Luận văn Phân tích ảnh hưởng tld và tải trọng do động đất trong ứng xử kết cấu khung nhà cao tầng

d    (3.24) Khi độ cứng cứng thay đổi tỷ lệ đáng kể khi 0.03 ( tƣơng ứng với việc phá vỡ sóng yếu) và sau đó bắt đầu lớn lên mạnh sau khi 0.03 ( tƣơng ứng với việc phá vỡ làn sóng mạnh mẽ ) , Yu (1997 ) và Yu et al . (1999 ) thu đƣợc phƣơng trình cho κ nhƣ sau: Phá vỡ sóng yếu: 0.0071.075 , 0.03    (3.25) Phá vỡ sóng mạnh : 0.252.52 , 0.03    (3.26) Cuối cùng, mô hình hệ 2 bậc tự do nhƣ LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS. TS. NGUYỄN HOÀI SƠN HVTH: Lê Bá Cƣờng Trang 32 Hình 3-5 cho thấy sự tƣơng tác của TLD lên cấu trúc của hệ khi TLD tác động lên cấu trúc 1 bậc tự do. Trong thí nghiệm này A theo công thức (3.23) sẽ đƣợc tìm thấy trong chuyển vị của cấu trúc có gắn TLD ở tầng trên cùng. Vì vậy mỗi khi đƣờng cong chuyển vị đi qua trục không thì độ cứng và tỷ lệ giảm chấn của mô hình NSD đƣợc cập nhật dựa trên phƣơng trình (3.24), (3.25), và (3.26) tƣơng ứng với chuyển vị tại đỉnh của cấu trúc. Hình 3-6 minh họa việc cập nhật thông số cho mô hình NSD nhƣ độ cứng và giảm chấn, các phƣơng trình của chuyển động đƣợc trình bày dƣới dạng ma trận nhƣ sau: 0 0 0 d d d d d d dd s s d s d s d s d s e x c c x k k xm m x c c c x k k k x F                                               & & & & (3.27) Trong đó : , , , , ,s s s s s sm c k x x x& & lần lƣợt là khối lƣợng, giảm chấn , độ cứng, chuyển vị, vận tốc và gia tốc của cấu trúc. Tƣơng tự nhƣ vậy các kí hiệu chỉ số d tƣơng ứng , , , , , d d d d d d m c k x x x& & là các thành phần của NSD. Các tham số này đƣợc xem nhƣ là đƣợc cung cấp trƣớc. Hình 3-5: Hệ hai bậc tự do a) Cơ cấu với TLD b) Cơ cấu với NSD mẫu LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS. TS. NGUYỄN HOÀI SƠN HVTH: Lê Bá Cƣờng Trang 33 Hình 3-6 Sơ đồ cho Xác định các thông số NSD 3.1.3 Mô hình của Xin Xin ( 2006) và Xin et al . (2009) đã đề xuất một mô hình có khả năng để tra TLD đáy dốc dựa trên mức nƣớc cạn tuyến tính phƣơng trình sóng (Gardarsson 1997) , bằng cách sử dụng tốc độ hàm thế và phƣơng trình chiều cao sóng đƣợc đề xuất bởi Wang (1996) và giảm chấn lỏng giới thiệu bởi Sun et al. (1995) và Sun (1991). Mô hình TLD đáy bằng tƣơng đƣơng đƣợc đề xuất để mô phỏng dốc đáy bể nhƣ Hình 3-7 Tổng diện tích tiếp xúc giữa nƣớc và bể cho trƣờng hợp đáy dốc và bể đáy bằng đƣợc giữ bằng nhau (chiều dài 𝐿’ của bể đáy bằng tƣơng đƣơng với bằng với tổng chiều dài đáy dốc). Độ sâu nƣớc H’ vẫn giữ nguyên khi chiều rộng tƣơng đƣơng của bể đáy bằng B’ đƣợc giảm để giữ cho tổng thể tích wV là không đổi khi Hằng số ban đầu: , , ,s s s dm k c m Đại lƣợng đặc trƣng: eF Điều kiện ban đầu: '1, ,s si x x Tìm eF Phƣơng trình 25 sx i = i + 1 Kết thúc Sai Dừng lại Đúng Giao điểm Tìm A Đúng Tính ,d dc k Sai LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS. TS. NGUYỄN HOÀI SƠN HVTH: Lê Bá Cƣờng Trang 34 tính toán mô hình có hiện tƣợng trƣợt ở đáy thùng chứa. 𝐵' đƣợc định nghĩa là (Xin 2006): w V B H L     (3.28) Lực điều khiển ( )jF t đƣợc áp vào tầng thứ j của cấu trúc. Bởi vì hiện tƣợng trƣợt đáy TLD cho kết quả bằng với áp suất động khi áp vào thành trái và phải của bể chứa chất lỏng trong trƣờng hợp đáy phẳng và đƣợc thể hiện nhƣ ( Xin et al . 2009) w 3 8L H ( ) ( ) ( ) y(t) tanhj j gF t V X t x t H L              & & & (3.29) Hình 3-7 Mô hình tương đương của bể đáy dốc Trong đó: ρ là khối lƣợng riêng của nƣớc, ( )jX t & là gia tốc của tầng thứ j, ga là gia tốc nền, ( )y t& gia tốc mode đầu tiên của sự trƣợt của các lớp chất lỏng. Hình dáng dao động của các mode trƣợt đƣợc cho bởi: 2( ) 2 w ( ) w ( ) X ( ) ( )j gy t y t y t t x t     && & & (3.30) Với : 2 2 1 4 H wv S L B H gH           (3.31) 2w tanh g H L L          (3.32) Trong đó đề cập đến 𝑣 độ nhớt động học của chất lỏng và S = 1, là yếu tố xét đến sự dính ƣớt của bề mặt (Sun et. Al 1992). LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS. TS. NGUYỄN HOÀI SƠN HVTH: Lê Bá Cƣờng Trang 35 Để xem xét sự tƣơng tác TLD - cấu trúc , phản ứng cơ cấu đối với chuyển động mặt đất và lực điều khiển ( )jF t đƣợc viết dƣới dạng ma trận nhƣ sau: ( ) ( )g f jMX CX KX MIx t I F t    & & & (3.33) Trong đó: M , C và K là khối lƣợng , hệ số giảm chấn, và ma trận độ cứng của kết cấu. , ,X X X& & lần lƣợt là gia tốc, vận tốc, chuyển vị của kết cấu. I là vector ảnh hƣởng trận động đất với sự thống nhất cho tất cả các yếu tố If là vector ảnh hƣởng TLD với các phần tử tƣơng ứng với tầng 𝑗 của tòa nhà nơi các TLD đƣợc thiết lập . Biết các điều kiện ban đầu, phƣơng trình (3.30) đƣợc giải tìm gia tốc của bồn chứa sử dụng phƣơng trình (3.29), khi có đƣợc lực tác động sử dụng phƣơng trình (3.33) để tìm chuyển vị và gia tốc cho các tính toán bƣớc tiếp theo. 3.2 MÔ HÌNH TMD 3.2.1 KHÁI NIỆM CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG TMD Xét hệ thống một tự do ( SDOF ) gắn với một van điều tiết khối lƣợng điều chỉnh (TMD) đƣợc minh họa: Hình 3-8: Sơ đồ giảm chấn 1 bậc tự do Các phƣơng trình của chuyển động của hệ: g d d d dmu cu ku P mu c u k u     & & & & (3.34) LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS. TS. NGUYỄN HOÀI SƠN HVTH: Lê Bá Cƣờng Trang 36 d d d d d d d gm u c u k u m u  & & & (3.35) Trong đó: , ,m c k khối lƣợng, giảm chấn và độ cứng của hệ cấu trúc cơ bản. , ,d d dm c k khối lƣợng, giảm chấn và độ cứng của TLD. , ,u u u& & lần lƣợt là gia tốc, vận tốc và chuyển vị của hệ cấu trúc cơ bản , ,d d du u u& & lần lƣợt là gia tốc, vận tốc và chuyển vị của TLD. P : Lực kích thích gu& : gia tốc nền 3.2.2 LỰC KÍCH THÍCH ĐIỀU HÒA Giả sử hệ thống là không bị nghẹt và kích thích chỉ bằng một lực lƣợng hòa   0 i tP t P e  (3.36) Trong đó P0 là biên độ của lực và  là tần số góc, phƣơng trình (3.34) và (3.35) có thể đƣợc viết lại nhƣ sau : ( )d d d dmu c u ku k u P   & & (3.37) ( u) 0d d d d d d dm u m c u k u   & & & (3.38) Các phản ứng của khối cấu trúc và các van điều tiết khối lƣợng điều chỉnh có thể đƣợc cho là [ 27 ] : 0 0 0 0 2 0 0 ; ; ; i t i t d d i t i t d d i t i t d d u u e u u e u i u e u i u e u u e u u e                    & & & & (3.39) Thế phƣơng trình (3.39) vào (3.38) và (3.37) ta đƣợc: 2 2 2 2 ( ) 0 d d d d d d d d k m m u m u P m u k i c m u                 (3.40) Biểu thức (3.40) có thể viết dƣới dạng ma trận: 2 2 2 2 ( ) 0 d d d dd d d d u Pk m m m u um k i c m                      (3.41) LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS. TS. NGUYỄN HOÀI SƠN HVTH: Lê Bá Cƣờng Trang 37 Hơn nữa nếu nhƣ ta định nghĩa tỉ số độ lớn của cấu trúc và giảm chấn ta đƣợc: ; / / duu P k P k 2 2 2 2 2 ( ) / ( ) ( ) d d d d d d d d k i c m ku P k k m m k m i c m                  (3.42) 2 2 2 2 2/ ( ) ( ) d d d d d d d u m k P k k m m k m i c m                (3.43) Tƣơng tự với khối lƣợng và giả chấn ta đƣợc: ; 2 d d d d m c m      (3.44) Thế biểu thức (3.44) vào (3.42) và (3.43) ta đƣợc: 2 2 2 4 2 2 2 2 2 2 2 [ 2 ] / [ (1 ) ] 2 [ (1 ) ] d d d d d d d iu P k i                             (3.45) 2 2 4 2 2 2 2 2 2 2/ [ (1 ) ] 2 [ (1 ) ] d d d d d u P k i                        (3.46) Các yếu tố khuếch đại tỷ lệ tần số, đƣợc thể hiện ta thấy rằng có hai tần số và nơi mà các yếu tố khuếch đại là độc lập với tỷ lệ giảm chấn [28]. Den Hartog [29] nên chọn một tần số giảm chấn thích hợp để các yếu tố khuếch đại tại điểm A và B là nhƣ nhau. Trên cơ sở này, sẽ tìm đƣợc tần số tối ƣu và giảm chấn tối ƣu. Hình 3-9: Tỉ Số Biên Độ LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS. TS. NGUYỄN HOÀI SƠN HVTH: Lê Bá Cƣờng Trang 38 3.2.3 GIA TỐC NỀN Khi hệ một bậc tự do chịu kích thích của gia tốc nền thì phƣơng trình (3.34) và (3.35) có thêm hoạt tải: 1 g d m F u m        & (3.47) Sử dụng giá trị tuyệt đối của chuyển vị TLD, thay thế các chuyển vị bằng các mối liên hệ, phƣơng trình chuyển ddoogj sẽ đƣợc viết lại: 2 1 11 1 2 2 ud d d d g d dd d d d u mk k i c m k i c u mk i c k i c m                                & (3.48) Thay các tỉ số: 11 1 1 1 1 ; ; ; ; 2 2 d d d d d m cc r f m               vào phƣơng trình (3.48), ta đƣợc: 2 2 2 1 1 2 2 2 1 2 2 u 2 2 d d g d dd d u mf r i fr f i fr u mf i fr f r i fr                                       & (3.49) Đáp ứng của hệ có thể đƣợc biểu diễn thông qua gia tốc nền: 2 2 1 2 2 2 2 2 2 2 1 (1 ) 2 (1 ) [1 2 ][ 2 ] [ 2 ] gd d d d uf r i fr u f r i fr f r ifr f ifr                       & (3.50) LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS. TS. NGUYỄN HOÀI SƠN HVTH: Lê Bá Cƣờng Trang 39 Chƣơng 4. KẾT QUẢ SỐ 4.1 TLD - CƠ CẤU CHỊU ĐỘNG ĐẤT Phân tích công trình bằng thép chịu tác dụng của tải trọng điều hòa và chịu ảnh hƣởng của động đất El Centro khi sử dụng bể nƣớc mái nhƣ thiết bị giảm chấn. Phƣơng pháp số Newmark đƣợc dùng để phân tích dao động của công trình trên miền thời gian. Qui mô công trình gồm một nhịp và cao 15 tầng, mỗi tầng cao 5m với các đặc trƣng sau: dầm cột tiết diện 0.6 0.8b h m m   , vật liệu thép có module đàn hồi 11 22.1 10 /E N m  , khối lƣợng riêng 37800 /s kg m  và hệ số poisson 0.3  . Tần số dao động tự nhiên cơ bản của hệ khi chƣa sử dụng thiết bị giảm chấn TLD là 0.70873sf Hz . Từ nghiên cứu của Sun (1992), cơ chế hoạt động của TLD tƣơng tự nhƣ TMD (Tuned Mass Damper) và thiết kế bể chất lỏng cần thỏa các điều kiện sau: - Khối lƣợng của TLD xấp xỉ 1/100 hệ. - Tần số dao động tự nhiên của sóng chất lỏng gần bằng tần số riêng của công trình. - Hệ số tiêu tán năng lƣợng đạt cực đại. Vì hiện tƣợng sóng vỡ đƣợc bỏ qua và chất lỏng sử dụng cho TLD là nƣớc, nên năng lƣợng tiêu tán trong bể xem nhƣ hằng số. Trọng lƣợng của TLD lựa chọn 6685 100 khung TLD P P N  . Mặc khác, trọng lƣợng TLD xác định bởi: 9810TLD t f t fP g b h b h       (4.1) Ngoài ra: 1 tanh 2 f TLD t t hg f b b          0.70873( )sf Hz  (4.2) LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS. TS. NGUYỄN HOÀI SƠN HVTH: Lê Bá Cƣờng Trang 40 Nhƣ vậy bài toán thiết kế còn hai ẩn số là bề rộng TLD tb và chiều cao mực nƣớc fh . Giải hệ hai phƣơng trình trên thu đƣợc nghiệm gần đúng 1.2tb m và 0.5fh m . Khi đó tần số dao động TLD là: 0.749TLDf Hz (4.3) Đầu tiên phân tích hệ kết cấu dƣới tác dụng của tải trọng điều hòa 0 sinP P t 1000sin ( )t N trên miền tần số từ 0 1.2Hz để từ đó xác định đáp ứng của công trình. Kết quả phân tích đƣợc thể hiện trên Hình 4-1, ta thấy khi không sử dụng TLD thì biên độ dao động cực đại của đỉnh khung (0.072m) đạt đƣợc khi tần số lực kích thích bằng tần số riêng của hệ (xấp xỉ 0.71Hz). Mặt khác, công trình sử dụng TLD thì đáp ứng dao động đỉnh khung giảm đến 3.6 lần (0.02m) và sự cộng hƣởng xảy ra ở tần số khác (0.94Hz). Ngoài ra, biên độ dao động của bể đạt cực đại ở một tần số khác với tần số tự nhiên của hệ, điều này sẽ đƣợc giải thích khi phân tích Ví dụ 2. Hình 4-1: Đáp ứng dao động đỉnh công trình khi không và có TLD Trong phân tích đáp ứng đƣợc tiến hành cho công trình trên chịu ảnh hƣởng động đất Elcentro. Kết quả đƣợc thể hiện trên Hình 4-2 và 4-3 nhƣ sau. LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS. TS. NGUYỄN HOÀI SƠN HVTH: Lê Bá Cƣờng Trang 41 Hình 4-2: So sánh chuyển vị đỉnh công trình Đồ thị Hình 4 cho thấy chuyển vị đỉnh của công trình đã giảm đi đáng kể đến 80% khi hệ dao động ổn định, momen nội lực trong cột giảm 25%. Điều này cho thấy hiệu quả khá tốt của việc sử dụng TLD nhƣ giải pháp kháng chấn cho các công trình. Hình 4-3: So sánh mômen Mz phía trái khung LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS. TS. NGUYỄN HOÀI SƠN HVTH: Lê Bá Cƣờng Trang 42 4.2 TMD - CƠ CẤU CHỊU ĐỘNG ĐẤT Hình 4-4 : Hệ TMD một bậc tự do 4.2.1 MÔ HÌNH TOÁN 4.2.1.1 Với hệ NDOF 1 1 1 1 1 1 2 2 1 2 2 1 1 1 2 2 2 2 2 2 3 2 3 3 2 3 2 2 1 1 ( ) ( ) ( ) ( ) . . . ( )(48) g g n n n n n n n n n n d d d d n n g d d d d d d d n g m u c u k u k u u c u u p m u m u c u k u k u u c u u p m u m u c u c u k u k u k u c u p m u m u c u k u m u u                                & & & & & & & & & & & & & & & & & & & (4.4) 4.2.1.2 Với hệ SDOF 1 1 1 1 1 1 1 1 1 u u ( ) d d d d g d d d d d d d g m u c u k u k c u p m u m u c u k m u u            & & & & & & & & (4.5) Viết lại u C u m u c u u m (u u )(49) d d d d d d d d d d d n g Mu Cu Ku P F K k            & & & & & & & (4.6) LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS. TS. NGUYỄN HOÀI SƠN HVTH: Lê Bá Cƣờng Trang 43 Áp dụng công thức tính toán Newmark-β giải tìm chuyển vị, vận tốc của khối lƣợng hệ chủ đạo và giảm chấn:  2 21 2 2 1 1 1 2 2 1 1 [ ] (1 ) 2 1 [ ] [ (1 )] [ ]u u 2 1 [m ] (1 ) 2 i i i i i i d d d d d d d d d d d d d d d d d d d d M C K u C K u C K u Ku P F K C u K C u K C K c k u c k u c k                                                                                 & & & & & & & & &   2 1 1( ) (50)d d d d i d iu k u m u m ug     & & & (4.7) Với 1 1 ; ; 2 d d d d d m c f m         4.2.2 KẾT QUẢ 4.2.2.1 Hệ 1 Bậc Tự Do Với hệ nhƣ Hình 4-4 đáp ứng chuyển vị rung của hệ thống bao gồm tần số rung tự tự nhiên và chuyển vị rung cƣỡng bức u0 Với hệ không có giảm chấn thì trạng thái dao động ổn định theo thời gian, với hệ có giảm chấn thì biên độ dao động sẽ giảm theo thời gian. Tiến hành thí nghiệm rung cho cả hệ trên bàn rung với biên độ 5% độ cao của hệ thí nghiệm. Tiến hành thí nghiệm với 6 trƣờng hợp sau, kết quả đƣợc cho trong Hình 4-5 : Trƣờng hợp 1: 0.05; 0.9; 0.01df    Trƣờng hợp 2: 0.05; 0.9; 0.05df    Trƣờng hợp 3: 0.05; 1; 0.01df    Trƣờng hợp 4: 0.05; 1; 0.05df    Trƣờng hợp 5 0.05; 1.1; 0.01df    Trƣờng hợp 6: 0.05; 1.1; 0.05df    LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS. TS. NGUYỄN HOÀI SƠN HVTH: Lê Bá Cƣờng Trang 44 Hình 4-5 : Ảnh hưởng của TMD đến hệ một bậc tự do 4.2.2.2 Hệ Nhiều Bậc Tự Do Tƣơng tự nhƣ hệ 1 bậc tụ do, dao động tự do của hệ có đƣợc bằng cách áp đặt các biên độ dao động bằng bàn rung. Về nguyên tác với hệ nhiều bậc tự do ta có thể áp các chuyển vih ban đầu tại nhiều bậc tự do khác nhau, vì vậy kết quả dao động của mái sẽ là sự kết hợp của nhiều chuyển vị cƣỡng bức đặt vào hệ. Trong ví dụ này chúng ta chỉ nghiên cứu ứng xử của tầng mái của hệ 4 bậc tự do Hình 4-6, lần lƣợt tiến hành thí nghiệm với 6 trƣờng hợp khác nhau : Trƣờng hợp 1: tải tam giác ngƣợc tác dụng làm cho mái di chuyển 1 khoảng 60.69 cm và 0.9; 0.05df   Trƣờng hợp 2: tải tam giác ngƣợc tác dụng làm cho mái di chuyển 1 khoảng 60.69 cm và 1.0; 0.05df   Trƣờng hợp 3: tải tam giác ngƣợc tác dụng làm cho mái di chuyển 1 khoảng 60.69 cm và 1.1; 0.05df   LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS. TS. NGUYỄN HOÀI SƠN HVTH: Lê Bá Cƣờng Trang 45 Trƣờng hợp 4: toàn bộ hệ thống di chuyển 1 khoảng 60.69 cm và 0.9; 0.05df   Trƣờng hợp 5: toàn bộ hệ thống di chuyển 1 khoảng 60.69 cm và 1.0; 0.05df   Trƣờng hợp 6: toàn bộ hệ thống di chuyển 1 khoảng 60.69 cm và 1.1; 0.05df   Với hệ số tỉ lệ vê khối lƣợng 0.01  và hệ số giảm chấn 1 2 0.02   chuyển vị của mái đỉnh cho trong Hình 4-7 Hình 4-6 : Hệ nhiều bậc tự do LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS. TS. NGUYỄN HOÀI SƠN HVTH: Lê Bá Cƣờng Trang 46 Hình 4-7 : chuyển vị của đỉnh khi chịu lực tam giác ngược trường hợp 1,2,3 Hình 4-8: chuyển vị của đỉnh khi chịu lực toàn bộ cơ hệ trường hợp 4,5,6 Nhận xét: - Kết quả cho thấy sự khác biệt cơ bản của chuyển vị mái khi có TMD và không có TMD, khi có TMD biên độ dao động giảm dần theo thời gian. - Với tần số TMD nhỏ cụ thể f=0.9 so với tần số TMD khác f=1.0 và 1.1 thì tần số thấp có biên độ giảm nhanh và ổn định hơn. LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS. TS. NGUYỄN HOÀI SƠN HVTH: Lê Bá Cƣờng Trang 47 4.2.3 TMD – CHỊU ĐỘNG ĐẤT Xét hệ nhƣ Hình 4-6, với các thông số tƣơng tự chịu ảnh hƣởng của động đất El Centro khi sử dụng thiết bị giảm chấn khối lƣợng. Trƣờng hợp 1: 1.0; 0.9; 0.05df    Trƣờng hợp 2: 1.0; 1.0; 0.05df    Trƣờng hợp 3: 1.0; 1.1; 0.05df    Hình 4-9: Tác dụng của MTD đến chuyển vị của tầng đỉnh khi chịu tải động đất Nhận xét: Khi có TMD chuyển vị của tầng đỉnh đƣợc giảm rõ rệt, cho thấy tác động kháng chấn của TMD là đáng tin cậy. LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS. TS. NGUYỄN HOÀI SƠN HVTH: Lê Bá Cƣờng Trang 48 Chƣơng 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 KẾT LUẬN Ngày nay với sự phát triển của xã hội, các công trình cao tầng cũng nhƣ nhà cao tầng là một xu thế tất yếu, do đó việc đảm bảo tính ổn định của kết cấu và khả năng kết cấu có thể tồn tại qua các thiên tai nhƣ gió bão, động đất nhằm bảo vệ tính mạng và tài sản của con ngƣời là việc vô cùng cấp thiết, vì thế khái niệm kháng chấn không còn xa lạ với ngƣời làm công tác thiết kế và xây dựng. Sau hơn 6 tháng thực hiện đề tài “Phân Tích Ảnh Hưởng Tld Và Tải Trọng Do Động Đất Trong Ứng Xử Kết Cấu Khung Nhà Cao Tầng ” đã đạt đƣợc các nội dung sau: - Xây dựng đƣợc mô hình tính toán cho hệ TMD và TLD. - Khảo sát các bài toán về đặc tính và ảnh hƣởng của các tham số M,K đến kết quả của việc ổn định của kết cấu. - Thực hiện thí nghiệm rung, mô phỏng lại ứng xử của hệ với động đất. - Khi sử dụng TLD để kháng chấn sẽ làm nội lực phân phối lại trong khung, vì vậy momen cực đại trong cột đôi khi không nằm tại vị trí chân cột mà lại ở giữa khung. Có thể nhận thấy rằng khi công trình không sử dụng TLD và chịu ảnh hƣởng động đất Elcentro thì momen nội lực lớn nhất ở chân cột, nhƣng khi sử dụng TLD thì momen lớn nhất nằm ở giữa khung. - Việc thiết kế TLD căn bản là đơn giản và không tốn nhiều thời gian. Hơn nữa, phạm vi áp dụng của thiết bị hầu nhƣ không bị giới hạn cho mọi loại công trình nhờ khả năng điều chỉnh tần số rất dễ dàng thông qua việc hiệu chỉnh các đặc trƣng và kích thƣớc bể. Sự tƣơng tác chất lỏng–thành bể cũng có thể đƣợc dùng nhƣ một công cụ điều khiển tần số dao động nhƣng cần phải đƣợc xét cẩn thận để phòng tránh trƣờng hợp thành bể bị phá hoại do sóng chất lỏng dao động khi cộng hƣởng xảy ra. Từ những ƣu điểm đó có thể khẳng định TLD phù hợp với việc thiết kế kháng chấn ở Việt Nam. LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS. TS. NGUYỄN HOÀI SƠN HVTH: Lê Bá Cƣờng Trang 49 5.2 KIẾN NGHỊ Do giới hạn về mặt thời gian nên không thể tránh đƣợc các sai sót trong nhận thức và thực hành tuy nhiên kết quả luận văn đã thực hiện đƣợc các mục tiêu đề ra. Nếu tiếp tục phát triển thì đề tài sẽ nghiên cứu tiếp theo các định hƣớng sau đây: - Thực hiện mô phỏng có nhiều tầng hơn. - Cho kết cấu mang thêm tải thực - Có thể bố trí thí nghiệm với nhiều chất lỏng khác nhau để tìm ra dung dịch cho hiệu quả kháng chấn cao nhất. - Phối hợp nhiều phƣơng pháp để cho hiệu quả tốt nhất. LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS. TS. NGUYỄN HOÀI SƠN HVTH: Lê Bá Cƣờng Trang 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] P. Banerji, M. Murudi, A. H. Shah, and N. Popplewell, "Tuned liquid dampers for controlling earthquake response of structures", Earthquake Engineering and Structural Dynamics, vol. 29, 2000. [2] H. F. Bauer, "Oscillations of Immiscible Liquids in a Rectangular Container", Journal of Sound and Vibration, vol. 93, 1984. [3] K.C. Biswal, S.K. Bhattacharyya, and P.K Sinha, "Free-Vibration Analysis of Liquid-Filled Tank with Baffles", Journal of Sound and Vibration, vol. 259, pp. 117-192, 2003. [4] Ian G. Buckle, "Passive control of structures for seismic loads", Bulletin of the New Zealand Society for Earthquake Engineering, vol. 33, pp. 209-221, 2000. [5] M. R. Cassolato, J. S. Love, and M. J. Tait, "Modelling of a Tuned Liquid Damper with Inclined Damping Screens", Structural Control and Health Monitoring, John Wiley & Sons, Ltd, 2010. [6] C.C. Chang and M. Gu, "Suppression of Vortex-Excited Vibration of Tall Buildings using Tuned Liquid Damper", Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamic, vol. 83, pp. 225-237, 1999. [7] C. Christopoulos and A. Filiatrault, "Principles of Passive Supplemental Damping and Seismic Isolation", IUSS Press, Pavia – Italy, 2006. [8] Ray W. Clough and Joseph Penzien., "Dynamics of structures", McGraw- Hill, New York, 1993. [9] X. Deng and M.J. Tait, "Theoretical Modeling of TLD with Different Tank Geometries Using Linear Long Wave Theory", Journal of Vibration and Acoustics vol. 131, 2009. LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS. TS. NGUYỄN HOÀI SƠN HVTH: Lê Bá Cƣờng Trang 51 [10] A.A. Fediw, N. Isyumov, and B.J. Vickery, "Performance of a tuned sloshing water damper", Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics vol. 57, pp. 237–247, 1995. [11] J.B. Frandsen, "Numerical Predictions of Tuned Liquid Tank Structural Systems", Journal of Fluids and Structures, vol. 20, pp. 309-329, 2005. [12] S. M. Gardarsson, "Shallow-water Sloshing", PhD. Thesis, University of Washington, Seattle, 1997. [13] S. Gardarsson, H. Yeh, and D. Reed, "Behaviour of Sloped-Bottom Tuned Liquid Dampers", Journal of Engineering Mechanics, vol. 127, 2001. [14] Meziane Idir, Xiaohua Ding, and Genda Chen, "Fundamental Frequency of Water Sloshing Waves in a Sloped-Bottom Tank as Tuned Liquid Damper", ASCE, 2009. [15] Laura M. Jansen and Shirley J. Dyke, "Semi-Active Control Strategies for MR Dampers: A Comparative Study", Journal of Engineering Mechanics, vol. 126, pp. 795–803, 2000. [16] Y. Kim, K. You, J. Cho, and D. Hong, "The Vibration Performance Experiment of Tuned Liquid Damper and Tuned Liquid Column Damper", Journal of Mechanical Science and Technology, vol. 20, pp. 795-805, 2006. [17] SK. Rasouli and M. Yahyai, "Control of response of structures with passive and active tuned mass damper", Struct. Design Tall Build, vol. 11, pp. 1-14, 2002. [18] Krenk S. and Hogsberg J.R., "Tuned Mass Dampers. Structural Dynamics Note 3", Department of Mechanical Engineering, Technical University of Denmark, 2010. [19] M.R. Siddique and Hamed M.S., "A Nonlinear Numerical Model for Sloshing Motion in Tuned Liquid Dampers", International Journal for Numerical Methods in Heat & Fluid Flow, vol. 15, pp. 306-324. LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS. TS. NGUYỄN HOÀI SƠN HVTH: Lê Bá Cƣờng Trang 52 [20] Douglas. Thorby, "Structural dynamics and vibration in practice: an engineering handbook", Butterworth-Heinemann, 2008. [21] Xilin Lu Zheng Lu and Sami F. Masri, "Optimum Design of Particle Dampers Under Random Excitation", 7th International Conference on Urban Earthquake Engineering(7CUEE) & 5th International Conference on Earthquake Engineering 5ICEE), TokyoInstitute of Technology,Tokyo, Japan, 2010. LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS. TS. NGUYỄN HOÀI SƠN HVTH: Lê Bá Cƣờng Trang 53 PHỤ LỤC Bài báo về đề tài nghiên cứu: Code matlap: Bài toán về TLD mang tải chu kỳ clear all clc close all %%%%%%%%%%%%%%%%%%% %TLD Information %%%%%%%%%%%%%%%%%%% L=0.464;h=0.06;b=0.304;ro=1000;v=1.004*10^- 6;w=((pi*9.81/L)*tanh(pi*h/L))^0.5; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %Nondimensionalized TLD Parameters %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% a=L/2;eps=h/a;C0=(h*9.81)^0.5;t0=a/C0; LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS. TS. NGUYỄN HOÀI SƠN HVTH: Lê Bá Cƣờng Trang 54 sigma=tanh(0.5*pi*eps)/(0.5*pi*eps); %%%%%%%%%%%%%%%%%%% %Structural Information %%%%%%%%%%%%%%%%%%% m=564;cs=9.45;k=2424.7;ws=(k/m)^0.5;fs=ws/(2*pi);Tn=2*pi/ws;wd=(((k/m)- (0.5*cs/m)^2)^0.5)*t0;Td=2*pi/(wd*1); %%%%%%%%%%%%%%%%%%% %Load Information %%%%%%%%%%%%%%%%%%% deltat=Td/60; tfinal=100; tdot=(tfinal/t0); t=0:deltat:tdot; tn=t*t0; Po=3; Bet=1; for i=1:length(t) P(i)=Po*sin(Bet*2*pi*fs*t(i)); end %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % %Calculating Max. Structural Displacement Without TLD %using Newmark-Beta Method %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % gam=1/2; beta=1/6; %Integration constants khat=k+gam*cs/(beta*deltat)+1/(beta*deltat^2)*m; aa=m/(beta*deltat)+gam*cs/beta; bb=m/(2*beta)+deltat*(gam/(2*beta)-1)*cs; %Initial conditions xwo(1)=0; xdotwo(1)=0; xdotdotmwo(1)= (P(1)-cs*xdotwo(1)-k*xwo(1))/m; LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS. TS. NGUYỄN HOÀI SƠN HVTH: Lê Bá Cƣờng Trang 55 %Step through solution p=length(t); for i=1:p-1 deltaPhatwo=(P(i+1)-P(i))+aa*xdotwo(i)+bb*xdotdotmwo(i); deltauwo=deltaPhatwo/khat; deltaudotwo=(gam/beta/deltat*deltauwo-gam/beta*xdotwo(i)+deltat*(1- gam/beta/2)*xdotdotmwo(i)); deltaudotdotwo=(1/beta/(d