Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Hiệu quả giảm chấn của hệ cản lưu biến từ kết hợp với gối cách chấn nối giữa hai kết cấu

Tim hiéu về mồ hình ứng xử hệ can lưu biên từ MR va gôi cao su lõi chì LRB, quan hệ giữa đầu vào va dau ra với các thông số vật lý tương ứng.Ap dụng hệ cản lưu biến từ MR kết hợp với gối

HIEU QUA GIAM CHAN CUAHE CAN LUU BIEN TU KET HOP VOIGOI CACH CHAN NOI GIUA HAI KET CAU

Chuyén nganh: KTXD CONG TRINH DAN DUNG VA CONG NGHIEP

Ma nganh: 60580208

LUAN VAN THAC SI

TP HO CHI MINH, tháng 06 năm 2018

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠITRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOAĐẠI HOC QUOC GIA TP HO CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học 1: TS NGUYEN HONG ANCán bộ hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS NGUYÊN TRỌNG PHƯỚCCán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS ĐÀO ĐÌNH NHÂN

Cán bộ cham nhận xét 2: PGS.TS LUONG VAN HAI

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bach Khoa, DHQG TP HCMngày 23 tháng 0S năm 2018.

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:1 PGS.TS CHU QUOC THANG - Chủ tịch Hội đồng2.PGS.TS ĐÀO ĐÌNH NHÂN - Ủy viên (Phản biện 1)3 PGS.TS LƯƠNG VAN HAI - Ủy viên (Phản biện 2)4 PGS.TS NGUYEN VĂN HIẾU - Ủy viên

5 TS CAO VĂN VUI - Thư kýCHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA

KY THUẬT XÂY DUNG

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên : NGUYÊN THANH CAO PHI MSHV : 1570650

Nam sinh : 22/03/1991 Noi sinh : Dak LakChuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng công trình dan dung và công nghiệp

Mã số : 60580208I TÊN DE TÀI:

H.

Il.IV.

HIỆU QUA GIAM CHAN CUA HE CAN LƯU BIEN TỪKET HOP VỚI GOI CÁCH CHAN NOI GIỮA HAI KET CÂUNHIEM VU VA NOI DUNG

Tim hiéu về mồ hình ứng xử hệ can lưu biên từ MR va gôi cao su lõi chì LRB,

quan hệ giữa đầu vào va dau ra với các thông số vật lý tương ứng.Ap dụng hệ cản lưu biến từ MR kết hợp với gối cao su lõi chì LRB vào mô hìnhkết cau gồm có hai kết cau liền kề có gan thiết bị này chịu gia tốc nên động dat,thiết lập phương trình chuyên động của cả hệ

Viết chương trình máy tính bằng ngôn ngữ MATLAB giải phương trình chuyểnđộng băng phương pháp Newmark và có bước lặp con trong mỗi bước thời gian

bởi phương pháp Runge Kutta bậc 4.

Khảo sát đánh giá hiệu quả của gối cao su lõi chì LRB kết hợp với hệ cản lưubiến từ MR khi nối giữa hai kết cấu

NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 26/02/2018

NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 17/06/2018 CÁN BO HUONG DAN : TS.NGUYEN HONG AN

PGS.TS NGUYEN TRONG PHUOC

Tp HCM, ngày thang nam 2018

CAN BO HUONG DAN HOI DONG NGANH

NGUYEN HONG AN NGUYEN TRỌNG PHƯỚC

TRUONG KHOA KY THUAT XAY DUNG

LOI CAM ONSau thoi gian hoc tap va thực hiện luận văn tại Trường Dai học Bach khoa —

ĐHỌG TPHCM, với sự chỉ bảo, động viên của quý Thay Cô, gia đình và bạn bè dévượt qua khó khăn nhất định; cudi cùng tôi đã hoàn thành luận văn này

Dé có được điều đó, lời đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết on chân thành đếncác thay hướng dan, Thay Nguyễn Trọng Phước, Thay Nguyễn Hong An Các Thầyđã tận tâm hướng dẫn những kiến thức chuyên môn và động viên, tao moi diéu kiệncho tôi được học hoi, nghién cứu dé thực hiện dé tài Tôi cũng xin gui lời cam onđến Thay Pham Đình Trung, người đã hồ trợ tôi rất nhiều trong quá trình trao đổidé thực hiện luận văn Tiếp đó, tôi cũng gửi lời cảm ơn đến quý thay giảng dạy lớpcao học xây dựng, những chỉ dẫn của quý Thay không chỉ là những kiến thức khoahọc giúp tôi hoàn thành chương trình đào tạo mà còn giúp tôi rất nhiều về khả năng

tt duy trong học tập.

Sau cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, dong nghiệp đã taomọi điều kiện thuận lợi và đã luôn bên cạnh động viên khuyến khích tôi trong suốt

thời gian học tap vừa qua.

Mặc dù tôi rất cổ gắng thực hiện luận văn với tat cả năng lực có thé củamình, chắc không thé tránh khỏi những thiếu sót Mọi góp ý tôi xin ghi nhận vàkính mong nhận được sự chỉ bảo của quy Thay Cô

Tôi xin chán thành cam on!

Tp HCM, ngày 18 tháng 06 năm 2018

Tác giả

Nguyễn Thanh Cao Phi

Luận văn này đánh giá hiệu quả giảm chấn của hệ cản lưu biến từ Rheological, MR) kết hợp gối cao su lõi chi (Lead Rubber Bearing, LRB) trong kếtcau liền ké chịu gia tốc nên động đất Trong mô hình này, hệ cản lưu biến từ nốigiữa hai kết cau và gối cao su lõi chì được đặt ở chân cột kết câu thứ nhất.

(Magneto-Mô hình cơ học của gối cao su lõi chì với các thông số liên quan đến độ cứngvà cản của gối và hệ cản lưu biến từ với mô hình hiệu chỉnh Bouc-Wen được trìnhbày chỉ tiết trong cơ sở lý thuyết: Sơ đô tính gồm có hai kết câu liền kề và các thiếtbị giảm chan chịu gia tốc nền động đất được dé xuất Từ đó, phương trình vi phânchuyển động tổng quát của hệ và năng lượng của hệ cũng được thiết lập Dữ liệucác băng gia tốc nền được phân tích dựa trên phô năng lượng từ việc biến đôi phổbiên độ Fourier Một chương trình máy tính để giải quyết bài toán, dựa trên ngônngữ lập trình Matlab, ngoài vòng lặp chính của thuật toán Newmark trên toàn miễnthời gian, và vòng lặp con theo phương pháp Runge-Kutta dé tim lực tương tác giữahai kết cau trong từng bước thời gian được viết

Kết quả phân tích số được khảo sát lần lượt cho kết cau dưới tác động của

các băng gia tốc nền Elcentro 1940, Kobe 1995, Northridge 1994 trong trường hợp:Không gan hệ cản; Kết cau chi gan hệ can MR va hệ kết cau kết hop hệ can MR vớigối cao su lõi chì LRB Kết quả thé hiện gồm: Chuyén vi đỉnh, chuyển vị ở các tangvà lực cat lớn nhất cho thấy hiệu quả giảm chan của kết cấu chỉ gắn hệ can MR làkhá tot; và khi kết cau gan đồng thời hệ can MR kết hợp gối cao su lõi chì LRB thìhiệu quả giảm chan trong kết cau là có thé cao hơn nữa Các kết quả này cũng đượcxác nhận thông qua ứng xử trễ của hệ cản lưu biến từ tiêu tán một phần năng lượng

do nguyên nhân ngoài gây ra.

ABSTRACT

This thesis analysed dynamic reduction of MR damper (Magneto-Rheological)combined LRB (Lead Rubber Bearing) which set between two structures underground motion Inline floors are rigidly connected through MR dampers, and leadrubber bearing system has been installed at the foundation level of building 1.

The mechanical model of lead rubber bearing with parameters related to thestiffness, damping and the magneto rheological damper with the modifiedBouc-Wen model are detailed in the theoretical framework; The model structuralinclude structural control system in adjacent buildings under dynamic loadsespecially earthquake The governing equations of motion of the coupled system isestablished base on principle of dynamic balancing A computer program is writtenin MATLAB programming language to analyze this problem, this equations aresolved using Newmark’s step-by step method assuming linear variation ofacceleration over a small time interval, the fourth order Runge—Kutta method isused to solve equations.

The results of numerical analysis investigated for the structure under the effectof real earthquake ground motions, namely, Elcentro 1940 ,Kobe 1995, Northridge1994 in the following cases such as: single structure, the adjacent structures withMR damper, the adjacent structures with MR damper and lead rubber bearing Theresults showed that: maximum peak displacement, maximum displacement eachother story and maximum shear force showed that the effectiveness of the adjacentstructure with MR damper was good and the effectiveness of LRB combine withMR damper in structures was even higher.

Tôi cam đoan rang luận văn nay là công trình nghiên cứu do chính tôi thực hiệndưới sự hướng dẫn của TS Nguyễn Hồng An và PGS.TS Nguyễn Trọng Phước.Các kết quả trong luận văn được thực hiện chính xác, chương trình máy tính do tôitự viết Các nhận xét về kết quả là khách quan và các số liệu từ tài liệu tham khảođược trích dẫn đầy đủ.

TP Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 06 năm 2018

Nguyễn Thanh Cao Phi

MỤC LỤCLOI CẢM ON 5c CS t1 21 1 1111121111 111111111111 1101010101 1111 2011011111 001001011110 iTOM TAT LUẬN VAN ueecccccesscscscscscscscececececececscseveevevavevevavacacacececscsesavavavavaavavavaees ii0900.) 6297902575 iii

0909 22 iv

DANH MUC HINH 0122 viiDANH MỤC BANG BIEU ececcscscececessesscscecessecscscscscsevevscscsesesevavsceevavavacecessevavacees XVDANH MỤC TU VIET TẮTT 6k E111 19191 1E 111121 1 1129 vn neo xviiKY HIEU VIET TAT uuu eccccescscccececesesecsscececessssevecscecsesevscsceceesecacecsaevavaceceseevavavees XViiiCHUONG 1 GIỚI THIEU 5-5-5 55252 S2 S2 SESESE2E2E2EEEEEEEEEEEEEErErrrrrrrrees |1.1 Đặt vẫn đề - c1 TT H111 TT HT ng: |1.2 Mục tiêu của để tài c1 T H11 TT ng ng ng: 4

CHU ONG 3 CƠ SỞ LY THUYET 0 c.cccccccccccccscesessessesessessssesesseseseessseseeees 22

3.1 Giới thiệU - 6-5521 1 E1 1 1 151111111 111111 111101151101 11 1101110111111 1 re 22

3.2 Mô hình kết cấu - - +55 1E 1 1211151151321 111111111 1111111111111 223.2.1 Mô hình hệ nhiều bậc tự do đặt trên gối cao su lõi chì - 243.2.2 Phương trình chuyển động của hệ kết cau gin MR+LRB 263.3 Mô hình gối cao su lõi chì L/RB - 2 2£ 5£2E+E+E££E+EeEEEeEererkrrrrrrerree 32

3.5.1 Phương pháp tích phan Newmark_ 5S S Sen 35

3.5.2 Thuật toán giải phương trình chuyển động -. - 5-55: 37

3.6 Năng ÏƯỢNnGg Gv 39

3.7 Đánh giá băng gia tốc nÊn - - +56 S13 1 E5 1 321 1511111111111 11 111111111 393.8 Kết luận chương -.- - «+ <1 1111515151515 511 1111111110101 T111 117171311 1x0 AlCHUONG 4 VI DỤ SỐ - SG S1 HT 1111121121211 2121111111111 11 11111 tk 42

4.1 GIỚI thiQu (G0 000.0 nọ kh 42

4.2 Mô tả dữ liệu các trận động GAC 424.3 Kiểm chứng - ¿6-5213 1239121211311 2111 1111111111111 11111111 cre 454.3.1 Bài toán tần số dao động riêng - ¿+2 2 22+ £E+EvEcErverersrrrrees 45

4.3.2 Bài toán phân tích khung phang chịu động đất . - - 46

4.3.2 Bài toán khung phang có gan thiết bị cách chân LRB - 47

““ ca nan 49

4.4.1 Khảo sát hiệu quả giảm đáp ứng với gia tốc nền Elcentro 51

4.4.2 Khảo sát ảnh hưởng khi thay đổi điện thé MR với gia tốc nên Elcentro 61

4.4.3 Khảo sát ảnh hưởng của số lượng MR với gia tốc nền Elcentro 65

4.4.4 Khao sát ảnh hưởng các loại gối LRB với gia tốc nền Elcentro 69

4.4.5 Khảo sát hiệu quả giảm đáp ứng với gia tốc nền Kobe - 73

4.4.6 Khảo sát ảnh hưởng khi thay đổi điện thé MR với gia tốc nén Kobe 83

4.4.7 Khao sát ảnh hưởng của số lượng MR với gia tốc nền Kobe 87

4.4.8 Khao sát hiệu quả giảm đáp ứng với gia tốc nền Northdge 9]

4.4.9 Khao sát ảnh hưởng khi thay đổi điện thé MR với gia tốc nền Northdge1004.4.10 Khảo sát ảnh hưởng của số lượng MR với gia tốc nền Northdge 104

4.4 Kết luận chương + <2 << S33 3 1 191515151513 1 5151511111111 T111 re 108CHUONG 5 KET LUẬN VA HUONG PHAT TRIEN - 109

¬h‹{ an ẽ -lll 109

5.2 HurOng phat tri6n 0007 :ÖŒ1 110TAI LIEU THAM KHẢO - 6s 33% E56 9191 91 3E E112 112129 vn gi 111

PHỤ LỤC APHỤ LỤC B

VỊ

DANH MUC HINH VE

Hinh 1.1 Dong đất Alaska 1964[30] c.cccccccccecccsccecesccececcscecescscesescsceceecsceceecaceceaceeees ]Hinh 1.1 Dong đất Christchurch 201 1[31] ccccccccccececsececescesecescecescsceseecsceseecsceeeecaceeees 2Hinh 1.2 Dong dat (182001107277 — a 2Hình 1.3 Động đất Điện Biên 201833] ¿+ 2E 52 2E E2E2E2EEEEEEcEeErrkrkrrred 3Hình 1.4 Mô hình hệ kết cau có gan LRB+MR nối giữa 2 kết cấu 4Hình 2.1 Phân loại hệ điều khiến kêt cấu - + E2 EsEsEEEeE+EEeEseserees 7Hình 2.2 Điều khiển bị động - - +52 1 E2 1 121215131111 111111111 1111111 rk 8Hình 2.3 Điều khiển chủ động - - ¿ E12 1E 3 E915 1112111111111 11111 xrk 8Hình 2.4 Điều khiển bán chủ động - + 252622222 E23 E2 E1 121111 Erkrkd 8Hình 2.5 Điều khiển kết hợp ¿-¿- - - 56221 1215 1 121215151111 11111111 11111111 8Hình 2.6 Cấu tạo gối cao su lối chì — LRB [[7] - < << << << << <<<sseeeess 9Hình 2.7 Cách chan đáy trong bảo vệ công trình chịu động đất[9] - 10

Hình 2.8 Công trình Tokyo Metropolitan Nhật Ban[27] - << «<< <<<<<2 10

Hình 2.9 Bệnh viện Corun Turkey [34] << << 5 5 S999 9 11111 ke 11

Hình 2.10 Bệnh viện Facade of Tsushima [34] - << -<<<<<<<<++<<sssssssss 11

Hình 2.11 Mô hình gối LRB của Ryan, Kelly and Chopra (2005)[26] 12Hình 2.12 M6 hình 2 bậc tu do gối cách chan của Dinu Bratosin (2004) [23] 13Hình 2.13 Mô hình hệ kết cau — hệ giảm chan TMD và gối cách chan LRB [7] 14Hình 2.14 Mô hình hệ kết cầu — MR, TMD và LRB [8| - 55s sex: 14Hình 2.15 Cơ chế hoạt động chan lưu ¿+5 2 2+2 +E+E+E+E£E£E£E+EeEzEErkrerereee 15Hinh 2.16 Cau tao chung cua hé can chấn LU eee ccecescececscececeecesececeesevecsceceeeesevecees 16Hình 2.17 Viện bảo tàng quốc gia Tokyo và thiết bị MR-30T[15] 17

Hình 2.18 Cầu Dongting Lake và thiết bi MR Lord SD-1005[15] 17Hinh 2.19 Mat cat ngang của hệ can MR chịu tải 2OOKN [IS] 18Hình 2.20 Mô hình hệ kết cầu — Kết nối với hệ cản MR [16] - s55: 18Hình 2.21 Mô hình hệ kết cầu — Kết nối với hệ cản MR [19] 5s 55<: 19Hình 2.22 Mô hình hệ kết cầu — Kết nối với hệ can MR + TEP [3] 19Hình 2.23 Mô hình hệ kết cầu — Kết nối với hệ can MR + TMD [5] 20Hình 2.24 Mô hình hệ kết cầu — Kết nối với hệ cản MR [4] 5s s s5°: 20Hình 3.1 Mô hình hệ KẾt cấu - - Ss E312 93911 1E 1919125 511151 1 3E gxrxei 23Hình 3.2 Mô h nh hệ kết cau đặt trên gối cao su lõi Ch -5-5-: 24Hình 3.3 Mô h nh cơ học kết cầu n+m bậc tự do sử dụng thiết bi cản MR+LRB 26Hình 3.4 Lực tác dụng lên kết cầu n+m bậc tự do sử dụng thiết bị cản MR+LRB 26Hình 3.5 Mô h nh cơ học kết cau n bậc tự do sử dụng thiết bị cản MR+LRB 28Hình 3.6 Luc tác dụng lên kết cau n bậc tự do sử dụng thiết bị cản MR+LRB 28Hình 3.7 Mô hình gối đỡ băng cao su lõi chì — phản ứng song tuyến tính 32

Hình 3.8 Mô hình hiệu chỉnh Bouc-WWen - HS 1n 1 11v 3x6 33

Hình 3.9 Kết quả so sánh giữa mô hình hiệu chỉnh Bouc-Wen và thực nghiệm 35Hình 3.10 Lưu đồ thuật toán phân tích ứng xử động của hệ kết cấu 38Hình 4.1 Đồ thị gia tốc nên trận động đất Elcentro 1940 -c-scsssssxsessesesxe 43Hình 4.2 Phố năng lượng trận động đất Elcentro 1440 - se ss£sxseseesesed 43Hình 4.3 Đồ thị gia tốc nên trận động đất Kobe - G1 3x22 eEseskskes 43Hình 4.4 Phố năng lượng trận động đất Kobe - s12 EsEskekekrereesed 44Hình 4.5 Đồ thị gia tốc nên trận động đất Northrid 1994 wees 44Hình 4.6 Phố năng lượng trận động đất Northrid 19944 + + 2 scscs+sccee 44Hình 4.7 Khung 3 tầng - ¿6-6-5222 2121911212111 232111 2121111111111 1 1.1 45

Hình 4.9 Mô hình kết cầu không gắn hệ cản - 5525525252 2s+ezcsczcsee 49Hình 4.10 Mô hình kết cau ghép nối sử dụng hệ cản MR 5-5: 50

Hình 4.11 Mô hình kết cau ghép nối sử dụng hệ cản LRB + MR 50

Hình 4.12 Chuyên vị lớn nhất tại tầng đỉnh kết cau 1 dưới tải trọng Elcentro 52

Hình 4.13 Chuyển vị lớn nhất tại tầng đỉnh kết cấu 2 dưới tải trọng Elcentro 52

Hình 4.13 Vận tốc lớn nhất tại tang đỉnh kết cấu 1 dưới tải trọng Elcentro 53

Hình 4.14 Vận tốc lớn nhất tại tang đỉnh kết cấu 2 dưới tải trọng Elcentro 53

Hình 4.15 Gia tốc lớn nhất tại tầng đỉnh kết cau 1 dưới tải trọng Elcentro 54

Hình 4.16 Gia tốc lớn nhất tại tầng đỉnh kết câu 2 với dưới tai trọng Elcentro 54

Hình 4.17 Chuyển vị lớn nhất tại các tầng kết cầu 1 dưới tải trọng Elcentro 55

Hình 4.18 Chuyến vị lớn nhất tại các tầng kết cau 2 dưới tải trong Elcentro 55

Hình 4.19 Năng lượng của kết cấu dưới tác động của trận động dat Elcenttr 56

Hình 4.20 Cân bang năng lượng của kết cầu dưới tác động của trận động datEÏC€TITO cc QC 0000110 H HH HH HH TH HH HH Hye 56Hình 4.21 Lực cắt lớn nhất tại các tầng kết cầu 1 dưới tải trọng Elcentro 57

Hình 4.22 Lực cắt lớn nhất tại các tầng kết cầu 2 dưới tải trọng Elcentro 57Hình 4.23 Ứng xử trễ của hệ cản MR trong trường hợp điện áp cung cấp Vmax =6vlên kết cầu 1 đưới tác động của trận động đất Elcentro

Hình 4.24.

lên kết cầu 2 đưới tác động của trận động đất Elcentro

Hình 4.25.đưới tải trọng Elcentro

Hình 4.26.đưới tải trọng Elcentro

Ứng xử trễ của hệ cản MR trong trường hợp điện áp cung cấp Vmax =6v

Chuyén vị lớn nhất tại tầng đỉnh kết cau | với các điện thé MR thay doi

Chuyén vị lớn nhất tại tầng đỉnh kết cau 2 với các điện thé MR thay doi

Hình 4.27 Chuyén vi lớn nhất tại các tang của kết cau | với các điện thé MR thayđối dưới tải trọng ElC€ntTO ¿6-5 S6 2E922 SE 39312123931 212111 231121211111 ck 62Hình 4.28 Chuyén vị lớn nhất tại các tầng của kết cau 2 với các điện thé MR thayđối dưới tải trọng ElC€ntTO ¿6-5 S6 2E922 SE 39312123931 212111 231121211111 ck 62Hình 4.29 Lực cat lớn nhất tại các tầng của kết cấu Ivới các điện thé MR thay đối

dưới tải trọng EÏC€TIETO << 009.0 ng 63

Hình 4.30 Lực cắt lớn nhất tại các tầng của kết cau 2 với các điện thé MR dưới tải

trong ELCENHO eee ee 63

Hình 4.31 Chuyên vị lớn nhất tại tang đỉnh kết cau 1 với số lượng MR thay đôi

dưới tải trọng EÏC€TIETO << 009.0 ng 65

Hình 4.32 Chuyên vị lớn nhất tại tầng đỉnh kết cau 2 với số lượng MR thay đôi

dưới tải trọng EÏC€TIETO << 009.0 ng 65

Hình 4.33 Chuyén vị lớn nhất tại tầng đỉnh kết cau 2 với số lượng MR thay doi

dưới tải trọng EÏC€TIẨTO (c0 nọ nà 66

Hinh 4.34 Chuyén vị lớn nhất tai các tầng của kết cfu 2 với số lượng MR thay đối

dưới tải trọng EÏC€TIETO << 009.0 ng 66

Hình 4.35 Lực cắt lớn nhất tại các tầng của kết cấu 1 với số lượng MR thay đối

dưới tải trọng EÏC€TIETO << 009.0 ng 67

Hình 4.36 Lực cắt lớn nhất tại các tầng của kết cấu 2 với số lượng MR thay đối

dưới tải trọng EÏC€TIẨTO (c0 nọ nà 67

Hình 4.37 Chuyén vị lớn nhất tại tầng đỉnh kết cấu 1 với các loại gối LRB thay doi

dưới tải trọng EÏC€TIETO << 009.0 ng 69

Hình 4.38 Chuyến vị lớn nhất tại tầng đỉnh kết cau 2 với các loại gối LRB thay đổi

dưới tải trọng EÏC€TIETO << 009.0 ng 69

Hình 4.39 Chuyến vị lớn nhất tại tầng đỉnh kết cấu 1 với các loại gối LRB thay đổi

dưới tải trọng EÏC€TIETO << 009.0 ng 70

dưới tải trọng EÏC€TIETO << 009.0 ng 70

Hình 4.40 Lực cat lớn nhất tại các tầng của kết cấu 1 với các loại gối LRB thay đối

dưới tải trọng EÏC€TIẨTO (c0 nọ nà 71

Hình 4.41 Luc cat lớn nhất tai các tang của kết cấu 2 với các loại gối LRB thay đối

dưới tải trọng EÏC€TIETO << 009.0 ng 7]

Hình 4.44 Chuyên vị lớn nhất tại tầng đỉnh kết cau 1 dưới tải trọng Kobe 74

Hình 4.45 Chuyên vị lớn nhất tại tầng đỉnh kết cau 2 dưới tải trọng Kobe 74

Hình 4.46 Vận tốc lớn nhất tại tang đỉnh kết cấu 1 dưới tải trong Kobe 75

Hình 4.47 Vận tốc lớn nhất tại tang đỉnh kết cấu 2 dưới tải trọng Kobe 75

Hình 4.48 Gia tốc lớn nhất tại tầng đỉnh kết cau 1 dưới tải trọng Kobe 76

Hình 4.49 Gia tốc lớn nhất tại tầng đỉnh kết cầu 2 với dưới tải trọng Kobe 76

Hình 4.50 Chuyến vị lớn nhất tại các tầng kết cau 1 dưới tải trọng Kobe 77

Hình 4.51 Chuyến vị lớn nhất tại các tầng kết cầu 2 dưới tải trọng Kobe 77

Hình 4.52 Năng lượng của kết cấu dưới tác động của trận động đất Kobe 78

Hình 4.53 Cân bang năng lượng của kết cầu dưới tác động của trận động đất Kobe78Hình 4.54 Lực cat lớn nhất tại các tang kết cau 1 dưới tải trọng Kobe 79

Hình 4.55 Lực cat lớn nhất tại các tang kết cầu 2 dưới tai trong Kobe 79

Hình 4.56 Ung xử trễ của hệ can MR trong trường hop điện áp cung cấp Vmax =6vlên kết cầu 1 đưới tác động của trận động đất KObe sec cv EsEseskeeseree 80Hình 4.57 Ung xử trễ của hệ can MR trong trường hợp điện áp cung cấp Vmax =6vlên kết cầu 2 đưới tác động của trận động đất KObe sec cv EsEseskeeseree 80Hình 4.58 Chuyến vị lớn nhất tai tang đỉnh kết cau 1 với các điện thé MR thay doidưới tải trọng Kobe - - - c0 83

Hình 4.59 Chuyên vị lớn nhất tại tầng đỉnh kết cầu 2với các điện thé MR thay đổi

dưới tải trọng Kobe - - - c0 83

Hình 4.60 Chuyến vị lớn nhất tại các tang của kết cau 1 với các điện thé MR thayđổi dưới tải trọng IKObe - 5-5621 1E 1 1 1 151151321 111111 1111110111111 11 111tr 84Hình 4.61 Chuyến vị lớn nhất tại các tầng của kết câu 2 với các điện thé MR thayđối dưới tải trọng Kobe ¿552232 E393 1219112121211 21 2111121111111 84Hình 4.62 Lực cắt lớn nhất tại các tầng của kết cấu Ivới các điện thé MR thay đối

dưới tải trọng Kobe - - - c0 S5

Hình 4.63 Lực cat lớn nhất tại các tầng của kết cau 2 với các điện thé MR dưới tải

trONG {0 11158 85

Hình 4.64 Chuyên vị lớn nhất tại tang đỉnh kết cau 1 với số lượng MR thay đôi

dưới tải trọng KObe - Gọi gà 87

Hình 4.65 Chuyên vị lớn nhất tại tang đỉnh kết cau 2 với số lượng MR thay đổi

dưới tải trọng Kobe - Gọi gà 87

Hinh 4.66 Chuyén vị lớn nhất tai các tầng của kết cấu 1 với số lượng MR thay đối

dưới tải trọng Kobe - - - c0 88

Hinh 4.67 Chuyén vị lớn nhất tai các tầng của kết cfu 2 với số lượng MR thay đối

dưới tải trọng Kobe - - - c0 88

Hình 4.68 Lực cắt lớn nhất tại các tầng của kết cấu 1 với số lượng MR thay đôi

dưới tải trọng Kobe - - - c0 89

Hình 4.69 Lực cắt lớn nhất tại các tầng của kết cấu 2 với số lượng MR thay đôi

dưới tải trọng Kobe - - - c0 89

Hình 4.70 Chuyên vi lớn nhất tại tang đỉnh kết cau 1 dưới tải trong Northridge 92Hình 4.71 Chuyến vị lớn nhất tại tang đỉnh kết cau 2 dưới tải trọng Northridge 92Hình 4.72 Vận tốc lớn nhất tại tầng đỉnh kết cấu 1 dưới tải trong Northridge 93Hình 4.73 Vận tốc lớn nhất tại tang đỉnh kết cấu 2 dưới tải trong Northridge 93

Hình 4.75 Gia tốc lớn nhất tại tầng đỉnh kết câu 2 với dưới tải trọng Northridge 94Hình 4.76 Chuyển vị lớn nhất tại các tầng kết cầu 1 dưới tải trọng Northridge 95Hình 4.77 Chuyển vị lớn nhất tại các tầng kết cầu 2 dưới tải trọng Northridge 95Hình 4.78 Năng lượng của kết cấu dưới tác động của trận động đất Elcenttr 96Hinh 4.79 Can bang năng lượng cua kết cầu dưới tác động của trận động đất

Northridge 0 96

Hình 4.80 Lực cắt lớn nhất tai các tầng kết cầu 1 dưới tải trọng Northridge 97Hình 4.81 Lực cắt lớn nhất tại các tầng kết cầu 2 dưới tải trọng Northridge 97Hình 4.82 Ung xử trễ của hệ can MR trong trường hợp điện áp cung cấp Vmax =6v

lên kết cầu 1 đưới tác động của trận động đất Northridge «<< « «<< <<«2 9S

Hình 4.83 Ứng xử trễ của hệ cản MR trong trường hợp điện áp cung cấp Vmax =6v

lên kết cầu 2 đưới tác động của trận động đất Northridge «<< « «<< <<«2 9S

Hình 4.84 Chuyên vị lớn nhất tại tầng đỉnh kết cau 1 với các điện thé MR thay đổi

dưới tải trọng Northridge - - - <5 5 100119930 0.0 re 100

Hình 4.85 Chuyên vị lớn nhất tại tầng đỉnh kết cau 2 với các điện thé MR thay doi

dưới tải trọng Northridge - - - <5 5 100119930 0.0 re 100

Hình 4.86 Chuyến vị lớn nhất tại các tầng của kết cau 1 với các điện thé MR thayđổi dưới tải trọng Northridge ¿- - ¿5625221 E9 2E E9 2E 1212111112111 xe 101Hình 4.87 Chuyến vị lớn nhất tại các tầng của kết câu 2 với các điện thé MR thayđổi dưới tải trọng Northridge ¿- - ¿5625221 E9 2E E9 2E 1212111112111 xe 101Hình 4.88 Lực cắt lớn nhất tại các tầng của kết cấu Ivới các điện thé MR thay đối

dưới tải trọng Northridge - - - <5 5 100119930 0.0 re 102

Hình 4.89 Lực cat lớn nhất tại các tầng của kết cau 2 với các điện thé MR dưới tải

trọng NoTthTrIØ - 0 nọ nọ 102

Hình 4.90 Chuyên vị lớn nhất tại tầng đỉnh kết cau 1 với số lượng MR thay đổi

dưới tải trọng Northridge - - - <5 5 100119930 0.0 re 104

Hình 4.91 Chuyên vị lớn nhất tại tầng đỉnh kết cau 2 với số lượng MR thay đổi

dưới tải trọng Northridge - - - <5 5 100119930 0.0 re 104

Hình 4.92 Chuyên vị lớn nhất tại tầng đỉnh kết cau 2 với số lượng MR thay đôi

dưới tải trọng Northridge - - - <5 5 100119930 0.0 re 105

Hình 4.93 Chuyển vị lớn nhất tại các tầng của kết cfu 2 với số lượng MR thay đối

dưới tải trọng Northridge - - - <5 5 100119930 0.0 re 105

Hình 4.94 Lực cắt lớn nhất tại các tầng của kết cấu 1 với số lượng MR thay đôi

dưới tải trọng Northridge - - - <5 5 100119930 0.0 re 106

Hình 4.95 Lực cắt lớn nhất tại các tầng của kết cấu 2 với số lượng MR thay đôi

dưới tải trọng Northridge - - - <5 5 100119930 0.0 re 106

DANH MUC BANG BIEU

Bảng 2.1 So sánh tỷ số cản của các LRB với đường kính lõi chi khác nhau 12Bảng 4.1 Dữ liệu các trận động đất -¿- E2 S2 E23 1915212121 115111 11111 cxe, 42Bảng 4.2 Tần số dao động riêng của khung ¿+5- 6+2 2+E+E+Ez£zzzrsrxreee 45Bang 4.3 Chuyển vị lớn nhất của các tẦng -¿-:- + 5c Set cxtrxrxrrrrxrerreee 47Bảng 4.4 Thông số gối LRB 1300 [7] ¿2-5 2522552 2E+E+E£E£EeEzErkererererrees ATBảng 4.5 Chuyén vị lớn nhất từng tang của hệ chịu động đất Hachinohe 46Bảng 4.6 Thống kê các giá trị MAX và độ giảm đáp ứng trong kết cấu 1 dưới tải

trONg ECONO 1 58

Bảng 4.7 Thống kê các giá tri MAX va độ giảm đáp ứng trong kết cau 2 dưới tai

trONg ECONO 1 59

Bang 4.8 Thong kê các giá tri MAX của kết cấu với các điện thé MR thay đổi dưới

tai trong EICENtrO 2 64

Bang 4.9 Thong kê các giá tri MAX của kết cấu với các điện thé MR _ thay đổi dưới

tai trong EICENtrO 2 68

Bang 4.10 Thống kê các giá tri MAX của kết cau với các loại gối LRB thay đổi

dưới tải trọng EÏC€TIETO << 009.0 ng 72

Bảng 4.11 Thống kê các giá trị MAX và độ giảm đáp ứng trong kết cấu 1 dưới tải

trONG KODE eee 80

Bảng 4.12 Thống kê các giá tri MAX và độ giảm dap ứng trong kết cau 2 dưới tai

trONG KODE eee 81

Bang 4.13 Thống kê các giá tri MAX của kết cau với các điện thé MR thay doi

dưới tải trọng Kobe - - - c0 86

Bảng 4.14 Thống kê các giá tri MAX của kết cau với các điện thé MR thay doi

dưới tải trọng Kobe - - - c0 90

Bảng 4.15 Thống kê các giá trị MAX và độ giảm đáp ứng trong kết cấu 1 dưới tải

trọng NOTLHTrIØ€ - - 0.0 nọ họ nọ 98

Bang 4.16 Thống kê các giá tri MAX và độ giảm dap ứng trong kết cấu 2 dưới tai

trọng NOTLHTrIØ€ - - 0.0 nọ họ nọ 99

Bảng 4.17 Thống kê các giá trị MAX của kết cau với các điện thé MR thay doi

dưới tải trọng Northridge - - - <5 5 100119930 0.0 re 103

Bảng 4.18 Thống kê các giá tri MAX của kết cau với các điện thé MR thay đổi

dưới tải trọng Northridge - - - <5 5 100119930 0.0 re 107

MR _ : (Magneto-Rheological) Lưu biến từLRB _ : (Lead Rubber Bearing) gối cao su lõi ch.NRB : (Natural Rubber Bearings) gối cao su tự nhiên

fs

tp

XVIH

KÝ HIEU VIET TAT

Ma trận khôi lượng của kếtcâuc nhiêu bậc tự doMa trận độ cứng của kếtcâuc nhiều bậc tự doMa trận can của két cAuc nhiêu bậc tự doVector gia tốc

Vector vận tỐcVector chuyên vị

Vector đơn v1

Khối lượng của kết câuc một bậc tự doĐộ cứng của kếtcâuc một bậc tự doHệ số cản của kết cấu c một bậc tự doTân sô riêng của hệ kết cau

Thời gian

Tổng thời gian phân tích

Bước thời gian

Tân số dao động

Chu kỳ tự nhiên

Tân sô gócTý số cảnLực đàn hoi

Lực cản

Gia tốc nên của động đất theo thời gian

Khối lượng của hệ cô lập m ng

Mô đun cat của lõi ch

Diện t ch mặt cắt ngang của gối LRBDiện t ch mặt cắt ngang của lõi chBê dày một lớp cao su

Số lượng lớp cao suChiêu cao lõi ch

GIỚI THIEU1.1.ĐẶT VAN DE

Động dat là nguyên nhân gây nên 1,5 triệu người chết trên toàn thé giới trongsuốt thé kỉ 20 và nửa triệu người như thé trong dau thé kỉ 21 Do là ton that quá lớn,mà nguyên nhân chính gây ra số người chết lớn đó là sự sụp đồ của các kết cấucông trình xây dựng, việc mà các kỹ sư kết cau có thé nghiên cứu dé làm giảm thiệthại Động đất không gây chết người, nhưng những tòa nhà sụp đồ có thé làm điềuđó Những tác hại của ảnh hưởng cũng được khảo sát trong các trận động đất ở

Alaska 1964, Caracas 1967, San Fernando 1971, Managua 1972, Romania 1977, Hy

Lap 1981, Mexico 1985, Christchurch 2011, Nepal 2015 với một s6 hinh anh véton that do các trận động dat trên thé giới gây ra như dưới đây

— lọ

ss @®

5.5 e°

a8 e ø e ‘ed

45 #

fo” of4.0 oe Be eeeans S/2 sf

Aftershocks of 2015 Nepal a

earthquake

30 1

84 86 88

Map of the earthquake and aftershocks at 12 He

May, showing location of major historicalearthquakes

Hinh 1.3 Dong dat Nepal 2015[32]

Nam cũng từng chịu các thiệt hại từ động đất gây ra va đã được ghi nhận như haitrận động đất có cường độ tương đối mạnh Một là động đất Điện Biên (năm 1935)với cường độ 6.75 độ Richter xảy ra trên đới đứt gãy sông Mã Hai là động đất Tuần

Giáo (năm 1983) với cường độ 6.8 độ Richter xảy ra trên đứt gãy Sơn La Ngoài ra

từ năm 2005 đến nay các trận động đất có cường độ nhỏ và vừa với mật độ dày hơn

đang xảy ra, có năm nhiêu hơn đên 10 trận.

nghiên cứu của Cho(2004) [15], Yoo(2001)[19], Providakis(2008)[21], Shrimali

(2015)[12], Lê (2012)[4], va đã cho thay hiệu quả giảm chan nhất định khi được

gan các thiệt bị giảm chân lên kêt câu chính.

Lay ý tưởng từ các nghiên cứu giảm chan do cách chan và kết nối kết cau liềnké lại với nhau, và hòa vào khuynh hướng nghiên cứu về các giải pháp giảm chancho kết cau, luận văn này nghiên cứu về gối cách chan cao su lõi chì LRB kết hợpvới hệ cản lưu bién từ MR được gan vào kết cau đôi cùng chịu gia tốc nền động dat,thông qua đó khảo sát về hiệu quả giảm chan.

1.2 MỤC TIỂU LUẬN VANLuận văn đi phân tích hiệu quả giảm chan của kết cau đôi khi kết hợp hai thiếtbị giảm chan là hệ cản lưu biến từ MR (Magneto-Rheological damper) và gối cáchchan cao su lõi chì LRB (Lead Rubber Bearing) Mô hình bài toán được trình bày

như Hình 1.5.

Hình 1.5 Mô hình hệ kết cau có gắn LRB+MR nối giữa 2 kết cau

học từ các tài liệu tham khảo; xây dựng mô hình kết cau khung phăng có gan MR vàLRB chịu tải trọng động với bậc tự do động lực học là chuyển vị ngang các sàntầng, thiết lập phương trình chủ đạo và viết chương trình máy tính để giải quyết vớithuật toán Newmark giải phương trình vi phân cấp hai toàn miễn thời gian đồngthời trong mỗi bước cũng dùng thuật toán Runge Kutta bậc 4 để phân tích ứng xửvới lực tương tác hệ cản; phân tích hiệu quả giảm dao động của hệ khi kết cầu chịugia tốc nền động đất dựa trên chương trình tính toán được xây dựng bằng ngôn ngữ

lập trình MATLAB.

1.3.PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆNVới mục tiêu đặt ra như phân trên, lý thuyết và lập trình tính toán số đượcchọn là phương pháp nghiên cứu để thực hiện luận văn này Đề xuất mô hình hai

kết cầu 16 tầng, tương ứng với 16 bậc tự do động lực học và 8 tầng - 8 bậc tự do,

dạng khung với sàn tuyệt đối cứng và có cùng chiều cao tang được lắp đặt hệ cô lậpmóng g6i cao su lõi chì LRB ở chân cột vào kết cau 1 kết hợp với hệ cản lưu biến từMR được liên kết giữa các sàn tầng vào kết cau 2 cùng chịu gia tốc nền động dat, bỏqua sự ảnh hưởng của tương tác đất nên với kết cau bên trên

Mô hình kết cau này chưa thật sự “chính xác” do bậc tự do chỉ xét là chuyển VỊngang tại các sàn tầng: tuy nhiên đây là mô hình tương đối tốt trong bài toán kết cầuchịu động đất do lực quán tính theo phương ngang là lớn hơn nhiều so với các lựcquán tính khác; hơn nữa mô hình của hệ lưu biến từ có ứng xử khá phức tạp do sựtương tác các hạt sắt với lực từ; và khả năng thực hiện tính toán số của máy tính để

xử lý trong từng bước thời gian nên luận văn chọn mô hình này.

Bài toán động lực học được giải băng phương pháp tích phân số từng bướcNewmark để giải phương trình chuyển động trên toàn miễn thời gian, gia tốc nềncũng được lựa chọn những trận động đất với pho tần số tương đối gan với tan sériêng của kết cau Khảo sát các thông số nghiên cứu thông qua các biéu đồ chuyểnvị, vận tốc, gia tốc, lực cắt các tầng để phân tích và so sánh giữa các trường hợp cógan và không gan thiết bị giảm chan dé đưa ra nhận xét hữu ích

1.4.CÂU TRÚC LUẬN VĂNCâu trúc luận van gồm có 5 chương, nội dung chính của mỗi chương được sơ

lược như sau:

Chương 1 - Giới thiệu tác hại từ động đất đến công trình va các bài báonghiên cứu về giảm chân từ đó hình thành ý tưởng chọn đề tài, sơ lược về hệ kếtcầu LRB + MR, trình bày mục tiêu và phương pháp thực hiện luận văn này

Chương 2 - Tong quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước van dé giảmchan kết cau, trình bày so, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của gỗi cao su lõi chiLRB và hệ cản lưu biến từ MR được hệ thống từ các tài liệu tham khảo liên quangan đến dé tài của luận văn

Chương 3 - Cơ sở lý thuyết trình bày mô hình tính toán của kết cau, sơ đồ tínhtoán, các cơ sở lý thuyết liên quan đến từng thiết bị, thiết lập phương trình chuyểnđộng và phương pháp giải để phân tích phản ứng động của hệ, thuật toán để giải

cũng được trình bày ở đây.

Chương 4 - Ví dụ số trình bày một số ví dụ tính toán dé kiểm chứng độ tin cậycủa chương trình tính và từ đó khảo sát hiệu quả giảm chan của mô hình kết cau đôigan kết hop hai thiết bị giảm chan LRB va MR

Chương 5 - Kết luận và hướng phát triển đánh giá các kết qua của Chương 4- Ví dụ số, đưa ra hướng phát triển, mở rộng bài toán

Ngoài ra, danh mục Tài liệu tham khảo và phụ lục mã nguồn MATLAB cũng

được trình bày cudi Luan văn.

TONG QUAN

2.1 GIỚI THIEUTổng quan vẻ thiết bị điều khiến kết cau cũng như trình bay sơ lược về cautạo, nguyên lý, ứng dụng của hệ cản lưu biến từ MR và gối cách chấn cao su lõi chì

LRB sẽ được trình bày trong chương này Ngoài ra còn phân tích tình hình nghiên

cứu trong và ngoài nước của hai thiết bị diéu kiến kết cấu trên Từ đó đưa ra giảipháp kết hop chúng cho kết cau đôi chịu động dat

2.2 TONG QUAN VE DIEU KHIỂN KET CÂUCác thiết bị điều khiến kết cau có thé phân loại như[Hình 2.1

Điêu khiên két câu

Hình 2.1 Phân loại hệ điều khiển két cau.Ngày nay, việc sử dụng các thiết bị điều khiến kết cau vào các tòa nhà đã trởnên thiết thực hơn khi mà các thiết bị điều khiến có thé thay đối và kiếm soát ứng sử

động học cho công trình.

Tin hiệu động datCảm biến thu nhận tín

T~ NEN ĐẮT or hiệu động dat

Hình 2.5 Điều khiến kết hợp

Trạm điện 230 KW ở miễn nam California năm 1976 là một trong những côngtrình đầu tiên sử dụng gối cách chan đàn hồi thiên nhiên (NRB) có độ cản thấp Cácnghiên cứu thực nghiệm sau đó đã thêm vào lõi chì - LRB nhu[Hinh 2.6| để có độ

giảm chân hiệu quả cao hơn.

© ” _ a — Ì Ôn thep day noi voi cot

Ngoài ra, vì gối đàn hồi có độ chuyên vị theo phương ngang lớn nên tạo cho

công trình có thêm dạng dao động mới, kéo dài chu kỳ dao động cơ bản, giữ chochu kỳ này độc lập và không trùng với chu kỳ của dao động cưỡng bức.

a) Kết cầu thông thường b) Kết cau được gan gối đàn hồiHình 2.7 Cách chan đáy trong bảo vệ công trình chịu động đất [9]2.3.2.Ứng dụng gối cao su lõi chì trong thực tiễn

Được ứng dụng rộng rãi tai Nhat Ban từ những năm 1980 gối cao su lõi chì đãđược lắp đặt sử dụng với gan 2000 các công trình Theo Shinozaki et al [27], các hệthống gối cách chan được thêm vào các tòa nhà Nhật Bản không chỉ dé cải thiệnhiệu quả giảm chấn mà còn để cho phép thiết kế kiến trúc linh hoạt hơn Tòa nhàTokyo Metropolitan được xây với hệ thống bao gồm các gối cao su kết hợp với hệ

Một số công trình khác sử dụng LRB để giảm thiểu thiệt hại do động đất như:bệnh viện Corun Turkey 2016 với diện tích 102000 m? , kết cấu được thiết kế với741 gối cao su lõi chì LRB [33] Bệnh viện Facade of Tsushima 2002 với diện tíchsàn 8036,42 m”, kết cau được thiết kế kết hợp gối cách chấn LRB và hệ cản nhớt.Ngoài ra, còn có một số công trình khác như Oakland City Hall ở California ,San

Francisco City Hall, Fire Department Command and Control Facility

Hình 2.10 Bệnh viện Facade of Tsushima [34|

2.3.3.Téng quan về tinh hình nghiên cứu trong và ngoài nước.Nghiên cứu về hiệu quả của lõi chì trong LRB, Bong Yoo, Jae-Han Lee andGyeong-Hoi Koo 2001 [28] đã có những kết luận rằng nếu tăng đường kính củalõi chì thì ty số cản của LRB sẽ tăng nhanh, kết quả thí nghiệm 3 loại gối LRB cóđường kính của lõi chì khác nhau cho thấy tỷ số cản khác nhau đáng kể:

Bảng 2.1 So sánh tỷ số cản của các LRB với đường kính lõi chì khác nhau

Đường k nh lõi chì

Loại LRB (mm) Ty sô can

NRB (cao su tu nhién) Không có lõi chi 45

LRB I 27 8LRB 2 37 24LRB 3 48 33

I.N Doudoumis, F Gravalas and Doudoumis 2005 [22] mồ tả các thông số vềđộ cứng đàn hồi cơ bản, độ cứng đàn dẻo và cường độ đặc trưng của LRB liên quanđến quan hệ lực ngang và chuyền vị theo quy luật song tuyến tính Các thông số nàycó thể được dự báo với độ chính xác cao nhờ các công thức đơn giản, ngoại trừ độcứng ban đầu là một hàm chủ yếu phụ thuộc vào các chi tiết câu tạo và lõi chì của

LRB.

Ryan, Kelly and Chopra 2005 [26], cho thay răng cường độ dan hồi của LRBphụ thuộc vào tải trọng doc trục, chăng hạn với tải trọng dọc trục bé thì cường độđàn hồi không đạt được giá trị như tính theo lý thuyết Ví như, Hwang and Hsu(2000)[24], nghiên cứu với một kết câu 3 tầng được cách chan đáy bằng LRB, thayrằng đối với LRB chịu lực dọc lớn có tỷ số cản lớn hơn LRB chịu lực dọc nhỏ

(a) Pl (b) Ob:

Hình 2.11 Mô hình gối LRB của Ryan, Kelly and Chopra 2005 [26]

C.P Providakis 2008 [21], phân t ch hiệu quả giảm chan của gối LRB và hệcản nhớt khi được bổ sung vào kết cau chịu tác dụng của những trận động đất gần VỊ

tr đứt gãy.

Dinu Bratosin 2004 [23], hệ gối cách chan đàn hồi được cau tao từ nhiều lớphỗn hợp, nên có đặc tính phi tuyến rõ ràng Tác giả phân tích hiệu quả của việc cáchchan kết cau băng cách mô hình hai bậc tự do, sử dụng mô phỏng số phi tuyến

Hình 2.12 Mô hình 2 bậc tự do gối cách chan của Dinu Bratosin 2004 [23]Nguy n Văn Giang 2006 [6], đã khảo sát sự ảnh hưởng của hệ giằng bê tôngcốt thép lên hiệu quả chống động đất của hệ thống cô lập móng Tác giả đã khảo sátviệc bố trí hệ giằng trệt và giằng bốn góc từ đó so sánh với nhau và so sánh với kếtcau khi không gan hệ giăng dé rút ra vị tr đặt hệ giằng hợp ly làm tăng hiệu quagiảm chan cho kết cấu Bên cạnh đó, tác giả còn khảo sát sự thay đổi chu kỳ khácnhau của gối cách chan

Bùi Lê Lệ Hang 2015 [7], phân tích hiệu quả giảm chan của hệ cô lập móng

cao su lõi chì (LRB) kết hợp với hệ cản khói lượng (TMD) trong kết cầu chịu động

đất Tác giả so sánh hiệu quả giảm chan của gối LRB và hệ TMD chịu bốn trậnđộng đất khác nhau, đồng thời khảo sát các thông số liên quan đến phản ứng của hệ

két cau.

Hình 2.13 Mô hình hệ kết cau — hệ giảm chan TMD và gối cách chan LRB [7]Lê Thi Phương Ngân 2014 [8], phân tích hiệu qua giao động của hệ can khốilượng TMD khi kết hop với thiết bị lưu biến từ MR và gối cách chan BI trong kếtcầu chịu gia tốc động đất khảo sát sự ảnh hưởng của các thông số đặc trưng củatừng loại thiết bị trong giảm chan cho công trình khi chịu gia tốc nên động đất.

ky„Ea | Tụ

U2

m(2)

Hình 2.14 Mô hình hệ kết cầu - MR, TMD và LRB [8]

2.4 HỆ CAN LƯU BIEN TU MR.2.4.1.Quá trình phát triển và nguyên lý hoạt động hệ lưu biến tir MRChất lưu lưu biến từ được Racob Rabinow khám phá và phát triển đầu tiên vàocuối năm 1940 tại Cục Tiêu Chuẩn Quốc Gia Hoa Ky, thuộc loại chất lưu thôngminh vì có thể điều khiến được nó Chất lưu MR hiện đang được ứng dụng rất rộngrãi do có một số đặc điểm nổi bật như sau:

+ Giới hạn đàn hồi cao, ứng suất cực hạn cùa chất lưu phụ thuộc vào bìnhphương độ từ hóa các hạt ở dạng treo Do đó, vẫn dé mau chốt trong việclựa chọn loại chất lưu MR có ứng suất cực hạn cao là chọn loại có độ từ hóa

+ Nguồn năng lượng cần cung cấp dé chất lưu chuyên sang trạng thái bán ránlà khoảng 2-25V, 1-2A Trong khi đối voi chất lưu ER thì cần một nguồnnăng lượng lớn hon rất nhiều 2000-5000V, 1-10mA

TẮT— Chất lưu MR

Dòng chảy tâng(Biên vận tôc)

MỞỨng suất cắt > Ứng suất chảy

- Ưng suat cat < Ung suat chảyUng suat cat > Ung suat chay

Hinh 2.15 Co ché hoat dong chan luu

Hệ lưu biến từ MR nham tiêu tán năng lượng bán chủ động sử dung chat lưu.Chất này có dạng là các hạt sắt trôi lơ lửng trong dung môi đặc biệt và có thểchuyển từ lỏng sang ran khi có lực từ đi qua, từ đó sinh ra giới hạn đàn hồi cho chat

lưu Hệ này mang lại một sô hiệu quả giảm chân trong kêt cầu Hiện nay trên thêgiới có nhiêu loại nhưng đêu có câu tạo chung, bao gôm các bộ phận ch nh như(Hình 2.16)

++

+++

Lớp vỏ ngoài

Piston, có khả năng dịch chuyến trong môi trường chất lưu MR.Cuộn dây cảm biến, được nối với thiết bị cung cấp nguồn điện Khi có dòngđiện đi qua cuộn dây cảm biến sẽ phát sinh từ trường làm cho chất lưuchuyên từ trạng thái lỏng sang trạng thái bản ran

Bộ phận khí nén (accumulator), giúp cho piston dịch chuyển dé dangVách ngăn (diaphragm) cách bộ phận khi nứn với chất lưu

4 ý 4 4 € SSS

2.4.2.Ứng dụng hệ lưu biến từ MR trong thực tiễn

Hệ cản lưu biên từ được ứng dụng ở nhiêu nước với khả năng giảm chân cao,

một trong những công trình tiêu biểu được kế đến như : Viện bảo tàng quốc giaTokyo (Hình 2.17) với thiết bị cản MR được sản xuất bởi Lord Corporation có khảnăng kháng tải lên đến 30T được lắp đặt tại tầng 3 và 5 của tòa nhà [15]; Cầu dâyvăng Dongting Lake ở Trung Quốc (Hình 2.18) lần đầu tiên ứng dụng hệ cản MRđể giảm dao động trong dây cáp dưới tác dụng của gió, thiết bị cản MR Lord SD-1005 được lắp đặt cho mỗi sợi cáp, tong cộng có 312 thiết bị cản MR lắp đặt cho

156 sợi cáp [15].