Luận văn thạc sĩ kỹ thuật xây dựng phân tích động lực học công trình chịu tải trọng động đất có xét đến phi tuyến vật liệu và sử dụng tầng mái như hệ cản điều chỉnh khối lượng tmd

Phân tích động lực học công trình chịu tải trọng động đất, xét phi tuyến vật liệu và ứng dụng tầng mái như hệ cản điều chỉnh khối lượng TMD.

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Luận văn thạc sĩ

2014

148
1
0

Phí lưu trữ

35 Point

Tóm tắt

I. Động lực học công trình và tải trọng động đất

Phân tích động lực học công trình chịu tải trọng động đất là một lĩnh vực quan trọng trong kỹ thuật xây dựng. Công trình chịu tác động của động đất thường phải đối mặt với các hiện tượng dao động phức tạp, dẫn đến nguy cơ hư hỏng hoặc sụp đổ. Việc nghiên cứu này tập trung vào việc mô phỏng và phân tích các phản ứng của công trình dưới tác động của các trận động đất khác nhau. Các yếu tố như phi tuyến vật liệuhệ cản TMD được xem xét để nâng cao độ chính xác của mô hình.

1.1. Tác động của tải trọng động đất

Tải trọng động đất là một trong những yếu tố nguy hiểm nhất đối với công trình xây dựng. Các trận động đất như Northridge, Kobe, và Hachinohe đã được sử dụng làm ví dụ để phân tích. Các kết quả cho thấy rằng công trình chịu tải trọng động đất thường có phản ứng dao động mạnh, đặc biệt là ở các tầng cao. Việc sử dụng hệ cản TMD giúp giảm thiểu các dao động này, từ đó nâng cao độ an toàn của công trình.

1.2. Ứng dụng phi tuyến vật liệu

Phi tuyến vật liệu là một yếu tố quan trọng trong phân tích động lực học công trình. Các vật liệu như bê tông và thép thường có tính chất phi tuyến khi chịu tải trọng lớn. Việc xem xét tính chất này giúp mô hình hóa chính xác hơn các phản ứng của công trình. Các kết quả phân tích cho thấy rằng việc bỏ qua phi tuyến vật liệu có thể dẫn đến sai lệch đáng kể trong dự đoán phản ứng của công trình.

II. Hệ cản TMD và thiết kế chống động đất

Hệ cản TMD (Tuned Mass Damper) là một giải pháp hiệu quả để giảm thiểu dao động của công trình chịu tải trọng động đất. Hệ thống này hoạt động bằng cách điều chỉnh khối lượng và độ cứng để triệt tiêu các dao động không mong muốn. Việc thiết kế và lắp đặt hệ cản TMD đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về động lực học kết cấutải trọng địa chấn.

2.1. Nguyên lý hoạt động của TMD

Hệ cản TMD hoạt động dựa trên nguyên lý điều chỉnh khối lượng và độ cứng để tạo ra lực cản đối với các dao động của công trình. Khi công trình dao động, TMD sẽ tạo ra một lực ngược chiều, giúp giảm thiểu biên độ dao động. Các kết quả phân tích cho thấy rằng TMD có hiệu quả cao trong việc giảm chuyển vị và gia tốc của công trình.

2.2. Thiết kế hệ cản TMD

Thiết kế hệ cản TMD đòi hỏi sự tính toán chính xác các thông số như khối lượng, độ cứng, và hệ số cản. Các ví dụ số được thực hiện trên các công trình 5 tầng, 10 tầng, và 15 tầng cho thấy rằng việc thiết kế TMD phù hợp có thể giảm thiểu đáng kể các phản ứng của công trình dưới tác động của động đất. Các kết quả này có ý nghĩa quan trọng trong việc thiết kế chống động đất.

III. Phân tích kết cấu và ứng dụng thực tế

Phân tích kết cấu chịu tải trọng động đất với sự xem xét phi tuyến vật liệuhệ cản TMD là một bước quan trọng trong việc đảm bảo an toàn cho công trình. Các kết quả phân tích cho thấy rằng việc kết hợp các yếu tố này giúp nâng cao độ chính xác của mô hình và cải thiện hiệu quả của các giải pháp giảm chấn.

3.1. Phân tích kết cấu với phi tuyến vật liệu

Việc phân tích kết cấu với sự xem xét phi tuyến vật liệu giúp mô hình hóa chính xác hơn các phản ứng của công trình. Các kết quả cho thấy rằng việc bỏ qua yếu tố này có thể dẫn đến sai lệch đáng kể trong dự đoán phản ứng của công trình. Các ví dụ số được thực hiện trên các công trình 5 tầng và 10 tầng cho thấy rằng việc xem xét phi tuyến vật liệu giúp cải thiện độ chính xác của mô hình.

3.2. Ứng dụng thực tế của hệ cản TMD

Hệ cản TMD đã được ứng dụng rộng rãi trong các công trình cao tầng để giảm thiểu các dao động do động đất gây ra. Các kết quả phân tích cho thấy rằng TMD có hiệu quả cao trong việc giảm chuyển vị và gia tốc của công trình. Các ví dụ số được thực hiện trên các công trình 5 tầng, 10 tầng, và 15 tầng cho thấy rằng việc thiết kế TMD phù hợp có thể giảm thiểu đáng kể các phản ứng của công trình dưới tác động của động đất.

21/02/2025
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật xây dựng phân tích động lực học công trình chịu tải trọng động đất có xét đến phi tuyến vật liệu và sử dụng tầng mái như hệ cản điều chỉnh khối lượng tmd

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TT HT HH1 tt 1n 11g ngu tàa | 1.2 Tổng quan về điều khiển dao động. -- --¿- + cs SE EEEEEEESEEEEEEEEEErksrki 5 1.1 Điều khiến bị động.2 Điều khiến chủ động oo. Điều khiến bán chủ động.---- St SE SE SE EEE511151111x 1p Hư 8 1.4 Điều khiến hỗn hop.3 Ứng dung TMD trong thực té.4 Tình hình nghiên cứu về TMD.1 Tinh hình nghiên cứu nước ngOảI.2 Tinh hình nghiên cứu trong nưỚc .5 Mục tiêu và hướng nghiên cứu Luận văn.1 Hệ cô lập cao su lõi chì.2 Ung dụng hệ cô lập cao su lõi chì trong thực tẾ.------cscz sec xrxrrerez 20 2.

Mô hình tầng mái đóng vai trò như TMD.4 Phương trình vi phân chuyển động của TMD.1 Hệ một bậc tự doo. cece cece 2 2n Hn HS TH 1k v ng 11 khen 22 2.2 Hệ nhiều bậc tự do.5 Cơ sở thiết kế TMD.6 Một số giả thiết trong phân tích khung phẳng .7 Xây dựng ma trận tinh chat phan tử khung phăng.1 Ma trận độ cứng đàn hôi phan tử khung phăng. Ma trận độ cứng hình học phân tử khung phăng. Ma trận độ cứng phân tử khung phăng có xét đến phi tuyến vật II —— .4 Ma trận khối lượng tương thích.5 Ma trận Cản.cc cQ ĐH HS TH TH nh Ty kh nh nền 31 2.8 Phương trình vi phân chuyển dOng.9 Mô hình vat liệu bê tÔng.10 Giải phương trình vi phân chuyển động băng phương pháp số.1 Các phương pháp BIảiI.-- -c- cà 2c 2221222212111 18 11118 xxx reg 34 2.2 Phương pháp tích phân Newmark.11 Phân tích khung phẳng chịu tải trọng động đất.1 Phân tích khung không xét đến phi tuyến .2 Phân tích khung xét đến phi tuyến hình học .3 Phân tích khung xét đến phi tuyến vật liệu .12 Sơ đồ khối phân tích khung bê tông cốt thép chịu tải trọng động đất.

VI DỤ SỐ.1 So sánh kết quả với chương trình Sap2000.1 So sánh kết quả khung dao động tự đo.2 So sánh kết quả khung chịu tải trọng động đất Elcentro.2 Phân tích khung 5 tâng, 2 nhịp chịu tải trọng động | .1 Phân tích khung chiu tải trong Northridge.2 Phân tích khung chịu tải trọng Hachinohe. Phân tích khung chiu tải trong Kobe.4 Phân tích khung 5 tầng chịu tải trong động đất khi thay đổi khối lượng TÌMÙ.5 So sánh hiệu quả của TMD với khung 5 tầng chịu các trận động Gat KA MAU An. Phân tích khung 10 tang, 2 nhịp chịu tải trọng động đất.1 Phân tích khung chiu tai trọng EÌÏcentro.2 Phân tích khung chiu tải trong Northridge. Phân tích khung chiu tải trọng Hachinohe.4 Phân tích khung chu tải trọng Kobe.5 Phân tích khung 10 tang chịu tải trọng động đất khi thay đổi khối lượng TM D.6 So sánh hiệu quả của TMD với khung 10 tầng chịu các trận động đất khác nhau.7 Xét ảnh hưởng của tỉ số cản.6 So sánh hiệu quả cua TMD khi có dùng và không dùng hệ cô IbIsi«:19E.4 Phân tích khung 15 tang, 3 nhịp chịu tải trọng động đất.1 Phân tích khung chịu tải trọng EÏcentro.2 Phân tích khung chịu tải trong Northridge.5 So sánh hiệu quả của tầng mái đóng vai trò như TMD khi tang này được đặt đối xứng và bat đối xứng.

-----+ + knSà SE EEE 11g 110 3.6 Phân tích khung 15 tang có lệch tang, 3 nhịp chịu tải trọng động đất. Xét ảnh hưởng của chiều cao tầng đến hiệu quả của TMD. KẾT LUẬN VÀ HUONG PHAT TRIỄN.2 Huong phat triển luận văn.- cceccscesesescscscececevescevsvecevevseeseeseseees 118 TÀI LIEU THAM KHẢO. 119 LY LICH TRÍCH NGANG.-- 1 c Hn H1 121151151151 15151 1115511811551 ng 126 Vil DANH MUC CAC HINH VE Hinh 1.

Động dat ở Haiti (2010) o. Động dat ở Tứ Xuyên, Trung Quốc (2008). Động dat ở Kobe, Nhật Bản (1995). Động dat ở Northridge, California (1994).¿- ¿+ cc tt re 3 Hinh 1.

Động dat ở Niigata, Nhật Bản (1964).-- 5c cv E HH rrg 3 Hinh 1. So đồ tổng quan về cách thức điều khiển kết câu. Hệ can điều chỉnh khối lượng (Tuned Mass Damper). Hệ can điều chỉnh chat lỏng (Tuned Liquid Damper).

Hệ cô lập móng (Base Isolafion). Cơ chế hoạt động của hệ cản điều chỉnh chủ động. Hệ can điều khiến hỗn hop (Hybrid contro]).- 5s se scs se 8 Hinh 1. Hệ can điều chỉnh khối lượng (TMD).

Câu tạo hệ cô lập cao su lõi chì. Câu tạo hệ cô lập cao su thiên nhiên. Mô hình song tuyến tính của cao su lõi Chi. cece ceeeeseeeseeeeeeeen 19 Hinh 2.

Hệ cô lập cao su lõi chì trong công trình The Toushin 24 Ohmori 20515052. Mô hình tầng mái đóng vai trò như TMD. 5c sec zzvxzxsxsee: 21 Hinh 2. Mô hình cơ học của tang mái đóng vai trò như TMD.

Mô hình hệ nhiều bậc tự do. Phan tử khung phang trong hệ trục tọa độ tổng thẺ. Góc nghiêng của phân tử khung phang. Mô hình vật liệu theo Karayannis Karayannis (1994).

Đồ thị gia tốc nên trận động đất Hachinohe. 2 2+2 se E21 E 2E 2z sss2 44 Hinh 3. Cường độ năng lượng phô trận động dat Hachinohe. Đồ thị gia tốc nên trận động dat Northridge.- ¿2c s xxx sec: 45 Hinh 3.

Cường độ năng lượng phô trận động dat Northridge. So dé hình hoc khung phẳng 5 tang, 2 nhịp.---- eee eeeeeeee Hinh 3. Đồ thị chuyén vị tại đỉnh khung 5 tầng dao động tự do không Hinh 3. Sơ đồ hình học khung phẳng 5 tâng, 2 nhịp, 1 tầng mái đóng vai trò như TÌMÌ.

Đồ thị chuyển vị tại đỉnh khung 5 tang khi phân tích dao động tự 000t008)/090 1. Đồ thị chuyển vị ngang tại đỉnh khung 5 tầng chịu tải trọng động Gat ELCOMtrO 1 Hinh 3. Chuyén vị tại đỉnh khung 5 tang theo chương trình Sap2000. Đồ thị so sánh chuyên vị tại đỉnh khung 5 tang chịu tải trọng động Gat ELCOMtrO 1 Hinh 3.

Chuyén vị tại đỉnh khung 5 tang theo chương trình Sap2000. Đồ thị so sánh chuyển vị ngang tại đỉnh khung 5 tầng khi không xét và có xét đồng thời phi tuyến hình học và phi tuyến vật liệu chịu tải trọng động dat Northridge.--- +: St key Hinh 3. Đồ thị so sánh vận tốc ngang tại đỉnh khung 5 tầng khi không xét và có xét đồng thời phi tuyến hình học và phi tuyến vật liệu chịu tải trọng động dat Northridge.----- 5 sct SE 211121111111 te trh Hinh 3. Đồ thị so sánh gia tốc ngang tại đỉnh khung 5 tầng khi không xét và có xét đồng thời phi tuyến hình học và phi tuyến vật liệu chịu tải trọng động dat Northridge.----- 5 sct SE 211121111111 te trh Hinh 3.

Đồ thị so sánh lực cắt tại chân cột khung 5 tâng khi không xét và có xét đồng thời phi tuyến hình học và phi tuyến vật liệu chịu tải trọng động dat Northridge. Đồ thị so sánh momen tại chân cột khung 5 tầng khi không xét và có xét đồng thời phi tuyến hình học và phi tuyến vật liệu chịu tải trọng động dat Northridge. Đồ thị so sánh chuyển vị ngang tại đỉnh khung 5 tầng khi không TMD và có TMD chịu tải trọng động dat Northridge. Đồ thi so sánh vận tốc ngang tại đỉnh khung 5 tang khi không TMD và có TMD chịu tải trọng động dat Northridge.

Đồ thị so sánh gia tốc ngang tại đỉnh khung 5 tâng khi không TMD và có TMD chịu tải trọng động dat Northridge. Đồ thị so sánh lực cắt tại chân cột khung Š tầng khi không TMD và có TMD chịu tải trọng động dat Northridge. Đồ thị so sánh momen tại chân cột khung 5 tầng khi không TMD và có TMD chịu tải trọng NorthrIdge. Đồ thị so sánh hiệu qua của TMD khi kết câu làm việc dan hồi và khi kết cầu làm việc có xét phi tuyến .-- -cccscE xe, Hinh 3.

Biểu đồ so sánh chuyển vị tầng. Biểu đồ so sánh độ lệch tâng.---- St E 121 151111111 trên Hinh 3. Đồ thị so sánh chuyển vị ngang tại đỉnh khung 5 tầng khi không xét và có xét đồng thời phi tuyến hình học và phi tuyến vật liệu chịu tải trọng động đất Hachinohe. 12s HE SE EESE E21 E SE crsxg Hinh 3.

Đồ thị so sánh vận tốc ngang tại đỉnh khung 5 tầng khi không xét và có xét đồng thời phi tuyến hình học và phi tuyến vật liệu chịu tải trọng động dat Hachinohe.--- + cv S21 1211 EEEEEkEEretren Hinh 3. Đồ thị so sánh gia tốc ngang tại đỉnh khung 5 tầng khi không xét và có xét đồng thời phi tuyến hình học và phi tuyến vật liệu chịu tải trọng động dat Hachinohe.--- + cv S21 1211 EEEEEkEEretren Hinh 3. Đồ thị so sánh lực cắt tại chân cột khung 5 tâng khi không xét và có xét đồng thời phi tuyến hình học và phi tuyến vật liệu chịu tải trọng động đất Hachinohe. ¿+ 2 S3 x SE SE E1 E211 21111 crt Hinh 3.

Đồ thị so sánh momen tại chân cột khung 5 tầng khi không xét và có xét đồng thời phi tuyến hình học và phi tuyến vật liệu chịu tải trọng động đất Hachinohe. ¿+ 2 S3 x SE SE E1 E211 21111 crt Hinh 3. Đồ thị so sánh chuyển vị ngang tại đỉnh khung 5 tầng khi không TMD và có TMD chu tai trọng động đất Hachinohe Hình 3. Đồ thị so sánh vận tốc ngang tại đỉnh khung 5 tầng khi không TMD và có TMD chịu tải trọng động dat Hachinohe.

Đồ thị so sánh gia tốc ngang tại đỉnh khung 5 tâng khi không TMD và có TMD chịu tải trọng động dat Hachinohe. Đồ thị so sánh lực cắt tại chân cột khung Š tầng khi không TMD và có TMD chu tải trọng động đất Hachinohe. 2222 c se 22s se Hình 3. Đồ thị so sánh momen tại chân cột khung 5 tầng khi không TMD và có TMD chu tải trọng động đất Hachinohe.

2222 c se 22s se Hình 3. Đồ thị so sánh hiệu qua của TMD khi kết câu làm việc dan hồi và khi kết cầu làm việc có xét phi tuyến .-- -cccscE xe, Hình 3. Biểu đồ so sánh chuyển vị tầng. Biểu đồ so sánh độ lệch tâng.---- St E 121 151111111 trên Hình 3.

Đồ thị so sánh chuyển vị ngang tại đỉnh khung 5 tầng khi không xét và có xét đồng thời phi tuyến hình học và phi tuyến vật liệu chịu tải trọng động đất Kobe.- - 1 TH TH TS g TH KH HT HH nhe eki Hình 3. Đồ thị so sánh vận tốc ngang tại đỉnh khung 5 tầng khi không xét và có xét đồng thời phi tuyến hình học và phi tuyến vật liệu chịu tải trọng động dat Kobe.--- c1 Tnc 1111111111181 11111211111 tt Hình 3. Đồ thị so sánh gia tốc ngang tại đỉnh khung 5 tầng khi không xét và có xét đồng thời phi tuyến hình học và phi tuyến vật liệu chịu tải trọng động dat Kobe.--- c1 Tnc 1111111111181 11111211111 tt Hình 3. Đồ thị so sánh lực cắt tại chân cột khung 5 tâng khi không xét và có xét đồng thời phi tuyến hình học và phi tuyến vật liệu chịu tải trọng động đất Kobe.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Phân tích động lực học công trình chịu tải trọng động đất với phi tuyến vật liệu và hệ cản TMD là một nghiên cứu chuyên sâu về cách các công trình xây dựng phản ứng với tải trọng động đất, đặc biệt khi xét đến tính phi tuyến của vật liệu và sử dụng hệ cản TMD (Tuned Mass Damper). Tài liệu này cung cấp cái nhìn chi tiết về phương pháp phân tích, mô hình hóa và đánh giá hiệu quả của hệ cản TMD trong việc giảm thiểu rung động và thiệt hại do động đất gây ra. Đây là nguồn tài liệu quý giá cho các kỹ sư, nhà nghiên cứu và sinh viên ngành xây dựng, giúp họ hiểu rõ hơn về các giải pháp kỹ thuật tiên tiến trong thiết kế công trình chịu động đất.

Để mở rộng kiến thức về các phương pháp phân tích và thiết kế công trình, bạn có thể tham khảo thêm Luận văn thạc sĩ kỹ thuật xây dựng phân tích phi tuyến hình học khung thép phẳng nửa cứng chịu tải trọng động bằng phần tử đồng xoay, nghiên cứu này tập trung vào phân tích phi tuyến của khung thép dưới tác động của tải trọng động. Ngoài ra, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật xây dựng phân tích ảnh hưởng độ cứng sàn đến chuyển vị và nội lực hệ tường vây tính toán theo phương pháp thi công top down cũng là một tài liệu hữu ích, giúp hiểu rõ hơn về tác động của độ cứng sàn đến hiệu quả của hệ tường vây. Cuối cùng, Luận văn nghiên cứu ứng dụng neo đất cho thi công hầm nhà cao tầng tại thành phố hạ long cung cấp thêm góc nhìn về các giải pháp kỹ thuật trong thi công công trình cao tầng.