Phân tích động lực học công trình chịu tải trọng động đất có xét đến phi tuyến vật liệu và sử dụng tầng mái như hệ cản điều chỉnh khối lượng tmd

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA BÙI NGUYỄN TRỌNG TỒN PHÂN TÍCH ĐỘNG LỰC HỌC CƠNG TRÌNH CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT CÓ XÉT ĐẾN PHI TUYẾN VẬT LIỆU VÀ SỬ DỤNG TẦNG MÁI NHƯ HỆ CẢN ĐIỀU CHỈNH KHỐI LƯỢNG TMD Chun ngành : Xây dựng cơng trình dân dụng công nghiệp Mã số ngành : 60 58 20 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HỒ CHÍ MINH, tháng 09 năm 2014 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: Cán hướng dẫn 1: TS Lương Văn Hải Cán hướng dẫn 2: PGS.TS Nguyễn Thời Trung Cán chấm nhận xét 1: PGS.TS Đỗ Kiến Quốc Cán chấm nhận xét 2: TS Nguyễn Trọng Phước Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM vào ngày 30 tháng 08 năm 2014 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn thạc sĩ gồm: PGS.TS Đỗ Kiến Quốc PGS.TS Nguyễn Xuân Hùng TS Nguyễn Sỹ Lâm TS Nguyễn Trọng Phước TS Lương Văn Hải CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: BÙI NGUYỄN TRỌNG TOÀN MSHV: 12210266 Ngày, tháng, năm sinh: 26/09/1989 Nơi sinh: An Giang Chun ngành: Xây dựng cơng trình dân dụng công nghiệp Mã số: 605820 I TÊN ĐỀ TÀI: Phân tích động lực học cơng trình chịu tải trọng động đất có xét đến phi tuyến vật liệu sử dụng tầng mái hệ cản điều chỉnh khối lượng TMD II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG Thiết lập ma trận khối lượng, ma trận độ cứng ma trận cản cho phần tử khung phẳng sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn FEM (Finite Element Method) Phát triển thuật toán, lập trình tính tốn chương trình Matlab để giải hệ phương trình động lực tổng thể tốn Kiểm tra độ tin cậy chương trình tính cách so sánh kết chương trình với Sap2000 Tiến hành thực ví dụ số nhằm khảo sát đáp ứng quan trọng kết cấu sử dụng hệ cản TMD, từ rút kết luận kiến nghị III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 20/02/2014 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 20/06/2014 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Lương Văn Hải PGS TS Nguyễn Thời Trung Tp HCM, ngày tháng… năm 2014 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BAN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH TS Lương Văn Hải PGS.TS Nguyễn Thời Trung TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG i LỜI CẢM ƠN Trước tiên, tơi xin chân thành bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến Thầy TS Lương Văn Hải Thầy PGS.TS Nguyễn Thời Trung Thầy hướng dẫn giúp tơi hình thành nên ý tưởng đề tài, hướng dẫn phương pháp tiếp cận nghiên cứu Thầy có nhiều ý kiến đóng góp quý báu giúp đỡ nhiều suốt chặng đường vừa qua Tôi xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô Khoa Kỹ thuật Xây dựng, trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM tận tình giảng dạy truyền đạt kiến thức cho tơi suốt khóa Cao học vừa qua Mặc dù thân cố gắng nghiên cứu hồn thiện, nhiên khơng thể khơng có thiếu sót định Kính mong q Thầy Cơ dẫn thêm để bổ sung kiến thức hồn thiện thân Xin trân trọng cảm ơn quý Thầy Cô Tp HCM, ngày 14 tháng 09 năm 2014 Bùi Nguyễn Trọng Tồn ii TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Trong năm gần đây, giải pháp giảm chấn cho cơng trình nghiên cứu nhiều Tuy nhiên, phần lớn nghiên cứu tập trung vào thiết bị giảm chấn sản xuất sẵn với chi phí đắt Hơn nữa, nghiên cứu thiết bị giảm chấn tập trung vào ứng xử đàn hồi kết cấu mà chưa xét nhiều đến ứng xử phi tuyến hình học phi tuyến vật liệu kết cấu Do đó, Luận văn nhằm nghiên cứu ứng dụng hệ kết cấu có sẵn cơng trình thiết bị hệ lập đơn giản với chi phí rẻ để giảm chấn cho cơng trình Đồng thời, xem xét ứng xử cơng trình kể đến yếu tố phi tuyến Việc phân tích thực cách xây dựng mơ hình khung phẳng chịu tác dụng tải trọng động đất theo thời gian Ngơn ngữ lập trình Matlab sử dụng để xây dựng chương trình tính tốn phân tích kết Để thấy rõ hiệu giảm chấn cho công trình, ví dụ số trình bày cho cơng trình chịu trận động đất khác Các kết phân tích cho thấy hiệu giảm chấn thiết kế tầng mái cơng trình hệ cản TMD iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng việc tơi thực hướng dẫn Thầy TS Lương Văn Hải Thầy PGS.TS Nguyễn Thời Trung Các kết Luận văn thật chưa công bố nghiên cứu khác Tôi xin chịu trách nhiệm cơng việc thực Tp HCM, ngày 14 tháng 09 năm 2014 Bùi Nguyễn Trọng Toàn iv MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ ii LỜI CAM ĐOAN iii MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU xv MỘT SỐ KÝ HIỆU VIẾT TẮT xviii MỘT SỐ KÝ HIỆU VIẾT TẮT xviii CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tổng quan điều khiển dao động 1.2.1 Điều khiển bị động 1.2.2 Điều khiển chủ động 1.2.3 Điều khiển bán chủ động 1.2.4 Điều khiển hỗn hợp 1.3 Ứng dụng TMD thực tế 1.4 Tình hình nghiên cứu TMD 11 1.4.1 Tình hình nghiên cứu nước ngồi 11 1.4.2 Tình hình nghiên cứu nước 14 1.5 Mục tiêu hướng nghiên cứu Luận văn 15 1.6 Luận văn 16 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 17 2.1 Hệ cô lập cao su lõi chì 17 2.2 Ứng dụng hệ cô lập cao su lõi chì thực tế 20 2.3 Mơ hình tầng mái đóng vai trò TMD 21 2.4 Phương trình vi phân chuyển động TMD 22 v 2.4.1 Hệ bậc tự 22 2.4.2 Hệ nhiều bậc tự 23 2.5 Cơ sở thiết kế TMD 25 2.6 Một số giả thiết phân tích khung phẳng 25 2.7 Xây dựng ma trận tính chất phần tử khung phẳng 26 2.7.1 Ma trận độ cứng đàn hồi phần tử khung phẳng 26 2.7.2 Ma trận độ cứng hình học phần tử khung phẳng 29 2.7.3 Ma trận độ cứng phần tử khung phẳng có xét đến phi tuyến vật liệu……… 29 2.7.4 Ma trận khối lượng tương thích 30 2.7.5 Ma trận cản 31 2.8 Phương trình vi phân chuyển động 32 2.9 Mơ hình vật liệu bê tông 32 2.10 Giải phương trình vi phân chuyển động phương pháp số 34 2.10.1 Các phương pháp giải 34 2.10.2 Phương pháp tích phân Newmark 35 2.11 Phân tích khung phẳng chịu tải trọng động đất 39 2.11.1 Phân tích khung khơng xét đến phi tuyến .39 2.11.2 Phân tích khung xét đến phi tuyến hình học 39 2.11.3 Phân tích khung xét đến phi tuyến vật liệu .41 2.12 Sơ đồ khối phân tích khung bê tơng cốt thép chịu tải trọng động đất 41 CHƯƠNG VÍ DỤ SỐ 43 3.1 So sánh kết với chương trình Sap2000 46 3.1.1 So sánh kết khung dao động tự 46 3.1.2 So sánh kết khung chịu tải trọng động đất Elcentro 49 3.2 Phân tích khung tầng, nhịp chịu tải trọng động đất 52 3.2.1 Phân tích khung chịu tải trọng Northridge 52 3.2.2 Phân tích khung chịu tải trọng Hachinohe 61 3.2.3 Phân tích khung chịu tải trọng Kobe .70 vi 3.2.4 Phân tích khung tầng chịu tải trọng động đất thay đổi khối lượng TMD 78 3.2.5 So sánh hiệu TMD với khung tầng chịu trận động đất khác 79 3.3 Phân tích khung 10 tầng, nhịp chịu tải trọng động đất 80 3.3.1 Phân tích khung chịu tải trọng Elcentro 80 3.3.2 Phân tích khung chịu tải trọng Northridge 89 3.3.3 Phân tích khung chịu tải trọng Hachinohe 94 3.3.4 Phân tích khung chịu tải trọng Kobe .96 3.3.5 Phân tích khung 10 tầng chịu tải trọng động đất thay đổi khối lượng TMD 99 3.3.6 So sánh hiệu TMD với khung 10 tầng chịu trận động đất khác 100 3.3.7 Xét ảnh hưởng tỉ số cản 102 3.3.8 So sánh hiệu TMD có dùng khơng dùng hệ lập cao su lõi chì 103 3.4 Phân tích khung 15 tầng, nhịp chịu tải trọng động đất 105 3.4.1 Phân tích khung chịu tải trọng Elcentro 105 3.4.2 Phân tích khung chịu tải trọng Northridge 108 3.5 So sánh hiệu tầng mái đóng vai trò TMD tầng đặt đối xứng bất đối xứng 110 3.6 Phân tích khung 15 tầng có lệch tầng, nhịp chịu tải trọng động đất 112 3.7 Xét ảnh hưởng chiều cao tầng đến hiệu TMD 115 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 117 4.1 Kết luận 117 4.2 Hướng phát triển luận văn 118 TÀI LIỆU THAM KHẢO 119 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 126 vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Động đất Haiti (2010) Hình 1.2 Động đất Tứ Xuyên, Trung Quốc (2008) Hình 1.3 Động đất Kobe, Nhật Bản (1995) .3 Hình 1.4 Động đất Northridge, California (1994) .3 Hình 1.5 Động đất Niigata, Nhật Bản (1964) Hình 1.6 Sơ đồ tổng quan cách thức điều khiển kết cấu Hình 1.7 Hệ cản điều chỉnh khối lượng (Tuned Mass Damper) Hình 1.8 Hệ cản điều chỉnh chất lỏng (Tuned Liquid Damper) Hình 1.9 Hệ lập móng (Base Isolation) Hình 1.10 Cơ chế hoạt động hệ cản điều chỉnh chủ động Hình 1.11 Hệ cản điều khiển hỗn hợp (Hybrid control) Hình 1.12 Hệ cản điều chỉnh khối lượng (TMD) 11 Hình 2.1 Cấu tạo hệ lập cao su lõi chì 17 Hình 2.2 Cấu tạo hệ lập cao su thiên nhiên 18 Hình 2.3 Mơ hình song tuyến tính cao su lõi chì 19 Hình 2.4 Hệ lập cao su lõi chì cơng trình The Toushin 24 Ohmori Building 21 Hình 2.5 Mơ hình tầng mái đóng vai trị TMD 21 Hình 2.6 Mơ hình học tầng mái đóng vai trị TMD 22 Hình 2.7 Mơ hình hệ nhiều bậc tự .23 Hình 2.8 Phần tử khung phẳng hệ trục tọa độ tổng thể 26 Hình 2.9 Góc nghiêng phần tử khung phẳng .28 Hình 2.10 Mơ hình vật liệu theo Karayannis Karayannis (1994) 33 Hình 3.1 Đồ thị gia tốc trận động đất Hachinohe .44 Hình 3.2 Cường độ lượng phổ trận động đất Hachinohe 44 Hình 3.3 Đồ thị gia tốc trận động đất Northridge 45 Hình 3.4 Cường độ lượng phổ trận động đất Northridge 45 Ví dụ số 112 Hiệu TMD TMD (Đặt đối xứng) (Đặt bất đối xứng) N max (%) 23.91 21.62 2.29 Qmax (%) 28.88 25.71 3.17 M max (%) 28.78 26.28 2.5 giảm đáp ứng Độ giảm hiệu Hiệu giảm đáp ứng (%) 40 35 30 25 20 15 10 umax vmax amax Nmax Qmax Mmax Đáp ứng TMD đặt đối xứng TMD đặt bất đối xứng Hình 3.90 Đồ thị so sánh hiệu TMD đặt đối xứng bất đối xứng 3.6 Phân tích khung 15 tầng có lệch tầng, nhịp chịu tải trọng động đất Xét khung 15 tầng có lệch tầng, nhịp, tầng mái đóng vai trị hệ cản TMD thể Hình 3.91 có đặc điểm sau: chiều cao tầng H=3.3m, bề rộng nhịp B=6m, tiết diện tất dầm bxh=0.3m x 0.6m, tiết diện tất cột bxh=0.3m x 0.6m, tầng mái thêm vào tầng 15 nhịp thứ nhịp thứ Tầng đóng vai trị TMD nên không xem xét đáp ứng tầng Ví dụ số 113 Tầng mái thêm vào đóng vai trị TMD H (m) B (m) Hình 3.91 Sơ đồ hình học khung 15 tầng có lệch tầng, nhịp, tầng mái bất đối xứng đóng vai trị TMD Phân tích khung chịu tải trọng động đất Northridge, thời gian phân tích t  30s , bước thời gian phân tích t  0.00125s Tỉ số khối lượng tầng mái tổng khối lượng kết cấu   6.7% Độ cứng hệ cao su lõi chì K e  101KN/m tỉ số cản lõi chì   0.25 Điều kiện ban đầu phân tích khung chịu tải trọng động đất u0  v0  Độ lớn đáp ứng chuyển vị, vận tốc, gia tốc, nội lực có xét đồng thời phi tuyến hình học phi tuyến vật liệu khơng TMD có gắn thêm tầng mái đóng vai trị TMD thể Bảng 3.46 Hiệu lớn 30.15% nhỏ 19.35% Bảng 3.46 Bảng phân tích khung khơng TMD có TMD (Có xét đến phi tuyến hình học phi tuyến vật liệu) Đáp ứng Khơng TMD Có TMD Hiệu (%) umax ( m) 0.632 0.492 22.152 vmax (m / s) 2.405 1.680 30.146 amax ( m / s ) 18.549 14.357 22.600 N max ( KN ) 4365.202 3520.535 19.350 Ví dụ số 114 Đáp ứng Khơng TMD Có TMD Hiệu (%) Qmax ( KN ) 520.881 414.465 20.430 M max ( KNm) 1287.736 1017.054 21.020 Bảng 3.47 Hình 3.92 cho thấy độ giảm hiệu hệ cản TMD có xét đồng thời phi tuyến hình học phi tuyến vật liệu tầng mái đặt dạng đối xứng thể Bảng 3.43 bất đối xứng thể Bảng 3.46 Độ giảm hiệu lớn 8.45% Bảng 3.47 Bảng so sánh hiệu TMD đặt đối xứng bất đối xứng Hiệu TMD TMD (Đặt đối xứng) (Đặt bất đối xứng) umax (%) 26.610 22.152 4.458 vmax (%) 35.335 30.146 5.189 amax (%) 25.749 22.600 3.149 N max (%) 23.913 19.350 4.563 Qmax (%) 28.877 20.430 8.447 M max (%) 28.778 21.020 7.758 giảm đáp Hiệu giảm đáp ứng (%) ứng Độ giảm hiệu (%) 40 35 30 25 20 15 10 umax vmax amax Nmax Qmax Mmax Đáp ứng TMD đặt đối xứng TMD đặt bất đối xứng Hình 3.92 Đồ thị so sánh hiệu TMD đặt đối xứng bất đối xứng Ví dụ số 115 3.7 Xét ảnh hưởng chiều cao tầng đến hiệu TMD Xét công trình có chiều cao tử đến 40 tầng, nhịp, khối lượng kích thước tầng nhau, khối lượng tầng mái thêm vào đóng vai trị TMD lấy khối lượng tầng phía Cơng trình chịu tải trọng động đất Elcentro, gia tốc trận động đất Elcentro tăng 2.5 lần để thấy rõ hiệu giảm chuyển vị TMD Hình 3.93 45 40 35 Số tầng 30 25 20 15 10 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 Chuyển vị (m) Chuyển vị cho phép Khơng TMD Có TMD Hình 3.93 Đồ thị so sánh chuyển vị có TMD khơng TMD Hình 3.94 cho thấy hiệu TMD số tầng thay đổi, giải pháp thêm vào tầng mái đóng vai trò TMD (khối lượng tầng mái thêm vào khối lượng Hiệu giảm chuyển vị (%) tầng phía dưới) tỏ hiệu số tầng cơng trình từ 10 tầng trở lên 60 50 40 30 20 10 1-10 10-20 20-30 30-40 Số tầng Chuyển vị đỉnh trung bình Hình 3.94 Đồ thị so sánh hiệu TMD số tầng thay đổi Ví dụ số 116 Nhận xét: o Hiệu hệ cản TMD giảm bố trí khơng đối xứng, với cơng trình lệch tầng việc sử dụng tầng mái hệ cản TMD trở nên hiệu o Nếu bố trí khối lượng tầng mái khối lượng tầng bên việc sử dụng tầng mái hệ cản TMD tốt cho cơng trình từ 10 tầng trở lên, hiệu cho cơng trình 10 tầng Kết luận hướng phát triển 117 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Mục tiêu Luận văn khảo sát khả giảm chấn cho cơng trình sử dụng tầng mái hệ cản TMD Luận văn thực vấn đề sau: o Giới thiệu hệ cô lập cao su lõi chì, sử dụng khối lượng tầng cơng trình kết hợp với hệ lập cao su lõi chì để làm hệ giảm chấn TMD cho cơng trình o Xây dựng tốn phân tích khung phẳng theo phương pháp phần tử hữu hạn có xét đến yếu tố phi tuyến hình học phi tuyến vật liệu o Sử dụng phương pháp Newmark để giải toán động lực học phần mềm Matlab để lập trình tính tốn o Đánh giá số đáp ứng quan trọng kết cấu sử dụng tầng mái hệ cản TMD 4.1 Kết luận Các kết luận quan trọng rút sau: Bên cạnh việc sử dụng cầu hay hồ nước làm hệ cản TMD sử dụng tầng cơng trình để làm hệ cản TMD Giải pháp áp dụng để giảm chấn cho cơng trình chịu tải trọng động đất Ưu điểm giải pháp tiết kiệm khơng gian sử dụng cơng trình, sử dụng hệ kết cấu có sẵn để giảm chấn Đồng thời, tầng mái đóng vai trị hệ cản TMD sử dụng tầng thông thường Giải pháp sử dụng tầng mái đóng vai trị hệ cản TMD có khả giảm đáng kể đáp ứng chuyển vị, vận tốc, gia tốc nội lực khung Tỉ số cản cao su lõi chì ảnh hưởng đáng kể đến đáp ứng kết cấu, tỉ số cản tăng hiệu giảm đáp ứng tăng Hiệu giảm chấn hệ cản TMD có xu hướng giảm xét đến yếu tố phi tuyến hình học phi tuyến vật liệu Kết luận hướng phát triển 118 Vị trí bố trí TMD ảnh hưởng đến hiệu TMD Đồng thời, hiệu hệ cản TMD bố trí đối xứng cao so với bố trí khơng đối xứng Do giải pháp sử dụng tầng mái hệ cản TMD hiệu sử dụng cho cơng trình có độ lệch tầng cao Việc bố trí thêm hệ cao su lõi chì làm tăng hiệu TMD lên nhiều so với bố trí tầng mái dạng tầng mềm, liên kết trực tiếp với hệ kết cấu 4.2 Hướng phát triển luận văn Luận văn phân tích ứng xử khung phẳng bê tơng cốt thép có xét đến phi tuyến vật liệu phi tuyến hình học Tuy nhiên, hạn chế việc phân tích xem liên kết hệ khung với đất ngàm, nghĩa không xét đến tương tác đất Do đó, xem xét tốn có kể đến tương tác đất hướng nghiên cứu Luận văn phân tích ứng xử khung phẳng bê tông cốt thép mà chưa xét đến khung làm vật liệu khác Do đó, xem xét phân tích khung làm vật liệu thép hay vật liệu liên hợp Phát triển tốn khảo sát đáp ứng kết cấu khung khơng gian chịu tải trọng động đất Luận văn sử dụng tầng mái hệ cản TMD Do đó, xem xét sử dụng thêm tầng khác cơng trình để phân tích ứng xử cơng trình với nhiều hệ cản TMD chịu tải trọng động đất Tài liệu tham khảo 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1 Frahm, H 1909, Device for Damping Vibrations of Bodies, US patent #989958 [2 J.P Den Hartog, Mechanical Vibrations (4th edn) McGraw-Hill, New York, 1956 (Reprinted byDover, New York, 1985) [3 McNamara, R.J., Tuned Mass Dampers for Buildings, Trans ASCE, Journal of the Structural Division, vol.103, No.ST9, pp.1785-1798, 1977 [4 G.B Warburton, Optimum absorber parameters for minimizing vibration response Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 9, 251–262, 1981 [5 M Abé and T Igusa, Tuned mass dampers for structures with closely spaced natural frequencies Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 24, 247–261, 1995 [6 Kaynia, A M., Veneziano, D., Biggs, J M (1981), Seismic effectiveness of tuned mass damper, Journal of Structural Division, Proceedings of The American society of Civil Engineers 107, 1465-1483 [7 Sladek, J and Klingner, R (1983), Effect of Tuned Mass Dampers on Seismic Response J Struct Eng., 109(8), 2004–2009 [8 Hsiang-Chuan Tsai, The Effect Of Tuned Mass Dampers On The Seismic Response Of Base-Isolated Structures, 1994 [9 Wong, K., Seismic Energy Dissipation of Inelastic Structures with Tuned Mass Dampers, J Eng Mech Technical Papers., 134(2), 163–172, 2008 [10 Chi Chang Lin, Ging Long Lin, Jer Fu Wang, Protection of seismic structures using semi-active friction TMD, John Wiley & Sons, Ltd, Volume 39, Issue 6, pages 635–659, May 2010 [11 Kevin K F Wong, John L Harris, Seismic damage and fragility analysis of structures with tuned mass dampers based on plastic energy, John Wiley & Sons, Ltd, The Structural Design of Tall and Special Buildings , Volume 21, Tài liệu tham khảo 120 Issue 4, pages 296–310, April 2012 [12 Ging Long Lin, Chi Chang Lin, Lyan Ywan Lu, Yu Bo Ho, Experimental verification of seismic vibration control using a semi-active friction tuned mass damper, John Wiley & Sons, Ltd, Earthquake Engineering & Structural Dynamics, Volume 41, Issue 4, pages 813–830, 10 April 2012 [13 Roffel, A., Lourenco, R., Narasimhan, S., and Yarusevych, S., Adaptive Compensation for Detuning in Pendulum Tuned Mass Dampers, J Struct Eng Technical Papers., 137(2), 242–251, 2011 [14 C Sun, R.P Eason, S.Nagarajaiah, A.J.Dick, Hardening Düffing oscillator attenuation using a nonlinear TMD, a semi-active TMD and multiple TMD, Journal of Sound and Vibration, Volume 332, Issue 4, Pages 674–686, 2013 [15 Nguyễn Hữu Anh Tuấn, Khảo sát giải pháp điều khiển bị động kết cấu với hệ cản điều chỉnh khối lượng TMD, Luận văn Thạc Sĩ Trường Đại Học Bách Khoa Hồ Chí Minh, 2002 [16 Đỗ Thị Ngọc Tam, Giảm chấn nhà cao tầng hồ nước mái đặt cao su lõi chì, Luận văn Thạc Sĩ Trường Đại Học Bách Khoa Hồ Chí Minh, 2011 [17 Vương Thị Vỹ Dạ, Giải pháp giảm chấn cho nhà cao tầng dùng bể nước mái vật liệu đàn hồi (cao su), Luận văn Thạc Sĩ Trường Đại Học Bách Khoa Hồ Chí Minh, 2011 [18 Chu Quốc Thắng, Phương Pháp Phần Tử Hữu Hạn, Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật, 1997 [19 William McGuire, Richard H Gallagher, Ronald D Zeimian, Matrix Structural Analysis, John Wiley & Sons, Inc, 2000 [20 Ray W Clough and Joseph Penzien, Dynamics of Structures, 3th edition, Computers & Structures, Inc, 2003 [21 Đỗ Kiến Quốc, Lương Văn Hải, Động lực học kết cấu, NXB ĐHQG Tp.HCM 2010 [22 C.G.Karayannis, B.A.Izzuddin, & A.S.Elnashai, Advanced Nonlinear Tài liệu tham khảo 121 Formulation for Reinforced Concrete Beam-Columns,Journal of Structural Engineering, Vol 120, No.10, October , 1994 [23 Nguyễn Hoài Sơn (chủ biên), Phương Pháp Phần Tử Hữu Hạn với Matlab, Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia TP HCM, 2001 [24 Bùi Phạm Đức Tường, Phân tích khả kháng chấn cơng trình sử dụng bể chứa có xét đến tương tác chất lỏng thành bể, Luận văn Thạc Sĩ, Trường Đại Học Bách Khoa Hồ Chí Minh, 2010 [25 U Aldemir, Optimal control of structures with semiactive-tuned mass Dampers, Faculty of Civil Engineering, Division of Applied Mechanics, Istanbul Technical University, 80626 Maslak, Istanbul, Turkey, 2002 [26 Anik K Chopra, Dynamics of Structure, Pearson Education, 1995 [27 Tada-aki Tanabe & Tunwa Sirisreetreerus, Nonlinear analysis of reinforced concrete frames,Proc.of Jsce,No.292, December 1979 [28 Kainan K, Semi-empirical formula for the seimic characteristics of the ground, Bulletin of the Earthquake Research Institute, The University of Tokyo 1957;35:309-2 [29 Young W Hwon, Hyochoong Bang, The Finite Element Method Using Matlab, CRC Press Boca Raton London New York Washington, DC, 1996 [30 Warburton GB, The Dynamic Behavior of Structures Pergamon Press: Oxford, 1976 [31 Tajimi H, A statistical method of determining the maximum response of a building structure during an Earthquake, In: Proc nd world conf on earthquake engineering, vol II 1960 P 781-98 [32 Farzad Naeim, James M Kelly, Design of Seismic Isolated Structures From Theory to Practice [33] Ching-Chang Chang, Structural Design of Taipei 101 Tower [34 Tiêu Chuẩn Xây Dựng Việt Nam 375 - 2006 , Thiết kế cơng trình chịu động Tài liệu tham khảo 122 đất [35 Nguyễn Văn Giang, Khảo sát tác dụng chống động đất hệ thống cô lập móng BIS , Luận văn Thạc Sĩ Trường Đại Học Bách Khoa Hồ Chí Minh, 2002 [36 Felix Weber, Glauco Feltrin, and Olaf Huth, Guidelines for Structural Control, SAMCO Final Report 2006 – www.samco.org [37] Chen-Liang-Lee, Yung-Tsang Chen, Lap-Loi Chung, Yen-Po Wang, Optimal design theories and application for turned mass dampers, Science Direct , Engineering Structures 28 (2006) 43-53 [38] A Abdelraheem Farghaly, Optimum design of TMD system for tall buildings, International journal of optimization in civil engineering, Int J Optim Civil Eng, 2(4):511-532, 2012 [39] Đỗ Kiến Quốc, Nguyễn Trọng Phước, Các phương pháp số động lực học kết cấu, NXB ĐHQG Tp.HCM 2010 [40 Tunwa Sirisreetreerus & Tada-aki Tanabe, Nonlinear analysis of reinforced concrete frames, Proc.of Jsce,No.292, December 1979 [41] Kong, F.K & Evans, R.H, Reinforced and Prestressed Concrete, rd edition London : Van Nostrand Reinhold, 1987 Phụ lục 123 Phụ lục - Một số đoạn mã lập trình Matlab Chương trình chính: disp(' ') disp(' CHUONG TRINH PHAN TICH KHUNG PHANG BTCT ') disp(' CHIU TAI TRONG DONG DAT ') disp(' Hoc vien : BUI NGUYEN TRONG TOAN ') disp(' Giang vien huong dan : TS LUONG VAN HAI ') disp(' ') disp(' Don vi tinh toan: KN-m-Kg ') disp(' ') format long Nhapdulieuvatlieu; Nhapdulieukhung; Taitrong; Phantichkhung; Các chương trình con: disp(' -') disp(' Matrandocung.m ') disp(' Don vi tinh toan: KN-m-Kg ') K0=zeros(3*sonut+1,3*sonut+1); for i=1:sophtu Ti=[C(i) S(i) 0 0; -S(i) C(i) 0 0; 0 0 0; 0 C(i) S(i) 0; 0 -S(i) C(i) 0; 0 0 1]; Si=E*[A(i)/L(i) 0 -A(i)/L(i) 0; 12*J(i)/L(i)^3 6*J(i)/L(i)^2 -12*J(i)/L(i)^3 6*J(i)/L(i)^2; 6*J(i)/L(i)^2 4*J(i)/L(i) -6*J(i)/L(i)^2 2*J(i)/L(i); -A(i)/L(i) 0 A(i)/L(i) 0; -12*J(i)/L(i)^3 -6*J(i)/L(i)^2 12*J(i)/L(i)^3 6*J(i)/L(i)^2; 6*J(i)/L(i)^2 2*J(i)/L(i) -6*J(i)/L(i)^2 4*J(i)/L(i)]; Ki=Ti'*(Si)*Ti; for h=1:3 for m=1:3 K0(3*iFra(i)+m-3,3*iFra(i)+h-3)=K0(3*iFra(i)+m-3,3*iFra(i)+h3)+Ki(m,h); K0(3*iFra(i)+m-3,3*jFra(i)+h-3)=K0(3*iFra(i)+m-3,3*jFra(i)+h3)+Ki(m,h+3); K0(3*jFra(i)+m-3,3*iFra(i)+h-3)=K0(3*jFra(i)+m-3,3*iFra(i)+h3)+Ki(m+3,h); K0(3*jFra(i)+m-3,3*jFra(i)+h-3)=K0(3*jFra(i)+m-3,3*jFra(i)+h3)+Ki(m+3,h+3); end end end K2=zeros(3*sonut+1,3*sonut+1); for i=1:sn K2(3*vitri(i)-2,3*vitri(i)-2)=ke; K2(3*vitri(i)-2,3*sonut+1)=-ke; K2(3*sonut+1,3*vitri(i)-2)=-ke; end K2(3*sonut+1,3*sonut+1)=sn*ke; Phụ lục 124 K=K0+K2; disp(' -') disp(' Matrancan.m ') disp(' Don vi tinh toan: KN-m-Kg ') disp(' -') Omega=[]; Omega1=[] CC=zeros(3*sonutRb+1,3*sonutRb+1); aa01=2*xuy1*Omega(1)*Omega(2)/(Omega(1)+Omega(2)); aa11=2*xuy1/(Omega(1)+Omega(2)); aa02=2*xuy2*Omega(1)*Omega(2)/(Omega(1)+Omega(2)); aa12=2*xuy2/(Omega(1)+Omega(2)); CC1=aa01*MM+aa11*KK1; CC2=aa02*MM+aa12*KK2; CC=CC1+CC2; disp(' -') disp(' Matrankhoiluong.m ') disp(' -') disp(' Don vi tinh toan: KN-m-Kg ') format long M=zeros(3*sonut+1,3*sonut+1); for i=1:sophtu Ti=[C(i) S(i) 0 0; -S(i) C(i) 0 0; 0 0 0; 0 C(i) S(i) 0; 0 -S(i) C(i) 0; 0 0 1]; Mi_e=KLR*A(i)*L(i)/420*[140 0 70 0; 156 22*L(i) 54 -13*L(i); 22*L(i) 4*L(i)^2 13*L(i) -3*L(i)^2; 70 0 140 0; 54 13*L(i) 156 -22*L(i); -13*L(i) -3*L(i)^2 -22*L(i) 4*L(i)^2]; Mi=Ti'*(Mi_e)*Ti; for h=1:3 for m=1:3 M(3*iFra(i)+m-3,3*iFra(i)+h-3)=M(3*iFra(i)+m-3,3*iFra(i)+h3)+Mi(m,h); M(3*iFra(i)+m-3,3*jFra(i)+h-3)=M(3*iFra(i)+m-3,3*jFra(i)+h3)+Mi(m,h+3); M(3*jFra(i)+m-3,3*iFra(i)+h-3)=M(3*jFra(i)+m-3,3*iFra(i)+h3)+Mi(m+3,h); M(3*jFra(i)+m-3,3*jFra(i)+h-3)=M(3*jFra(i)+m-3,3*jFra(i)+h3)+Mi(m+3,h+3); end end end M(3*sonut+1,3*sonut+1)=ma; disp(' -') disp(' Matrantinhmomen.m ') disp(' Don vi tinh toan: KN-m-Kg ') disp(' -') Se=[]; Ti=[C(i) S(i) 0 0; -S(i) C(i) 0 0; Phụ lục 125 0 0 0; 0 C(i) S(i) 0; 0 -S(i) C(i) 0; 0 0 1]; Se_e=2.7e7*J(i)*[0,-6/L(i)^2,-4/L(i),0,6/L(i)^2,-2/L(i); 0,6/L(i)^2,2/L(i),0,-6/L(i)^2,4/L(i)]; Se=Se_e*Ti; %Cac hang so cua phuong phap Newmark alpha=0.25; delta=0.5; a0=1/(alpha*dt^2); a1=delta/(alpha*dt); a2=1/(alpha*dt); a3=1/(2*alpha)-1; a4=delta/alpha-1; a5=dt/2*(delta/alpha-2); a6=dt*(1-delta); a7=delta*dt; Lý lịch trích ngang 126 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: BÙI NGUYỄN TRỌNG TOÀN Ngày, tháng, năm sinh: 26/09/1989 Nơi sinh: An Giang Địa liên lạc: 93, Ấp An Long, Xã ATT, huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang ĐTDĐ: 0915 644 056 Email: bnttoan2012@gmail.com QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 2007 – 2011: Kỹ sư Xây dựng, Trường Đại học Cần Thơ 2012 – 2014: Học viên cao học chun ngành Xây dựng cơng trình dân dụng công nghiệp, Trường Đại học Bách Khoa Tp HCM ... Phân tích động lực học cơng trình chịu tải trọng động đất có xét đến phi tuyến vật liệu sử dụng tầng mái hệ cản điều chỉnh khối lượng TMD II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG Thiết lập ma trận khối lượng, ma... tuyến vật liệu chịu tải trọng động đất Northridge 53 Hình 3.16 Đồ thị so sánh lực cắt chân cột khung tầng khơng xét có xét đồng thời phi tuyến hình học phi tuyến vật liệu chịu tải trọng động. .. vật liệu chịu tải trọng động đất Kobe .71 Hình 3.42 Đồ thị so sánh lực cắt chân cột khung tầng không xét có xét đồng thời phi tuyến hình học phi tuyến vật liệu chịu tải trọng động đất