Luận văn Ứng xử công trình chịu động đất sử dụng thiết bị cô lập địa chấn (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Ứng xử công trình chịu động đất sử dụng thiết bị cô lập địa chấn (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN VĂN HÀO ỨNG XỬ CÔNG TRÌNH CHỊU ĐỘNG ĐẤT SỬ DỤNG THIẾT BỊ CÔ LẬP ĐỊA CHẤN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP - 60580208 S K C0 0 4 7 4 3 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2015
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN VĂN HÀO ỨNG XỬ CÔNG TRÌNH CHỊU ĐỘNG ĐẤT SỬ DỤNG THIẾT BỊ CÔ LẬP ĐỊA CHẤN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP Hướng dẫn khoa học: TS.PHAN ĐỨC HUYNH Tp. Hồ Chí Minh, Ngày 24 tháng 10 năm 2015
3. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Nguyễn Văn Hào Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 04/10/1988 Nơi sinh: Quảng Trị Quê quán: Nghĩa Thắng –ĐăkRLấp- ĐăkNông Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 8/9 đường 61,Phước Long B, Quận 9 Điện thoại :0932.665.345 E-mail: ksnguyenvanhao2012@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ / đến / Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: 2. Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 10/2007 đến 10/2012 Nơi học (trường, thành phố): Đại Học Mở TP HCM Ngành học: Kỹ thuật xây dựng dân dụngvà công nghiệp Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Thiết kế tòa nhà văn phòng Rossel Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 2/2015 tại ĐH Mở TP HCM Người hướng dẫn:Tiến Sĩ Nguyễn Trọng Phước III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 6/2012-1/2013 Công ty xây dựng Trung Quốc Giám sát 2/2013-12/2014 Công ty TNHH TM Soutthern Thiết kế 3/2015-Nay Công ty Cổ Phần KTEST Thi công
4. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2015 Tác giả luận văn Nguyễn Văn Hào i
5. LỜI CÁM ƠN Để hoàn thành đươc̣ luâṇ văn tốt nghiêp̣ , em đa ̃ nhâṇ đươc̣ nhiều sư ̣ giúp đỡ về moị măṭ tinh thần và vâṭ chất , cũng như chuyên môn của các thầy cô . Do đó em viết lời cảm ơn này để cảm ơn tất cả những sư ̣ giúp đỡ mà em đa ̃ đươc̣ nhâṇ . Đầu tiên em xin chân thành cám ơn nhà trường và khoa xây dựng đã tạo mọi điều kiêṇ cho em. Nhờ đó em mới có đủ kiến thứ c để hoàn thành tốt bài luâṇ văn tốt nghiêp̣ của mình. Kế đến , em rất cám ơn TSPHAN ĐỨC HUYNH đa ̃ tâṇ tâm chỉ bảo em nhiều điều bổ ích và đa ̃ giúp em làm tốt bài luâṇ văn này . Trong khoảng thời gian qua là khoảng thời gian có ý nghiã nhất với em vì đa ̃ đươc̣ làm viêc̣ chung với Thầy , học hỏi được nhiều kinh nghiệm quý báu và củng cố lại kiến thức cho mình . Môṭ lần nữa em xin chân thành cám ơn Thầy. Cuối lời, em chúc cho nhà trường luôn găṭ hái đươc̣ nhiều thành công . Em xin chúc các thầy các cô ở khoa và đăc̣ biêṭ là các thầy đa ̃ g iúp em hoàn thành bài luâṇ văn tốt nghiêp̣ luôn khoẻ maṇ h để truyền đaṭ những kinh nghiêṃ quý báo cho các lớp đàn em sau này ! TP.HCM, tháng 10 năm 2015 i
6. MỤC LỤC Tựa trang Trang LỜI CAM ĐOAN i DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ TỰ iv DANH MỤC HÌNH ẢNH vii DANH MỤC CÁC BẢNG ix Chƣơng 1 Tổng quan 1.1. Giới thiệu 1 1.2. Tìm hiểu các dạng gối cách chấn 2 1.2.1. Gối cách chấn đàn hồi 2 1.2.2. Gối cách chấn dạng trượt 4 1.3. Kết quả nghiên cứu trong nước và nước ngoài 6 1.3.1. Đề tài nghiên cứu trong nước 6 1.3.2. Đề tài nghiên cứu nước ngoài 6 1.4. Hướng nghiên cứu đề tài 7 1.4.1. Nội dung nghiên cứu đề tài 7 1.4.2. Phương pháp nghiên cứu 7 Chƣơng 2: Quy trình thiết kế gối cách chấn 2.1. Gối đàn hồi HDRB 10 2.1.1. Tính chất cơ học của gối đàn hồi HDRB 10 2.1.2. Quy trình thiết kế gối đàn hồi HDRB 11 2.2. Gối cách chấn trượt đơn FPS 15 2.2.1. Tính chất cơ học của gối trượt đơn FPS 15 2.2.2. Quy trình thiết kế gối trượt đơn FPS 15 Chƣơng 3: Xây dựng phƣơng trình vi phân chuyển động 3.1. Xây dựng phương trình vi phân chuyển động công trình chịu động đất 18 3.1.1. Mô hình hóa 18 3.1.2. Phương trình vi phân chuyển động 19 3.1.3. Chuyển vị,gia tốc,vận tốc, lưc cắt 22 3.2. Xây dựng hương trình vi phân chuyển động công trình có sử dụng gối HDRB23 3.2.1. Mô hình hóa 23 3.2.2. Phương trình vi phân chuyển động 24 ii
7. 3.2.3. Chuyển vị ,vận tốc,gia tốc, lực cắt 26 3.3. Xây dựng phương trình vi phân chuyển động công trình có sử dụng gối FPS 28 3.3.1. Mô hình hóa 28 3.3.2. Phương trình vi phân chuyển động 29 3.3.3. Chuyển vị ,vận tốc,gia tốc, lực cắt 30 Chƣơng 4 : Hiệu quả của công trình khi sử dụng gối cách chấn và ảnh hƣởng chu kỳ dao động của gối đến công trình 4.1. Hiệu quả công trình khi sử dụng gối cách chấn 32 4.1.1. Ví dụ áp dụng 32 4.1.2. Kết quả đạt được 39 4.1.3.Độ tin cậy kết quả tính toán 44 4.2. Ảnh hưởng chu kỳ dao động của gối đến công trình 53 4.2.1. Gối HDRB 53 4.2.2. Gối FPS 54 Chƣơng 5 : Kết luận 5.1. Kết quả đạt được 56 5.2. Những vấn đề còn tồn động và hướng phát triển 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 PHỤ LỤC 61 iii
8. DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ TỰ Chƣơng 1 :Tổng quan HDRB - High Damping Ruber Bearing FPS -Friction Pendulum Systems DFPS - Double Friction Pendulum Systems SI -Sliding Isolation  - Hằng số Newmark  -Hằng số Newmark Chƣơng 2: Quy trình thiết kế gối cách chấn D - Đường kính ngoài của gối Di -Đường kính lổ ở tâm gối tr -Chiều dày các lớp cao su ts -Chiều dày lớp thép nr - Số lớp cao su trong gối HDRB H -Tổng chiều dày các lớp cao su Ht -Chiều cao của gối HDRB kv -Độ cứng theo phương đứng kh -Độ cứng theo phương ngang  -Tỉ số cản E0 -Modun đàn hồi của vật liệu cao su E - Mô đun bulkling vật liệu  -Hệ số hiệu chỉnh vật liệu Geq - Mô đun cắt của vật liệu S1 - Hệ số hình dáng Aeff - Diện tích mặt trên gối Afree - Diện tích xung quang gối X D - Chuyển dịch thiết kế gốitheo phương ngang iv
9. fh -Tần số dao động gối theo phương ngang, fv - Tần số dao động gối theo phương đứng P - Lực nén lớn nhất (hoạt tải và tĩnh tải) Pcr -Tải trọng tới hạn I eff -Mô men quán tính hữu hiệu S 2 - Hệ số hình dáng A'eff -Diện tích hiệu quả khi gối dịch chuyển R - Bán kính cầu lõm  - Hệ số ma sát F - Lực phục hồi Ff - Lực ma sát Keff - Độ cứng hữu hiệu theo phương ngang của gối eff -Hệ số cản hữu hiệu v - Chuyển vị theo phương đứng Chƣơng 3: Xây dựng phƣơng trình vi phân chuyển động ug - Chuyển vị do gia tốc nền un - Chuyển vị do khối lượng các tầng gây ra kn -Độ cứng các tầng cn -Độ cản các tầng mn - Khối lượng các tầng M  -Ma trận khối lượng C -Ma trận cản K  -Ma trận độ cứng fij -Lực tại tầng j ứng với mode dao dộng thức i Vb - Lực cắt đáy Dtk -Chuyển vị gối thiết kế v
10. ub -Chuyển vị gối kb - Độ cứng gối cb - Độ cản gối b - Hệ số cản gối mb -Khối lượng tầng trên gối b -Tần số góc của gối w x -Trọng lượng sàn thứ x h x - Chiều cao sàn thứ x vi
11. DANH MỤC HÌNH ẢNH Chƣơng 1 :Tổng quan Hình 1.1. Công trình sử dụng gối cách chấn 1 Hình 1.2. Các dạng gối cách chấn 2 Hình 1.3. Gối cao su NRB 3 Hình 1.4. Gối cao su lõi chì LRB 3 Hình 1.5. Gối cao su giảm chấn cao HDRB 4 Hình 1.6. Gối cách chấn dạng trượt SI 5 Hình 1.7. Gối cách chấn dạng trượt FPS 5 Hình 1.8. Gối cách chấn dạng trượt đôi DFPS 6 Chƣơng 2 : Quy trình thiết kế gối cách chấn Hình 2.1 Gối đàn hồi HDRB 10 Hình 2.2. Sự dich chuyển gối đàn hồi 13 Hình 2.3. Cấu tạo gối trượt đơn FPS 15 Hình 2.4 Mô hình làm việc gối FPS 15 Chƣơng 3: Xây dựng phƣơng trình vi phân chuyển động Hình 3.1 Hệ n bậc tự do 18 Hình 3.2 Mô hình tương đương hệ n bậc tự do 18 Hình 3.3. Hệ n tầng có sử dụng gối HDRB 23 Hình 3.4. Mô hình tương đương hệ n tầng có gối HDRB 24 Hình 3.5. Hệ n tầng có sửdụng gối FPS 28 Hình 3.6. Mô hình tương đương hệ n tầng có gối FPS 28 Chƣơng 4 : Hiệu quả của công trình khi sử dụng gối cách chấn và ảnh hƣởng chu kỳ dao động của gối đến công trình Hình 4.1. Mặt bằng công trình 32 Hình 4.2. Mặt đứng công trình 9 tầng 33 Hình 4.3. Mặt đứng công trình 3 tầng 33 Hình 4.4. Gia tốc nền EL Centrol 1940 34 Hình 4.5.Chuyển vị công trình 40 Hình 4.6.Chuyển vị đỉnh công trình theo thời gian 40 vii
12. Hình 4.7.Chuyển vị gối HDRB và gối FPS theo thời gian 41 Hình 4.8. Vận tốc đỉnh công trình theo thời gian 41 Hình 4.9.Gia tốc đỉnh công trình theo thời gian 42 Hình 4.10. Lưc cắt đáy công trình theo thời gian 42 Hình 4.11.Phân lực cắt đáy lên các tầng trong công trình 9 tầng 43 Hình 4.12.Phân lực cắt đáy lên các tầng trong công trình 3 tầng 43 Hình 4.13. Chuyển vị đỉnh không sử dụng gối 46 Hình 4.14. Chuyển vị đỉnh sử dụng gối HDRB 46 Hình 4.15. Chuyển vị đỉnh sử dụng gối FPS 46 Hình 4.16. Chuyển vị gối HDRB 47 Hình 4.17. Chuyển vị gối FPS 47 Hình 4.18. Vận tốc đỉnh không sử dụng gối 48 Hình 4.19. Vận tốc đỉnh sử dụng gối HDRB 48 Hình 4.20. Vận tốc đỉnh sử dụng gối FPS 49 Hình 4.21. Gia tốc đỉnh không sử dụng gối 49 Hình 4.22. Gia tốc đỉnh sử dụng gối HDRB 50 Hình 4.23. Gia tốc đỉnh sử dụng gối FPS 50 Hình 4.24. Lực cắt đáy không sử dụng gối 51 Hình 4.25. Lực cắt đáy sử dụng gối HDRB 51 Hình 4.26. Lực cắt đáy sử dụng gối FPS 52 Hình 4.27. Chuyển vị công trình có gối HDRB khi chu kỳ gối thay đổi53 Hình 4.28. Chuyển vị công trình có gối FPS khi chu kỳ gối thay đổi 55 viii
13. DANH MỤC CÁC BẢNG Chƣơng 4 : Hiệu quả của công trình khi sử dụng gối cách chấn và ảnh hƣởng chu kỳ dao động của gối đến công trình Bảng 4.1. Kích thước dầm, cột công trình 9 tầng 34 Bảng 4.2. Kích thước dầm, cột công trình 3 tầng 34 Bảng 4.3. Khối lượng và độ cứng các tầng 34 Bảng 4.4. Đặc tính cao su gối HDRB 35 Bảng 4.5. Thông số kỹ gối HDRB tại cột C3 36 Bảng 4.6. Độ cứng hữu hiệu của gối HDRB trong công trình 9 tầng 37 Bảng 4.7. Độ cứng hữu hiệu của gối HDRB trong công trình 3 tầng 37 Bảng 4.8. Thông số của gối FPS tại cột C3 công trình 9 tầng 38 Bảng 4.9 .Độ cứng hữu hiệu của gối FPS trong công trình 9 tầng 39 Bảng 4.10. Độ cứng hữu hiệu của gối FPS trong công trình 3 tầng 39 Bảng 4.11.Hiệu quả công trình 9 tầng khi sử dụng gối cách chấn 44 Bảng 4.12. Hiệu quả công trình 3 tầng khi sử dụng gối cách chấn 45 Bảng 4.13. Độ tin cậy kết quả tính toán 52 Bảng 4.14. Độ cứng hữu hiệu gối HDRB khi chu kỳ gối thay đổi 53 Bảng 4.15. Hiệu quả sử dụng gối HDRB khi chu kỳ gối thay đổi 54 Bảng 4.16. Độ cứng hữu hiệu gối FPS khi chu kỳ gối thay đổi 54 Bảng 4.17. Hiệu quả sử dụng gối FPS khi chu kỳ gối thay đổi 55 ix
14. Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu Vượt qua hàng thập kỷ,động đất ảnh hưởng rất lớn đối với con người và cơ sở hạ tầng.Các chuyên gia đã tìm ra giải pháp để giảm chấn động cho công trình.Nhằm ổn định cho công trình khi có động đất,giảm tối thiểu thiệt hại về con người và tài sản. Một thiết bị cách chấn trở thành một yếu tố quan trọng của kết cấu, nâng khả năng hấp thụ năng lượng do động đất truyền vào công trình.Việc tính toán thiết kế công trình sao cho năng lượng đó được tiêu tán đảm bảo công trình hoạt động hiệu quả nhất khi có động đất xảy ra.Thiết bịcô lập địa chấn được sử dụng trong các công trình nhằm tách rời công trình khỏi mặt đất. Làm được vậy người ta bố trí một thiết bị cách chấn bên trên móng và bên dưới kết cấu(kết cấu bên trên móng) để giảm sự khuyếch đại năng lượng của động đất truyền lên kết cấu bên trên.Thiết bị này này còn gọi là “gối cách chấn”. a) b) Hình 1.1. Công trình sử dụng gối cách chấn a.Kết cấu không sử dụng thiết bị cách chấn b.Kết cấu có sử dụng thiết bị cách chấn 1
15. 1.2. Tìm hiểu các dạng gối cách chấn Có hai loại gối cách chấn cơ bản: gối cách chấn đàn hồi (cao su) và gối cách chấn dạng trượt.Một công trình,thiết bị cách chấn có thể sử dụng gối cách chấn đàn hồi hoặc gối cách chấn dạng trượt,đôi khi có thể kết hợp vừa gối cách chấn đàn hồi và gối cách chân dạng trượt. a) b) Hình 1.2. Các dạng gối cách chấn a. Gối cách chấn đàn hồi b. Gối cách chấn dạng trượt 1.2.1. Gối cách chấn đàn hồi Gối đàn hồi bao gồm các lớp cao su và lớp thép xếp đan xen nhau.Lớp cao su được bao bọc xung quanh.Lớp cao su tạo độ linh động còn lớp thép tạo độ cứng,đảm bảo khả năng chịu nén và biến dạng theo phương ngang.Trong một vài trường hợp một lõi chì được đặt ở giữa nhằm tăng khả năng chịu nén và tiêu tán năng lượng. Có 3 loại gối đàn hồi: + Gối cao su tự nhiên (NRB) + Gối cao su có lõi chì (LRB) + Gối cao su giảm chấn cao(HDRB)  Gối cao su tự nhiên (NRB) Chúng có các lớp cao su và các lớp thép xếp chồng xen kẻ nhau.Các lớp thép ngăn cho các lớp cao su không bị phồng lên đồng thời tăng độcứng theo phương đứng.Lớp cao su tăng khả năng biến dạng theo phương ngang. Khi chịu tải trọng lớn các lớp cao su có xu hướng phình ra, ảnh hưởng trực tiếp đếnkhả năng chịu nén. 2
16. Mặt trên và dưới gối đàn hồi NRB có 2 bản thép.Một mặt được liên kết với kết cấu bên trên một mặt được liên kết với móng công trình. Hình 1.3. Gối cao su NRB  Gối cao su lõi chì (LRB) - Gối cao su lõi chì chúng có cấu trúc tương tự gối cao su tự nhiên NLB.Nhưng gối cao su LBR lại có một hay nhiều lõi đặt trung tâm.Lõi này được làm bằng chì nhằm tăng khả năng chịu nén, tăng khả năng tiêu tán năng lượng. Chính vì có lõi chì ở giữa nên khả năng chịu nén gối LRB tốt hơn gối NRB.Thông thường đường kính của lõi dẫn là 15% -33% đường kính tổng thể của gối. Để đảm bảo được một thiết bị giảm chấn nó cần đáp ứng được 3 yêu cầu: - Chúng có thể chịu đựng toàn bộ trọng lượng của tòa nhà trong khi ở móng vẫn dịch chuyển theo phương ngang. - Khả năng khôi phục lại trạng thái ban đầu. -Giảm chấn động cho tòa nhà, hấp thụ năng lượng khi có động đất Hình 1.4. Gối cao su lõi chì LRB 3
17.  Gối cao su giảm chấn cao (HDRB) Sự phát triển của một hợp chất cao su tự nhiên nhằm tăng yếu tố giảm chấn trong trong gối cao su. Lớp cao su đặc biệt này được thêm carbon đen, dầu hoặc nhựa tạo ra một hợp chất cao su đặc biệt. Tính chất đặc biệt các lớp cao su tạo ra độ cản lớn nhằm giảm chấn động công trình,tiêu tán năng lượng. Cấu tạo của gối đàn hồi HDRB tương tự gối cao su NRB thay vì nó sử dụng những lớp cao su tự nhiên, gối cao su HDRB sẽ sử dụng loại cao su đặc biệt. Hình 1.5. Gối cao su giảm chấn cao HDRB 1.2.2. Gối cách chấn dạng trƣợt Hệ thống trượt có cấu tạo rất đơn giản.Gồm 2 mặt trên và dưới chúngtrượt lên nhau qua con lắc trượt.Mặt trên gối trượt, chúng tiếp xúc với kết cấu bên mặt dưới được gắn với móng công trình. Chúng trượt lên nhau để tạo ra ma sát hạn chế việc sinh ra gia tốc do tải trọng động đất.Gối cách chấn dạng trượt thường sử dụng hai bề mặt hình cầu hoặc trượt trên bề mặt phẳng. Hiện nay gối cách chấn dạng trượt thông thường có 3 loại: - Gối cách chấn trượt (SI) - Gối cách chấn trượt đơn còn gọi là FPS - Gối cách chân trượt đôihay còn gọi là DFPS  Gối cách chấn trượt SI Đây là gối cách chấn được phát hiện sớm nhất và đơn giản nhất.Hệ thống sử dụng một phần trượt để tách rời cấu trúc bên trên với nền chúng hoạt động theo nguyên tắc ma sát trượt. 4
18. Gối cách chấn SI chịu tải trọng đứng là chủ yếu,tải trong ngang thì hoạt động linh hoạt,nhờ ma sát làm tiêu tán năng lượng. Nhược điểm lớn nhất của dạng gối này là không có khả năng trở về vị trí tâm ban đầu. Hình 1.6. Gối cách chấn dạng trƣợt SI  Gối cách chấn trượt đơn FPS: Dạng gối trượt hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển động con lắc, phụ thuộc vào bán kính mặt cong. Cấu trúc bên trên được tách rời với nền thông qua một thanh trượt dạng khớp. Gối trượt FPS có một bề mặt cong trượt có khả năng tạo ra lực phục hồi, trọng lượng của kết cấu bên trên được đặt trên một khớp trượt có thể trượt trên bề mặt cong, ma sát giữa khớp trượt và bề mặt cong tạo ra độ cản cho gối FPS. Hình 1.7. Gối cách chấn dạng trƣợt FPS  Gối cách chấn đôi DFPS Gối cách chấn DFPS có cấu tạo gồm 2 mặt lõm,bề mặt này làm bằng thép không rỉ,chúng có bán kính cong tương ứng có thể bằng nhau hoặc khác nhau. Hai bề mặt lõm trượt quanh nhau bằng 1 khớp trượt(khớp trượt âm dương). Chúng hoạt động theo phương ngang linh hoạt hơn gối SI và FPS.Gối DFPS có khả năng đáp ứng được dịch chuyển lớn theo phương ngang. 5
19. Hình 1.8. Gối cách chấn dạng trƣợt đôi DFPS 1.3. Kết quả nghiên cứu trong nƣớc và nƣớc ngoài 1.3.1. Đề tài nghiên cứu trong nƣớc Một số đề tài nghiên cứu trong nước - Trần Tuấn Long(2007) “Thiết kế cách chấn đáy HDR cho khung nhà nhiều tầng chịu tải trọng động đất”. Bài báo khoa học. Nghiên cứu và thiết kếgối HDR theo một quy trình”. - Lê Xuân Tùng (2010). “Thiết kế gối cách chấn dạng gối đỡ đàn hồi chịu động đấtvới mô hình phi tuyến của vật liệu chế tạo”. Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng. Nghiên cứu phương trình phi tuyến gối khi chịu kích động. 1.3.2. Đề tài nghiên cứu nƣớc ngoài Một số đề tài nghiên cứu ở nước ngoài -Tian Xue Min and Lu Ming (2008), “Design of Base-Isolated Structure with Rubber-Bearing”.Sử dụng phần mềm để phân tích đánh giá hiệu quản công trình khi sử dụng gối cao su. Kết quả đạt được gối cao su hoạt động hiệu quả trong công trình động đất. - Daniel M. Fenz, and Michael C. Constantinou (2006), “Behaviour of the double concave Friction Pendulum bearing”. Kết quả đạt được gối cách chấn DFPS ứng xử giống như gối FPS nó chịu ảnh hưởng của độ công và bán kính của hai bề mặt lõm. -Sirule.P.A, Jagtap.L.P,SonaWana.K.R,Patil.T.D, Jadwanir.N and Sonar.S.K(2012), “Time History Analysis of Base Isolated Multi-Storyed Building” Sử dụng phần mềm phân tích .Kết quả là gối cao su hoạt động hiệu trong các trận động đất 6
20. 1.4. Hƣớng nghiên cứu đề tài 1.4.1. Nội dung nghiên cứu đề tài - Tìm hiểu và thiết kế các thông số gối cách chấn HDRB và FPS. - Tìm đáp ứng công trình theo thời gian có sử dụng gối cách chấn HDRB và FPS - Ảnh hưởng chu kỳ dao động của gối đến công trình. 1.4.2. Phƣơng pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu là phương pháp số. Phương trình vi phân chuyển động được giải bằng thuật toánNewmark. Thuật toán Newmark được giải trong Matlab. - Trong năm 1959 Newmark phát triển phương pháp biến đổi thời gian theo từng bước dựa trên 2 phương trình cơ bản sau: ui 11 u  i (1  ) t u i ( t ) u i (1.1) 1 22   (1.2) ui 11 u i ( t ) u i (  )( t ) u i ( t ) u i 2 Trong đó: Các hằng số  ,  được xác định là sự biến đổi từng bước theo thời gian.Chúng được lựa chọn theo Newmark. 11 +  ; Theo phương pháp gia tốc trung bình 24 11 +  ; Theo phương pháp gia tốc tuyến tính 26 - Ta chọn hệ số , theo phương pháp gia trung bình để giải 1 u()() u u 2 ii 1  u()() u i u i 1 u i 2 t u u  () u u i 11 i2 i i  2 u()() u u u u i i4 i 1 i 7
21.  2 u u u t () u u (1.3) i 11 i i4 i i - Phương trình vi phân chuyển động hệ tại thời điểm bất kỳ: mui cu  i ku i p i (1.4) - Tại thời điểm kế tiếp: mui 1 cu  i 1 ku i 1 p i 1 (1.5) - Ta lấy phương trình (1.5) - (1.4) được: m ui c u  i k u i p i (1.6 ) - Từ phương trình (1.1) ta viết lại như sau: ui u  i 1 u  i tu  i () t u  i (1.7) - Từ phương trình (1.2) ta viết lại như sau: 1 u u u ()() t u t22 u  t u (1.8) i i 1 i i2 i i - Từ phương trình (1.8) ta có: 1 1 1 u u u  u (1.9) i( tt )2  i 2  i - Thay phương trình(1.9) vào (1.7) ta được:    u u u  t(1 ) u (1.10) i t i  i2  i - Thay phương trình (1.10) và (1.9) vào phương trình (1.6) ta được: 1 1 1        m 2 ui uuc i i uut i i (1 ) ukup i i i (1.11) ( t )  t 2   t  2  Từ (1.11) ta viết lại: 1 m  c m    (1.12) k c 2 m ui p i u i t 1 c u i  t  t  t  22   Đặt: m c m a ;1 b t c  t 22   pˆi p i 1 p i au i bu  i 8
22. S K L 0 0 2 1 5 4