I. Tổng quan về điều khiển dao động
Chương này giới thiệu tổng quan về điều khiển kết cấu, tập trung vào các phương pháp giảm dao động trong công trình xây dựng. Các phương pháp chính bao gồm hệ cản ma sát và hệ cản nhớt, được sử dụng để kiểm soát dao động do tải trọng động đất và gió. Phần này cũng đề cập đến sự cần thiết của việc nghiên cứu và ứng dụng các hệ cản trong kỹ thuật xây dựng, đặc biệt là trong bối cảnh các công trình cao tầng ngày càng phổ biến.
1.1. Giới thiệu
Phần này trình bày sự gia tăng dân số và phát triển kinh tế xã hội, dẫn đến nhu cầu xây dựng các công trình cao tầng. Các công trình này thường dễ bị hư hỏng do tải trọng động đất, đòi hỏi các giải pháp điều khiển kết cấu hiệu quả. Hai phương pháp chính được đề cập là tăng độ cứng công trình và sử dụng các thiết bị giảm chấn như hệ cản ma sát và hệ cản nhớt.
1.2. Mục tiêu và sự cần thiết của luận văn
Luận văn nhằm nghiên cứu và phân tích đáp ứng động lực học của kết cấu khi sử dụng kết hợp hệ cản ma sát và hệ cản nhớt. Mục tiêu là đưa ra các kiến nghị cho kỹ sư thiết kế công trình, giúp giảm thiểu tác động của tải trọng động đất và gió. Phần này cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc nghiên cứu các hệ cản trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng phức tạp.
II. Các giả thiết tính toán và đặc trưng của hệ cản
Chương này trình bày các giả thiết tính toán và đặc trưng cơ học của hệ cản ma sát và hệ cản nhớt. Các giả thiết này được sử dụng để xây dựng mô hình cơ học và phương trình vi phân chuyển động của hệ kết cấu. Phần này cũng giới thiệu các phương pháp số như TimeNewmark để giải các phương trình vi phân này.
2.1. Giả thiết mô hình tính toán
Phần này mô tả mô hình cơ học của hệ kết cấu, bao gồm các giả thiết về độ cứng, khối lượng và tải trọng. Mô hình được sử dụng để phân tích đáp ứng động lực học của kết cấu khi sử dụng hệ cản ma sát và hệ cản nhớt. Các giả thiết này giúp đơn giản hóa bài toán và tạo cơ sở cho việc tính toán chính xác.
2.2. Hệ cản nhớt VFD và hệ cản ma sát FD
Phần này giới thiệu chi tiết về hệ cản nhớt và hệ cản ma sát, bao gồm nguyên lý hoạt động và các đặc trưng cơ học. Hệ cản nhớt sử dụng chất lỏng nhớt để tiêu tán năng lượng, trong khi hệ cản ma sát sử dụng lực ma sát để giảm dao động. Cả hai hệ cản đều được điều khiển bị động, không cần nguồn năng lượng bên ngoài.
III. Phân tích kết cấu và thuật toán giải
Chương này trình bày phương pháp phân tích kết cấu và thuật toán giải các phương trình vi phân chuyển động. Phương pháp TimeNewmark được sử dụng để tính toán đáp ứng động lực học của kết cấu. Phần này cũng bao gồm các ví dụ tính toán minh họa, giúp đánh giá hiệu quả của hệ cản ma sát và hệ cản nhớt trong việc giảm dao động.
3.1. Phương trình vi phân chuyển động
Phần này trình bày phương trình vi phân chuyển động của hệ kết cấu, được xây dựng dựa trên mô hình cơ học. Phương trình này được giải bằng phương pháp số TimeNewmark, giúp tính toán chính xác đáp ứng động lực học của kết cấu. Phần này cũng đề cập đến các điều kiện biên và giả thiết cần thiết để giải phương trình.
3.2. Thuật toán giải phương trình
Phần này giới thiệu thuật toán giải phương trình vi phân chuyển động, dựa trên phương pháp TimeNewmark. Thuật toán được hiệu chỉnh để phù hợp với hệ kết cấu liền kề, sử dụng hệ cản ma sát và hệ cản nhớt. Phần này cũng bao gồm các bước tính toán chi tiết và các lưu ý khi áp dụng thuật toán.
IV. Ví dụ tính toán và kết quả
Chương này trình bày các ví dụ tính toán cụ thể, giúp đánh giá hiệu quả của hệ cản ma sát và hệ cản nhớt trong việc giảm dao động của kết cấu. Các ví dụ bao gồm phân tích đáp ứng động lực học của kết cấu dưới tác dụng của tải trọng động đất và gió. Kết quả tính toán được so sánh và đánh giá để đưa ra các kiến nghị cho kỹ sư thiết kế.
4.1. Ví dụ tính toán với hệ kết cấu 1 tầng
Phần này trình bày ví dụ tính toán với hệ kết cấu 1 tầng, sử dụng hệ cản ma sát và hệ cản nhớt. Kết quả tính toán cho thấy hiệu quả giảm dao động của cả hai hệ cản, đặc biệt là trong việc giảm chuyển vị và lực cắt. Phần này cũng so sánh kết quả giữa các trường hợp có và không sử dụng hệ cản.
4.2. Ví dụ tính toán với hệ kết cấu nhiều tầng
Phần này trình bày ví dụ tính toán với hệ kết cấu nhiều tầng, sử dụng hệ cản ma sát và hệ cản nhớt. Kết quả tính toán cho thấy hiệu quả giảm dao động của cả hai hệ cản, đặc biệt là trong việc giảm chuyển vị và lực cắt ở các tầng cao. Phần này cũng so sánh kết quả giữa các trường hợp có và không sử dụng hệ cản.
V. Kết luận và kiến nghị
Chương này tổng hợp các kết quả nghiên cứu và đưa ra các kết luận về hiệu quả của hệ cản ma sát và hệ cản nhớt trong việc giảm dao động của kết cấu. Các kiến nghị được đưa ra cho kỹ sư thiết kế, bao gồm việc lựa chọn và sử dụng các hệ cản phù hợp với từng loại công trình. Phần này cũng đề xuất hướng phát triển nghiên cứu trong tương lai.
5.1. Kết luận
Phần này tổng hợp các kết quả nghiên cứu, khẳng định hiệu quả của hệ cản ma sát và hệ cản nhớt trong việc giảm dao động của kết cấu. Các kết luận được rút ra dựa trên các ví dụ tính toán và phân tích động lực học của kết cấu.
5.2. Kiến nghị
Phần này đưa ra các kiến nghị cho kỹ sư thiết kế, bao gồm việc lựa chọn và sử dụng hệ cản ma sát và hệ cản nhớt phù hợp với từng loại công trình. Các kiến nghị cũng đề cập đến việc kết hợp các hệ cản để tăng hiệu quả giảm dao động.
