Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Đánh giá hiệu quả của hệ cô lập móng trong việc bảo vệ vật dụng trượt trong công trình

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:66

Thêm vào BST

Báo xấu

11
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu nhằm nắm vững lý thuyết cô lập móng trong phân tích thiết kế công trình chịu động đất; đánh giá hiệu quả của hệ cô lập móng trong việc giảm đáp ứng của vật dụng trượt trong công trình khi có động đất xảy ra; khảo sát ảnh hưởng của một vài thông số của gối cô lập móng đến đáp ứng của vật dụng trượt; từ đó có những khuyến nghị thiết thực cho việc thiết kế.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Đánh giá hiệu quả của hệ cô lập móng trong việc bảo vệ vật dụng trượt trong công trình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM  PHẠM TUẤN ANH ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA HỆ CÔ LẬP MÓNG TRONG VIỆC BẢO VỆ VẬT DỤNG TRƯỢT TRONG CÔNG TRÌNH LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: KTXD Công trình Dân dụng và Công nghiệp Mã ngành: 60 58 02 08 TP. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2016
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM  PHẠM TUẤN ANH ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA HỆ CÔ LẬP MÓNG TRONG VIỆC BẢO VỆ VẬT DỤNG TRƯỢT TRONG CÔNG TRÌNH LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: KTXD Công trình Dân dụng và Công nghiệp Mã ngành: 60 58 02 08 CÁN BỘ HDKH: TS. ĐÀO ĐÌNH NHÂN TP. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2016
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. ĐÀO ĐÌNH NHÂN TS. ĐÀO ĐÌNH NHÂN Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ TP.HCM ngày … tháng … năm 2016. Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: Chức danh TT Họ và tên Hội đồng 1 TS. Khổng Trọng Toàn Chủ tịch 2 TS. Nguyễn Hồng Ân Phản biện 1 3 PGS.TS. Lương Văn Hải Phản biện 2 4 PGS.TS. Nguyễn Xuân Hùng Ủy viên 5 TS. Nguyễn Văn Giang Ủy viên, Thư ký Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được sửa chữa (nếu có). Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG QLKH – ĐTSĐH Độc lập – Tự do – Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: PHẠM TUẤN ANH Giới tính: nam Ngày, tháng, năm sinh: 25/01/1990 Nơi sinh: Hải Dương Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng MSHV: 1341870031 công trình dân dụng và công nghiệp I. Tên đề tài Đánh giá hiệu quả của hệ cô lập móng trong việc bảo vệ vật dụng trượt trong công trình. II. Nhiệm vụ và nội dung 1. Nhiệm vụ Nhiệm vụ của đề tài “Đánh giá hiệu quả của hệ cô lập móng trong việc bảo vệ vật dụng trượt trong công trình” - Nắm vững lý thuyết Cô lập móng trong phân tích thiết kế công trình chịu động đất - Đánh giá hiệu quả của hệ cô lập móng trong việc giảm đáp ứng của vật dụng trượt trong công trình khi có động đất xảy ra. Khảo sát ảnh hưởng của một vài thông số của gối cô lập móng đến đáp ứng của vật dụng trượt. Từ đó có những khuyến nghị thiết thực cho việc thiết kế. 2. Nội dung - Tổng quan tài liệu, các khái niệm, cơ sở lý thuyết về Cô lập móng (Isolation System) và vật dụng trượt - Gỉa thuyết mô hình nghiên cứu và cách xây dựng mô hình - Khảo sát mô hình ứng với trường hợp móng ngàm. - Phân tích dữ liệu cho từng trường hợp Cô lập móng và từng cấp độ động đất - Thảo luận và kết luận. III. Ngày giao nhiệm vụ: …/…/2016 IV. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: …/…/2016 V. Cán bộ hướng dẫn: Tiến sĩ Đào Đình Nhân CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH Tiến sĩ Đào Đình Nhân
i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của TS. Đào Đình Nhân. 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. Đồng thời, các thông tin trích dẫn trong Luận văn được tôn trọng và đã được chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả PHẠM TUẤN ANH
ii LỜI CẢM ƠN Đề cương Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp nằm trong hệ thống bài luận cuối khóa nhằm trang bị cho Học viên cao học khả năng tự nghiên cứu, biết cách giải quyết những vấn đề cụ thể đặt ra trong thực tế xây dựng… Đó là trách nhiệm và niềm tự hào của mỗi học viên cao học. Để hoàn thành đề cương luận văn này, ngoài sự cố gắng và nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được nhiều sự giúp đỡ của tập thể và các cá nhân. Tôi xin tỏ lòng biết ơn đến tập thể và các cá nhân đã dành cho tôi sự giúp đỡ quý báu đó. Đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy TS. Đào Đình Nhân. Thầy đã đưa ra gợi ý đầu tiên để hình thành nên ý tưởng của đề tài và Thầy góp ý cho tôi rất nhiều về cách nhận định đúng đắn trong những vấn đề nghiên cứu, cũng như cách tiếp cận nghiên cứu hiệu quả. Xin cám ơn Thầy TS. Phan Tá Lệ đã làm tôi mạnh dạn tiếp cận với hướng nghiên cứu về nền móng, một lĩnh vực còn nhiều điều mới mẻ. Đồng thời, Thầy là người đã tận tụy giúp tôi hệ thống hóa lại kiến thức lý thuyết nền móng trong quá trình nghiên cứu luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn Quý Thầy Cô thuộc Ban đào tạo Sau đại học, Khoa Xây dựng trường Đại Học Công Nghệ Tp.HCM đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong quá trình học và nghiên cứu khoa học tại đây. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến ThS. Nguyễn Thu Thiên, ThS. Nguyễn Văn Thi đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện luận văn này. Đề cương Luận văn thạc sĩ đã hoàn thành trong thời gian quy định với sự nỗ lực của bản thân, tuy nhiên không thể không có những thiếu sót. Kính mong Quý Thầy Cô chỉ dẫn thêm để tôi bổ sung những kiến thức và hoàn thiện bản thân mình hơn. Xin trân trọng cảm ơn. PHẠM TUẤN ANH
iii TÓM TẮT * Tên đề tài: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA HỆ CÔ LẬP MÓNG TRONG VIỆC BẢO VỆ VẬT DỤNG TRƯỢT TRONG CÔNG TRÌNH. * Từ khoá: Hệ cô lập móng, phản ứng động đất, sự trượt của vật dụng… * Tóm tắt: Luận văn này khảo sát hiệu quả của hệ cách chấn đáy trong việc bảo vệ vật dụng trượt trong công trình khi chịu động đất. Đáp ứng chuyển vị của vật dụng trượt trong một công trình bê tông cốt thép 5 tầng chịu động đất đã được phân tích. Công trình này được giả định xây dựng ở Los Angles, một khu vực có hoạt động động đất mạnh trên thế giới, và được thiết kế cho hai trường hợp: ngàm ở móng và cách chấn đáy. Cường độ của các khung bê tông cốt thép và đặc trưng của hệ cách chấn được thiết kế theo tiêu chuẩn ASCE 7 – 10. Việc phân tích đáp ứng động đất của mô hình phi tuyến của kết cấu được thực hiện trong OpenSees. 30 băng gia tốc đại diện cho 3 cấp độ động đất đã được sử dụng để làm dữ liệu đầu vào cho bài toán phân tích phi tuyến trong miền thời gian. Kết quả khảo sát và phân tích cho thấy hệ cách chấn đáy rất hiệu quả trong việc bảo vệ vật dụng trượt. Kết quả phân tích còn cho thấy khi chu kỳ hữu hiệu của gối cách chấn vượt quá 3,5 giây thì chuyển vị trượt của vật dụng phụ thuộc rất bé vào tỉ số cản hữu hiệu và chu kỳ hữu hiệu của hệ cách chấn đáy.
iv ABSTRACT * Subject: The effectiveness of seismic base isolation system in protecting buildings’ sliding contents * Keywords: Isolation Base, earthquake responses, sliding contents… * Abstract: The effectiveness of seismic base isolation system in protecting buildings’ sliding contents was investigated in this thesis. The responses of sliding contents of a 5-story reinforced concrete structure building under earthquakes was investigated in the two configurations: fixed base configuration and base isolated configuration. The building was assumed to locate in Los Angles, a high seismicity area in the world. The strength of the superstructure and the bearings’ properties were designed per ASCE 7 – 10. The dynamic analysis of nonlinear model of the structure was performed in OpenSees simulation software. Thirty ground motions representing three earthquake levels was applied to the model. The comparison of the analysis results shows that the isolation system is very efficient in protecting the sliding contents. The results also show that when the effective period of the isolation system exceeds 3,5 s, the peak sliding of contents is almost independent on the effective damping ratio and the effective period of the isolation system.
v MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN .........................................................................................................ii TÓM TẮT ..............................................................................................................iii ABSTRACT ........................................................................................................... iv MỤC LỤC............................................................................................................... v DANH MỤC CÁC BẢNG ..................................................................................... vi DANH MỤC CÁC HÌNH ..................................................................................... vii Chương 1 GIỚI THIỆU ........................................................................................... 1 1.1 Giới thiệu...................................................................................................... 1 1.2 Mục tiêu của đề tài........................................................................................ 6 1.3 Phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật áp dụng ............................................... 6 1.3.1Phương pháp giải quyết vấn đề ................................................................ 6 1.3.2Phần mềm và kỹ thuật áp dụng................................................................. 6 1.4 Phạm vi nghiên cứu ...................................................................................... 6 1.5 Đóng góp của đề tài ...................................................................................... 7 Chương 2 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................................ 8 2.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước .................................................................. 8 2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước ................................................................ 19 Chương 3 THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH KẾT CẤU............................. 22 3.1 Kết cấu khảo sát .......................................................................................... 22 3.2 Phổ phản ứng thiết kế ................................................................................. 23 3.3 Thiết kế kết cấu cho công trình ngàm .......................................................... 23 3.4 Thiết kế kết cấu cho công trình cách chấn ................................................... 25 3.5 Thiết kế các thông số của gối cách chấn ...................................................... 27 3.6 Xây dựng mô hình kết cấu .......................................................................... 34 3.7 Mô hình của vật dụng trượt ......................................................................... 36 3.8 Các băng gia tốc nền ................................................................................... 36 Chương 4 KẾT QUẢ KHẢO SÁT ........................................................................ 38 Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................... 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 45
vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Khối lượng các tầng của công trình khảo sát........................................... 22 Bảng 3.2 Lực tĩnh ngang tương đương và lực cắt tương ứng của các tầng ............. 25 Bảng 3.3 Lực cắt đáy thiết kế cho các công trình cách chấn đáy (kN) .................... 26 Bảng 3.4 Độ cứng đàn hồi của các hệ cách chấn đáy được khảo sát (kN/cm).... 33 Bảng 3.5 Độ cứng tái bền của các hệ cách chấn đáy được khảo sát (kN/cm) ..... 33 Bảng 3.6 Chuyển vị chảy của các hệ cách chấn đáy được khảo sát (mm) .......... 34
vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Hư hại của vật dụng khi động đất xảy ra ................................................... 2 Hình 1.2 Phá hoại ở nút liên kết ............................................................................... 2 Hình 1.3 Biểu đồ tổn thất về kinh tế trong văn phòng, khách sạn, bệnh viện ............ 3 Hình 1.4 Biến dạng của hệ không sử dụng và có sử dụng cách chấn ...................... 4 Hình 1.5 Hai loại cơ bản của gối cách chấn [11] ...................................................... 5 Hình 2.1 Mô hình phân tích và mô hình được lý tưởng hóa [4] ................................ 8 Hình 2.3 Gia tốc theo thời gian của khối lượng M1 và M2 dưới tác dụng của lực xung trong hệ đàn hồi tuyến tính ....................................................................... 9 Hình 2.4 Vận tốc theo thời gian của khối lượng M1 và M2 dưới tác dụng của lực xung trong hệ đàn hồi tuyến tính ....................................................................... 9 Hình 2.5 Mô hình phân tích và mô hình được lý tưởng hóa [3] .............................. 10 Hình 2.6 Chuyển vị của vật dụng, CNSD, với nhiều hệ số ma sát khác nhau, g/Sa, và tần số tự nhiên T, với kích động nền dưới dạng xung ................................. 10 Hình 2.7 Mô hình được mô phỏng trong Opensees ................................................ 11 Hình 2.8 Hai bước giải xác định đáp ứng của vật dụng trong hệ 5 bậc tự do .......... 11 Hình 2.9 Quan hệ giữa MPFTV và chuyển vị trượt lớn nhất của vật dụng ............. 12 Hình 2.10 Mô hình cô lập móng móng ................................................................. 13 Hình 2.11 Biến dạng của hệ móng ngàm và các hệ cô lập móng ............................ 13 Hình 2.12 Ứng xử trễ một phương lý tưởng theo phương ngang ............................ 14 Hình 2.13 Thiết kế điển hình phổ gia tốc và chuyển vị .......................................... 14 Hình 2.14 Apple Towers Senda ............................................................................ 17 Hình 2.15 Sendai MT Building ............................................................................. 17 Hình 2.16 Biểu đồ số lượng công trình sử dụng gối cô lập móng ........................ 18 Hình 2.17 Biểu đồ số lượng công trình sử dụng gối cô lập móng phát triển qua các năm................................................................................................................. 19 Hình 2.18 Thông số gối cao su lõi chì................................................................... 20 Hình 3.1 Mặt bằng của công trình giả định được khảo sát..................................... 22 Hình 3.2 Phổ phản ứng thiết kế đàn hồi cho khu vực khảo sát ............................... 23 Hình 3.3 Hình dạng và chu kỳ của các mode dao động của công trình ngàm ......... 24 Hình 3.4 Ứng xử đàn hồi – dẻo tái bền của gối cách chấn ...................................... 27
viii Hình 3.5 Sự biến thiên của chuyển vị ( , vận tốc , lực đàn hồi ( và lực cản ( ) của hệ một bậc tự do trong một chu kỳ dao động bình ổn ........................ 29 Hình 3.6 Quan hệ giữa lực và chuyển vị trong hệ đàn nhớt tuyến tính tương đương ....................................................................................................................... 30 Hình 3.7 Vòng ứng xử trễ của gối cách chấn trong một chu kỳ .............................. 31 Hình 3.8 Mô hình lý tưởng hóa của kết cấu khảo sát.............................................. 35 Hình 3.9 Minh họa mô hình OpenSees của kết cấu khảo sát .................................. 35 Hình 3.10 Một số băng gia tốc điển hình .............................................................. 37 Hình 4.1 Lịch sử đáp ứng chuyển vị của vật dụng trượt ........................................ 38 Hình 4.2 Chuyển vị trượt trung bình của vật dụng tại các sàn lầu ứng với các cấp độ động đất khác nhau ......................................................................................... 39 Hình 4.3 Ảnh hưởng của chu kỳ hữu hiệu và tỉ số cản hữu hiệu đến chuyển vị trượt trung bình của vật dụng tại các sàn lầu ứng với các cấp độ động đất khác nhau ....................................................................................................................... 41 Hình 4.4 Chuyển vị trượt trung bình của vật dụng tại các sàn lầu ứng với các cấp độ động đất khác nhau khi và ......................................... 42
1 Chương 1 GIỚI THIỆU 1.1 Giới thiệu Thiết kế công trình chịu động đất ngày càng phát triển ở Việt Nam cũng như trên thế giới. Những năm gần đây, động đất thường xảy ra gây nhiều hư hại về kết cấu cũng như hư hỏng về thiết bị vật dụng trong công trình, gây thiệt hại lớn đến tài sản và con người. Theo cơ quan Tình Trạng Khẩn Cấp Liên Bang Hoa Kỳ E74 và Hiệp Hội Tiêu Chuẩn Canada S832 có ba thành phần phi kết cấu trong công trình gồm có: các thành phần phi kết cấu thuộc về kiến trúc (trần, vách thạch cao,..), trang thiết bị máy móc (máy bơm, hệ thống kỹ thuật,…), những vật dụng (giường, bàn ghế, kệ sách,...). Để hạn chế tác hại của động đất lên công trình, các nhà khoa học đã nghiên cứu và đề xuất các giải pháp giảm chấn cho công trình. Mục đích của giải pháp giảm chấn nhằm đảm bảo công trình xây dựng đủ khả năng chịu lực, không bị hư hỏng thiết bị đồ đạc sử dụng trong nhà, tồn tại và đứng vững dưới tác động của động đất. Tác động rung lắc của động đất làm phát sinh chuyển vị và gia tốc trong công trình. Nếu công trình có độ cứng quá lớn thì gia tốc sinh ra sẽ lớn theo, gây rơi và nghiêng đổ đồ đạc bên trong nhà dẫn đến thiệt hại về mặt kinh tế (Hình 1.1). Ngược lại, nếu công trình quá mềm thì chuyển vị tương đối giữa các tầng quá lớn, gây biến dạng đáng kể cho cả công trình, làm hư hại các cấu kiện, nút liên kết của khung chịu lực, nứt tường, vênh cửa…(Hình 1.2). Ngoài ra dao động mạnh của công trình cũng gây ảnh hưởng đến tâm lý của người sinh sống và làm việc trong tòa nhà.
2 Hình 1.1 Hư hại của vật dụng khi động đất xảy ra Hình 1.2 Phá hoại ở nút liên kết Những thiệt hại của vật dụng gây tổn thất gấp nhiều lần về mặt kinh tế so với thiệt hại về mặt kết cấu chính. Những tổn hại này được Shahram Taghavi và Eduardo Miranda (2003) thống kê trong 3 loại công trình: văn phòng, khách sạn, bệnh viện và biểu diễn bằng biểu đồ (Hình 1.3). Theo Hình 1.3, hao phí về mặt kinh
3 tế của phần kết cấu chính là thấp nhất (18% ở trường hợp nhà văn phòng, 13% trong khách sạn, ít nhất là ở bệnh viện là 8%), phần phi kết cấu (tường, trần thạch cao,…) và vật dụng trong công trình là phần chiếm đa số. Đặc biệt trong các công trình cần độ an toàn cao như bệnh viện thì tỉ lệ hư hại của vật dụng chiếm đến 44%. Hình 1.3 Biểu đồ tổn thất về kinh tế trong văn phòng, khách sạn, bệnh viện Nguồn: Shahram Taghavi và Eduardo Miranda Sự trượt hoặc di chuyển của vật dụng trong công trình khi động đất xảy ra dẫn đến sự hao tốn về mặt kinh tế và gây ra nguy hại cũng như sự bất tiện cho con người và công việc. Như vậy, vấn đề đặt ra là làm sao để công trình đủ cứng để đủ khả năng chịu lực khi không có động đất xảy ra và đủ mềm để tiêu tán năng lượng do động đất truyền vào. Xuất phát từ thực tiễn trên, nên phương pháp hiệu quả nhất để hạn chế tác động của động đất là tách rời hẳn công trình khỏi đất nền. để giảm chấn động lan truyền trong đất nền, Các loại thiết bị dành cho giải pháp cô lập móng là những gối tựa có độ cứng lớn theo phương đứng (để nâng đỡ được sức nặng của công trình) nhưng rất mềm theo phương ngang. Thay vì được đặt trực tiếp lên móng, công trình sẽ được đặt trên các gối tựa này. Nhờ sự biến dạng theo phương ngan của “lớp đệm” này, phần cơ năng từ sóng theo phương ngang của động đất (chủ yếu được mang đi bởi các thành phần sóng tần số cao) sẽ không truyền được lên công trình. Do đó, sự hư hỏng của công trình và trang thiết bị bên trong nó được giảm thiểu,
4 tính mạng con người bên trong công trình không bị đe dọa. Sự hạn chế năng lượng cơ học truyền vào đã làm giảm phản ứng của công trình bao gồm biến dạng, chuyển vị, vận tốc, gia tốc và thiệt hại. Hình 1.4 so sánh kết cấu được gắn liền với mặt đất và kết cấu có sử dụng gối cách chấn. Hình 1.4 Biến dạng của hệ không sử dụng và có sử dụng cách chấn Các thiết bị cô lập móng hiện nay rất phong phú nhưng có thể xếp vào hai nhóm chính: gối tựa cao su lõi chì (Rubber bearing) và gối tựa con lắc ma sát (Friction bearing) (Hình 1.5).
5 (a) Gối cao su lõi chì (b) Gối con lắc ma sát Hình 1.5 Hai loại cơ bản của gối cách chấn [11] Gối cao su lõi chì (gối cách chấn đàn hồi) gồm các lớp thép xen kẽ các lớp cao su tạo ra sự linh động theo phương ngang và độ cứng theo phương đứng lớn. Chì thường được đặt vào trong gối cách chấn đàn hồi nhằm cung cấp độ cản cũng như là độ cứng theo phương ngang ban đầu cho gối (Hình 1.5 (a)). Gối con lắc ma sát có bán cầu lõm, con trượt với bề mặt cầu (Hình 1.5 (b)). Sự kết hợp giữa lực đứng và bề mặt lõm tạo ra lực hồi phục, trong khi lực ma sát giữa các bề mặt tiếp xúc tạo ra độ cứng ban đầu và làm giảm năng lượng động học trong quá trình trượt xảy ra. Gối con lắc ma sát được chia thành các loại như: gối ma sát con lắc đơn (Single Friction Pendulum Bearing), gối ma sát con lắc đôi (Double Friction Pendulum Bearing), gối ma sát con lắc ba (Triple Friction Pendulum Bearing). Với ứng dụng ngày càng rộng rãi của thiết bị gối cách chấn con lắc ma sát trong các công trình xây dựng, việc nghiên cứu kỹ ứng xử của nó là quan trọng.
6 Một vài yếu tố ảnh hưởng đến sự làm việc của gối cách chấn con lắc ma sát như lực đứng, hệ số cản ma sát, bán kính mặt trượt…scần được xét đến. Mặt khác, nguyên nhân chủ yếu gây ra hư hỏng hoặc sụp đổ công trình khi động đất xảy ra là sự phản ứng của chúng đối với chuyển động của nền. 1.2 Mục tiêu của đề tài Mục tiêu của đề tài: Đánh giá hiệu quả của hệ cô lập móng trong việc bảo vệ vật dụng trượt trong công trình. - Nắm vững lý thuyết Cô lập móng trong phân tích thiết kế công trình chịu động đất. - Đánh giá hiệu quả của hệ cô lập móng trong việc giảm đáp ứng của vật dụng trượt trong công trình khi có động đất xảy ra. - Khảo sát ảnh hưởng của một vài thông số của gối cô lập móng đến đáp ứng của vật dụng trượt. Từ đó có những khuyến nghị thiết thực cho việc thiết kế. 1.3 Phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật áp dụng 1.3.1 Phương pháp giải quyết vấn đề Phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong đề tài này là phân tích mô hình số và tổng hợp số liệu theo nguyên tắc thống kê. 1.3.2 Phần mềm và kỹ thuật áp dụng Đề tài nghiên cứu tập trung vào các phương pháp nghiên cứu chính sau: - Sử dụng phần mềm mô phỏng chuyên dụng Opensees mô hình có số tầng khác nhau - Khảo sát chuyển động trượt của vật dụng trong công trình ngàm tại móng và trong công trình cô lập móng. - Phân tích tổng hợp và so sánh các số liệu - Một số phép lặp và thuật toán được sử dụng để phân tích các đặc trưng dao động nền như phương pháp lặp Newton-Raphson, thuật toán Newmark,… 1.4 Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên là khảo sát đáp ứng của vật dụng trượt trong một số mô hình nhà cô lập móng có số tầng thay đổi chịu động đất, dùng phương pháp phân tích động.
7 1.5 Đóng góp của đề tài Đánh giá hiệu quả của giải pháp cô lập móng trong việc bảo vệ vật dụng trượt trong công trình. Ngoài ra, đề tài còn phân tích ảnh hưởng của một vài tham số của hệ cô lập móng đến đáp ứng của vật dụng trượt.
8 Chương 2 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước Kể từ khi trận động đất San Francisco 1906, ứng xử trượt được nghiên cứu nhiều, bao gồm những nghiên cứu về phản ứng trượt của một khối cứng dưới tác dụng của động đất (Aslam 1975, Younis và Tadjbakhsh 1984). Nghiên cứu “Hysteretic influence on earthquake induced sliding damage of contents”của R.English et al (2012) [2] tập trung vào giải thích cơ chế sự trượt của vật dụng trong công trình và đánh giá tính chất nào của kết cấu và kích động nền ảnh hưởng đến bậc của ứng xử trượt. Mô hình phân tích của vật dụng đặt trên một hệ đơn được mô hình hóa như một hệ hai bậc tự do khi đó khối lượng của vật dụng ít hơn rất nhiều so với khối lượng của kết cấu, và cả hai được nối với nhau bằng một lò xo có ứng xử đàn hồi dẻo. Kết cấu chính và vật dụng không cản với nhau. Hình 2.1 Mô hình phân tích và mô hình được lý tưởng hóa [4] Sau khi nghiên cứu R.English đã có một số kết quả được rút ra. R.English đã đưa ra cơ chế trượt của vật dụng, thông qua hai biểu đồ: (i) Quan hệ giữa gia tốc sàn và gia tốc của vật dụng theo thời gian (Hình 2.2); (ii) Quan hệ giữa vận tốc sàn và vận tốc của vật dụng theo thời gian (Hình 2.3).