TS. Lѭѫng Văn Hҧi - [email protected]

ĈҤI HӐC QUӔC GIA THÀNH PHӔ HӖ CHÍ MINH
TRѬӠNG ĈҤI HӐC BÁCH KHOA
--------------------

BÙI PHҤM ĈӬC TѬӠNG

PHÂN TÍCH KHҦ NĂNG KHÁNG CHҨN
CӪA CÔNG TRÌNH SӰ DӨNG CÁC Bӆ CHӬA
TRONG ĈÓ CÓ XÉT ĈӂN
SӴ TѬѪNG TÁC GIӲA CHҨT LӒNG VÀ THÀNH Bӆ

CHUYÊN NGÀNH : XÂY DӴNG DÂN DӨNG VÀ CÔNG NGHIӊP
MÃ SӔ NGÀNH

: 60 58 20

LUҰN VĂN THҤC SƬ

TP. HӖ CHÍ MINH, THÁNG 7 NĂM 2010


TS. Lѭѫng Văn Hҧi - [email protected]

CÔNG TRÌNH ĈѬӦC HOÀN THÀNH TҤI
TRѬӠNG ĈҤI HӐC BÁCH KHOA
ĈҤI HӐC QUӔC GIA TP HӖ CHÍ MINH

CÁN BӜ HѬӞNG DҮN KHOA HӐC: TS. LѬѪNG VĂN HҦI


1- TÊN Ĉӄ TÀI
PHÂN TÍCH KHҦ NĂNG KHÁNG CHҨN CӪA CÔNG TRÌNH SӰ DӨNG CÁC Bӆ
CHӬA TRONG ĈÓ CÓ XÉT ĈӂN SӴ TѬѪNG TÁC GIӲA CHҨT LӒNG VÀ THÀNH
Bӆ
2- NHIӊM VӨ LUҰN VĂN:
Khҧo sát mӝt cách tәng quát các ÿһc trѭng riêng cӫa bӇ chӭa chҩt lӓng, ÿһc biӋt nhҩn mҥnh
ÿӃn sӵ tѭѫng tác giӳa chҩt lӓng và thành bӇ. Qua ÿó, ӭng dөng vào viӋc phân tích khҧ năng
kháng chҩn cӫa công trình sӱ dөng bӇ nѭӟc mái nhѭ thiӃt bӏ cҧn dҥng chҩt lӓng.
3- NGÀY GIAO NHIӊM VӨ: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIӊM VӨ: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5- HӐ VÀ TÊN CÁN BӜ HѬӞNG DҮN: TS. LѬѪNG VĂN HҦI
Nӝi dung và ÿӅ cѭѫng Luұn văn thҥc sƭ ÿã ÿѭӧc Hӝi Ĉӗng Chuyên Ngành thông qua.
CÁN BӜ HѬӞNG DҮN

TS. LѬѪNG VĂN HҦI

TRѬӢNG BAN
QUҦN LÝ CHUYÊN NGÀNH


TS. Lѭѫng Văn Hҧi - [email protected]

LӠI CҦM ѪN
Ĉҫu tiên, tác giҧ muӕn gӣi lӡi cҧm ѫn chân thành ÿӃn tҩt cҧ các thҫy cô ÿã nhiӋt tình
giҧng dҥy và tҥo ÿiӅu kiӋn nghiên cӭu trong thӡi gian tác giҧ hӑc tұp ӣ chѭѫng trình ÿào tҥo sau
ÿҥi hӑc cӫa Khoa Kӻ Thuұt Xây Dӵng, trѭӡng Ĉҥi Hӑc Bách Khoa Thành Phӕ Hӗ Chí Minh.
Ĉây là mӝt trong nhӳng cѫ hӝi quý báu nhҩt mà tác giҧ tӯng có ÿѭӧc.
Và trên hӃt, tác giҧ mong muӕn bày tӓ lòng biӃt ѫn sâu sҳc ÿӃn thҫy TS. Lѭѫng Văn Hҧi
là ngѭӡi ÿã trӵc tiӃp hѭӟng dүn và ÿi cùng tác giҧ trên toàn bӝ chһng ÿѭӡng vӯa qua ÿӇ tác giҧ có
thӇ hoàn thành ÿѭӧc luұn văn này. Thҫy ÿã tҥo mӑi ÿiӅu kiӋn tӕt nhҩt và nhanh chóng nhҩt giúp

hҥi không nhӓ xҧy ra trong thӵc tӃ do sӵ tѭѫng tác này. Nhӳng hѭ hӓng kӃt cҩu xuҩt phát tӯ sӵ
ÿѫn giҧn hóa ÿó trӣ thành mөc tiêu ÿӇ tѭѫng tác chҩt lӓng thành bӇ ÿѭӧc khҧo sát trong luұn văn.
Khҧ năng kháng chҩn cӫa công trình có sӱ dөng thiӃt bӏ kháng chҩn bҵng chҩt lӓng khi
chӏu ÿӝng ÿҩt ÿѭӧc phân tích bҵng cách khҧo sát các công trình sӱ dөng bӇ nѭӟc mái nhѭ thiӃt bӏ
kháng chҩn trong ÿó có xét ÿӃn sӵ tѭѫng tác giӳa chҩt lӓng và thành bӇ. KӃt quҧ chӍ ra rҵng
không nhӳng chuyӇn vӏ ÿӍnh, gia tӕc quán tính giҧm ÿi mà cҧ các thành phҫn nӝi lӵc trong công
trình cNJng ÿѭӧc giҧm mӝt cách ÿáng kӇ.


TS. Lѭѫng Văn Hҧi - [email protected]

MӨC LӨC
1.

TӘNG QUAN

1.1

Giӟi thiӋu vӅ thiӃt bӏ kháng chҩn bҵng chҩt lӓng TLD .................................................1

1.2

Các nghiên cӭu ÿã thӵc hiӋn .........................................................................................5

1.3

Mөc ÿích và hѭӟng nghiên cӭu ...................................................................................19

1.4



Phân tích các ÿһc trѭng ÿӝng lӵc hӑc cho chҩt lӓng bҵng phѭѫng pháp sӕ................34

2.5

Nhұn xét.......................................................................................................................45

3.

SӴ TѬѪNG TÁC CHҨT LӒNG THÀNH Bӆ

3.1

Tәng quan vӅ sӵ tѭѫng tác chҩt lӓng và thành bӇ ......................................................46
3.1.1

Sӵ khác nhau giӳa bӇ cӭng và bӇ mӅm ...........................................................47

3.1.2

Ma trұn khӕi lѭӧng phө trӧ..............................................................................50

3.1.3

Các tính chҩt ÿһc trѭng cӫa bӇ chӭa chҩt lӓng dҥng mӅm ..............................52

3.2

Áp dөng phѭѫng pháp PTHH ÿӇ xét tѭѫng tác chҩt lӓng và thành bӇ........................56



4.

KHҦ NĂNG KHÁNG CHҨN CHO CÔNG TRÌNH SӰ DӨNG TLD

4.1

Tәng quan vӅ viӋc sӱ dөng TLD trong thiӃt kӃ kháng chҩn .......................................76

4.2

Các nghiên cӭu ÿã thӵc hiӋn vӅ giҧm chҩn cho nhà cao tҫng .....................................78

4.3

Các phѭѫng pháp sӕ ÿӇ phân tích quá ÿӝ ÿӝng lӵc hӑc kӃt cҩu.................................82
4.3.1

Phѭѫng pháp Runge Krutta .............................................................................83

4.3.2

Phѭѫng pháp Newmark ...................................................................................86

4.3.3

Nhұn xét và các kӃt luұn vӅ phѭѫng pháp sӕ ..................................................88

4.4



Bài toán thiӃt kӃ thiӃt bӏ kháng chҩn TLD.....................................................112

4.6

Nhұn xét.....................................................................................................................115

5.

KӂT LUҰN VÀ HѬӞNG NGHIÊN CӬU TIӂP THEO

iii


TS. Lѭѫng Văn Hҧi - [email protected]

CHѬѪNG 1
TӘNG QUAN
1.1

Giӟi thiӋu vӅ thiӃt bӏ kháng chҩn sӱ dөng chҩt lӓng
Vҩn ÿӅ thiӃt kӃ kháng chҩn cho nhà cao tҫng ÿѭӧc quan tâm rҩt nhiӅu ӣ các nѭӟc trên thӃ

giӟi trong nhiӅu thұp niên qua. Ӣ ViӋt Nam, vҩn ÿӅ này ngày càng ÿѭӧc các kӻ sѭ cNJng nhѭ nhà
nghiên cӭu chú trӑng nhiӅu hѫn trong nhӳng năm gҫn ÿây. Vì lý do dân sӕ và môi trѭӡng nên sӕ
lѭӧng các công trình cao tҫng ÿã tăng lên rҩt nhiӅu. NӃu nhѭ trѭӟc ÿây ngѭӡi ta chӍ nghƭ tӟi viӋc
làm sao tăng cѭӡng ÿӝ bê tông hay thép ÿӇ thӓa mãn các ÿiӅu kiӋn chӏu lӵc thì xu thӃ trong
nhӳng thұp niên vӯa qua ngѭӡi ta sӱ dөng các vұt liӋu nhҽ hѫn, mҧnh hѫn ÿӇ công trình xây
dӵng ÿѭӧc cao hѫn. Tuy nhiên khi các công trình ngày càng cao mà càng nhҽ ÿi lҥi dүn ÿӃn viӋc
ҧnh hѭӣng cӫa tҧi trӑng ÿӝng tác dөng lên công trình càng tăng cao. Do vұy các thiӃt bӏ nhҵm

ƒ

Ngoài ra viӋc lҳp ÿһt thiӃt bӏ khá dӉ dàng cho nên TLD ngày càng phә biӃn, ÿһc biӋt do có
thӇ ӭng dөng cho nhiӅu dҥng công trình có kích thѭӟc lӟn nhӓ khác nhau bҵng cách thay
ÿәi kích thѭӟc cӫa bӇ chӭa.

Trong ngành xây dӵng dân dөng thì công trình cao tҫng ÿҫu tiên trên thӃ giӟi ӭng dөng TLD cho
thiӃt kӃ kháng chҩn là One Wall Center ӣ Vancouver, British Columbia (hình 1.3). Công trình có
48 tҫng cùng vӟi 2 bӇ chӭa nѭӟc rҩt ÿһc biӋt, mӛi bӇ có khoҧng 50.000 gal (189.250 L) nѭӟc nҵm
trên tҫng Penthouse cӫa công trình.


TS. Lѭѫng Văn Hҧi - [email protected]

Hình 1.2 – Tòa nhà One Rincon Hill cao 68 t̯ng là công trình ÿ̯u tiên ͧ Hoa KǤ s͵ dͭng b͋
n˱ͣc sinh ho̩t nh˱ thi͇t b͓ kháng ch̭n
Có nhiӅu cách ÿӇ phân loҥi TLD nhѭng mӝt trong các cách phә biӃn là phân theo cao ÿӝ
mӵc chҩt lӓng. Theo ÿó thiӃt bӏ TLD có thӇ ÿѭӧc phân ra làm hai loҥi chính: (1) mӝt loҥi dùng
mӵc nѭӟc nông và (2) loҥi còn lҥi dùng mӵc nѭӟc sâu. Khi tӹ sӕ chiӅu cao mӵc chҩt lӓng trên bӅ
rӝng bӇ theo phѭѫng kích thích cӫa ngoҥi lӵc nhӓ hѫn 0.15 lҫn thì xem nhѭ bӇ có mӵc nѭӟc nông
và ngѭӧc lҥi là bӇ có mӵc nѭӟc sâu. TLD có mӵc nѭӟc nông sӁ tiêu tán năng lѭӧng thông qua cѫ
chӃ chuyӇn ÿӝng cӫa sóng ӣ bӅ mһt dүn ÿӃn hiӋn tѭӧng sóng vӥ. Ĉӕi vӟi TLD có mӵc nѭӟc sâu
thì các vách ngăn (Baffle) hoһc màn (Screen) thѭӡng ÿѭӧc sӱ dөng ÿӇ ÿiӅu khiӇn dao ÿӝng sóng.
Do vұy sӵ tiêu tán năng lѭӧng trong TLD có mӵc nѭӟc sâu lҥi phө thuӝc vào cѫ chӃ hoҥt ÿӝng
cӫa chҩt lӓng, vӏ trí cӫa vách ngăn, kích thѭӟc và dҥng vách ngăn.


TS. Lѭѫng Văn Hҧi - [email protected]

Hình 1.3 – Tòa nhà One Wall Center ͧ Vancouver, Canada vͣi TLD


1.2 Các nghiên cӭu ÿã thӵc hiӋn vӟi TLD
ThiӃt bӏ kháng chҩn sӱ dөng chҩt lӓng thѭӡng sӱ dөng nhiӅu nhҩt trong hai lƭnh vӵc là:
hàng hҧi và xây dӵng. Mһc dҫu ÿѭӧc nghiên cӭu bҵng lý thuyӃt vào nhӳng năm 30 cӫa thӃ kӹ
trѭӟc nhѭng trong thӵc tӃ thì thiӃt bӏ dҥng này ÿã ÿѭӧc sӱ dөng rҩt sӟm tӯ nhӳng năm 1800. Mөc


TS. Lѭѫng Văn Hҧi - [email protected]

ÿích cӫa viӋc sӱ dөng TLD khi ÿó là dùng ÿӇ khӕng chӃ dao ÿӝng cӫa tàu bè bҵng hai bӗn nѭӟc
liên thông vӟi nhau và có tҫn sӕ dao ÿӝng gҫn vӟi tҫn sӕ dao ÿӝng cѫ bҧn cӫa tàu (hình 1.4).

Hình 1.4 –Thi͇t b͓ s͵ dͭng nguyên t̷c kháng ch̭n b̹ng ch̭t l͗ng dùng cho tàu bè
Còn trong ӭng dөng cho ngành xây dӵng dân dөng thì TLD ÿѭӧc ÿӅ xuҩt ÿҫu tiên bӣi Kareem và
Sun (1987) và Modi et al. (1987). Phҫn này trình bày vӅ ba hѭӟng nghiên cӭu chính thѭӡng ÿѭӧc
thӵc hiӋn ÿӕi vӟi viӋc nghiên cӭu thiӃt bӏ kháng chҩn sӱ dөng chҩt lӓng là:
ƒ

Phân tích ӭng xӱ cӫa sóng chҩt lӓng bên trong bӇ chӭa.

ƒ

Tѭѫng tác cӫa sóng chҩt lӓng và thành bӇ.

ƒ

Ӭng dөng cӫa thiӃt bӏ TLD trong giҧm chҩn công trình cao tҫng.

1.2.1


giҧn hóa bҵng cách bӓ qua các mode bұc cao, tuy nhiên cách này chӍ có thӇ áp dөng cho sóng
chҩt lӓng có biên ÿӝ không lӟn. Ma trұn tѭѫng tác trong ÿó tӗn tҥi ÿҥo hàm theo thӡi gian cӫa
vұn tӕc chҩt lӓng và chuyӇn vӏ kӃt cҩu ÿѭӧc sӱ dөng ÿӇ mô phӓng ӭng xӱ tҥi mһt tѭѫng tác chҩt


TS. Lѭѫng Văn Hҧi - [email protected]

lӓng – thành bӇ. Phѭѫng pháp cӫa Aslam ÿѭӧc mӣ rӝng bӣi Babu và Bhattacharyya (1996) ÿӇ
xem xét ҧnh hѭӣng tѭѫng tác chҩt lӓng và thành bӇ trong quá trình dao ÿӝng cӫa sóng. Phѭѫng
pháp lһp ÿѭӧc ÿӅ xuҩt ÿӇ tính toán chuyӇn vӏ cӫa sóng chҩt lӓng do ngoҥi lӵc tác ÿӝng và chuyӇn
vӏ cӫa bӇ do áp suҩt chҩt lӓng gây ra. Theo hѭӟng tiӃp cұn khác, Kock và Olson (1991) ÿӅ xuҩt
phѭѫng pháp thӃ vұn tӕc phi tuyӃn vӟi khӕi lѭӧng thu gӑn ÿӇ tính toán chuyӇn vӏ cӫa chҩt lӓng.
Mһc dù nghiên cӭu này có nói ÿӃn khҧ năng ӭng dөng rӝng rãi cӫa phѭѫng pháp, nhѭng ví dө
minh hӑa chӍ mӟi giӟi hҥn cho trѭӡng hӧp chuyӇn vӏ biên chҩt lӓng là ÿӫ nhӓ.
1.2.1.2 Phân tích chuyӇn ÿӝng chҩt lӓng bҵng phѭѫng pháp Lagrangian
Bҵng cách sӱ dөng chuyӇn vӏ nhѭ biӃn cҫn tìm, phѭѫng pháp Lagrangian cho thҩy sӵ mô
tҧ rõ ràng hѫn cho mһt tѭѫng tác và giҧi quyӃt vҩn ÿӅ dòng chҧy chi tiӃt hѫn. Thuұn lӧi lӟn cӫa
phѭѫng pháp Lagrangian so vӟi Eulerian là khҧ năng tѭѫng thích vӟi các phҫn mӅm ÿѭӧc xây
dӵng trên nӅn tҧng phѭѫng pháp PTHH bӣi vì hҫu hӃt các phҫn mӅm ӭng dөng phѭѫng pháp
PTHH ÿӅu lҩy chuyӇn vӏ làm ҭn sӕ. Nhѭng vҩn ÿӅ cӫa phѭѫng pháp Lagrangian là sai sӕ cӫa bài
toán sӁ rҩt lӟn khi lѭӟi phҫn tӱ tҥo ra không tӕt. Trong các hѭӟng tiӃp cұn trѭӟc ÿây, Hunt (1970
và 1971) ÿã ÿӅ cұp ÿӃn lý thuyӃt phҫn tӱ chҩt lӓng sӱ dөng tính chҩt vұt lý kӃt hӧp trӵc quan ÿӇ
phân tích ҧnh hѭӣng cӫa sóng chҩt lӓng và sӭc căng bӅ mһt (structural theory of fluid using
physical reasoning and intuition to account for the effect of sloshing, surface tension) (Cook et
al., 1973). Trong phѭѫng pháp cӫa Hunt, tính chҩt không nén ÿѭӧc cӫa chҩt lӓng ÿã ÿѭӧc sӱ
dөng ÿӇ thiӃt lұp các ÿiӅu kiӋn ràng buӝc nhҵm loҥi trӯ mӝt sӕ các biӃn không cҫn thiӃt. Hunt chӍ
ra rҵng mӝt sӕ kӃt quҧ tҫn sӕ là bҵng zero, và khi sóng chҩt lӓng ÿѭӧc kӇ thêm vào tính toán thì
sӕ tҫn sӕ bҵng zero sӁ bӏ giҧm ÿi.
Trên cѫ bҧn, phҫn tӱ chҩt lӓng trong phѭѫng pháp PTHH theo mô hình chuyӇn vӏ
(Displacement – based formulation) là loҥi phҫn tӱ ÿàn hӗi liên tөc có moÿun kháng cҳt bҵng


có tên gӑi Arbitrary Lagrangian – Eulerian (ALE) nhҵm tұn dөng ÿѭӧc ѭu ÿiӇm cӫa cҧ 2 phѭѫng
pháp Lagrangian và Eulerian. Phѭѫng pháp này ÿѭӧc Hughes et al. giӟi thiӋu lҫn ÿҫu năm 1981
và giҧi quyӃt vҩn ÿӅ dao ÿӝng sóng chҩt lӓng bҵng phѭѫng pháp PTHH trên giҧ thiӃt chҩt lӓng
nhӟt và không nén ÿѭӧc dӵa trên nӅn tҧng tӯ phѭѫng pháp Eulerian cӫa chính Hughes ÿӅ xuҩt
năm 1978. Trong phѭѫng pháp ALE, ÿӕi vӟi viӋc cұp nhұt lҥi lѭӟi phҫn tӱ, bên cҥnh miӅn không
gian và miӅn vұt liӋu, Hughes còn giӟi thiӋu thêm miӅn tham chiӃu ÿѭӧc thành lұp bҵng cách áp
dөng hàm ánh xҥ. Khi lӵa chӑn ÿúng miӅn tham chiӃu và hàm ánh xҥ, viӋc mô tҧ tính chҩt ÿӝng
hӑc cӫa mһt thoáng chҩt lӓng và vҩn ÿӅ tѭѫng tác cӫa Chҩt Lӓng – Thành bӇ sӁ ÿѭӧc giҧi quyӃt
thӓa ÿáng. Hàm nӝi suy tuyӃn tính trong phѭѫng pháp Eulerian trӣ thành phi tuyӃn trong phѭѫng
pháp ALE. Do ÿó, khӕi lѭӧng tính toán bӏ tăng lên rҩt nhiӅu.
Phѭѫng pháp ALE sau này ÿѭӧc mӣ rӝng bӣi Belytschko và Flanagan (1982) cho phân
tích quá ÿӝ chҩt lӓng dӵa trên lý thuyӃt dòng chҧy nhӟt và nén ÿѭӧc. Các nghiên cӭu trѭӟc ÿây
sӱ dөng thuұt ngӳ “Quasi Eulerian” ÿӇ nhҩn mҥnh rҵng cҩu trúc cӫa phѭѫng trình chӫ ÿҥo dao
ÿӝng chҩt lӓng tѭѫng tӵ nhѭ phѭѫng pháp Eulerian. Và ÿӇ giҧm lҥi khӕi lѭӧng tính toán do vҩn
ÿӅ phi tuyӃn ÿã ÿӅ cұp ӣ trên thì hai tác giҧ ÿã áp dөng thuұt toán tích phân cҫu mӝt ÿiӇm, tuy
nhiên vҩn ÿӅ viӋc tҥo lѭӟi phҫn tӱ vүn chѭa giҧi quyӃt triӋt ÿӇ. Liu và Ma, (1982) trình bày vӅ
ӭng dөng cӫa phѭѫng pháp ALE trong viӋc khҧo sát chuyӇn vӏ và ӭng xӱ ÿӝng lӵc cӫa chҩt lӓng
trong bӇ chӭa chӳ nhұt. Trong phѭѫng pháp này, áp suҩt chѭa biӃt cӫa chҩt lӓng nhӟt ÿѭӧc loҥi
bӓ nhӡ giҧ thiӃt không nén ÿѭӧc cӫa chҩt lӓng.
Ӭng dөng ÿѭӧc cho là thành công nhҩt cӫa phѭѫng pháp ALE trong phân tích dao ÿӝng
sóng chҩt lӓng vӟi biên ÿӝ lӟn ÿѭӧc thiӃt lұp bӣi Huerta và Liu năm 1988. Trong nghiên cӭu cӫa
hӑ, phѭѫng pháp kӃt hӧp áp suҩt – vұn tӕc cӝng thêm phѭѫng pháp dòng chҧy tҫng ÿӇ cұp nhұt
lѭӟi phҫn tӱ có thӇ dùng mô phӓng mһt thoáng chҩt lӓng và sóng bӅ mһt vӟi biên ÿӝ lӟn.


TS. Lѭѫng Văn Hҧi - [email protected]

Vҩn ÿӅ chính yӃu trong phѭѫng pháp ALE là làm cách nào ÿӇ tìm ÿѭӧc thuұt toán thích
hӧp ÿӇ miêu tҧ chuyӇn ÿӝng khác nhau cӫa miӅn tham chiӃu, trong khi ÿó sӵ tҥo lѭӟi phҫn tӱ

tên gӑi thiӃt bӏ kháng chҩn bҵng khӕi lѭӧng dҥng cӝt chҩt lӓng (TLCMD) ÿѭӧc ra ÿӡi bҵng phân
tích dao ÿӝng tӵ do cӫa thiӃt bӏ. Ӣ Nhұt Bҧn, Fujino et al. (1988) nghiên cӭu TLD sӱ dөng mӵc
nѭӟc nông và mô hình toán hӑc ÿã ÿѭӧc Sun Limin (1992) giҧi quyӃt triӋt ÿӇ và cho kӃt quҧ rҩt
tӕt so vӟi các thí nghiӋm bҵng bàn lҳc tiӃn hành bӣi Sun. KӃt quҧ thí nghiӋm gҫn nhѭ trùng vӟi
kӃt quҧ tính toán bҵng lý thuyӃt. Phѭѫng pháp cӫa Sun LM là phѭѫng pháp bán giҧi tích (Semianalytical) có tên gӑi là SOLA-VOF ÿã mô phӓng ÿѭӧc tính chҩt phi tuyӃn cӫa chҩt lӓng trong
bӇ nhѭng vӟi mô hình này thì vҩn ÿӅ sóng vӥ vүn chѭa ÿѭӧc giҧi quyӃt thӓa ÿáng. Sun Limin
(1992) ÿã không tiên lѭӧng ÿѭӧc hiӋn tѭӧng sóng vӥ xҧy ra khi nào nhѭng bҵng cách ÿѭa vào
trong mô hình hai hӋ sӕ phө và chӍ ra rҵng khi hiӋn tѭӧng sóng vӥ xҧy ra thì kӃt cҩu vүn làm viӋc
an toàn.
Các nhà nghiên cӭu khác cNJng có nhӳng cách tiӃp cұn riêng nhҵm tránh viӋc quan niӋm là
bӇ tuyӋt ÿӕi cӭng, chҷng hҥn Veletsos và Yang (1974, 1976 và 1977) ÿã giҧ thiӃt rҵng trong quá
trình sóng nѭӟc dao ÿӝng bên trong bӇ thì bӇ sӁ có 1 chuyӇn vӏ nhҩt ÿӏnh nào ÿó. Yang (1976)
tәng hӧp lҥi các nghiên cӭu vӅ lӵc thӫy ÿӝng hình thành bên trong bӇ khi cho kӃt cҩu chӏu tҧi
trӑng kích ÿӝng theo phѭѫng ngang. ĈiӅu kiӋn biên cho miӅn chҩt lӓng cNJng ÿѭӧc nghiên cӭu lҥi
bӣi Veletsos (1974) trên cѫ sӣ cӫa Jacobsen (1949). Trong nghiên cӭu ÿó, Veletsos xem nhѭ vұn
tӕc cӫa chҩt lӓng ӣ mһt tѭѫng tác là bҵng vұn tӕc chuyӇn ÿӝng cӫa thành bӇ và ÿó là cѫ sӣ cho
bài toán nghiên cӭu ҧnh hѭӣng trѭӡng cһp ÿôi (Coupling effect) cӫa BӇ Chӭa – KӃt Cҩu và lӵc


TS. Lѭѫng Văn Hҧi - [email protected]

thӫy ÿӝng không còn là giӕng nhѭ giҧ thiӃt bҵng khӕi lѭӧng nhân vӟi gia tӕc chuyӇn ÿӝng nӅn.
Nghiên cӭu này ÿѭӧc chính Veletsos và Tang (1987) giҧi quyӃt cho cҧ hai loҥi bӇ chӭa xem nhѭ
tuyӋt ÿӕi cӭng lүn bӇ chӭa dҥng mӅm.
Năm 1997, Jin Kyu Yu ÿã giҧi quyӃt vҩn ÿӅ phi tuyӃn cӫa sóng chҩt lӓng trong bӇ chӭa
bҵng cách xây dӵng mô hình lý thuyӃt ÿi tӯ thӵc nghiӋm và ÿѭa ra 2 phѭѫng pháp là Nonlinear
Stiffness Method (Phѭѫng pháp ÿӝ cӭng phi tuyӃn) và Random Choice Method (Phѭѫng pháp
chӑn ngүu nhiên) ÿӇ xét hӃt các khía cҥnh tính chҩt phi tuyӃn cӫa sóng chҩt lӓng trong bӇ chӭa.
1.2.2


nên vô cùng mҥnh mӁ nhӡ công nghӋ máy tính và ngày càng nhiӅu các công trình nghiên cӭu vӅ
TLD bҵng phѭѫng pháp PTHH ÿѭӧc ra ÿӡi, vҩn ÿӅ tѭѫng tác chҩt lӓng và thành bӇ ÿѭӧc mô
phӓng dӉ dàng hѫn tuy nhiên hiӋn tѭӧng này vүn cҫn ÿѭӧc xem xét kӻ hѫn nӳa ÿӇ có thӇ ӭng
dөng trong áp dөng thӵc tӃ.
Swaroop K.Yalla và Ahsan Kareem, 2001 ÿã có thêm nhӳng nghiên cӭu mӟi vӅ cách tiӃp
cұn hiӋn tѭӧng này thông qua ma trұn khӕi lѭӧng cӫa hӋ liên hӧp kӃt cҩu – chҩt lӓng. Và mӝt kӃt
luұn khá thú vӏ ÿã ÿѭӧc rút ra là khi sӭc cҧn cӫa TLD ÿҥt ÿӃn 1 ngѭӥng nào ÿó thì hiӋn tѭӧng
tѭѫng tác này không còn tӗn tҥi nӳa vì sӵ hӧp nhҩt tҫn sӕ cӫa chҩt lӓng và kӃt cҩu thành tҫn sӕ
chung duy nhҩt. Gҫn ÿây nhҩt ӣ hӝi nghӏ quӕc tӃ lҫn thӭ 4 vӅ ÿӝng ÿҩt tә chӭc ӣ Ĉài Bҳc, Ĉài
Loan ngày 12-13 tháng 10 năm 2006, Hanjun và Li Yingmin ÿã dùng phҫn mӅm ADINA ÿӇ mô
phӓng công trình có sӱ dөng TLD chӏu ÿӝng ÿҩt. Tѭѫng tác cӫa chҩt lӓng thành bӇ cNJng ÿѭӧc
gán vào thông qua các ÿiӅu kiӋn biên sҹn có. KӃt quҧ là hӑ rút ra ÿѭӧc các kӃt luұn vӅ sӵ tѭѫng


TS. Lѭѫng Văn Hҧi - [email protected]

quan giӳa tӹ lӋ khӕi lѭӧng và tӹ lӋ tҫn sӕ riêng mà tҥi ÿó TLD phát huy tӕi ÿa khҧ năng giúp cho
viӋc thiӃt kӃ ÿѭӧc dӉ dàng và thuұn lӧi.
1.2.3

Ӭng dөng cӫa thiӃt bӏ TLD trong viӋc kháng chҩn cho nhà cao tҫng

Mӝt vài công trình sӱ dөng TLD ÿã ÿѭӧc xây dӵng tӯ rҩt sӟm ӣ Nhұt Bҧn, ví dө ÿiӇn
hình là tòa nhà Gold Tower ӣ Chiba, Nhұt sӱ dөng MCC Aqua Damper (hình 1.5) ÿó là bӇ chӭa
nѭӟc dҥng khӕi vӟi các lѭӟi sӧi thép ÿѭӧc bӕ trí dӑc theo dòng chҧy chҩt lӓng bên trong bӇ. Lӵc
kháng chҩn ÿѭӧc hiӋu chӍnh bҵng cách sӱ dөng mӝt sӕ lѭӧng các bӇ chӭa chҩt lӓng. Cө thӇ ӣ tòa
nhà Golden Tower ngѭӡi ta dùng 16 bӇ chӭa dҥng này ӣ tҫng mái công trình (cao ÿӝ 158m) vӟi
tәng khӕi lѭӧng chҩt lӓng lên ÿӃn 10 tҩn và bҵng 1/100 khӕi lѭӧng cӫa toàn bӝ công trình.

Hình 1.5 – Thi͇t b͓ MCC Aqua Damper ͧ tòa nhà Chiba

Hình 1.8 - ͘ng khói có s͵ dͭng TLD ÿ͋ kháng ch̭n


TS. Lѭѫng Văn Hҧi - [email protected]

Tóm lҥi, thông qua viӋc tóm tҳt các công trình nghiên cӭu trѭӟc, có thӇ rút ra các tóm tҳt
ÿã thӵc hiӋn ÿӕi vӟi TLD ÿӇ tӯ ÿó ÿһt ra hѭӟng nghiên cӭu sӁ thӵc hiӋn trong luұn văn này là:
Thӭ nhҩt là các nghiên cӭu chӫ yӃu tұp trung vào lý thuyӃt phân tích tuyӃn tính cӫa chҩt
lӓng ӣ mһt thoáng tӭc là biên ÿӝ dao ÿӝng cӫa sóng xem nhѭ ÿӫ nhӓ, mô hình toán ÿӇ phân tích
tính chҩt phi tuyӃn cӫa sóng vүn chѭa ÿѭӧc tӕi ѭu. ĈӇ tránh ÿѭӧc sӵ phӭc tҥp trong phân tích phi
tuyӃn sóng chҩt lӓng ,mӝt sӕ các nghiên cӭu giҧ thiӃt chӍ xem TLD nhѭ TMD tuy nhiên ÿiӅu này
là không thӓa ÿáng và chӍ áp dөng ÿѭӧc ӣ mӝt mӭc ÿӝ tѭѫng ÿӕi. Thӭ hai là các phân tích
thѭӡng dӵa vào thӵc nghiӋm ÿӇ xây dӵng mӝt mô hình sӕ sau ÿó giҧi quyӃt vҩn ÿӅ bҵng phѭѫng
pháp giҧi tích. ĈiӅu này dүn ÿӃn sӵ ÿҫu tѭ rҩt nhiӅu vӅ tìm hiӇu toán hӑc thuҫn túy mà ÿôi khi do
sӵ phӭc tҥp – ÿһc biӋt trong viӋc giҧi quyӃt ÿiӅu kiӋn biên làm cho phѭѫng pháp giҧi tích không
có khҧ năng tìm ÿѭӧc nghiӋm thӵc.
Các nghiên cӭu vӅ thiӃt bӏ kháng chҩn sӱ dөng chҩt lӓng tuy ÿã rҩt phong phú tӯ phân
tích vӅ hình dҥng bӇ chӭa, chҩt lӓng sӱ dөng trong thiӃt bӏ, các phѭѫng pháp tìm chuyӇn vӏ cӫa
sóng chҩt lӓng, sӵ tiêu tán năng lѭӧng do tính nhӟt cӫa chҩt lӓng, ҧnh hѭӣng cӫa góc nghiêng
ÿáy bӇ ÿӃn dao ÿӝng cӫa sóng hay phӭc tҥp hѫn là xét sӵ tѭѫng tác giӳa chҩt lӓng và thành bӇ
hoһc dӵ ÿoán vӅ hiӋn tѭӧng sóng vӥ … Tuy nhiên còn rӡi rҥc và rҩt ít nghiên cӭu xét mӝt cách
toàn diӋn ӭng xӱ cӫa công trình có sӱ dөng TLD ÿһc biӋt là khi có xét ÿӃn các hiӋu ӭng tѭѫng
tác. ĈiӅu ÿó làm cho thӵc tӃ sӱ dөng TLD ÿӇ kháng chҩn còn rҩt giӟi hҥn, khó ÿѭӧc ÿѭa vào tiêu
chuҭn thiӃt kӃ. Sóng vӥ tuy ÿѭӧc khҷng ÿӏnh là hiӋn tѭӧng làm tiêu tán mӝt phҫn năng lѭӧng
không nhӓ truyӅn vào TLD nhѭng viӋc tiên lѭӧng hiӋn tѭӧng xҧy ra khi nào thì mô hình toán vүn
chѭa ÿѭӧc xác ÿӏnh. Cuӕi cùng là các nghiên cӭu trѭӟc ÿây chѭa xét hӃt các tính chҩt cӫa TLD
chҷng hҥn tѭѫng tác chҩt lӓng vӟi thành bӇ hay tѭѫng tác bӇ vӟi kӃt cҩu chӍ mӟi ÿѭӧc nghiên cӭu
gҫn ÿây và viӋc ӭng dөng các tính chҩt này vào thiӃt kӃ TLD chӍ dӯng lҥi ӣ giai ÿoҥn lý thuyӃt.