Luận văn thạc sĩ: Khảo sát sự thay đổi đáp ứng dao động của nhà cao tầng khi chịu tác động của động đất

• Tác giả: Nguyễn Thị Thu Hương
• Người hướng dẫn: PGS. Hồ Đức Duy
• Trường học: Đại học Quốc gia TP.HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình Dân dụng và Công nghiệp
• Đề tài: Khảo Sát Sự Thay Đổi Của Các Đáp Ứng Dao Động Cho Nhà Cao Tầng Khi Chịu Động Đất
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
• 1.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.2. Nội dung nghiên cứu
• 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Tính cần thiết và ý nghĩa thực tiễn của nghiên cứu
• 1.5. Cấu trúc luận văn
• 2. CHƯƠNG 2: Tình hình nghiên cứu nước ngoài
• 3. CHƯƠNG 3: Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam
• 3.1. Lý thuyết dao động kết cấu
• 3.2. Phương pháp biến đổi Fourier
• 3.2.1. Biến đổi Fourier rời rạc đối với dãy tuần hoàn có chu kỳ N
• 3.2.2. Biến đổi Fourier rời rạc đối với dãy không tuần hoàn có chiều dài hữu hạn N
• 3.2.3. Bộ lọc số theo phương pháp cửa sổ hình chữ nhật
• 3.3. Ước tính phổ năng lượng (Power Spectral Estimation)
• 3.3.1. Ước tính phổ năng lượng theo phương pháp Bartlett (1948)
• 3.3.2. Ước tính phổ năng lượng theo phương pháp Welch (1967)
• 3.3.3. Định lý lấy mẫu Nyquist-Shannon
• 3.3.4. Ma trận phổ năng lượng chéo (Cross Power Spectral Density Matrix)
• 3.4. Cơ sở lý thuyết phương pháp Phân tích miền tần số (Frequency Domain Decomposition - FDD)
• 3.4.1. Thuật toán Phân tích giá trị đơn (Singular Value Decomposition)
• 3.4.2. Phương pháp Phân tích miền tần số (Frequency Domain Decomposition)
• 3.5. Mô hình kết cấu theo phương pháp phần tử hữu hạn
• 3.5.1. Lựa chọn loại phần tử mô phỏng trong mô hình
• 3.5.2. Tải trọng động đất tác động lên mô hình
• 3.6. Các phương pháp đánh giá từ các kết quả phân tích dao động
• 3.6.1. Sự thay đổi tần số tự nhiên
• 3.6.2. Sự thay đổi dạng dao động
• 4. CHƯƠNG 4: CÁC BÀI TOÁN KHẢO SÁT
• 4.1. Giới thiệu công trình
• 4.1.1. Thông tin công trình
• 4.1.2. Thông số kỹ thuật cơ bản của công trình
• 4.1.3. Thông số kỹ thuật kết cấu
• 4.2. Bài toán 1: Mô phỏng công trình bằng phần mềm PTHH SAP2000
• 4.2.1. Mô hình kết cấu và các giả thiết
• 4.2.2. Các thông số vật liệu và kích thước cấu kiện
• 4.2.3. Mô phỏng công trình
• 4.2.4. Phân tích dao động tự do
• 4.2.5. Chọn các điểm khảo sát trên thân công trình
• 4.2.6. Phân tích dao động khi chịu tác động của các sóng động đất
• 4.3. Bài toán 2: Phân tích các đáp ứng dao động của nhà cao tầng chịu động đất El Centro (1940)
• 4.3.1. Đáp ứng dao động của nhà cao tầng chịu động đất El Centro theo phương trục X
• 4.3.2. Đáp ứng dao động của nhà cao tầng chịu động đất El Centro (1940) theo phương trục Y
• 4.4. Bài toán 3: Phân tích các đáp ứng dao động của nhà cao tầng chịu động đất Kobe (1995)
• 4.4.1. Đáp ứng dao động của nhà cao tầng chịu động đất Kobe (1995) theo phương trục X
• 4.4.2. Đáp ứng dao động của nhà cao tầng chịu động đất Kobe (1995) theo phương trục Y
• 4.5. Bài toán 4: Phân tích các đáp ứng dao động của nhà cao tầng chịu động đất Loma Prieta (1989)
• 4.5.1. Đáp ứng dao động của nhà cao tầng chịu động đất Loma Prieta theo phương trục X
• 4.5.2. Đáp ứng dao động của nhà cao tầng chịu động đất Loma Prieta theo phương trục Y
• 4.6. Nhận xét các kết quả sau 3 trường hợp nhà cao tầng chịu 3 trận động đất El Centro, Kobe và Loma Prieta
• 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

I. Giới thiệu

Nghiên cứu về đáp ứng dao động của nhà cao tầng trước động đất là một lĩnh vực quan trọng trong kỹ thuật xây dựng. Các công trình cao tầng không chỉ đáp ứng nhu cầu sử dụng không gian mà còn tạo nên hình ảnh đô thị hiện đại. Tuy nhiên, với sự gia tăng chiều cao và độ phức tạp của các công trình, việc phân tích đáp ứng dao động trở nên cần thiết. Nghiên cứu này tập trung vào việc khảo sát sự thay đổi của các đáp ứng dao động khi nhà cao tầng chịu tác động của các trận động đất khác nhau. Phương pháp phân tích sử dụng phần mềm SAP2000 để mô phỏng kết cấu và phân tích các đặc trưng dao động của công trình.

1.1 Tầm quan trọng của nghiên cứu

Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc đảm bảo an toàn công trình và giảm thiểu rủi ro cho người sử dụng. Việc hiểu rõ về đáp ứng dao động giúp các kỹ sư thiết kế các giải pháp kháng chấn hiệu quả hơn. Đặc biệt, trong bối cảnh Việt Nam, nơi có nhiều khu vực có nguy cơ động đất, việc nghiên cứu này càng trở nên cấp thiết. Các kết quả từ nghiên cứu sẽ cung cấp thông tin quý giá cho các nhà thiết kế và quản lý dự án trong việc xây dựng các công trình an toàn và bền vững.

II. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp phân tích miền tần số (FDD) để xác định các đặc trưng dao động của kết cấu. Đầu tiên, mô hình kết cấu nhà cao tầng được xây dựng trong phần mềm SAP2000. Sau đó, các đáp ứng dao động được khảo sát thông qua việc phân tích các trận động đất có sẵn trong quá khứ. Phương pháp này cho phép xác định tần số tự nhiên và dạng dao động của công trình khi chịu tác động của động đất. Các dữ liệu đầu ra từ mô hình sẽ được phân tích để so sánh với các kết quả từ phân tích dao động tự do.

2.1 Mô hình kết cấu

Mô hình kết cấu được xây dựng dựa trên các thông số kỹ thuật cụ thể của công trình. Việc lựa chọn loại phần tử mô phỏng trong mô hình là rất quan trọng để đảm bảo tính chính xác của kết quả phân tích. Các tải trọng động đất được áp dụng lên mô hình để khảo sát đáp ứng dao động. Phân tích này không chỉ giúp xác định các đặc trưng dao động mà còn đánh giá khả năng chịu lực của công trình dưới tác động của động đất.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả phân tích cho thấy sự thay đổi rõ rệt của các đáp ứng dao động khi nhà cao tầng chịu tác động của các trận động đất khác nhau. Các tần số tự nhiên và dạng dao động của công trình có sự khác biệt đáng kể giữa các trường hợp. Việc so sánh giữa đáp ứng dao động tự do và đáp ứng dao động khi chịu tải trọng động đất cho thấy rằng các yếu tố như chiều cao, trọng lượng và cấu trúc của công trình ảnh hưởng lớn đến khả năng chịu lực. Những phát hiện này có thể được áp dụng trong thực tiễn để cải thiện thiết kế và xây dựng các công trình an toàn hơn.

3.1 Đánh giá rủi ro

Đánh giá rủi ro từ các đáp ứng dao động là một phần quan trọng trong nghiên cứu. Các kết quả cho thấy rằng việc không tính toán đúng các yếu tố này có thể dẫn đến những hậu quả nghiêm trọng trong trường hợp xảy ra động đất. Do đó, việc áp dụng các phương pháp phân tích hiện đại như FDD là cần thiết để đảm bảo an toàn cho các công trình cao tầng. Các khuyến nghị cho việc thiết kế và xây dựng sẽ được đưa ra dựa trên các kết quả phân tích này.