Phân tích hiệu quả giảm chấn của bể nước mái có màn ngăn trong kết cấu chịu gia tốc nền động đất

2019

Phân tích hiệu quả giảm chấn của

Bể nước mái có màn ngăn trong

Kết cấu chịu gia tốc nền động đất

Nguyễn Trọng Phước

MỤC LỤC

Chƣơng 1. Giới thiệu 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu của đề tài 4

1.3 Phương pháp nghiên cứu và ý nghĩa của đề tài 5

1.4 Nội dung bài báo cáo nghiệm thu đề tài 5

Chƣơng 2. Giảm chấn cho kết cấu bằng bể nƣớc có màn ngăn 6

2.1 Giới thiệu chương 6

2.2 Tổng quan về giảm chấn bể chất lỏng 6

2.3 Mô hình và phương trình chuyển động 7

2.4 Kết quả số 13

2.5 Kết luận chương 18

Chƣơng 3. Giảm chấn dùng hệ cản bán chủ động của cột chất lỏng 19

3.1 Giới thiệu chương 19

3.2 Mô hình kết cấu và cột chất lỏng 20

3.3 Kết quả số 27

3.4 Kết luận chương 31

Chƣơng 4. Giảm chấn dùng hệ cản bán chủ động cải tiến của cột chất lỏng 32

4.1 Giới thiệu chương 32

4.2 Cơ sở lý thuyết 32

4.3 Kết quả số 35

4.4 Kết luận chương 41

Chƣơng 5. Kết luận 42

Tài liệu tham khảo 43

1

CHƢƠNG 1.

GIỚI THIỆU

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong suốt thời gian tồn tại, kết cấu công trình xây dựng có thể chịu sự tác động từ

các tác nhân nguy hiểm bên ngoài như gió bão hoặc động đất. Đây là những hiện tượng

tự nhiên diễn ra khá nhiều ở khắp nơi trên thế giới với số lượng và cường độ khác nhau,

đặc biệt là tác động tức thời và bất ngờ của động đất. Ngoài ra, sự biến đổi khí hậu đang

diễn ra khắp nơi trên hành tinh này dẫn đến ngày càng nhiều những cơn bão mạnh tác

động lên hầu hết các vùng trên thế giới.

Lịch sử đã từng ghi nhận những trận động đất lớn gây ra thiệt hại rất lớn về nhân

mạng và tài sản. Nước ta may mắn nằm trong khu vực địa lý chịu ít ảnh hưởng của động

đất mạnh. Tuy vậy, Việt nam cũng đã ghi nhận từng xảy ra nhiều trận động đất có cường

độ lớn nhỏ khác nhau, trong đó có 2 trận động đất cấp VIII, 11 trận cấp VII và 60 trận

cấp VI (thang cường độ MSK-64). Với các trận động đất có độ vừa như trên, nó có thể

gây tác động nguy hiểm hơn lên các công trình xây dựng. Trong những năm gần đây, tin

tức về những trận thảm họa thiên nhiên trong đó có động đất đang xảy ra với tần suất

nhiều hơn và có xu hướng phức tạp, khó dự đoán trước. Việc dự báo động đất xảy ra khi

nào, độ lớn bao nhiêu là bài toán khó và ít liên quan đến các kỹ sư ngành kết cấu công

trình xây dựng mà chủ yếu liên quan đến ngành địa chấn học.

2

Mặc khác, trên thế giới luôn xuất hiện những cơn bão lớn trong những năm gần đây.

Thậm chí có những cơn bão đặc biệt lớn, có ảnh hưởng nghiêm trọng đến các kết cấu

công trình xây dựng. Việt Nam ta cũng nằm trong khu vực hoạt động mạnh của bão nhiệt

đới. Mỗi năm, chịu tác động hàng chục cơn bão. Dù không có sức phá hoại lớn như động

đất nhưng gió bão là một trong những tác nhân gây ra nguy hiểm hơn cho công trình xây

dựng, có thể làm giảm sự an toàn đặc biệt đối với công trình xây dựng nhiều tầng. Khác

hơn so với động đất về mức độ nguy hiểm và tính bất ngờ; tác động của tải trọng gió

thường được dự báo trước với mức độ chính xác khá tốt.

Sự phát triển rất nhanh của xã hội từ kinh tế, công nghiệp, tốc độ gia tăng dân số ở

các thành phố lớn do đô thị hóa tất yếu được hình thành; trong khi quỹ đất ngày càng hạn

hẹp nên việc xây dựng nhiều công trình nhà nhiều tầng là cấp thiết. Ở quan điểm thiết kế

truyền thống, để các kết cấu nhà càng cao này an toàn hơn cần phải tăng độ bền, độ cứng

dẫn đến phải tăng tiết diện cấu kiện của kết cấu công trình; như vậy khối lượng công

trình phải tăng theo do đó lực quán tính khi chịu tải trọng động đặc biệt là động đất sẽ

lớn, nội lực bên trong kết cấu lớn, giải pháp này ít hiệu quả.

Một giải pháp được quan tâm cũng từ rất lâu và tiếp diễn cho đến này và cũng sẽ

được xem xét nhiều trong tương lai, đó là giảm chấn cho kết cấu xây dựng công trình, có

hai xu hướng thường được áp dụng: hướng thứ nhất là điều khiển ứng xử kết cấu thông

qua việc cải tiến đặc tính hình học của chính các bộ phận kết cấu như sử dụng cấu kiện

có đủ cường độ, tăng độ cứng của cấu kiện, tăng tính đàn hồi, và do vậy mà tăng khả

năng chịu tác động nhạy cảm như gió và động đất. Hướng này được thực hiện cụ thể

bằng việc tổ hợp các thành phần kết cấu như thêm các tường chịu cắt, thêm các tấm

giằng chống, tấm kháng môment, dầm ngang, giàn ngang để tăng cường độ chịu tải trọng

ngang cho hệ thống kết cấu. Cách tiếp cận này cũng có thể là xem xét đến hình dạng của

kết cấu như thay từ hình vuông, hình chữ nhật sang dạng hình khác như L, U hoặc T.

Việc chọn vật liệu cho các cấu kiện cũng đóng vai trò khá quan trọng. Các vật liệu cần

được bố trí vào vị trí làm việc hợp lý hơn của kết cấu nhờ đó mà hình dạng của các bộ

phận của kết cấu có thể thay đổi theo chiều hướng gọn nhẹ và thanh mảnh hơn.