THIẾT KẾ MỘT SỐ DẠNG GỐI CÁCH CHẤN TRONG CÔNG TRÌNH CHỊU ĐỘNG ĐẤT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG LÊ XUÂN TÙNG THIẾT KẾ MỘT SỐ DẠNG GỐI CÁCH CHẤN TRONG CÔNG TRÌNH CHỊU ĐỘNG ĐẤT Chuyên ngành: Xây dựng Dân dụng Công nghiệp Mã số: 62.58.20.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TSKH NGUYỄN ĐĂNG BÍCH TS NGUYỄN ANH TUẤN HÀ NỘI – 2012 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, công trình nghiên cứu riêng Các số liệu kết luận án trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả luận án Lê Xuân Tùng ii MỤC LỤC Lời cam đoan………………………………………………………………… Mục lục……………………………………………………………………… Danh mục hình vẽ luận án………………………………………… Danh mục bảng luận án…………………………………………… Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt thuật ngữ………………………………… Chương 1: Tổng quan …………………………………………………………… 1.1 Tình hình nghiên cứu giải pháp giảm chấn……………………………… 1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu giải pháp cách chấn đáy…………… 1.2.1 Tình hình nghiên cứu giải pháp cách chấn đáy nước … 1.2.2 Tình hình nghiên cứu giải pháp cách chấn đáy nước… 1.2.3 Một số nhận xét………………………………………………… 1.3 Giới thiệu luận án……………………………………………………… 1.3.1 Mục đích luận án 1.3.2 Đối tượng nghiên cứu…………………………………………… 1.3.3 Nội dung nghiên cứu…………………………………………… 1.3.4 Phương pháp nghiên cứu……………………………………… 1.3.5 Phạm vi nghiên cứu…………………………………………… 1.3.6 Những đóng góp luận án……………………………… 1.3.7 Cấu trúc luận án Chương 2: Thiết kế gối cách chấn đàn hồi công trình chịu động đất…………………………………………………………………………… 2.1 Tổng quan gối cách chấn đàn hồi…………………………………… 2.1.1 Giới thiệu gối cách chấn đàn hồi…………………………… 2.1.2 Nguyên lý làm việc gối đàn hồi 2.1.3 Mô hình ứng xử gối đàn hồi chịu kích động động đất……… 2.1.4 Nội dung nghiên cứu gối đàn hồi…………………………… 2.2 Thiết lập phương trình vi phân chuyển động khảo sát ứng xử gối đàn hồi chịu kích động động đất theo phương ngang 2.2.1 Tham số vật liệu gối cách chấn đàn hồi khảo sát ứng xử dao động ngang……………………………………………… 2.2.2 Phương trình vi phân chuyển động hệ gối đàn hồi chịu kích động giả thiết lực điều hòa theo phương ngang ……… Trang i ii vi xiii xiv 1 5 11 19 20 20 20 20 21 28 29 30 31 31 31 32 32 33 33 34 35 iii 2.2.3 Phương trình vi phân chuyển động hệ gối đàn hồi chịu kích động động đất tính theo giản đồ gia tốc theo phương ngang…………………………………………………………… 2.2.4 Xác định độ cứng hữu hiệu, độ cản hữu hiệu, tỷ số cản hữu hiệu chu kỳ hữu hiệu 2.2.5 Cơ sở chọn tham số để khảo sát …………………………… 2.2.6 Các bước giải số trực tiếp……………………………………… 2.2.7 Khảo sát ứng xử gối đàn hồi theo phương ngang với số khác nhau…………………………………………………… 2.2.8 Nhận định kết 2.3 Thiết lập phương trình vi phân chuyển động khảo sát ứng xử gối đàn hồi chịu kích động động đất theo phương đứng…………………… 2.3.1 Tham số vật liệu gối đàn hồi khảo sát ứng xử dao động theo phương thẳng đứng………………………………… 2.3.2 Phương trình vi phân chuyển động gối đàn hồi chịu kích động động đất giả thiết lực điều hòa theo phương đứng 2.3.3 Phương trình vi phân chuyển động gối đàn hồi chịu kích động động đất tính theo giản đồ gia tốc có phương thẳng đứng 2.3.4 Các bước giải số trực tiếp chương trình Mathematica.7… 2.3.5 Khảo sát ứng xử gối đàn hồi chịu kích động động đất theo phương đứng với số khác nhau………………………… 2.3.6 Nhận định kết quả……………………………………………….…… 2.4 Quy trình thiết kế gối cách chấn đàn hồi………………………………… 2.5 Kết luận………………………………………………………………… Chương 3: Thiết kế gối cách chấn dạng trượt đơn – FPS công trình chịu động đất………………………………………………………… 3.1 Tổng quan gối cách chấn dạng trượt đơn – FPS……………………… 3.1.1 Giới thiệu gối cách chấn dạng trượt đơn – FPS………………… 3.1.2 Đặc điểm cấu tạo……………………………………………… 3.1.3 Nguyên lý làm việc gối FPS……………………………… 3.2 Thiết lập phương trình vi phân chuyển động gối FPS……………… 3.2.1 Mô hình Bouc-Wen…………………………………………… 3.2.2 Mô hình tính toán gối FPS chịu kích động động đất giả thiết lực điều hòa………………………………………… 3.2.3 Mô hình tính toán gối FPS chịu kích động động đất tính theo giản đồ gia tốc nền………………………………………… 37 37 38 39 40 48 48 49 50 51 51 52 59 60 60 62 62 62 62 63 63 64 65 66 iv 3.2.4 Ý nghĩa cách xác định tham số………………………… 3.3 Quy trình khảo sát phản ứng gối FPS chịu kích động động đất…… 3.4 Giải phương trình vi phân chuyển động với số khác nhau……… 3.4.1 Khảo sát với trường hợp kích động động đất giả thiết lực điều hòa……………………………………………………………… 3.4.2 Khảo sát với trường hợp kích động động đất tính theo giản đồ gia tốc nền…………………………………………………… 3.5 Nhận định kết quả……………………………………………………… 3.5.1 Với trường hợp kích động động đất giả thiết lực điều hòa……………………………………………………………… 3.5.2 Với trường hợp kích động động đất tính theo giản đồ gia tốc nền………………………………………………………… 3.6 Quy trình thiết kế gối FPS……………………………………………… 3.7 Kết luận………………………………………………………………… Chương 4: Thiết kế gối cách chấn dạng trượt đôi – DCFP công trình chịu động đất………………………………………………………… 4.1 Tổng quan gối cách chấn dạng trượt đôi – DCFP…………………… 4.1.1 Giới thiệu gối cách chấn dạng trượt đôi – DCFP…………… 4.1.2 Nguyên lý làm việc gối DCFP……………………………… 4.2 Thiết lập phương trình vi phân chuyển động…………………………… 4.2.1 Mô hình tính toán gối DCFP……………………………… 4.2.2 Thiết lập phương trình vi phân chuyển động gối DCFP…… 4.3 Ý nghĩa cách xác định tham số…………………………………… 4.3.1 Các hệ số ma sát hệ số liên quan đến đường cong trễ……… 4.3.2 Khối lượng phần kết cấu bên truyền lên gối, khối lượng bán cầu khớp trượt…………………………… 4.3.3 Bán kính bán cầu bán cầu dưới…………………… 4.3.4 Diện tích tiếp xúc khớp trượt với bề mặt bán cầu bán cầu dưới………………………………………………… 4.3.5 Xác định đặc trưng cho dịch chuyển dẻo……………………… 4.3.6 Độ cứng khớp trượt va đập với vành hãm bán cầu……… 4.4 Quy trình khảo sát phản ứng gối FPS chịu kích động động đất…… 4.4.1 Lựa chọn công cụ giải số……………………………………… 4.4.2 Lựa chọn sơ tham số liên quan đến cấu tạo gối DCFP…………………………………………………………… 4.4.3 Xác định tham số chọn trước làm tham số đầu để giải hệ 67 70 73 73 85 87 87 88 88 89 90 90 90 91 93 93 95 96 96 96 96 97 97 97 97 97 97 v phương trình vi phân chuyển động……………………………… 4.4.4 Giải hệ phương trình vi phân chuyển động…………………… 4.4.5 Khảo sát biên độ dao động……………………………………… 4.4.6 Khảo sát tính chất nghiệm……………………………………… 4.4.7 Khảo sát ứng xử trễ 4.4.8 Kiểm tra điều kiện làm việc gối DCFP…………… 4.4.9 Khảo sát với nhiều tham số………………………………… 4.5 Khảo sát ứng xử gối DCFP với số khác nhau……………… 4.5.1 Khảo sát với trường hợp kích động động đất giả thiết lực điều hòa……………………………………………………………… 4.5.2 Khảo sát với trường hợp kích động động đất tính theo giản đồ gia tốc nền…………………………………………………… 4.6 Nhận định kết quả……………………………………………………… 4.7 Quy trình thiết kế gối DCFP…………………………………………… 4.8 Kết luận………………………………………………………………… Chương 5: Tải trọng động đất tác dụng lên công trình có gối cách chấn hiệu dạng gối cách chấn…………………………………… 5.1 Ví dụ áp dụng…………………………………………………………… 5.1.1 Phân tích kết cấu công trình không cách chấn đáy…………… 5.1.2 Phân tích nội lực kết cấu bên chịu tĩnh tải hoạt tải… 5.1.3 Thiết kế cách chấn đáy cho công trình sử dụng gối đàn hồi…… 5.1.4 Thiết kế cách chấn đáy cho công trình sử dụng gối FPS……… 5.1.5 Thiết kế cách chấn đáy cho công trình sử dụng gối DCFP…… 5.2 So sánh tính chất hiệu loại gối cách chấn……………… Kết luận……………………………………………………………………… Các kết đạt …………………………………………… Độ tin cậy kết đạt Hướng phát triển luận án…………………………………………… Danh mục công trình nghiên cứu tác giả liên quan đến luận án…… Tài liệu tham khảo……………………………………………….………… 98 98 99 100 100 100 103 104 104 116 120 121 122 123 123 124 126 127 131 133 135 137 137 138 138 139 140 vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG LUẬN ÁN Trang Hình 1.1 Tác động tải trọng động đất lên công trình Hình 1.2 Kết cấu bên cách chấn đáy Hình 1.3 HDRB chịu tải trọng cắt Hình 1.4 Gối cao su có lõi chì - LBR Hình 1.5 Diện tích tải tự Af 13 Hình 1.6 Diện tích mặt cắt ngang bị biến đổi HDRB hình trụ tròn 15 Hình 1.7 HDRB bị trượt nghiêng 17 Hình 2.1 Các dạng gối đàn hồi 31 Hình 2.2 Cách chấn đáy bảo vệ công trình chịu động đất 32 Hình 2.3 Mô hình phi tuyến Kelvin-Voigt với kích động động đất theo phương ngang 34 Hình 2.4 Đồ thị hàm [u (t ) , {t ,0,15}] - số thứ 40 Hình 2.5 Đồ thị hàm [{u[t ] , 5u[t ]} , {t ,0,15}] - số thứ 40 Hình 2.6 Đồ thị hàm [10 −6 F0 sin ωt , u[t ]} , {t ,0,15}] - số thứ 41 Hình 2.7 Đồ thị hàm [u (t ) , {t ,0,15}] - số thứ hai 41 Hình 2.8 Đồ thị hàm [{u[t ] , 5u[t ]} , {t ,0,15}] - số thứ hai 41 Hình 2.9 Đồ thị hàm ⎡⎣10−5 F0 sin ωt , u[t ]} , {t ,0,15}] - số thứ hai 42 Hình 2.10 Đồ thị hàm [u (t ) , {t ,0,15}] - số thứ ba 42 Hình 2.11 Đồ thị hàm [{u[t ] , 5u[t ]} , {t ,0,15}] - số thứ ba 43 Hình 2.12 Đồ thị hàm ⎡⎣5.10−5 F0 sin ωt , u[t ]} , {t ,0,15}] - số thứ ba 43 Hình 2.13 Đồ thị hàm [u (t ) , {t ,0,15}] - số thứ tư 43 vii Hình 2.14 Đồ thị hàm [{u[t ] , 5u[t ]} , {t ,0,15}] - số thứ tư 44 Hình 2.15 Đồ thị hàm ⎡⎣5.10−5 F0 sin ωt , u[t ]} , {t ,0,15}] - số thứ tư 44 Giản đồ gia tốc theo phương ngang trận động đất ELCentro 1940 45 Hình 2.17 Đồ thị hàm [u (t ) , {t , 0, 6}] - số thứ năm 47 Hình 2.18 Đồ thị hàm [{u[t ] , 5u[t ]} , {t , 0, 6}] - số thứ năm 47 Hình 2.19 Đồ thị hàm [u (t ) , {t , 0, 6}] - số thứ sáu 47 Hình 2.20 Đồ thị hàm [{u[t ] , 5u[t ]} , {t , 0, 6}] - số thứ sáu 48 Hình 2.21 Mô hình phi tuyến Kelvin-Voigt với kích động động đất theo phương đứng 49 Hình 2.22 Đồ thị hàm [ x[t ] , {t ,0,15}] - số thứ 53 Hình 2.23 Đồ thị hàm [{x[t ] , x[t ]} , {t ,0,15}] - số thứ 53 Hình 2.24 Đồ thị hàm ⎡⎣{3.10−6 P0 sin ωt , x[t ]} , {t ,0,15}] - số thứ 53 Hình 2.25 Đồ thị hàm [ x[t ] , {t ,0,15}] - số thứ hai 54 Hình 2.26 Đồ thị hàm [{x[t ] , x[t ]} , {t ,0,15}] - số thứ hai 54 Hình 2.27 Đồ thị hàm ⎡⎣10−6 P0 sin ωt , x[t ]} , {t ,0,15}]- số thứ hai 54 Hình 2.28 Đồ thị hàm [ x[t ] , {t ,0,15}] - số thứ ba 55 Hình 2.29 Đồ thị hàm [{x[t ] , x[t ]} , {t ,0,15}] - số thứ ba 55 Hình 2.30 Đồ thị hàm ⎡⎣{2.10−6 P0 sin ωt , x[t ]} , {t ,0,15}]- số thứ ba 55 Giản đồ gia tốc theo phương đứng trận động đất ELCentro 1940 56 Hình 2.32 Đồ thị hàm [ x[t ] , {t ,0, 8}] - số thứ tư 58 Hình 2.33 Đồ thị hàm [{x[t ] , x[t ]} , {t ,0, 8}] - số thứ tư 58 Hình 2.16 Hình 2.31 viii Hình 2.34 Đồ thị hàm [ x[t ] , {t ,0, 8}] - số thứ năm 58 Hình 2.35 Đồ thị hàm [{x[t ] , x[t ]} , {t ,0, 8}] - số thứ năm 59 Hình 2.36 Sơ đồ mô tả quy trình thiết kế gối đàn hồi 60 Hình 3.1 Mặt cắt gối FPS 62 Hình 3.2 Hình ảnh gối FPS 63 Hình 3.3 Kết cấu công cách chấn gối FPS 63 Hình 3.4 Đồ thị hàm z theo u 64 Hình 3.5  ) Đồ thị hàm sign(uz 65 Hình 3.6 Sơ đồ cân lực gối FPS 65 Hình 3.7 Mô hình phi tuyến gối FPS chịu kích động động đất lực điều hòa 66 Mô hình phi tuyến gối FPS chịu kích động động đất tính theo giản đồ gia tốc 67 Hình 3.9 Quan hệ μmax áp lực p 68 Hình 3.10 Vòng trễ ứng xử gối FPS 69 Hình 3.11 Phân bố lôgarit chuẩn số liệu thí nghiệm dịch chuyển dẻo 69 Hình 3.12 Thông số kích thước gối FPS 70 Hình 3.13 Đồ thị hàm μmax 73 Hình 3.14 Đồ thị quan hệ μ vận tốc khớp u 74 Hình 3.15 Đồ thị hàm ⎡⎣ μ (t ), {t , 0,15}⎤⎦ - Bộ số thứ 74 Hình 3.16 Thông số kích thước gối FPS 75 Hình 3.17 Đồ thị hàm ⎡⎣u (t ), {t , 0,15}⎤⎦ - Bộ số thứ 75 Hình 3.18 Đồ thị hàm ⎡⎣u (t ),5u (t ), {t , 0,15}⎤⎦ - Bộ số thứ 76 Hình 3.19 Đồ thị hàm ⎡⎣u (t ),10−3 z (t ), {t , 0,15}⎤⎦ - Bộ số thứ 76 Hình 3.8 ix Hình 3.20 Đồ thị hàm ⎡⎣ F = 10−7 sin ωt , u (t ), {t , 0,15}⎤⎦ - Bộ số thứ 76 Hình 3.21 Đồ thị hàm [μRz (t ),10u (t ), {t ,0,20}] - Bộ số thứ 77 Hình 3.22 Đồ thị hàm ⎡⎣50u (t ), μ (t ), {t , 0,15}⎤⎦ - Bộ số thứ 77 Hình 3.23 Đồ thị hàm ⎡⎣u (t ), {t , 0,15}⎤⎦ - Bộ số thứ hai 78 Hình 3.24 Đồ thị hàm ⎡⎣u (t ),5u (t ), {t , 0,15}⎤⎦ - Bộ số thứ hai 78 Hình 3.25 Đồ thị hàm ⎡⎣u (t ),3.10−2 z (t ), {t , 0,15}⎤⎦ - Bộ số thứ hai 78 Hình 3.26 Đồ thị hàm ⎡⎣ F = 10−5 sin ωt , u (t ), {t , 0,15}⎤⎦ - Bộ số thứ hai 79 Hình 3.27 Đồ thị hàm ⎡⎣ μ Rz (t ), u (t ), {t , 0, 20}⎤⎦ - Bộ số thứ hai 79 Hình 3.28 Đồ thị hàm ⎡⎣u (t ), μ (t ), {t , 0,15}⎤⎦ - Bộ số thứ hai 79 Hình 3.29 Đồ thị hàm ⎡⎣ μ (t ), {t , 0,15}⎤⎦ - Bộ số thứ hai 80 Hình 3.30 Đồ thị hàm ⎡⎣u (t ), {t , 0,15}⎤⎦ - Bộ số thứ ba 80 Hình 3.31 Đồ thị hàm ⎡⎣u (t ),5u (t ), {t , 0,15}⎤⎦ - Bộ số thứ ba 81 Hình 3.32 Đồ thị hàm ⎡⎣u (t ),3.10−2 z (t ), {t , 0,15}⎤⎦ - Bộ số thứ ba 81 Hình 3.33 Đồ thị hàm ⎡⎣ F = 10−5 sin ωt , u (t ), {t , 0,15}⎤⎦ - Bộ số thứ ba 81 Hình 3.34 Đồ thị hàm [μRz (t ),10u (t ), {t ,0,20}] - Bộ số thứ ba 82 Hình 3.35 Đồ thị hàm ⎡⎣u (t ), μ (t ), {t , 0,15}⎤⎦ - Bộ số thứ ba 82 Hình 3.36 Đồ thị hàm ⎡⎣ μ (t ), {t , 0,15}⎤⎦ - Bộ số thứ ba 82 Hình 3.37 Đồ thị hàm ⎡⎣u (t ), {t , 0,15}⎤⎦ - Bộ số thứ tư 83 Hình 3.38 Đồ thị hàm ⎡⎣u (t ), 2u (t ), {t , 0,15}⎤⎦ - Bộ số thứ tư 83 Hình 3.39 Đồ thị hàm ⎡⎣u (t ),3.10−2 z (t ), {t , 0,15}⎤⎦ - Bộ số thứ tư 84 Hình 3.40 Đồ thị hàm ⎡⎣ F = 10−7 sin ωt , u (t ), {t , 0,15}⎤⎦ - Bộ số thứ tư 84 135 - Kiểm tra điều kiện dịch chuyển thiết kế DDCFP phải lớn chuyển vị địa chấn D s suốt thời gian xảy trận động đất: Ds = 0, 017(m) < DDCFP = max{D1 = 0,3(m); D2 = 0,3(m)} = 0,3(m) (thỏa mãn) - Lực cắt đáy bề mặt cách chấn (mặt bên gối cách chấn) [19]: Vb = k D max Ds Giá trị k D max hệ cách chấn lấy là: k D max = 1,3.k DCFP −eff = 1,3.3474,915 = 4517,39(T / m) , Ta được: Vb = k D max Ds = 4517,39.0, 017 ≈ 76,8T - Lực cắt đàn hồi bề mặt cách chấn (mặt bên thiết bị cách chấn) [19] Vs = Vb 76,8 = = 38, 4(T ) RI - Kết tính tải trọng động đất tác dụng lên tầng trường hợp công trình cách chấn đáy gối DCFP chịu tác động động đất tính theo giản đồ gia tốc trận động đất xảy El Centro 1940: hi Wi Vs Wi hi Fx (m) (T) (T) (Tm) (T) 3.5 1656,466 4,2 7.0 473,276 473,276 3312,932 8,4 10.5 473,276 4969,398 12,6 14 370,54 5187,56 13,2 Tầng 38,4 ∑w h i i = 17038 Bảng 5.9 Tải trọng động đất tác dụng lên tầng trường hợp công trình cách chấn đáy gối DCFP 5.2 So sánh hiệu ba dạng gối cách chấn Hiệu dạng gối cách chấn thể chỗ: công trình, gia tốc ag = 0,181g , dùng loại gối cách chấn khác cho lực cắt đáy khác nhau: 136 Phương X Công trình Không cách chấn đáy Tỷ số cản (%) Chu kỳ dao động (s) 0,48 (dạng 1) Được cách chấn 8,01 1,89 gối đàn hồi Được cách chấn 24 1,92 gối FPS Được cách chấn 28,7 1,89 gối DCFP Phương Y Lực cắt đáy (T) Tỷ số Chu kỳ dao cản động (%) (s) Lực cắt đáy (T) 197,92 0,46 (dạng 1) 192,93 64,67 8,01 1,89 64,67 43,6 24 1,92 43,6 38,4 28,7 1,89 38,4 Bảng 5.10: Bảng tổng kết so sánh lực cắt đáy công trình không cách chấn đáy cách chấn đáy Dựa vào bảng 5.10 có nhận xét: - Tỷ số cản tăng lên theo thứ tự dùng hay không dùng cách chấn đáy dùng cách chấn đáy loại gì: 5%; 8,01%; 24% 28,7% - Chu kỳ dao động kéo dài theo thứ tự dùng hay không dùng cách chấn đáy: 0,48s; 1,89s; 1,92s; 1,89s - Lực cắt đáy giảm theo thứ tự dùng hay không dùng cách chấn đáy dùng cách chấn đáy loại gì: 197,92T; 64,67T; 43,6T 38,4T Như dùng cách chấn đáy lực cắt đáy giảm hiệu không dùng cách chấn đáy, dùng cách chấn đáy loại DCFP lực cắt đáy giảm hiệu dùng cách chấn đáy loại FPS, dùng cách chấn đáy loại FPS lực cắt đáy giảm hiệu dùng cách chấn đáy loại gối đàn hồi 137 KẾT LUẬN Các kết đạt Qua kết nghiên cứu để đến quy trình thiết kế ba dạng gối cách chấn cho công trình chịu động đất, đề tài luận án đạt số kết sau: - Dựa vào nguyên lý học tài liệu thu thập lập phương trình vi phân chuyển động ba dạng gối cách chấn chịu kích động động đất Đây phương trình vi phân chứa đại lượng phi tuyến liên quan đến tính chất vật liệu gối cách chấn đàn hồi, tính phi tuyến mạnh hệ số ma sát lực phục hồi gối cách chấn FPS, DCFP - Tìm nghiệm cách giải số trực tiếp phương trình vi phân phi tuyến nhờ chương trình chuyên dụng Mathematica.7 với thuật toán Runge-KuttaNyström - Thiết lập quy trình thiết kế ba dạng gối cách chấn: gối đàn hồi, gối FPS gối DCFP với bước: + Chọn trước tham số đầu vào (gồm tham số biết tham số chọn trước), tham số chọn trước lấy sở thỏa mãn giới hạn chu kỳ hữu hiệu hệ cách chấn mong muốn; + Giải phương trình, hệ phương trình vi phân phi tuyến mô tả chuyển động hệ chịu kích động động đất với tham số khác nhau, chọn tham số lại cho dao động hệ ổn định với biên độ giảm dần đến giá trị đủ nhỏ biên độ giới nội; - Cho thấy tính chất phong phú đặc biệt phản ứng dạng gối cách chấn thông qua tính chất nghiệm tìm được: + Ngoài nghiệm dao động với biên độ giảm dần có dao động hỗn độn với biên độ giới nội; 138 + Khi tần số hệ kết cấu có cách chấn tần số lực kích động động đất, ứng với gối đàn hồi xảy cộng hưởng (biên độ tăng đến giá trị lớn), ứng với gối FPS gối DCFP không xảy cộng hưởng, kết cấu dao động với biên độ giới nội, song chu kỳ dao động tổng thể, chứa nhiều dao động cục bộ; + Đối với kết cấu có cách chấn đáy gối FPS gối DCFP, có trường hợp kết cấu dao động với biên độ giảm dần kết hợp với xu hướng chuyển động đến vị trí cân thấp nhất, trình chuyển động đến vị trí cân thấp nhất, kết cấu thực dao động quanh vị trí cân tạm thời; - Khi sử dụng gối cách chấn, kết luận án cho thấy hiệu giảm đáng kể lực cắt đáy tác động lên công trình Độ tin cậy kết đạt Những để đánh giá độ tin cậy kết quả: - Mô hình vật liệu dạng gối cách chấn đáy sử dụng luận án mô hình thử nghiệm công bố thức - Các kết luận án báo cáo Hội nghị khoa học nước quốc tế tổ chức Việt Nam, số kết đăng tuyển tập Hội nghị khoa học toàn quốc tạp chí chuyên ngành - Chương trình Mathematica.7 [78], ETABS-9.7 [80] có độ tin cậy cao dùng phổ biến giới nước ta - Đồ thị biểu diễn kết phù hợp với quy luật vật lý học, tức phù hợp mặt định tính kết cấu Hướng phát triển luận án - Hoàn thiện nghiên cứu khảo sát ứng xử đồng thời hệ gối cách chấn chịu kích động động đất - Thực số nghiên cứu thí nghiệm, để đến chế tạo gối cách chấn 139 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN Lê Xuân Tùng (2008), “Một cách tiếp cận để tính tải trọng động đất phương pháp phân tích phổ phản ứng theo TCXDVN 375: 2006”, Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, số (144), năm thứ 36, ISSN 1859-1566 Lê Xuân Tùng (2008) “Phân tích dao động kết cấu nhà cao tầng chịu tải trọng động đất có giảm chấn TMD”, Tạp chí Xây dựng, tháng 8, năm thứ 47, ISSN 0866-8762 Lê Xuân Tùng (2010) “Thiết kế gối cách chấn dạng gối đỡ đàn hồi chịu động đất với mô hình phi tuyến vật liệu chế tạo”, Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, số (153), năm thứ 38, ISSN 1859-1566 Đào Huy Bích, Nguyễn Đăng Bích Lê Xuân Tùng (2010) “Về việc tìm nghiệm giải tích gần toán học dẫn tới phương trình Van Der Pol”, Hội nghị Khoa học toàn quốc Cơ học vật rắn biến dạng lần thứ mười, Thái Nguyên, 12-13/11 ISBN 978-604-915-000-5 Lê Xuân Tùng (2011) “Thiết kế gối cách chấn dạng trượt chịu kích động động đất”, Tạp chí Xây dựng, tháng 4, năm thứ 50, ISSN 0866-8762 Lê Xuân Tùng (2011) “Thiết kế gối cách chấn dạng trượt đôi – DCFP công trình chịu động đất”, Tạp chí Xây dựng, tháng 9, năm thứ 50, ISSN 0866-8762 Lê Xuân Tùng (2012) “Thiết kế gối cách chấn đàn hồi công trình chịu động đất”, Tạp chí Kết cấu Công nghệ Xây dựng, số năm 2012 (Đã duyệt đăng) 140 TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Xuân Huỳnh, Nguyễn Hữu Bình (2008), Nghiên cứu công nghệ chế ngự dao động kết cấu công trình nhà cao tầng phù hợp điều kiện xây dựng Hà Nội, Báo cáo tổng kết đề tài, mã số 01C-04/09-2007-3, Viện KHCN Kinh tế Xây dựng - Việt Nam Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCVN 375: 2006 (2006), Thiết kế công trình chịu động đất, NXB Xây dựng Đoàn Tuyết Ngọc, Nguyễn Thanh Tùng (1999), “Các thiết bị cô lập động đất”, Tạp chí khoa học chuyển giao công nghệ Nguyễn Xuân Thành (2006), “Hiệu đệm giảm chấn chế ngự dao động kết cấu nhà cao tầng chịu tải trọng động đất”, Tuyển tập Hội nghị Khoa học Toàn quốc Cơ học Vật rắn Biến dạng lần thứ VIII Trần Tuấn Long (2007), Dao động kết cấu khung nhà nhiều tầng có thiết bị giảm chấn HDR, Luận văn Thạc Sỹ - Trường Đại học Xây dựng Tôn Tích Ái (2005), Phần mềm Toán cho Kỹ sư, Nhà Xuất Đại học Quốc gia Hà Nội Doãn Tam Hòe (2008), Toán học tính toán, Nhà xuất Giáo dục Bùi Thị Thúy (2010), Góp phần nghiên cứu dao động phi tuyến hệ có đạo hàm cấp phân số, Luận văn Thạc sĩ, ngành Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội Farzad Naeim, Ph.D.,S.E, Ronald L Mayes, Ph.D (2001), “Design of structure with seismic isolation”, The seismic design handbook, California, Chapter 14, pp.723-755 141 10 Dinu Bratosin, Tudor Sireteanu (2002) “Hysteretic damping modelling by nonlinear Kelvin - Voigt model” Proceedings of the Romanian Academy – Series A: Mathematics, Physics, Technical Sciences, Information Science, 3, pp.99-104 11 Dinu Bratosin (2003), “On dynamic behaviour of the antivibratory materials”, Proceedings of the Romanian Academy, 4, 3, pp.205-210 12 Dinu Bratosin (2004), “Non-linear effects in seismic base isolations”, Proceedings of the Romanian Academy, 5, 3, pp.297-309 13 Dinu Bratosin (2005), “Seismic base-isolation - non-linear implication in period-shift choice”, Proceedings of the Romanian Academy – Series A: Mathematics, Physics, Technical Sciences, Information Science, 6, 3, pp.249258 14 Dinu Bratosin (2006), “Assesment of the necessary period-shift in structral pasive control by using the non-linear magnification functions” SISOM 2006, Bucharest 17-19 May 15 Dinu Bratosin (2008), “Nonlinear restraints in seismic isolation of buildings”, Proceedings of the Romanian Academy, Series A 16 Dinu Bratosin (2008), “Applicability constraints of seismic base isolation technology”, SISOM 2008 and Session of the Commission of Acoustics, Bucharest 29-30 May 17 Dinu Bratosin (2009), “On natural periods of the systems with nonlinear materials”, SISOM 2009 and Session of the Commission of Acoustics, Bucharest 28-29 May 18 Kelly, J.M (1997), Earthquake Resistant Design with Rubber, Springer Verlag, London, UK 142 19 Kelly, Trevor E (2001), Base Isolation of Structures Design Guidelines, New Zealand: Holmes Consulting Group Ltd 20 Panos C Dimizas and Vlasis K Koumousis (2005), “System identification of non-linear hysteretic systems with application to friction pendulum isolation systems”, 5th GRACM International Congress on Computational Mechanics Limassol, 29 June – July 21 Sajal K DEB and Dilip K PAUL (2000), “Seismic response of buildings isolated by sliding–elastomer bearings subjected to bi-directional motion”, Twelfth World Conference on Earthquake Engineering (12WCEE) in Auckland, New Zealand On January 30-February 22 P.C Tsopelas, P.C Roussis, M.C Constantinou, R Buchanan and A.M Reinhorn (2005), 3D-BASIS-ME-MB: Computer Program for Nonlinear Dynamic Analysis of Seismically Isolated Structures, Technical Report MCEER-05-009 23 M.C Constantinou, A.M Reinhorni, P Tsopblas and S Nagarajaiah (1999), Techniques in the nonlinear dynamic analysis of seismic isolated isolated structures, Stuctual Dynamic Systems Computational Techniques and Optimization Seismic Techniques.YoL.12,1.-24 24 Gianmario Benzoni – Chiara Casarotti (2008), Performance of Lead-Rubber and Sliding Bearings under Different Axial Load and Velocity Conditions, Department of Structural Engineering University of California, San Diego La Jolla, California 92093-0085 25 Michael D Symans, PhD Jurnal, Seismic Protective Systems: Seismic Isolation Instructional Material Complementing FEMA 451 Design Example, Seismic Isolation 15-7-1 Rensselaer Polytechnic Institute 26 Cenan Özkaya (2010), Development of a new seismic isolator named “Ball rubber bearing”, A Thesis Submitted to the Graduate School of Natural and 143 Applied Sciences of Middle East Technical University 27 C.P Providakis (2009) Effect of supplemental damping on LRB and FPS seismic isolators under near-fault ground motions Soil Dynamics and Earthquake Engineering 29 28 Andrei Reinhorn, Michael Constantinou and Satish Nagarajaiah Andrei (2003) 3D-BASIS: Computer Program Series for Nonlinear Dynamic Analysis of Three-Dimensional Base Isolated Structures Satish Nagarajaiah University of Missouri at Columbia 29 M C Constantinou, A S Whittaker, Y Kalpakidis, D M Fenz and G P Warn (2007), Performance of Seismic Isolation Hardware under Service and Seismic Loading, State of California Department of Transportation Project 65A0174 MCEER Highway Project TEA-21, ext-3A and ext-3C 30 Parzad Naeim, James M Kelly (1999), Design of seismic isolated structures: from theory to practice © Copyright © l999 by John Wiley & Sons , Inc 31 FEMA 451 (2006), NEHRP Recommended Provisions: Design Examples, National Institute of Building Sciences Washington, D.C 32 M C Constantinou, A S Mokha, and A M Reinhorn (1990) “Teflon baering in base isolation II, Modeling”, Journal of Structure Engineering, ASCE, Vol.116, pp.455-474 33 Robyn M Mutobe, P.E and Thomas R Cooper, P.E (1999), Nonlinear Analysis of a Large Bridge with Isolation Bearings, Computers Structures, Volume: 72, Issue: 1-3, Pages: 279-292 California, USA 34 National Center for Earthquake Engineering Research (NCEER) (2003), Technical Characteristics Of Friction Pendulumtm Bearings, Earthquake Protection Systems, Inc 144 35 Nagarajaiah, S and Constantinou, M C., (1989), “Nonlinear dynamic analysis of three dimensional base isolated structures (3D-BASIS)”, Buffalo, NY, National Center for Earthquake Engineering Research 36 Michael D Symans, Glenn J Madden and Nat Wongprasert (2000), “Experimental study of an adaptive base isolation system for buildings”, Twelfth World Conference on Earthquake Engineering (12WCEE) in Auckland, New Zealand, On January 30-February 37 J.Awrejcewicz and L.Dzyubak (2006), “Modeling Chaotic behavior and control of dissipation properties of hysteretic systems”, Hindawi Publishing Corporation Mathematical Problems in Engineering Volume 2006, Article ID 94929, Pages 1–21 DOI 10.1155/MPE/2006/94929 38 Ana-Maria Mitu, Ovidiu Solomon, Tudor Sireteanu (2011), “On the vibration of systems with degrading hysteretic characteristics”, U.P.B Sci Bull., Series D, Vol 73, Iss 3, 2011 ISSN 1454-2358 39 Nikolay Kravchuk, Ryan Colquhoun, and Ali Porbaha (2008), “Development of a Friction Pendulum Bearing Base Isolation System for Earthquake Engineering Education” Proceedings of the 2008 American Society for Engineering Education Pacific Southwest Annual Conference 40 V.R Panchal and R.S Jangid (2008), “Seismic isolation of bridge using variable curvature friction pendulum system”, The 14th World Conference on Earthquake Engineering, October 12-17, 2008, Beijing, China 41 Sriram Narasimhan, Satish Nagarajaiah, Erik A Johnson and Henri P Gavin (2003), “Smart base isolated building benchmark problem”, 16th ASCE Engineering Mechanics Conference, July 16-18, 2003, University of Washington, Seattle 145 42 Michael C Constantinou (2004), Friction pendulum double concave bearing, University at Buffalo State University of New York, Buffalo, NY 43 Daniel M Fenz and Michael C Constantinou (2006), “Behaviour of the double concave Friction Pendulum bearing”, Earthquake engineering and structural dynamics Earthquake Engng Struct Dyn 2006; 35:1403–1424 44 M Malekzadeh; and T Taghikhany (2010), “Adaptive Behavior of Double Concave Friction Pendulum Bearing and its Advantages over Friction Pendulum Systems” Transaction A: Civil Engineering Vol 17, No 2, pp 81-88 Sharif University of Technology, April 45 Telemachos Panagiotakos and Basil Kolias (2006), Risk mitigation for earthquakes and landslile integrated project, Project No.: GOCE-CT-2003505488, LESSLOSS 46 Daniel M Fenz and Michael C Constantinou (2008), “Modeling Triple Friction Pendulum Bearings for Response-History Analysis”, Earthquake Spectra, Volume 24, No 4, pages 1011–1028 47 D.P Soni, B.B Mistry, V.R Panchal (2010), “Behaviour of asymmetric building with double variable frequency pendulum isolator”, Structural Engineering and Mechanics, Vol 34, No 1, pp 61-84 48 T.T Soong, M.C Costantinou (1994), Passive and Active Structural Vibration Control in Civil Engineering, Springer - Verlag, Wien - New York 49 Rachel Lynn Husfeld (2008), Base isolation of a Chilean masonry house: a comparative study, Master of Science, Texas A&M University 50 Pan, T.-C., and Yang, G (1996) "Nonlinear analysis of base-isolated MDOF structures." Proc., 11th World Conf Earthquake Eng., Mexico, Paper No 1534 146 51 Kikuchi, M., and Aiken, I D (1997) "An analytical hysteresis model for elastomeric seismic isolation bearings." Earthquake Eng Struct Dyn., 26, 215-231 52 Hwang, J S., Wu, J D., Pan, T.-C., and Yang, G (2002), "A mathematical hysteretic model for elastomeric isolation bearings", Earthquake Eng Struct Dyn., 31, 771-789 53 A.R Bhuiyan, Y Okui, H Mitamura, T Imai (2009), “A theology model of high damping rubber bearings for seismic analysis: Identification of nonlinear viscosity”, International Journal of Solids and Structures 46, p.p 1778–1792 54 Kojima, H and Fukahori, Y (1989), “Performance and Durability of High Damping Rubber Bearings for Earthquake Protection”, distributed by Bridgestone Corp., Japan with other documentation on its seismic isolation products 55 Bong Yoo, Jae-Han Lee and Gyeong-Hoi Koo (2001), “Effects of Lead Plug in Lead Rubber Bearing on Seismic Response for an isolated Test structure”, Transaction, SMIRT 16, Washington DC,p.p1789-1795 56 W.H.Robinson (1982), “Lead-Rubber hysteretic bearings suitable for protecting structures during earthquakes”, Earthquake engineering and structural dynamics, vol.10,593-604 57 Jangid, R S (2005) “Optimum friction pendulum system for near-fault motions”, Eng Struct., 27, 349-359 58 Kim, H.-S., Roschke, P N., Lin, P.-Y., and Loh, C.-H (2006) “Neuro-fuzzy model of hybrid semi-active base isolation system with FPS bearings and an MR damper”, Eng Struct., 28, 947-958 147 59 Almazan, J L., and De la Llera, J C (2003), “Physical model for dynamic analysis of structures with FPS isolators”, Earthquake Eng Struct Dyn., 32, 1157-1184 60 A S Mokha,, M C Constantinou and A M Reinhorn (1990), “Teflon bearing in base isolation I, Testing”, Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol 116, pp.438-454 61 Doudoumis, I.N., Gravalas, F., Doudoumis, N.I (2005), “Analytical Modeling of Elastomeric Lead – Rubber Bearings With the Use of Finite Element Micro models”, 5th GRACM International Congress on Computational Mechanics Limassol, 29June – 1July, pp 1-8 62 Ryan, K.L., Kelly, J.K., Chopra, A.K (2005), “Nonlinear Model for Lead – Rubber Bearings Including Axial-Load Effects”, Journal of Engineering Mechanics, ASCE, pp 1270-1278 63 Hwang, J.S., Hsu, T.Y (2000), “Experimental Study of Isolated Building under Triaxial Ground Excitations”, Journal of Structural Engineering, 126 (8), pp.879-886 64 C S Tsai, Tsu-Cheng Chiang, Bo-Jen Chen (2004), “Experimental Study for Multiple Friction Pendulum System”, 13th World Conference on Earthquake Engineering Vancouver, B.C., Canada August 1-6, Paper No 669 65 M.Rabiei (2008), “Effect of bearing characteristics on the response of friction pendulum base-isolated buildings under three components of earthquake excitation”, NZSEE Conference 66 Yen-Po Wang, Lap-Loi Chung and Wei-Hsin Liao (1998), “Seismic response analysis of bridges isolated with friction pendulum bearings”, Earthquake Engng Struct Dyn 27, 1069-1093 148 67 Almazan, J L., and De la Llera, J C (2002), “ Analytical model of structures with frictional pendulum isolators”, Earthquake Engng Struct Dyn; 31:305–332 68 Final report of a co-ordinated research project (2002), Verification of analysis methods for predicting the behaviour of seismically isolated nuclear structures International atomic energy agency – IAEA 69 Hyakuda T, Saito K, Matsushita T, Tanaka N, Yoneki S, Yasuda M, Miyazaki M, Suzuki A, Sawada T (2001), “The structural design and earthquake observation of a seismic isolation building using Friction Pendulum system”, Proceedings, 7th International Seminar on Seismic Isolation, Passive Energy Dissipation and Active Control of Vibrations of Structures, Assisi, Italy 70 Tsai CS, Chiang TC, Chen BJ (2005), “Experimental evaluation of piecewise exact solution for predicting seismic responses of spherical sliding type isolated structures” Earthquake Engineering and Structural Dynamics; 34(9):1027–1046 DOI: 10.1002/eqe.430 71 Tsai CS, Chiang TC, Chen BJ (2003) “Seismic behavior of MFPS isolated structure under near-fault earthquakes and strong ground motions with long predominant periods” Proceedings, 2003 ASME Pressure Vessels and Piping Conference, vol 1, Cleveland, Ohio, U.S.A.; 73–79 72 Tsai CS, Chiang TC, Chen BJ (2003), “Shaking table tests of a full scale steel structure isolated with MFPS”, Proceedings, 2003 ASME Pressure Vessels and Piping Conference, vol 1, Cleveland, Ohio, U.S.A; 41–47 73 William H Press, Saul A Teukolsky, William T Vetterling and Brian P Flannery (1992) Numerical Recipes in C Cambridge University press 74 Nikolay Kravchuk, Ryan Colquhoun, and Ali Porbaha (2008) “Development of a Friction Pendulum Bearing Base Isolation System for Earthquake 149 Engineering Education” Proceedings of the 2008 American Society for Engineering Education Pacific Southwest Annual Conference 75 Wolfram Mathematica Tutorial Collection (2008) “ Mathematics and Algorithms” Wolfram Research, Inc United States of America 76 http://www.vibrationdata.com/elcentro.htm 77 http://www Bridgestone.com/products/diversified/antiseismic_rubber/ method.html 78 http://www Wolfram.com/products/player/ 79 http://www.mathword.wolfram.com 80 http://www Csiberkeley.com 81 http://trantuannam.wordpress.com