6. Cấu trúc của Luận án
3.5. Kết luận chương 3
Căn cứ trên các cơ sở lý thuyết tính tốn bể chứa chất lỏng của H.Norman Abramson cho hệ bể chứa, cơ sở lý thuyết tính tốn gối liên kết giữa bể và kết cấu đã được nghiên cứu ở phần nội dung chương 2, và căn cứ vào các kết quả nghiên cứu về bể chứa chất lỏng của các tác giả đã cơng bố trước đó để lựa chọn các tham số đầu vào cho các trường hợp nghiên cứu của nội dung chương 3.
Nội dung chương 3 đã xây dựng mơ hình phân tích theo phương pháp PTHH, trên phần mềm ANSYS APDL gồm bể nước và kết cấu, để nghiên cứu cho các trường hợp về ảnh hưởng của tham số bể, số lượng bể chứa, và gối liên kết giữa bể và kết cấu. Ảnh hưởng của bể nước đến kết cấu được đánh giá thông qua hàm hiệu quả của đại lượng lực và chuyển vị.
Tải trọng động đất được đưa vào nghiên cứu là phổ gia tốc nền của trận động đất El Centro (Mỹ). Sử dụng phương pháp phân tích theo lịch sử thời gian kết hợp với họ phương pháp của Newmark (phương pháp gia tốc trung bình AAM - Average Acceleration Method) để phân tích các trường hợp nghiên cứu.
Thực hiện nghiên cứu ảnh hưởng của thông số bể nước qua 50 trường hợp các thông số khác nhau, nghiên cứu ảnh hưởng của độ cứng gối liên kết giữa bể và kết cấu qua 07 trường hợp độ cứng gối liên kết khác nhau và nghiên cứu ảnh hưởng của số lượng bể chứa qua 02 trường hợp số lượng bể khác nhau để đánh giá mức độ giảm chấn của bể nước cho kết cấu khi chịu động đất. Kết quả nghiên cứu tổng hợp được như sau:
(1) Từ kết quả phân tích 50 trường hợp thơng số bể nước, xử lý số liệu để xây dựng đồ thị quan hệ giữa lực và chuyển vị của kết cấu theo tần số quy chuẩn f
(tỷ lệ giữa tần số của bể và tần số dao động riêng của kết cấu). Qua đồ thị có thể đưa ra nhận xét là:
- Hiệu quả giảm chấn của bể nước đến kết cấu tốt nhất khi giá trị tần số qui chuẩn nằm trong khoảng từ 0.8 đến 1.5.
- Tỷ lệ khối lượng giữa bể nước và kết cấu càng lớn thì hiệu quả giảm chấn của bể đến kết cấu càng tốt. Tuy nhiên, hiệu quả giảm chấn chỉ phát huy khi tỷ lệ khối lượng giữa bể nước và kết cấu trong khoảng từ 1% đến 10%, còn nếu tỷ lệ vượt q 10% thì sẽ khơng mang lại hiệu quả giảm chấn hơn.
- Cụ thể ứng với trường hợp tần số quy chuẩn bằng 1, tỷ lệ khối lượng giữa bể nước và kết cấu là 10% thì chuyển vị đỉnh lớn nhất của kết cấu giảm 22%, lực cắt đáy lớn nhất của kết cấu giảm 20%.
(2) Sử dụng kết quả phân tích ảnh hưởng của thơng số bể để phân tích ảnh hưởng của 02 trường hợp số lượng bể nước, xử lý số liệu để xây dựng đồ thị quan hệ giữa lực và chuyển vị của kết cấu theo thời gian diễn ra động đất. Qua đồ thị có thể đưa ra nhận xét là:
- Cùng với một giá trị tần số dao động của bể và khối lượng bể, nhưng hệ nhiều bể chứa nhỏ (bể chứa lớn chia nhiều ngăn) luôn đạt hiệu quả giảm chấn tốt hơn so với hệ một bể chứa lớn (bể chứa khơng có ngăn).
- Cụ thể khi đặt một bể lớn, chuyển vị đỉnh lớn nhất của kết cấu giảm 22%, lực cắt đáy lớn nhất của kết cấu giảm 20%. Khi chia bể lớn thành sáu bể nhỏ tương đương có cùng khối lượng, cùng tần số dao động, chuyển vị đỉnh lớn nhất giảm 25.9%, lực cắt đáy lớn nhất của kết cấu giảm 54.2%.
(3) Sử dụng kết quả phân tích ảnh hưởng của thơng số bể, tiếp tục phân tích ảnh hưởng 7 trường hợp độ cứng của gối liên kết giữa bể chứa và kết cấu, xử lý số liệu để xây dựng đồ thị quan hệ giữa lực và chuyển vị của kết cấu theo tần số quy chuẩn fvà xây dựng đồ thị quan hệ giữa lực và chuyển vị của kết cấu theo giá trị độ cứng của gối liên kết. Qua đồ thị có thể đưa ra nhận xét là:
- Khi độ cứng của gối liên kết (Kb) được xác định ứng với tỷ lệ khối lượng của bể nước và kết cấu tương ứng thuộc khoảng từ 1% đến 10% và tần số quy chuẩn f =1, thì hiệu quả giảm chấn của bể nước đến kết cấu là tốt nhất.
- Cụ thể ứng với tần số quy chuẩn f=1, tỷ lệ khối lượng giữa bể nước và kết cấu bằng 10%, sẽ có Kb=7.03E+05(N/m), khi đó chuyển vị đỉnh lớn nhất của kết cấu giảm 22%, lực cắt đáy lớn nhất của kết cấu giảm 20%.
CHƯƠNG 4
NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG BỂ NƯỚC ĐỂ GIẢM CHẤN CHO KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG DƯỚI TÁC DỤNG CỦA ĐỘNG ĐẤT