Điều khiển kết cấu bằng sự kết hợp hệ cản ma sát và hệ cản nhớt

ĐẠ I H ỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MIN H TRƯỜNG ĐẠ I HỌC BÁCH KHOA  H Ồ VIẾT TIÊN P HƯỚ C ĐIỀU KHIỂN KẾT CẤU BẰNG SỰ KẾT HỢP HỆ CẢN MA SÁT VÀ HỆ CẢN NHỚT C hun Ngành : Xây Dựng Cơng Trình Dân D ụng Và Cô ng N ghiệp Mã số : 605820 LUẬN VĂN THẠC SỸ TP.HỒ CHÍ MINH, tháng 09 năm 2013 Trang i Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQGHCM Cán hướng dẫn khoa học : PGS TS CHU QUỐC THẮNG Cán chấm nhận xét : TS Lương Văn Hải Cán chấm nhận xét : TS Nguyễn Trọng Phước Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 13 tháng 06 năm 2013 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS TS Chu Quốc Thắng TS Nguyễn Trọng Phước TS Lương Văn Hải TS Hồ Hữu Chỉnh TS Lê Văn Phước Nhân CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA TS Lê Văn Phước Nhân Trang ii ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc KHOA 1.1.1 NHIỆM VỤ ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Hồ Viết Tiên Phước MSHV:10210239 Ngày, tháng, năm sinh: 24/12/1972 Nơi sinh:Tp.Đà Nẵng Chuyên ngành: Xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp I TÊN ĐỀ TÀI: Điều khiển kết cấu kết hợp hệ cản ma sát hệ cản nhớt II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Khảo sát phân tích đáp ứng động lực học kết cấu điều khiển dao động kết cấu kết hợp hệ cản ma sát hệ cản nhớt III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 02/07/2012 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 21/6/2013 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS TS CHU QUỐC THẮNG Tp HCM, ngày 20 Tháng năm 2013 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO PGS-TS CHU QUỐC THẮNG TS.LƯU XUÂN LỘC TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DƯNG TS.LƯU XUÂN LỘC Trang iii LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập thực luận văn, tận tình bảo, động viên thầy cô bạn bè để vượt qua khó khăn, tác giả hồn thành luận văn theo định Phòng Đào Tạo Sau Đại Học Trường Đại Học Bách Khoa – Thành Phố Hồ Chí Minh Nhưng để có kiến thức q báo hôm trường, xin chân thành cám ơn tất bạn bè, thầy cô khoa giúp đỡ học tập thực luận văn Đặc biệt xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn PGS.TS CHU QUỐC THẮNG thầy hướng dẫn ThS PHẠM NHÂN HỊA tận tình bảo truyền đạt kiến thức quý báu cho Tôi chân thành cảm ơn thầy cô thư viện trường ĐH Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện cho tơi tìm tài liệu để thực luận văn bạn học khóa ln sát cánh bên tơi ngày học tập khó khăn Sau cùng, tơi xin cảm ơn gia đình tơi tạo điều kiện cho học tập động viên tơi tơi gặp khó khăn Chân thành cảm ơn tất cả! Thành Phố Hồ Chí Minh, tháng năm 2013 Trang iv TÓM TẮT LUẬN VĂN Luận văn xây dựng mơ hình học, phương trình vi phân chuyển động, thuật giải tìm đáp ứng hệ hai kết cấu liền kề sử dụng hệ cản chất lỏng nhớt (VFD) tầng hệ cản ma sát hai kết cấu điều khiển bị động Thuật giải phương trình vi phân chuyển động hệ kết cấu dựa phương pháp số TimeNewmark hiệu chỉnh cho phù hợp với hệ kết cấu liền kề Trong phần ví dụ tính tốn minh họa, luận văn phân tích đáp ứng động lực học tốn kết cấu liền kề có cột đuợc làm thép, có sử dụng khơng sử dụng hệ cản VFD FD với dạng tải trọng khác Từ đó, luận văn đưa kiến nghị ưu nhược điểm việc sử dụng kết hợp hai loại hệ cản cho kỹ sư thiết kế cơng trình xây dựng hệ kết cấu liền kề ABSTRACT The thesis proposes the model, differential equation of motion, and two algorithms in order to compute the responses of a two adjacent structure equipped with viscous fluid dampers (VFD) at each of the floors and friction dissipators (FD) between the two buildings These two algorithms are based on the numerical method TimeNewMark and modified in accordance with the structure controlled via both VFD and FD In the numerical examples, the thesis analyzes the dynamics responses of structural passive control for the adjacent steel structure subjected to seismic and wind load without or with both VFD and FD passively controlled As a consequence of this, the thesis draws conclusions related to some advantages and disadvantages of the two adjacent buildings equipped with both VFD and FD Trang v LỜI CAM ĐOAN Tôi tên, học viên cao học chuyên ngành Xây Dựng Dân Dụng Cơng Nghiệp, khố 2010 trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh Tơi xin cam đoan rằng, luận văn tơi thực Các số liệu luận văn hoàn toàn trung thực chưa công bố, sử dụng để bảo vệ học vị Các thông tin, tài liệu trích dẫn luận văn ghi rõ nguồn gốc Tơi xin chịu trách nhiệm hồn tồn kết nghiên cứu luận văn Học viên HỒ VIẾT TIÊN PHƯỚC Trang vi MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT LUẬN VĂN v ABSTRACT v LỜI CAM ĐOAN vi MỤC LỤC vii CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN DAO ĐỘNG 1.1 GIỚI THIỆU 1.2 MỤC TIÊU VÀ SỰ CẦN THIẾT CỦA LUẬN VĂN 1.2.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nước 1.2.3 Các nội dung luận văn 1.3 TỔ CHỨC VÀ NỘI DUNG LUẬN VĂN CHƯƠNG CÁC GIẢ THIẾT TÍNH TỐN VÀ ĐẶC TRƯNG CỦA CÁC HỆ CẢN 2.1 GIẢ THIẾT MƠ HÌNH TÍNH TOÁN 2.2 HỆ CẢN NHỚT (VFD) ĐƯỢC ĐIỀU KHIỂN BỊ ĐỘNG [12][19][24] 10 2.3 HỆ CẢN MA SÁT (FD) ĐƯỢC ĐIỀU KHIỂN BỊ ĐỘNG [17] 12 CHƯƠNG HỆ HAI KẾT CẤU LIỀN KỀ ĐƯỢC TRANG BỊ HỆ CẢN CHẤT LỎNG NHỚT VÀ HỆ CẢN MA SÁT 14 3.1 HỆ KẾT CẤU HAI TÒA NHÀ – HAI BẬC TỰ DO 14 3.1.1 Mơ hình học 14 3.1.2 Phương trình vi phân chuyển động 15 3.2 HỆ KẾT CẤU HAI TÒA NHÀ – NHIỀU BẬC TỰ DO 16 3.2.1 Mơ hình tính 16 3.2.2 Mơ hình học: 17 3.2.3 Phương trình vi phân chuyển động hệ nhiều bậc tự do: 18 3.3 THUẬT TỐN GIẢI PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG 24 3.4 NĂNG LƯỢNG CỦA HỆ KẾT CẤU 28 Trang vii CHƯƠNG VÍ DỤ TÍNH TỐN 29 4.1 HỆ KẾT CẤU B1-1 TẦNG VÀ B2-1 TẦNG 29 4.1.1 Mô tả kết cấu 29 4.1.2 Đáp ứng kết cấu với dao động tự 30 4.1.3 Đáp ứng kết cấu với tải trọng điều hòa 34 4.1.4 Đáp ứng kết cấu tải trọng động đất Kobe 37 4.1.5 Sai số phương pháp Time Newmark 38 4.2 HỆ KẾT CẤU B1-9 TẦNG + B2-3 TẦNG HOẶC TẦNG 42 4.2.1 Mô tả kết cấu 42 4.2.2 Phân tích đáp ứng kết cấu tải trọng động đất ElCentro 45 4.2.3 Phân tích hệ gồm kết cấu B1-9 tầng B2-9 tầng chịu tải trọng động đất ElCentro 48 4.2.4 Đáp ứng hệ kết cấu B1-9 tầng B2-9 tầng chịu tải trọng động đất Northidge 51 4.2.5 Đáp ứng hệ kết cấu B1 B2 phụ với tải trọng Kobe 53 4.3 HỆ KẾT CẤU B1-20 TẦNG + B2-20 TẦNG 56 4.3.1 Mô tả kết cấu 56 4.3.2 Đáp ứng hệ kết cấu B1-20 tầng + B2-20 tầng tác dụng tải trọng động đất ElCentro 57 4.3.3 Đáp ứng hệ kết cấu B1-20 tầng + B2-9 tầng chịu tải trọng Kobe 62 4.3.4 Đáp ứng hệ kết cấu B1-20 tầng + B2-20 tầng tải trọng gió 66 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75 5.1 KẾT LUẬN 75 5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 PHỤ LỤC 79 Trang viii TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN DAO ĐỘNG CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN DAO ĐỘNG 2.1 GIỚI THIỆU Sự gia tăng dân số phát triển kinh tế xã hội đòi hỏi phát triển sở hạ tầng tương ứng Tuy nhiên, tài nguyên đất đai thành phố bị giới hạn nên ngày nhiều cơng trình cao tầng xây dựng gần Các cơng trình cao tầng thường dễ bị hư hỏng sụp đổ tác dụng tải trọng động đất tầng, khối lượng lớn đỡ cột mảnh Do đó, chuyển vị tuyệt đối tầng cao thường lớn so với tầng lực cắt tầng lớn so với tầng Để giúp cơng trình chống lại tác động bên ngồi có hai phương pháp sau Phương pháp thứ tăng độ cứng cơng trình, cách kết hợp cấu kiện với tường cứng, giằng, sàn cứng, thiết kế cịn xem xét đến hình dáng cơng trình, với mặt cơng trình hình dáng vng hay chữ nhật có khả chịu tác động động đất tốt hình dạng khác Việc chọn vật liệu cho cơng trình quan trọng, vật liệu dễ uốn thép tốt loại vật liệu giịn bê tơng Ngồi ra, đặc trưng đất bên cơng trình ảnh hưởng đến dao động cơng trình bên nên chúng cần phải xem xét thiết kế kết cấu Phương pháp thiết kế truyền thống dựa đặc trưng động lực học thân cơng trình (khối lượng, độ cứng vật liệu) để chống lại tác động bên ngồi phải chấp nhận phần hư hại định cơng trình Vì vậy, để bảo vệ kết cấu tốt hơn, người ta sử dụng phương pháp thứ hai dùng thiết bị điều khiển để hỗ trợ cho kết cấu trình tiêu tán lượng tải trọng bên tác động vào cơng trình Dựa thành tựu khoa học kỹ thuật nhiều ngành khác vật liệu, lượng, học, điều khiển học,… nhiều giải pháp giảm dao động nghiên cứu phát triển, xét cách thức giảm dao động phân thành hai loại sau:  Giải pháp cách chấn: chấn động lan truyền nền, nên phương cách hiệu để chống dao động cách ly hẳn cơng trình khỏi Vì khơng thể hồn tồn cách ly cơng trình khỏi nền, nên người ta bố trí thiết bị Trang TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN DAO ĐỘNG cách chấn cơng trình Do thiết bị có độ cứng thấp nên dao động có biến dạng lớn, nhờ cơng trình bên (có qn tính lớn) chịu dao động nhỏ Loại hệ cản điển hình hệ lập móng (Base isolation)  Giải pháp giảm chấn: trường hợp tải trọng gió, tải trọng dạng xung (cháy, nổ) tác dụng lên cơng trình, lượng tải trọng truyền trực tiếp vào kết cấu bên công trình mà khơng có khả cách ly Do vậy, người kỹ sư phải tăng độ cứng cơng trình để khống chế dao động, phải nhờ vào độ cản thân cơng trình để giải phóng lượng tải trọng này, bố trí thiết bị giảm chấn điều khiển bị động, chủ động hay bán chủ động để phát sinh lực nhằm điều khiển công trình có đáp ứng mong muốn Khi xét mặt lượng cung cấp cho thiết bị, ta phân thiết bị giảm chấn thành loại sau:  Điều khiển bị động (passive control): Thiết bị điều khiển bị động loại thiết bị khơng cần nguồn lượng cung cấp cho Khi cố điện động đất xảy ra, hệ thống thiết bị đáng tin cậy chúng không cần nguồn lượng cung cấp Thiết bị sử dụng dao động thân kết cấu để tạo chuyển động tương đối bên thiết bị tiêu tán lượng Sử dụng loại hệ cản có ưu điểm khơng làm ổn định cơng trình thiết bị khơng đưa lực tác động từ ngồi vào, thường chi phí bảo trì cho loại thiết bị rẻ so với loại điều khiển khác Các loại thiết bị điều khiển bị động thường dùng là: hệ cản khối lượng (Mass dampers), hệ cản cột chất lỏng (Column liquid dampers), hệ cản chất lỏng nhớt (Viscous fluid dampers), hệ cản ma sát (Friction Dissipators),… Trang Floor i th VÍ DỤ TÍNH TỐN 20 20 20 15 15 15 10 10 10 5 20 40 60 Reduction (%) (A) 80 20 40 60 Reduction (%) (B) 80 20 40 60 Reduction (%) 80 (C) Hình 5-57: Độ giảm đáp ứng chuyển vị, gia tốc, lực cắt B2 Nhận xét:  Do kết cấu B2 “cứng hơn” nên đáp ứng gia tốc lực cắt B2 lớn B1 (Hình 5-53)  Hệ cản VFD FD hiệu giảm đáp ứng trung bình (chuyển vị tương đối trung bình, gia tốc trung bình) khơng hiệu giảm đáp ứng lớn tải trọng gió (Hình 5-54, Hình 5-55, Hình 5-56 Hình 5-57) Điều giải thích áp lực gió tĩnh lớn so với áp lực gió nhiễu động Trang 74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 KẾT LUẬN  Phương pháp không lặp – phương pháp – cho kết tính tốn đáp ứng nhanh Trong đó, phương pháp lặp lúc cho kết hội tụ Do đó, ngồi lập trình tính tốn hệ bậc tự do, kết cấu 3, 20 bậc tự khảo sát với phương pháp số không lặp  Đối với tải trọng tác động dao động tự do, tải trọng điều hòa, tải trọng gió, kết cấu B1 chịu tác dụng tải B2 không chịu tác dụng lực nào, kết cấu B1 truyền dao động cho B2 thông qua hệ cản FD Khi đó, phần dao động hấp thụ hệ cản VFD gắn vào tầng B2  Đối với tải trọng động đất, hệ cản FD lợi dụng dao động khác kết cấu B1 B2 tầng (do tần số dao động tự nhiên B1 khác B2) để hai kết cấu giảm đáp ứng  Khi nối kết cấu B1 cao tầng B2 thấp tầng, tầng nối có độ giảm đáp ứng tốt, tầng phía cao B1 gây đáp ứng âm (tăng chuyển vị, lực cắt, hay gia tốc) Do vậy, luận văn đề xuất khơng nên nối kết cấu có độ chênh lệch tầng lớn  Tải trọng gió kỹ sư thiết kế quan tâm biến đổi khí hậu tồn cầu gây Đặc biệt thành phần nhiễu động gió, áp lực gió nhỏ so với thành phần gió tĩnh đáp ứng kết cấu giai đoạn đáng kể so với gió tĩnh Trang 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Đề tài cần nghiên cứu sâu để giải vấn đề tồn sau:  Sử dụng hệ cản ma sát biến thiên cho hệ kết cấu B1 B2  Tối ưu hóa việc bố trí hệ cản VFD kết cấu  Phân tích đáp ứng ngồi miền đàn hồi vật liệu sử dụng hai loại hệ cản VFD FD  Kiểm tra lại kết tính toán thực nghiệm  Ứng dụng thực tế hệ cản kết hợp VFD+FD việc cải tạo xây dựng chung cư, cơng trình cơng cộng, bệnh viện, tịa nhà cơng nghệ cao chịu tải trọng động đất Việt Nam Trang 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO A Các nguồn tài liệu in Sách [1] Anil K.Chopra – Dynamics of Structures, 4th edition – Prentice Hall Press – 2012 [2] CHEN W F & HAN D.R.J – Plasticity for Structural Engineers – SpringerVerlag–1990 [3] Đỗ Kiến Quốc & Nguyễn Trọng Phước – Các Phương Pháp Số Trong Động Lực Học Kết Cấu – Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh – 2010 [4] Đỗ Kiến Quốc & Lương Văn Hải – Động Lực Học Kết Cấu – Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh – 2010 B Các nguồn tài liệu điện tử Sách [5] Franklin Y Cheng, Hongpimg Jiang, Kangyu Lou – Smart Structures, Innovative Systems for Seismic Response Control – CRC Press – 2008 [6] John D Homes – Wind Load of Structures – 2001 [7] Leonard Meirovitch – Dynamics and control of structures – John Wiley & Sons – 1990 [8] Mario Paz– Structural Dynamics Theory and computation– Van Nostrand Reinhold Press –1985 Tạp chí [9] K.C.S Kwok, B Samali – Performance of Tuned Mass Dampers Under Wind Loads – 1995 [10] Douglas P Taylor – Seismic Protection with Fluid Viscous Dampers for The Torre Mayor – a 57 – Story Office Tower in Mexico City [11] Douglas P Taylor – Fluid Viscous Dampers for Application of Seismic Energy Dissipation and Seismic Isolation [12] Robert J MCNAMARA and Douglas P Taylor – Fluid Viscous Dampers for High-Rise Buildings Trang 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO [13] Robert J MCNAMARA and Douglas P Taylor – Fluid Viscous Dampers to Reduce Wind-Included Vibration in Tall Building [14] Servio Tulio de la Cruz Chaùidez – Contribution to the Assessment of the Efficiency of Friction Dissipators for Seismic Protection of Buildings [15] Y Ohtori, R E Christenson, B F Spencer–Benchmark Control Problems for Seismically Excited Nonlinear Buildings – JOURNAL OF ENGINEERING MECHANICS © ASCE / APRIL 2004 [16] Y Ribakov–Semi-Active Predictive Control of Nonlinear Structures with Controlled Stiffness Devices and Friction Dampers [17] A.V BHASKARARAO, R.S JANGID – Seismic Response Of Adjacent Buildings Connected With Dampers – 13th WORLD CONFERENCE ON EARTHQUAKE ENGINEERING, VANCOUVER, B.C., CANADA, AUGUST 1-6, 2004, Paper No 3143 [18] S M Dumne and M K Shrimali – Earthquake Performance of Isolated Buildings Connected with MR Dampers – 8th Pacific CONFERENCE ON EARTHQUAKE ENGINEERING, -7 December 2007, Singapore C Các nguồn tài liệu khác Luận văn [19] Bùi Đông Hoàn – Khảo sát tác dụng kháng chấn hệ cản chất lỏng nhớt – Luận văn cao học – 2003 [20] Phạm Nhân Hoà – Assessment of the Efficiency of Friction Dissipators for Seismic Protection of Buildings – Luận văn EMMC – 2005 [21] Đặng Duy Khanh – Điều khiển kết cấu với giải pháp kết hợp hệ cản chất lỏng nhớt hệ cản có độ cứng thay đổi – Luận văn cao học – 2010 [22] Hồ Hoàng Đức Thịnh – Điều khiển chủ động hệ cản đàn nhớt – Luận văn cao học – 2009 [23] Phạm Nhân Hoà – Điều khiển kết cấu chịu tải trọng động đất với hệ cản ma sát biến thiên – Luận văn cao học – 2006 [24] Ngô Minh Khôi – Assessment of the Efficiency of Fluid Viscous Damper for Seismic Protection of Building – Luận văn cao học EMMC – 2007 Trang 78 PHỤ LỤC PHỤ LỤC (Mã nguồn chương trình Mathlab) Input_data.m clear; clc; commandwindow; close all %% Muilti Degree of Freedoom %% Mass ms_b1=5000; % kg n1=length(ms_b1); ms_b2=ms_b1*0.5; n2=length(ms_b2); m=n1-n2; % Weight g=9.81; % m/s^2 Ws_b1=ms_b1*g; Ws_b2=ms_b2*g; Ws_bet=Ws_b1+Ws_b2; %% Stiffness ks_b1=33.24*1e5; % N/m ks_b2=17.70*1e5; % N/m % Damping ratios for first and second modes zeta_b1=0.03; zeta_b2=0.03; %% Connect Mass, Stiffness Matrix- Evaluate the damping Matrix with Rayleigh method % Structure [Ms_b1,Ks_b1]=connection_matrices(ms_b1,ks_b1); [V_b1,eigenvalue_b1]=eig(Ks_b1,Ms_b1); omega_n_b1=diag(eigenvalue_b1.^0.5); T_n_b1=(2*pi)./omega_n_b1; Ds_b1=2*ms_b1*omega_n_b1*zeta_b1; % Structure [Ms_b2,Ks_b2]=connection_matrices(ms_b2,ks_b2); [V_b2,eigenvalue_b2]=eig(Ks_b2,Ms_b2); omega_n_b2=diag(eigenvalue_b2.^0.5); T_n_b2=(2*pi)./omega_n_b2; Ds_b2=2*ms_b2*omega_n_b2*zeta_b2; % Ms=[Ms_b1 zeros(n1,n2);zeros(n2,n1) Ms_b2]; Ks=[Ks_b1 zeros(n1,n2);zeros(n2,n1) Ks_b2]; Ds=[Ds_b1 zeros(n1,n2);zeros(n2,n1) Ds_b2]; %% Time steps t_s=0; t_f=10/4; delta_t=0.0005; t=t_s:delta_t:t_f ; nt=length(t); %% Condition to assessment the error epsilon=1e-6; %% Input load % Seismic loading xdot2g=zeros(1,nt); % % External Force P_b1=zeros(n1,nt); Trang 79 PHỤ LỤC P_b2=zeros(n2,nt); P=[P_b1;P_b2]; % % Total Input Force l=ones(n1+n2,1); loading=-Ms*l*xdot2g+P; % % Reduce the size of the memmory clear P %% Assign initial conditions: xs_0_b1=zeros(n1,1); xs_0_b1(n1,1)=0.1; xsdot_0_b1=zeros(n1,1); xsdot_0_b1(n1,1)=0; % xs_0_b2=zeros(n2,1); xs_0_b2(n2,1)=0; xsdot_0_b2=zeros(n2,1); xsdot_0_b2(n2,1)=0; %% Characteristics of the passive viscous fluid dampers (P-VFD) C_VFD_b1=2*ms_b1*omega_n_b1*5-Ds_b1; alpha_b1=ones(n1,1)*1; % C_VFD_b2=2*ms_b2*omega_n_b2*5-Ds_b2; alpha_b2=ones(n2,1)*1; %% Characteristics of the passive friction dampers (P-FD) k_FD_bet=ones(n2,1).*ks_b2*5000; f_slip_FD_bet=ones(n2,1)*12.25e3; %% Storage the data save data_Input % ======================================================================= %% Response with no control [xs_NCT_method_1,xsdot_NCT_method_1,xsdot2_NCT_method_1]=response_2_adjac ent_buildings_case_VFD_FD_bet_method_1(Ms,Ds,Ks,t,xs_0_b1,xs_0_b2,xsdot_0 _b1,xsdot_0_b2,loading,epsilon,C_VFD_b1*0,C_VFD_b2*0,alpha_b1,alpha_b2,k_ FD_bet*0,f_slip_FD_bet); % [xs_NCT_method_2,xsdot_NCT_method_2,xsdot2_NCT_method_2]=response_2_adjac ent_buildings_case_VFD_FD_bet_method_2(Ms,Ds,Ks,t,xs_0_b1,xs_0_b2,xsdot_0 _b1,xsdot_0_b2,loading,C_VFD_b1*0,C_VFD_b2*0,alpha_b1,alpha_b2,k_FD_bet*0 ,f_slip_FD_bet); save data_NCT %% Response with control in the case of %% the only VFD at the each of the floors clear load data_Input [xs_only_VFD_method_1,xsdot_only_VFD_method_1,xsdot2_only_VFD_method_1,f_ only_VFD_method_1]=response_2_adjacent_buildings_case_VFD_FD_bet_method_1 (Ms,Ds,Ks,t,xs_0_b1,xs_0_b2,xsdot_0_b1,xsdot_0_b2,loading,epsilon,C_VFD_b 1,C_VFD_b2,alpha_b1,alpha_b2,k_FD_bet*0,f_slip_FD_bet); % [xs_only_VFD_method_2,xsdot_only_VFD_method_2,xsdot2_only_VFD_method_2,f_ only_VFD_method_2]=response_2_adjacent_buildings_case_VFD_FD_bet_method_2 (Ms,Ds,Ks,t,xs_0_b1,xs_0_b2,xsdot_0_b1,xsdot_0_b2,loading,C_VFD_b1,C_VFD_ b2,alpha_b1,alpha_b2,k_FD_bet*0,f_slip_FD_bet); save data_only_VFD %% the only FD between the two buildings clear load data_Input [xs_only_FD_bet_method_1,xsdot_only_FD_bet_method_1,xsdot2_only_FD_bet_me thod_1,temp,F_only_FD_bet_method_1]=response_2_adjacent_buildings_case_VF D_FD_bet_method_1(Ms,Ds,Ks,t,xs_0_b1,xs_0_b2,xsdot_0_b1,xsdot_0_b2,loadin Trang 80 PHỤ LỤC g,epsilon,C_VFD_b1*0,C_VFD_b2*0,alpha_b1,alpha_b2,k_FD_bet*0,f_slip_FD_be t); % [xs_only_FD_bet_method_2,xsdot_only_FD_bet_method_2,xsdot2_only_FD_bet_me thod_2,temp,F_only_FD_bet_method_2]=response_2_adjacent_buildings_case_VF D_FD_bet_method_2(Ms,Ds,Ks,t,xs_0_b1,xs_0_b2,xsdot_0_b1,xsdot_0_b2,loadin g,C_VFD_b1*0,C_VFD_b2*0,alpha_b1,alpha_b2,k_FD_bet,f_slip_FD_bet); save data_only_FD_bet %% VFD + FD between the two buildings [xs_VFD_FD_bet_method_1,xsdot_VFD_FD_bet_method_1,xsdot2_VFD_FD_bet_metho d_1,f_VFD_method_1,F_FD_bet_method_1]=response_2_adjacent_buildings_case_ VFD_FD_bet_method_1(Ms,Ds,Ks,t,xs_0_b1,xs_0_b2,xsdot_0_b1,xsdot_0_b2,load ing,epsilon,C_VFD_b1,C_VFD_b2,alpha_b1,alpha_b2,k_FD_bet*0,f_slip_FD_bet) ; % [xs_VFD_FD_bet_method_2,xsdot_VFD_FD_bet_method_2,xsdot2_VFD_FD_bet_metho d_2,f_VFD_method_2,F_FD_bet_method_2]=response_2_adjacent_buildings_case_ VFD_FD_bet_method_2(Ms,Ds,Ks,t,xs_0_b1,xs_0_b2,xsdot_0_b1,xsdot_0_b2,load ing,C_VFD_b1,C_VFD_b2,alpha_b1,alpha_b2,k_FD_bet,f_slip_FD_bet); save data_VFD_FD % Plot_result_building_1 Trang 81 PHỤ LỤC FUNCTION: response_2_adjacent_buildings_case_VFD_FD_bet_method_1 function [xs_VFD_FD_bet,xsdot_VFD_FD_bet,xsdot2_VFD_FD_bet,f_VFD_storage,F_FD_bet_ storage]=response_2_adjacent_buildings_case_VFD_FD_bet_method_1 (Ms,Ds,Ks,t,xs_0_b1,xs_0_b2,xsdot_0_b1,xsdot_0_b2,loading,epsilon,C_VFD_b 1,C_VFD_b2,alpha_b1,alpha_b2,k_FD_bet,f_slip_FD_bet) %% Time Newmark Method %% Initial Values n1=length(xs_0_b1); n2=length(xs_0_b2); nt=length(t); delta_t=t(2)-t(1); % Set the response of the structure in advance % Response xs_VFD_FD_bet=zeros(n1+n2,nt); xsdot_VFD_FD_bet=zeros(n1+n2,nt); xsdot2_VFD_FD_bet=zeros(n1+n2,nt); % % Force f_VFD_storage=zeros(n1+n2,nt); F_FD_bet_storage=zeros(n1+n2,nt); % ======================================================================= %% Calculate the intial force % VFD forces in each of the floors [F_VFD_0_b1,f_VFD_0_b1]=calculate_VFD_force_vector_in_each_of_floors(xsdo t_0_b1,C_VFD_b1,alpha_b1); [F_VFD_0_b2,f_VFD_0_b2]=calculate_VFD_force_vector_in_each_of_floors(xsdo t_0_b2,C_VFD_b2,alpha_b2); F_VFD_0=[F_VFD_0_b1;F_VFD_0_b2]; f_VFD_0=[f_VFD_0_b1;f_VFD_0_b2]; % % FD Forces between buildings [F_FD_0_bet]=calculate_FD_force_between_two_buildings(xs_0_b1,xs_0_b2,xsd ot_0_b1,xsdot_0_b2,k_FD_bet,f_slip_FD_bet); % loading_eff(:,1)=loading(:,1)-F_VFD_0+F_FD_0_bet; xs_0=[xs_0_b1;xs_0_b2]; % Only used once xsdot_0=[xsdot_0_b1;xsdot_0_b2]; % Only used once xsdot2_0=Ms\(loading_eff(:,1)-Ds*xsdot_0-Ks*xs_0); % Only used once %% Storage the data xs_VFD_FD_bet(:,1)=xs_0; xsdot_VFD_FD_bet(:,1)=xsdot_0; xsdot2_VFD_FD_bet(:,1)=xsdot2_0; f_VFD_storage(:,1)=f_VFD_0; F_FD_bet_storage(:,1)=F_FD_0_bet; %% Calculate the next values (from j=2 to j=nt) % Assign the intial conditions F_VFD=F_VFD_0; F_FD_bet=F_FD_0_bet; xsdot2=xsdot2_0; for j=2:nt result_3=1; while result_3 F_FD_bet_assumed=F_FD_bet; VFD force vector between buildings Trang 82 % Assume the initial value of PHỤ LỤC result_2=1; while result_2 F_VFD_assumed=F_VFD; % Assume the initial value of VFD force vector at each of the floors loading_eff(:,j)=loading(:,j)-F_VFD+F_FD_bet; result_1=1; while result_1 xsdot2_assumed=xsdot2; % Assume the initial value of acceleration xs=xs_0+delta_t*xsdot_0+delta_t^2/6*(2*xsdot2_0+xsdot2_assumed); Calculate the displacement and velocity xsdot=xsdot_0+delta_t/2*(xsdot2_0+xsdot2_assumed); % xsdot2=Ms\(loading_eff(:,j)-Ds*xsdot-Ks*xs); % Recalculate the value of acceleration [result_1]=compare(xsdot2,xsdot2_assumed,epsilon); % Check the converge of acceleration value end % Recalculate the value of VFD force vector in each of the floors xsdot_b1=xsdot(1:n1,1); xsdot_b2=xsdot(n1+1:n1+n2,1); [F_VFD_b1,f_VFD_b1]=calculate_VFD_force_vector_in_each_of_floors(xsdot_b1 ,C_VFD_b1,alpha_b1); [F_VFD_b2,f_VFD_b2]=calculate_VFD_force_vector_in_each_of_floors(xsdot_b2 ,C_VFD_b2,alpha_b2); % Assemble the total VFD force vector F_VFD=[F_VFD_b1;F_VFD_b2]; f_VFD=[f_VFD_b1;f_VFD_b2]; [result_2]=compare(F_VFD,F_VFD_assumed,epsilon); % Check the converge end % Recalculate the value of FD force vector between buildings xs_b1=xs(1:n1,1); xs_b2=xs(n1+1:n1+n2,1); [F_FD_bet]=calculate_FD_force_between_two_buildings(xs_b1,xs_b2,xsdot_b1, xsdot_b2,k_FD_bet,f_slip_FD_bet); [result_3]=compare(F_FD_bet,F_FD_bet_assumed,epsilon); % Check the converge end % Store the data xs_VFD_FD_bet(:,j)=xs; xsdot_VFD_FD_bet(:,j)=xsdot; xsdot2_VFD_FD_bet(:,j)=xsdot2; % f_VFD_storage(:,j)=f_VFD; F_FD_bet_storage(:,j)=F_FD_bet; % % Assign the intial conditions xs_0=xs; xsdot_0=xsdot; xsdot2_0=xsdot2; end Trang 83 PHỤ LỤC FUNCTION: response_2_adjacent_buildings_case_VFD_FD_bet_method_2 function [xs,xsdot,xsdot2,f_VFD_storage,F_FD_bet_storage]= response_2_adjacent_buildings_case_VFD_FD_bet_method_2 (Ms,Ds,Ks,t,xs_0_b1,xs_0_b2,xsdot_0_b1,xsdot_0_b2,loading,C_VFD_b1,C_VFD_ b2,alpha_b1,alpha_b2,k_FD_bet,f_slip_FD_bet) %% Time Newmark Method with Linear acceleration method gamma=1/2; beta=1/6; %% Initial Values n1=length(xs_0_b1); n2=length(xs_0_b2); n=n1+n2; nt=length(t); delta_t=t(2)-t(1); % Set the response of the structure in advance % Response xs=zeros(n1+n2,nt); xsdot=zeros(n1+n2,nt); xsdot2=zeros(n1+n2,nt); % % Force F_VFD_storage=zeros(n1+n2,nt); f_VFD_storage=zeros(n1+n2,nt); F_FD_bet_storage=zeros(n1+n2,nt); % ======================================================================= %% Calculate the intial force % VFD forces in each of the floors [F_VFD_0_b1,f_VFD_0_b1]=calculate_VFD_force_vector_in_each_of_floors(xsdo t_0_b1,C_VFD_b1,alpha_b1); [F_VFD_0_b2,f_VFD_0_b2]=calculate_VFD_force_vector_in_each_of_floors(xsdo t_0_b2,C_VFD_b2,alpha_b2); F_VFD_0=[F_VFD_0_b1;F_VFD_0_b2]; f_VFD_0=[f_VFD_0_b1;f_VFD_0_b2]; % % FD Forces Between buildings [F_FD_0_bet]=calculate_FD_force_between_two_buildings(xs_0_b1,xs_0_b2,xsd ot_0_b1,xsdot_0_b2,k_FD_bet,f_slip_FD_bet); % loading_eff(:,1)=loading(:,1)-F_VFD_0+F_FD_0_bet; xs_0=[xs_0_b1;xs_0_b2]; % Only used once xsdot_0=[xsdot_0_b1;xsdot_0_b2]; % Only used once xsdot2_0=Ms\(loading_eff(:,1)-Ds*xsdot_0-Ks*xs_0); % Only used once %% Storage the data xs(:,1)=xs_0; xsdot(:,1)=xsdot_0; xsdot2(:,1)=xsdot2_0; F_VFD_storage(:,1)=F_VFD_0; f_VFD_storage(:,1)=f_VFD_0; F_FD_bet_storage(:,1)=F_FD_0_bet; delta_xs=zeros(n,nt); delta_xsdot=zeros(n,nt); delta_P_j=zeros(n,nt); delta_P_j_cir=zeros(n,nt); Trang 84 PHỤ LỤC %% External and Earthquake load P_j=loading; for j=1:nt-1 delta_P_j(:,j)=P_j(:,j+1)-P_j(:,j); end %% xdot2_0 xsdot2(:,1)=Ms\(P_j(:,1)-Ds*xsdot(:,1)-Ks*xs(:,1)); %% Calculations for each time steps for j = 2:nt % k_cir=Ks+1/beta/delta_t^2*Ms+gamma/beta/delta_t*Ds; delta_P_j_cir(:,j)=delta_P_j(:,j-1)+(Ms*1/beta/delta_t+ Ds*gamma/beta)*xsdot(:,j1)+(Ms*1/2/beta+Ds*delta_t*(gamma/2/beta-1))*xsdot2(:,j-1); delta_xs(:,j)=k_cir\delta_P_j_cir(:,j); delta_xsdot(:,j)=gamma/beta/delta_t*delta_xs(:,j)gamma/beta*xsdot(:,j-1)+(1-gamma/2/beta)*delta_t*xsdot2(:,j-1); xs(:,j)=xs(:,j-1)+delta_xs(:,j); xsdot(:,j)=xsdot(:,j-1)+delta_xsdot(:,j); % % Calculate the value of VFD force vector in each of the floors xsdot_b1=xsdot(1:n1,j); xsdot_b2=xsdot(n1+1:n1+n2,j); [F_VFD_b1,f_VFD_b1]=calculate_VFD_force_vector_in_each_of_floors(xsdot_b1 ,C_VFD_b1,alpha_b1); [F_VFD_b2,f_VFD_b2]=calculate_VFD_force_vector_in_each_of_floors(xsdot_b2 ,C_VFD_b2,alpha_b2); % Assemble the total VFD force vector F_VFD_storage(:,j)=[F_VFD_b1;F_VFD_b2]; f_VFD_storage(:,j)=[f_VFD_b1;f_VFD_b2]; % % Calculate the value of VFD force vector between buildings xs_b1=xs(1:n1,j); xs_b2=xs(n1+1:n1+n2,j); [F_FD_bet_storage(:,j)]=calculate_FD_force_between_two_buildings(xs_b1,xs _b2,xsdot_b1,xsdot_b2,k_FD_bet,f_slip_FD_bet); xsdot2(:,j)=Ms\(P_j(:,j)-Ds*xsdot(:,j)-Ks*xs(:,j)F_VFD_storage(:,j)+F_FD_bet_storage(:,j)); end Trang 85 PHỤ LỤC function [F_VFD,f_VFD]=calculate_VFD_force_vector_in_each_of_floors(xsdot,C_VFD,al pha) %% Calcualte VFD forces in each of the floors % ======================================================================= n=length(xsdot); f_VFD=zeros(n,1); F_VFD=zeros(n,1); % % Calculate VFD force at the 1st floor f_VFD(1,1)=C_VFD(1,1)*abs(xsdot(1,1))^alpha(1,1)*sign(xsdot(1,1)); % Calculate VFD force at the ith floor for i=2:n f_VFD(i,1)=C_VFD(i,1)*abs(xsdot(i,1)-xsdot(i1,1))^alpha(i,1)*sign(xsdot(i,1)-xsdot(i-1,1)); end % % Assemble the VFD force vector in each of the floors for i=1:n-1 F_VFD(i,1)=f_VFD(i,1)-f_VFD(i+1,1); end F_VFD(n,1)=f_VFD(n,1); Trang 86 PHỤ LỤC function [F_FD,f_FD]=calculate_FD_force_vector_in_each_of_floors(xs,xsdot,k_FD,f_s lip_FD) %% Calcualte FD forces in each of the floors % ======================================================================= n=length(xs); f_FD=zeros(n,1); F_FD=zeros(n,1); % % Calculate FD force at the 1st floor f_FD(1,1)=k_FD(1,1)*abs(xs(1,1))*sign(xsdot(1,1)); if k_FD(1,1)*abs(xs(1,1))>=f_slip_FD(1,1) f_FD(1,1)=f_slip_FD(1,1)*sign(xsdot(1,1)); end % Calculate FD force at the ith floor for i=2:n f_FD(i,1)=k_FD(i,1)*abs(xs(i,1)-xs(i-1,1))*sign(xsdot(i,1)-xsdot(i1,1)); if k_FD(i,1)*abs(xs(i,1)-xs(i-1,1))>=f_slip_FD(i,1) f_FD(i,1)=f_slip_FD(i,1)*sign(xsdot(i,1)-xsdot(i-1,1)); end end % % Assemble the FD force vector in each of the floors for i=1:n-1 F_FD(i,1)=f_FD(i,1)-f_FD(i+1,1); end F_FD(n,1)=f_FD(n,1); Trang 87 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: HỒ VIẾT TIÊN PHƯỚC Ngày tháng năm sinh: 24-12-1972 Nơi sinh: TP.ĐÀ NẴNG Địa liên lạc: C/cư Him Lam Nam Khánh – F5 – Q8 – Đường Tạ Quang Bửu – TP HCM Điện thoại: 0909440377 Email: phuocho72@gmail.com QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 1998-2003 : Tốt nghiệp Đại Học Mở TPHCM 2010 – 2013 : Cao học Trường Đại học Bách Khoa -TPHCM ... TÀI: Điều khiển kết cấu kết hợp hệ cản ma sát hệ cản nhớt II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Khảo sát phân tích đáp ứng động lực học kết cấu điều khiển dao động kết cấu kết hợp hệ cản ma sát hệ cản nhớt. .. [12][19][24] 10 2.3 HỆ CẢN MA SÁT (FD) ĐƯỢC ĐIỀU KHIỂN BỊ ĐỘNG [17] 12 CHƯƠNG HỆ HAI KẾT CẤU LIỀN KỀ ĐƯỢC TRANG BỊ HỆ CẢN CHẤT LỎNG NHỚT VÀ HỆ CẢN MA SÁT 14 3.1 HỆ KẾT CẤU HAI TÒA NHÀ –... Khanh – Điều khiển kết cấu với giải pháp kết hợp hệ cản chất lỏng nhớt hệ cản có độ cứng thay đổi điều khiển bị động – 2010  Võ Ngọc Thắng – Điều khiển hỗn hợp hệ cản có độ cứng thay đổi hệ cản