I. Giới thiệu
Luận văn tập trung vào việc phân tích hiệu quả của hệ cản khối lượng (TMD) trong việc giảm chấn động đất. Hệ cản khối lượng bao gồm các dạng bị động, bán chủ động, và chủ động, được lắp đặt trên các kết cấu xây dựng để giảm thiểu tác động của động đất. Mục tiêu chính của luận văn là đánh giá hiệu quả của các hệ cản này thông qua mô hình động lực học và mô phỏng bằng phần mềm MATLAB.
1.1. Đặt vấn đề
Động đất là một hiện tượng tự nhiên gây ra nhiều thiệt hại cho các công trình xây dựng. Việc nghiên cứu và ứng dụng các giải pháp giảm chấn như hệ cản khối lượng đã trở thành một yêu cầu cấp thiết. Các hệ cản này giúp hấp thụ và tiêu tán năng lượng từ động đất, giảm thiểu chuyển vị và nội lực trong kết cấu.
1.2. Mục tiêu luận văn
Luận văn nhằm phân tích hiệu quả của các hệ cản khối lượng, bao gồm TMD bị động, TMD bán chủ động, và TMD chủ động. Các mô hình động lực học được thiết lập và giải quyết bằng công cụ mô phỏng Simulink để đánh giá hiệu quả giảm chấn của từng hệ cản.
II. Tổng quan về hệ cản khối lượng TMD
Hệ cản khối lượng (TMD) là một thiết bị giảm chấn được sử dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng. Hệ này bao gồm một khối lượng, lò xo, và bộ giảm chấn, được gắn vào kết cấu chính để hấp thụ năng lượng từ động đất. Các nghiên cứu về TMD đã phát triển từ đầu thế kỷ 20 và tiếp tục được cải tiến để tối ưu hóa hiệu quả giảm chấn.
2.1. Lịch sử phát triển
TMD được giới thiệu lần đầu bởi Frahm vào năm 1909. Sau đó, Ormodroyd và Den Hartog đã cải tiến hệ này bằng cách thêm bộ giảm chấn, tăng khả năng điều khiển kết cấu. Các nghiên cứu tiếp theo đã tập trung vào việc tối ưu hóa các thông số của TMD để đạt hiệu quả giảm chấn cao nhất.
2.2. Phân loại hệ cản
Hệ cản khối lượng được chia thành ba loại chính: bị động, bán chủ động, và chủ động. Hệ bị động có thông số cố định, trong khi hệ bán chủ động và chủ động có khả năng điều chỉnh thông số để phản ứng linh hoạt với các tác động động đất.
III. Cơ sở lý thuyết và mô hình tính toán
Luận văn sử dụng mô hình động lực học để phân tích hiệu quả của các hệ cản khối lượng. Phương trình chuyển động của hệ kết cấu chính và hệ cản được thiết lập và giải quyết bằng công cụ mô phỏng Simulink. Các thông số như khối lượng, độ cứng, và hệ số cản được điều chỉnh để đánh giá hiệu quả giảm chấn.
3.1. Mô hình động lực học
Phương trình chuyển động của hệ kết cấu chính và hệ cản được mô tả bằng các phương trình vi phân. Các thông số như khối lượng, độ cứng, và hệ số cản được xác định để tối ưu hóa hiệu quả giảm chấn.
3.2. Phương pháp mô phỏng
Công cụ mô phỏng Simulink được sử dụng để giải quyết các phương trình động lực học. Các kết quả mô phỏng được so sánh để đánh giá hiệu quả của từng hệ cản khối lượng.
IV. Kết quả và đánh giá
Các kết quả mô phỏng cho thấy hệ cản khối lượng bán chủ động và chủ động có hiệu quả giảm chấn cao hơn so với hệ bị động. Các thông số như khối lượng và hệ số cản đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu quả giảm chấn. Luận văn cũng đề xuất các hướng phát triển trong tương lai để cải thiện hiệu quả của các hệ cản này.
4.1. Hiệu quả giảm chấn
Các kết quả mô phỏng chỉ ra rằng hệ cản bán chủ động và chủ động giảm chấn hiệu quả hơn so với hệ bị động. Điều này là do khả năng điều chỉnh thông số linh hoạt của các hệ cản này.
4.2. Hướng phát triển
Luận văn đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo, bao gồm việc tối ưu hóa thông số của hệ cản và ứng dụng các công nghệ mới để nâng cao hiệu quả giảm chấn trong các công trình xây dựng.
