Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, Số 43A, 2020 HIỆU QUẢ CỦA GỐI CON LẮC MA SÁT ĐÔI CHO CƠNG TRÌNH CÁCH CHẤN Ở VIỆT NAM NGUYỄN VĂN NAM Khoa Kỹ thuật Xây dựng, Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh nguyenvannam@iuh.edu.vn Tóm tắt Gối lắc ma sát đôi (gối DFP) dạng cải tiến gối lắc ma sát đơn Gối DFP có giới hạn chuyển vị ngang lớn so với gối SFP với kích thước Dạng gối có hệ số ma sát mặt tiếp xúc khác nhau, làm tăng hiệu cho kết cấu cách chấn Mục đích nghiên cứu đánh giá hiệu giảm chấn gối DFP cho công trình chịu động đất Việt Nam Phân tích mơ hình hai chiều (2D) cho kết cấu nhà tầng hai trường hợp: kết cấu ngàm cứng kết cấu cách chấn gối DFP chịu động đất tiến hành Dữ liệu gia tốc bảy băng gia tốc lựa chọn hiệu chỉnh phù hợp với điều kiện động đất Việt Nam Mức nguy động đất phân tích hai cấp độ là: động đất mạnh với xác xuất 10% 50 năm động đất mạnh với xác xuất 2% 50 năm Kết phân tích cho thấy gối DFP hiệu việc bảo vệ cơng trình nhiều cấp động đất khác Từ khóa cách chấn đáy, gối cách chấn, điều khiển kết cấu, thiết kế kháng chấn, động đất EFFECTIVENESS OF DOUBLE FRICTION PENDULUM BEARING FOR SEISMICALLY ISOLATED BUILDINGS IN VIETNAM Abstract Double friction pendulum bearings (DFP bearings) are an improved form of single friction pendulum bearings (SFP bearings) A DFP bearing increases the displacement limit compared to an SFP bearing with the same size This bearing type also allows different friction coefficient between contact surfaces thus improves performance of isolated building The purpose of this study is to evaluate the seismic effectiveness of DFP bearings for buildings in Vietnam Analysis of a simplified two-dimensional (2D) model of a 5-storey building subjected to earthquakes in two cases: without and with DFP bearings is conducted Ground motion data includes seven acceleration records selected and scaled to fit earthquake conditions in Vietnam Two earthquake levels, including strong earthquake level with 10% probability of exceedance in 50 years and very strong earthquake level with 2% probability of exceedance in 50 years, were analyzed The results show that DFP bearings are very effective in protecting the building under these earthquake levels Keywords base isolation, seismic isolation bearings, control structure, earthquake resistant design, earthquake GIỚI THIỆU Động đất hiểm họa thiên nhiên, gây tổn thất lớn kinh tế, cướp nhiều sinh mạng người Trong lịch sử, có nhiều trận động đất xảy để lại tổn thất lớn người tài sản, kể đến như: trận động đất mạnh 9,3 độ richter kéo theo sóng thần ngồi khơi đảo Sumatra, Tây Indonesia (2004), Nhật Bản năm 2011 gây cố liên tiếp Nhà máy Điện hạt nhân Fukushima, …Ở Việt Nam, không nằm vùng động đất mạnh gần xảy dư chấn, gây rung lắc cho nhiều cơng trình xây dựng [1-3] Hà Nội dự báo xảy động đất cấp [4] Hiện nay, thiết kế kháng chấn cho cơng trình xây dựng Việt Nam bắt buộc [5] Tuy nhiên, thiết kế theo quan điểm truyền thống Xu hướng thiết kế kháng chấn giới theo quan điểm đại, gắn với kỹ thuật điều khiển kết cấu [6] Quan điểm thiết kế chưa phát triển Việt Nam Một kỹ thuật điều khiển kết cấu mang lại hiệu tốt thiết kế kháng chấn kỹ thuật cách chấn đáy, kỹ thuật điều khiển kết cấu bị động Với kỹ thuật này, người thiết kế kháng chấn sử dụng gối cách chấn đặt chèn kết cấu bên © 2020 Trường Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 44 HIỆU QUẢ CỦA GỐI CON LẮC MA SÁT ĐƠI CHO CƠNG TRÌNH CÁCH CHẤN Ở VIỆT NAM móng cơng trình Những gối có độ cứng ngang nhỏ nên làm cho kết cấu mềm đi, chu kỳ tăng lên tránh xa vùng chu kỳ trội băng gia tốc Nguồn lượng động đất bị cách ly khỏi cơng trình Do đó, phản ứng kết cấu giảm đi, làm cho cơng trình đứng vững trận động đất [7] Gối lắc ma sát đôi (Double Friction Pendulum bearing, gối DFP) chế tạo từ kim loại chống rỉ, có cấu tạo Hình mơ tả chi tiết nghiên cứu Fenz cộng [8] Đây dạng gối cách chấn sử dụng rộng rãi năm gần có cải tiến đáng kể Cấu tạo gối gồm hai mặt cong bán kính R1 R2, bên có lắc trượt mặt cong này, hệ số ma sát tương ứng lắc mặt cong 1 2 Trong đó, hệ số ma sát 1 nhỏ 2, bán kính hai mặt cong (R1 = R2) Hệ số ma sát lắc mặt cong thường nhỏ (từ 1% đến 15%) Để đảm bảo có hệ số ma sát này, bề mặt lắc mặt cong phủ lớp vật liệu Teflon Khả chuyển vị ngang gối d1 + d2 Con lắc cấu tạo có khớp xoay để đảm bảo phân bố áp lực đồng lắc chuyển động, tránh phá hoại cục Các giá trị h1 h2 chiều cao lắc Thiết kế gối DFP bắt nguồn từ sáng kiến Touaillon năm 1870 [9], sử dụng viên bi tròn lăn mặt cong hệ lập móng Trước nghiên cứu Fenz cộng gối DFP [8], số kết nghiên cứu gối DFP công bố bỡi Tsai [10], Hyakuda cộng [11] Những nghiên cứu bước đầu đã trình bày cải tiến gối DFP so với gối lắc ma sát đơn có đánh giá hiệu giảm chấn Tuy nhiên, cịn mang tính rời rạc (a) (b) Hình1: Gối lắc ma sát đôi, gối DFP (a) Cấu tạo bên trong, (b) Mặt cắt ngang [12] Hiện nay, nước tiên tiến Mỹ, Nhật,… việc sử dụng gối DFP thiết kế kháng chấn trở nên phổ biến khẳng định Đặc biệt, với cấu tạo trên, gối DFP có làm việc linh động, đáp ứng nhiều cấp động đất khác Do đó, gối DFP phù hợp cho thiết kế kháng chấn đa mục tiêu Đây xu hướng thiết kế mới, phát triển thời gian gần Ở Việt Nam, thiết kế kháng chấn theo quan điểm đại gắn với kỹ thuật điều khiển kết cấu nói chung, kỹ thuật cách chấn đáy nói riêng chưa nghiên cứu đầy đủ Bài báo phân tích ứng xử kết cấu cách chấn gối DFP chịu động đất điều kiện băng gia tốc tương tự Việt Nam Bước đầu kết nghiên cứu đánh giá hiệu giảm chấn gối DFP cho công trình xây dựng Việt Nam THIẾT LẬP MƠ HÌNH KẾT CẤU 2.1 Chuyển động mơ hình gối DFP Dưới tác động chuyển động nền, trượt ngang tương đối lắc mặt cong xảy Quá trình trượt gối từ lúc bắt đầu đạt chuyển vị lớn trải qua giai đoạn trượt khác nhau, Fenz cộng mô tả chi tiết nghiên cứu [8] [12] Giai đoạn I: Khi chuyển động đủ lớn, lực ngang gối F lớn lực ma sát Ff1 mặt 1, mặt trượt trước (mặt chưa trượt) Giai đoạn II: Khi lực ngang gối F lớn lực ma sát Ff2 mặt 2, mặt trượt với mặt (cả hai mặt trượt) Giai đoạn III: Khi chuyển vị ngang mặt đạt giá trị lớn (bằng © 2020 Trường Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh HIỆU QUẢ CỦA GỐI CON LẮC MA SÁT ĐƠI CHO CƠNG TRÌNH CÁCH CHẤN Ở VIỆT NAM 45 d1), xuất lực va chạm Fr1 ngăn chuyển động mặt 1, lúc trượt xảy mặt (mặt dừng trượt) Khi mặt đạt chuyển vị lớn (bằng d2), gối đạt chuyển vị lớn nhất, lực va chạm Fr2 xuất mặt Mơ hình gối DFP với ý tưởng xem gối DFP phần tử ma sát [12] nối tiếp Phần tử thứ trượt mặt với đặc trưng vật lý là: khối lượng mb1, độ cứng kb1, hệ số ma sát 1e khả trượt d1 Phần tử thứ hai trượt mặt với đặc trưng vật lý là: khối lượng mb2, độ cứng kb2, hệ số ma sát 2e khả trượt d2 F/W k b1 k b2 1e 2e d1 d2 F/W Hình 2: Mơ hình nối tiếp gối DFP [12] Những thơng số vật lý hai phần tử ma sát nối tiếp mơ hình xác định theo phương trình sau Độ cứng lò xo phần tử gối Phương trình (1) [12] W kb1 R h 1 (1) W k b R2 h2 đó: W tổng trọng lượng kết cấu bên trên, Ri hi Hình Những thành phần hệ số ma sát 1e 2e thay đổi, phụ thuộc vào vận tốc trượt áp lược bề mặt xác định theo Phương trình (2) [13]: (2) e max ( max min )e u đó: max min hệ số ma sát ứng với vận tốc trượt lớn nhỏ lắc mặt cong, (s/m) số phụ thuộc vào áp lực bề mặt ứng với vật liệu u vận tốc trượt Khối lượng mb2 phần tử gối lấy khối lượng tầng bên gối Khối lượng mb1 nhỏ (khối lượng lắc) Khả trượt d1 d2 kích thước Hình 2.2 Mơ hình kết cấu cách chấn gối DFP Mơ hình chiều (2D) kết cấu nhà n tầng cách chấn gối DFP chịu động đất thiết lập sau Ở đây, kết cấu giả thiết với sàn tuyệt đối cứng, bỏ qua chuyển vị xoay, tầng thể khối lượng gồm bậc tự chuyển vị theo phương ngang Các đặc trương vật lý bậc tự bao gồm: khối lượng mi, độ cứng ngang ki hệ số cản ci Kết nối mơ hình nối tiếp gối DFP Hình với mơ hình kết cấu, ta thiết lập mơ hình 2D kết cấu cách chấn gối DFP chịu động đất thiết lập Hình Mơ hình gồm (n+2) khối lượng có (2n +4) bậc tự Mơ hình phân tích với giả thiết ứng xử kết cấu bên đàn hồi tuyến tính, ứng xử gối phi tuyến Phương trình vi phân chuyển động hệ theo phương x y thiết lập sở cân động theo nguyên lý D’Alembert cho khối lượng chuyển động mơ hình Ứng xử kết cấu chịu động đất xác định theo lịch sử thời gian cách giải phương trình vi phân chuyển động phương pháp số lập trình ngơn ngữ Matlab © 2020 Trường Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 46 HIỆU QUẢ CỦA GỐI CON LẮC MA SÁT ĐƠI CHO CƠNG TRÌNH CÁCH CHẤN Ở VIỆT NAM unx u1x m1 k b2 mb2 e mb1 e x z ub1y y k b1 Goái DFP ub2y ugx csy c1x ugy mb2 d2 d 2e mb1 cny k 1x e k ny ub2x d 1e d1 k b2 u1y e ub1x k 1y k b1 mn cnx Gối DFP uny k nx Hình 3: Mơ hình 2D kết cấu cách chấn gối DFP chịu động đất Thành phần lực ma sát gối mặt trượt theo phương x y xác định theo mơ hình dẻo (Viscoplasticity model, mơ hình Bouc - Wen hiệu chỉnh) sau [14]: Ffix ieWZ ix (3) Ffiy ieWZiy đó: hệ số ma sát ie xác định theo Phương trình số Vận tốc trượt phương trình tổng hợp từ thành phần theo phương x y xác định theo Nagarajaiah (1991) [14] Phương trình ui uix2 uiy2 (4) Hàm biến trễ Zix Ziy xác định theo mơ hình chuyển động phương Park Wen, Nagarajaiah cộng (1991) [14] từ hệ Phương trình vi phân Z x Z y ( sign(uby Z y ) ) ubx Z xY Aubx Z x2 ( sign(ubx Z x ) ) (5) Z Y Auby Z Z ( sign(u Z ) ) Z y2 ( sign(uby Z y ) ) uby bx x y x y đó: khoảng dịch chuyển dẻo Y hệ số A, đại lượng không thứ nguyên xác định theo nghiên cứu Constantinou [13], giá trị lấy sau: Y = 0.25 mm, A = 1, Các thành phần lực va chạm mặt cong lắc đạt dịch chuyển lớn xác định theo Phương trình [12] Fr1 k r1 ( ub1 d1 ) sign(ub1 ) H ( ub1 d1 ) (6) Fr kr ( ub ub1 d )sign (ub ub1 ) H ( ub ub1 d ) đó: chuyển vị mặt cong ui tổng hợp từ thành phần theo phương x y tính Phương trình 7, H giá trị hàm Heaviside kr độ cứng lúc va chạm có giá trị lớn © 2020 Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh HIỆU QUẢ CỦA GỐI CON LẮC MA SÁT ĐƠI CHO CƠNG TRÌNH CÁCH CHẤN Ở VIỆT NAM ui uix2 uiy2 47 (7) PHÂN TÍCH VÍ DỤ SỐ Để minh họa kết mơ hình lý thuyết đánh giá hiệu giảm chấn gối DFP, nghiên cứu tiến hành phân tích ví dụ số kết cấu nhà tầng thép chịu động đất cho trường hợp: kết cấu ngàm cứng kết cấu cách chấn gối DFP Thông qua kết phân tích, hiệu giảm chấn gối DFP đánh giá 3.1 Thông số kết cấu phân tích gối DFP Kết cấu chọn phân tích nhà tầng thép, tỉ số cản Kết cấu lấy mô hình thí nghiệm tỉ lệ thật nhóm nghiên cứu Ryan cộng [16] Quy mô kết cấu phù hợp hiệu kháng chấn cao áp dụng kỹ thuật cách chấn đáy Theo nghiên cứu trước nhóm tác giả [15], hiệu cách chấn gối lắc ma sát đơn (gối SFP) cho kết cấu khảo sát đánh giá tốt Những thông số kết cấu Bảng Bảng 1: Thông số kết cấu Tầng Khối lượng (kN.s2/mm) Độ cứng (kx = ky) (kN/mm) 0.0824 131 0.0814 105 0.0811 93.3 0.0801 76.2 0.1199 61.1 Thông số kỹ thuật gối DFP chọn cho phân tích chọn dựa số nghiên cứu trước [12], [15], có thơng số kỹ thuật chọn cho gối Hình 10 bao gồm: R1 = R2 = 3000 mm, h1 = 32 mm, h2 = 40 mm, d1 = d2 = 300 mm, 1 = 0.01 - 0.02, 2 = 0.02 - 0.04 Thông số hiệu chỉnh biến trễ Z: A = 1; Y = 0.25 mm; = 0.9; = 0.1; = [13] Thông số hiệu chỉnh hệ số ma sát phụ thuộc vận tốc trượt: = 0.02 s/mm [13] Thông số kết cấu bên gối DFP phân tích chọn giống nghiên cứu trước nhóm tác giả N Nguyễn [15] Ở nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu sử dụng gối lắc ma sát đơn (gối SFP) Với kết phân tích này, ngồi việc đánh giá hiệu gối DFP, ta sơ so sánh hiệu làm việc gối DFP SFP 3.2 Dữ liệu gia tốc phân tích Dữ liệu gia tốc băng gia tốc thực trận động đất lấy từ trung tâm nghiên cứu động đất Thái Bình Dương đại học Berkeley, Mỹ (PEER) [17], tương thích độ lớn điều kiện đất Hà Nội, thể qua thông số tổng hợp Bảng Trong phân tích theo lịch sử thời gian, số lượng băng gia tốc cần thiết cho phân tích bảy [18] giá trị sử dụng thiết kế trung bình từ bảy kết phân tích ứng với băng gia tốc Trong phân tích ví dụ, hai mức cấp độ động đất thực Cấp thứ ứng với mức động đất mạnh (xác xuất 10% 50 năm, chu kỳ lặp 475 năm) gọi cấp DBE (Design Basis Earthquake) Cấp thứ hai ứng với mức mạnh (xác xuất 2% 50 năm, chu kỳ lặp 2475 năm) gọi cấp MCE (Maximum Considered Earthquake) Gia tốc thiết kế cho mức tương ứng 0.108g 0.24g Phổ phản ứng đàn hồi theo phương ngang mức cho đất loại D xây dựng Hình [5] Để cho phổ gia tốc trung bình từ băng gia tốc chọn gần với phổ Hình 4, ta tiến hành hiệu chỉnh độ lớn băng gia tốc hệ số nhân SF xác định Phương trình [16] T2 SF S aG 1.3S aC dT T1 T2 S (8) aG dT T1 đó: T1 đến T2 vùng chu kỳ ảnh hưởng Với kết cấu ngàm cứng T1 = 0.2T T2 = 1.5T (trong đó: T chu kỳ kết cấu ngàm cứng) Với kết cấu cách chấn T1 = 0.5TD T2 = 1.25TM (trong © 2020 Trường Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 48 HIỆU QUẢ CỦA GỐI CON LẮC MA SÁT ĐƠI CHO CƠNG TRÌNH CÁCH CHẤN Ở VIỆT NAM đó: TD chu kỳ hiệu ứng với cấp độ DBE TM ứng với cấp độ MCE kết cấu cách chấn) (theo ASCE 7-2010) [18] SaC giá trị phổ mục tiêu thiết kế SaG phổ gia tốc Bảng 2: Thông số gia tốc Số hiệu 326 334 718 729 759 962 178 TT Trận động đất Coalinga-01 (PAC) Coalinga-01 (PAF) Superstition Hills01 (IVW) Superstition Hills02 (SUH) Loma Prieta (FOC) Northridge-01 (WAT) Imperial Valley06 (ELC) 6.36 Rrup (km) 44.72 vs,30 (m/s) 173.02 PGA (g) x y 0.110 0.110 6.36 41.99 178.27 0.143 0.110 6.22 17.59 179 0.133 0.131 6.54 23.85 179 0.179 0.206 6.93 49.94 116.35 0.257 0.284 1989 Vị trí (Ký hiệu) Parkfield - Cholame 2WA Parkfield - Fault Zone Imperial Valley Wildlife Liquefaction Imperial Valley Wildlife Liquefaction Foster City - APEEL 1994 Carson - Water St 6.69 49.81 160.58 0.092 0.088 1979 El Centro Array #3 6.5 12.85 162.94 0.180 0.215 Năm 1983 1983 1987 1987 Mw Hình 4: Phổ phản ứng đàn hồi theo phương ngang Sau hiệu chỉnh, phổ mục tiêu thiết kế tiệm cận với phổ trung bình băng gia tốc vùng chu kỳ ảnh hưởng, thể Hình (a) (b) Hình 5: Phổ mục tiêu thiết kế Phổ trung bình sau hiệu chỉnh (a) cấp DBE, (b) cấp MCE © 2020 Trường Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh HIỆU QUẢ CỦA GỐI CON LẮC MA SÁT ĐƠI CHO CƠNG TRÌNH CÁCH CHẤN Ở VIỆT NAM 49 3.3 Kết phân tích thảo luận Phân tích theo lịch sử thời gian mơ hình kết cấu: ngàm cứng cách chấn gối DFP chịu 07 băng gia tốc cấp DBE Kết trung bình từ 07 trường hợp phân tích tổng hợp Bảng Trong đó, kết ứng xử kết cấu tổng hợp theo phương pháp bậc tổng bình phương (the square root of sum of squares, SRSS) Bảng 3: Kết phân tích với cấp DBE Tầng Gia tốc (g) Lực cắt (.103 kN) Lực cắt đáy (.103 kN) Chuyển vị gối (cm) Kết cấu ngàm KC cách chấn Kết cấu ngàm KC cách chấn Kết cấu ngàm KC cách chấn Kết cấu ngàm KC cách chấn Giá trị 0.30 0.10 2.88 0.18 Giảm (%) 66 93 Giá trị 0.49 0.09 2.71 0.18 Giảm (%) 83 93 Giá Giảm trị (%) 0.66 88 0.08 2.38 93 0.17 2.89 0.28 (giảm: 90%) 8.3 Giá trị 0.85 0.08 1.89 0.17 Giảm (%) 90 91 Giá trị 1.05 0.11 1.24 0.13 Giảm (%) 89 89 Theo kết này, ta thấy hiệu giảm chấn gối DFP trường hợp tốt Gia tốc tuyệt đối tầng giảm từ 66% đến 90% Lực cắt tầng cho kết tốt, giảm từ 89% đến 93% Tổng lực ngang đáy cơng trình giảm 90% Chuyển vị gối 8.3 cm Kết cho thấy gối dịch chuyển chủ yếu mặt cong (có hệ số ma sát nhỏ), cấp động đất DBE nhỏ nên gối chuyển động giai đoạn I Hình mơ tả giá trị gia tốc tuyệt đối tầng chuyển vị tương đối tầng kết cấu ngàm cứng cách chấn gối DFP Ta thấy với kết cấu cách chấn ứng xử tầng giảm nhiều có giá trị gần Điều mô tả cách ly kết cấu khỏi chuyển động nền, kết cấu khối cứng nên trên, giá trị ứng xử tầng gần (a) (b) Hình 6: Ứng xử kết cấu tầng với cấp DBE (a) Gia tốc, (b) Chuyển vị tương đối Thực phân tích tổng hợp kết tương tự cấp động đất DBE, kết cho trường hợp phân tích với cấp động đất MCE trình bày Bảng Theo kết Bảng 4, hiệu gối DFP cho cấp MCE cao cấp DBE Điều cho thấy, gối DFP có hiệu cao với cấp động đất mạnh, có ý nghĩa thiết kế kháng chấn Chuyển vị gối trường hợp 25 cm Kết hợp với kết đường ứng xử trễ gối Hình 12, ta nhận thấy gối làm việc giai đoạn II Chuyển động lắc diễn hai mặt cong gối © 2020 Trường Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 50 HIỆU QUẢ CỦA GỐI CON LẮC MA SÁT ĐÔI CHO CÔNG TRÌNH CÁCH CHẤN Ở VIỆT NAM Bảng 4: Kết phân tích với cấp MCE Tầng Gia tốc (g) Lực cắt (.103 kN) Lực cắt đáy (.103 kN) Chuyển vị gối (cm) Kết cấu ngàm KC cách chấn Kết cấu ngàm KC cách chấn Kết cấu ngàm KC cách chấn Kết cấu ngàm KC cách chấn Giá trị 0.67 0.16 7.27 0.36 Giảm (%) 76 95 Giá trị 1.14 0.14 6.84 0.34 Giảm (%) 88 95 Giá Giảm trị (%) 1.64 92 0.13 5.98 95 0.30 7.27 0.44 (giảm: 94%) 25 Giá trị 2.14 0.13 4.70 0.28 Giảm (%) 94 94 Giá trị 2.58 0.18 3.03 0.18 Giảm (%) 93 94 Kết ứng xử kết cấu ngàm cứng cách chấn gối DFP với cấp động đất MCE trình bày Hình Kết tương tự cấp động đất DBE (a) (b) Hình 7: Ứng xử kết cấu tầng với cấp MCE (a) Gia tốc, (b) Chuyển vị tương đối So sánh với kết nghiên cứu trước N Nguyễn công [15], ta thấy hiệu gối DFP tốt gối SFP phân tích kết cấu liệu gia tốc Điều phù hợp với nghiên cứu trước tác giả Fenz [8], Tsai [10] Hyakuda [11] Hình đến Hình 11 trình bày ứng xử kết cấu theo lịch sử thời gian cho số trường hợp phân tích Những trường hợp khác cho kết tương tự, khơng trình Những kết cho thấy, hiệu giảm chấn gối DFP tồn miền thời gian Nó cho thấy gần ứng xử kết cấu khơng có thay đổi nhiều toàn thời gian xảy động đất Nó cho thấy kết cấu gần cách ly hồn tồn khỏi chuyển động Hình 8: Gia tốc tầng 5, với băng gia tốc FOC, cấp MCE © 2020 Trường Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh HIỆU QUẢ CỦA GỐI CON LẮC MA SÁT ĐƠI CHO CƠNG TRÌNH CÁCH CHẤN Ở VIỆT NAM 51 Hình 9: Lực cắt tầng 1, với băng gia tốc FOC, cấp MCE Hình 10: Gia tốc tầng 5, với băng gia tốc ELC, cấp DBE Hình 11: Lực cắt tầng 1, với băng gia tốc ELC, cấp DBE Hình 12 thể kết quan hệ lực chuyển vị ngang gối (đường ứng xử trễ) với trường hợp phân tích kết cấu cách chấn chịu bang gia tốc ELC, cấp MCE Những trường hợp khác tương tự Hình 12: Đường ứng xử trễ gối, với băng gia tốc ELC, cấp MCE Trong Mục 3.2, tiến hành hiệu chỉnh băng gia tốc hệ số SF Các giá trị TB TM ta phải giả định trước theo kinh nghiệm Khi có kết phân tích, ta tiến hành tính toán kiểm tra lại giá trị theo Phương trình (9) Phương trình (10) [19] © 2020 Trường Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 52 HIỆU QUẢ CỦA GỐI CON LẮC MA SÁT ĐƠI CHO CƠNG TRÌNH CÁCH CHẤN Ở VIỆT NAM K eff Fmax ub Teff 2 (9) W gK eff (10) KẾT LUẬN Với kết phân tích thảo luận trên, số kết luận rút sau: - Sử dụng mơ hình chiều (2D) cho kết cấu cách chấn gối lắc DFP phân tích Mơ hình đơn giản, phù hợp để nhanh chóng xác định phản ứng kết cấu chịu động động - Hiệu giảm chấn gối DFP cho cơng trình xây dựng Việt Nam phân tích cấp động đất DBE MCE, kết cho thấy hiệu giảm chấn gối DFP tốt, từ 70% đến 90% Thông qua cho thấy, gối DFP phù hợp cho thiết kế kháng chấn cho cơng trình xây dựng chịu động đất Việt Nam - Gối DFP có hiệu giảm chấn nhiều mức độ nguy động đất khác nhau, từ thấp đến cao Đây điểm phù hợp cho thiết kế kháng chấn đa mục tiêu sử dụng gối TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Thường (2019) Động đất liên tiếp Cao Bằng, Hà Nội nhiều tỉnh rung chấn [Online] Available: https://vietnamnet.vn/vn/thoi-su/dong-dat-o-ha-noi-va-nhieu-tinh-co-rung-lac-591500.html [2] Ngọc Lý (2019) Cẩn trọng với tai biến động đất [Online] Available: http://www.monre.gov.vn/Pages/cantrong-voi-tai-bien-dong-dat.aspx [3] Giao Chính (2019) Hà Nội tiếp tục rung chấn động đất [Online] Available: https://vnexpress.net/thoi-su/hanoi-tiep-tuc-rung-chan-do-dong-dat-4018792.html [4] Quang Duẩn (2011) Hà Nội nằm vùng động đất cấp 7-8 [Online] Available: https://thanhnien.vn/thoisu/ha-noi-nam-trong-vung-dong-dat-cap-7-8-432322.html [5] Tiêu chuẩn Quốc gia, TCVN 9386:2012 Thiết kế công trình chống động đất, NXB Xây dựng, Hà Nội, 2013 [6] J Connor, Structural Motion Control, Pearson Education, Inc, 2003 [7] Y P Wang, Fundamentals of seismic base isolation International training program for seismic design of building structures, sponsored by National Science Council, National Chiao-Tung Unversity, Hsinchu, Taiwan, 2002 [8] D M Fenz and M C Constantinou, Behaviour of the double concave Friction Pendulum bearing, Earthquake Engineering and Structural dynamics, vol 35, no 11, pp 1403-1424, 2006 [9] J Touaillon, Improvement in buildings, U.S Patent No 99,973 15 Feb 1870 [10] C S Tsai, T C Chiang, C K Cheng, W S Chen, and C W Chang, An Improved FPS Isolator for Seismic Mitigation on Steel Structure, In ASME 2002 Pressure Vessels and Piping Conference, American Society of Mechanical Engineers, pp 237-244, 2002 [11] T Hyakuda, et al, The structural design and earthquake observation of a seismic isolation building using Friction Pendulum system Proceedings, 7th International Seminar on Seismic Isolation, Passive Energy Dissipation and Active Control of Vibrations of Structures, Assisi, Italy, 2001 [12] D M Fenz and M C Constantinou, Mechnical behavior for Multi-Spherical Sliding Bearings, Technical Report MCEER-08-0007, Multidisciplinary Center for Earthquake Engineering Research, University at Buffalo, State University of New York, Buffalo, NY, 2008 © 2020 Trường Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh HIỆU QUẢ CỦA GỐI CON LẮC MA SÁT ĐÔI CHO CÔNG TRÌNH CÁCH CHẤN Ở VIỆT NAM 53 [13] M C Constantinou, A Mokha, and A Reinhorn, Teflon bearings in base isolation II: Modeling, ASCE Journal of Structural Engineering, vol 116, no 2, pp 455-474, 1990 [14] S Nagarajaiah, M A Reinhorn and M C Constantinou, Nonlinear dynamic analysis of 3D-base isolated structures, Journal of Structural Engineering, vol 117, no 7, pp 2035 - 2054, 1991.12 [15] N V Nguyen, C H Nguyen, H P Hoang, and K T Huong, Performance of Single Friction Pendulum bearing for isolated buildings subjected to seismic actions in Vietnam In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, vol 143, no 1, p 012048, 2018 [16] N D Dao, Seismic Response of a Full-scale 5-story Steel Frame Building Isolated by Triple Pendulum Bearings under Three-Dimensional Excitations, University of Nevada, Reno, 2012 [17] Pacific Earthquake Engineering Research Center (PEER) (2019) Ground motion database [Online] Available: http://ngawest2.berkeley.edu/ [18] American Society of Civil Engineers, Minimum Design Load for Buildings and Other Stru., ASCE 7-10, 2010 [19] F Fadi and M Constantinou, Evaluation of simplied methods of analysis forstructures with triple friction pendulum isolators, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, vol 39, no 1, pp - 22, 2010 Ngày nhận bài: 31/12/2019 Ngày chấp nhận đăng: 09/03/2020 © 2020 Trường Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh ...44 HIỆU QUẢ CỦA GỐI CON LẮC MA SÁT ĐÔI CHO CƠNG TRÌNH CÁCH CHẤN Ở VIỆT NAM móng cơng trình Những gối có độ cứng ngang nhỏ nên làm cho kết cấu mềm đi, chu kỳ tăng... cấu cách chấn T1 = 0.5TD T2 = 1.25TM (trong © 2020 Trường Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 48 HIỆU QUẢ CỦA GỐI CON LẮC MA SÁT ĐÔI CHO CƠNG TRÌNH CÁCH CHẤN Ở VIỆT NAM đó: TD chu kỳ hiệu. .. Chí Minh HIỆU QUẢ CỦA GỐI CON LẮC MA SÁT ĐÔI CHO CƠNG TRÌNH CÁCH CHẤN Ở VIỆT NAM 49 3.3 Kết phân tích thảo luận Phân tích theo lịch sử thời gian mơ hình kết cấu: ngàm cứng cách chấn gối DFP chịu