Kết cấu công trình 2: Kiến trúc chịu tải động đất (Bài thu hoạch)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM
KHOA XÂY DỰNG

_______oOo_______

BÀI THU HOẠCH KẾT THÚC HỌC PHẦN
KẾT CẤU CƠNG TRÌNH 2
ĐỀ BÀI:

6. Tìm hiểu về các giải pháp kết cấu cho chịu tải trọng động đất. Phân tích
đánh giá các giải pháp đó về ưu, nhược điểm cũng như phạm vi ứng dụng.

Giảng viên: Đỗ Huy Thạc
Họ và tên SV:
Lớp học phần:
Mã số sinh viên:


TP.HCM, ngày 13 tháng 7 năm 2021
1


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

TP. HỒ CHÍ MÌNH

BÀI THU HOẠCH MƠN: KẾT CẤU CƠNG TRÌNH 2
Họ và tên sinh viên:…………………………………………………………………...
Mã số sinh viên: ………………………………………………………………………
Mã lớp học phần:……………………………………………………...........................
ĐIỂM CỦA BÀI TIỂU LUẬN
Họ tên và chữ ký của cán bộ chấm thi thứ 1

Ghi bằng số

Ghi bằng
chữ

Họ tên và chữ ký của cán bộ chấm thi thứ 2

Thành phố Hồ Chí Minh, Ngày…… tháng……năm 2021
Sinh viên nộp bài
Ký tên

2


MỤC LỤC
1.

3.
4.
5.

1.

2.

1.

A. MỞ
ĐẦU ...........................................................................................................................................
Đặt vấn
đề .......................................................................................................................................
2. Mục đích nghiên
cứu .......................................................................................................................
Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên
cứu ................................................................................
Phương pháp nghiên
cứu .................................................................................................................
Đóng góp của đề
tài .........................................................................................................................
B. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ
TÀI ..............................................................................................................
Những quy định
chung: ...................................................................................................................
1
Tình trạng động đất ở Việt
.
Nam ...............................................................................................
1
.
1
Các cơng trình bắt buộc phải thiết kế chịu tải trọng động
.
đất .................................................

2
.
1
Quy trình tính tốn, phân tích kết
.
cấu ......................................................................................
3
.
Tổng quan về thiết kế kháng
chấn: ..................................................................................................
2
Định
.
nghĩa ................................................................................................................................
1
.
2
Quan niệm thiết kế kháng chấn hiện
.
đại ..................................................................................
2
.
2
Một vài điểm lưu ý khi thiết kế công trình chịu động
.
đất .........................................................
3
.
C. NỘI
DUNG........................................................................................................................................

Các giải pháp thiết kế xem xét đến việc phân tán năng
lượng ........................................................
1 Giải pháp cách chấn (seismic isolated structure) .............................................................
.
1
.
1 Giải pháp giảm chấn (damped structure) ........................................................................
.
2
.
1.2.1.
Giảm chấn điều khiển bị động (passive
control) .....................................................
1.2.2.
Giảm chấn điều khiển chủ động (active
control) ....................................................

4
4
4
4
4
4
5
5
5

5

6

6
6

6

7

8
8
8

1
1
1
1
1
4


Cách chấn có điều khiển (super-active base isolation) ...................................................

1
5

Các giải pháp kết cấu nhà cao tầng chịu động
đất ......................................................................
Những yêu cầu
chung .............................................................................................................

1
7
1
7

Các giải pháp kết cấu cho nhà cao tầng chịu động
đất .........................................................

1
8

Cơng nghệ Piston cho các tịa
tháp .........................................................................
2.2.2.
Cơng nghệ “Con lắc thép khổng
lồ” .......................................................................
2.2.3.
Công nghệ bồn
nước ................................................................................................
2.2.4.
Hệ thống giảm xóc bằng
hơi ....................................................................................
2.2.5.
Giải pháp gia tăng độ cứng
ngang ..........................................................................
2.2.6.
Giải pháp sử dụng hệ thống giảm chấn ma
sát .......................................................
2.2.7.
Giải pháp kết cấu nhà cao tầng bê tơng cốt thép có tầng

cứng ..............................
D. KẾT
LUẬN .....................................................................................................................................
E. TÀI LIỆU THAM
KHẢO..............................................................................................................

1
8
1
8
1
9
2
0
2
1
2
1
2
2
2
3
2
3

1
.
3
.
2.

2
.
1
.
2
.
2
.
2.2.1.

3


A. MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Động đất là hiện tượng tự nhiên gây ra dao động của đất nền, trong đó động đất do sự
dịch chuyển của các mảng kiến tạo vỏ trái đất là loại động đất mạnh, gây chết người,
làm sụp đổ nhà cửa, phá hoại các công trình xây dựng, ảnh hưởng lớn đến đời sống
kinh tế xã hội. Khác với bão, hiện nay chưa đủ phương tiện kỹ thuật tin cậy để dự báo
động đất nên việc cảnh báo, sơ tán người dân ra khỏi các cơng trình động đất gây nguy
hiểm khơng thể thực hiện được.
Mặc dù động đất ở Việt Nam thường không xảy ra nhiều và khơng có cường độ lớn,
tuy nhiên đây là vấn đề mà chúng ta phải hết sức quan tâm trong bối cảnh khí hậu mơi
trường biến động. Bộ Xây dựng rất quan tâm đến việc nghiên cứu xây dựng tiêu
chuẩn quốc tế cơng trình kháng chấn vì liên quan trực tiếp đến an toàn cho người và
tài sản, tiêu chuẩn quốc gia về thiết kế cơng trình động đất...
Việc phân tích các giải pháp kết cấu cho chịu tải trọng động đất là rất cần thiết nhằm
lựa chọn giải pháp kết cấu hợp lý và đáp ứng các yêu cầu của TCVN 9386:2012. Bài
làm này phân tích và cụ thể hóa một số giải pháp kết cấu chống động đất đã được đề

xuất và phân tích đánh giá các giải pháp đó về ưu, nhược điểm cũng như phạm vi
ứng dụng.
2. Mục đích nghiên cứu
- Vận dụng những nhận thức, kỹ năng, bài học... mà bản thân thu nhận được thông
qua môn học.
- Nghiên cứu các giải pháp kết cấu cho chịu tải trọng động đất. Phân tích đánh giá
các giải pháp đó về ưu, nhược điểm cũng như phạm vi ứng dụng.
3. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: các giải pháp kết cấu cho chịu tải trọng động đất
- Phạm vi nghiên cứu về không gian: kiến trúc Việt Nam và nước ngồi
4. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp phân tích và tổng hợp: thu thập thông tin, bài nghiên cứu, phân tích
bằng dữ liệu, hình ảnh,…
5. Đóng góp của đề tài
- Bằng những phân tích, hình ảnh,...Bài làm đã trình bày một cách trực quan sinh động
và có hệ thống nhằm giúp người đọc có thể dễ dàng thu nhận thông tin về các giải
pháp kết cấu cho chịu tải trọng động đất đã được áp dụng trong kiến trúc Việt Nam và
nước ngoài.


- Tài liệu có thể sử dụng để phục vụ cho nhu cầu học tập và nghiên cứu của sinh viên
lĩnh vực kiến trúc, xây dựng. Cung cấp một đề cương sơ bộ, có thể phát triển nghiên
cứu sâu hơn thành một đề tài nghiên cứu khoa học.
4


B. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1. Những quy định chung:
1.1. Tình trạng động đất ở Việt Nam
Ở Việt Nam, theo bản đồ phân vùng động đất chu kỳ lặp 500 năm do Viện Vật lý địa

cầu lập thì ở nước ta một phần lãnh thổ phía Bắc có khả năng xảy ra động đất mạnh
cấp VIII tương ứng với gia tốc nền từ 0,12g đến 0,24g, phần lãnh thổ Việt Nam cịn lại
có thể xảy ra động đất yếu và rất yếu (yếu – tương ứng với gia tốc nền (ag) 0,04g) ag <
0,08g (tương đương với động đất cấp VI đến VII thang MSK-1964), rất yếu – tương
ứng với ag < 0,04g (tương đương với động đất dưới cấp VI).
Trong những năm vừa qua, Việt Nam đã từng ghi nhận 2 trận động đất lớn là trận
động đất ở Điện Biên (1935) với cường độ 6,9 độ Richter xảy ra trên đới đứt gẫy sông
Mã. Trận thứ hai là động đất ở Tuần Giáo (1983) với cường độ 6,8 độ Richter xảy ra
trên đới đứng gẫy Sơn La. Những năm gần đây, tần suất xảy ra động đất ở nước ta
ngày càng nhiều tuy nhiên các trận động đất thường không lớn, không gây ra nhiều
thiệt hại nhưng làm ảnh hưởng đến tâm lý và cuộc sống của người dân ở những địa
điểm xảy ra động đất.
Tại Việt Nam, thiết kế cơng trình chịu tải trọng động đất là u cầu bắt buộc trong
thiết kế cơng trình. Tính tốn tải trọng động đất là bài toán quan trọng.
1.2. Các cơng trình bắt buộc phải thiết kế chịu tải trọng động đất
Quy chuẩn Xây dựng Việt Nam 1997 quy định các yêu cầu kỹ thuật tối thiểu bắt buộc
phải tuân thủ trong mọi hoạt động xây dựng ở Việt Nam u cầu kháng chấn đối với
các cơng trình xây dựng như sau:
a. Tại Điều 3.6 – Chống động đất quy định:
- Cơng trình cấp I - cơng trình đặc biệt quan trọng không cho phép hư hỏng cục bộ: áp
dụng biện pháp kháng chấn theo cấp động đất cực đại với mọi tần suất;
- Cơng trình cấp II – cơng trình cho phép hư hỏng cấu kiện riêng lẻ, nhưng phải đảm
bảo an toàn cho người và thiết bị: phải thiết kế kháng chấn với cấp động đất lựa
chọn trong từng trường hợp cụ thể;
- Cơng trình cấp III – cơng trình khi bị phá hủy do động đất ít có khả năng chết người
hoặc thiệt hại lớn về kinh tế: khơng có u cầu phải thiết kế kháng chấn.
b. Tại điều 8.4 – Phân cấp các cơng trình dân dụng, cơng nghiệp nêu rõ:
- Cơng trình cấp I là cơng trình có tuổi thọ trên 100 năm, chất lượng sử dụng cao;
- Cơng trình cấp II là cơng trình có tuổi thọ 50 - 100 năm, chất lượng sử dụng khá;

- Cơng trình cấp III là cơng trình có tuổi thọ 20 - 50 năm, chất lượng sử dụng trung
bình.
5


Chất lượng sử dụng của ngơi nhà ở thì đa số các chung cư đã xây dựng có phịng
ngủ, sinh hoạt, bếp, vệ sinh riêng biệt trong từng căn hộ là nhà cấp II, phải thiết kế
kháng chấn. Các công trình dân dụng khác, các cơng trình cơng nghiệp nếu có niên
hạn sử dụng trên 50 năm thì phải thiết kế kháng chấn.
1.3. Quy trình tính tốn, phân tích kết cấu

2. Tổng quan về thiết kế kháng chấn:
2.1. Định nghĩa
Thiết kế kháng chấn là một thuật ngữ trong lĩnh vực thiết kế xây dựng, được hiểu như
việc đưa ra giải pháp thiết kế sao cho cơng trình xây dựng đảm bảo đủ khả năng chịu
lực, không chịu hư hại về kết cấu cũng như hư hỏng về thiết bị đồ đạc sử dụng trong
cơng trình, tồn tại và đứng vững dưới tác dụng của tải trọng động đất.
2.2. Quan niệm thiết kế kháng chấn hiện đại
Theo quan điểm thiết kế kháng chấn hiện đại, việc thiết kế kháng chấn một cơng trình
xây dựng cần đảm bảo hai tiêu chí liên quan chặt chẽ với nhau:
- Bảo đảm kết cấu có khả năng chiu lực lớn trong miền đàn hồi.
- Bảo đảm cho kết cấu có khả năng phân tán năng lượng do động đất truyền vào,
thông qua sự biến dạng dẻo trong giới hạn cho phép hoặc các thiết bị hấp thu
năng lượng.


Một trong những quy định cơ bản của các tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn hiện đại là
tạo cho kết cấu cơng trình một độ bền đủ lớn và một độ cứng thích hợp.
- Độ bền đủ lớn nhằm gia tăng khả năng chịu lực của kết cấu.

6


- Độ cứng thích hợp nhằm giúp cơng trình có sự cân bằng hài hòa về mặt động lực
học. Bởi tác dụng rung lắc của động đất làm phát sinh chuyển vị và gia tốc trong
cơng trình. Nếu cơng trình có độ cứng q lớn thì gia tốc sinh ra sẽ vô cùng lớn,
gây rơi vãi đồ đạc thiết bị bên trong nhà dẫn đến thiệt hại về mặt kinh tế. Ngược lại,
nếu cơng trình q mềm thì chuyển vị tương đối giữa các tầng quá lớn, gây biến
dạng đáng kể cho cả cơng trình, làm hư hại các nút liên kết của khung chịu lực, nứt
tường, vênh cửa…, ngoài ra dao động của cơng trình cũng phát sinh đáng kể gây
ảnh hưởng đến tâm lý của người sinh sống và làm việc trong tòa nhà.
Như vậy, quan niệm thiết kế hiện đại đã lưu ý thêm phương diện năng lượng do động
đất truyền vào cơng trình. Việc thiết kế và tính tốn sao cho kết cấu có khả năng phân
tán phần năng lượng này có một ý nghĩa quan trọng nhằm giúp cơng trình làm việc
hiệu quả nhất khi có động đất xảy ra.

Kết cấu được xem là làm việc tốt nếu đảm bảo được khả năng hấp thụ và phân tán
đều năng lượng do động đất truyền vào.
2.3. Một vài điểm lưu ý khi thiết kế cơng trình chịu động đất
− Quy định về tính tốn tỉ số nén của cột vách:
Đối với cấp dẻo trung bình (DCM)-cấp dẻo được tính tốn phổ biến nhất trong tiêu
chuẩn tính tốn kháng chấn đối với các cơng trình xây dựng, tính tốn tỉ số nén cột
vách là quy trình bắt buộc với giá trị tỉ số nén dọc do động đất phải nhỏ hơn 0.65 và
0.4 lần lượt đối với cấu kiện cột và vách. Việc đảm bảo tỉ số nén này nhằm hạn chế tác
động đến kết cấu do lớp bê tông bảo vệ bị nứt vỡ khi chịu tác động của tải trọng động
đất. Tuy nhiên để đảm bảo được tỉ số nén của cột vách trong giới hạn yêu cầu sẽ kéo
theo việc tiết diện cột vách sẽ khá lớn không thể thỏa mãn được yêu cầu của kiến trúc
vì ảnh hưởng rất nhiều đến khơng gian cũng như yếu tố thẩm mỹ của cơng trình.
− u cầu về cốt thép tại vùng tới hạn:
Trong tính tốn kháng chấn cho cơng trình, các vùng tới hạn là những vị trí sẽ hình

thành “khớp dẻo” khi động đất xảy ra. Đó là các vị trí hai đầu dầm, các nút khung
cũng như vị trí tiếp giáp giữa cột vách và móng. Các “khớp dẻo” này giúp cơng trình
chịu được biến dạng và chuyển vị lớn hơn cũng như khả năng phân tán năng lượng tốt
hơn. Để cấu tạo được những “khớp dẻo” này, yêu cầu quan trọng nhất là tính tốn và


bố trí thép đai cho dầm, cột, vách và khi khớp dẻo được hình thành, kết cấu sẽ tránh
được các dạng phá hoại giòn xảy ra.
7


− u cầu về tính tốn kiểm tra điều kiện cột khỏe – dầm yếu:
Hệ kết cấu áp dụng cho các cơng trình như trường học thường là kết cấu khung chịu
lực. Đối với hệ kết cấu khung và hệ tương đương khung, thiết kế theo nguyên tắc cột
khỏe/dầm yếu là yêu cầu bắt buộc với cấp dẻo trung bình (DCM). Để thỏa mãn yêu
cầu này, khả năng chịu mô men của các cột quy tụ vào nút khung (Mrc) phải lớn hơn
1.3 lần tổng khả năng của các dầm cùng quy tụ vào nút khung đó theo tất cả các
phương (Mrb).

C. NỘI DUNG
Phân tích các giải pháp kết cấu cho chịu tải trọng động đất

1. Các giải pháp thiết kế xem xét đến việc phân tán năng lượng
Để tránh hiện tượng suy yếu cục bộ dẫn đến phá hoại cơng trình như trên, một số giải
pháp thiết kế được đưa ra nhằm hấp thụ bớt và phân tán đều năng lượng động đất cho
tồn bộ cơng trình.

(a)-Đơn thuần; (b)-Cách chấn; (c)-Giảm chấn

1.1.

Giải pháp cách chấn (seismic isolated structure)

Do chấn động lan truyền trong đất nền nên phương pháp hay nhất để hạn chế tác động
của động đất là tách rời hẳn cơng trình khỏi đất nền. Tuy nhiên, do khơng thể tách rời
hồn tồn, người ta bố trí lớp thiết bị đặc biệt giữa cơng trình và đất nền gọi là thiết bị
cách chấn (isolator). Thiết bị này có độ cứng thấp nên khi nền đất dao động, thiết bị có
biến dạng lớn, kết cấu phía trên nhờ có quán tính lớn nên chỉ chịu một dao động nhỏ.
Hư hại kết cấu và thiết bị trong cơng trình do đó được giảm thiểu.


8


Hiệu quả của giải pháp cách chấn so với kết cấu thông thường.

Biến dạng của kết cấu đơn thuần.

Khi cách chấn, năng lượng động đất
được hấp thụ và tiêu tán, dao động của
kết cấu phía trên cũng được giảm đáng kể.

Phương pháp cách chấn này không chỉ áp dụng để tách rời tồn bộ cơng trình khỏi đất
nền, mà cịn có thể áp dụng theo nhiều cách khác như tách rời một phần thân, đỉnh
hoặc mái khỏi phần kết cấu phía dưới, tùy thuộc đặc điểm từng cơng trình.
Đánh giá ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng của giải pháp:

➢
-

Phạm vi ứng dụng: Phù hợp cho nhiều thể loại cơng trình có số tầng vừa phải
và cải tạo cơng trình cũ. Được áp dụng phổ biến trong thực tế thiết kế.

-

Ưu điểm chung: khả năng dịch chuyển ngang lớn và thích nghi được nhiều cấp
động đất khác nhau.

-

Ưu, nhược điểm của một số loại thiết bị cách chấn thường gặp:

Thiết bị

Ưu điểm
Chi phí tương đối thấp
Gia tốc cấu trúc thấp

Nhược điểm
Chiếm không gian lớn
Khả năng giảm chấn thấp
Năng lực khai thác hạn chế
Biến dạng cắt làm giảm công suất
Kém linh hoạt
Khơng có bộ đệm

Gia tốc cấu trúc vừa phải
Khả năng chống tải
Giảm chấn trung bình đến
cao

Độ cứng và độ giảm chấn phụ thuộc
vào lực kéo
Phức tạp, năng lực khai thác hạn chế

Elastomeric

HDR

Phạm vi độ cứng, độ giảm xóc hẹp
Khơng có bộ đệm

LRB

Gia tốc cấu trúc vừa phải
Khả năng chống tải
Khả năng giảm chấn cao

Thuộc tính thay đổi theo chu kì
Khơng dành cho cấu trúc khối lượng
thấp
Khơng có bộ đệm
Năng lực khai thác hạn chế


Flat sliders

Kết cấu đơn giản
Khả năng chống tải

Gia tốc cấu trúc cao
Thay đổi hệ số ma sát
9


Curved
sliders

Rollers

Mức độ giảm chấn cao
Cấu trúc độc lập

Độ cứng ban đầu cao
Khơng có bộ đệm

Khả năng chống tải
Phạm vi giảm xóc tương đối
rộng
Mức độ giảm chấn cao
Giảm xoắn cấu trúc

Gia tốc cấu trúc cao
Thay đổi hệ số ma sát
Độ cứng ban đầu cao
Chi phí cao
Có khả năng lệch tâm vĩnh viễn

Gia tốc cấu trúc rất thấp
Kết cấu đơn giản

Tính linh hoạt theo chiều
ngang rất cao

Không dành cho cấu trúc khối lượng
lớn
Khơng có bộ đệm
Khơng giảm chấn
Làm phẳng bề mặt tiếp xúc

Thường được sử dụng cho
máy móc

Khơng dành cho cấu trúc khối lượng
lớn
Khơng có bộ đệm
Khơng giảm chấn
Tạo ra gia tốc thẳng đứng

Chi phí thấp
Độ cứng và giảm xóc tốt
Phạm vi giảm chấn rộng
Phổ biến rộng rãi

Thêm lực vào kết cấu

Springs

Hysteretic
dampers

➢

Đại học Công nghệ Tokyo (sử dụng kết cấu Base isolation)

Đại học Cơng nghệ Tokyo (Tokyo Institute of Technology) tịa nhà J2 tại Suzukakedai
Campus, kết cấu thép, áp dụng phương pháp cách chấn nền (base isolation).
Tồn cảnh tịa nhà J2, độ cao 20 tầng, kích thước
nhịp 15,8 m và bước cột 6,6 m.

Mơ hình lớp cách chấn cho thấy tồn bộ các cột
được tách rời khỏi hệ móng và được đặt lên hệ
thống gối đỡ cách chấn hay gọi tắt là gối đệm.


Khi động đất xảy ra, tòa nhà sẽ dao động êm hơn vì được các gối đỡ và hấp thụ bớt
năng lượng.
10


➢

Bệnh viện Chữ thập đỏ Ishinomaki (Cơng nghệ “Con nhún”)

Tồn bộ tịa nhà chính của Bệnh viện được đặt
trên một hệ thống gồm 126 thiết bị chống động
đất, gọi là thiết bị cách ly động đất, do Tập
đoàn Nikkei Seikei xây dựng. Thiết bị này
giống như những “con nhún” đặt dưới móng
của tịa nhà.
Khi động đất xảy ra, tồn bộ tòa nhà cao bảy tầng, rộng 9.455m2 này sẽ được 126

“con nhún” đẩy đưa “nhún” lên xuống và qua lại trên nền móng vững chãi của tịa nhà.
Chính nhờ có thiết bị chống động đất như vậy, trong khi những tòa nhà lớn nhỏ xung
quanh ngả nghiêng theo trận động đất 9 độ richter ngoài khơi vùng Tohoku và đo được
tại Ishinomaki 6 độ richter ngày 11/3/2011, tịa nhà chính của Bệnh viện vẫn khơng hề
hư hại gì.

Thiết bị cách ly động đất nằm dưới móng Bệnh viện Chữ thập đỏ Ishinomaki

Bệnh viện Chữ thập đỏ Ishinomaki cũng được xem là mơ hình kiểu mẫu về thiết kế
chống động đất với hệ thống điện nước được đảm bảo dự trữ đủ cho ba ngày bị cúp
điện, cúp nước. Với thiết kế của Nikkei Seikei, trong trường hợp bị cúp cả điện lẫn
nước do động đất xảy ra, hệ thống điện tự sạc sẽ tự động kích hoạt cũng như hệ thống
nước dự trữ có thể sử dụng ngay khi có sự cố.
1.2.

Giải pháp giảm chấn (damped structure)

Trong trường hợp năng lượng dao động truyền trực tiếp vào cơng trình do khơng được
tách rời, người ta có thể gia tăng độ cản (damping) của bản thân cơng trình để giải
phóng năng lượng dao động này bằng cách lắp đặt các thiết bị giảm chấn (damper)
vào cơng trình. Có nhiều hình thức giảm chấn: thụ động, chủ động hay nửa chủ động.
1.2.1. Giảm chấn điều khiển bị động (passive control)
Đây là hình thức giảm chấn mà nguồn năng lượng hoạt động của các thiết bị giảm
chấn được lấy từ chính năng lượng dao động của bản thân cơng trình. Năng lượng có
thể được tiêu tán dưới dạng nhiệt năng của hiện tượng ma sát (friction damper), biến
dạng dẻo của kim loại (buckling restrained brace, stiffened shear panel), tính cản
nhớt(viscous/visco-elastic damper) hoặc độ cản thủy lực (oil damper).


11

Các hình thức lắp đặt thiết bị “damper” trong giảm chấn không điều khiển (passive control).

Hệ thống “tường/khung cứng chân khớp” (rocking wall/frame)

➢

cũng có khả năng giảm chấn và phân tán lực cho cơng trình.

Đánh giá ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng của giải pháp:

-

Phạm vi ứng dụng: Phù hợp cho nhiều thể loại cơng trình có số tầng vừa phải.
Được áp dụng phổ biến trong thực tế thiết kế.

-

Ưu điểm chung:

Là một trong những biện pháp hiệu quả nhất và chi phí tương đối thấp.
Khơng cần nguồn điện để hoạt động.
Yêu cầu bảo trì thấp.
Là giải pháp đáng tin cậy, kinh tế và dễ thực hiện để nâng cao tính an tồn của kết
cấu, cho phép bảo vệ không chỉ các phần tử kết cấu và phi kết cấu mà cịn bảo vệ
cơng trình trước những trận động đất lớn.
-

Ưu, nhược điểm của một số loại thiết bị giảm chấn bị động thường gặp:

Thiết bị

Ưu điểm
- Thuộc tính phần lớn khơng phụ

Nhược điểm


Viscous
fluid
damper

thuộc vào tần số và nhiệt độ.
- Lực khôi phục tối thiểu.
- Mơ hình được đơn giản hóa
- Đã được chứng minh về hiệu suất
trong các ứng dụng quân sự.

- Rị rỉ chất lỏng có thể xảy ra

12


Viscoelastic
- Cung cấp lực phục hồi.
- Mơ hình được đơn giản hóa

solid
damper

- Ổn định, bền lâu
- Khơng nhạy cảm với nhiệt độ môi
trường.
- Vật liệu và kĩ thuật lắp đặt quen
thuộc với kỹ sư hành nghề.

Metallic
damper

Friction
damper

Tuned mass
dampers

- Thiết bị sẽ bị hư hỏng sau
động đất, cần được thay thế.

- Phân tán năng lượng lớn trên mỗi
chu kỳ.
- Không nhạy cảm với nhiệt độ mơi
trường.

- Hành vi phi tuyến mạnh, có
thể u cầu phân tích phi
tuyến.

Có hiệu quả trong việc giảm rung

Yêu cầu khối lượng lớn để
đạt
được hiệu quả, yêu cầu được
điều chỉnh trong quá trình lắp
đặt, nhiều thiết bị cần có để
kiểm sốt phản ứng của một
số
chế độ rung

chấn do động đất nhỏ, gió và giao
thơng.
Có thể đáp ứng với mức độ kích
thích nhỏ và đặc tính có thể được
điều chỉnh tại hiện trường.

➢

- Khả năng biến dạng có giới
hạn
- Thuộc tính phụ thuộc tần số
và nhiệt độ.
- Có thể xảy ra hiện tượng đứt
gãy và rách vật liệu

Đại học Công nghệ Tokyo (Rocking wall)
Đại học Công nghệ Tokyo (Tokyo Institute
of Technology) tịa nhà G3 (Suzukakedai
Campus).
Thay vì để một tầng bị phá hoại do sự suy
yếu cục bộ của công trình, người ta khống

chế sao cho chuyển vị ngang của các tầng là
như nhau, nhờ đó lực tác động của động đất

vào các tầng được phân bố hài hòa hơn, biến dạng và phá hoại của cơng trình
được giảm thiểu.


13