PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA BỂ NƯỚC ĐẾN MỨC ĐỘ GIẢM CHẤN CỦA NHÀ CAO TẦNG CHỊU ĐỘNG ĐẤT
Kỹ thuật Xây dựng Công trình Đặc biệt
Luận án này tập trung nghiên cứu chuyên sâu về ảnh hưởng của bể nước đến khả năng giảm chấn cho các kết cấu nhà cao tầng khi chịu tác dụng của động đất. Trong bối cảnh thiết kế kháng chấn nhà cao tầng đối mặt với những thách thức đáng kể từ tác dụng của động đất, giải pháp giảm chấn chất lỏng (Tuned Liquid Damper - TLD) được coi là một trong những giải pháp hiệu quả và có chi phí hợp lý. Tuy nhiên, việc tối ưu hóa các thông số thiết kế của hệ TLD, bao gồm kích thước bể, chiều cao mực nước, số lượng bể, gối liên kết giữa bể và kết cấu, cùng với vị trí đặt bể, vẫn còn phức tạp và chưa được tiêu chuẩn hóa đầy đủ.
Mục tiêu chính của nghiên cứu là phân tích định lượng ảnh hưởng của bể nước đến mức độ giảm chấn của nhà cao tầng dưới tác dụng động đất. Để đạt được mục tiêu này, luận án đã xây dựng và đề xuất một mô hình tính toán cho bể chứa chất lỏng, bao gồm cả bể và chất lỏng bên trong, phản ánh chân thực sự chuyển động của sóng chất lỏng theo mô hình cơ học chất lỏng. Dựa trên mô hình này, nghiên cứu đã tiến hành phân tích ảnh hưởng của các thông số tối ưu như kích thước bể, chiều cao mực nước, số lượng bể, và đặc biệt là độ cứng của gối liên kết giữa bể và kết cấu, thông qua tỷ lệ khối lượng và tỷ lệ tần số giữa bể chứa và tòa nhà.
Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu quả giảm chấn của bể nước đạt tối ưu khi tỷ lệ tần số dao động riêng giữa bể nước và kết cấu nằm trong khoảng từ 0.8 đến 1.5, và tỷ lệ khối lượng giữa bể và kết cấu nằm trong khoảng 1% đến 10%. Hệ nhiều bể nhỏ hoặc một bể lớn nhiều ngăn mang lại hiệu quả giảm chấn tốt hơn so với một bể lớn không có ngăn. Đặc biệt, việc bố trí toàn bộ bể nước trên đỉnh tòa nhà cho thấy hiệu quả giảm chấn vượt trội so với bố trí dọc theo chiều cao. Cụ thể, khi đặt 6 bể nước trên đỉnh tòa nhà, chuyển vị đỉnh của kết cấu giảm 10% và lực cắt lớn nhất giảm 25%.