Hiệu quả giảm chấn khi áp dụng gối con lắc một mặt trượt ma sát SFP cho nhà nhiều tầng chống động đất

Bài viết giới thiệu một giải pháp cấu tạo những gối cách chấn đặt tại chân của các cột công trình nhà cao tầng với mục đích cách ly công trình với tải trọng do động đất gây ra. Gối con lắc một mặt trượt ma sát (SFP) được sử dụng trong nghiên cứu này.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Hiệu quả giảm chấn khi áp dụng gối con lắc một mặt trượt ma sát SFP cho nhà nhiều tầng chống động đấtHoàng Phương Hoa, Hồ Quang Nam18HIỆU QUẢ GIẢM CHẤN KHI ÁP DỤNG GỐI CON LẮC MỘT MẶT TRƯỢTMA SÁT SFP CHO NHÀ NHIỀU TẦNG CHỐNG ĐỘNG ĐẤTTHE DAMPING EFFECT OF APPLYING SINGLE FRICTION PENDULUM SFP BEARINGAGAINST EARTHQUAKE FOR HIGH-RISE BUILDINGSHoàng Phương Hoa1, Hồ Quang Nam21Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng; hphoa@dut.udn.vn2Trung tâm Tư vấn kỹ thuật xây dựng Đà Nẵng; quangnam86@gmail.comTóm tắt - Đối với các công trình xây dựng cao tầng, việc thiết kếcông trình chống chịu động đất đã được quy định trong Tiêu chuẩnthiết kế. Tuy nhiên, đã có nhiều giải pháp được áp dụng nhằm làmgiảm ảnh hưởng gia tốc nền của các trận động đất đối với công trình,đặc biệt là các công trình xây dựng cao tầng và có khối lượng lớn.Bài báo giới thiệu một giải pháp cấu tạo những gối cách chấn đặt tạichân của các cột công trình nhà cao tầng với mục đích cách ly côngtrình với tải trọng do động đất gây ra. Gối con lắc một mặt trượt masát (SFP) được sử dụng trong nghiên cứu này. Kết quả nghiên cứusẽ khảo sát về: cấu tạo kích thước của gối sao cho đảm bảo yếu tốkiến trúc và hiệu quả giảm chấn đối với lực cắt, gia tốc và chuyển vịcủa các tầng trong trường hợp có và không sử dụng gối SFP. Ngônngữ lập trình Matlab và phương pháp Runge-Kutta được áp dụng đểgiải hệ phương trình vi phân chuyển động của hệ cho hiệu quả giảmchấn của từng trường hợp nghiên cứu đối với mô hình nhà cao tầng.Abstract - For high-rise buildings, the design of earthquakeresistance works is specified in the Design Standard. However,many solutions have been applied to reduce the earthquakebackground effects on buildings, especially high-rise buildings andlarge volumes. The article will introduce a measure to constructisolation bearings placed at the foot of columns of buildings for thepurpose of isolating works with the load caused by earthquakes.Single Friction Pendulum (SFP) bearing is used in this study. Thestudy will investigate the size of the bearing to ensure the structuralfactor and the damping effect and the shear force, the accelerationand displacement of the floors with and without SFP bearings. TheMatlab programming language and the Runge-Kutta method areapplied to solve the systems differential equation for the effectivedamping of each case of the high rise building model.Từ khóa - điều khiển bị động; gối con lắc ma sát một mặt trượt; gốicao su lõi chì; cách chấn đáy; kết cấu chống động đất; nhà cao tầng.Key words - passitive control; SFP bearings; LRB bearings; baseisolation; earthquake resistant structure; high-rise building.1. Đặt vấn đềĐộng đất là một hiện tượng thiên nhiên gây ra nhữngthảm họa kinh khủng nhất cho con người và các công trìnhxây dựng. Chỉ trong tháng 9 năm 2017, tại Mexico đã xảyra 3 trận động đất mạnh: trận động đất ngày 7/9 mạnh 8,2độ Richter, trận ngày 19/9 mạnh 7,1 độ Richter và trận ngày23/9 mạnh 6,4 độ Richter, đã làm thiệt mạng hàng trămngười và rất nhiều công trình xây dựng bị sụp đổ:http://www.baomoi.com/mexico-chao-dao-vi-tran-dongdat-cuc-manh-lan-thu-3-trong-thang-9/c/23360085.epi.Hình 1 giới thiệu một trong những ngôi nhà tại thành phốMexico bị sập sau trận động đất ngày 19/9.chấn hiện đại thường gắn với kỹ thuật điều khiển kết cấu.Mục đích của kỹ thuật điều khiển kết cấu là để đáp ứngtiêu chí thứ 2 của thiết kế kháng chấn cho công trình. Nóichung, kỹ thuật điều khiển kết cấu có 3 dạng chính, đó là:điều khiển kết cấu dạng chủ động (Active control), điềukhiển kết cấu dạng bị động (Passive control) và kỹ thuậtđiều khiển kết cấu dạng bán chủ động (Semiactive control).Trong bài báo này, nhóm tác giả đi sâu nghiên cứu kỹ thuậtđiều khiển kết cấu dạng bị động. Kỹ thuật điều khiển kếtcấu dạng này rất đơn giản, chi phí thấp và vẫn đạt đượchiệu quả giảm chấn cao.Việc áp dụng gối con lắc một mặt trượt ma sát là kỹthuật điều khiển kết cấu dạng bị động. Ý tưởng chính củakỹ thuật này là cách ly kết cấu bên trên với nền bằng cáchsử dụng các gối mềm, gọi là gối cách chấn. Gối cách chấncó độ cứng chuyển vị ngang nhỏ, thông thường sẽ được lắpvào giữa phần móng và kết cấu bên trên để cách ly kết cấuvới chuyển động nền đất, ngắt bớt nguồn năng lượng độngđất truyền vào kết cấu. Kết cấu được gắn thiết bị này sẽ cóchu kỳ cơ bản tăng lên, kết cấu được làm “mềm” đi. Vớichu kỳ dao động của kết cấu được cô lập tăng lên sẽ giúpcho kết cấu tránh xa các vùng chu kỳ trội của các trận độngđất, làm lệch vùng có thể cộng hưởng dao động của kết cấu,từ đó giảm tác động của tải trọng động đất vào kết cấu.Gối con lắc ma sát một mặt trượt (Single FrictionPendulum- SFP) đã được Zayas, V. A. và cs đưa ra ý tưởng thiếtkế vào năm 1987 [2, 3, 4]. Cho đến những năm 1990, Mokha,A. và cs đã thực hiện một loạt các nghiên cứu thực nghiệm choloại gối này [5, 6, 7, 8, 9]. Và Mosqueda, G., và cs [10] đã hoànthiện thêm và đưa ra được phương ...