Mô hình kết cấu gối cô lập trượt ma sát cho công trình chịu tải trọng động đất (TT)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN VĂN NAM MÔ HÌNH KẾT CẤU GỐI CÔ LẬP TRƯỢT MA SÁT CHO CÔNG TRÌNH CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT CHUYÊN NGÀNH MÃ SỐ : CƠ KỸ THUẬT : 62.52.01.01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - 2017 Công trình hoàn thành Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS HOÀNG PHƯƠNG HOA PGS.TS PHẠM DUY HÒA Phản biện 1: ……………………………………………… Phản biện 2: ……………………………………………… Phản biện 3: ……………………………………………… Luận án bảo vệ Hội đồng chấm Luận án tốt nghiệp Tiến sĩ kỹ thuật họp Đại học Đà Nẵng vào ngày…… tháng……năm 2017 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Thư viện Quốc gia Việt Nam MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Động đất thảm họa lớn thiên nhiên gây tính mạng người, công trình xây dựng kinh tế nói chung Trong lịch sử, giới chứng kiến nhiều trận động đất mạnh xảy ra, cướp nhiều nhân mạng, hủy hoại nhiều công trình xây dựng hàng triệu đôla tổn thất kinh tế hàng năm động đất Ở Việt Nam, không nằm “vành đai lửa” chấn tâm động đất mạnh giới Nhưng Việt Nam quốc gia nằm khu vực có mối hiểm họa động đất cao Đó báo cáo nhà khoa học Hội thảo quốc tế "Nguy hiểm động đất, sóng thần hệ thống cảnh báo sớm khu vực Châu Á - Thái Bình Dương" Viện Vật lý địa cầu - Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam tổ chức hai ngày (5 6-9.2011) Một số khu đô thị lớn nằm đới đứt gãy có khả xảy trận động đất có cấp độ mạnh Hà Nội, nằm đới đứt gãy sông Hồng, sông Chảy, sông Mã, Sơn La dự báo phải chịu đựng chấn động cấp độ theo thang độ Richter Gần đây, dư chấn động đất gây xuất nhiều tỉnh thành, đặc biệt Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh Đà Nẵng, nơi tập trung số lượng lớn nhà cao tầng, cầu lớn nhu cầu xây dựng công trình lớn ngày tăng số lượng chiều cao Các loại công trình nhạy cảm với gia tốc trận động đất Với thực tế trên, công trình xây dựng cần thiết kế kháng chấn, đặc biệt thiết kế kháng chấn theo quan điểm đại, khái niệm gắn với thuật ngữ “điều khiển dao động kết cấu” tương đối mẻ Việt Nam Do đó, việc nghiên cứu tìm hiểu chúng cần thiết, có ý nghĩa khoa học thực tiễn cao lý để tác giả nghiên cứu đề tài: “Mô hình kết cấu gối cô lập trượt ma sát cho công trình chịu tải trọng động đất” nhằm đưa giải pháp làm giảm tác hại động đất gây cho công trình xây dựng Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu xây dựng mô hình tính toán kết cấu cách chấn dạng gối trượt ma sát SFP, DFP TFP chịu tải trọng động đất Đánh giá hiệu giảm chấn cho công trình xây dựng sử dụng gối cách chấn Từ đó, nghiên cứu ứng dụng gối TFP cho công trình nhà cao tầng xây dựng Hà Nội, Việt Nam Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu luận án dạng gối trượt ma sát bao gồm: gối SFP, gối DFP gối TFP Phạm vi nghiên cứu luận án bao gồm: Nghiên cứu phản ứng kết cấu cho cục gối (không xét đến làm việc đồng thời nhiều gối công trình), bỏ qua dao động xoắn; Ứng xử kết cấu bên tuyến tính, ứng xử gối phi tuyến Nội dung luận án - Tổng quan động đất, cách chấn đáy gối trượt ma sát - Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý làm việc gối cách chấn SFP, DFP TFP - Xây dựng mô hình tính toán cho kết cấu cách chấn dạng gối trượt ma sát nêu chịu động đất Đánh giá hiệu giảm chấn gối cho công trình xây dựng - Nghiên cứu phát triển mô hình cho gối TFP - Nghiên cứu ứng dụng gối TFP cho nhà cao tầng Việt Nam theo tiêu chuẩn thiết kế ASCE 7-2010 Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu mô hình tính toán lý thuyết, kết nghiên cứu mô phần mềm Matlab so sánh kiểm chứng mô hình thí nghiệm nhóm tác giả khác công bố NEES (Network for Earthquake Engineering Simulation) Những đóng góp luận án - Xây dựng mô hình tính toán kết cấu cách chấn gối trượt ma sát SFP, DFP TFP Đánh giá chi tiết hiệu giảm chấn dạng gối cho công trình - Phát triển mô hình cải tiến cho gối TFP Thông qua mô hình này, chi tiết chuyển vị lắc mặt cong ảnh hưởng thành phần gia tốc theo phương đứng tính toán rõ ràng cho gối TFP - Tìm thông số kỹ thuật hợp lý gối TFP cho công trình nhà cao tầng Hà Nội đánh giá hiệu giảm chấn Điều có ý nghĩa thực tiễn cao thiết kế kháng chấn Việt Nam Bố cục luận án Luận án trình bày gồm phần mở đầu, chương phần kết luận, kiến nghị Toàn nội dung luận án chứa đựng 132 trang A4 có bố cục sau: Phần mở đầu Chương Tổng quan Chương Mô hình dạng gối trượt ma sát Chương Mô hình cải tiến gối lắc ma sát ba Chương Hiệu giảm chấn gối TFP nhà cao tầng Hà Nội Kết luận, kiến nghị Chương TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan động đất thiết kế công trình chịu động đất 1.1.1 Động đất Động đất tượng dao động mạnh đất xảy nguồn lượng lớn giải phóng thời gian ngắn nứt rạn đột ngột phần vỏ hay phần áo đất [10], [ 62] Động đất có nguồn gốc sau: Động đất có nguồn gốc từ hoạt động kiến tạo; Động đất có nguồn gốc từ đứt gãy; Động đất có nguồn gốc khác: dãn nở lớp vỏ đá cứng đất; vụ nổ; hoạt động núi lửa;… Các thông số quan trọng chuyển động thiết kế kháng chấn công trình bao gồm: biên độ lớn nhất, khoảng thời gian kéo dài chuyển động mạnh, nội dung tần số, độ lớn động đất, khoảng cách đến đứt gãy, điều kiện đất vị trí xét 1.1.2 Giải pháp thiết kế công trình chịu động đất Thiết kế công trình chịu động đất nhiệm vụ, thử thách lớn cho nhà thiết kế kết cấu xây dựng Có hai quan điểm thiết kế kháng chấn: quan điểm thiết kế kháng chấn truyền thống quan điểm thiết kế kháng chấn đại Quan điểm thiết kế kháng chấn đại gắn với kỹ thuật điều khiển kết cấu với nhóm kỹ thuật sau: điều khiển bị động, điều khiển chủ động điều khiển bán chủ động 1.2 Kỹ thuật cách chấn đáy (cô lập móng) 1.2.1 Khái niệm cách chấn đáy Cách chấn đáy (cô lập móng) kỹ thuật điều khiển bị động kết cấu, hiệu cho thiết kế công trình chịu động đất Ý tưởng kỹ thuật cách ly kết cấu bên với cách sử dụng gối mềm, gọi gối cách chấn 1.2.2 Các dạng gối sử dụng kỹ thuật cách chấn đáy Các dạng gối sử dụng kỹ thuật cách chấn cho công trình thường gồm hai dạng phổ biến: gối cao su (gối đàn hồi, Hình 1.6) gối trượt ma sát, sản xuất từ kim loại chống rỉ Gối trượt ma sát gồm loại chính: - Gối lắc ma sát đơn (gối SFP): Cấu tạo Hình 1.7, gồm mặt cong bán kính R, lắc trượt mặt cong với hệ số ma sát  khả chuyển vị ngang d R,  a Cấu tạo bên d b Mặt cắt ngang Hình 1.7 Gối lắc ma sát đơn, gối SFP (EPS, 2011) - Gối lắc ma sát đôi (gối DFP): Cấu tạo Hình 1.8, gồm mặt cong với bán kính R1 R2 lắc bên a Cấu tạo bên b Mặt cắt ngang Hình 1.8 Gối lắc ma sát đôi, gối DFP (Fenz, 2008e) - Gối lắc ma sát ba (gối TFP): Cấu tạo Hình 1.9, gồm mặt cong với bán kính R1, R2, R3 R4 Bên có lắc trượt mặt cong với hệ số ma sát tương ứng i a Cấu tạo bên b Mặt cắt ngang Hình 1.9 Gối lắc ma sát ba, gối TFP (Fenz, 2008e) 1.2.3 Sơ lược lịch sử ứng dụng kỹ thuật cách chấn đáy Kỹ thuật cách chấn đáy nghiên cứu ứng dụng rộng rãi vài thập niên gần Tuy nhiên, ý tưởng kỹ thuật xuất cách 100 năm qua sáng kiến Touaillon Trong năm gần đây, việc ứng dụng kỹ thuật cách chấn đáy vào công trình chịu động đất trở nên phổ biến nước Mỹ, Nhật, New Zealand,… số nước châu Âu 1.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu gối cô lập trượt ma sát 1.3.1 Tình hình nghiên cứu nước - Nghiên cứu gối SFP: Công bố vào năm 1987 Zayas Những nghiên cứu bật công bố tác giả khác: Mokha, Constantinou, Reinhorn, Nagarajaiah, Mosqueda,…Những nghiên cứu tập trung phân tích cấu tạo chuyển động gối SFP Hiệu giảm chấn gối đánh giá thông qua mô hình lý thuyết thực nghiệm - Nghiên cứu gối DFP: hai nhóm nghiên cứu Tsai Constantinou xem có hệ thống gối DFP Ngoài ra, nhiều nghiên cứu riêng lẻ gối đáng quan tâm như: Kim Yun (2007), Malekzadeh (2010),… - Nghiên cứu gối TFP: Gối TFP với ưu điểm bắt đầu sản xuất vào khoảng năm 2007 Các nghiên cứu bật kể tới như: nhóm nghiên cứu Constantinous Fenz (Đại học Buffalo); nhóm nghiên cứu Steve Mahin, Troy Morgan Tracy Becke (Đại học Berkeley); nhóm nghiên cứu Ryan (Đại học Nevada, Reno), công bố gối TFP gần thuộc nhóm này, công bố kể đến như: Dao [36 - 38], Okazaki [80], Ryan [86 - 88] Ngoài ra, Một số nghiên cứu tác giả khác gối TFP công bố như: Fadi [41], Ghodrati [52], Moeindarbari [67], Sarkisian [89], Tsai [103 - 104] 1.3.2 Tình hình nghiên cứu nước Ở Việt Nam, cách chấn đáy đề cập từ năm 2006 TCXDVN 375:2006 Nghiên cứu cách chấn đáy hạn chế, nghiên cứu bật kể đến: Nguyễn Văn Giang Chu Quốc Thắng (2006), Trần Tuấn Long (2007), Lê Xuân Huỳnh cộng (2008), Đỗ Kiến Quốc (2009), Lê Xuân Tùng (2010, 2012) 1.4 Nhận xét, nghiên cứu cần thiết - Thiết kế công trình chịu động đất yêu cầu khách quan Sử dụng gối cách chấn kỹ thuật điều khiển kết cấu chịu động đất quan điểm mang lại hiệu cao, cần nghiên cứu ứng dụng rộng rãi thiết kế công trình chịu động đất - Những nghiên cứu gối trượt ma sát cần triển khai luận án sau: Đưa mô hình tính toán đánh giá hiệu giảm chấn gối SFP, DFP TFP; Cần nghiên cứu phát triển mô hình cải tiến cho gối TFP từ mô hình đơn giản nghiên cứu trước Mô hình phải có đủ độ tin cậy cải tiến so với mô hình tính toán có; Một nghiên cứu ứng dụng gối TFP cho công trình nhà cao tầng xây dựng điều kiện đất Hà Nội cần triển khai Chương MÔ HÌNH CÁC DẠNG GỐI TRƯỢT MA SÁT 2.1 Cơ sở lý thuyết 2.1.1 Cơ sở tính toán công trình chịu động đất - Mô hình tính toán: Với giả thiết động lực học kết cấu, mô hình tính toán kết cấu nhà n tầng chịu tải trọng động đất trình bày Hình 2.1 Taàng n kn mn cn Taàng k2 Taàng k1 a ug b m2 c2 u1 m1 c1 ug u2 k1 k2 c1 m1 c2 c un kn m2 cn mn ug a Khung thực n tầng; b Mô hình tính toán lý tưởng; c Mô hình tương đương Hình 2.1 Mô hình hệ kết cấu nhiều bậc tự chịu động đất - Phương trình chuyển động: Phương trình vi phân chuyển động mô hình kết cấu thiết lập theo phương pháp chuyển vị (phương pháp ma trận độ cứng) có dạng phương trình 2.1 - Phương pháp xác định phản ứng kết cấu: Trong nghiên cứu sử dụng phương pháp tích phân trực tiếp phương trình chuyển động (phân tích theo lịch sử thời gian) Đây phương pháp cho kết xác nhất, phản ánh chất toán động, phù hợp cho toán nghiên cứu 2.1.2 Lựa chọn phương pháp số cho nghiên cứu Hệ phương trình vi phân chuyển động kết cấu cách chấn chịu động đất nghiên cứu dạng phức tạp Ta phải sử 14 3.2.1 Mô hình tính toán Ứng xử chiều (1D): Chuyển động chiều (1D) gối TFP bao gồm giai đoạn Fenz [47, 50] mô hình nhóm phần tử ma sát nối tiếp Hình 3.1 Thông số vật lý mô Bảng 3.1 F/W k b1 k b2 k b3  1e  2e  3e d 1e d 2e d 3e F/W Hình 3.1 Mô hình nối tiếp gối TFP (Fenz, 2008a) Phát triển mô hình: Mô hình tính toán tổng quát kết cấu cách chấn gối TFP chịu chuyển động theo phương x y thể Hình 3.2 Goái TFP  e mb2 d 2e d 3e ms csx mb3 csy k sy d 1e usx k sx  e  e mb1 ub3x usy k b1 ub1x k b2 ub2x k b3 ugy d 1e  e mb1 d 2e  e mb2 d 3e  e ub2y k b2 k b1 ub1y x Goái TFP k b3 y mb3 ub3y ugx Hình 3.2 Mô hình tính toán tổng quát kết cấu cách chấn gối TFP 15 Từ mô Hình 3.2, hệ phương trình vi phân chuyển động kết cấu gắn gối TFP chịu gia tốc theo phương thiết lập sở nguyên lý d’Alembert (như phương trình 3.1 3.2) Hệ số ma sát theo phương chuyển động tính theo phương trình 3.3, biến trễ Z xác định theo phương trình 3.5 Thành phần gia tốc theo phương đứng tính theo phương trình 3.7 đưa vào mô hình thông qua tổng trọng lượng kết cấu bên 3.2.2 Kiểm chứng mô hình Mô hình tính toán lý thuyết mô phần mềm Matlab kiểm chứng với kết thí nghiệm thực bởi Ryan cộng năm 2013 [87] Mô hình thí nghiệm kết cấu nhà tầng với kích thước thật (full-scale) có tổng trọng lượng kết cấu khoảng 5000 kN (Hình 3.3 đến 3.6), cách chấn gối TFP có kích thước 1.4 m (Hình 3.7) chịu 19 băng gia tốc khác Trích số kết kiểm chứng hình sau a Kết chuyển vị gối theo phương x y 16 b Kết đường ứng xử trễ gối theo phương x y Hình 3.13 So sánh kết phân tích với thí nghiệm chịu băng gia tốc 90TAB a Kết chuyển vị gối theo phương x y b Kết đường ứng xử trễ gối theo phương x y Hình 3.26 So sánh kết phân tích với thí nghiệm chịu băng gia tốc 115TAK 17 3.3 Tính toán chi tiết chuyển vị lắc Chuyển vị lắc mặt cong tính sau: Reff  u1  ( F  Ff  Fr1 ) W  R u2  ( F  Ff  Fr  W u1 ) eff  Reff W  Reff W u3  ( F  F f  Fr  u4 ) Reff W   Reff u4  ( F  Ff  Fr ) W  (3.9) Trong thành phần lực xác định từ việc giải hệ phương trình vi phân chuyển động 3.4 Ảnh hưởng thành phần gia tốc theo phương đứng Mô hình xét đến ảnh hưởng thành phần gia tốc theo phương đứng kiểm chứng với mô hình Dao [36] Phân tích mô hình nhà tầng với băng gia tốc khác trường hợp có thành phần gia tốc theo phương đứng Kết cho thấy, chuyển vị gối không ảnh hưởng nhiều gia tốc tuyệt đối lực cắt tầng tăng đáng kể Do đó, ta bỏ qua thành phần nghiên cứu trước Hình 3.46 3.47 minh họa cho trường hợp với băng gia tốc 88RRS a Gia tốc b Lực cắt Hình 3.46 Ứng xử kết cấu với băng gia tốc 88RRS 18 Hình 3.47 Ứng xử trễ gối với băng gia tốc 88RRS 3.5 Kết luận chương Đã phát triển mô hình tính toán cho kết cấu cách chấn gối TFP từ mô hình tương đương chiều (1D) Fenz công (2008) Thông qua mô hình này, chuyển vị lắc mặt cong tính toán chi tiết ảnh hưởng thành phần gia tốc theo phương đứng đánh giá rõ ràng Chương HIỆU QUẢ GIẢM CHẤN CỦA GỐI TFP TRONG NHÀ CAO TẦNG TẠI HÀ NỘI 4.1 Giới thiệu Hà Nội dự báo xảy động đất cấp Thiết kế công trình chịu động đất cho khu vực bắt buộc công trình xây dựng gần Tuy nhiên, phương pháp thiết kế kháng chấn theo truyền thống Trong nghiên cứu chương này, giải pháp thiết kế kháng chấn với kỹ thuật cách chấn đáy gối TFP cho công trình nhà cao tầng tiến hành 4.2 Phân tích hiệu gối TFP nhà cao tầng xây dựng Hà Nội 4.2.1 Thông số kết cấu Kết cấu nhà tầng Bêtông cốt thép, với giả thiết sàn tuyệt đối cứng, khối lượng độ cứng tầng giả định giống nhau, 19 đó: khối lượng mi=100 N.s2/mm, độ cứng ki=150 kN/mm, tỉ số cản  chu kỳ T1 = s (phù hợp cho nhiều công trình quy mô) 4.2.2 Lựa chọn thông số gia tốc phân tích Với phương pháp thiết kế kháng chấn đa mục tiêu kết cấu phân tích theo lịch sử thời gian, gia tốc lựa chọn theo quy định ASCE 7-2010 gồm băng gia tốc băng gia tốc ghi phương Kết cấu phân tích đánh giá với cấp độ động đất khác bao gồm: cấp SLE (động đất nhỏ), cấp DBE (động đất mạnh) cấp MCE (động đất mạnh) Độ lớn băng gia tốc ứng với cấp độ điều chỉnh hệ số SF phương trình 4.3 Kết băng gia tốc lựa chọn Bảng 4.1 hệ số SF tính Bảng 4.2 Hình 4.2 4.3 minh họa phổ gia tốc trung bình SRSS phổ mục tiêu sau điều chỉnh độ lớn T2 SF  f ( SF )   SSRSS 1.3Sa dT T1 (4.3) T2 S SRSS dT T1 Hình 4.2 Phổ mục tiêu MCE so với trung bình SRSS kết cấu cách chấn 20 Hình 4.3 Phổ mục tiêu MCE so với trung bình SRSS kết cấu ngàm cứng 4.2.3 Lựa chọn thông số kỹ thuật hợp lý cho gối TFP với điều kiện đất Hà Nội Theo cấu tạo, có thông số kỹ thuật gối cần lựa chọn là: 2  3 ; Reff  Reff ; d  d3 ; 1; 4; Reff1 = Reff4; d1 = d4 đảm bảo trượt xảy giai đoạn Tiêu chí để chọn thông số hợp lý đưa ra: Thích nghi nhiều cấp độ động đất thiết kế; Phản ứng kết cấu nhỏ Quy trình lựa chọn thông số hợp lý cho gối TFP thực sơ đồ Hình 4.24 Kết ta có thông số hợp lý gối sau: R2 = R3 = 500 mm; R1 = R4 = 4000 mm; 2 = 3 = 0.01 - 0.02; 1 = 0.02 - 0.06; 4 = 0.04 – 0.08; d2 = d3 = 40 mm; d1 = d4 = 170 mm 4.2.4 Hiệu giảm chấn gối cho công trình Với thông số hợp lý tìm được, ta tiến hành phân tích kết cấu hai trường hợp: Kết cấu ngàm cứng cách chấn gối TFP Hiệu giảm chấn đánh giá thông qua gia tốc tuyệt đối chuyển vị tương đối tầng Với cấp độ MCE, kết thể Hình 4.20 4.21 Cấp SLE DBE cho kết tương tự Chuyển vị gối, tổng lực cắt đáy trường hợp hiệu giảm 21 chấn gối TFP tính toán chi tiết Bảng 4.4 Hình 4.20 Gia tốc tuyệt đối tầng, cấp MCE Hình 4.21 Chuyển vị tương đối tầng, cấp MCE Bảng 4.4 Chuyển vị gối hiệu giảm lực cắt đáy kết cấu nhà tầng cách chấn gối TFP Tổng lực cắt đáy, Fb (kN) Chuyển vị gối, ub (mm) Cấp độ Kết cấu ngàm cứng Kết cấu cách chấn Kết cấu ngàm cứng Kết cấu cách chấn Hiệu giảm (%) SLE 65.8 2415 697 71 DBE 176 5183 1103 79 MCE 311 7791 1451 81 Từ kết phản ứng kết cấu, điều kiện lực ngang gối (theo 17.2.4.4, ASCE 7-2010) thông số giả thiết ban đầu kiểm tra thỏa mãn yêu cầu 22 - Quy mô kết cấu - Vị trí xây dựng Xây dựng phổ thiết kế Giả thiết trước TD TM Tính toán thông số kết cấu Chọn thông số cho gối: - Chọn theo kinh nghiệm: Reff2 = Reff3 ; d2 = d3; 2 = 3 Chọn hiệu chỉnh băng gia tốc - Chọn sơ bộ: d1 = d4 - Chọn sơ bộ: trường hợp Reff1 = Reff4 thay đổi - Chọn sơ bộ: trường hợp 1 < 4 thay đổi Cho Reff1 = Reff4 cố định, phân tích với trường hợp 1 < 4 thay đổi - Xác định 1 < 4 hợp lý - Phân tích Reff1 = Reff4 thay đổi với 1 < 4 vừa xác định - Chọn Reff1 = Reff4 hợp lý - Xác định thông số cho gối - - Tính TD TM, so sánh với giá trị giả thiết + Phân tích kết cấu với thông số gối vừa chọn Kiểm tra điều kiện lực ngang gối + Bộ thông số hợp lý Hình 4.24 Sơ đồ mô tả quy trình xác định thông số cho gối TFP 4.3 Kết luận chương Gối TFP thiết bị cách chấn hiệu thiết kế kháng chấn đa mục tiêu Nghiên cứu ứng dụng gối TFP cho nhà cao tầng chịu động đất Hà Nội theo ASCE 7-2010 mang lại hiệu cao (xấp xỉ từ 70% đến 80%) Một phương pháp xác định thông số hợp lý cho gối TFP trình bày Theo đó, thông số hợp lý cho gối TFP sử dụng cho nhà cao tầng xây dựng Hà Nội tìm 23 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Trong phạm vi nghiên cứu luận án, kết luận rút sau: Dựa vào nguyên lý cấu tạo chuyển động dạng gối trượt ma sát bao gồm: gối lắc ma sát đơn SFP, gối lắc ma sát đôi DFP gối lắc ma sát ba TFP từ nghiên cứu trước, luận án xây dựng mô hình kết cấu cách chấn gối chịu động đất Nội dung bao gồm: đưa mô hình tính toán, thiết lập phương trình vi phân chuyển động đưa phương pháp số để giải phương trình vi phân chuyển động tìm phản ứng kết cấu Luận án thực mô ví dụ số cho kết cấu chịu nhiều băng gia tốc khác để đánh giá hiệu giảm chấn thiết bị Kết thu cho thấy hiệu giảm chấn dạng gối tốt Cũng từ kết mô ví dụ số, ưu điểm gối TFP đánh giá tốt so với gối SFP DFP Với ưu điểm gối TFP đánh giá, luận án xây dựng mô hình cải tiến cho dạng gối Độ tin cậy mô hình kiểm chứng với kết thí nghiệm Từ mô hình cải tiến gối TFP, việc tính toán chuyển vị lắc bên gối thực Kết đánh giá chi tiết vị trí lắc thời điểm chuyển động gối Ý nghĩa việc xác định xác chuyển vị dư lắc kết thúc trận động đất Ảnh hưởng thành phần gia tốc theo phương đứng đến phản ứng kết cấu cách chấn gối TFP làm rõ luận án Kết cho thấy, số trận động đất có giá trị đỉnh lớn hay có thành phần gia tốc theo phương đứng lớn cho 24 phản ứng kết cấu tăng lên đáng kể, bỏ qua thiết kế, điều gần bị bỏ qua nhiều nghiên cứu trước đây, đặc biệt gia tốc tuyệt đối tầng Nghiên cứu ứng dụng gối TFP cho công trình nhà cao tầng với điều kiện động đất Hà Nội thực nội dung luận án Nội dung nghiên cứu tìm thông số kỹ thuật hợp lý cho gối TFP với điều kiện động đất Hà Nội, đánh giá hiệu cách chấn cho công trình sử dụng gối cách chấn TFP Kiến nghị Trong điều kiện phạm vi nghiên cứu luận án, số vấn đề chưa đề cập làm rõ, cần có nghiên cứu sau, cụ thể: Cần nghiên cứu mô hình va chạm hợp lý để mô ứng xử kết cấu lắc đạt đến chuyển vị giới hạn Khi tượng va chạm lắc vành cứng xảy ra, ngăn chuyển vị lắc làm ảnh hưởng đến phản ứng kết cấu Khi lắc trượt mặt cong, nhiệt độ mặt tiếp xúc lắc mặt cong tăng lên làm ảnh hưởng đến hệ số ma sát gối Vấn đề cần nghiên cứu làm rõ Kết cấu cách chấn thường có chuyển vị ngang toàn kết cấu lớn Cần có nghiên cứu điều khiển kết cấu kết hợp thiết bị khác với gối cách chấn triển khai để khắc phục vấn đề Cần có nghiên cứu sâu toán tối ưu đa mục tiêu để tìm thông số tốt cho gối TFP với công trình điều kiện đất khác 25 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ Bài báo công bố 1.1 Công bố nước Nguyễn Văn Nam, Hoàng Phương Hoa, Phạm Duy Hòa (2013), Hiệu giảm chấn thiết bị gối cô lập trượt ma sát TFP, so với gối SFP, Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ học toàn quốc lần thứ IX, Hà Nội, 8-9/12/2012, ISBN: 978-604-911-435-9, trang 397- 405 Phạm Đình Trung, Nguyễn Văn Nam, Nguyễn Trọng Phước (2014), Phân tích hiệu giảm chấn gối trượt ma sát kết hợp hệ cản lưu biến từ nối hai kết cấu chịu động đất, Tạp chí Khoa học Trường Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh, ISSN 1859-3453, Số (34) 2014, trang 102-115 Trần Quốc Khánh, Hoàng Phương Hoa, Nguyễn Văn Nam (2014), Hiệu cách chấn gối lắc ma sát cho cầu dầm liên tục chịu tải trọng động đất, Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ học kỹ thuật toàn quốc kỷ niệm 35 thành lập Viện Cơ học, Nhà xuất Khoa học tự nhiên Công nghệ-6/2014 Tập Cơ học máy-Cơ học thủy khí-Động lực học Điều khiển, Số: ISBN: 978-604-913-233-9, Trang: 81-86 Nguyễn Văn Nam, Hoàng Phương Hoa, Phạm Duy Hòa (2014), Hiệu giảm chấn thiết bị gối cô lập trượt ma sát TFP lắp đặt nhà nhiều tầng, Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ học kỹ thuật toàn quốc kỷ niệm 35 thành lập Viện Cơ học, Nhà xuất Khoa học tự nhiên Công nghệ-6/2014, Tập Cơ học máy-Cơ học thủy khí-Động lực học Điều khiển, Số: ISBN 978-604-913-233-9, Trang: 155-160 26 Nguyễn Văn Nam, Hoàng Phương Hoa, Phạm Duy Hòa (2015), Mô hình dạng gối trượt ma sát kết cấu chịu động đất: Gối SFP, Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ học kỹ thuật toàn quốc, Đại học Đà Nẵng, ISBN 978-604-84-1273-9, trang 479 486 Nguyễn Văn Nam, Hoàng Phương Hoa, Nguyễn Hoàng Vĩnh (2015), Mô hình dạng gối trượt ma sát kết cấu chịu động đất: Gối DFP TFP, Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ học kỹ thuật toàn quốc, Đại học Đà Nẵng, ISBN 978-604-841273-9, trang 487 - 494 Hoàng Phương Hoa, Nguyễn Văn Nam, Phạm Duy Hòa (2016), Nghiên cứu ảnh hưởng tham số kích thước đến ứng xử gối ma sát hai mặt trượt chống động đất, Tạp chí Xây dưng (Bộ Xây dựng), ISSN 0866-0762, Số: 01.2016, Trang: 87-90 Nguyễn Văn Nam, Hoàng Phương Hoa, Phạm Duy Hòa (2016), Ảnh hưởng thành phần đứng trận động đất mạnh đến phản ứng kết cấu cách chấn gối TFP, Tạp chí Khoa học Công nghệ ĐHĐN, ISSN 1859-1531, Số: 1(98), Trang: 4649 Hoàng Phương Hoa, Nguyễn Văn Nam, Phạm Duy Hòa (2016), Thiết kế tối ưu kích thước gối ma sát mặt trượt cho nhà nhiều tầng chịu động đất, Tạp chí Xây dưng (Bộ Xây dựng), ISSN 0866-0762, Số: 3-2016, Trang: 106-109 10 Nguyễn Văn Nam, Hoàng Phương Hoa, Phạm Duy Hòa (2016), Hiệu gối cách chấn SFP cho nhà cao tầng chịu động đất có xét đến thành phần kích động đứng, Tạp chí Xây dưng (Bộ Xây dựng), ISSN 0866-0762, Số: 3-2016, Trang: 34-36 11 Nguyễn Hoàng Vĩnh, Nguyễn Văn Nam, Hoàng Phương Hoa 27 (2016), Mô hình tính toán tổng quát kết cấu cách chấn gối SFP, Tạp chí Xây dưng (Bộ Xây dựng), ISSN 0866-0762, Số: 3-2016, Trang: 102-105 12 Hoàng Phương Hoa, Nguyễn Văn Nam, Ngô Thanh Nhàn (2016), Ảnh hưởng thông số kỹ thuật gối SFP đến phản ứng kết cấu cách chấn, Tạp chí Giao thông Vận tải, ISSN 23540818, Số: 6/2016, Trang: 52-54 13 Thái Văn Ngãi, Nguyễn Bá Ngọ, Hoàng Phương Hoa, Phan Hoàng Nam, Nguyễn Văn Nam (2016), Nghiên cứu biện pháp giảm chấn cầu dây văng nút giao thông Ngã Ba Huế - Thành phố Đà Nẵng chịu tác động động đất, Tuyển tập công trình khoa học Hội thảo quốc gia “Hạ tầng giao thông với phát triển bền vững”, Đà Nẵng 17-18/9/2016, ISBN 978-604-82-1809-6, Trang: 603-608 14 Đặng Xuân Bình, Nguyễn Văn Duẫn, Hoàng Phương Hoa, Phan Hoàng Nam, Nguyễn Văn Nam (2016), Nghiên cứu biện pháp giảm chấn kết cấu vòng xuyến nút giao thông Ngã Ba Huế Thành phố Đà Nẵng chịu tác động động đất, Tuyển tập công trình khoa học Hội thảo quốc gia “Hạ tầng giao thông với phát triển bền vững”, Đà Nẵng 17-18/9/2016, ISBN 978-60482-1809-6, Trang: 597-602 1.1 Công bố quốc tế Nam V.Nguyen, Hoa P.Hoang and Hoa D.Pham (2016), Predicting the responses of triple friction pendulum bearings using an improved model with variant friction coefficient, Proceedings of The Fourteenth East Asia-Pacific Conference on Structural Engineering and Construction (EASEC14), HochiMinh City, 6-8 Jan, 2016, ISBN: 978-604-82-1684-9, pp 28 1578-1585 V Nam Nguyen, P Hoa Hoang, H Nam Phan and Fabrizio Paolacci (2016), A Modeling Approach of Base Isolated HighRise Building with Double Friction Pendulum Bearings, International Conference on Advanced Technology Sustainable Development ICATSD2016 Ho Chi Minh City, 22-23, August 2016, ISBN 978-604-920-040-3, pp 235-240 Đề tài nghiên cứu khoa học Đề tài cấp Bộ: Nghiên cứu áp dụng giải pháp cách chấn công trình xây dựng chịu tác động động đất Mã số: B2016.ĐNA.03 (Đang thực hiện, dự kiến báo cáo năm 2017, trách nhiệm: thành viên) ... - Xây dựng mô hình tính toán cho kết cấu cách chấn dạng gối trượt ma sát nêu chịu động đất Đánh giá hiệu giảm chấn gối cho công trình xây dựng - Nghiên cứu phát triển mô hình cho gối TFP - Nghiên... Chương MÔ HÌNH CÁC DẠNG GỐI TRƯỢT MA SÁT 2.1 Cơ sở lý thuyết 2.1.1 Cơ sở tính toán công trình chịu động đất - Mô hình tính toán: Với giả thiết động lực học kết cấu, mô hình tính toán kết cấu nhà... lý cấu tạo chuyển động dạng gối trượt ma sát bao gồm: gối lắc ma sát đơn SFP, gối lắc ma sát đôi DFP gối lắc ma sát ba TFP từ nghiên cứu trước, luận án xây dựng mô hình kết cấu cách chấn gối chịu