Điều khiển kết cấu chịu tải trọng động đất bằng hệ cản kết hợp MR TLCD

CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan điều khiển kết cấu [20][21][25] Sự phát triển mạnh mẽ kinh tế đất nước ta gắn liền với phát triển không ngừng sở hạ tầng, nhiều cao ốc, cầu có nhịp lớn, tháp truyền hình, xây dựng Những công trình vốn có tính cản thấp nhạy cảm với tác động thiên nhiên gió, sóng biển, động đất, Những tác động thường gây hư hỏng chí sụp đổ công trình, gây thiệt hại to lớn người tài sản Giải pháp truyền thống chống lại tác động tăng độ cứng cho công trình điều đáp ứng phần yêu cầu đặt độ an toàn không cao, phạm vi sử dụng hạn chế, tốn hiệu đem lại không mong muốn Thiệt hại người tài sản vài trận động đất gây thống kê lại bảng sau: (http://nsmp.wr.usgs.gov) Địa điểm xảy Cường độ Số người Thiệt hại động đất (độ Richter) chết (tỷ USD) Northridge,California 6,8 60 20 Kobe, Nhật Bản 6,9 5.502 147 Kocaeli, Thổ Nhó Kỳ 7,8 17.118 6,5 Chi-Chi, Đài Loan 7,6 2.400 14 Gujarat, Ấn Độ 7,6 20.085 4,5 Đông Nam Iran 6,6 26.200 8,5 Sumatra, Inđônêxia 9,1 283.106 200 Bảng 1.1 Tên, địa điểm, cường độ mức độ thiệt hại số trận động đất mạnh giới gây Trang Theo Bảng 1.1, thiệt hại người tài sản động đất gây to lớn Nhằm hạn chế đến mức tối đa thiệt hại thiên tai mà đặc biệt động đất gây ra, nhà khoa học giới lao vào tìm tòi nghiên cứu từ lónh vực điều khiển kết cấu đời vài thập kỷ gần Đây quan điểm mẻ tiến Mục đích điều khiển kết cấu điều chỉnh đặc trưng hấp thụ phần lượng không mong muốn sinh động đất Dưới hình ảnh thiệt hại số trận động đất gây giới: Hình 1.1 Động đất Niigata, Japan 1964 Trang Hình 1.2 Động đất Loma Prieta, California 1989 Hình 1.3 Động đất Northridge, California 1994 Trang Hình 1.4 Động đất Kobe, Japan 1995 Một cách chung nhất, hệ thống điều khiển kết cấu cấu hình gồm thành phần vật lý thiết kế thay đổi, điều hòa hay lệnh cho hệ thống vật lý khác thông qua hoạt động điều khiển, nhằm mục đích đạt ứng xử mong muốn Các thiết bị hay hệ thống điều khiển kết cấu phải thỏa mãn yêu cầu sau đây: + An toàn: phải đảm bảo cho công trình đứng vững, không bị phá hoại hay sụp đổ có động đất mạnh + Kinh tế: chi phí chế tạo, lắp đặt, vận hành bảo dưỡng thiết bị phải thấp nhiều so với chi phí để làm tăng độ cứng cho công trình + Ứng dụng thực tế: sử dụng cho nhiều dạng kết cấu khác nhau, công trình xây công trình hữu cần cải tạo, gia cố Ở Việt Nam, dư chấn động đất gây xuất ngày nhiều Thủ đô Hà Nội Thành phố Hồ Chí Minh nơi tập trung số lượng lớn nhà cao tầng Hơn nữa, nhu cầu xây dựng nhà cao tầng ngày tăng số lượng chiều cao điều khiển kết cấu lónh vực cần thiết có ý nghóa khoa học cao Trang 1.2 Phân loại điều khiển kết cấu [14][20][21][22][23][24][25] Các hệ thống điều khiển kết cấu chia thành ba nhóm sau: điều khiển Bị động (Passive), điều khiển Chủ động (Active) điều khiển Bán chủ động (Semi-active) 1.2.1 Điều khiển bị động (Passive Control) Hệ điều khiển bị động giúp kết cấu hấp thu phần lượng gió bão, động đất,…Do đó, kết cấu cần điều khiển tiêu tán lượng so với trường hợp kết cấu hệ cản, giảm bớt mức độ hư hỏng xảy Thiết bị tiêu tán lượng gắn vào kết cấu, thường thiết kế tối ưu với tải trọng động riêng biệt, ta khả thay đổi thông số chúng cho phù hợp với thay đổi tác động Loại hệ cản phổ biến, người sử dụng từ lâu không cần lượng bên để vận hành Passive Control System Excitation Structure Response Hình 1.5 Sơ đồ làm việc hệ cản bị động Một số hệ cản bị động sử dụng phổ biến như: + Hệ cô lập móng (Base Isolation) + Hệ cản kim loại (Metallic Damper) + Hệ cản ma sát (Friction Damper) + Hệ cản đàn nhớt (Viscoelastic Damper) + Hệ cản chất lỏng nhớt (Viscous Fluid Damper) + Hệ cản điều chỉnh khối lượng (Tuned Mass Damper) + Hệ cản điều chỉnh chất lỏng (Tuned Liquid Damper) hệ cản điều chỉnh cột chất lỏng (Tuned Liquid Column Damper) Trang Công trình điển hình sử dụng hệ cản bị động: tòa nhà Taipei 101 Đài Loan dùng hệ cản TMD có: + Đường kính: 18 ft + Trị giá: triệu USD + Trọng lượng: 730 + Số thép: 41 + Đường kính cáp: 3.5 in + Nhiệm vụ: bảo vệ công trình bị động đất gió bão Hình 1.6 Hệ cản TMD Taipei 101 1.2.2 Điều khiển chủ động (Active Control) Hệ điều khiển chủ động thu nhận trạng thái kết cấu thông qua cảm biến, từ đưa định điều khiển lực thông qua hệ thống điều khiển để đưa kết cấu trạng thái mong muốn Cơ chế điều chỉnh phải diễn kịp thời khoảng thời gian ngắn Với đặc điểm này, hệ chủ động có ưu điểm hệ bị động thích nghi với thay đổi môi trường điều khiển tác động trước quy luật Một hệ điều khiển chủ động gồm ba thành phần sau: + Bộ cảm biến (sensors): đo kích động đo phản ứng kết cấu Trang + Bộ điều khiển (controller): xử lý thông tin đưa chương trình hành động + Bộ tác động (actuator): thi hành mệnh lệnh điều khiển Mặc dù có khả thích ứng với loại tác động khác hệ điều khiển chủ động có độ tin cậy không cao hiệu phụ thuộc vào ổn định nguồn lượng (nguồn điện) cung cấp mà nguồn lượng thường lớn Mặt khác, việc bảo trì hệ thống tốn phức tạp Hình 1.7 Sơ đồ làm việc hệ cản chủ động Công trình điển hình sử dụng hệ cản chủ động: Tòa nhà Kyobashi Seiwa Nhật Bản xây dựng năm 1989 Hình 1.8 Hệ cản chủ động tòa nhà Kyobashi Seiwa Trang 1.2.3 Điều khiển bán chủ động (Semi-active Control) Hệ điều khiển bán chủ động đời nhằm tận dụng ưu điểm hệ cản bị động độ tin cậy cao, đơn giản lẫn ưu điểm hệ cản chủ động khả thích ứng tốt với thay đổi tải trọng Hệ cản bán chủ động hoạt động dựa nguyên lý hệ cản chủ động Tuy nhiên, có độ tin cậy cao, nguồn lượng cần cung cấp (thường dùng ắc quy) thấp nhiều so với hệ cản chủ động Một nguồn lượng lý hệ cản bán chủ động làm việc hệ cản bị động Thông thường, hệ cản thiết kế theo nguyên lý bị động lực kích động nhỏ (động đất yếu), đến lực kích động lớn (động đất mạnh) hệ bán chủ động chuyển sang làm việc hệ chủ động gắn trực tiếp vào kết cấu Vì vậy, hệ cản bán chủ động gọi hệ điều khiển hỗn hợp (hybrid control) Một số loại hệ cản bán chủ động thông dụng: Hệ cản có lỗ van thay đổi (Variable Orifice Damper), hệ cản ma sát biến thiên (Variable Friction Damper), hệ cản chất lỏng điều khiển (Controllable Fluid Damper), Hình 1.9 Sơ đồ làm việc hệ cản bán chủ động Công trình điển hình sử dụng hệ cản bán chủ động: tòa nhà Shinsuku Park Tower Nhật Bản xây dựng năm 1993 Trang Hình 1.10 Hệ cản bán chủ động tòa nhà Shinsuku Park Tower 1.3 Hệ cản điều chỉnh cột chất lỏng (Tuned Liquid Column Damper - TLCD) [10][11][12][22][23][24] 1.3.1 Hệ cản điều chỉnh chất lỏng (Tuned Liquid Damper - TLD) Hệ cản điều chỉnh chất lỏng có cấu tạo hình sau: Hình 1.11 Mô hình hệ cản điều chỉnh chất lỏng – kết cấu Hệ cản điều chỉnh chất lỏng gồm thùng (hoặc bể) chứa chất lỏng (thường nước) Chất lỏng thùng vừa đóng vai trò khối lượng vừa tạo tính cản nhờ tính nhớt, sóng vỡ, va đập chất lỏng vào thành thùng, từ phần lượng kết cấu tiêu tán Trang 1.3.2 Hệ cản điều chỉnh cột chất lỏng (Tuned Liquid Column Damper TLCD) Hệ cản điều chỉnh cột chất lỏng có cấu tạo hình sau: Hình 1.12 Mô hình hệ cản điều chỉnh cột chất lỏng – kết cấu Hệ cản điều chỉnh cột chất lỏng dạng đặc biệt hệ cản điều chỉnh chất lỏng với hình dạng chữ V chữ U có tiết diện dạng tròn chữ nhật chứa chất lỏng Ngoài điểm giống với hệ cản TLD, hệ tiêu tán lượng thông qua độ mở cản (orifice openings) thường bố trí phần ống nằm ngang 1.4 Sơ lược nghiên cứu hệ cản TLCD thiết bị cản MR lónh vực điều khiển kết cấu, giảm dao động cho công trình [21][23][24] 1.4.1 Sơ lược nghiên cứu hệ cản TLCD Mô hình hệ cản TLCD đề xuất Sakai et al (1989) nhằm làm giảm dao động gió gây cho công trình Từ đó, đơn giản cấu tạo, cách lắp đặt giá thành thấp mà có nhiều nghiên cứu đề tài Ban đầu, TLCD phát triển từ mô hình hệ cản TLD cách thức tiêu tán lượng Sau đó, với nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm Samali et al, Hochrainer et al, lượng tiêu tán thông qua tương tác nhớt chất lỏng với bình chứa Một dạng khác TLCD gọi hệ giảm dao động cột chất lỏng (Liquid Column Vibration Absorber – LCVA) nghiên cứu Watkins, Hitchcock, Samali et al (1995) nhằm tăng khả Trang 10 Hình 6.24 Gia tốc tầng đỉnh theo thời gian trường hợp Passive-Off MR-TLCD so với Uncontrolled ĐỘ GIẢM GIA TỐC TẦNG ĐỈNH (%) PASSIVE-OFF 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 MR-TLCD TL [20] 84,9 71,5 74,9 63,3 71,0 72,1 75,6 76,0 66,2 64,7 62,6 51,6 ELCENTRO KOBE HACH NORTHRIDGE Hình 6.25 Độ giảm gia tốc tầng đỉnh trường hợp Passive-Off, MR-TLCD tài liệu [20] ứng với trận động đất Trang 88  Nhận xét Từ kết thu được, ta nhận thấy: - Về chuyển vị: Độ giảm chuyển vị tầng trường hợp lớn lớn trường hợp trận động đất Elcentro Xét tầng đỉnh, hệ cản làm việc trạng thái hoàn toàn bị động Passive-Off (điện 0), chuyển vị giảm 61.62% so với trường hợp không điều khiển Khi chuyển sang trường hợp điều khiển MR-TLCD (thay đổi lực điều khiển theo quy luật điều khiển mờ) độ giảm chuyển vị tăng lên nhiều so với trường hợp không điều khiển, giảm tới 77.48% - Về độ lệch tầng: Độ giảm độ lệch tầng lớn tầng trường hợp trận động đất Elcentro Độ giảm độ lệch tầng trường hợp Passive-Off MRTLCD so với trường hợp Uncontrolled 60.58% 74.97% - Về vận tốc: Độ giảm vận tốc tầng lớn lớn trường hợp trận động đất Hachinohe Độ giảm vận tốc trường hợp Passive-Off MR-TLCD so với trường hợp Uncontrolled 79.64% 89.98% - Về gia tốc: Độ giảm gia tốc tầng đỉnh lớn lớn trường hợp trận động đất Hachinohe Độ giảm gia tốc tầng đỉnh trường hợp Passive-Off MR-TLCD so với trường hợp Uncontrolled 75.61% 84.87% - Kết so sánh cho thấy hiệu giảm chấn hệ cản kết hợp MR-TLCD tốt so với hệ cản MR với thuật giải điều khiển mờ Từ cho thấy vai trò hệ cản TLCD việc giảm chấn cho công trình  Như vậy, hệ cản kết hợp MR-TLCD với thuật giải điều khiển mờ hữu hiệu việc chống động đất cho công trình 6.5.2 Phân tích lực cắt, điện lực cản sinh hệ cản kết hợp MR-TLCD Phần ta xem xét lực cắt chân cột, điện tác động lực cản sinh hệ cản kết hợp MR-TLCD ứng với trận động đất Elcentro 6.5.2.1 Lực cản sinh điện tác động vào hệ cản kết hợp MR-TLCD Trang 89 Hình 6.26 Lực cản điện thay đổi theo thời gian Hình 6.26 thể quan hệ lực cản f MR theo thời gian Ta thấy, lực cản sinh dao động khoảng -300 đến 700N, giá trị không vượt giá Trang 90 trị giới hạn thiết bị cản sử dụng lực cản không bị gián đoạn ràng buộc mô hình mô Điều cho thấy hợp lý mô hình Bouc-Wen quy trình lập sơ đồ mô hệ cản kết hợp MRTLCD Cũng theo hình 6.26, ta thấy giá trị điện thay đổi liên tục từ đến 1.17V, chứng tỏ điện thay đổi linh động theo đáp ứng kết cấu đáp ứng lực cản Hơn nữa, số lần điện đạt đến giá trị cao ít, điều cho thấy kết tốt điện Hơn nữa, lượng cung cấp trình điều khiển kết cấu không đáng kể, ta cần nguồn điện khoảng vài vol nên loại pin thông thường sử dụng, ưu điểm hệ cản kết hợp MR-TLCD sử dụng thuật giải điều khiển mờ 6.5.2.2 Lực cắt chân cột Giá trị lực cắt chân cột tầng trường hợp thể bảng 6.11 Uncontrolled Passive-Off MR-TLCD Q1(N) 2344.7 924.4 351 Q2(N) 1414.3 594.0 459.8 Q3(N) 86.0 34.0 27.8 Bảng 6.11 Giá trị lực cắt chân cột tầng trường hợp Uncontrolled, Passive-Off MR-TLCD Với: Q i lực cắt chân cột Độ giảm lực cắt (%), tức tỷ lệ giảm lực cắt trường hợp Passive-Off, MR-TLCD so với trường hợp Uncontrolled Passive-Off: 1 (%)  Qi (Uncontroll ed )  Qi ( Passive Off ) MR-TLCD:  (%)  Qi (Uncontroll ed ) Qi (Uncontrolled )  Qi ( MR TLCD ) Qi (Uncontrolled ) Trang 91 x100% x100% Độ giảm lực cắt chân cột tầng trường hợp đượ c thể bảng 6.12 Độ giảm đáp ứng (%) Passive-Off MR-TLCD Q1(N) 60.57 85.03 Q2(N) 58.00 67.49 Q3(N) 60.47 67.67 Bảng 6.12 Độ giảm đáp ứng lực cắt tầng trường hợp Passive-Off, MR-TLCD so với trường hợp Uncontrolled Hình 6.27 Lực cắt tầng theo thời gian trường hợp Passive-Off MR-TLCD so với Uncontrolled Trang 92 ĐỘ GIẢM LỰC CẮT CÁC TẦNG (%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 85,03 60,57 67,49 58,00 60,47 67,67 PASSIVE-OFF MR-TLCD TẦ NG TẦ NG TẦ NG Hình 6.28 Độ giảm lực cắt tầng trường hợp Passive-Off MR-TLCD trận động đất Elcentro Ta biết công trình chịu lực kích thích động đất lực cắt đại lượng gây sụp đổ đột ngột cho công trình Kết cho ta thấy, công trình lắp đặt hệ cản kết hợp MR-TLCD lực cắt giảm tương đối lớn, tầng 85,03%, tầng hai 67,49% tầng ba 67,67% Vì vậy, hệ cản kết hợp MR-TLCD có hiệu lớn việc giảm chấn cho công trình, tránh làm cho công trình bị sụp đổ hoàn toàn đột ngột, nguyên nhân gây thiệt hại lớn người tài sản 6.6 Khảo sát hiệu giảm chấn hệ cản kết hợp MR-TLCD thay đổi tỷ số khối lượng chất lỏng TLCD công trình Trong phần này, ta khảo sát hiệu giảm chấn hệ cản kết hợp MR-TLCD thay đổi tỷ số khối lượng  ứng với trận động đất Elcentro Các trường hợp khảo sát  = 1% (TH1),  = 2% (TH2),  = 3% (TH3),  = 4% (TH4) Các yếu tố khảo sát chuyển vị tầng đỉnh, vận tốc tầng đỉnh, gia tốc tầng đỉnh lực cắt tầng Chạy chương trình ứng với trường hợp vừa nêu, ta kết quả: Trang 93 =1% =2% =3% =4% Chuyển vị Vận tốc Gia tốc Lực cắt tầng đỉnh tầng đỉnh tầng đỉnh tầng (cm) (m/s) (m/s2) (N) Uncontrolled 0.9451 0.3924 17.9069 2704.6 Passive-Off 0.3382 0.1193 4.6960 915.1 MR-TLCD 0.1862 0.0861 4.0760 415.3 Uncontrolled 1.1125 0.4456 20.0345 2344.7 Passive-Off 0.4269 0.1385 5.7203 924.4 MR-TLCD 0.2506 0.1040 5.0395 351 Uncontrolled 1.0945 0.4407 19.6164 1637.8 Passive-Off 0.5192 0.1961 8.8732 928.3 MR-TLCD 0.3304 0.1232 5.2679 351.9 Uncontrolled 1.2328 0.5177 23.4427 1355.1 Passive-Off 0.6383 0.2360 11.1601 940.8 MR-TLCD 0.4131 0.1510 6.9221 349.4 Bảng 6.13 Kết chuyển vị, vận tốc, gia tốc tầng đỉnh lực cắt tầng trường hợp khảo sát ứng với trận động đất Elcentro =1% =2% Độ giảm Độ giảm Độ giảm Độ giảm chuyển vị vận tốc gia tốc lực cắt tầng đỉnh tầng đỉnh tầng đỉnh tầng (%) (%) (%) (%) Passive-Off 64.22 69.60 73.78 66.17 MR-TLCD 80.30 78.05 77.24 84.64 Passive-Off 61.62 68.91 71.45 60.57 MR-TLCD 77.48 76.66 74.85 85.03 Trang 94 =3% =4% Passive-Off 52.56 55.49 54.77 43.32 MR-TLCD 69.82 72.05 73.15 78.51 Passive-Off 48.22 54.41 52.39 30.57 MR-TLCD 66.49 70.83 70.47 74.22 Bảng 6.14 Độ giảm chuyển vị, vận tốc, gia tốc tầng đỉnh lực cắt tầng trường hợp khảo sát ứng với trận động đất Elcentro ĐỘ GIẢM CHUYỂN VỊ TẦNG ĐỈNH (%) PASSIVE-OFF MR-TLCD TH2 TH3 90 80 70 60 50 40 30 20 10 TH1 TH4 ĐỘ GIẢM VẬN TỐC TẦNG ĐỈNH (%) PASSIVE-OFF MR-TLCD TH2 TH3 90 80 70 60 50 40 30 20 10 TH1 TH4 Hình 6.29 Độ giảm chuyển vị vận tốc tầng đỉnh trường hợp Passive-Off MR-TLCD trận động đất Elcentro Trang 95 ĐỘ GIẢM GIA TỐC TẦNG ĐỈNH (%) PASSIVE-OFF MR-TLCD TH2 TH3 90 80 70 60 50 40 30 20 10 TH1 TH4 ĐỘ GIẢM LỰC CẮT TẦNG (%) PASSIVE-OFF MR-TLCD TH2 TH3 90 80 70 60 50 40 30 20 10 TH1 TH4 Hình 6.30 Độ giảm gia tốc tầng đỉnh, lực cắt tầng trường hợp Passive-Off MR-TLCD trận động đất Elcentro  Nhận xét Qua trường hợp khảo sát ta nhận thấy: - Độ giảm chuyển vị độ giảm vận tốc tầng đỉnh trường hợp MRTLCD lớn nhiều so với trường hợp Passive-Off Hiệu giảm chấn cao trường hợp  = 1%, sau giảm dần  = 2%,  = 3%,  = 4% Như vậy,  tăng lên hiệu giảm chấn chuyển vị vận tốc tầng đỉnh lại giảm Trang 96 - Độ giảm gia tốc tầng đỉnh độ giảm lực cắt tầng trường hợp MRTLCD lớn nhiều so với trường hợp Passive-Off Hiệu giảm chấn cao trường hợp  = 1%  = 2%, sau giảm dần  = 3%,  = 4% Ta xem  tăng lên hiệu giảm chấn gia tốc tầng đỉnh độ giảm lực cắt tầng giảm Như vậy, trường hợp hệ cản kết hợp MR-TLCD cho hiệu giảm chấn tốt trường hợp Passive-Off ứng với tỷ số  khác Việc điều khiển kết cấu đạt kết tối ưu  = 12% Điều cho thấy tầm quan trọng khối lượng chất lỏng chứa TLCD khả chống động đất công trình 6.7 Khảo sát hiệu giảm chấn hệ cản kết hợp MR-TLCD thay đổi vị trí lắp đặt thiết bị cản MR Trong phần trước, ta xét hiệu giảm chấn hệ cản kết hợp MRTLCD công trình chịu động đất ứng với trường hợp thiết bị cản MR lắp đặt tầng Trong phần này, tác giả khảo sát hiệu hệ cản kết hợp MR-TLCD thiết bị cản MR lắp đặt tầng 1, tầng tầng công trình Các đối tượng so sánh chuyển vị tầng đỉnh, vận tốc gia tốc tầng đỉnh Các trường hợp khảo sát ứng với bốn trận động đất tỷ số  =2% 6.7.1 Trận động đất Elcentro Vị trí đặt thiết bị MR Tầng Tầng Trường hợp Các đối tượng so sánh x3 (m) v3 (m/s) a3 (m/s2) Uncontrolled 1.1125 0.4456 20.0345 MR-TLCD 0.2506 0.1040 5.0395 Độ giảm (%) 77.48 76.66 74.85 Uncontrolled 0.4902 0.1961 8.6855 MR-TLCD 0.0968 0.0465 3.1641 Độ giảm (%) 80.26 76.28 63.57 Trang 97 Taàng Uncontrolled 1.0660 0.4338 19.5802 MR-TLCD 0.1522 0.0907 6.1610 Độ giảm (%) 85.72 79.09 68.53 Bảng 6.15 Kết chuyển vị, vận tốc gia tốc tầng đỉnh trường hợp khảo sát ứng với trận động đất Elcentro 6.7.2 Trận động đất Kobe Vị trí đặt thiết bị MR Tầng Tầng Tầng Trường hợp Các đối tượng so saùnh x3 (m) v3 (m/s) a3 (m/s2) Uncontrolled 1.1918 0.3147 12.9636 MR-TLCD 0.6056 0.0776 3.7660 Độ giảm (%) 49.19 75.33 70.95 Uncontrolled 0.5896 0.1430 5.7862 MR-TLCD 0.1851 0.0286 1.8551 Độ giaûm (%) 68.61 79.97 67.94 Uncontrolled 1.0445 0.2958 12.4337 MR-TLCD 0.1739 0.0571 3.5963 Độ giảm (%) 83.35 80.70 71.08 Bảng 6.16 Kết chuyển vị, vận tốc gia tốc tầng đỉnh trường hợp khảo sát ứng với trận động đất Kobe 6.7.3 Trận động đất Hachinohe Vị trí đặt thiết bị MR Trường hợp Uncontrolled Các đối tượng so sánh x3 (m) v3 (m/s) a3 (m/s2) 0.4231 0.1772 7.3159 Trang 98 Taàng Taàng Taàng MR-TLCD 0.1042 0.0268 1.1069 Độ giảm (%) 75.38 84.89 84.87 Uncontrolled 0.1950 0.0805 3.2300 MR-TLCD 0.0333 0.0100 0.5642 Độ giảm (%) 82.91 87.55 82.53 Uncontrolled 0.3936 0.1671 7.0262 MR-TLCD 0.0398 0.0186 1.0119 Độ giảm (%) 89.88 88.88 85.6 Bảng 6.17 Kết chuyển vị, vận tốc gia tốc tầng đỉnh trường hợp khảo sát ứng với trận động đất Hachinohe 6.7.4 Trận động đất Northridge Vị trí đặt thiết bị MR Tầng Tầng Tầng Trường hợp Các đối tượng so sánh x3 (m) v3 (m/s) a3 (m/s2) Uncontrolled 1.8482 0.8002 37.7958 MR-TLCD 0.7803 0.2518 13.3590 Độ giảm (%) 57.78 68.54 64.65 Uncontrolled 0.8309 0.3426 16.3563 MR-TLCD 0.2355 0.0986 4.0842 Độ giảm (%) 71.66 71.23 75.03 Uncontrolled 1.7550 0.7851 37.2371 MR-TLCD 0.3546 0.1721 13.3734 Độ giảm (%) 79.79 78.08 64.09 Bảng 6.18 Kết chuyển vị, vận tốc gia tốc tầng đỉnh trường hợp khảo sát ứng với trận động đất Northridge Trang 99  Nhận xét Qua trường hợp khảo sát ta nhận thấy: - Khi thiết bị cản MR đặt tầng tầng công trình độ giảm chuyển vị tầng đỉnh tăng lên so với trường hợp đặt tầng Độ giảm chuyển vị tầng đỉnh lớn đặt thiết bị cản MR tầng trường hợp trận động đất Kobe, trận động đất khác tăng lên không đáng kể - Độ giảm vận tốc gia tốc tầng đỉnh trường hợp đặt thiết bị cản MR thay đổi không đáng kể Trang 100 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 7.1 Kết luận Trong phạm vi luận văn, tác giả nghiên cứu khả chống động đất công trình cách sử dụng hệ cản kết hợp MR-TLCD (gồm hệ cản TLCD bị động kết hợp với thiết bị cản MR) Thuật giải tác giả sử dụng thuật giải điều khiển mờ (fuzzy logic control) Mô hình kết cấu MDOF thiết bị cản MR sử dụng luận văn dựa mô hình kết cấu mẫu Chung et al (1989) thiết kế Trong trình nghiên cứu, tác giả tiến hành thiết lập 03 trường hợp mô (Uncontrolled, Passive-Off MR-TLCD) ứng với 04 trận động đất thực tế (Elcentro, Kobe, Hachinohe Northridge) Chương trình tính toán viết ngôn ngữ Matlab kết hợp với công cụ mô Simulink Các đối tượng xem xét đến chuyển vị, vận tốc, gia tốc, độ lệch tầng lực cắt tầng Từ kết thu được, tác giả tiến hành so sánh với kết mà tác giả Lê Văn Thắng [20] nghiên cứu Tác giả xin đưa số nhận xét sau: - Hiệu giảm chấn hệ cản kết hợp MR-TLCD trường hợp điều khiển bán chủ động lớn nhiều so với trường hợp không điều khiển điều khiển bị động Ngay trạng thái bị động (Passive-Off) hệ cản kết hợp MR-TLCD tỏ hiệu - Hệ cản kết hợp MR-TLCD cho hiệu giảm chấn tốt hệ cản MR (có thể đạt khoảng 1520%) với thuật giải điều khiển mờ - Hiệu giảm chấn hệ cản kết hợp MR-TLCD đạt cao tỷ số khối lượng  = 12% - Khi thay đổi vị trí đặt thiết bị cản MR tầng 1, tầng tầng công trình hiệu giảm chấn thay đổi không nhiều Trang 101 - Thuật giải điều khiển mờ phù hợp với thực tế số thuật giải khác không chắn liệu đầu vào tải động đất sai số sensor đo đạc, yếu tố phi tuyến xử lý dễ dàng - Hệ cản kết hợp MR-TLCD tận dụng ưu điểm hệ cản TLCD bị động thiết bị cản MR Hệ cản có độ tin cậy cao, nguồn lượng cần cung cấp thấp (khoảng vài vôn nên thường dùng ắc quy) Một nguồn lượng lý hệ cản kết hợp MR-TLCD làm việc hệ cản bị động (trường hợp Passive-Off) hiệu giảm chấn hệ cản không giảm nhiều 7.2 Kiến nghị Do thời gian thực luận văn không nhiều kiến thức tác giả hạn chế nên luận văn giới hạn phạm vi tương đối nhỏ Tác giả xin đề xuất số phương hướng nghiên cứu tương lai sau: - Cần có trình kiểm tra thực nghiệm để đánh giá xác kết nghiên cứu làm tiền đề cho việc ứng dụng vào thực tế - Cần xem xét hiệu giảm chấn hệ cản kết hợp MR-TLCD công trình cao tầng - Điều khiển kết cấu chịu tải trọng động đất hệ cản điều chỉnh cột chất lỏng bán chủ động Semiactive Tuned Liquid Column Damper (STLCD) với chất lỏng TLCD chất lưu MR - Nghiên cứu khả giảm chấn hệ cản kết hợp MR-TLCD sử dụng thuật giải di truyền (Genetic Algorithm) hay mạng nơ tron (Neutral Network) - Nghiên cứu tương tác hệ cản kết cấu suốt trình chịu kích động - Đối với nhà cao tầng dùng nhiều hệ cản, ta cần xem xét phân bố tối ưu hệ cản kết cấu chịu kích thích khác Trang 102 ... bị cản MR công bố 1.4.3 Sơ lược nghiên cứu việc kết hợp thiết bị cản MR hệ cản khác để tạo thành hệ điều khiển bán chủ động hệ hỗn hợp Do thiết bị cản MR tỏ hiệu việc giảm dao động cho kết cấu. .. nghiên cứu hiệu chống động đất hệ cản ma sát kết hợp với hệ cản có độ cứng thay đổi Kết cho thấy hiệu chống động đất kết hợp hai hệ cản tốt Hiện nay, việc kết hợp hai hay nhiều hệ cản với nhà khoa... muốn Hệ thống điều khiển cấu hình gồm hệ cản MR, sensơ, hệ thống máy tính, thiết bị điện cung cấp điện cho hệ cản MR, kết cấu công trình Hệ thống điều khiển gồm hai loại: hệ thống điều khiển