Ứng dụng công trình chịu động đất sử dụng thiết bị cô lập địa chấn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN VĂN HÀO ỨNG XỬ CÔNG TRÌNH CHỊU ĐỘNG ĐẤT SỬ DỤNG THIẾT BỊ CÔ LẬP ĐỊA CHẤN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP - 60580208 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN VĂN HÀO ỨNG XỬ CÔNG TRÌNH CHỊU ĐỘNG ĐẤT SỬ DỤNG THIẾT BỊ CÔ LẬP ĐỊA CHẤN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP Hướng dẫn khoa học: TS.PHAN ĐỨC HUYNH Tp Hồ Chí Minh, Ngày 24 tháng 10 năm 2015 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Nguyễn Văn Hào Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 04/10/1988 Nơi sinh: Quảng Trị Quê quán: Nghĩa Thắng –ĐăkRLấp- ĐăkNông Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: 8/9 đường 61,Phước Long B, Quận Điện thoại :0932.665.345 E-mail: ksnguyenvanhao2012@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 10/2007 đến 10/2012 Nơi học (trường, thành phố): Đại Học Mở TP HCM Ngành học: Kỹ thuật xây dựng dân dụngvà công nghiệp Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: Thiết kế tòa nhà văn phòng Rossel Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: 2/2015 ĐH Mở TP HCM Người hướng dẫn:Tiến Sĩ Nguyễn Trọng Phước III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 6/2012-1/2013 Công ty xây dựng Trung Quốc Giám sát 2/2013-12/2014 Công ty TNHH TM Soutthern Thiết kế Công ty Cổ Phần KTEST Thi công 3/2015-Nay LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2015 Tác giả luận văn Nguyễn Văn Hào i LỜI CÁM ƠN Để hoàn thành đươ ̣c luâ ̣n văn tố t nghiê ̣p , em đã nhâ ̣n đươ ̣c nhiề u sự giúp đỡ về mo ̣i mă ̣t tinh thầ n và vâ ̣t chấ t , cũng chuyên môn các thầy cô Do đó em viế t lời cảm ơn này để cảm ơn tấ t cả những sự giúp đỡ mà em đã đươ ̣c nhâ ̣n Đầu tiên em xin chân thành cám ơn nhà trường khoa xây dựng đã tạo mọi điề u kiê ̣n cho em Nhờ đó em mới có đủ kiế n thức để hoàn thành tố t bài luâ ̣n văn tố t nghiê ̣p của mình Kế đế n , em rấ t cám ơn TSPHAN ĐỨC HUYNH đã tâ ̣n tâm chỉ bảo em nhiề u điề u bổ ích và đã giúp em làm tố t bài luâ ̣n văn này Trong khoảng thời gian qua là khoảng thời gian có ý nghiã nhấ t với em vì đã đươ ̣c làm viê ̣c chung với Thầ y , học hỏi nhiều kinh nghiệm quý báu củng cố lại kiến thức cho Mô ̣t lầ n nữa em xin chân thành cám ơn Thầ y Cuố i lời, em chúc cho nhà trường gă ̣t hái đươ ̣c nhiề u thành công xin chúc các thầ y các cô ở khoa và đă ̣c biê ̣t là các thầ y đã g Em iúp em hoàn thành luâ ̣n văn tố t nghiê ̣p khoẻ ma ̣nh để truyề n đa ̣t những kinh nghiê ̣m quý báo cho các lớp đàn em sau này…! TP.HCM, tháng 10 năm 2015 i MỤC LỤC Tựa trang Trang LỜI CAM ĐOAN………………………………………………………………………………… i DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ TỰ iv DANH MỤC HÌNH ẢNH vii DANH MỤC CÁC BẢNG ix Chƣơng Tổng quan 1.1 Giới thiệu 1.2 Tìm hiểu dạng gối cách chấn 1.2.1 Gối cách chấn đàn hồi 1.2.2 Gối cách chấn dạng trượt 1.3 Kết nghiên cứu nước nước 1.3.1 Đề tài nghiên cứu nước 1.3.2 Đề tài nghiên cứu nước 1.4 Hướng nghiên cứu đề tài 1.4.1 Nội dung nghiên cứu đề tài 1.4.2 Phương pháp nghiên cứu Chƣơng 2: Quy trình thiết kế gối cách chấn 2.1 Gối đàn hồi HDRB 10 2.1.1 Tính chất học gối đàn hồi HDRB 10 2.1.2 Quy trình thiết kế gối đàn hồi HDRB 11 2.2 Gối cách chấn trượt đơn FPS 15 2.2.1 Tính chất học gối trượt đơn FPS 15 2.2.2 Quy trình thiết kế gối trượt đơn FPS 15 Chƣơng 3: Xây dựng phƣơng trình vi phân chuyển động 3.1 Xây dựng phương trình vi phân chuyển động công trình chịu động đất 18 3.1.1 Mô hình hóa 18 3.1.2 Phương trình vi phân chuyển động 19 3.1.3 Chuyển vị,gia tốc,vận tốc, lưc cắt 22 3.2 Xây dựng hương trình vi phân chuyển động công trình có sử dụng gối HDRB23 3.2.1 Mô hình hóa 23 3.2.2 Phương trình vi phân chuyển động 24 ii 3.2.3 Chuyển vị ,vận tốc,gia tốc, lực cắt 26 3.3 Xây dựng phương trình vi phân chuyển động công trình có sử dụng gối FPS 28 3.3.1 Mô hình hóa 28 3.3.2 Phương trình vi phân chuyển động 29 3.3.3 Chuyển vị ,vận tốc,gia tốc, lực cắt 30 Chƣơng : Hiệu công trình sử dụng gối cách chấn ảnh hƣởng chu kỳ dao động gối đến công trình 4.1 Hiệu công trình sử dụng gối cách chấn 32 4.1.1 Ví dụ áp dụng 32 4.1.2 Kết đạt 39 4.1.3.Độ tin cậy kết tính toán 44 4.2 Ảnh hưởng chu kỳ dao động gối đến công trình 53 4.2.1 Gối HDRB 53 4.2.2 Gối FPS 54 Chƣơng : Kết luận 5.1 Kết đạt 56 5.2 Những vấn đề tồn động hướng phát triển 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 PHỤ LỤC 61 iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ TỰ Chƣơng :Tổng quan HDRB - High Damping Ruber Bearing FPS -Friction Pendulum Systems DFPS - Double Friction Pendulum Systems SI -Sliding Isolation  - Hằng số Newmark  -Hằng số Newmark Chƣơng 2: Quy trình thiết kế gối cách chấn D - Đường kính gối Di -Đường kính lổ tâm gối tr -Chiều dày lớp cao su ts -Chiều dày lớp thép nr - Số lớp cao su gối HDRB H -Tổng chiều dày lớp cao su Ht -Chiều cao gối HDRB kv -Độ cứng theo phương đứng kh -Độ cứng theo phương ngang  -Tỉ số cản E0 -Modun đàn hồi vật liệu cao su E - Mô đun bulkling vật liệu  -Hệ số hiệu chỉnh vật liệu Geq - Mô đun cắt vật liệu S1 - Hệ số hình dáng Aeff - Diện tích mặt gối Afree - Diện tích xung quang gối XD - Chuyển dịch thiết kế gốitheo phương ngang iv fh -Tần số dao động gối theo phương ngang, fv - Tần số dao động gối theo phương đứng P - Lực nén lớn (hoạt tải tĩnh tải) Pcr -Tải trọng tới hạn I eff -Mô men quán tính hữu hiệu S2 - Hệ số hình dáng A 'eff -Diện tích hiệu gối dịch chuyển R - Bán kính cầu lõm  - Hệ số ma sát F - Lực phục hồi Ff - Lực ma sát K eff - Độ cứng hữu hiệu theo phương ngang gối  eff -Hệ số cản hữu hiệu v - Chuyển vị theo phương đứng Chƣơng 3: Xây dựng phƣơng trình vi phân chuyển động ug - Chuyển vị gia tốc nền un - Chuyển vị khối lượng tầng gây kn -Độ cứng tầng cn -Độ cản tầng mn - Khối lượng tầng M  -Ma trận khối lượng C  -Ma trận cản K  -Ma trận độ cứng f ij -Lực tại tầng j ứng với mode dao dộng thức i Vb - Lực cắt đáy Dtk -Chuyển vị gối thiết kế v b ub -Chuyển vị gối kb - Độ cứng gối cb - Độ cản gối - Hệ số cản gối mb -Khối lượng tầng gối b -Tần số góc gối wx -Trọng lượng sàn thứ x hx - Chiều cao sàn thứ x vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Chƣơng :Tổng quan Hình 1.1 Công trình sử dụng gối cách chấn Hình 1.2 Các dạng gối cách chấn Hình 1.3 Gối cao su NRB Hình 1.4 Gối cao su lõi chì LRB Hình 1.5 Gối cao su giảm chấn cao HDRB Hình 1.6 Gối cách chấn dạng trượt SI Hình 1.7 Gối cách chấn dạng trượt FPS Hình 1.8 Gối cách chấn dạng trượt đôi DFPS Chƣơng : Quy trình thiết kế gối cách chấn Hình 2.1 Gối đàn hồi HDRB 10 Hình 2.2 Sự dich chuyển gối đàn hồi 13 Hình 2.3 Cấu tạo gối trượt đơn FPS 15 Hình 2.4 Mô hình làm việc gối FPS 15 Chƣơng 3: Xây dựng phƣơng trình vi phân chuyển động Hình 3.1 Hệ n bậc tự 18 Hình 3.2 Mô hình tương đương hệ n bậc tự 18 Hình 3.3 Hệ n tầng có sử dụng gối HDRB 23 Hình 3.4 Mô hình tương đương hệ n tầng có gối HDRB 24 Hình 3.5 Hệ n tầng có sửdụng gối FPS 28 Hình 3.6 Mô hình tương đương hệ n tầng có gối FPS 28 Chƣơng : Hiệu công trình sử dụng gối cách chấn ảnh hƣởng chu kỳ dao động gối đến công trình Hình 4.1 Mặt công trình 32 Hình 4.2 Mặt đứng công trình tầng 33 Hình 4.3 Mặt đứng công trình tầng 33 Hình 4.4 Gia tốc nền EL Centrol 1940 34 Hình 4.5.Chuyển vị công trình 40 Hình 4.6.Chuyển vị đỉnh công trình theo thời gian 40 vii Hình 4.7.Chuyển vị gối HDRB gối FPS theo thời gian 41 Hình 4.8 Vận tốc đỉnh công trình theo thời gian 41 Hình 4.9.Gia tốc đỉnh công trình theo thời gian 42 Hình 4.10 Lưc cắt đáy công trình theo thời gian 42 Hình 4.11.Phân lực cắt đáy lên các tầng công trình tầng 43 Hình 4.12.Phân lực cắt đáy lên các tầng công trình tầng 43 Hình 4.13 Chuyển vị đỉnh không sử dụng gối 46 Hình 4.14 Chuyển vị đỉnh sử dụng gối HDRB 46 Hình 4.15 Chuyển vị đỉnh sử dụng gối FPS 46 Hình 4.16 Chuyển vị gối HDRB 47 Hình 4.17 Chuyển vị gối FPS 47 Hình 4.18 Vận tốc đỉnh không sử dụng gối 48 Hình 4.19 Vận tốc đỉnh sử dụng gối HDRB 48 Hình 4.20 Vận tốc đỉnh sử dụng gối FPS 49 Hình 4.21 Gia tốc đỉnh không sử dụng gối 49 Hình 4.22 Gia tốc đỉnh sử dụng gối HDRB 50 Hình 4.23 Gia tốc đỉnh sử dụng gối FPS 50 Hình 4.24 Lực cắt đáy không sử dụng gối 51 Hình 4.25 Lực cắt đáy sử dụng gối HDRB 51 Hình 4.26 Lực cắt đáy sử dụng gối FPS 52 Hình 4.27 Chuyển vị công trình có gối HDRB chu kỳ gối thay đổi53 Hình 4.28 Chuyển vị công trình có gối FPS chu kỳ gối thay đổi 55 viii DANH MỤC CÁC BẢNG Chƣơng : Hiệu công trình sử dụng gối cách chấn ảnh hƣởng chu kỳ dao động gối đến công trình Bảng 4.1 Kích thước dầm, cột công trình tầng 34 Bảng 4.2 Kích thước dầm, cột công trình tầng 34 Bảng 4.3 Khối lượng độ cứng tầng 34 Bảng 4.4 Đặc tính cao su gối HDRB 35 Bảng 4.5 Thông số kỹ gối HDRB tại cột C3 36 Bảng 4.6 Độ cứng hữu hiệu gối HDRB công trình tầng 37 Bảng 4.7 Độ cứng hữu hiệu gối HDRB công trình tầng 37 Bảng 4.8 Thông số gối FPS tại cột C3 công trình tầng 38 Bảng 4.9 Độ cứng hữu hiệu gối FPS công trình tầng 39 Bảng 4.10 Độ cứng hữu hiệu gối FPS công trình tầng 39 Bảng 4.11.Hiệu công trình tầng sử dụng gối cách chấn 44 Bảng 4.12 Hiệu công trình tầng sử dụng gối cách chấn 45 Bảng 4.13 Độ tin cậy kết tính toán 52 Bảng 4.14 Độ cứng hữu hiệu gối HDRB chu kỳ gối thay đổi 53 Bảng 4.15 Hiệu sử dụng gối HDRB chu kỳ gối thay đổi 54 Bảng 4.16 Độ cứng hữu hiệu gối FPS chu kỳ gối thay đổi 54 Bảng 4.17 Hiệu sử dụng gối FPS chu kỳ gối thay đổi 55 ix Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu Vượt qua hàng thập kỷ,động đất ảnh hưởng lớn đối với người sở hạ tầng.Các chuyên gia đã tìm giải pháp để giảm chấn động cho công trình.Nhằm ổn định cho công trình có động đất,giảm tối thiểu thiệt hại về người tài sản Một thiết bị cách chấn trở thành yếu tố quan trọng kết cấu, nâng khả hấp thụ lượng động đất truyền vào công trình.Việc tính toán thiết kế công trình cho lượng tiêu tán đảm bảo công trình hoạt động hiệu có động đất xảy ra.Thiết bịcô lập địa chấn sử dụng công trình nhằm tách rời công trình khỏi mặt đất Làm người ta bố trí thiết bị cách chấn bên móng bên dưới kết cấu(kết cấu bên móng) để giảm khuyếch đại lượng động đất truyền lên kết cấu bên trên.Thiết bị này gọi “gối cách chấn” a) b) Hình 1.1 Công trình sử dụng gối cách chấn a.Kết cấu không sử dụng thiết bị cách chấn b.Kết cấu có sử dụng thiết bị cách chấn 1.2 Tìm hiểu dạng gối cách chấn Có hai loại gối cách chấn bản: gối cách chấn đàn hồi (cao su) gối cách chấn dạng trượt.Một công trình,thiết bị cách chấn sử dụng gối cách chấn đàn hồi gối cách chấn dạng trượt,đôi kết hợp vừa gối cách chấn đàn hồi gối cách chân dạng trượt a) b) Hình 1.2 Các dạng gối cách chấn a Gối cách chấn đàn hồi b Gối cách chấn dạng trượt 1.2.1 Gối cách chấn đàn hồi Gối đàn hồi bao gồm lớp cao su lớp thép xếp đan xen nhau.Lớp cao su bao bọc xung quanh.Lớp cao su tạo độ linh động lớp thép tạo độ cứng,đảm bảo khả chịu nén biến dạng theo phương ngang.Trong vài trường hợp lõi chì đặt nhằm tăng khả chịu nén tiêu tán lượng Có loại gối đàn hồi: + Gối cao su tự nhiên (NRB) + Gối cao su có lõi chì (LRB) + Gối cao su giảm chấn cao(HDRB)  Gối cao su tự nhiên (NRB) Chúng có lớp cao su lớp thép xếp chồng xen kẻ nhau.Các lớp thép ngăn cho lớp cao su không bị phồng lên đồng thời tăng độcứng theo phương đứng.Lớp cao su tăng khả biến dạng theo phương ngang Khi chịu tải trọng lớn lớp cao su có xu hướng phình ra, ảnh hưởng trực tiếp đếnkhả chịu nén Mặt dưới gối đàn hồi NRB có thép.Một mặt liên kết với kết cấu bên mặt liên kết với móng công trình Hình 1.3 Gối cao su NRB  Gối cao su lõi chì (LRB) - Gối cao su lõi chì chúng có cấu trúc tương tự gối cao su tự nhiên NLB.Nhưng gối cao su LBR lại có hay nhiều lõi đặt trung tâm.Lõi làm chì nhằm tăng khả chịu nén, tăng khả tiêu tán lượng Chính có lõi chì nên khả chịu nén gối LRB tốt gối NRB.Thông thường đường kính lõi dẫn 15% -33% đường kính tổng thể gối Để đảm bảo thiết bị giảm chấn cần đáp ứng yêu cầu: - Chúng chịu đựng toàn trọng lượng tòa nhà móng dịch chuyển theo phương ngang - Khả khôi phục lại trạng thái ban đầu -Giảm chấn động cho tòa nhà, hấp thụ lượng có động đất Hình 1.4 Gối cao su lõi chì LRB  Gối cao su giảm chấn cao (HDRB) Sự phát triển hợp chất cao su tự nhiên nhằm tăng yếu tố giảm chấn trong gối cao su Lớp cao su đặc biệt thêm carbon đen, dầu nhựa tạo hợp chất cao su đặc biệt Tính chất đặc biệt lớp cao su tạo độ cản lớn nhằm giảm chấn động công trình,tiêu tán lượng Cấu tạo gối đàn hồi HDRB tương tự gối cao su NRB thay sử dụng lớp cao su tự nhiên, gối cao su HDRB sử dụng loại cao su đặc biệt Hình 1.5 Gối cao su giảm chấn cao HDRB 1.2.2 Gối cách chấn dạng trƣợt Hệ thống trượt có cấu tạo đơn giản.Gồm mặt dưới chúngtrượt lên qua lắc trượt.Mặt gối trượt, chúng tiếp xúc với kết cấu bên mặt dưới gắn với móng công trình Chúng trượt lên để tạo ma sát hạn chế việc sinh gia tốc tải trọng động đất.Gối cách chấn dạng trượt thường sử dụng hai bề mặt hình cầu trượt bề mặt phẳng Hiện gối cách chấn dạng trượt thông thường có loại: - Gối cách chấn trượt (SI) - Gối cách chấn trượt đơn gọi FPS - Gối cách chân trượt đôihay gọi DFPS  Gối cách chấn trượt SI Đây gối cách chấn phát sớm đơn giản nhất.Hệ thống sử dụng phần trượt để tách rời cấu trúc bên với nền chúng hoạt động theo nguyên tắc ma sát trượt Gối cách chấn SI chịu tải trọng đứng chủ yếu,tải ngang hoạt động linh hoạt,nhờ ma sát làm tiêu tán lượng Nhược điểm lớn dạng gối khả trở về vị trí tâm ban đầu Hình 1.6 Gối cách chấn dạng trƣợt SI  Gối cách chấn trượt đơn FPS: Dạng gối trượt hoạt động dựa nguyên lý chuyển động lắc, phụ thuộc vào bán kính mặt cong Cấu trúc bên tách rời với nền thông qua trượt dạng khớp Gối trượt FPS có bề mặt cong trượt có khả tạo lực phục hồi, trọng lượng kết cấu bên đặt khớp trượt trượt bề mặt cong, ma sát khớp trượt bề mặt cong tạo độ cản cho gối FPS Hình 1.7 Gối cách chấn dạng trƣợt FPS  Gối cách chấn đôi DFPS Gối cách chấn DFPS có cấu tạo gồm mặt lõm,bề mặt làm thép không rỉ,chúng có bán kính cong tương ứng khác Hai bề mặt lõm trượt quanh khớp trượt(khớp trượt âm dương) Chúng hoạt động theo phương ngang linh hoạt gối SI FPS.Gối DFPS có khả đáp ứng dịch chuyển lớn theo phương ngang Hình 1.8 Gối cách chấn dạng trƣợt đôi DFPS 1.3 Kết nghiên cứu nƣớc nƣớc 1.3.1 Đề tài nghiên cứu nƣớc Một số đề tài nghiên cứu nước - Trần Tuấn Long(2007) “Thiết kế cách chấn đáy HDR cho khung nhà nhiều tầng chịu tải trọng động đất” Bài báo khoa học Nghiên cứu thiết kếgối HDR theo quy trình” - Lê Xuân Tùng (2010) “Thiết kế gối cách chấn dạng gối đỡ đàn hồi chịu động đấtvới mô hình phi tuyến vật liệu chế tạo” Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng Nghiên cứu phương trình phi tuyến gối chịu kích động 1.3.2 Đề tài nghiên cứu nƣớc Một số đề tài nghiên cứu nước -Tian Xue Min and Lu Ming (2008), “Design of Base-Isolated Structure with Rubber-Bearing”.Sử dụng phần mềm để phân tích đánh giá hiệu quản công trình sử dụng gối cao su Kết đạt gối cao su hoạt động hiệu công trình động đất - Daniel M Fenz, and Michael C Constantinou (2006), “Behaviour of the double concave Friction Pendulum bearing” Kết đạt gối cách chấn DFPS ứng xử giống gối FPS chịu ảnh hưởng độ công bán kính hai bề mặt lõm -Sirule.P.A, Jagtap.L.P,SonaWana.K.R,Patil.T.D, Jadwanir.N and Sonar.S.K(2012), “Time History Analysis of Base Isolated Multi-Storyed Building” Sử dụng phần mềm phân tích Kết gối cao su hoạt động hiệu trận động đất … 1.4 Hƣớng nghiên cứu đề tài 1.4.1 Nội dung nghiên cứu đề tài - Tìm hiểu thiết kế thông số gối cách chấn HDRB FPS - Tìm đáp ứng công trình theo thời gian có sử dụng gối cách chấn HDRB FPS - Ảnh hưởng chu kỳ dao động gối đến công trình 1.4.2 Phƣơng pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu phương pháp số Phương trình vi phân chuyển động giải thuật toánNewmark Thuật toán Newmark giải Matlab - Trong năm 1959 Newmark phát triển phương pháp biến đổi thời gian theo bước dựa phương trình sau: ui 1  ui  (1   )t  ui  (t )ui 1 (1.1)   i   i 1 ui 1  ui  (t )ui  (   )(t )  u  (t )  u    (1.2) Trong đó: Các số  ,  xác định biến đổi bước theo thời gian.Chúng lựa chọn theo Newmark + ;  + ;  Theo phương pháp gia tốc trung bình Theo phương pháp gia tốc tuyến tính - Ta chọn hệ số  ,  theo phương pháp gia trung bình để giải   ;   u( )  (ui 1  ui ) u ( )  ui  ui 1  (ui 1  ui ) t  ui  (ui 1  ui ) u ( )  ui  ui  2 (ui 1  ui ) ui 1  ui  ui t  2 (ui 1  ui ) (1.3) - Phương trình vi phân chuyển động hệ tại thời điểm bất kỳ: i  cui  kui  pi mu (1.4) - Tại thời điểm kế tiếp: i 1  cui 1  kui 1  pi 1 mu (1.5) - Ta lấy phương trình (1.5) - (1.4) được: i  cui  k ui  pi mu (1.6 ) - Từ phương trình (1.1) ta viết lại sau: i  (t )u i ui  ui 1  ui  tu (1.7) - Từ phương trình (1.2) ta viết lại sau: ui  ui 1  ui  (t )ui  i   (t ) u i t u (1.8) - Từ phương trình (1.8) ta có: i  u 1 i u  ui  u  (t ) t 2 (1.9) - Thay phương trình(1.9) vào (1.7) ta được: ui     i ui  ui  t (1  )u t  2 (1.10) - Thay phương trình (1.10) (1.9) vào phương trình (1.6) ta được:    1    m ui  ui  ui   c  ui  ui  t (1  )ui  (  t )   t    t         k ui  pi  (1.11) Từ (1.11) ta viết lại:  m    m      c  i c m  ui  pi     t   1 c  u k   ui   t t    t    2    2 Đặt: a    m c m  ; b  t   1 c t  2  2  i pˆ i   pi 1  pi   aui  bu (1.12) S K L 0 [...]... khi có động đất, giảm tối thiểu thiệt hại về con người và tài sản Một thiết bị cách chấn trở thành một yếu tố quan trọng của kết cấu, nâng khả năng hấp thụ năng lượng do động đất truyền vào công trình. Việc tính toán thiết kế công trình sao cho năng lượng đó được tiêu tán đảm bảo công trình hoạt động hiệu quả nhất khi có động đất xảy ra .Thiết b cô lập địa chấn được sử dụng trong các công trình. .. tách rời công trình khỏi mặt đất Làm được vậy người ta bố trí một thiết bị cách chấn bên trên móng và bên dưới kết cấu(kết cấu bên trên móng) để giảm sự khuyếch đại năng lượng của động đất truyền lên kết cấu bên trên .Thiết bị này này còn gọi là “gối cách chấn a) b) Hình 1.1 Công trình sử dụng gối cách chấn a.Kết cấu không sử dụng thiết bị cách chấn b.Kết cấu có sử dụng thiết bị cách chấn 1 1.2... của gối FPS tại cột C3 công trình 9 tầng 38 Bảng 4.9 Độ cứng hữu hiệu của gối FPS trong công trình 9 tầng 39 Bảng 4.10 Độ cứng hữu hiệu của gối FPS trong công trình 3 tầng 39 Bảng 4.11.Hiệu quả công trình 9 tầng khi sử dụng gối cách chấn 44 Bảng 4.12 Hiệu quả công trình 3 tầng khi sử dụng gối cách chấn 45 Bảng 4.13 Độ tin cậy kết quả tính toán 52 Bảng 4.14 Độ cứng hữu hiệu gối HDRB khi... dao động của gối đến công trình Hình 4.1 Mặt bằng công trình 32 Hình 4.2 Mặt ứng công trình 9 tầng 33 Hình 4.3 Mặt ứng công trình 3 tầng 33 Hình 4.4 Gia tốc nền EL Centrol 1940 34 Hình 4.5.Chuyển vị công trình 40 Hình 4.6.Chuyển vị đỉnh công trình theo thời gian 40 vii Hình 4.7.Chuyển vị gối HDRB và gối FPS theo thời gian 41 Hình 4.8 Vận tốc đỉnh công. .. đáy không sử dụng gối 51 Hình 4.25 Lực cắt đáy sử dụng gối HDRB 51 Hình 4.26 Lực cắt đáy sử dụng gối FPS 52 Hình 4.27 Chuyển vị công trình có gối HDRB khi chu kỳ gối thay đổi53 Hình 4.28 Chuyển vị công trình có gối FPS khi chu kỳ gối thay đổi 55 viii DANH MỤC CÁC BẢNG Chƣơng 4 : Hiệu quả của công trình khi sử dụng gối cách chấn và ảnh hƣởng chu kỳ dao động của gối đến công trình Bảng... gối cách chấn Có hai loại gối cách chấn cơ bản: gối cách chấn đàn hồi (cao su) và gối cách chấn dạng trượt.Một công trình, thiết bị cách chấn có thể sử dụng gối cách chấn đàn hồi hoặc gối cách chấn dạng trượt,đôi khi có thể kết hợp vừa gối cách chấn đàn hồi và gối cách chân dạng trượt a) b) Hình 1.2 Các dạng gối cách chấn a Gối cách chấn đàn hồi b Gối cách chấn dạng trượt 1.2.1 Gối cách chấn đàn... học Công nghệ Xây dựng Nghiên cứu phương trình phi tuyến gối khi chịu kích động 1.3.2 Đề tài nghiên cứu nƣớc ngoài Một số đề tài nghiên cứu ở nước ngoài -Tian Xue Min and Lu Ming (2008), “Design of Base-Isolated Structure with Rubber-Bearing” .Sử dụng phần mềm để phân tích đánh giá hiệu quản công trình khi sử dụng gối cao su Kết quả đạt được gối cao su hoạt động hiệu quả trong công trình động đất. .. Vận tốc đỉnh công trình theo thời gian 41 Hình 4.9.Gia tốc đỉnh công trình theo thời gian 42 Hình 4.10 Lưc cắt đáy công trình theo thời gian 42 Hình 4.11.Phân lực cắt đáy lên các tầng trong công trình 9 tầng 43 Hình 4.12.Phân lực cắt đáy lên các tầng trong công trình 3 tầng 43 Hình 4.13 Chuyển vị đỉnh không sử dụng gối 46 Hình 4.14 Chuyển vị đỉnh sử dụng gối HDRB ... Bảng 4.1 Kích thước dầm, cột công trình 9 tầng 34 Bảng 4.2 Kích thước dầm, cột công trình 3 tầng 34 Bảng 4.3 Khối lượng và độ cứng các tầng 34 Bảng 4.4 Đặc tính cao su gối HDRB 35 Bảng 4.5 Thông số kỹ gối HDRB tại cột C3 36 Bảng 4.6 Độ cứng hữu hiệu của gối HDRB trong công trình 9 tầng 37 Bảng 4.7 Độ cứng hữu hiệu của gối HDRB trong công trình 3 tầng 37 Bảng 4.8 Thông... Hiệu quả sử dụng gối HDRB khi chu kỳ gối thay đổi 54 Bảng 4.16 Độ cứng hữu hiệu gối FPS khi chu kỳ gối thay đổi 54 Bảng 4.17 Hiệu quả sử dụng gối FPS khi chu kỳ gối thay đổi 55 ix Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu Vượt qua hàng thập kỷ ,động đất ảnh hưởng rất lớn đối với con người và cơ sở hạ tầng.Các chuyên gia đã tìm ra giải pháp để giảm chấn động cho công trình. Nhằm ổn định cho công trình