Nghiên cứu ứng dụng gối cách chấn đàn hồi cốt sợi trong xây dựng công trình dân dụng chịu động đất

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật nghiên cứu kỹ thuật xây dựng nghiên cứu cơ sở khoa học ứng dụng gối cách chấn đàn hồi cốt sợi cho công trình, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân,

• Tác giả: Trần Kim Hiểu
• Người hướng dẫn: TS. Ngô Văn Thuyết
• Trường học: Trường Đại Học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng
• Đề tài: Nghiên Cứu Ứng Dụng Gối Cách Chấn Đàn Hồi Cốt Sợi Cho Công Trình Dân Dụng Chịu Động Đất
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Mục đích của đề tài
• 1.3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
• 1.4. Kết quả dự kiến đạt được
• 2. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢM CHẤN, GỐI CÁCH CHẤN ĐÁY
• 1.1. Giới thiệu chung
• 1.2. Các phương pháp giảm chấn
• 1.2.1. Giảm chấn thụ động
• 1.2.2. Giảm chấn chủ động
• 1.2.3. Giảm chấn bán chủ động
• 1.3. Gối cách chấn đáy
• 1.3.1. Nguyên lý và hiệu quả của gối cách chấn đáy
• 1.3.2. Phân loại gối cách chấn đáy
• 1.3.3. Tình hình sử dụng hệ gối cách chấn đáy trên thế giới và Việt Nam
• 1.4. Sự cần thiết của luận văn nghiên cứu
• 1.5. Kết luận chương 1
• 3. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC TÍNH CƠ HỌC VÀ VIỆC MÔ HÌNH HÓA GỐI CÁCH CHẤN ĐÀN HỒI CỐT SỢI TRONG CÔNG TRÌNH CHỊU ĐỘNG ĐẤT
• 2.1. Giới thiệu về các tiêu chuẩn thiết kế gối cách chấn đáy cho công trình chịu động đất
• 2.2. Các đặc tính cơ học của gối cách chấn đàn hồi đa lớp, đặc biệt là hồi cốt sợi
• 2.2.1. Hệ số hình dạng
• 2.2.2. Độ cứng ngang của gối cách chấn đàn hồi đa lớp
• 2.2.3. Độ cứng dọc trục (độ cứng theo phương đứng) của gối cách chấn đàn hồi đa lớp
• 2.2.4. Độ cứng chống uốn của gối cách chấn đàn hồi đa lớp
• 2.3. Đề xuất quy trình các bước lựa chọn kích thước gối cách chấn đàn hồi cốt sợi sử dụng cho các công trình dân dụng trung và thấp tầng chịu động đất ở Việt Nam theo tiêu chuẩn kỹ thuật ASCE/SEI 7-10
• 2.4. Mô hình gối cách chấn đàn hồi cốt sợi trong phần mềm SAP2000
• 2.5. Kết luận chương 2
• 4. CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ CÁCH CHẤN CỦA CÔNG TRÌNH SỬ DỤNG GỐI CÁCH CHẤN ĐÀN HỒI CỐT SỢI KHI CHỊU ĐỘNG ĐẤT
• 3.1. Giới thiệu chung
• 3.2. Lựa chọn kích thước gối cách chấn đàn hồi cốt sợi sử dụng cho công trình dạng rung và thấp tầng chịu động đất ở Việt Nam
• 3.2.1. Lựa chọn kích thước gối cách chấn đàn hồi loại FREI cho công trình nhà BTCT 8 tầng
• 3.2.2. Lựa chọn kích thước gối cách chấn đàn hồi loại FREI cho công trình nhà BTCT 4 tầng
• 3.3. Tính toán các đặc tính cơ học của gối cách chấn đàn hồi cốt sợi với kích thước vừa chọn
• 3.4. Mô hình công trình dân dụng thấp tầng chịu tải trọng động đất
• 3.4.1. Công trình 1 (nhà BTCT 8 tầng)
• 3.4.2. Công trình 2 (nhà BTCT 4 tầng)
• 3.5. Phân tích hiệu quả cách chấn của công trình dân dụng thấp tầng sử dụng gối FREI so với công trình móng cứng
• 3.5.1. Gia tốc nền của trận động đất
• 3.5.2. Kết quả và bình luận
• 3.6. Kết luận chương 3
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tính cấp thiết của đề tài

Việc nghiên cứu ứng dụng gối cách chấn đàn hồi cốt sợi cho các công trình dân dụng chịu động đất là rất cần thiết trong bối cảnh hiện nay. Động đất gây ra nhiều thiệt hại cho công trình xây dựng, đặc biệt là ở những khu vực có nguy cơ cao như Việt Nam. Theo nghiên cứu, một số khu vực phía Bắc có khả năng xảy ra động đất mạnh, do đó, việc áp dụng các biện pháp giảm thiểu hư hỏng cho công trình là vô cùng quan trọng. Gối cách chấn có khả năng giảm thiểu tác động của động đất đến công trình, từ đó bảo vệ an toàn cho người dân và tài sản. Điều này không chỉ giúp nâng cao độ bền của công trình mà còn giảm thiểu chi phí sửa chữa và bảo trì sau sự cố động đất.

II. Mục đích của đề tài

Mục đích của nghiên cứu này là tìm hiểu và phân tích hiệu quả của gối cách chấn đàn hồi cốt sợi trong việc bảo vệ các công trình dân dụng khỏi tác động của động đất. Nghiên cứu sẽ tập trung vào việc xác định các loại gối cách chấn khác nhau, đặc biệt là gối cách chấn đàn hồi cốt sợi và các đặc tính cơ học của chúng. Bên cạnh đó, nghiên cứu cũng sẽ đề xuất quy trình lựa chọn kích thước gối cho các công trình dân dụng trung và thấp tầng, nhằm đảm bảo tính hiệu quả trong việc giảm thiểu hư hỏng khi có động đất xảy ra. Qua đó, nghiên cứu sẽ so sánh ứng xử của công trình sử dụng gối cách chấn với công trình móng cứng để chứng minh hiệu quả của phương pháp này.

III. Các phương pháp giảm chấn

Nghiên cứu về các phương pháp giảm chấn hiện có rất đa dạng, bao gồm giảm chấn thụ động, giảm chấn chủ động, và giảm chấn bán chủ động. Giảm chấn thụ động là phương pháp sử dụng năng lượng từ chính dao động của công trình để giảm thiểu tác động của động đất. Trong khi đó, giảm chấn chủ động sử dụng nguồn năng lượng bên ngoài để điều khiển các thiết bị giảm chấn, giúp tối ưu hóa phản ứng của công trình trước các tác động. Giảm chấn bán chủ động kết hợp cả hai phương pháp trên, giúp nâng cao hiệu quả trong việc bảo vệ công trình. Nghiên cứu này sẽ tập trung vào việc áp dụng gối cách chấn đàn hồi cốt sợi như một giải pháp hiệu quả trong việc giảm thiểu hư hại cho các công trình dân dụng khi có động đất.

IV. Hiệu quả của gối cách chấn đàn hồi cốt sợi

Kết quả nghiên cứu cho thấy gối cách chấn đàn hồi cốt sợi có khả năng giảm thiểu đáng kể tác động của động đất đến công trình. Cụ thể, khi sử dụng gối cách chấn này, các chuyển vị và gia tốc sàn từng tầng của công trình đều được giảm thiểu. Điều này giúp bảo vệ kết cấu của công trình, giảm thiểu hư hỏng cho các thiết bị và đồ đạc bên trong. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc áp dụng gối cách chấn đàn hồi cốt sợi không chỉ giúp tăng cường độ bền cho công trình mà còn mang lại lợi ích kinh tế trong việc giảm chi phí sửa chữa và bảo trì sau động đất. Đặc biệt, trong bối cảnh Việt Nam, việc ứng dụng công nghệ này vào thiết kế công trình là rất cần thiết để đảm bảo an toàn cho người dân.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Động đất là một trong những thảm họa thiên nhiên gây thiệt hại nghiêm trọng về người và tài sản, đặc biệt đối với các công trình xây dựng. Tại Việt Nam, theo bản đồ phân vùng động đất chu kỳ lặp 500 năm do Viện Vật lý địa cầu lập, một phần lãnh thổ phía Bắc có khả năng xảy ra động đất mạnh cấp VII (theo thang MSK-1964) với gia tốc nền từ 0,12g đến 0,248g. Từ năm 1900 đến 2006, đã ghi nhận 115 trận động đất cấp VI và VII trên toàn quốc, trong đó có những trận động đất mạnh như Điện Biên Phủ năm 1935 (6,8 độ Richter) và Tuần Giáo - Lai Châu năm 1983 (6,7 độ Richter). Các khu vực chịu động đất thường tập trung nhiều công trình dân dụng trung và thấp tầng, do đó việc nghiên cứu các biện pháp giảm chấn cho công trình dân dụng chịu động đất là rất cần thiết.

Mục tiêu của luận văn là nghiên cứu cơ sở khoa học và ứng dụng gối cách chấn đàn hồi cốt sợi (Fiber Reinforced Elastomeric Isolator - FREI) cho công trình dân dụng trung và thấp tầng chịu động đất tại Việt Nam. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các công trình dân dụng có kết cấu khung bê tông cốt thép, sử dụng mô hình số và tiêu chuẩn thiết kế ASCE/SEI 7-10 kết hợp với tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 9386:2012. Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc đề xuất quy trình lựa chọn kích thước gối cách chấn FREI phù hợp, đồng thời đánh giá hiệu quả giảm chấn so với công trình móng cứng truyền thống, góp phần nâng cao độ an toàn và giảm thiểu thiệt hại do động đất gây ra.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai lý thuyết chính: lý thuyết giảm chấn thụ động và mô hình ứng xử cơ học của gối cách chấn đàn hồi đa lớp. Gối cách chấn đáy là thiết bị giảm chấn thụ động phổ biến, có khả năng giảm gia tốc và chuyển vị tương đối giữa các tầng công trình khi xảy ra động đất. Các khái niệm chính bao gồm:

• Gối cách chấn đa lớp: cấu tạo từ các lớp cao su xen kẽ với các lớp lá thép hoặc sợi gia cường, có độ cứng theo phương đứng cao và độ cứng ngang thấp để chịu trọng lượng công trình và cho phép biến dạng ngang lớn.
• Gối cách chấn đàn hồi cốt sợi (FREI): loại gối cách chấn mới thay thế các lớp lá thép bằng các lớp sợi gia cường, giúp giảm trọng lượng và chi phí, đồng thời duy trì đặc tính cơ học tốt.
• Hệ số hình dạng (S): tỷ lệ giữa diện tích mặt cắt ngang gối và tổng diện tích xung quanh lớp cao su, ảnh hưởng đến độ cứng và khả năng biến dạng của gối.
• Độ cứng ngang và dọc của gối: các thông số quan trọng để đánh giá khả năng chịu lực và biến dạng của gối khi chịu tải trọng động đất.
• Mô hình vòng lặp trễ song tuyến: mô hình ứng xử của gối cách chấn trong phần mềm SAP2000, mô phỏng đặc tính đàn hồi và nhớt của gối dưới tải trọng động đất.

Phương pháp nghiên cứu

Luận văn sử dụng phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa thu thập tài liệu, phân tích lý thuyết và mô phỏng số. Nguồn dữ liệu bao gồm tiêu chuẩn thiết kế công trình chịu động đất Việt Nam TCVN 9386:2012, tiêu chuẩn Hoa Kỳ ASCE/SEI 7-10, các bài báo khoa học và tài liệu tham khảo quốc tế về gối cách chấn.

Phương pháp phân tích chính là mô hình số sử dụng phần mềm SAP2000 để mô phỏng ứng xử của công trình dân dụng trung và thấp tầng khi sử dụng gối cách chấn FREI dưới tác động của các trận động đất giả định. Cỡ mẫu nghiên cứu gồm hai công trình điển hình: nhà khung bê tông cốt thép 8 tầng và 4 tầng, đặt trên nền đất loại D tại Hà Nội. Kích thước gối cách chấn được lựa chọn theo quy trình 13 bước dựa trên tiêu chuẩn ASCE/SEI 7-10 và điều kiện địa phương. Phân tích so sánh gia tốc sàn từng tầng, lực cắt chân cột giữa công trình sử dụng gối FREI và công trình móng cứng nhằm đánh giá hiệu quả giảm chấn.

Timeline nghiên cứu kéo dài trong khoảng thời gian từ năm 2017 đến 2019, bao gồm giai đoạn thu thập tài liệu, xây dựng mô hình, tính toán và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Lựa chọn kích thước gối cách chấn FREI phù hợp:

   • Công trình 8 tầng sử dụng gối FREI có kích thước mặt cắt ngang 450x450 mm, chiều dày tổng 160 mm, chịu trọng lượng truyền xuống khoảng 1700 kN.
   • Công trình 4 tầng sử dụng gối FREI có kích thước mặt cắt ngang 350x350 mm, chiều dày tổng 120 mm, chịu trọng lượng truyền xuống khoảng 900 kN.

2. Giảm gia tốc sàn từng tầng:

   • Mô phỏng cho thấy công trình sử dụng gối FREI giảm đỉnh gia tốc sàn từng tầng trung bình khoảng 30-40% so với công trình móng cứng.
   • Gia tốc nền giả định trong các trận động đất là 0,2g đến 0,3g, với đỉnh gia tốc sàn tầng cao nhất giảm từ 0,25g xuống còn khoảng 0,15g khi sử dụng gối FREI.

3. Giảm lực cắt chân cột:

   • Lực cắt chân cột trong công trình sử dụng gối FREI giảm khoảng 25-35% so với công trình móng cứng, giúp giảm nguy cơ hư hỏng kết cấu cột và tăng tuổi thọ công trình.

4. Chuyển vị ngang thiết kế của gối FREI:

   • Chuyển vị ngang thiết kế của gối FREI được tính khoảng 212 mm cho công trình 8 tầng, đảm bảo khả năng chịu biến dạng lớn mà không gây hư hại cho công trình.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của hiệu quả giảm chấn là do gối FREI có độ cứng ngang thấp, cho phép công trình tách rời tương đối với nền đất khi xảy ra động đất, từ đó giảm truyền động năng và gia tốc vào kết cấu thân công trình. So với gối cách chấn đa lớp truyền thống, gối FREI có trọng lượng nhẹ hơn và chi phí thấp hơn, phù hợp với các công trình dân dụng trung và thấp tầng tại Việt Nam.

Kết quả mô phỏng phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về hiệu quả của gối cách chấn đàn hồi cốt sợi, đồng thời khẳng định tính khả thi của việc áp dụng gối FREI trong điều kiện địa phương. Biểu đồ so sánh gia tốc sàn từng tầng và lực cắt chân cột minh họa rõ ràng sự khác biệt giữa hai phương án móng cứng và gối FREI, giúp các kỹ sư dễ dàng đánh giá và lựa chọn giải pháp thiết kế.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng quy trình lựa chọn kích thước gối FREI cho công trình dân dụng trung và thấp tầng:

   • Thực hiện theo 13 bước thiết kế dựa trên tiêu chuẩn ASCE/SEI 7-10 và điều kiện địa phương.
   • Thời gian áp dụng: ngay trong giai đoạn thiết kế công trình mới.
   • Chủ thể thực hiện: các kỹ sư thiết kế kết cấu và tư vấn giảm chấn.

2. Khuyến khích sử dụng gối cách chấn đàn hồi cốt sợi FREI thay thế gối đa lớp truyền thống:

   • Giảm trọng lượng và chi phí, tăng hiệu quả giảm chấn.
   • Thời gian áp dụng: trong các dự án xây dựng mới và cải tạo công trình.
   • Chủ thể thực hiện: chủ đầu tư, nhà thầu xây dựng.

3. Đào tạo và nâng cao nhận thức cho kỹ sư xây dựng về công nghệ gối cách chấn FREI:

   • Tổ chức các khóa đào tạo, hội thảo chuyên sâu.
   • Thời gian: liên tục hàng năm.
   • Chủ thể thực hiện: các trường đại học, viện nghiên cứu, hiệp hội xây dựng.

4. Phát triển tiêu chuẩn kỹ thuật và hướng dẫn thiết kế chi tiết cho gối FREI tại Việt Nam:

   • Cập nhật tiêu chuẩn TCVN để bổ sung quy trình thiết kế và thi công gối FREI.
   • Thời gian: trong vòng 2-3 năm tới.
   • Chủ thể thực hiện: Bộ Xây dựng, Viện Khoa học công nghệ xây dựng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế kết cấu và giảm chấn:

   • Lợi ích: nắm vững quy trình lựa chọn và thiết kế gối cách chấn FREI, nâng cao chất lượng công trình chịu động đất.
   • Use case: áp dụng trong thiết kế các dự án dân dụng trung và thấp tầng.

2. Chủ đầu tư và nhà thầu xây dựng:

   • Lợi ích: hiểu rõ hiệu quả và chi phí của giải pháp giảm chấn, từ đó quyết định đầu tư hợp lý.
   • Use case: lựa chọn giải pháp giảm chấn phù hợp cho dự án xây dựng mới hoặc cải tạo.

3. Nhà nghiên cứu và giảng viên trong lĩnh vực xây dựng và kỹ thuật động đất:

   • Lợi ích: tham khảo cơ sở lý thuyết, phương pháp nghiên cứu và kết quả thực nghiệm để phát triển nghiên cứu tiếp theo.
   • Use case: xây dựng đề tài nghiên cứu mới hoặc giảng dạy chuyên sâu.

4. Cơ quan quản lý và ban hành tiêu chuẩn xây dựng:

   • Lợi ích: cập nhật kiến thức về công nghệ giảm chấn mới, hoàn thiện tiêu chuẩn kỹ thuật phù hợp với điều kiện Việt Nam.
   • Use case: xây dựng và điều chỉnh các quy định, tiêu chuẩn thiết kế công trình chịu động đất.

Câu hỏi thường gặp

1. Gối cách chấn đàn hồi cốt sợi FREI là gì?
   Gối FREI là loại gối cách chấn đa lớp mới, thay thế các lớp lá thép bằng các lớp sợi gia cường, giúp giảm trọng lượng và chi phí mà vẫn đảm bảo độ cứng và khả năng chịu lực. Ví dụ, gối FREI sử dụng sợi carbon hai hướng vuông góc, có độ bền cao và độ cứng ngang thấp.

2. Tại sao nên sử dụng gối FREI cho công trình dân dụng trung và thấp tầng?
   Gối FREI có trọng lượng nhẹ, chi phí thấp hơn gối đa lớp truyền thống, phù hợp với các công trình có quy mô vừa và nhỏ, đồng thời giúp giảm thiểu thiệt hại do động đất bằng cách giảm gia tốc và lực cắt chân cột.

3. Quy trình lựa chọn kích thước gối FREI như thế nào?
   Quy trình gồm 13 bước dựa trên tiêu chuẩn ASCE/SEI 7-10, bao gồm xác định gia tốc nền, hệ số nền, chu kỳ dao động, tính toán độ cứng ngang, chuyển vị thiết kế và diện tích mặt cắt ngang gối. Ví dụ, công trình 8 tầng tại Hà Nội được lựa chọn gối FREI kích thước 450x450x160 mm.

4. Hiệu quả giảm chấn của gối FREI so với móng cứng truyền thống ra sao?
   Mô phỏng cho thấy gối FREI giảm đỉnh gia tốc sàn từng tầng khoảng 30-40% và lực cắt chân cột giảm 25-35%, giúp công trình chịu động đất tốt hơn và giảm thiểu hư hỏng kết cấu.

5. Có thể áp dụng gối FREI cho các công trình hiện hữu không?
   Việc áp dụng cho công trình hiện hữu cần khảo sát kỹ thuật và thiết kế lại móng, tuy nhiên về nguyên tắc có thể cải tạo bằng cách lắp đặt gối cách chấn để nâng cao khả năng chịu động đất, tương tự như các dự án cải tạo ở Nhật Bản và Ấn Độ.

Kết luận

• Gối cách chấn đàn hồi cốt sợi FREI là giải pháp giảm chấn hiệu quả, phù hợp cho công trình dân dụng trung và thấp tầng chịu động đất tại Việt Nam.
• Quy trình lựa chọn kích thước gối FREI được đề xuất dựa trên tiêu chuẩn ASCE/SEI 7-10, phù hợp với điều kiện địa phương và đặc tính cơ học của gối.
• Mô phỏng số cho thấy công trình sử dụng gối FREI giảm đáng kể gia tốc sàn và lực cắt chân cột so với công trình móng cứng truyền thống.
• Việc áp dụng gối FREI giúp giảm chi phí, trọng lượng công trình và tăng độ an toàn khi xảy ra động đất.
• Khuyến nghị triển khai áp dụng gối FREI trong thiết kế và xây dựng công trình dân dụng, đồng thời phát triển tiêu chuẩn kỹ thuật và đào tạo chuyên môn cho kỹ sư xây dựng.

Next steps: Triển khai nghiên cứu thực nghiệm, hoàn thiện tiêu chuẩn kỹ thuật và tổ chức đào tạo chuyên sâu cho các bên liên quan.

Các kỹ sư, nhà quản lý và chủ đầu tư nên cân nhắc áp dụng gối cách chấn FREI để nâng cao hiệu quả giảm chấn và bảo vệ công trình trước nguy cơ động đất.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢM CHAN, GÓI CÁCH CHAN DAY 1. Giới thiệu chung Động dit là một hiện tượng thiên nhiên gây ra rắt nhiễu thảm hoa cho con người và sắc công tình xây dựng. Để bảo vệ công tinh và hạn chế những ảnh hưởng nguy hiểm trên công trình khi động đất xảy ra từ nhiễu năm qua một số giải pháp giảm chin đã được đề xuất, nghiên cứu và áp dụng. Các giải pháp giảm chắn này có mục đích chủ yếu là tăng khả năng kháng chắn của công trình, đảm bảo cho công trình đủ khả năng.

chịu lực, giảm hư hại về kết cấu cũng như hư hỏng đồ đạc, thiết bị sử dung trong công trình dưới chuyển vị nền của các trận động đất Theo quan diém thiết kế công tình chịu động đắt hiện đại, việc thiết kế một công tỉnh xây dựng cin đảm bảo hai tiêu chỉ liên quan chặt ché với nhau (Lê Xuân Tùng, 2012), 46 là + Đảm bảo kết cấu có khả năng chịu lực lớn tong miễn dân h «Đảm bao cho kết cầu có khả năng tiêu tán năng lượng do động đất truyền vào, thông. qua biển dạng déo trong giới han cho phép hoặc thông qua các thiết bị hip thy năng trong những quy định cơ bản của các tiêu chuẩn thiết kế công trình chịu động đắt hiện dai là tạo cho kết cầu công trinh một độ ben đủ lớn và một độ dẻo thích hợp: ‘+ Độ bền đủ lớn nhằm gia tăng khả năng chịu lực của kết cấu. + Độ déo thích hợp nhằm giúp công trình có khả năng tiề tần năng lượng và có sự cân bằng hài hòa v8 mặt. động lục học.

Bởi tác dụng rung lắc của động đt làm phát sinh chuyển vị và gia tốc trong công tình. Nêu công trình có độ cứng lớn thi gia tốc sn từng ting sinh ra sẽ có giá tr lớn và tăng lên theo chiều cao công tình, gây hậu aqua là rơi, nghiêng, đỗ, hư hỏng đỗ đạc rong công tình dồn đến thiệt hại về mặt kính tế Ngược Iai, nếu công trình quá mềm thi chuyển vị tương đối giữa các tng là rất lớn, gây biến dạng ding kế cho cả công tình, lâm hư hại các nút ign kết của khung chịu lực, nữttường, vênh cửa. Ngoài ra, dao động của công trình cũng phát sinh đáng kế gây ảnh hưởng đến (âm lý của người sinh sống và làm việc trong tòa nhà (Quan niệm thiết kế hiện đại đã lưu ý thêm phương điện năng lượng do động đắt truyền vào công tình. Việc thiết kế và tính toán sao cho kết cấu có Khả năng liều tin phin lượng này có một ý nghĩa quan trọng nhằm giúp công tinh làm việc hiệu quả nhất khi có động dat xảy ra.

Véi quan niện trên, một số phương pháp đã vi đang nghiên cứu, ấp dụng để giảm hư hồng cho công tinh chịu động đắt, nhằm hip thụ và tiêu tan đều năng lượng động đất cho toàn bộ công trình cũng như trắnh hiện tượng suy yêu cục bộ din đến phá hoại đó là giải pháp giảm chin và cách chin cho công trình. Có nhiều phương pháp giảm chi được nghiên cứu, trong đó có ba phương pháp chủ yếu là giảm chấn thụ động, giảm chin chủ động và giảm chin bin chủ động, 1. Các phương pháp giảm chin 1. Giảm chin thự động Là phương pháp giảm chấn mà nguồn năng lượng hoạt động của cae thết bị giảm chấn cđược lấy từ chính năng lượng dao động của bản thin công tinh mà không cin cung cấp bắt cứ một nguồn năng lượng ngoài nào.

Năng lượng có thể được tiêu tần nhờ biến đang déo, cân din nhớt và cản thủy lực trong các thiết bị giảm chắn. Một số thiết bị giảm chin như gối các chấn. pitông giảm chin, damper, 1. Giảm chấn chủ động Là phương pháp sử dụng các thiết bị giảm chắn mà nguồn năng lượng.

duy tì hạn động của các thiết bị này lấy từ bên ngoài (điện, ). Thông qua các cảm bid các thông tin về tải trọng, dao động của công trình đưa về bộ xử lý trung tâm. Bộ điều khiển trung tâm sẽ xử lý tin hiệu và phát lệnh cho các bộ phận thi hanh để thực hiện việc tng độ cân hay phát he điều khiển chống li dao động 1. Giảm chắn bán chủ động La phương pháp kết hop gia giảm chin chủ động và giảm chin thụ động, trong đó cần ít (nhỏ) nguồn năng lượng bên ngoài để duy tì hoạt động của các thiết bị giảm chin, Hệ thống không trực ti hay loi bỏ nguồn năng lượng ngoài mà thông qua kiểm soát một số thông số như độ cứng lò xo hoặc hệ số cản nhớt 1.

Gắi cách chấn diy 1. Nguyên lý và hiệu quả cia gối cách chấn đấy Khi động đất xảy ra, một nguồn năng lượng sẽ được giải phóng và lan truyền trong đắt nin gây nên chin động trong dit nền nên phương pháp hiệu quả nhất để hạn chế tác động của động đắt đến công tình là tách rời công tình khỏi đắt nền. Tuy nhiên, do khôngthể tách rời hoàn toàn công trình với nÊn nên người ta một lớp thiết bị đặc biệt nằm bên dui khối lượng chính của ét cấu (phần thân công trình) và nằm bên. trên dai móng (phần kết cầu bên dưới) gọi là gối cách chắn đáy.

Géi cách chấn đầy là một thiết bị phổ biển của phương pháp giảm chin thụ động. Khi sử dụng gối cách chắn đáy, năng lượng của động đất được tiêu tán nhờ chuyển hóa thành động năng của công tình. Có được điều này là do g6i cách chin có độ cứng theo phương ngang thấp nên chịu được chuyển vị lớn của các trận động đắt, nhưng vẫn đảm bảo độ cứng theo phương đứng để chịu được trọng lượng của công trình. Khi động xây ra (nên đất dao động), gối cách chắn đấy có biển dạng lớn, kết cầu phia trên nhời có quán tính lớn nên chi chịu một dao động nhỏ.

Do vay, các hư hỏng của kết cu, thiết bj trong công trình được giảm thiểu. Hiệu quả cách chin của công tình sử dụng gối cách chin diy so với công ình thông thường khi chiu động đất được thể hiện trong Hình 1. Công tình xây dụng thông thường (công tinh móng cứng) được xây đựng trực iếp lên trên phần đài móng nằm trong dit nền. Do đó, dao động từ đắt nên được tryẺ thân Khi một tận động đt xiy ra, dao động nề đất rất lớn được tuyển trực tiếp vào phần thân cá 1.

din đến đỉnh của gia tốc sàn từng ting hoặc đỉnh của chuyển vị tương đối giữa các tng của công tình có giá tri tương đối lớn vì lực quán tính lớn. Hậu quả là kết cấu bj hư hỏng, các thiết bị trong công trình bị hư hại như. miễu tả trong Hình 1. et a (2) Công tình móng cứng () Công tình sử dụng gối cách chin đầy Hình 1.1 Hiệu quả cách chắn của công trình sử dụng gối cách chin diy so với công trình thông thường Mut địch thiết kế bảo về công tinh chịu động đất là giảm đồng thời giá trị đình gia tốc sản từng ting và đình của chuyỂn vị tương đối giữa các ting.

Chuyển vị tương đối giữa ce ting sẽ cổ giá tr lớn khi kết cầu phần thân mềm. Khi kết cầu phin thân cứng sẽ giảm chuyển vị tương đối giữa các ting nhưng lại khuếch đại giá tri đỉnh gia tốc sàn từng ting theo chiều cao. Do đó, gối cách chắn đáy được sử dụng để giảm thiểu đồng thời cả gi tốc sin từng ting và chuyển vị tương đối giữa các ting như Hình 1. Hệ cách chấn đáy có thể chịu được trọng lượng lớn của công trình, chịu được biến dạng lớn của dao động đắt nền và hip thụ năng lượng của động đắt thông qua vòng lập tỄ 1.

Phân loại gỗi cách chấn diy C6 bai loi gỗi cách chấn đáy dang được sử dụng ngày nay là gỗi cách chin trượt và gối cách chin dạng đa lớp như Hình 1.2 dưới đây, trong đó gối cách chắn dạng da lớp được sử dụng phổ biến hơn. (a) Géi cách chắn dạng đa lớp. (b) Gối cách chin trượt Hình L2. Cúc loại gối cách chắn đây Gốicách chấn trượt có các dang: Gối cách chắn trượt đơn FPS và gối cách chấn trượt đôi DCFP.

Gối cách chin trượt đơn sử dụng hệ thống con lắc FPS, một gối FPS có một bễ mặt cong trượt, có khả năng tạo ra lực phục hồi, trọng lượng của kết cấu bên tiên được đặt trên một khớp trượt, có thé trượt trên bé mặt cong, ma sát giữa khớp, trượ và bé mặt cong tạo ra độ cin cho g6i FPS. Thay đổi bán kính tất cong có thể điều chinh độ cứng và chu kỳ dao động cơ bản của hệ. Gối cách chắn trượt đôi - DCFP có cấu tạo gồm hai mặt lõm làm bằng thép không gỉ, một khớp trượt làm bằng vật liệu phi kim loại có bề mặt trên tiếp xúc với mặt lõm trên, mặt đưới tiếp xúc với mặt lôm dưới: đồng thời khớp trượt được cầu tạo gdm hai phần tiếp xúc nhau mà hai phần này có thể tự quay quanh nhau. Gói cach chin dang đa lớp thông thường được cầu tạo từ nhiễu lớp cao su mồng và nhiều lớp lá thép.

chúng nằm xen kẽ và gắn kết với nhau để tăng độ cứng chịu nến cho sồi nhưng vẫn đảm bảo biển dạng cắt linh hoạt theo phương ngang vả hai im để thép. dày ở phần day và đình gối dé hiên kết với phần móng và phần thân công tình. Cao sử có thể sử dụng loại cao su tự nhiên hoặc cao su tổng hợp với đặc tính vật liệu mềm và sẵn như không nén được. Các lá thép gia cường xen kể với các lớp cao su để tăng độ cứng chịu nén cho gỗi cách chắn.

Hai tắm để thép day ở đáy và đình gồi để liên kết gối với phần đài móng và phin thân công trình thông qua liền kết bulöng như Hình 1. Công nghệ thi công gối cách chin da lop thông thường Luận văn này chủ yếu nghiên cứu vé gối cách chấn dang da lớp. Gói cách chắn đa lớp thông thường dang được phát rin với nhỉ dạng khác nhau như gồi cao sử tự nhiên NRB (Natural Rubber Bearing), g6i cao su có độ cin cao HDRB (High-Damping Rubber Bearing) và gối cao su lõi chi LRB (Lead Rubber Bearing). Trong khi gối i HRB sử dụng các hợp chit cao su có độ ối LRB có một lõi chi ở rung tâm để tăng khả năng chịu nến.

Clu tạo các dang g6i cách chin dan hồi thông thường được thể hiện rong Hình 1.4 dưới đây (eos) te ting (eos) ae mounting ruber `. ~ (ena ep) inal tel ad inal tel ha bo ‘han (clip iin) (ict (ciel hp) (@)NRB/HDRB (LRB Hình 1.4, Các dang gối cách chin đản hồi thông thường.