăng lên khỉ

công trình chịu tải trọng động.

"Một biện pháp khốc dé giảm chin cho công tinh thiết kế chịu động đất đã được để cậpđến trong tiêu chuẩn thiết kế công trình chịu động dat hiện hành TCVN 9386:2012điền thân fi Tiêu chuẩn TCXDVN 375:2006) là sử dụng cách chấn diy Tuy vậy, chưa

có công trình dân dụng nào thực sự sử dụng gối cách chấn day để giảm hư hỏng cho

công tình dân dụng chịu động đất

Hiệu quả cách chin của công tình sử dụng gối cách chấn đầy chịu động đất đã được

mot số tác giả trên thé giới nghiên cứu Tuy nhiên, các nghiên cứu này chủ yếu vẻcông trình cao ting sử dụng gối cách chấn đa lớp thông thường Có rất ít nghiên cứu

về hiệu quả cách chắn của công trình trung và thấp tng sử dụng gồi cách chắn đàn hồi

cốt sợi chịu động đắt Géi cách chấn đàn hồi cốt sợi đang được nghiên cứu, phát triển

trên thể giới và được kì vọng áp dung cho công tình dân dụng thấp ting với ch phí rẻ

và trọng lượng nhẹ hơn gối đa lớp thông thường Từ những phân tích trên cho thị

tài "Nghiên cứu cơ sở khoa học ứng dụng gối cách chin din hồi cắt sợi cho côngtrình dân dụng trung và thấp tang chịu động đất ° là đề tài mới, cần thiết nghiên cứu.Nội dung chính của a8 tà

+ Nghỉ

đất, thiết bị gối cách chắn đáy,

cứu tổng quan về các biện pháp giảm chắn cho công trình thiết kế chịu động

+ Nghị

Tà gối cách chắn đàn hồi cốt sợi FREL

cửu về các loại gối cách chấn đa lớp và đặc tinh cơ học của chúng đặc biệt

+ Để xuất quy trinh các bước lựa chọn kích thước gối cách chấn din hồi cốt sợi sửdụng cho các công tình dân dung trung và thấp ting chịu động đất dựa tiền tiêu chuẩnHoa Kỳ ASCE/SEI 7-10.

+ Nghiên cu hiệu quả cách chin của công trình sử dụng sốtsợi FREI bằng cách so sánh ứng xử của công tinh sử dụng gỗi cách chấn đàn hồi cốt

26

ng xử của công trình móng cứng chịu cùng gia tốc nén của một trận động dit Phương pháp nghiên

s Thu thập thông tin, tài liệu nghiê

4 Việt Nam TCVN 93862012, tiêu chuẩn Hoa Kỳ ASCE/SEI 7-10, các bài báo khoa

học, tài iệu tham khảo liên quan đến đề tài nghiên cứu

cứu: Tiêu chuẩn thiết kế công trình chịu động đất

+ Phương pháp phân tích mô hình sé bằng phẳn mm SAP2000

+ Phương pháp phân tích, tính toán, xử lý số liệu đẻ đưa ra kết luận.

Phạm vi nghiên cứu cũa đề tài:

+ Nghiên cứu ứng dụng gối cách chấn đàn hồi cốt sợi vào công trình dân dụng trung.

và thấp ting chịu động đất bằng mô phỏng số.

‘Pham vi ứng dụng của dé tài:

+ Công trình dân dung trung và thấp ting sử dụng gối cách chấn đàn hồi cốt sợi chịu

động đắc

Kết luận chương 1

+ Có ba phương pháp giảm chin đang được sử dụng hiện nay là giảm chắn thụ động,

giảm chắn chủ động và giảm chắn bán chủ động Gối cách chắn đáy là một thiết bị phổ

biến của phương pháp giảm chin thụ động

+ Có nhiều loại gối cách chấn: Gỗ cách chắn trượt Gốichân đa lớp lại chia ra nhiều dạng như gối cao su tự nhiên NRB, gối cao su có độ cản.cao HDRB, gối cao su lõi chỉ LRB và gi din hd cốt sợi FREI, trong đó gối EREI làloại gối đa lớp mới phát triển trong vài chục năm trở lại day

«Gối cách chin được nghiên cứu và ng dụng rộng rai ở những quốc

đang phat tiễn nằm trong vùng thường xuyên xây ra động đắt như Hoa Kỷ, Nhật Bản,

‘New Zealand, Chỉ Lê, Italia,

+ © Việt Nam thi thoảng xây ra các trận động đất với độ lớn thấp và trung bình ở vùng Tây Bắc, Trung Bộ Việc nghiên cứu biện pháp để giảm hư hỏng cho công trình.

27

dân dạng trùng và thấp chịu động đất là cần thiết Biện pháp được sử dụng ph biến

hiện nay cho thiết kế công trình kháng chấn là việc đặt cốt thép gia cường kháng chin

hoặc cầu tạo một số chỉ iết kết cẩu công tinh chịu được kháng chin theo tiêu chunquy định Việc sử dụng gỗi cách chấn để giảm hư hỏng cho công tình dân dụng chịuđộng đất đã được nói đến trong tiêu chuẩn TCVN 9386:2012 nhưng chưa được ứng

dụng vào công trình thực t

+ Gối FREI là một lại gối cách chắn din hồi đa lớp mới, được kỳ vọng sử dụng chocông tình din dụng trung và thấp ting ở những nước dang phát triển Ở Việt Nam córit ít nghiên cứu về loại gối cách chấn FREI này Việc nghiên cứu ứng dung gối cáchdin hồi cốt sợi vào công trình dân dụng trung và thấp tng chịu động đất ở những

nước dang phát triển như Việt Nam là có ý nghĩa thực tiễn

28

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC TÍNH CƠ HỌC VÀ VIỆC MOHÌNH HÓA GÓI CÁCH CHAN ĐÀN HOI COT SỢI TRONG CONG

‘TRINH CHIU DONG DAT

2.1, Giới d

động đất u về các tiêu chuẩn thiết kế gối cách chấn đáy cho công trình chịu

“Thiết kế các công trình dân dụng chịu động đất sử dụng gối cách chin đáy được trìnhbay trong tiêu chuẩn của Hoa Kỷ: trước đây là tiêu chuẩn UBC-1997, sau nảy được

thay thé bằng tiêu chun ASCE/SEI 7-10 Nhĩng quy định liên quan đến các yêu cầu

thiết kế cho công trình cách chin đáy trong các tiêu chuẩn này là tương tự nhau Tuy

nhiễn, tinh toán theo tiêu chuỗn UBC-1997 phức tạp hơn so với tính toán theo tiêu

chuin ASCE/SEI 7-10 Điều này đã được nhắc đến trong tài iệu của Naeim và Kelly

(1999) Tiêu chuẩn ASCE/SEI 7-10 có một

1997, Vì vậy, trong nội dung chương này giới hạn những quy định về yê ci thiết kế

ti cải tiến hơn so với tiêu chuẩn cho công trình sử dụng cách chắn đáy là trên nền tiêu chuẩn ASCE/SEI 7-10

UBC-“Tiêu chuẩn ASCE/SEI 7-10 chủ yếu đưa ra các quy định tong việc thiết kế các công

trình xây mới sử dụng g6i cách chấn chắn đáy Các dự án sửa chữa, nâng cấp thêm hệ

su chuẩn ASCE

gối cách chin diy vio các công trình có sin đều không tuân theo

hoặc UBC một cách chặt chẽ (Naeim và Kelly, 1999) Các quy định trong tiêu chuỗn

ASCE/SEI 7-10 được viết một cách tổng quát cho công tình sử dụng gối cách chinđấy, mà không cụ thé cho bắt kỳ một loi gối cách chin đây nào, Yêu cầu chung chotắt ky một hệ cách chắn đầy là phải dn định về chuyển vị cường bức và trọng lực

ết kế theo tiêu chuẩn ASCE/SEI 7-10 được

Cong trình sử dụng ich chấn đáy t

kỳ vọng s

trận động đắt trung bình và lớn Đây không phải là giải pháp để giảm chỉ phí xây dựng.

tốt hơn công trình thông thường sử dụng móng cứng dưới tác động của các

sông trình mà là để giảm tối thiểu hư hỏng cho công trình bằng cách sử dung các gối

sách chấn day để cho phép ứng xử đản hồi của kết cầu phin thân công tinh và ữ giá

tr gia tốc sàn từng ting nhỏ khi động đất xây ra

6 Việt Nam, tiêu chuẩn thiết kế công trình chịu động đắt TCVN 9386:2012 đã dé cậpdến sử dụng gối cách chin đây để giảm hư hỏng cho công tình chịu động đt trongchương 10, Tuy vậy, những quy định trong tiêu tiêu chuẩn mới chỉ đưa ra những khái

29

niệm cơ bản, những quy định ow bản vỀ công tình sử dụng gối cích chin diy Tiêuchuẩn chưa cung cắp quy trình từng bước lựa chọn kích thước gối cách chắn đàn hồi

cho công trình dân dụng cụ thé, đặc biệt là về gối cách chắn đản hỗi cốt sợi.

“rong nội dung chương này, quy tinh lựa chọn kich thước gối ích chấn din h

dạng cho công trình dân dung chịu động đất ở Việt Nam theo các quy định ở

chuẩn ASCE/SEI 7-10 được trình bày Chỉ tiết các bước tính toán được xây dựng rõ

ràng, phù hợp với điều kiện dat nén ở Việt Nam Mục tiêu của chương này là dé hỗ trợ

cho các nhà nghiên cứu kháng chắn, nhà tht kế, những kĩ sư xây đụng Bitch tính

toán, lựa chọn kích thước gối cách chấn da lớp áp dụng cho các công trình dân dụng

chịu động đất Từ đó, việc thiết kế, sử dụng gối cách chin đa lớp vào công trình dân

dạng chịu động đắt trở nên dễ dàng hơn và có tính khả th cao hơn Ngoài ra, trongchương này còn trình bảy các đặc tính cơ học của gối cách et

cách chấn din hi

đa lớp, đặc biệt là gí

cách chấn

soi FREL Thêm vào đó, phương pháp mô hình gi

trong phần mềm mô phòng SAP2000 được trình bày

2.2 Các đặc tinh cơ học của gối cách chắn đa lớp, đặc biệt là gối cách chin đàn

ồi cốt sợi

2.2.1 Hệ số hình dang

XMột trong những thông số quan trọng trong thiết kể gối cách ch

‘Theo Naeim và Kelly (1999), hệ số hình dạng (S) được định nghĩa bằng tỷ lệ giữa diện

Đặc biệt, đối với gối cách chắn có mặt cắt ngang hình vuông cạnh là a, hi hệ số hình

dang của gối là

30