Đánh giá hiệu quả của hệ cô lập móng trong việc bảo vệ vật dụng trượt trong công trình

Đánh giá hiệu quả của hệ cô lập móng trong việc bảo vệ vật dụng trượt trong công trình Đánh giá hiệu quả của hệ cô lập móng trong việc bảo vệ vật dụng trượt trong công trình Đánh giá hiệu quả của hệ cô lập móng trong việc bảo vệ vật dụng trượt trong công trình luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

B GIÁO D C VĨ ĨO T O TR NGă I H C CÔNG NGH TP.HCM  PH M TU N ANH ÁNHăGIÁăHI U QU C A H CÔ L P MÓNG TRONG VI C B O V V T D NGăTR T TRONG CƠNG TRÌNH LU NăV NăTH C S Chun ngành: KTXD Cơng trình Dân d ng Công nghi p Mã ngành: 60 58 02 08 TP H Chí Minh, tháng 10 n m 2016 B GIÁO D C VĨ ĨO T O TR NGă I H C CÔNG NGH TP.HCM  PH M TU N ANH ÁNHăGIÁăHI U QU C A H CƠ L P MĨNG TRONG VI C B O V V T D NGăTR T TRONG CƠNG TRÌNH LU NăV NăTH C S Chun ngành: KTXD Cơng trình Dân d ng Cơng nghi p Mã ngành: 60 58 02 08 CÁN B HDKH:ăTS.ă ĨOă ỊNHăNHÂNă TP H Chí Minh, tháng 10 n m 2016 CỌNG TRỊNH TR NGă Cán b h C HOÀN THÀNH T I I H C CÔNG NGH TP.HCM ng d n khoa h c: TS.ă ĨOă ỊNHăNHÂN TS.ă ĨOă ỊNHăNHÂN Lu n v n Th c s đ c b o v t i Tr ng i h c K thu t Công ngh TP.HCM ngày … tháng … n m 2016 Thành ph n H i đ ng đánh giá Lu n v n Th c s g m: TT H tên Ch c danh H iăđ ng TS Kh ng Tr ng Toàn Ch t ch TS Nguy n H ng Ân Ph n bi n PGS.TS L Ph n bi n PGS.TS Nguy n Xuân Hùng TS Nguy n V n Giang ng V n H i y viên y viên, Th kỦ Xác nh n c a Ch t ch H i đ ng đánh giá Lu n sau Lu n v n đư đ c s a ch a (n u có) Ch t ch H iăđ ngăđánhăgiáăLu năv n TR NG I H C CƠNG NGH TP HCM PHỊNG QLKH ậ TS H C NG HÒA XÃ H I CH NGH A VI T NAM c l p ậ T ậ H nh phúc NHI M V LU NăV NăTH CăS H tên h c viên: PH M TU N ANH Gi i tính: nam NgƠy, tháng, n m sinh: 25/01/1990 Chuyên ngành: K thu t xây d ng N i sinh: H i D ng MSHV: 1341870031 cơng trình dân d ng công nghi p I.ăTênăđ tài ánh giá hi u qu c a h l p móng vi c b o v v t d ng tr cơng trình t II Nhi m v n i dung Nhi m v Nhi m v c a đ tài “ ánh giá hi u qu c a h l p móng vi c b o v v t d ng tr t cơng trình” - N m v ng lý thuy t Cô l p móng phân tích thi t k cơng trình ch u đ ng đ t ánh giá hi u qu c a h l p móng vi c gi m đáp ng c a v t d ng tr t cơng trình có đ ng đ t x y Kh o sát nh h ng c a m t vài thông s c a g i l p móng đ n đáp ng c a v t d ng tr t T có nh ng khuy n ngh thi t th c cho vi c thi t k N i dung - T ng quan tài li u, khái ni m, c s lý thuy t v Cô l p móng (Isolation System) v t d ng tr t - G a thuy t mơ hình nghiên c u cách xây d ng mơ hình - Kh o sát mơ hình ng v i tr ng h p móng ngàm Phân tích d li u cho t ng tr ng h p Cơ l p móng t ng c p đ đ ng đ t - Th o lu n k t lu n III Ngày giao nhi m v : …/…/2016 IV Ngày hoàn thành nhi m v : …/…/2016 V Cán b h ng d n: Ti n s CÁN B H NG D N Ti năs ă Ơoă ìnhăNhơn Ơo ình Nhơn KHOA QU N LÝ CHUYÊN NGÀNH i L IăCAMă OAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên c u c a riêng d c a TS ch a t ng đ is h ng d n ình Nhân Các s li u, k t qu nêu Lu n v n trung th c c cơng b b t k cơng trình khác tin trích d n Lu n v n đ c tôn tr ng đ ng th i, thông c ch rõ ngu n g c Tác gi PH M TU N ANH ii L I C Mă N c ng Lu n v n th c s Xơy d ng cơng trình dân d ng công nghi p n m h th ng lu n cu i khóa nh m trang b cho H c viên cao h c kh n ng t nghiên c u, bi t cách gi i quy t nh ng v n đ c th đ t th c t xây d ng… ó lƠ trách nhi m ni m t hào c a m i h c viên cao h c hoƠn thƠnh đ c thơn, đư nh n đ ng lu n v n nƠy, ngoƠi s c g ng n l c c a b n c nhi u s giúp đ c a t p th cá nhân Tơi xin t lịng bi t n đ n t p th vƠ cá nhơn đư dƠnh cho tơi s giúp đ quỦ báu u tiên tơi xin bày t lịng bi t n sơu s c đ n Th y TS.ă Ơoă ìnhă Nhơn Th y đư đ a g i Ủ đ u tiên đ hình thƠnh nên Ủ t ng c a đ tài Th y góp ý cho tơi r t nhi u v cách nh n đ nh đ n nh ng v n đ nghiên c u, c ng nh cách ti p c n nghiên c u hi u qu Xin cám n Th y TS Phan Tá L đư lƠm m nh d n ti p c n v i h nghiên c u v n n móng, m t l nh v c nhi u u m i m ng ng ng th i, Th y i đư t n t y giúp h th ng hóa l i ki n th c lý thuy t n n móng q trình nghiên c u lu n v n nƠy Tôi xin chân thành c m n QuỦ Th y Cô thu c Ban đƠo t o Sau đ i h c, Khoa Xây d ng tr ng i H c Công Ngh Tp.HCM đư t o u ki n vƠ giúp đ trình h c nghiên c u khoa h c t i đơy Tôi c ng xin g i l i c m n đ n ThS Nguy n Thu Thiên, ThS Nguy năV nă Thi đư giúp đ tơi r t nhi u q trình th c hi n lu n v n nƠy c ng Lu n v n th c s đư hoƠn thƠnh th i gian quy đ nh v i s n l c c a b n thân, nhiên không th khơng có nh ng thi u sót Kính mong Quý Th y Cô ch d n thêm đ b sung nh ng ki n th c hoàn thi n b n thân h n Xin trân tr ng c m n PH M TU N ANH iii TịMăT T *ăTênăđ tài: ÁNHăGIÁăHI U QU C A H CƠ L P MĨNG TRONG VI C B O V V T D NGăTR T TRONG CƠNG TRÌNH * T khố: H l p móng, ph n ng đ ng đ t, s tr t c a v t d ng… * Tóm t t: Lu n v n nƠy kh o sát hi u qu c a h cách ch n đáy vi c b o v v t d ng tr t cơng trình ch u đ ng đ t áp ng chuy n v c a v t d ng tr m t cơng trình bê tơng c t thép t ng ch u đ ng đ t đư đ trình nƠy đ c gi đ nh xây d ng m nh th gi i, vƠ đ đáy C t c phân tích Cơng Los Angles, m t khu v c có ho t đ ng đ ng đ t c thi t k cho hai tr ng h p: ngàm móng cách ch n ng đ c a khung bê tông c t thép vƠ đ c tr ng c a h cách ch n đ c thi t k theo tiêu chu n ASCE ậ 10 Vi c phơn tích đáp ng đ ng đ t c a mơ hình phi n c a k t c u đ c th c hi n OpenSees 30 b ng gia t c đ i di n cho c p đ đ ng đ t đư đ c s d ng đ làm d li u đ u vào cho toán phân tích phi n mi n th i gian K t qu kh o sát phân tích cho th y h cách ch n đáy r t hi u qu vi c b o v v t d ng tr chu k h u hi u c a g i cách ch n v t K t qu phân tích cịn cho th y t q 3,5 giây chuy n v tr tc av t d ng ph thu c r t bé vào t s c n h u hi u chu k h u hi u c a h cách ch n đáy iv ABSTRACT * Subject: The effectiveness of seismic base isolation system in protecting buildings’ sliding contents * Keywords: Isolation Base, earthquake responses, sliding contents… * Abstract: The effectiveness of seismic base isolation system in protecting buildings’ sliding contents was investigated in this thesis The responses of sliding contents of a 5-story reinforced concrete structure building under earthquakes was investigated in the two configurations: fixed base configuration and base isolated configuration The building was assumed to locate in Los Angles, a high seismicity area in the world The strength of the superstructure and the bearings’ properties were designed per ASCE ậ 10 The dynamic analysis of nonlinear model of the structure was performed in OpenSees simulation software Thirty ground motions representing three earthquake levels was applied to the model The comparison of the analysis results shows that the isolation system is very efficient in protecting the sliding contents The results also show that when the effective period of the isolation system exceeds 3,5 s, the peak sliding of contents is almost independent on the effective damping ratio and the effective period of the isolation system v M CL C L I CAM OAN i L I C M N ii TÓM T T iii ABSTRACT iv M C L C v DANH M C CÁC B NG vi DANH M C CÁC HÌNH vii Ch ng GI I THI U 1.1 Gi i thi u 1.2 M c tiêu c a đ tài 1.3 Ph ng pháp nghiên c u k thu t áp d ng 1.3.1Ph ng pháp gi i quy t v n đ 1.3.2Ph n m m k thu t áp d ng 1.4 Ph m vi nghiên c u 1.5 Ch óng góp c a đ tài ng T NG QUAN V N NGHIÊN C U 2.1 Tình hình nghiên c u ngoƠi n c 2.2 Tình hình nghiên c u n c 19 Ch ng THI T K VÀ XÂY D NG MƠ HÌNH K T C U 22 3.1 K t c u kh o sát 22 3.2 Ph ph n ng thi t k 23 3.3 Thi t k k t c u cho cơng trình ngàm 23 3.4 Thi t k k t c u cho cơng trình cách ch n 25 3.5 Thi t k thông s c a g i cách ch n 27 3.6 Xây d ng mơ hình k t c u 34 3.7 Mơ hình c a v t d ng tr t 36 3.8 Các b ng gia t c n n 36 Ch ng K T QU KH O SÁT 38 Ch ng K T LU N VÀ KI N NGH 43 TÀI LI U THAM KH O 45 vi DANHăM CăCÁCăB NG B ng 3.1 Kh i l ng t ng c a cơng trình kh o sát 22 B ng 3.2 L c t nh ngang t ng đ ng vƠ l c c t t ng ng c a t ng 25 B ng 3.3 L c c t đáy thi t k cho cơng trình cách ch n đáy (kN) 26 B ng 3.4 c ng đƠn h i c a h cách ch n đáy đ c kh o sát (kN/cm) 33 B ng 3.5 c ng tái b n c a h cách ch n đáy đ c kh o sát (kN/cm) 33 B ng 3.6 Chuy n v ch y c a h cách ch n đáy đ c kh o sát (mm) 34 40 ch n c a s gi m Nói cách khác, hi u qu b o v v t d ng tr cao c a h cách ch n có chu k h u hi u bé không v t t ng t tr i so v i cơng trình ngàm làm vi c phi n th y rõ h n u này, ta xét hi u qu b o v v t d ng tr t c a h cách ch n đáy có chu k h u hi u khác b ng cách kh o sát chuy n v tr tl n nh t c a v t d ng h Các bi u đ Hình 4.3 cho th y nh h c a chu k h u hi u t s c n h u hi u đ n chuy n v tr ng t c a v t d ng t i sàn l u ng v i c p đ đ ng đ t khác M i m bi u đ giá tr trung bình c a chuy n v tr m t t ng nƠo t l n nh t c a v t d ng ch u tác đ ng c a 10 b ng gia t c đ i di n cho m i c p đ đ ng đ t xây d ng bi u đ nƠy, ta phơn tích đáp ng c a t ng h 35 h cách ch n đáy đư đ c thi t k Ch ng ch u tác đ ng c a 30 b ng gia t c đ i di n cho c p đ đ ng đ t (10 b ng cho m i c p đ ) T l ch s chuy n v tr t c a v t d ng t ng nƠo ng v i m t b ng gia t c, ta xác đ nh chuy n v tr ng v i m i c p đ đ ng đ t ta s có đ m t t l n nh t Khi c 10 chuy n v l n nh t (cho v t d ng t ng c a m t h cách ch n) L y trung bình c a 10 chuy n v l n nh t ta s đ c m t m bi u đ ta s đ Hình 4.3 T p h p 35 m c a 35 h cách ch n c m t bi u đ s 15 bi u đ c a hình Các bi u đ Hình 4.3 cho th y ng v i m t chu k xác đ nh, nhìn chung chuy n v tr t c a v t d ng s gi m t s c n h u hi u t ng lên i u có th gi i thích t s c n t ng lên kh n ng tiêu tán c n ng c a h đ lên, v y chuy n v tr cho th y chuy n v tr t c a v t d ng s đ c t ng c gi m xu ng Các đ th nƠy c ng t c a v t d ng gi m nhanh theo s t ng c a chu k h u hi u chu k h u hi u bé h n 3,5 giơy Khi chu k h u hi u l n h n 3,5 giơy, chuy n v tr t c a v t d ng g n nh không thay đ i theo chu k t s c n h u hi u Nh v y đ b o v hi u qu v t d ng tr t, ta không c n thi t ph i t ng chu k h u hi u c a h lên 3,5 giây Hình 4.4 bi u di n giá tr trung bình c a chuy n v tr t l n nh t c a v t d ng cơng trình ngàm móng cơng trình cách ch n đáy ng v i c p đ đ ng đ t khác Chu k h u hi u t s c n h u hi u c a c a h cách ch n đáy 41 tr ng h p Bi u đ hình cho th y hi u qu rõ r t c a h cách ch n đáy vi c b o v v t d ng tr C p đ 50/50 C p đ 10/50 t C p đ 2/50 0.01 0.02 0.2 0.005 0.01 0.1 Trung binh cua chuyen vi truot lon nhat, umaxtb (m) L u5 0.01 0.005 0.01 5 0.02 0.02 0.02  eff = 0,15 Hình 4.3 nh h L u4 0.2 L u3 0.2 0.1 0.2 L u2 0.1 0 5 Chu ky huu hieu cua goi cach chan, Teff (s)  eff = 0,175 0.1 0.01 0.2 0.1 0.01 0.005 0.01 0.005 0.01 0.01 0.005 0.01 0.02  eff = 0,2  eff = 0,225 L u1  eff = 0,25 ng c a chu k h u hi u t s c n h u hi u đ n chuy n v tr trung bình c a v t d ng t i sàn l u ng v i c p đ đ ng đ t khác t 42 San lau Cong trinh ngam Cong trinh cach chan 5 4 3 2 1 0 0.02 0 0.04 0 0.05 0.1 Trung binh chuyen vi truot lon nhat, umaxtb (m) Hình 4.4 Chuy n v tr 0.1 0.2 t trung bình c a v t d ng t i sàn l u ng v i c p đ đ ng đ t khác 43 Ch ngă5 K T LU N VÀ KI N NGH Lu n v n nƠy kh o sát hi u qu c a h cách ch n đáy vi c b o v v t d ng tr t cơng trình ch u đ ng đ t thông qua vi c kh o sát đáp ng tr d ng cơng trình gi đ nh t ng Cơng trình t ng nƠy đ hai tr ng h p: ngàm ch n đáy, công trình đ móng cách ch n đáy Trong tr tc av t c thi t k cho ng h p s d ng h cách c thi t k cho t ng c ng 35 h cách ch n đáy ng v i chu k h u hi u t s c n h u hi u khác Chu k h u hi u s d ng lu n v n nƠy thay đ i t giơy đ n giây v i b c nh y 0,5 giây (t ng c ng có chu k ) T s c n h u hi u thay đ i t 0,15 đ n 0,25 v i b c nh y b ng 0,025 (t ng c ng có t s c n) Mơ hình k t c u c a h đ (shear frame) vƠ đ c lỦ t ng hóa thành d ng khung ch u bi n d ng c t c mơ hình ph n m m mơ ph ng OpenSees Có 30 b ng gia t c đ i di n cho ba c p đ đ ng đ t đư đ vi c phân tích Các c p đ đ ng đ t đ c s d ng làm d li u đ u vào cho c quan tâm là: c p đ đ ng đ t có xác su t v t lƠ 50% 50 n m ( ng v i chu k l p 72 n m), c p đ đ ng đ t có xác su t v t lƠ 10% 50 n m ( ng v i chu k l p 475 n m) vƠ c p đ đ ng đ t có xác su t v t lƠ 2% 50 n m ( ng v i chu k l p 2475 n m) T k t qu kh o sát, ta rút đ Hi u qu b o v v t d ng tr c k t lu n quan tr ng sau: t c a h cách ch n ph thu c vào chu k h u hi u t s c n h u hi u c a Chu k h u hi u t s c n h u hi u t ng chuy n v tr t gi m Khi chu k h u hi u cịn bé h n 3,5 giơy chuy n v tr t c a v t d ng gi m nhanh t ng chu k h u hi u đ ng th i chuy n v tr t ph thu c m nh vào t s c n h u hi u Khi chu k h u hi u c a h cách ch n l n h n 3,5 giơy chuy n v tr t ph thu c r t vào chu k t s c n V i cơng trình đư kh o sát s d ng h cách ch n có chu k h u hi u 3,5 giây v t d ng g n nh không b tr td i tác d ng c a c ba c p đ đ ng đ t đư kh o sát Các k t lu n đơy lƠ cho mơ hình đư kh o sát có k t lu n đáng tin c y h n nh m rút quy lu t t ng quát c n kh o sát cho nhi u h h n vƠ s d ng mơ hình k t c u chi ti t h n Trong mơ hình chi ti t c n ph i k đ n: 44 S làm vi c không gian c a k t c u h cách ch n Mô ph ng t ng minh d m c t c a cơng trình v i mơ hình v t li u ph n t h p lý Kh o sát lo i v t d ng v i h s ma sát khác 45 TÀI LI U THAM KH O R English, G.A Macrae anh R.P Dhakal, Hysteretic Influence on Earthquake Induced Sliding Damage of Contents, 2012 S.L Lin, G.A MacRae, R.P Dhakal & T.Z Yeow, Building Contents Sliding during Earthquakes, 2013 H Riley-Smith, E.S Cain, T Z Yeow, G A MacRae & R.Dhakal, Building content sliding demand – Analytical studies of contents in elastic, MDOF structures, 2014 N Kani, M Takayam and A Wada, Performance of seismically osolated Buidings in Japan, 2006 M Nakashima, A partial view of Japanese Post-Kobe seimic design contruction practices S.R Damodarasamy S Kavitha, Structural dynamics and Aseicmic desing, 2009 N P Hi n, ánh giá chuy n đ ng tr t c a v t d ng cơng trình thép theo đ c tr ng dao đ ng c a sàn d i tác đ ng đ ng đ t ậ HKT, 2015 N V Giang, Kh o sát tác d ng ch ng đ ng đ t c a h th ng l p móng – BIS - HBK, 2002 L D Bình, Kh o sát kh n ng gi m ch n c a cơng trình b ng h l p móng k t h p v i h c n có đ c ng bi n thiên ậ HBK, 2009 N.V Nam, Nghiên c u gi m ch n cho cơng trình ch u đ ng đ t b ng thi t b cô l p dao đ ng có m t lõm ma sát ậ HBK, 2008 ASCE, Mininum design loads for buildings and other structures (ASCE 7-10), ASCE Standard, 2010 F Naeim and J M Kelly, Design of seismic isolated structures: from theory to practice, John Wiley and Sons, Inc., 1999 A.K Chopra, Dynamics of Structures: Theory and Applications to Earthquake Engineering, 4th Edition, Prentice Hall, 2012 46 T A Morgan and S A Mahin, The use of innovative base isolation systems to achieve complex seismic performance objectives, PEER report, 2011 N A Phúc, nh h ng c a chuy n v ban đ u đ n úng x c a g i cách ch n ma sát l c đ n, Lu n v n th c s i h c Bách Khoa TPHCM, 2014 P.G Somerville, Development of ground motion time histories for phase of the FEMA/SAC Steel project, Sacramento, CA: SAC Joint Venture, 1997 PH N PH L C PH L C MÃ L P TRÌNH TCL - OPENSEES: XÂY D NG VÀ KH O SÁT MÔ HÌNH NGHIÊN C U Mơ hình c a k t c u ngƠm: # UNIT: [F] = kN, [L] = m, [M] = kg; [T] = s wipe; # Xoa tat ca nhung mo hinh bo nho (neu co) # Nhap du lieu dau vao set HStory 3.6; # Khai bao chieu cao tang set NFloor 5.; # Khai bao so tang bang set g 9.81; # Gia toc truong set w [expr 15*10*1.5e4]; # Khai bao luong moi tang (N) set m [expr $w/$g]; # Khai bao khoi luong moi tang (kg) set mf 1.; # Khoi luong vat dung set mu 0.3; # He so ma sat set kH 4.4e8; # Do cung vat lieu theo phuong ngang set kV [expr 100.*$kH]; # Do cung vat lieu theo phuong thang dung set unit 1e-2; set fys1 2613384.; set fys2 [expr $fys1*14./15]; set fys3 [expr $fys1*12./15]; set fys4 [expr $fys1*9./15]; set fys5 [expr $fys1*5./15]; # set Event 3; #Event # set GMX "la41.acc la43.acc la45.acc la47.acc la49.acc la51.acc la53.acc la55.acc la57.acc la59.acc"; # set dt "0.010 0.020 0.010 0.020 0.020 0.020 0.020 0.020 0.020 0.020"; #Event # set GMX "la01.acc la03.acc la05.acc la07.acc la09.acc la11.acc la13.acc la15.acc la17.acc la19.acc"; # set dt "0.020 0.010 0.010 0.020 0.020 0.020 0.020 0.005 0.020 0.020"; #Event set GMX "la21.acc la23.acc la25.acc la27.acc la29.acc la31.acc la33.acc la35.acc la37.acc la39.acc"; set dt "0.020 0.005 0.010 0.020 0.020 0.010 # Define loops to analyze for {set iGM 0} {$iGM < [llength $GMX]} {incr iGM} { set chan [open [lindex $GMX $iGM] "r"]; set nSteps 0; # Number of analysis steps to perform while {[gets $chan line] > 0} { set nSteps [expr $nSteps+1]; 0.010 0.010 0.020 0.020"; }; # initialize the model model BasicBuilder -ndm - ndf 6; # Xay dung mo hinh # Khai bao cac nut - Define nodes for {set iFloor 1} {$iFloor 1} { set SubNodeID [expr $iFloor*10 + 1]; # Khai bao ten nut phu (tu 11, 21, ) node $SubNodeID $XCoord $YCoord $ZCoord;# Khai bao toa cua cac nut phu } } # Gan khoi luong tai cac nut [#mass $nodeTag (ndf $massValues)] for {set iFloor 2} {$iFloor