Ảnh hưởng việc mô hình hóa gối cao su đến kết quả tính toán của công trình cách chấn khi chịu động đất

LỜI CAM ĐOAN Em, Dương Xuân Hào Sinh ngày: 29/11/1993, CMND số: 125496095, cấp ngày: 08/04/2009, Bắc Ninh Quê quán: Tiên Sơn – Việt Yên – Bắc Giang Nơi tại: số 205 Vương Thừa Vũ – Thanh Xuân – Hà Nội Công tác Công ty Cổ phần tư vấn thiết kế xây dựng ACE Xin cam đoan luận văn tốt nghiệp cao học “Ảnh hưởng việc mơ hình hóa gối cao su đến kết tính tốn cơng trình cách chấn chịu động đất” cá nhân em thực hiện, tham khảo dùng giảng thầy giáo tài liệu công khai Các số liệu, kết luận văn hoàn toàn trung thực Em xin hồn tồn chịu trách nhiệm tính xác thực luận văn Hà Nội, tháng /2018 Tác giả luận văn Dương Xuân Hào i LỜI CẢM ƠN Em, Dương Xuân Hào xin khắc cốt ghi tâm công ơn dạy bảo, tình cảm thân thương Ts Nguyễn Anh Dũng, quý thầy, quý cô trường Đại học Thủy Lợi Em xin bày tỏ cảm động với giúp đỡ vô điều kiện anh, chị, em, đồng nghiệp để hoàn thành luận văn Trong trình nghiên cứu làm luận văn khó tránh khỏi sai xót nghiên cứu chưa sâu, kính mong q thầy bảo thơng cảm! Hà Nội, tháng 2/2018 ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH VẼ v DANH MỤC BẢNG vii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích đề tài 3 Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu Kết dự kiến đạt CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ CÁCH CHẤN ĐÁY .4 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Các phương pháp giảm chấn 1.2.1 Phương pháp giảm chấn thụ động 1.2.2 Phương pháp giảm chấn chủ động 17 1.2.3 Phương pháp giảm chấn bán chủ động 20 1.3 Gối cách chấn bảo vệ công trình 22 1.3.1 Nguyên lý hiệu gối cách chấn 22 1.3.2 Các loại gối cách chấn 23 1.4 Sự phát triển phương pháp sử dụng gối cách chấn để bảo vệ công trình giới 26 1.4.1 Đối với gối đàn hồi 26 1.4.2 Đối với dạng trượt đơn FPS 28 1.4.3 Đối với dạng trượt đôi DCFP 30 1.5 Gối cách chấn Việt Nam 31 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA VIỆC MƠ HÌNH HĨA GỐI CAO SU TRONG CÁC TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ 33 2.1 Nguyên lý làm việc mơ hình ứng sử cách chấn cơng trình chịu động đất 33 iii 2.2 Thiết lập mơ hình tính toán cách chấn đáy theo tiêu chuẩn TCVN 9386:2012 tiêu chuẩn JRA 2004, AASHTO 2010 33 2.2.1 Thiết lập mô hình tính tốn cách chấn đáy theo tiêu chuẩn TCVN 9386:2012 33 2.2.2 Thiết lập mơ hình tính tốn cách chấn đáy theo tiêu chuẩn JRA 2004, AASHTO 2010 43 CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH HỆ CÁCH CHẤN ĐÁY 53 KHI CHỊU ĐỘNG ĐẤT 53 3.1 Ví dụ áp dụng 53 3.1.1 Giới thiệu cơng trình 53 3.1.2 Giới thiệu phần mềm ứng dụng tính tốn SAP 2000 v14 53 3.1.3 Lập mơ hình tính tốn 54 3.1.4 Khai báo tải trọng động đất tác dụng lên cơng trình thơng qua phần mềm SAP 55 3.1.5 Tiêu chí chọn gối cao su 58 3.1.6 Khai báo tính chất gối cao su thông qua phần mềm SAP 59 3.2 Phân tích kết cấu cơng trình khơng cách chấn đáy 61 3.2.1 Kết chuyển vị từ mơ hình phân tích 61 3.2.2 Kết gia tốc từ mơ hình phân tích 62 3.3.3 Tải trọng chân cột từ mơ hình phân tích 63 3.3 Phân tích kết cấu cơng trình sử dụng hệ cách chấn đáy 64 3.3.1 Kết chuyển vị từ mô hình phân tích 64 3.3.2 Kết gia tốc từ mơ hình phân tích 64 3.3.3 Tải trọng chân cột từ mơ hình phân tích 65 3.4 Nhận xét đánh giá 66 iv DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Tác động tải trọng động đất lên cơng trình Hình 1.2 Ngun lý cách chấn đáy cơng trình Hình 1.3 Các loại thiết bị cách chấn đáy:(a) Gối đỡ đàn hồi;(b) Gối đỡ đàn hồi có lõi chì(LRB);(c) Gối đỡ dạng lắc ma sát (FPS) .9 Hình 1.4 (a) Thiết bị cản nhớt; (b) Thiết bị cản ma sát Hình 1.5 Thiết bị cản đàn nhớt khung thép 10 Hình 1.6 Mơ hình cấu tạo hệ cơng trình bậc tự có gắn thiết bị TMD .11 Hình 1.7 Thiết bị TMD tịa nhà Taipei 101 12 Hình 1.8 Thiết bị giảm chấn khối lượng dự chỉnh tòa nhà Fukuoka Tower, Fukuoka, Nhật Bản 12 Hình 1.9 Tháp điều khiển sân bay quốc gia Washington 13 Hình 1.10 Giảm chấn thụ động dao động dạng TLD 14 Hình 1.11 Sơ đồ nguyên lý hệ thống giảm chấn dao động dạng giảm chấn va chạm .15 Hình 1.12 AMD tịa nhà Applause Tower , Osaka, Nhật Bản .18 Hình 1.13 Tịa nhà Kyobashi Seiwa sử dụng giảm chấn dao động chủ động .19 Hình 1.14 Sơ đồ nguyên lý AMD-TMD 19 Hình 1.15 Tịa nhà Shinsuk Park Tower sử dụng giảm chế dao động “lai” 20 Hình 1.16 Sơ đồ hệ thống giảm chấn dao động dạng bán chủ dộng .21 Hình 1.17 Các dạng thiết bị bán chủ động: 21 Hình 1.18 Thiết bị giảm chấn bán chủ động thực tế .21 Hình 1.19 Giảm chấn dao động bán chủ động tịa nhà Kajima Shizuoka .22 Hình 1.20 Cách chấn đáy bảo vệ cơng trình chịu động đất 23 a) Kết cấu thông thường, b) Kết cấu có cách chấn đáy 23 Hình 1.21 Hệ cách chấn từ vật liệu đàn hồi 24 Hình 1.22 Hệ cách chấn với lõi chì (LRB) 25 Hình 1.23 Hệ thống lắc trượt ma sát .25 Hình 2.1 Lý tưởng hóa hệ thống trụ cầu lập địa chấn 44 Hình 2.2 Chu kỳ kết cấu kiểu hàm k2/k1(m1= 70 kN-s2/m, m2= 274 kN-s2/m, and k1=26400 kN/m) 45 v Hình 2.3 Phổ gia tốc tiêu chuẩn cho dịch chuyển động đất loại II loại 2, cấp (JRA, 2002) 46 Hình 2.4 Sơ đồ thiết kế lập địa chấn (JRA,2002) 48 Hình 2.5 Mối quan hệ song tuyến tính lực cắt chuyển vị đệm cô lập 49 Hình 3.1 Mơ hình tính tốn khơng sử dụng cách chấn đáy 54 Hình 3.2 Mơ hình tính tốn sử dụng hệ cách chấn đáy 55 Hình 3.3 Giản đồ giá trị (lấy ví dụ động đất CENTRO tương ứng với động đất cấp VIII IX theo TCVN 9386:2012) 57 Hình 3.4 Định nghĩa trường hợp phân tích 57 Hình 3.5 Mặt cắt ngang gối cao su 58 Hình 3.6 Khai báo đặc tính gối cao su 59 Hình 3.7 Khai báo hệ số theo phương thẳng đứng U1 gối cao su 59 Hình 3.8 Khai báo hệ số theo phương thẳng ngang U2 gối cao su 60 Hình 3.9 Khai báo hệ số theo phương thẳng ngang U3 gối cao su 61 Hình 3.10 Mặt Point tầng 12 (Z =39.6m) 61 Hình 3.11 Chuyển vị theo phương Y điểm 10192 (Z =39.6m) 62 Hình 3.12 Gia tốc theo phương Y điểm 10192 (Z =39.6m) 62 Hình 3.13 Chuyển vị theo phương Y điểm 10192 (Z =39.6m) 64 Hình 3.14 Gia tốc theo phương Y điểm 10192 (Z =39.6m) 64 vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Cơ cấu cản TMD (trong 11 cơng trình Nhật Bản) 13 Bảng 1.2 So sánh tỷ số cản LRB với đường kính lõi chì khác 27 vii MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Để hạn chế tác động tải trọng động đất lên cơng trình, từ nhiều năm qua nhà nghiên cứu, kỹ sư xây dựng giới tìm kiếm đề xuất giải pháp giảm chấn cho cơng trình Mục đích giải pháp đảm bảo cho cơng trình xây dựng đủ khả chịu lực, không hư hại kết cấu hư hỏng thiết bị, đồ đạc sử dụng cơng trình, tồn đứng vững tác dụng tải trọng động đất Theo quan điểm thiết kế cơng trình chịu động đất đại, việc thiết kế công trình xây dựng cần đảm bảo hai tiêu chí liên quan chặt chẽ với nhau: + Đảm bảo kết cấu có khả chịu lực lớn miền đàn hồi; + Đảm bảo cho kết cấu có khả tiêu tán lượng động đất truyền vào, thông qua biến dạng dẻo giới hạn cho phép thông qua thiết bị hấp thụ lượng Một quy định tiêu chuẩn thiết kế cơng trình chịu động đất đại tạo cho kết cấu cơng trình độ bền đủ lớn độ dẻo thích hợp: + Độ bền đủ lớn nhằm gia tăng khả chịu lực kết cấu + Độ dẻo thích hợp nhằm giúp cơng trình có khả tiêu tán lượng có cân hài hòa mặt động lực học Bởi tác dụng rung lắc động đất làm phát sinh chuyển vị gia tốc cơng trình Nếu cơng trình có độ cứng q lớn gia tốc sinh vô lớn, gây rơi nghiêng đổ đồ đạc bên nhà dẫn đến thiệt hại mặt kinh tế Ngược lại, cơng trình q mềm chuyển vị tương đối tầng lớn, gây biến dạng đáng kể cho cơng trình, làm hư hại nút liên kết khung chịu lực, nứt tường, vênh cửa…, ngồi dao động cơng trình phát sinh đáng kể gây ảnh hưởng đến tâm lý người sinh sống làm việc tòa nhà Như vậy, quan niệm thiết kế đại lưu ý thêm phương diện lượng động đất truyền vào cơng trình Việc thiết kế tính tốn cho kết cấu có khả tiêu tán phần lượng có ý nghĩa quan trọng nhằm giúp cơng trình làm việc hiệu có động đất xảy Với quan niệm trên, số giải pháp thiết kế cơng trình chịu động đất đưa nhằm hấp thụ tiêu tán lượng động đất cho tồn cơng trình tránh tượng suy yếu cục dẫn đến phá hoại giải pháp giảm chấn cách chấn cho cơng trình Giải pháp giảm chấn: trường hợp lượng dao động truyền trực tiếp vào cơng trình khơng tách rời, người ta gia tăng độ cản thân cơng trình để giải phóng lượng dao động cách lắp đặt thiết bị giảm chấn vào cơng trình Có nhiều hình thức giảm chấn: thụ động, chủ động hay bán chủ động + Giảm chấn thụ động: hình thức giảm chấn mà nguồn lượng hoạt động thiết bị giảm chấn lấy từ lượng dao động thân cơng trình Năng lượng tiêu tán nhờ cản ma sát, biến dạng dẻo kim lọai, cản nhớt cản thủy lực + Giảm chấn chủ động: thiết bị dạng hoạt động nhờ vào nguồn lượng từ bên ngồi (điện, khí nén…) Thơng qua cảm biến, thông tin tải trọng, dao động cơng trình đưa xử lý trung tâm Bộ điều khiển trung tâm xử lý tín hiệu phát lệnh cho phận thi hành để thực việc tang độ cản hay phát lực điều khiển chống lại dao động, chẳng hạn hệ thống TMD, TLD… Giải pháp cách chấn: chấn động lan truyền đất nên phương pháp hiệu để hạn chế tác động động đất tách rời hẳn cơng trình khỏi đất Tuy nhiên, khơng thể tách rời hồn tồn, người ta bố trí lớp thiết bị đặc biệt nằm bên khối lượng kết cấu (kết cấu bên trên) nằm bên móng (kết cấu bên dưới) gọi gối cách chấn đáy Thiết bị có độ cứng theo phương đứng lớn độ cứng theo phương ngang thấp nên đất dao động, thiết bị có biến dạng lớn, kết cấu phía nhờ có quán tính lớn nên chịu dao động nhỏ Hư hại kết cấu thiết bị cơng trình giảm thiểu Ngồi ra, người ta cịn sử dụng kết hợp thiết bị giảm chấn với thiết bị cách chấn, đưa thêm khả chủ động vào hệ thống để tăng thêm hiệu giảm chấn cho cơng trình CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH HỆ CÁCH CHẤN ĐÁY KHI CHỊU ĐỘNG ĐẤT 3.1 Ví dụ áp dụng 3.1.1 Giới thiệu cơng trình Cơng trình áp dụng vào phân tích có tên: “Hỗn hợp dịch vụ nhà ở” Với quy mô gồm 12 tầng xây dựng số 54 Nguyễn Sơn, Quận Long Biên, Thành phố Hà Nội Cơng trình sử dụng phương án sàn phẳng khơng dầm với kích thước mũ cột 1300x1300mm Kích thước cấu kiện: Cột chủ yếu với kích thước 700x700mm, 400x400mm kích thước dầm bo 220x650mm 220x550mm 3.1.2 Giới thiệu phần mềm ứng dụng tính tốn SAP 2000 v14 Cái tên SAP biết đến phương pháp phân tích đại giới thiệu 30 năm trước Phần mềm SAP2000 tiếp bước tính truyền thống gồm giao diện người dùng tinh tế, trực quan linh hoạt, cung cấp cơng cụ phân tích thiết kế chưa có cho kỹ sư làm việc nhiều lĩnh vực giao thơng, cơng nghiệp, cơng trình cơng cộng, thể thao, lĩnh vực khác Từ môi trường mơ hình đồ họa đối tượng 3D dựa đa dạng phân tích thiết kế tùy chọn hồn tồn tích hợp giao diện người dùng mạnh mẽ, phần mềm SAP2000 chứng minh mục đích chung cấu chương trình hợp nhất, hiệu thiết thực thị trường Giao diện trực quan cho phép bạn tạo mơ hình kết cấu nhanh chóng trực quan Bây bạn khai thác sức mạnh phần mềm SAP2000 cho tất phân tích thiết kế nhiệm vụ mình, bao gồm vấn đề nhỏ hàng ngày Các mơ hình phức tạp tạo ăn khớp với mẫu phần mềm SAP2000 v14 Tích hợp Tiêu chuẩn thiết kế tự động tạo tải trọng gió, sóng, cầu, tải trọng động đất với Tiêu chuẩn thiết kế thép Bêtơng tồn diện, kiểm tra theo tiêu chuẩn vủa Mỹ, Canada tiêu chuẩn thiết kế quốc tế Kỹ thuật phân tích tiên tiến cho phép bước phân tích biến dạng lớn Phân tích Eigen Ritz dựa độ cứng trường hợp phi tuyến, phân tích cáp dây xích, phân 53 tích phi tuyến vật liệu với sợi lề, nhiều lớp nguyên tố vỏ phi tuyến, phân tích uốn, phân tích phá hủy tăng dần, phương pháp lượng cho điều khiển trôi, van vận tốc phụ thuộc vào, cách điện bản, hỗ trợ dẻo phân tích xây dựng phân đoạn phi tuyến Phân tích phi tuyến tĩnh / thời gian lịch sử, với tùy chọn để phân tích động phi tuyến FNA lịch sử thời gian tích hợp trực tiếp Từ phân tích 2D khung tĩnh nhỏ đơn giản đến phân tích 3D phi tuyến động lớn phức tạp, phần mềm SAP2000 giải pháp đơn giản nhất, hiệu cho việc phân tích thiết kế kết cấu theo nhu cầu người sử dụng 3.1.3 Lập mơ hình tính tốn Hình 3.1 Mơ hình tính tốn khơng sử dụng cách chấn đáy 54 Hình 3.2 Mơ hình tính tốn sử dụng hệ cách chấn đáy 3.1.4 Khai báo tải trọng động đất tác dụng lên cơng trình thơng qua phần mềm SAP Đối với cơng trình tải động đất tính theo phương pháp phân tích theo lịch sử thời gian thực bước khai báo sau: 3.1.4.1 Định nghĩa hàm thời gian: Để định nghĩa hàm thời gian ta sử dụng hàm thời gian cung cấp sẵn phần mềm lập hàm thời gian theo dạng hàm đơn giản (sin, cos…) Tuy nhiên hàm thời gian có sẵn phần mềm khơng phù hợp với điều kiện địa chất cung 55 cường độ động đất Việt Nam Để khắc phục điều ta tự lập hàm lấy hàm từ file liệu có sẵn Define/Time History Functions sau chọn mục Add Funtion from file thực điền thông số liên quan: Chọn Browse chọn đường dẫn đến thư mục chứa hàm thời gian Chọn vào mục View file đề xem cách thức trình bày file phục vụ cho việc khai báo Nếu file có dạng giá trị thời gian tương đương chọn Time and Funtion Values Nếu file có dạng giá trị cách khoảng thời gian chọn Values at Equal Intervals of Và nhập bước thời gian đọc từ file liệu Xem kỹ file liệu khai báo thông số quan trọng sau: Header Line to Skip: số dịng thích cho bảng liệu Number of Points per Line: số “cột liệu” yêu cầu máy đọc Cột cặp số bao gồm cột thời gian cột giá trị Kích Display Graph để xem giản đồ giá trị: 56 Hình 3.3 Giản đồ giá trị (lấy ví dụ động đất CENTRO tương ứng với động đất cấp VIII IX theo TCVN 9386:2012) 3.1.4.2 Định nghĩa trường hợp phân tích: Define/Load Case /Add New Load Case/Load Case Type/Time History Hình 3.4 Định nghĩa trường hợp phân tích 57 3.1.5 Tiêu chí chọn gối cao su Kích thước gối cao su lựa chọn dựa theo cơng trình tương tự báo S.K JAIN S K THAKKAR (2000) Cụ thể kích thước gối là: + Kích thước gối cách chấn: 1.2m x 1.2m + Chiều cao gối cách chấn: 0.163m + Số lớp cao su: lớp + Số lớp thép: lớp + Độ dày lớp cao su: 19mm + Độ dày lớp thép: 3mm Đặc tính học loại gối chọn theo bảng số RAZZAQ đồng nghiệp (2012) Các giá trị tham số bảng quy đổi tham số mơ hình song tuyến tính theo cơng thức sau: Ka = Ab C1 h Kb = Ab C2 h Q = A b τcr Trong đó: A b diện tích mặt cắt ngang gối cao su Hình 3.5 Mặt cắt ngang gối cao su 58 3.1.6 Khai báo tính chất gối cao su thơng qua phần mềm SAP Define/Section Property/Link/Support Property/Add New Property sau khai báo thơng số sau: Hình 3.6 Khai báo đặc tính gối cao su Chọn vào mục Modify/Show for U1 để khai báo cách tính chất chuyển vị theo phương đứng: Hình 3.7 Khai báo hệ số theo phương thẳng đứng U1 gối cao su 59 Chọn vào mục Modify/Show for U2 để khai báo cách tính chất chuyển vị theo phương ngang: Hình 3.8 Khai báo hệ số theo phương thẳng ngang U2 gối cao su Chọn vào mục Modify/Show for U3 để khai báo cách tính chất chuyển vị theo phương ngang cịn lại: 60 Hình 3.9 Khai báo hệ số theo phương thẳng ngang U3 gối cao su 3.2 Phân tích kết cấu cơng trình khơng cách chấn đáy 3.2.1 Kết chuyển vị từ mơ hình phân tích Hình 3.10 Mặt Point tầng 12 (Z =39.6m) 61 Hình 3.11 Chuyển vị theo phương Y điểm 10192 (Z =39.6m) Chuyển vị đỉnh lõi thang máy tầng 12 (Join 10192) theo phương y Uy = 6.997x10-2 m 3.2.2 Kết gia tốc từ mơ hình phân tích Hình 3.12 Gia tốc theo phương Y điểm 10192 (Z =39.6m) Gia tốc max đỉnh lõi thang máy tầng 12 (Join 10192) theo phương y -3.426 m/s2 62 3.3.3 Tải trọng chân cột từ mô hình phân tích TABLE: Joint Reactions Joint OutputCase CaseType Text Text Text DD-UY NonModHist DD-UY NonModHist DD-UY NonModHist DD-UY NonModHist DD-UY NonModHist DD-UY NonModHist DD-UY NonModHist DD-UY NonModHist DD-UY NonModHist DD-UY NonModHist DD-UY NonModHist DD-UY NonModHist DD-UY NonModHist DD-UY NonModHist DD-UY NonModHist DD-UY NonModHist DD-UY NonModHist DD-UY NonModHist 10 DD-UY NonModHist 10 DD-UY NonModHist 11 DD-UY NonModHist 11 DD-UY NonModHist 12 DD-UY NonModHist 12 DD-UY NonModHist 13 DD-UY NonModHist 13 DD-UY NonModHist 14 DD-UY NonModHist 14 DD-UY NonModHist 15 DD-UY NonModHist 15 DD-UY NonModHist 16 DD-UY NonModHist 16 DD-UY NonModHist 17 DD-UY NonModHist 17 DD-UY NonModHist 18 DD-UY NonModHist 18 DD-UY NonModHist 19 DD-UY NonModHist 19 DD-UY NonModHist 20 DD-UY NonModHist 20 DD-UY NonModHist 21 DD-UY NonModHist 21 DD-UY NonModHist 22 DD-UY NonModHist 22 DD-UY NonModHist 23 DD-UY NonModHist 23 DD-UY NonModHist 24 DD-UY NonModHist 24 DD-UY NonModHist 25 DD-UY NonModHist 25 DD-UY NonModHist 26 DD-UY NonModHist 26 DD-UY NonModHist 27 DD-UY NonModHist 27 DD-UY NonModHist 28 DD-UY NonModHist 28 DD-UY NonModHist 29 DD-UY NonModHist 29 DD-UY NonModHist 30 DD-UY NonModHist 30 DD-UY NonModHist 31 DD-UY NonModHist 31 DD-UY NonModHist 32 DD-UY NonModHist 32 DD-UY NonModHist 33 DD-UY NonModHist 33 DD-UY NonModHist 34 DD-UY NonModHist 34 DD-UY NonModHist 35 DD-UY NonModHist 35 DD-UY NonModHist 36 DD-UY NonModHist 36 DD-UY NonModHist 37 DD-UY NonModHist 37 DD-UY NonModHist 38 DD-UY NonModHist 38 DD-UY NonModHist 39 DD-UY NonModHist 39 DD-UY NonModHist 40 DD-UY NonModHist 40 DD-UY NonModHist 41 DD-UY NonModHist 41 DD-UY NonModHist 42 DD-UY NonModHist 42 DD-UY NonModHist 43 DD-UY NonModHist 43 DD-UY NonModHist 44 DD-UY NonModHist 44 DD-UY NonModHist 45 DD-UY NonModHist 45 DD-UY NonModHist 46 DD-UY NonModHist 46 DD-UY NonModHist 47 DD-UY NonModHist 47 DD-UY NonModHist 48 DD-UY NonModHist 48 DD-UY NonModHist StepType Text Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min F1 KN 39.523 30.412 7.899 -10.13 -2.491 -18.411 9.582 -9.222 20.311 -1.193 10.847 -7.151 -23.235 -47.241 35.964 17.851 5.559 -7.921 -2.68 -13.825 7.564 -7.349 22.422 -3.504 9.28 -6.48 -20.856 -32.139 335.794 -123.06 223.209 -116.989 119.84 -70.896 50.638 -49.259 119.085 -169.34 52.027 -174.745 150.965 -347.508 11.934 -1.059 1.635 -1.59 2.431 -12.733 11.982 -1.895 1.734 -1.685 1.395 -11.433 332.758 -166.052 229.194 -419.678 471.15 -235.939 8.006 -7.772 229.61 -454.964 426.424 -241.989 162.205 -323.618 35.327 18.736 5.037 -8.067 21.652 -13.562 13.128 -18.54 10.455 -6.946 -20.306 -33.522 41.989 29.243 8.513 -10.178 -3.635 -31.379 10.592 4.593 -4.22 -10.308 25.315 8.052 12.776 -9.501 -24.046 -46.429 63 F2 KN 210.735 -170.669 195.966 -153.858 193.875 -157.706 247.065 -191.392 194.34 -158.284 197.052 -155.049 212.794 -172.827 211.786 -211.231 181.963 -177.441 177.41 -183.524 251.252 -335.104 178.273 -184.39 183.198 -178.714 214.248 -213.816 658.413 -480.887 36.321 -27.172 38.068 -28.522 760.245 -580.421 37.961 -28.412 36.887 -27.75 669.411 -492.112 813.377 -674.584 914.773 -770.397 791.925 -650.266 706.434 -715.608 859.57 -881.877 702.175 -710.884 533.135 -751.719 12.275 -15.643 10.626 -17.142 572.414 -815.909 11.241 -17.77 10.769 -14.189 513.9 -732.138 205.802 -222.462 178.735 -188.36 230.355 -196.445 230.571 -196.75 179.968 -189.682 208.298 -225.077 160.402 -207.772 148.899 -192.95 155 -227.907 17.42 -70.312 17.635 -70.419 155.764 -228.577 150.066 -194.135 162.372 -209.848 F3 KN 3703.448 2032.701 4541.104 3499.862 4342.726 3111.859 5001.316 2498.271 4337.442 3111.534 4539.962 3499.434 3702.616 2040.534 3955.052 3663.326 5510.876 5284.255 4545.227 3619.241 5361.214 292.436 4547.409 3632.06 5510.664 5284.689 3948.161 3665.8 3013.891 -1753.303 2728.715 -1533.849 2682.302 -1463.467 4122.171 -2352.945 2692.91 -1490.264 2753.509 -1596.562 3157.404 -1863.438 1296.746 172.358 1256.534 254.783 1500.093 35.925 2354.138 -504.998 2251.73 -477.584 2277.41 -474.506 4063.414 -1901.617 1791.47 -883.205 1809.822 -898.376 5394.106 -2587.196 1770.035 -882.793 1799.366 -886.098 3993.159 -1873.627 3926.312 3619.661 5520.427 5261.662 4941.216 4252.692 4956.44 4263.087 5518.999 5260.497 3922.114 3625.886 3713.268 2047.042 4633.573 3498.842 5756.18 3198.431 2699.282 1494.469 2704.553 1496.06 5756.037 3195.012 4634.302 3498.664 3707.274 2050.31 M1 KN-m 499.4723 -483.2604 484.9459 -470.5779 489.46 -469.5798 521.3036 -519.3668 491.5904 -471.5433 489.5755 -474.9714 506.927 -490.4082 536.8543 -484.2292 506.6803 -457.6728 513.2536 -454.4057 653.7483 -523.2253 515.6488 -456.7359 511.3849 -462.2037 544.7021 -491.7475 60.168 -61.1242 41.2705 -44.2989 42.0632 -45.1143 93.6331 -98.5132 42.139 -45.1882 41.4897 -44.5129 59.7055 -60.6688 83.5893 -100.2061 84.2068 -94.2929 81.5246 -98.1851 90.0961 -70.5817 109.2361 -97.6725 89.7786 -70.2617 62.7401 -60.2401 21.0907 -17.4185 21.6184 -17.0509 86.5807 -73.7644 21.7314 -17.1614 20.5528 -16.8911 62.1615 -59.6708 547.205 -478.7141 516.7435 -454.6978 525.1613 -503.1994 527.0399 -504.9334 521.4934 -459.2269 555.0801 -486.264 533.6659 -436.8737 520.9732 -427.2012 554.157 -433.7529 105.9058 -47.8442 106.0408 -48.1218 556.3715 -435.9911 525.5973 -431.6692 541.0449 -443.9388 M2 KN-m 48.2472 17.3366 19.6149 -21.3664 9.6603 -28.9436 21.1659 -20.5296 31.0538 -13.0432 22.3315 -18.6209 -9.0936 -55.5681 46.2552 3.9005 18.2341 -20.0678 8.3797 -24.0915 20.0823 -19.541 33.7752 -15.7804 21.6634 -18.7398 -6.7657 -42.3769 16.4256 -6.5448 19.9343 -10.1063 10.335 -8.4575 5.755 -5.5991 14.4441 -17.1853 3.5643 -15.1203 2.5124 -13.9732 7.137 -0.2365 2.0914 -2.0343 1.7918 -7.8529 6.1132 -0.4017 2.2082 -2.1471 1.8862 -7.2749 9.7413 -6.19 9.039 -9.124 13.5527 -8.2503 3.8541 -3.7459 6.2613 -12.0396 10.9389 -10.8141 8.457 -13.1932 46.5309 3.8772 18.6155 -21.0221 33.6055 -25.9992 23.6583 -23.8161 23.6087 -19.9893 -4.7741 -44.4818 53.3183 12.6252 22.5954 -23.7056 11.3996 -43.2447 11.8937 2.9484 -2.8063 -11.448 37.061 -5.9931 26.5237 -23.0818 -7.5473 -57.1146 M3 KN-m 0.1443 -0.1518 0.1443 -0.1518 0.1443 -0.1518 0.1443 -0.1518 0.1443 -0.1518 0.1443 -0.1518 0.1443 -0.1518 0.1443 -0.1518 0.1443 -0.1518 0.1443 -0.1518 0.1443 -0.1518 0.1443 -0.1518 0.1443 -0.1518 0.1443 -0.1518 3.4653 -3.6384 0.2127 -0.2646 0.2876 -0.2317 0.17 -0.1748 0.2274 -0.2835 0.2754 -0.2237 3.2687 -3.1033 0.104 -0.0531 0.0071 -0.0069 0.072 -0.1225 0.0573 -0.0896 0.0093 -0.0096 0.0727 -0.04 3.4446 -3.8628 4.1241 -3.407 3.3644 -4.3008 0.2114 -0.2055 4.3416 -3.4042 3.2672 -3.9813 4.2591 -3.8321 0.1443 -0.1518 0.1443 -0.1518 0.1443 -0.1518 0.1443 -0.1518 0.1443 -0.1518 0.1443 -0.1518 0.1443 -0.1518 0.1443 -0.1518 0.1443 -0.1518 0.0154 -0.0162 0.0154 -0.0162 0.1443 -0.1518 0.1443 -0.1518 0.1443 -0.1518 3.3 Phân tích kết cấu cơng trình sử dụng hệ cách chấn đáy 3.3.1 Kết chuyển vị từ mơ hình phân tích Hình 3.13 Chuyển vị theo phương Y điểm 10192 (Z =39.6m) Chuyển vị đỉnh lõi thang máy tầng 12 (Join 10192) theo phương y Uy = 8.869x10-2 m 3.3.2 Kết gia tốc từ mơ hình phân tích Hình 3.14 Gia tốc theo phương Y điểm 10192 (Z =39.6m) Gia tốc max đỉnh lõi thang máy tầng 12 (Join 10192) theo phương y -1.788 m/s2 64 3.3.3 Tải trọng chân cột từ mơ hình phân tích TABLE: Joint Reactions Joint OutputCase CaseType Text Text Text DD-UY NonModHist DD-UY NonModHist DD-UY NonModHist DD-UY NonModHist DD-UY NonModHist DD-UY NonModHist DD-UY NonModHist DD-UY NonModHist DD-UY NonModHist DD-UY NonModHist DD-UY NonModHist DD-UY NonModHist DD-UY NonModHist DD-UY NonModHist DD-UY NonModHist DD-UY NonModHist DD-UY NonModHist DD-UY NonModHist 10 DD-UY NonModHist 10 DD-UY NonModHist 11 DD-UY NonModHist 11 DD-UY NonModHist 12 DD-UY NonModHist 12 DD-UY NonModHist 13 DD-UY NonModHist 13 DD-UY NonModHist 14 DD-UY NonModHist 14 DD-UY NonModHist 15 DD-UY NonModHist 15 DD-UY NonModHist 18 DD-UY NonModHist 18 DD-UY NonModHist 21 DD-UY NonModHist 21 DD-UY NonModHist 28 DD-UY NonModHist 28 DD-UY NonModHist 31 DD-UY NonModHist 31 DD-UY NonModHist 34 DD-UY NonModHist 34 DD-UY NonModHist 35 DD-UY NonModHist 35 DD-UY NonModHist 36 DD-UY NonModHist 36 DD-UY NonModHist 37 DD-UY NonModHist 37 DD-UY NonModHist 38 DD-UY NonModHist 38 DD-UY NonModHist 39 DD-UY NonModHist 39 DD-UY NonModHist 40 DD-UY NonModHist 40 DD-UY NonModHist 41 DD-UY NonModHist 41 DD-UY NonModHist 42 DD-UY NonModHist 42 DD-UY NonModHist 43 DD-UY NonModHist 43 DD-UY NonModHist 44 DD-UY NonModHist 44 DD-UY NonModHist 45 DD-UY NonModHist 45 DD-UY NonModHist 46 DD-UY NonModHist 46 DD-UY NonModHist 47 DD-UY NonModHist 47 DD-UY NonModHist 48 DD-UY NonModHist 48 DD-UY NonModHist StepType Text Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min F1 KN 62.812 13.624 17.068 -18.755 10.867 -27.957 21.073 -18.508 29.611 -10.853 25.938 -18.305 -9.572 -67.003 58.521 4.137 18.069 -19.832 14.838 -30.85 20.637 -21.675 33.069 -11.17 24.818 -21.838 -5.519 -52.705 23.681 -21.225 21.95 -21.278 20.229 -21.286 22.437 -21.168 22.373 -21.968 22.315 -22.751 58.086 5.16 19.418 -22.04 29.924 -20.602 26.065 -40.279 25.401 -23.099 -4.179 -53.325 65.121 13.724 22.286 -24.78 7.433 -47.778 68.694 -0.429 -4.866 -63.527 38.467 -4.451 25.2 -22.662 -9.303 -73.598 65 F2 KN 369.956 -365.885 355.284 -350.585 354.383 -355.964 394.496 -368.702 354.924 -356.636 356.373 -351.804 361.344 -367.322 364.576 -391.422 341.105 -377.381 337.199 -384.417 371.939 -442.503 337.892 -384.988 341.998 -378.46 356.269 -393.076 434.078 -443.245 433.589 -443.44 433.099 -443.49 433.484 -444.252 433.015 -444.48 432.542 -444.472 358.312 -399.849 335.071 -387.134 377.966 -375.608 375.598 -376.027 336.305 -388.287 349.985 -401.486 315.944 -402.958 324.711 -404.451 307.154 -421.168 246.427 -491.572 246.075 -491.783 307.857 -421.702 325.878 -405.482 317.925 -404.31 F3 KN 7518.856 4221.557 9192.552 7047.162 8895.221 6305.677 10304.617 5242.878 8894.8 6295.547 9193.943 7045.258 7556.104 4221.619 8012.802 7069.576 11414.909 10061.41 9515.816 7080.685 10916.223 1134.756 9557.178 7050.786 11417.373 10059.266 7992.857 7063.122 9226.782 423.633 17917.1 -1501.118 9659.442 -173.371 9630.259 -2615.85 15270.615 -5118.324 9127.331 -2257.528 8041.387 6949.085 11300.631 10235.294 9904.887 8538.055 9897.314 8643.996 11302.395 10237.424 8071.078 6940.873 7179.991 4146.648 9246.994 6976.42 11719.863 5611.434 5572.155 2487.005 5580.618 2484.192 11697.607 5616.715 9243.576 6975.428 7151.883 4200.826 M1 KN-m 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 M2 KN-m 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 M3 KN-m 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3.4 Nhận xét đánh giá Sau chạy phân tích hai mơ hình ta nhận thấy chuyển vị tổng thể cơng trình sử cách chấn đáy lớn hơn, tính chất gối cao su làm tăng độ mềm theo phương ngang.Tuy nhiên chuyển vị tương đối tầng cơng trình có cách chấn nhỏ cơng trình khơng có cách chấn, điều giúp cho nội lực cơng trình có cách chấn sinh động đất giảm Đối với thành phần gia tốc, kết từ mơ hình phân tích đưa cho thấy gia tốc mơ hình khơng sử dụng cách chấn gấp hai lần so với cơng trình sử dụng hệ cách chấn đáy, khối lượng tham gia vào dao động tương đương Điều cho thấy thành phần lực ngang tham gia vào dao động sử dụng gối cao su nhỏ hơn, moment lực ngang sinh nhỏ Lúc thiết kế tính tốn khối lượng cốt thép tiết kiệm với phương pháp kết cấu phần thân ngàm cứng với kết cấu phần Ngoài hai thành phần chuyển vị gia tốc, luận văn em kiểm tra xem tải trọng chân cột mà hai phương án phải chịu Về tải trọng đứng hai phương án chịu nội lực tương đương Tuy nhiên cơng trình thêm gối cao su lúc thành phân momnet không xuất không bị giới hạn xoay so với phương án thông thường Từ kết trên, việc thiết kế cơng trình sử dụng cách chấn đáy đem lại lợi thiết kế dụng sau: cơng trình làm việc hạn chế biến dạng (đảm bảo cơng trình khơng xảy phá hủy, đồ đạc vật dụng người đảm bảo an tồn) chịu tải trọng ngang lớn Việc khơng xuất thành phần moment chân cột (moment tầng giảm thành phần lực ngang tham gia dao động nhỏ) đem lại tiết kiệm chi phí cốt thép cho chủ đầu tư mà cơng trình đảm bảo ổn định khả chịu lực 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ Xây Dựng, (2006) Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCVN 9386 : 2012 Thiết kế cơng trình chịu động đất, NXB Xây dựng [2] Japan road association (JRA), (2004) Specifications for highway bridges Part V: seismic design Tokyo: Maruzen [3] Razzaq MK., Okui Y., Bhuiyan AR., Amin AFMS., Mitamura H., Imai T (2012) Application of rheology modeling to natural rubber and lead rubber bearing: a simplidied model and low temperature behavior, Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser A1., 68(3)., pp526-541 [4] Sarvesh K JAIN1 And Shashi K THAKKAR2 Seismic response of building base isolated with filled rubber bearings under earthquakes of different characteristics [5] Trần Tuấn Long (2007) Dao động tự kết cấu khung nhà nhiều tầng có thiết bị giảm chấn HDR Luận văn thạc sỹ, Trường Đại học xây dựng [6] Nguyễn Xuân Thành (2006) Hiệu đệm giảm chấn chế ngự dao động kết cấu nhà cao tầng chịu tải trọng động đất, Hội nghị khoa học toàn quốc học vật rắn biến dạng lần thứ [7] Kelly, J M., (1997) The role of damphing in seismic isolation, Earthquake Engineering Research Center, University of California, Berkeley, CA 94804 [8] Mayes, R.L and F Naiem, 2001 “Design of Structures with Seismic Isolation,” in The Seismic Design Handbook, 2nd ed., Naiem, F., Ed., Kluwer Academic Publishers, Boston.and Naeim 2001 [9] Naeim, F., and Kelly, J M., (1999) Design of Seismic Isolated Structures – From Theory to Practice John Wiley and Sons, Inc [10] Yeong - Bin Yang and Kuo-Chun Chang (2003) Base Isolation, Earthquake Engineering Handbook, chapter 17 [11] International Code Council (2000) International Building Code (IBC) Whittier, California, USA [12] American association of state highways and transportation officials (AASHTO) (2010) 3rd Edition Washington DC: Guide Specification for Seismic Isolation Design [13] Japan road association (JRA), (2002) Specifications for highway bridges Part V: seismic design Tokyo: Maruzen 67 ... chất thụ động nên đơn giản, dễ dàng vận hành, bảo trì có giá thành rẻ Với lý đề tài luận án ? ?Ảnh hưởng việc mơ hình hóa gối cao su đến kết tính tốn cơng trình cách chấn chịu động đất. ” hình thành... kiến nghị Kết dự kiến đạt Đánh giá hiệu cơng trình sử dụng cách chấn đáy chịu động đất ảnh hưởng việc mơ hình hóa gối cao su theo tiêu chuẩn khác CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ CÁCH CHẤN ĐÁY... cưỡng tác động bên Trong q trình hoạt động, cần thiết thay phận hệ cách chấn cách dễ dàng Hình 1.20 Cách chấn đáy bảo vệ cơng trình chịu động đất a) Kết cấu thơng thường, b) Kết cấu có cách chấn đáy