Chương 1 giới thiệu về dé tài, nội dung và mục tiêu luận văn; Tổng quan về tình hình nghiên cứu liên quan đến đề tài của hệ cản TMD được trình bảy trong chương 2; Chương 3 mô tả cơ sở lý thuyết và đưa ra mô hình tính toán, thiết lập phương trình và phương pháp giải để phân tích đáp ứng của hệ; Các ví dụ tính toán để khang định hiệu qua cua mô hình này được trình bay trong chương 4 và cuối cùng Chương 5 nêu lên các nhận xét, và hướng phát triển của đề tai; phan cudi cùng của luận văn trình bày danh mục tài liệu tham khảo va mã nguôn chương trình đề giải bài toán này. Chuong2 Tổng quan Chương 2. GIOLTHIEU Chương này giới thiệu tong quan về tình hình nghiên cứu liên quan đến dé tài. Cụ thể hơn, những nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nước về thiết bị can khối lượng TMD va các phương pháp điều khiến cho hệ này đều được trình bày sơ lược.
Các nghiên cứu này phân lớn được trích dẫn từ các tài liệu tham khảo làm cơ sở đê đưa ra hướng thực hiện của luận văn này.2 HỆ CÁN KHOI LƯỢNG TMD Hệ cản khối lượng, được kí hiệu là TMD, gồm có một lò xo, cản nhớt và khối lượng gan thêm lên hệ kết cau chính được mô tả như trên hình 2. Khi có động đất hoặc nguyên nhân tác động khác, cả kết cấu chính và hệ TMD đều chuyển động và hệ TMD này tác dụng lên kết câu chính một lực tong hợp từ lực lò xo va lực cản của cản nhớt; lực nay đóng vai trò là ngoại lực lên kết cấu chính và thường là khác pha với ngoại lực bên ngoài nên có khuynh hướng làm giảm chuyển vị cho kết câu chính nên kết cầu chính an toàn hơn. Hệ này được giới thiệu từ khá sớm và cũng đã có nhiều ứng dụng trong thực tiễn và hiện nay đang tiếp tục được nghiên cứu về thông số của nó. Năm 1909, TMD được biết đến như 1 thiết bị hấp thụ rung động được đề xuất bởi Frahm; trong mô hình TMD của Frahm không có bộ phận giảm xóc; đây được xem như là một trong những nghiên cứu dau tiên về TMD.
Sơ lược về các nghiên cứu liên quan TMD sau này như sau: Năm 1957, Ormodroyd và Den Hartog [1] nghiên cứu và chứng mình rằng nếu được gắn thêm một thiết bị giảm xóc vào TMD sẽ tăng đáng ké khả năng điều khiên kêt câu. Kê từ đó nó nhận được nhiêu sự quan tâm của các tác giả trong và Chuong2 Tổng quan ngoài nước tim mọi cách dé tìm hiểu tối ưu các thông số trong hệ. Có hàng nghìn nghiên cứu liên quan TMD và phát triển nó dưới nhiều dạng khác nhau. Thậm chí hiện nay chúng cũng đã được ứng dụng khá rộng rãi trong thực tế.
Hiện nay, các nghiên cứu về TMD cũng tiếp tục được công bố trong thời gian gan và rat gần liên tục trên những diễn đàn khoa học. Dưới góc nhìn của Luận văn này, chỉ một số khía cạnh của hệ TMD được đề cập là việc đánh giá hiệu quả giảm chan của các phương pháp điều khiến khác nhau. m m f(0 rx! | |x| ty, im Hình 2.1 : TMD gốc của Frahm Hinh 2.2 : TMD cua Ormodroyd va (1909) Den Hartog (1957) Nam 1997, Fahim Sadek, Bijan Mohraz, Andrew W.Taylor va Riley M.Chung [10] dé ra phương pháp tính toán tối ưu các hệ số của TMD dưới tác dụng của lực kích thích động dat, trong bài bao đã đưa công thức tính toán tối ưu tỉ lệ khối lượng, độ cứng, hệ cản TMD. Phân tích hệ kết cấu một bậc tự do và nhiều bậc tự do, với các gia tốc nền khác nhau và đã đạt được kết quả tốt.
Năm 2009, Roman Lewandowski, Justyna Gr zymis †awska [19] phân tích ứng xử của nhiều hệ cản TMD trước tải trọng gió và lực kích thích, từ việc phân tích tính toán số liệu tác giả đã thiết lập công thức tính toán các hệ số tối ưu và ứng xử của hệ nhiều TMD bị động. Chuong2 Tổng quan Năm 2011, Rashmi Mishra [23] phân tích hệ khung với dầm consol với TMD, khung 2D với TMD, Nam 2012 Paramanada Kudu [27] khao sat tng xu kết câu với nhiều hệ cản khối lượng MTMD, với 3 dạng mô hình như sau : dầm consol với TMD, khung 2D với TMD, khung 2D với DTMD, ứng với các hệ số khối lượng, độ cứng, độ cản của TMD khác nhau. Dưới đây là một số công trình đã được ứng dụng TMD để giảm phan ứng động trên thé giới._—"L L ©te— — ¬ — ]ƒ_— eee ñ Bone: hii Hinh 2.3: Taipei Financial Center (1999-2004) Chuong2 Tổng quan Nam 1999 hệ cản khối lượng được lắp tang trên tòa nha Taipei Financial Center Hình 2.8, điểm đặc biệt ở công trình này trong khi hau hết thiết bi cản điều được giấu ở một nơi nào đó trong công trình, nhưng hệ TMD, có hình dạng như một quả cầu màu vàng nặng 728 tan được bố trị từ tầng 58 đến tang 60, và được Chuong2 Tổng quan trưng bảy ra bên ngoài. Ngoài ra hệ cản khối lượng cũng được lắp ở Shanghai World Financial Center Hình 2.5, John Hancock Tower Hình 2.6 Qua các trích dẫn trên, có thể thấy rằng việc nghiên cứu ứng xử của TMD theo hướng đặc tính của chính TMD ngày càng phát triển và hoàn thiện dan, có thé tiếp tục là các thí nghiệm kiểm chứng kết quả.
Đây là những nghiên cứu tốn nhiều công sức và tiền của nhưng cũng mang đến sự tin cậy cao của thiết bị TMD và sẽ đưa vào áp dụng trong thực tế. Một hướng nghiên cứu khác của TMD được các nhà nghiên cứu tìm hiểu đó là sử dụng hệ cản khối lượngTMD với nhiều phương pháp điều khiến khác nhau để đánh giá sự hiệu quả giảm chan cho kết cau chính. DIEU KHIỂN CHỦ DONG TMD. Vì muốn cải thiện hiệu quả cua TMD bị động trong 1 SỐ trường hợp; Do đó, năm 1973, Karnoop và Morison [2] đã đề xuất phương pháp điều khiển TMD chủ động, kha năng giảm chan của kết cau được tăng lên bằng việc cung cấp | lực điều khiến chủ động tác động trực tiếp nham làm tăng ứng xử động cho TMD.
Lực điều khiến nay được sinh ra từ một thiết bị truyền động: Có rất nhiều nghiên cứu có liên quan đến phương pháp điều khiến này và phát triển nó dưới nhiều dạng khác nhau. Nhưng chủ yếu vẫn là các nghiên cứu để tối ưu việc tính toán lực chủ động đối với phương pháp điều khiển chủ động này. Y FT Bo TRUYEN ĐỘNG u(t) t+xxxxeee Hình 2.7 : TMD chủ động 10 Chuong2 Tổng quan Năm 1980, Chang and Soong [3] nghiên cứu quy luật điều khiến tối ưu bậc 2 để xác định hệ số phản liên xấp xi tuyến tính của TMD chủ động. Tuy nhiên, nghiên cứu đã không tối ưu hệ số TMD.
Nam 1992, Isao Nishimura, Takuji Kobori, Mitsuo Sakamoto, Norihide Koshika, Katsuyasu Sasaki and Satoshi Ohrul [5] dé xuất xem hệ số phản liên của thuat toan la tuyén tinh voi gia tốc của hệ chính va nó được tối ưu trong miễn tần số dưới kích thích điều hòa. Chang và Henry T. Yang [9] đã đề xuất thuật toán điều khiến phản hồi vòng lặp kín cho kết cau sử dụng phương pháp điều khiến chủ động. Lực điều khiển chủ động được tính từ ứng xử gia tốc, vận tốc và chuyển vị của hệ chính và hệ cản khối lượng chủ động.
Nghiên cứu cho thấy rằng hiệu quả điều khiến của TMD chủ động được dựa trên phản hồi vận tốc thì phụ thuộc đặc tính của thiết bị điều khiến bị động. Nghiên cứu cũng đã chỉ ra với việc tối ưu các đặc tính, TMD bị động cũng sẽ giảm được chuyển vị của kết cầu và lực điều khiến cũng là nhỏ hơn. Năm 2001, Ichiro Nagashima [14] đề xuất luật điều khiển phản hỏi tối ưu chuyển vị. Các hệ số phản hồi được xác định như là nghiệm của phương trình Ricatti.
Dựa trên giải pháp này thấy rằng độ cứng của TMD được điều chỉnh để thỏa mãn một điều kiện nhất định. Quy luật điều khiến này được giản thể để xác định các hệ số phản hồi chỉ cho chuyển vị của kết câu và vận tốc của khối lượng phụ. được xem như là điều khiên phản hôi tôi ưu chuyên vi. 11 Chuong2 Tổng quan Ô“ + TRụcx-KHÓI LƯỢNG ATMD TRỤC X - BO PHAN DAN ATMD TRUC X - KHUNG ATMD TRỤC Y - KHUNG ATMD TRỤC Y - BỘ PHẬN DẪN ATMD KHUNG ĐÉ Hình 2.8 : TMD chủ động Năm 2006, Han Bingkang và Li Chunxiang [17] thảo luận về hệ nhiều TMD chủ động với hệ số cản và độ cứng không đôi nhưng khối lượng và lực điều khiến là thay đổi.
Kết quả đã chỉ ra răng hệ nhiều TMD chủ động có thé cải thiện được hiệu quả giảm chan, dao động cho công trình tốt hơn là hệ nhiều TMD bị động hay 1 TMD chủ động. Tham số thiết kế tôi ưu của hệ nhiều TMD chủ động cũng được nghiên cứu trong miễn tần số bang cách tối thiểu hóa các giá trị hệ số phóng đại động lớn nhất của kết cầu suy rộng với hệ nhiều TMD chủ động. Năm 2010, Chunxiang Li, Jinhua Li, Yan Qu [21] dé xuất phương pháp thiết kế tối ưu cho phương pháp điều khiến chủ động hệ cản khối lượng TMD cho kêt câu đôi xứng.4 DIEU KHIEN BỊ ĐỘNG - CHU DONG KET HỢP TMD Năm 1993, Koshika N và nhóm nghiên cứu [6] đã dé xuất mô hình TMD bị động và chủ động kết hợp. Mục đích của TMD chủ động trong mô hình kết hợp là cải thiện hiệu quả của TMD bị động dựa trên lực quán tính của khói lượng bên trên mà không cần sử dụng | lượng năng lượng lớn như trong mô hình chỉ có TMD chủ động.
12 Chuong2 Tổng quan Và y yu) ks H+ 772. Cs HH È ee a: d Hit Ca FT đái OO) » 1 Hình 2.9: Mô hình TMD bị động — Chú động kết hop Bài báo cua Isao Nishimura, Mitsuo Sakamoto, Toshikazu Yamada, Norihide Koshika và Takuji Kobori [7] (1994) thảo luận về việc tối ưu hệ cản khối lượng bị động và chủ động kết hợp. Việc tối ưu thông SỐ, giảm lực điều khiến, năng lượng điều khiển được bàn luận dưới nhiều loại ảnh hưởng khác nhau như là kích thích điều hòa hay động đất thì được đề cập. 13 Chuong2 Tổng quan Năm 1998, N.
Balendra [11] khảo sát diéu khién hệ TMD bi động và chủ động kết hop dưới anh hưởng của tai gió. Nghiên cứu này đã chỉ ra rằng hiệu quả của hệ kết hợp này thì tốt hơn hệ điều khién TMD chủ động. Kết quả cho thay việc giảm chuyển vị thì tốt hơn với hệ TMD kết hợp nếu hệ số cản và thông số điều khiến được chọn phù hơp.