1. Xác định mô hình tính của hệ kết cấu và các thông số đặc trưng của hệ cản nhiều khối lượng M-TMD. 2. Thiết lập phương trình dao động của hệ kết cấu có gắn hệ cản M-TMD, các ma trận tổng thể của hệ. 3. Chọn phương pháp giải và lập thuật toán để thực hiện lời giải. 4. Khảo sát hiệu quả giảm chấn của hệ có gắn hệ cản M-TMD và các thông số ảnh hưởng đến hiệu quả giảm chấn.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VÕ VINH HẬU ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG SỐ KHỐI LƯỢNG LÊN HIỆU QUẢ GIẢM CHẤN CỦA NHIỀU HỆ CẢN KHỐI LƯỢNG TRONG KẾT CẤU KHUNG Chuyên ngành : Kỹ thuật Xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp Mã ngành : 60580208 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2018 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN TRỌNG PHƯỚC Cán chấm nhận xét 1: PGS.TS ĐÀO ĐÌNH NHÂN Cán chấm nhận xét 2: TS CAO VĂN VUI Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP HCM ngày 23 tháng 08 năm 2018 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS.TS CHU QUỐC THẮNG PGS.TS LƯONG VĂN HẢI PGS.TS NGUYỄN VĂN HIẾU PGS.TS ĐÀO ĐÌNH NHÂN TS CAO VĂN VUI CHỦ TỊCH HỘI ĐÒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỤNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : VÕ VINH HẬU MSHV : 1570643 Năm sinh : 20/12/1992 Nơi sinh : Bình Định Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng cơng trình dân dụng công nghiệp I TÊN ĐỀ TÀI: “ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG SỐ KHỐI LƯỢNG LÊN HIỆU QUẢ GIẢM CHẤN CỦA NHIỀU HỆ CẢN KHỐI LƯỢNG TRONG KẾT CẤU KHUNG” II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG Xác định mơ hình tính hệ kết cấu thơng số đặc trưng hệ cản nhiều khối lượng M-TMD Thiết lập phương trình dao động hệ kết cấu có gắn hệ cản M-TMD, ma trận tổng thể hệ Chọn phương pháp giải lập thuật toán để thực lời giải Khảo sát hiệu giảm chấn hệ có gắn hệ cản M-TMD thông số ảnh hưởng đến hiệu giảm chấn III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : / /2017 IV NGÀY HOÀN THANH NHIỆM VỤ : / /2018 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS.TS NGUYỄN TRỌNG PHƯỚC CÁN BỘ HUỚNG DẪN PGS TS NGUYỄN TRỌNG PHƯỚC TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn cách tốt nhất, nhận nhiều ủng hộ, giúp đỡ nhiệt tình từ tập thể cá nhân Vì tơi xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến tập thể người dành thời gian quý báu ủng hộ tơi Đầu tiên, tơi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc kính trọng đến người thầy hướng dẫn luận văn này, PGS.TS Nguyễn Trọng Phước, Thầy đưa ý kiến đóng góp để tơi hình thành nên ý tưởng cho đề tài Và suốt q trình thực luận văn, Thầy ln người tận tình hướng dẫn, bảo cho tơi nhiều kiến thức để tơi có nhận định đắn nghiên cứu, cách tiếp cận, giải vấn đề cách hiệu Bên cạnh đó, Tơi xin chân thành cảm ơn q Thầy Cô Khoa Kỹ thuật Xây dựng, Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP.HCM Trong suốt thời gian học tập chương trình đào tạo trường, Thầy Cơ ln nhiệt tình hỗ trợ, tạo điều kiện thuận lợi truyền đạt kiến thức quý báu cho nguồn cảm hứng để tơi có động lực phấn đấu khóa học Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn với công lao to lớn của Cha Mẹ gia đình ln sát cánh cho tơi niềm tin vững xin gửi lời cảm ơn đến quan, đồng nghiệp, bạn bè tạo điều kiện, giúp đỡ để tơi hồn thành khóa học Với nỗ lực cố gắng thân tơi hồn thành Luận văn Thạc sĩ theo thời gian quy định, nhiên trình thực tồn thiếu sót hạn chế định Tơi kính mong nhận góp ý, bảo q báu q Thầy Cơ Tơi xin trân trọng cảm ơn Võ Vinh Hậu TĨM TẮT LUẬN VĂN • Luận văn phân tích ảnh hưởng thông số khối lượng đến hiệu giảm chấn nhiều hệ cản khối lượng (Multiple Tuned Mass Dampers, M-TMD) kết cấu khung Kết cấu khung rời rác hóa với khối lượng tập trung mức tầng, bậc tự động hệ chuyển vị ngang tầng Hệ cản khối lượng M-TMD gắn tất tầng phân bố theo quy luật dạng dao động hệ kết cấu Thiết lập phương trình cân động hệ kết cấu có xét tương tác hệ cản M-TMD, phương trình giải phương pháp Newmark Dựa sở lý thuyết thiết lập, sử dụng ngôn ngữ lập trình MATLAB để phân tích tốn Hiệu giảm dao động thể thông qua biểu đồ chuyển vị, lực cắt hệ chịu tải điều hòa động đất Kết số so sánh với nghiên cứu khác với thông số đầu vào cho thấy hiệu Luận văn Ngoài ra, Luận văn khảo sát vài thông số ảnh hưởng đến hiệu hệ MTMD ABSTRACT This thesis anlyzes the influence of mass ratio of Multiple Tuned Mass Dampers (M-TMD) to responses of structures The main structure is idealized into 2D frame system with the mass of structure is on each of floor, the degree of dynamic freedom is the lateral displacement at each floor The M-TMD system is attached on each of story and is specified based on mode of vibration of the main structure The dynamic equation of motion of the structure and M-TMD system is established, the equation is solved by Newmark method Basing on theoritical basis, using the MATLAB program language to analyzes this thesis The effectiveness of vibration reduction is showed by the results of displacement and shear under harmonic and earthquake excitation The results are compared with another studies with similar inputs, so that indicating the effectiveness of research Moreover, this thesis investigated a few parameters affecting the effectiveness of M-TMD system thesis LỜI CAM ĐOAN Tôi tên Võ Vinh Hậu, xin cam đoan Luận văn tơi tìm hiểu phát triển cở sở tham khảo tài liệu đuợc trích dẫn Các kết số liệu Luận văn đuợc trình bày khách quan, trung thục dụa chuơng trình máy tính tơi thục Tác giả Luận văn Võ Vinh Hậu MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ • Hình 4.27 Độ giảm chuyển vị tầng với |X = 0.5% với gia tốc V 100 Tầng Hình 4.20 So sánh lực cắt tầng với nhiều giá trị // thay đổi // Hình 4.22 Ảnh hưởng thông số khối lượng // với độ giảm chuyển vị chịu tải điều hòa Nhận xét: Từ Hình 4.18 đến Hình 4.22 biểu đồ khảo sát với nhiều giá trị tỷ số khối lượng // kết cho thấy chuyển vị lực cắt giảm giá trị ỊI tăng Độ giảm chuyển vị lực cắt từ 45% - 80% tương ứng với /z=0.1%-2% Hình 4.22 thể mối quan hệ độ giảm chuyển vị tỷ số khối lượng ịi, với ịi khoảng 0.1% - 0.6% độ dốc biểu đồ lớn hiệu giảm chuyển vị lớn so với phần lại 4.3.2.3 Khảo sát tỷ số tần số ngoại lực p Ở phần khảo sát ảnh hưởng tỷ số p, p tỷ số tần số ngoại lực tần số riêng hệ kết cấu ( p = G)force / ứị) Tải điều hòa viết lại Xsin(/?X tỷgiá so trị pG\i), đến hiệu với p = giảm 0-1.5 chuyển Hình vị 4.23 khảo hệ kết sát cấu ảnh với hưởng nhiều // 30 ■>■ 15 c , j? 10 o Tỷ số tần số p Hình 4.23 Khảo sát tỷ số p với nhiều giá trị ịi chịu tải điều hòa Nhận xét Với Hình 4.23 thấy hệ kết cấu nhạy với vùng giá trị /?~1 (0.9-1.1), tức với giá trị chuyển vị hệ kết cấu lớn Trong khoảng p= (0.9-1.1) với nhiều giá trị khác hiệu giảm chuyển vị rõ miền yỡ =(0.9-1.1) Từ kết khảo sát, thấy tần số ngoại lực có ảnh hưởng rõ rệt tới phân tích hiệu giảm chấn 4.3.2.4 Khảo sát tỷ số tần số M-TMD Ỵ Phần luận văn khảo sát ảnh hưởng tỷ số y đến hiệu giảm chấn, y tỷ số tần số M-TMD tần số riêng hệ kết cấu (y=cud/íOi), với phần lý thuyết trình bày chương tần số hệ cản M-TMD xác định: Cữj - Cữ /—với tỷ P(1+//)2 số /z khảo sát từ 0.3% - 2% giá trị a>d -Cữ Tần số hệ cản M-TMD viết lại cod - , với y = 0-1.5 lý thuyết tần số hệ cản M-TMD xấp xỉ tần Ỵ2(l+/z) số hệ kết cấu hiệu giảm chấn rõ rệt Hình 4.24 thể hiệu giảm chuyển vị tỷ số y thay đổi 74 Nhận xét: Từ Hình 4.24 với tỷ số y xấp xỉ ứng với giá trị tỷ số khối lượng ụ chuyển vị tầng đỉnh giảm nhiều Với kết khảo sát hợp lý với công thức (3.14), tần số M-TMD xấp xỉ tần số hệ kết cấu kết phân tích giảm chấn tốt 4.3.3 Hiệu giảm chấn vói gia tốc Elcentro Mơ hình tính giống tốn khảo sát trên, gia tốc thay động đất Elcentro 1940, khối lượng M-TMD ứng với tỷ số khối lượng ịi cho Bảng 4.7 Kết khảo sát thể Hình 4.25 - Hình 4.38 Hình 4.26 Chuyển vị tầng với //= 0.5% với gia tốc Elcentro Hình 4.27 Độ giảm chuyển vị tầng với //= 0.5% với gia tốc Elcentro Elcentro 77 Hình 4.29 Lực cắt tầng với //= 0.5% với gia tốc Elcentro x1°5 1.4 r Luận văn g I I I I I I I I I I khối lượng0.2 0.6 0.8 1.2 1.4 1.6 1.8 Tỷ số |J (%) 0.4 Hình 4.31 Lực cắt tầng với // thay đổi chịu gia tốc Elcentro 200 10 Tầng 12 14 16 18 20 Hình 4.32 Chuyển vị tầng với nhiều truờng hợp // chịu gia tốc Elcentro Hình 4.33 Độ giảm chuyển vị tầng với nhiều truờng hợp // chịu gia tốc Elcentro Hình 4.34 Ảnh huởng thông số // với độ giảm chuyển vị chịu gia tốc Elcentro Hình 4.35 Lực cắt tầng với nhiều trường hợp // chịu gia tốc Elcentro Hình 4.36 Độ giảm lực cắt tầng với nhiều trường hợp ịi chịu gia tốc Elcentro Hình 4.37 Ảnh hưởng thông số ụ với độ giảm lực cắt chịu gia tốc Elcentro Hình 4.37 Ảnh hưởng thông số ụ với độ giảm lực cắt chịu gia tốc Elcentro 220 -g-200 o p CM pc "03 180 - 160 140 Hình 4.38 Khảo sát tỷ số y với nhiều giá trị ịi chịu gia tốc Elcentro Nhận xét: • Từ Hình 4.25 đến Hình 4.31 khảo sát hiệu giảm chấn với tỷ số khối lượng ụ =0.5% Độ giảm chuyển vị từ 30% - 35% Hình 4.27, độ giảm lực cắt giảm từ 30% - 35% ứng với tầng đến tầng 11, từ tầng 11 đến 20 hiệu giảm lực cắt giảm từ 30% - 20% So sánh với tác giả [3] chuyển vị lực cắt, kết luận văn hiệu kết theo tác giả [3], nhiên hiệu khơng lớn (Hình 4.28, Hình 4.31) • Từ Hình 4.32 đến Hình 4.37 khảo sát ảnh hưởng tỷ số khối lượng ỊI đến hiệu giảm chấn Nhìn chung tỷ số khối lượng ỊI tăng tức hiệu giảm chuyển vị, lực cắt tăng (Hình 4.34, Hình 4.37) Từ - 0.2% độ giảm chuyển vị tăng nhanh, từ 0.2% - 2% độ giảm chuyển vị tăng chậm (Hình 4.34) Từ 0.4% độ giảm lực cắt tăng nhanh, từ 0.4% - 2% độ giảm lực cắt tăng chậm (Hình 4.37) • Từ Hình 4.38 với tỷ số y~l giá trị chuyển vị nhỏ tức hiệu tốt 82 4.3.4 Hiệu giảm chấn vói gia tốc Superstition Mơ hình tính giống tốn khảo sát trên, gia tốc thay động đất Superstition, khối lượng M-TMD ứng với tỷ số khối lượng ụ cho Bảng 4.7 Kết khảo sát thể Hình 4.39 - 4.52 83 20 Thời gian (s) Hình 4.39 Chuyển vị tầng 20 với //= 0.5% với gia tốc Superstition Hình 4.40 Chuyển vị tầng với //= 0.5% với gia tốc Superstition 84 Hình 4.42 Chuyển vị với // thay đổi chịu gia tốc Superstition Hình 4.43 Lục cắt tầng với //= 0.5% với gia tốc Superstition Hình 4.44 Độ giảm lục cắt tầng với //= 0.5% với gia tốc Superstition 85 Hình 4.45 Lực cắt với ụ thay đổi chịu gia tốc Superstition Hình 4.46 Chuyển vị tầng với nhiều giá trị ịi chịu gia tốc Superstition Hình 4.47 Độ giảm chuyển vị tầng với nhiều giá trị ụ chịu gia tốc Superstition ... ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG SỐ KHỐI LƯỢNG LÊN HIỆU QUẢ GIẢM CHẤN CỦA NHIỀU HỆ CẢN KHỐI LƯỢNG TRONG KẾT CẤU KHUNG II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG Xác định mơ hình tính hệ kết cấu thơng số đặc trưng hệ cản nhiều. .. trường hợp tỷ số khối lượng Ị1 Đồng thời khảo sát ảnh hưởng thông số khối lượng p đến hiệu giảm chấn Võ Duy Thoại [2018] phân tích hiệu giảm chấn nhiều hệ cản khối lượng lên kết cấu dầm chịu tải... Uncontrol Ký hiệu m Khối lượng TMD kd Độ cứng TMD cd Hệ số cản TMD m Khối lượng kết cấu bậc tự k Độ cứng kết cấu bậc tự c Độ cản kết cấu bậc tự Ũ) Tần số riêng hệ kết cấu a>d Tần số hệ cản khối lượng