6. Cấu trúc của Luận án
2.3. Cơ sở lý thuyết phân tích cho hệ nhiều bể
Thiết bị giảm chấn chất lỏng đa tần, (Mutil Tuned Liquid Damper - MTLD) là tập hợp nhiều bể chứa chất lỏng đơn tần TLD có mực nước khác nhau cùng tham gia vào quá trình điều khiển tần số của kết cấu. Tuy nhiên tổ hợp các bể này có tần số riêng phân số xoay quanh tần số riêng của hệ. Hình 2.13 bên dưới biểu diễn mơ hình tốn được xây dựng đối với hệ MTLD. [91], [92], [93]
Hình 2.4. Sơ đồ tính hệ MTLD
Tần số tự nhiên của một bể chứa trong hệ được xác định theo công thức (2.15). Với dải tần số F = f1, f2, f3, …., fs,…., fn tương ứng là các tần số riêng (theo thứ tự tăng dần) được tạo ra nhờ tập hợp các bể chứa đơn, khi kết cấu chịu dao động kích thích
cộng hưởng đúng bằng tần số riêng fs, hệ MTLD hoạt động với sự đóng góp tần số thơng qua dao động sóng bề mặt trên các đơn vị bể thành phần, khắc chế dao động cộng hưởng của hệ kết cấu, mà mục tiêu là chuyển vị đỉnh của chúng. Như vậy vấn đề đặt ra là miền F xác định như thế nào là hiệu quả nhất. Sự phân bố tần số của hệ MTLD có thể được đặc trưng bởi ba thông số: tần số trung tâm f0, bề rộng dải băng tần Rvà khoảng tần số i. Hình 2.17 biểu diễn dải tần số phân bố trong hệ MTLD.
1 0 2 N f f f (2.22) 1 0 N f f R f (2.23) 1 1 / 1 i fi fi fN f N (2.24)
Trong đó fi là tần số tự nhiên của TLD thứ I; f1 và fN tương ứng là tần số riêng nhỏ nhất và lớn nhất trong tập hợp N bể chứa TLD. Vì lý do, MTLD có một tần số trung tâm là f0 nên số lượng bể N thường chọn là số lẻ.
Hình 2.5. Phân bố tần số trong hệ MTLD
Bên cạnh đó, tính chất đặc biệt thể hiện sự khác nhau giữa 1-TLD và MTLD là hệ số điều chỉnh . Theo đó, thay vì điều chỉnh tần số dao động sóng của hệ cản khối lượng đúng bằng tần số riêng của kết cấu, chỉ cần điều chỉnh tần số của N số lượng bể chứa tham gia giảm chấn có độ gần nhất định đối với tần số cộng hưởng để hệ vẫn phát huy được tác dụng. Tuy nhiên, cách làm trên không làm giảm đi hiệu quả giảm chấn của hệ, mà còn vượt tầm hiệu quả so với khi sử dụng hệ một bể chứa.
0 0 s f f f (2.25)
Các nghiên cứu trước đây chỉ ra giá trị tối ưu MTLD đạt được khi 0 0.2
R
, tỷ lệ khối lượng giữa hệ bể chứa chất lỏng và kết cấu luôn lớn hơn 1%. [94], [95], [96]