Ĉһt vҩQÿӅ
ĈӝQJÿҩt là sӵ rung chuyӇn, lҳc mҥnh hoһc xê dӏch cӫa bӅ mһW7UiLÿҩt do sóng ÿӏa chҩt hoһc các hiӋQWѭӧng khác do núi lӱa hoһFÿLӅu kiӋn kiӃn tҥRÿӏa chҩt gây ra Quá trình chuyӇn dӏch cӫa lӟp vӓ 7UiLÿҩt tҥo ra các ӭng suҩt hoһc tích tө QăQJOѭӧng, khi các áp lӵFQj\YѭӧWTXiQJѭӥng chӏu lӵc cӫa các lӟSÿҩWÿiWKuVӁ dүQÿӃQFiFÿӭt Jm\1ăQJOѭӧng tích tө tҥi các khu vӵFÿӭWJm\ÿӝt ngӝt ÿѭӧc giҧi phóng sӁ gây ra ÿӝQJÿҩt Quá trình này tҥo ra nhӳQJUXQJÿӝng mҥnh hay còn gӑLOjVyQJÿӏa chҩt, lan ra tӯ ÿLӇPÿӭWJm\EDQÿҫu NhӳQJWiFÿӝng chӫ yӃu cӫDÿӝQJÿҩt là gây thiӋt hҥi cho FRQQJѭӡi vӅ tính mҥng và sӭc khӓe, phá hӫ\FѫVӣ vұt chҩt ± hҥ tҫng kӻ thuұt và mӝt sӕ hұu quҧ nghiêm trӑng khác
Hình 1 1 Mô ph͗QJÿͱWJm\ÿ͓a ch̭WJk\UDÿ͡QJÿ̭t
Theo xu thӃ phát triӇn, ciFÿ{WKӏ hiӋQÿҥi không thӇ thiӃu hình ҧnh cӫa các tòa nhà cao tҫng Có thӇ nói các tòa nhà cao tҫQJYjÿ{WKӏ có mӕi quan hӋ mұt thiӃt vӟi nhau Nhà ӣ cao tҫng có vai trò quan trӑng trong viӋFÿӏnh hình diӋn mҥRÿ{WKӏ và xu Kѭӟng phát triӇn bӅn vӳQJFKRÿ{WKӏ ÿy7X\QKLrQYLӋc các công trình xây dӵng ngày càng phát triӇn vӅ chiӅXFDRFNJQJWӗn tҥi mӝt sӕ QJX\FѫWLӅm ҭn Theo sӕ liӋu thӕng kê tӯ ÿҫu thӃ kӹ ;;ÿӃn này, trên thӃ giӟLÿm[ҧ\UDKjQJWUăPWUұQÿӝQJÿҩt mҥnh vӟi
FѭӡQJÿӝ cӵFÿҥi lӟQKѫQÿӝ richter và rҩt nhiӅu nhӳng trұQÿӝQJÿҩt nhӓ xҧy ra hàng ngày, hàng giӡ trên Trái ÿҩt cӫa cK~QJWDYjFy[XKѭӟng xҧy ra ngày càng nhiӅu
Vì thӃ ÿӇ ÿҧm bҧRDQWRjQFKRFRQQJѭӡi khi sӱ dөng các công trình cao tҫng thì vҩn ÿӅ kháng chҩQÿmÿѭӧc chú trӑng nghiên cӭu rҩt nhiӅu trên ThӃ giӟi và ӣ ViӋt Nam Ĉӕi vӟi thiӃt kӃ kӃt cҩu các công trình xây dӵng nhà nhiӅu tҫQJWKѭӡng các dҥng tҧi trӑng tác dөQJWKHRSKѭѫQJQJDQJQKѭJLyEmRYjÿӝQJÿҩWÿѭӧc các kӻ VѭOѭXWkP rҩt nhiӅu do các dҥng tҧi trӑQJWiFÿӝQJQj\ÿһt ra các thách thӭc không nhӓ do ӭng xӱ cӫa kӃt cҩu, dҥng tҧi trӑQJWiFÿӝng rҩt phӭc tҥSNKyOѭӡngĈһt biӋt, vӟi hiӋQWѭӧng biӃQÿәi khí hұXFiFWiFÿӝQJJLyEmRYjÿӝQJÿҩt diӉn ra càng ngày càng phӭc tҥp vӅ cҧ FѭӡQJÿӝ và tҫm hoҥWÿӝng
Hình 1 2 Công trình b͓ phá hͯ\GRÿ͡QJÿ̭t
9LӋW1DPOj4XӕFJLDkhông nҵPWURQJNKXYӵFKRҥWÿӝQJPҥQKFӫDÿӝQJÿҩW Tuy nhiên, WKLrQWDLOjNK{QJWKӇGӵEiRWUѭӟF 7KHRWKӕQJNr QѭӟFWDWӯQJSKҧLFKӏXWUrQWUұQÿӝQJÿҩWFyFѭӡQJÿӝOӟQQKӓNKiFQKDXFөWKӇ9LӋW1DPWӯQJJKLQKұQWUұQÿӝQJÿҩWUҩWOӟQOjÿӝQJÿҩWĈLӋQ %LrQQăPYӟLFѭӡQJÿӝÿӝ5LFKWHU
[ҧ\UDWUrQÿӟLÿӭWJү\V{QJ0m7UұQOӟQWKӭKDLOjÿӝQJÿҩW7XҫQ*LiRQăP YӟLFѭӡQJÿӝÿӝ5LFKWHU[ҧ\UDWUrQÿӟLÿӭWJү\6ѫQ/D1JRjLUDYQJQJRjLNKѫL 1DP7UXQJ%ӝQăPFNJQJFyWUұQÿӝQJÿҩWÿӝ5LFKWHUWKXӝFӣYQJELӇQ 9NJQJ7jX3KDQ7KLӃW7UұQÿӝQJÿҩWQj\Qj\ÿLFQJKLӋQWѭӧQJSKXQWUjRQ~LOӱD +zQ&KRLWUrQÿӟLÿӭWJm\NLQKWX\ӃQ-9jÿһFELӋWWӯQăPWUӣOҥLÿk\ FyYҿQJj\FjQJ[XҩWKLӋQQKLӅXWUұQÿӝQJÿҩWKѫQFyQăPQKLӅXKѫQWUұQ
Hình 1 3 B̫Qÿ͛ ÿ͓a ch̭t ki͇n t̩o Vi t Nam và Bi͋QĈ{QJÿ͇QQăP [16]
Khi kӃt cҩu chӏu tҧi trӑQJWiFÿӝng chӏu tҧi trӑQJWiFÿӝQJWKHRSKѭѫQJQJDQJWiF ÿӝng cӫDÿӝQJÿҩt lên công trình thuӝc dҥQJQj\ÿһc biӋt là tҧi trӑQJÿӝng gây ra dao ÿӝng cho kӃt cҩu và có thӇ làm cho kӃt cҩu trӣ nên nguy hiӇPKѫQ'RÿyYLӋc phân tích ӭng xӱ ÿӝng lӵc hӑc công trình phҧLÿѭӧc nghiên cӭu, tìm hiӇXÿӇ thu thұp các kӃt quҧ PjTXDÿyWKXÿѭӧc ӭng xӱ cӫa kӃt cҩXÿӕi vӟi các dҥng tҧi trӑng phӭc tҥSQKѭ ÿӝQJÿҩWÿӇ tӯ ÿyÿӅ xuҩt nhӳng giҧi pháp cҫn thiӃWÿӇ có giҧi pháp xӱ lý nhҵm gia WăQJ ÿӝ an toàn cho kӃt cҩu Theo các giҧi pháp phә biӃQ WKѭӡQJ ÿѭӧc áp dөng, ÿӇ công trình DQWRjQKѫQNKLFKӏu tҧi trӑng ngang có tính phӭc tҥp, các kӃt cҩu trong công trình WKѭӡng ÿѭӧc thiӃt kӃ WăQJWLӃt diӋQÿӇ WăQJÿӝ bӅn, giҧm ӭng suҩt và mӭFÿӝ chӏu ÿӵng cӫa cҩu kiӋn Tuy nhiên, giҧi pháp này mang lҥi hiӋu quҧ FKѭDFDRGRWăQJWLӃt diӋn cҩu kiӋn thì dүQÿӃn khӕLOѭӧQJWăQJ, QJKƭDOj lӵFTXiQWtQKFNJQJWăQJWKHRNKLKӋ chӏu tҧi trӑQJÿӝng do vұy cҫn có giҧLSKiSNKiFKѫQÿӇ giҧi quyӃt bài toán này
GiҧLSKiSÿѭӧFÿӅ xuҩWÿyOjJLҧm chҩQĈӇ ÿҧm bҧo sӵ an toà-n cho kӃt cҩu chӏu lӵFSKѭѫQJSKiSWKѭӡng sӱ dөng là sӱ dөng thiӃt bӏ làm giҧPGDRÿӝng Cùng vӟi sӵ phát triӇn cӫa khoa hӑc công nghӋ, các nhà khoa hӑc, kӻ VѭÿmQJKLrQFӭXYjÿѭDUDUҩt nhiӅu loҥi thiӃt bӏ kháng chҩn hiӋu quҧ QKѭWKLӃt bӏ cách chҩQÿi\WKLӃt bӏ giҧm chҩn FyÿLӅu khiӇn, thiӃt bӏ giҧm chҩn không có ÿLӅu khiӇn hoһc kӃt hӧp thiӃt bӏ cách chҩn vӟi thiӃt bӏ giҧm chҩn
Hình 1 4 M͡t s͙ lo̩i thi͇t b͓ kháng ch̭QÿL͋n hình
Các hӋ thӕng làm giҧPGDRÿӝng cho kӃt cҩu chӫ yӃXÿѭӧc sӱ dөng trên ThӃ giӟi hiӋn tҥi rҩWÿDGҥQJQKѭQJQKuQFKXQJÿѭӧc chia thành ba loҥLFKtQKQKѭVDX
- HӋ cô lұSÿӏa chҩn (Seismic base isolation) bao gӗm các thiӃt bӏ gӕLÿjQKӗi, gӕi cao su lõi chì, gӕLPDViWWUѭӧt là loҥi thiӃt bӏ cách ly kӃt cҩu vӟLNtFKWKtFKGѭӟi nӅn móng (tác dөng cӫa tҧi trӑng ÿӝQJÿҩt) YjWKѭӡQJÿѭӧFÿһt tҥi chân móng công trình
- HӋ ÿLӅu khiӇn chӫ ÿӝng & bán chӫ ÿӝng bao gӗm các thiӃt bӏ QKѭhӋ giҵng chӫ ÿӝng, hӋ cҧn khӕLOѭӧng chӫ ÿӝng và bán chӫ ÿӝng , hӋ có thӇ WKD\ÿәLÿӝ cӭng hoһc ÿӝ cҧn Các thiӃt bӏ dҥng này hoҥWÿӝQJÿѭӧc nhӡ vào các nguӗQQăQJOѭӧng tӯ bên QJRjLÿLӋQNKtQpQôDӵa vào cỏc cҧm biӃn, thụng tin vӅ tҧi trӑng, vӅ GDRÿӝng cӫa F{QJWUuQKÿѭӧFÿѭD vӅ bӝ xӱ lý trung tâm Tùy vào lӵFWiFÿӝng, hӋ ÿLӅu khiӇn trung tâm sӁ xӱ lý tín hiӋu và ÿLӅu khiӇn sӵ vұn hành cӫa thiӃt bӏ nhҵm WăQJÿӝ cҧn hay phát lӵF ÿLӅu khiӇn chӕng lҥL GDR ÿӝng, chҷng hҥQ QKѭ FiF KӋ thӕng TMD (Tuned Mass
Damper) HӋ bán chӫ ÿӝQJFNJQJ\rXFҫu sӱ dөQJQăQJOѭӧQJÿӇ vұn hành, tuy nhiên thҩSKѫQVRYӟi hӋ chӫ ÿӝQJNKLQJѭQJFXQJFҩSÿLӋn, hӋ bán chӫ ÿӝng làm viӋFQKѭ hӋ bӏ ÿӝng
- HӋ WLrXWiQQăQJOѭӧng bӏ ÿӝng là các thiӃt bӏ hӋ cҧn kim loҥi, hӋ cҧn ma sát, hӋ cҧQÿàn nhӟt, hӋ cҧn chҩt lӓng nhӟt, hӋ cҧn khӕLOѭӧng, hӋ cҧn chҩt lӓng HӋ không cҫn phө thuӝc thuұWWRiQÿLӅu khiӇQFNJQJQKѭQJXӗn QăQJOѭӧng cung cҩp trong quá trình hoҥWÿӝng
7KHR ÿy FKӭF QăQJ FKtQK Fӫa hӋ WLrX WiQ QăQJ Oѭӧng bӏ ÿӝQJ Oj WKD\ ÿәL ÿһc WUѭQg cӫa kӃt cҩXQKѭWtQKFҧQYjÿӝ cӭng Do dӉ dàng lҳSÿһt và mang lҥi hiӋu quҧ cao trong viӋc giҧPGDRÿӝng cho kӃt cҩu nên hӋ WLrXWiQQăQJOѭӧng bӏ ÿӝQJWKѭӡng ÿѭӧc áp dөng trong các công trình xây dӵng dân dөng ThiӃt bӏ giҧm chҩn bҵng hӋ cҧn chҩt lӓng (Tuned Liquid Dampers, TLD) là loҥi thiӃt bӏ dҥng hӋ WLrXWiQQăQJOѭӧng bӏ ÿӝng thuӝc loҥLÿѫQJLҧn, dӉ dàng sӱ dөng và lҳSÿһt linh hoҥt vào các công trình xây dӵng GiҧLSKiSQj\FNJQJÿm[Xҩt hiӋn trên thӃ giӟLNKiOkXYjÿѭӧc ӭng dөng nhiӅu công trình thӵc tӃ7X\QKLrQFKRÿӃn này giҧi pháp này vүQÿDQJOjYҩQÿӅ thӡi sӵ WURQJOƭQKYӵc giҧm chҩn cho kӃt cҩu chӏXÿӝQJÿҩt ĈmFyQKLӅu nghiên cӭu vӅ thiӃt bӏ TLD chӫ yӃu tұp trung vào phát triӇn lý thuyӃt mô tҧ ӭng xӱ cӫD7/'6DXÿyFiFQJKLrQFӭu tұp trung vào phát triӇn thiӃt bӏ TLD truyӅn thӕng nhҵPWăQJWKrPKLӋu quҧ giҧm chҩn cho thiӃt bӏ ví dө QKѭYLӋc sӱ dөng nhiӅu bӇ Qѭӟc thay vì mӝt bӇ, nhiӅu thí nghiӋPÿѭӧc thӵc hiӋQÿӇ ÿѭDUDP{KuQKFӫa bӇ QѭӟF WKrP PjQ QJăQ YjR QѭӟF WăQJ FҧQ FKR Qѭӟc hay là viӋF ÿһt nhiӅu bӇ trên nhiӅu tҫng khỏc nhau cӫDF{QJWUuQKô
Nӝi dung cӫa nghiên cӭu này bao gӗm khҧo sát phҧn ӭQJGDRÿӝng cӫa mô hình không gian cӫa mӝt công trình có bӇ Qѭӟc mái ViӋc nghiên cӭXÿѭӧc thӵc hiӋn bҵng cách xem bӇ QѭӟFPiLQKѭPӝt hӋ cҧn chҩt lӓng (TLD) Gia tӕc nӅn cӫa trұQÿӝQJÿҩt
El Centro (1940) sӁ ÿѭӧc sӱ dөQJ ÿӇ mô phӓng lҥi tác dөng cӫD ÿӝQJ ÿҩt lên công trình Khҧo sát sӁ ÿѭӧc thӵc hiӋn trên 3 mô hình khung khác nhau vӅ sӕ tҫng, bӇ Qѭӟc sӁ ÿѭӧFÿһt ӣ nhӳng vӏ trí khác nhau trên tҫng mái cӫa công trình và mӵFQѭӟc trong bӇ sӁ khác nhau
'RÿyOXұQYăQWKHRKѭӟng nghiên cӭu là tìm hiӇu hӋ cҧn chҩt lӓng gҳn trên mái cӫa kӃt cҩu khung nhà nhiӅu tҫng 7K{QJTXDÿy ÿiQKJLiKLӋu quҧ giҧPGDRÿӝng do TLD mang lҥi cho kӃt cҩu vӟi các thông sӕ khác nhau cӫa TLD vӅ hình dҥQJOѭӧng Qѭӟc 4XDÿyÿiQKJLiNKҧ QăQJJLҧm chҩn cӫD7/'ÿӕi vӟi kӃt cҩu nhà nhiӅu tҫng chӏu gia tӕc nӅQÿӝQJÿҩt.
Mөc tiêu nghiên cӭu
Mөc tiêu cӫa luұQYăQQj\OjÿiQKJLiKLӋu quҧ giҧPGDRÿӝng cӫa thiӃt bӏ TLD lên kӃt cҩXÿDQJ[pWWURQJNK{QJJLDQFKӏu tác dөng cӫa tҧi trӑQJÿӝng gӗm có tҧLÿLӅu hòa và gia tӕc nӅQÿӝQJÿҩt Các nӝi dung chi tiӃt cӫa nghiên cӭXÿѭӧFVѫOѭӧFQKѭ sau:
- Tìm hiӇX Fѫ Vӣ lý thuyӃt cӫa thiӃt bӏ TLD lҳp trên mái công trình cao tҫng, WѭѫQJWic giӳa chҩt lӓng và thành bӇ, WѭѫQJWiFJLӳa kӃt cҩu và thiӃt bӏ TLD, mô hình mô tҧ thiӃt bӏ 7/'YjWiFÿӝng phҧn ӭng cӫa chҩt lӓng trong TLDFѫFKӃ WLrXWiQQăQJ Oѭӧng cӫa thiӃt bӏ TLD
- Tìm hiӇu dӵ ÿRiQFiFWK{QJVӕ ҧQKKѭӣng hiӋu quҧ giҧm chҩn cӫa kӃt cҩu: HӋ kӃt cҩXNKXQJErW{QJNK{QJJLDQÿѭӧc chia nhӓ thành các phҫn tӱ nút và hӋ Oѭӟi theo SKѭѫQJSKiSSKҫn tӱ hӳu hҥn, liên kӃt giӳa kӃt cҩu vӟLÿҩt là liên kӃt ngàm cӭng, các phҫn tӱ nút này trùng phҧn ӭng vӟi các phҫn tӱ Qѭӟc bӅ mһt
- 'QJ FKѭѫQJ WUuQKmã nguӗn mӣ $16 @ Q OLrQKӋJLӳDOӵFWiFGөQJYjiS OӵFOj
> @ P OjPDWUұQiSOӵFFKҩWOӓQJWiFGөQJ
> @ f OjPDWUұQOӵFWiFGөQJOrQNӃWFҩX
- 0DWUұQWѭѫQJWiFJLӳDNӃWFҩXEӇFKӭDYjFKҩWOӓQJWURQJEӇ> @ Q e QKѭVDX
+ N i f OjKjPGҥQJFӫDFKҩWOӓQJ
+ D i ,E i và J i OjFiFFRVLQFKӍKѭӟQJFӫDQ~WSKҫQWӱYӟLPһWWѭѫQJWiFWҥLELrQ WѭѫQJWiF
- 'ҥQJSKҫQWӱKӳXKҥQFӫDPLӅQFKҩWOӓQJ trong bӇ chӭDÿѭӧF[iFÿӏQKQKѭVDX
7URQJ ÿyG i j , ¦ G i j e , và H i j , ¦ H i j e , là hӋ sӕ hҵng sӕ cӫa mӛi phҫn tӱ và e i i
F ¦ F , hӋ sӕ này có thӇ ÿѭӧF[iFÿӏnh tӯ công thӭc sau, tҥi mӛLEѭӟc phân tích ÿӕi vӟi tӯng phҫn tӱ riêng lҿ, vӟi P là vector ӭng suҩt
7KHRÿyPDWUұn > @ F thӇ hiӋn lӵFWiFÿӝng trên miӅn chҩt lӓng trong bӇ chӭa Ma trұn lӵFQj\FyOLrQTXDQÿӃQÿLӅu kiӋn biên tҥi bӅ mһt tiӃp xúc cӫa các phҫn tӱ Tӯ ÿy
> @ F có thӇ ÿѭӧc tính tӯ công thӭc sau:
7URQJÿy0DWUұn > @ Q là sӵ liên kӃt giӳa ӭng suҩt cӫa chҩt lӓng và lӵFQ~WWѭѫQJ ÿѭѫQJ^ ` U là vector gia tӕc cӫa nút tҥi các phҫn tӱ biên trong miӅn kӃt cҩu, và ^ ` U g là vector gia tӕc tác dөng lên hӋ'RÿyGDRÿӝng cӫa phҫn tӱ bӅ mһWÿѭӧc thӇ hiӋn Gѭӟi dҥng công thӭFWtQKQKѭVDX
F U Q U g là công thӭF [iF ÿӏQK GDR ÿӝng cӫa miӅn chҩt lӓng có thӇ ÿѭӧFVX\UDQKѭVDX
3KѭѫQJ WUuQK GDR ÿӝng cӫa chҩt lӓng trên miӅn thӡL JLDQ Yj SKѭѫQJ WUuQK GDR ÿӝng cӫa kӃt cҩu trên miӅn thӡLJLDQÿѭӧF[HPQKѭOjPDWUұn kӃt hӧSÿӕi vӟi hӋ kӃt hӧSÿѭӧF[iFÿӏnh, chuyӇn vӏ và ӭng suҩt có thӇ ÿѭӧc suy ra theo mӛLEѭӟc thӡi gian
Ma trұn kӃt hӧp theo miӅn thӡi gian là
7URQJFiFSKѭѫQJSKiSEѭӟc thӡLJLDQSKѭѫQJSKiS1HZPDUNảVÿѭӧc sӱ dөng 7KHRÿyWKDPVӕ trong công thӭc (3.16Yjÿҥo hàm có thӇ ÿѭӧc giҧi theo công thӭFFѫ bҧn sau:
Gia tӕc nӅQÿӝQJÿҩt tác dөng lên công trình
CҩXWU~FFѫEҧn cӫa ANSYS
Mӝt sӕ QpWFѫEҧn vӅ phҫn mӅm ANSYS
$QV\V:RUNEHQFKOjPӝWFKѭѫQJWUuQKSKҫQPӅPF{QJQJKLӋSVӱGөQJSKѭѫQJ SKiSSKҫQWӱKӳXKҥQ)(0ÿӇSKkQWtFKEjLWRiQYұWOê± FѫKӑFFKX\ӇQFiFSKѭѫQJ WUuQKYLSKkQSKѭѫQJWUuQKÿҥRKjPULrQJYӅGҥQJVӕYӟLYLӋFVӱGөQJSKѭѫQJSKiS UӡLUҥFKyDYjJҫQÿ~QJÿӇJLҧL
Do mô hình trong nghiêQFӭXFyUҩWQKLӅXҭQVӕQrQSKҧLVӱGөQJSKҫQPӅPÿӇ JLҧLTX\ӃWWX\QKLrQGR$QV\VOjPӝWFKѭѫQJWUuQKFyPmQJXӗQPӣQrQPXӕQVӱGөQJ ÿzLKӓLSKҧLFyNKҧQăQJOұSWUuQKWӕW
9ӅWәQJTXDQSKҫQPӅP$16