Nghiên cứu ảnh hưởng thành phần kích động đứng của các trận động đất mạnh đến phản ứng kết cấu công trình khi sử dụng gối con lắc 2 mặt trượt ma sát dfp

..

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN HOÀNG QUỐC

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG THÀNH PHẦN
KÍCH ĐỘNG ĐỨNG CỦA CÁC TRẬN ĐỘNG ĐẤT MẠNH
ĐẾN PHẢN ỨNG KẾT CẤU CƠNG TRÌNH KHI SỬ DỤNG
GỐI CON LẮC 2 MẶT TRƯỢT MA SÁT – DFP

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình Giao thơng

Đà Nẵng - 2019


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN HOÀNG QUỐC

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG THÀNH PHẦN
KÍCH ĐỘNG ĐỨNG CỦA CÁC TRẬN ĐỘNG ĐẤT MẠNH
ĐẾN PHẢN ỨNG KẾT CẤU CƠNG TRÌNH KHI SỬ DỤNG
GỐI CON LẮC 2 MẶT TRƯỢT MA SÁT – DFP

Chun ngành
Mã số

: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng
: 85.80.205

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. HỒNG PHƯƠNG HOA

Đà Nẵng - 2019


i

LỜI CẢM ƠN
Học viên xin chân thành cảm ơn Thầy PGS.TS. Hồng Phương Hoa đã tận tình
hướng dẫn - chỉ bảo trong quá trình thực hiện luận văn.
Xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo, tập thể cán bộ, giảng viên Khoa Xây dựng
Cầu đường và các Phòng – Ban của Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng,
cùng gia đình, bạn bè đã động viên, tạo điều kiện cho học viên trong thời gian học cao
học và hoàn thành luận văn tốt nghiệp này.
Với thời gian nghiên cứu và năng lực bản thân còn hạn chế, luận văn chắc chắn
khơng tránh khỏi những thiếu sót, tồn tại. Học viên rất mong nhận được những ý kiến
đóng góp từ phía các thầy cơ và bạn bè đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn.
Trân trọng cảm ơn !


ii

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.

Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai cơng bố
trong bất kỳ cơng trình nào khác.

Tác giả luận án

Nguyễn Hoàng Quốc


iii

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG THÀNH PHẦN KÍCH ĐỘNG ĐỨNG CỦA CÁC
TRẬN ĐỘNG ĐẤT MẠNH ĐẾN PHẢN ỨNG KẾT CẤU CÔNG TRÌNH KHI
SỬ DỤNG GỐI CON LẮC 2 MẶT TRƯỢT MA SÁT – DFP
RESEARCHING EFFECTS OF VERTICAL ACTIVITY COMPONENTS OF
STRONG SOIL ACTIVITIES TO REACTIVATE THE CONSTRUCTING
CONSTRUCTION WHEN USING THE 2-SIDE CUTTING PILLOW - DFP
Học viên: Nguyễn Hoàng Quốc. Chuyên ngành: Xây dựng cơng trình giao thơng
Mã số: 85.80.205. Khóa: K36.XGT.TV. Trường Đại học Bách Khoa - ĐHĐN
TÓM TẮT:
Gối cách chấn DFP (Double Friction Pendulum) là dạng gối con lắc trượt ma sát
đôi, được biết đến như một thiết bị giảm chấn hiệu quả cho các cơng trình xây dựng
chịu động đất. Trong báo cáo này, hiệu quả giảm chấn của thiết bị sử dụng trong nhà
cao tầng chịu tải trọng động đất được đánh giá. Những nghiên cứu trước đây, thành
phần gia tốc nền theo phương đứng thường bị bỏ qua trong phân tích, điều này dẫn đến
có sai số đáng kể trong kết quả tính tốn với những trận động đất mạnh, đặc biệt các
cơng trình tại gần tâm chấn. Trong nghiên cứu này, tác giả sẽ phân tích ảnh hưởng của
thành phần kích động đứng đến phản ứng kết cấu. Những kết quả nghiên cứu sẽ được
mô phỏng bằng việc phân tích động lực học một ngơi nhà 9 tầng bằng thép gắn gối
DFP chịu động đất xét cả ba thành phần X, Y và thành phần đứng.
Từ khóa: Gối ma sát DFP, cách chấn đáy, ảnh hưởng thành phần đứng của

động đất, chịu động đất, nhà cao tầng.
ABSTRACT:
Double Friction Pendulum (Double Friction Pendulum) is a double friction slider
pendulum, known as an effective damping device for earthquake-resistant buildings. In
this report, the damping effect of equipment used in high-rise buildings is assessed by
earthquake load. Previous studies, vertical component of ground acceleration are often
ignored in the analysis, which leads to significant errors in the calculation results with
strong earthquakes, especially those near epicenter. In this study, the author will
analyze the effect of agitation components on structural response. The research results
will be simulated by dynamic analysis of a 9-storey house with DFP bearing steel
subjected to earthquakes considering all three components X, Y and vertical
components.
Keywords: DFP friction bearings, base isolation, effects of vertical component
of earthquake, earthquake resistant, high-rise building.


iv

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ i
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... ii
MỤC LỤC ................................................................................................................ iv
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU ................................................................................. vi
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................... viii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ............................................................................ ix
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .................................................................................. x
MỞ ĐẦU.................................................................................................................... 1
Chương 1: TỔNG QUAN ........................................................................................ 5
1.1. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG ĐẤT VÀ CÁC GIẢI PHÁP CƠNG
TRÌNH CHỐNG ĐỘNG ĐẤT ............................................................................ 6

1.1.1. Động đất .................................................................................................. 6
1.1.2. Giải pháp cơng trình chịu động đất ..................................................... 7
1.2. KỸ THUẬT CÁCH CHẤN BẰNG GỐI CON LẮC 2 MẶT
TRƯỢT MA SÁT ............................................................................................... 14
1.2.1. Sơ lược về lịch sử ứng dụng kỹ thuật cách chấn ............................... 14
a) Khái niệm về kỹ thuật cách chấn ............................................................ 16
1.2.2.Tình hình nghiên cứu gối con lắc trượt ma sát – DPF ...................... 18
Hình 1.11: Cấu tạo Gối con lắc ma sát đôi, gối DFP (Fenz, 2008e) ......... 18
1.2.3 Nhận xét, đề xuất hướng nghiên cứu .................................................. 21
1.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG................................................................................ 22
Chương 2 ................................................................................................................ 24
MƠ HÌNH VÀ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN ........................................................ 24
GỐI CÔ LẬP HAI MẶT TRƯỢT MA SÁT - DFP ............................................ 24
2.1. CÁC MƠ HÌNH TÍNH TỐN CỦA GỐI CƠ LẬP TRƯỢT MA
SÁT ...................................................................................................................... 24
2.1.1. Cấu tạo dạng gối cô lập 2 mặt trượt ma sát –DFP ........................... 24
2.1.2. Mô hình xác định hệ số ma sát trong thiết bị gối trượt .................... 26
2.2. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP SỐ CHO NGHIÊN CỨU ...................... 27
2.2.1. Phương pháp Newmark ...................................................................... 28
2.2.2. Phương pháp Runge - Kutta ............................................................... 28
2.3. MƠ HÌNH CHUYỂN ĐỘNG GỐI TRƯỢT MA SÁT KHI
CHỊU TÁC ĐỘNG CỦA TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT ..................................... 30
2.3.1. Gối hai mặt trượt (DFP, Double friction pendulum) ....................... 30
2.2.2. Hệ phương trình vi phân chuyển động ............................................. 33
2.3.2. Gối DFP chịu ảnh hưởng của lực kích động đứng ........................... 34


v

2.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG............................................................................... 35

Chương 3 ................................................................................................................. 36
VÍ DỤ TÍNH TỐN HIỆU QUẢ GIẢM CHẤN ................................................. 36
GỐI CƠ LẬP HAI MẶT TRƯỢT MA SÁT- DFP ............................................. 36
3.1. ẢNH HƯỞNG CỦA THÀNH PHẦN KÍCH ĐỘNG ĐỨNG ĐẾN CƠNG
TRÌNH ..................................................................................................................... 36
3.1.1. Giới thiệu kết cấu ................................................................................. 36
3.1.2. Gia tốc nền phân tích ........................................................................... 36
3.1.3. Ảnh hưởng của thành phần kích động đứng..................................... 37
3.1.4. Đánh giá ảnh hưởng của kích động đứng .......................................... 41
3.1.5. Hiệu quả giảm lực cắt và gia tốc trong kết cấu ................................. 43
3.2. THIẾT KẾ TỐI ƯU KẾT CẤU GỐI DFP CĨ XÉT KÍCH
ĐỘNG ĐỨNG ..................................................................................................... 43
3.2.1. Giới thiệu chung ................................................................................... 43
3.2.2. Thiết kế thông số kỹ thuật hợp lý của gối 2 mặt trượt ma sát
DFP có xét kích động đứng để chịu được tải trọng động đất mạnh ......... 43
3.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG ................................................................................... 53
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................... 57
PHỤ LỤC .................................................................................................................. 1


vi

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
Ký hiệu
PGA
PGV
PGD
a
H(t)

D

Đơn vị
g
cm/s
cm
m/s2
%
s

Sa
g
Sd
Mw
M0
G

g
mm/s2
m
dyn.cm
dyn.cm
dyn/cm2
m

D
E
Rrup
Rjp
u

u
u
K
C
M
T
tT
tD
R
d


h
Reff


F

erg
km
km
m
m/s
m/s2
kN/m
s/m
N.s2/m
s
s
s

m
mm
%
mm
m
rad
N, kN

Giải thích ý nghĩa
Gia tốc đỉnh
Vận tốc đỉnh
Chuyển vị đỉnh
Gia tốc
Phần trăm gia tốc nền bình phương tích lũy
Khoảng thời gian kéo dài chuyển động mạnh của một
băng gia tốc
Phổ gia tốc
Gia tốc trọng trường
Phổ chuyển vị
Độ lớn mômen động đất
Mômen động đất
Mô đun chống cắt của đất nền dọc theo phay
Chiều dài trung bình của đứt gãy
Năng lượng trận động đất
Khoảng cách gần nhất đến đứt gãy
Khoảng cách ngắn nhất đến hình chiếu đứt gãy lên
mặt bằng
Véc tơ chuyển vị
Véc tơ vận tốc
Véc tơ gia tốc

Ma trận độ cứng
Ma trận cản
Ma trận khối lượng
Chu kỳ dao động
Toàn bộ thời gian chuyển động nền
Thời gian chuyển động nền cần xác định
Bán kính mặt cong của gối
Khả năng chuyển vị trên mặt cong
Hệ số ma sát
Chiều cao con lắc
Bán kính mặt cong hiệu quả của gối
Góc xoay của con lắc
Lực cắt (Lực cắt tầng và lực ngang trong gối)


vii

Ff
Fk
Fr
W
Fn
m
k
c
ug
ug

N, kN
N, kN

N, kN
N, kN
N, kN
Ns2/m
N/mm
s/m
m
m/s

Lực ma sát trong gối
Lực phục hồi trong gối
Lực va chạm trong gối
Tổng trọng lượng kết cấu bên trên gối
Phản lực đứng tại vị trí con lắc
Khối lượng của một bậc tự do
Độ cứng của một bậc tự do
Hệ số cản của một bậc tự do
Chuyển vị nền
Vận tốc nền

ug

m/s2

Gia tốc nền

t
Fb
Z
kr

mb
kb
n

s
N, kN




%
s/m

Bước thời gian phân tích
Tồng lực cắt đáy
Biến trễ lực ma sát
Độ cứng lực va chạm
Khối lượng phần tử gối
Độ cứng phần tử gối
Số bậc tự do
Tỉ số cản
Hệ số phụ thuộc vào áp lực bề mặt của hệ số ma sát
Các đại lượng không thứ nguyên để xác định biến trễ
Z
Chuyển vị gối theo phương x
Chuyển vị gối theo phương y
Tổng chuyển vị gối
Tổng trọng lược kết cấu bên trên gối thay đổi theo
thời gian

kN/m
N.s2/m
kN/m

A,   và 
Ux
Uy
Ub
N(t)

mm
mm
m
kN


viii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
OCHA
TFP
DFP
SFP
ASCE
TCVN
NRB
HDR
PEER
EPS

Giải thích ý nghĩa
Office for the Coordination of Humanitarian Affairs (Văn phòng
Liên hợp quốc điều phối các vấn đề nhân đạo)
Triple friction pendulum (Gối con lắc ma sát ba)
Double friction pendulum (Gối con lắc ma sát đôi)
Single friction pendulum (Gối con lắc ma sát đơn)
American Society of Civil Engineers
(Hiệp hội kĩ sư xây dựng dân dụng Hoa Kỳ)
Technical Commit of Viet Nam (Tiêu chuẩn Việt Nam)
Natural rubber bearing (Gối cao su tự nhiên)
High-damping rubber (Gối cao su có độ cản nhớt lớn)
Pacific Earthquake Engineering Research (Trung tâm nghiên cứu
động đất Thái Bình Dương của đại học Berkeley)
Earthquake Protection Systems (Công ty sản xuất gối cách chấn, Mỹ)


ix

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
STT
1
2

Tên bảng
Bảng 3.1.
Bảng 3.2.

Nội dung bảng
Thông số kết cấu

Dữ liệu các trận động đất

Số trang
36
37


x

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
STT Tên hình
1 Hình 1.1.
2 Hình 1.2.

Nội dung hình
Bản đồ phân vùng gia tốc lãnh thổ Việt Nam
Tác động của tải trọng động đất lên công trình

3 Hình 1.3.

Kết cấu bên trên được cách chấn đáy

4 Hình 1.4.

Gia tốc, vận tốc và chuyển vị theo thời gian của trận
động đất Imperial Valley (15/10/1979), đo tại trạm
El Centro Array
Phổ phản ứng băng gia tốc nền của trận động đất
Imperial Valley (15/10/1979), đo tại trạm El Centro
Array

Bằng sáng chế của Touaillon
Sân bay Quốc tế San Francisco (mã IATA: SFO;
mã ICAO: KSFO, 2000)
Phổ thiết kế
Hiệu quả giảm chấn của gối cách chấn (Wang,
2002)
Đường trễ trong gối DFP
Cấu tạo Gối con lắc ma sát đơi, gối DFP (Fenz,
2008e)
Mơ hình hệ kết cấu nhiều bậc tự do chịu động đất
Hệ số ma sát phụ thuộc vào vận tốc trượt
Hàm biến trễ Z so sánh hàm dấu sign
Mơ hình tính tốn nhà cao tầng gắn gối DFP
Chuyển động trong gối DPF
Đường ứng xử trễ gối DFP (----: giai đoạn I, II)
Gia tốc nền theo phương ngang (Ax) và đứng (Az)
Đường ứng xử trễ của gối theo phương X khi khơng
và có xét ảnh hưởng của lực kích động đứng
Đường ứng xử trễ của gối theo phương Y khi khơng
và có xét ảnh hưởng của lực kích động đứng
Dịch chuyển trên các mặt cong theo phương X của
con lắc gối DFP
Dịch chuyển trên các mặt cong theo phương Y của

5 Hình 1.5.

6 Hình 1.6.
7 Hình 1.7.
8 Hình 1.8.
9 Hình 1.9.

10 Hình 1.10.
11 Hình 1.11.
12
13
14
15
16
17
18
19

Hình 2.1.
Hình 2.2.
Hình 2.3.
Hình 2.4.
Hình 2.5.
Hình 2.6.
Hình 3.1.
Hình 3.2.

20 Hình 3.3.
21 Hình 3.4.
22 Hình 3.5.

Số trang
5
7
9

10

11

15
16
17
17
18
18
25
27
27
30
31
33
37
38
38
39
39


xi

23 Hình 3.6.
24 Hình 3.7.
25 Hình 3.8.
26 Hình 3.9.
27 Hình 3.10.
28 Hình 3.11.

29 Hình 3.12
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39

Hình 3.13.
Hình 3.14.
Hình 3.15.
Hình 3.16.
Hình 3.17.
Hình 3.18.
Hình 3.19.
Hình 3.20
Hình 3.21.
Hình 3.22.

con lắc gối DFP
Dịch chuyển trên mặt bằng của con lắc theo phương
X và Y gối DFP
Hiệu quả giảm gia tốc tuyệt đối lớn nhất trong các
tầng
Hiệu quả giảm lực cắt lớn nhất trong các tầng
Gia tốc tuyệt đối tầng 9 theo phương X với ảnh

hưởng kích động đứng
Gia tốc tuyệt đối tầng 9 theo phương Y với ảnh
hưởng kích động đứng
Lực tác động lên kết cấu theo phương X khi khơng
và có xét ảnh hưởng của lực kích động đứng
Lực tác động lên kết cấu theo phương Y khi khơng
và có xét ảnh hưởng của lực kích động đứng
So sánh đường ứng xử trễ trong kết cấu
So sánh lực cắt trong kết cấu
So sánh gia tốc trong kết cấu
So sánh vận tốc trong kết cấu
So sánh chuyển vị trong kết cấu
So sánh đường ứng xử trễ trong kết cấu
So sánh lực cắt trong kết cấu
So sánh gia tốc trong kết cấu
So sánh vận tốc trong kết cấu
So sánh chuyển vị trong kết cấu

40
40
41
41
42
42
42
44
45
46
47
48

49
50
51
52
53


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Động đất là sự chuyển động bất ngờ của bề mặt trái đất ở một nơi nào đó tùy
thuộc vào khả năng tích trữ và giải phóng năng lượng của đất đá. Nguyên nhân chính
gây ra động đất là sự chuyển động của các mảng kiến tạo, phun trào núi lửa, giãn nở
của quả đất, vụ nổ hạt nhân, tích nước vào hồ chứa lớn, sập hang động ngầm...
Một số thảm họa động đất thiên tai gần đây ở châu Á là rất đáng quan ngại: Ngày
27/9/2018: thảm họa kép động đất và sóng thần xảy ra trên đảo Sulawesi. Công tác
cứu hộ kết thúc ngày 26/10 với thống kê: hơn 2.100 người chết, 1.300 người mất tích,
4.400 người bị thương nặng, 133.000 người phải bỏ xứ ra đi. Trong vòng một năm,
Indonesia gặp hai thảm họa lớn có sức tàn phá khủng khiếp. Ngày 11/3/2011: thảm
họa kép động đất kèm sóng thần xảy ra ở Nhật Bản. 15.000 người chết và thiệt hại của
Nhà máy điện hạt nhân Fukushima đến nay vẫn còn nặng nề. Theo OCHA, năm 2011
cũng là năm 90% các thảm họa thiên nhiên lớn xảy ra ở châu Á. Ngày
25/10/2010: động đất và sóng thần ở Mentawai, Indonesia làm 435 người chết. Ngày
17/7/2006: động đất và sóng thần ở Pangandaran làm 668 người chết. Ngày
26/12/2004: thảm họa kép động đất kéo theo sóng thần trên Ấn Độ Dương đánh vào
bờ biển 10 nước trong đó có Indonesia, Thái Lan... làm chết 225.000 người.
( />Căn cứ vào Bản đồ phân vùng động đất lãnh thổ Việt Nam, Việt Nam là nước có
khả năng xảy ra động đất, thậm chí một số vùng thuộc khu vực phía Bắc có khả năng
động đất cấp 8. Năm 1983, Hà Nội bị ảnh hưởng của dư chấn động đất cường độ 4-5

độ Richter. Thành phố Hồ Chí Minh và các tỉnh phía Nam, trong vịng gần một thế kỷ
không bị bất kỳ cơn địa chấn nào, tuy nhiên từ năm 2005 đến nay, hàng loạt trận động
đất đã xảy ra tại Thành phố Hồ Chí Minh và các tỉnh phía Nam.
Đối với nguy cơ thiên tai đặc biệt ở Việt Nam, theo các nhà khoa học thuộc Viện
Vật lý địa cầu: Động đất có thể gây sóng thần nguy hiểm nhất cho vùng ven biển Việt
Nam là động đất xảy ra tại đới hút chìm Manila. ( />Khi động đất từ 6-7 độ Richter các dư chấn do động đất gây ra đã xuất hiện
nhiều trên các tỉnh, thành phố lớn nơi tập trung một số lượng lớn các nhà cao tầng, các
cây cầu lớn và nhu cầu xây dựng các cơng trình lớn ngày càng tăng về số lượng cũng
như về chiều cao. Các loại cơng trình này rất nhạy cảm với gia tốc nền của những trận
động đất ảnh hưởng hầu hết các công trình, đặc biệt là kết cấu phần dưới bị hư hỏng.
Tuy nhiên, nếu các cơng trình được thiết kế kháng chấn tốt thì hư hỏng cũng được hạn


2

chế và quan trọng nhất là cứu được sinh mạng của con người nên việc điều khiển kết
cấu bền vững dưới tác động của ngoại lực vẫn còn là lĩnh vực mới mẻ.
Với những thực tế như trên, các công trình xây dựng cần được thiết kế kháng
chấn, đặc biệt là thiết kế kháng chấn theo quan điểm hiện đại, khái niệm này gắn với
thuật ngữ “điều khiển dao động kết cấu” và tương đối còn mới mẻ ở Việt Nam.
Do đó, việc nghiên cứu tìm hiểu về về ảnh hưởng của tải trọng động đất và giải
pháp làm giảm chấn động của tải trọng động đất đến cơng trình xây dựng là rất cần
thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao. Đây chính là lý do để em nghiên cứu đề
tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng thành phần kích động đứng của các trận động đất
mạnh đến phản ứng kết cấu cơng trình khi sử dụng gối con lắc 2 mặt trượt ma sát DFP”.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu xây dựng mơ hình tính tốn kết cấu cách chấn bằng gối con lắc 2 mặt
trượt ma sát – DFP có xét đến thành phần kích động đứng chịu tác động của các trận
động đất mạnh. Đánh giá hiệu quả giảm chấn cho cơng trình xây dựng khi sử dụng các
gối cách chấn trên. Từ đó, có thể nghiên cứu ứng dụng gối DFP cho các cơng trình nhà

cao tầng xây dựng ở Việt Nam.
Mục tiêu tổng quát: Nghiên cứu hiệu quả giảm chấn của gối con lắc 2 mặt trượt
ma sát – DFP khi có xét thành phần kích động đứng của các trận động đất mạnh.
Mục tiêu cụ thể:
➢ Tính tốn hiệu quả giảm chấn khi dùng gối con lắc 2 mặt trượt ma sát – DFP.
➢ Tính tốn tối ưu hóa kích thước kết cấu gối con lắc 2 mặt trượt ma sát – DFP
có xét đến thành phần kích động đứng.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu cách chấn đáy cho gối DFP cho các kết cấu xây dựng ở Việt Nam.
Đề tài sẽ tập trung vào các vấn đề trọng tâm như sau: Nghiên cứu phản ứng của
kết cấu cách chấn bằng gối con lắc 2 mặt trượt ma sát - DFP khi có động đất mạnh
xảy ra đối với cơng trình nhà nhiều tầng.
4. Phương pháp nghiên cứu
Xây dựng mơ hình tính tốn kết cấu cách chấn bằng gối con lắc 2 mặt trượt ma
sát - DFP. Đánh giá chi tiết hiệu quả giảm chấn dạng gối này cho công trình.
Nghiên cứu mơ hình tính tốn lý thuyết, kết quả nghiên cứu được mô phỏng bằng
ngôn ngữ Matlab, áp dụng để giải số trực tiếp các phương trình vi phân chuyển động
bằng thuật tốn Runge-Kutta dùng code tính của trường Đại học Berkeley (Mỹ).
5. Kết quả dự kiến
Xác định hiệu quả giảm chấn khi dùng gối con lắc 2 mặt trượt ma sát – DFP.
Tối ưu hóa kích thước kết cấu gối con lắc 2 mặt trượt ma sát – DFP


3

6. Bố cục đề tài
Luận văn ngoài phần Mở đầu, Kết luận và Kiến nghị, còn gồm 3 chương với các
nội dung sau:
Mở đầu
Chương 1. Tổng quan

Chương 2. Mơ hình và lý thuyết tính tốn gối con lắc 2 mặt trượt ma sát – DFP.
Chương 3. Ví dụ tính tốn hiệu quả giảm chấn gối con lắc 2 mặt trượt ma sát –
DFP.
Kết luận, kiến nghị
Cuối cùng là phần tài liệu tham khảo và phụ lục chương trình tính tốn.
7. Tổng quan tài liệu nghiên cứu
Động đất và nghiên cứu các giải pháp cơng trình chịu tác động của tải trọng động
đất là một chủ đề được nhiều tác giả trong và ngoài nước quan tâm nghiên cứu. Kết
quả nghiên cứu động đất được thể hiện trong các cơng trình nghiên cứu của các tác giả
ngoài nước như: “Dynamics of Structures: Theory and Applications to Earthquake
Engineering - Anil K. Chopra (1995)”; “Earthquake-resistant concrete structures Penelis, G.G. and Kappos, A.J (1997)”.
Hiện nay, trong các tiêu chuẩn kháng chấn trên thế giới như AASHTO LRFD
2012, EUROCODE 8 và JRA 2002.
Bên cạnh đó mỗi nước đều ban hành các tiêu chuẩn tính động đất riêng xuất phát
từ chiến lược phát triển kinh tế xã hội cũng như cơ sở vật chất kỹ thuật của nước mình.
Tại Việt Nam, nghiên cứu động đất được Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng Bộ Xây dựng biên soạn, Bộ Xây dựng đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất
lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố tiêu chuẩn TCVN 9386:2012
[11] (được chuyển đổi từ TCXDVN 375:2006): Thiết kế cơng trình chịu động đất
được biên soạn trên cơ sở chấp nhận EUROCODE 8: Design of structures for
earthquake resistance có bổ sung hoặc thay thế các phần mang tính đặc thù Việt Nam.
Eurocode 8 có 6 phần:
EN1998 - 1: Quy định chung, tác động động đất và quy định đối với kết cấu nhà;
EN1998 - 2: Quy định cụ thể cho cầu;
EN1998 - 3: Quy định cho đánh giá và gia cường kháng chấn những cơng trình
hiện hữu;
EN1998 - 4: Quy định cụ thể cho silô, bể chứa, đường ống;
EN1998 - 5: Quy định cụ thể cho nền móng, tường chắn và những vấn đề địa kỹ
thuật;
EN1998 - 6: Quy định cụ thể cho cơng trình dạng tháp, dạng cột, ống khói.

4

Trong lần ban hành này mới đề cập đến các điều khoản đối với nhà và cơng trình
tương ứng với các phần của Eurocode 8 như sau:
Phần 1 tương ứng với EN1998 - 1;
Phần 2 tương ứng với EN1998 - 5;
Các phần bổ sung hoặc thay thế cho nội dung Phần 1:
Phụ lục E: Mức độ và hệ số tầm quan trọng
Phụ lục F: Phân cấp, phân loại cơng trình xây dựng
Phụ lục G: Bản đồ phân vùng gia tốc nền lãnh thổ Việt Nam
Phụ lục H: Bảng Phân vùng gia tốc nền theo địa đanh hành chính
Phụ lục I: Bảng chuyển đổi từ đỉnh gia tốc nền sang cấp động đất.
Các tiêu chuẩn tham khảo chung trích dẫn ở điều 1.2.1 chưa được thay thế bằng
các tiêu chuẩn hiện hành của Việt Nam, vì cần đảm bảo tính đồng bộ giữa các tiêu
chuẩn trong hệ thống tiêu chuẩn Châu Âu. Hệ thống tiêu chuẩn Việt Nam tiếp cận hệ
thống tiêu chuẩn Châu Âu sẽ lần lượt ban hành các tiêu chuẩn trích dẫn này.
Bản đồ phân vùng gia tốc nền lãnh thổ Việt Nam là kết quả của đề tài độc lập cấp
Nhà nước. “Nghiên cứu dự báo động đất và dao động nền ở Việt Nam do Viện Vật lý
địa cầu thiết lập và chịu trách nhiệm pháp lý đã được Hội đồng Khoa học cấp Nhà
nước nghiệm thu năm 2005. Bản đồ sử dụng trong tiêu chuẩn có độ tin cậy và pháp lý
tương đương là một phiên bản cụ thể của bản đồ cùng tên đã được chỉnh lý theo kiến
nghị trong biên bản đánh giá của Hội đồng nghiệm thu Nhà nước.
Trong bản đồ phân vùng gia tốc, đỉnh gia tốc nền tham chiếu agR trên lãnh thổ
Việt Nam được biểu thị bằng các đường đẳng trị. Giá trị agR giữa hai đường đẳng trị
được xác định theo nguyên tắc nội suy tuyến tính. Ở những vùng có thể có tranh chấp
về gia tốc nền, giá trị agR do Chủ đầu tư quyết định.
Từ đỉnh gia tốc nền agR có thể chuyển đổi sang cấp động đất theo thang MSK64, thang MM hoặc các thang phân bậc khác, khi cần áp dụng các tiêu chuẩn thiết kế
chịu động đất khác nhau.
Theo giá trị gia tốc nền thiết kế ag = I x agR, chia thành ba trường hợp động

đất:
- Động đất mạnh ag ≥ 0,08g, phải tính tốn và thiết kế cấu tạo kháng chấn;
- Động đất yếu 0,04g ≤ ag < 0,08g, chỉ cần áp dụng các giải pháp kháng chấn đã
được giảm nhẹ;
- Động đất rất yếu ag < 0,04g, không cần thiết kế kháng chấn.
Trong Eurocode 8 kiến nghị dùng hai dạng đường cong phổ, đường cong phổ
dạng 1 dùng cho những vùng có cường độ chấn động Ms ≥ 5,5, đường cong phổ dạng
2 dùng cho những vùng có cường độ chấn động Ms < 5,5. Trong tiêu chuẩn sử dụng


5

đường cong phổ dạng 1 vì phần lớn các vùng phát sinh động đất của Việt Nam có
cường độ chấn động Ms ≥ 5,5.
Không thiết kế chịu động đất như nhau đối với mọi cơng trình mà cơng trình
khác nhau thiết kế chịu động đất khác nhau. Tùy theo mức độ tầm quan trọng của cơng
trình đang xem xét để áp dụng hệ số tầm quan trọng I thích hợp. Trường hợp có thể
có tranh chấp về mức độ tầm quan trọng, giá trị I do chủ đầu tư quyết định.[11]
1

Hình 1.1: Bản đồ phân vùng gia tốc lãnh thổ Việt Nam


6

Chương 1: TỔNG QUAN
1.1. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG ĐẤT VÀ CÁC GIẢI PHÁP CƠNG TRÌNH
CHỐNG ĐỘNG ĐẤT
1.1.1. Động đất
Động đất được hiểu là các rung chuyển bất ngờ của bề mặt trái đất ở một nơi nào

đó đủ mạnh trên diện tích đủ lớn, ở mức nhiều người cảm nhận được, tùy thuộc vào
khả năng tích trữ và giải phóng năng lượng của đất đá có để lại các dấu vết phá hủy
hay nứt đất ở vùng đó. Về mặt vật lý, các rung chuyển đó phải có biên độ đủ lớn, có
thể vượt giới hạn đàn hồi của mơi trường đất đá và gây nứt vỡ. Ứng với động đất có
nguồn gốc tự nhiên là sự chuyển động của các mảng kiến tạo, phun trào núi lửa, giãn
nở của quả đất, hoặc mở rộng đến các vụ nổ thử hạt nhân, tích nước vào hồ chứa lớn,
sập hang động ngầm... [7].
a) Động đất có nguồn gốc từ hoạt động kiến tạo [1] [7]:
Năm 1960, các nhà địa chấn đưa ra thuyết kiến tạo mảng (plate tectonics) để giải
thích nguồn gốc và vị trí các trận động đất xảy ra, đấy là sự thừa nhận và phát triển từ
thuyết trôi dạt các lục địa (continental driff) do Alfred Wegener đưa ra vào năm 1912.
Theo thuyết này, lúc đầu (cách đây 270 triệu năm) các lục địa gắn với nhau gọi là
Pangaea, sau đó (cách đây khoảng 200 triệu năm) chúng tách ra thành nhiều mảng,
gồm 6 mảng lớn (Châu Phi, Châu Mỹ, Châu Nam cực, Úc-Ấn, Á- Âu, Thái Bình
Dương) và 14 mảng nhỏ hơn (như mảng Caribbean, mảng Cocos, mảng Philippine,…)
di chuyển chậm tương đối so với nhau. Trong q trình dịch chuyển, biến dạng dần
dần được tích lũy (xảy ra chậm và liên tục). Gộp chung một số mảng nhỏ gần nhau
hoặc có cùng xu hướng trơi dạt, vỏ Trái đất có thể chia ra làm 11 mảng như sau: mảng
Á – Âu, mảng Châu Phi, mảng Châu Úc, mảng Philippine, mảng Thái Bình Dương,
mảng Cocos, mảng Nazca, mảng Bắc Mỹ, mảng Nam Mỹ, mảng Caribe và mảng Nam
cực
Khi biến dạng đạt tới trạng thái tới hạn, sự phá hoại đột ngột xảy ra, thế năng
chuyển thành động năng và đấy chính là năng lượng động đất. Theo thuyết này, động
đất chủ yếu xảy ra ở vùng ranh giới các mảng (động đất rìa).
b) Động đất có nguồn gốc từ các đứt gãy [1] [7]:
Trong cấu trúc nền đá của lớp vỏ trái đất tại những chỗ có các vỉa đá có đặc tính
khác nhau gối đầu vào nhau hay tựa lên nhau theo mặt tiếp xúc giữa chúng. Sự cắt
ngang cấu trúc địa chất như vậy gọi là đứt gãy (phay địa chất - Fault).
Các đứt gãy có chiều dài vài mét tới hàng trăm kilơmét, chiều sâu có thể từ mặt
đất đến hàng chục kilơmét bên trong mặt đất. Sự tồn tại các đứt gãy chứng tỏ giữa các

phần của lớp vỏ trái đất có chuyển động tương đối với nhau. Các chuyển động từ từ sẽ
không sinh ra động đất. Các chuyển động, trượt đột ngột thường sẽ sinh ra động đất.


7

c) Động đất phát sinh từ các nguồn gốc khác:
Động đất có hai nguồn gốc chính như trên. Ngồi ra, động đất còn do một số
nguyên nhân khác gây ra như: do sự dãn nở trong lớp vỏ đá cứng của quả đất; do các
vụ nổ; do hoạt động của núi lửa; do sụp đổ nền đất; do tích nước vào các hồ chứa nước
lớn [1] [7]:
1.1.2. Giải pháp công trình chịu động đất
Để hạn chế tác động của tải trọng động đất lên cơng trình, từ nhiều năm qua các
nhà nghiên cứu, kỹ sư xây dựng trên thế giới đã tìm kiếm và đề xuất các giải pháp
giảm chấn cho cơng trình. Mục đích của giải pháp là đảm bảo cho cơng trình xây dựng
đủ khả năng chịu lực, không 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

ug(t))
a)

b)

Hình 1.2: Tác động của tải trọng động đất lên cơng trình
a) Kết cấu bên trên liên kết cứng với móng
b) Kết cấu bên trên có biến dạng và nội lực lớn do tác động động đất
Theo quan điểm thiết kế cơng trình chịu động đất hiện đại, việc thiết kế cách
chấn cho cơng trình xây dựng cần đảm bảo hai tiêu chí liên quan chặt chẽ với nhau:
Đảm bảo kết cấu có khả năng chịu lực lớn trong miền đàn hồi;
Đảm bảo cho kết cấu có khả năng tiêu tán năng lượng do động đất truyền vào,

thông qua biến dạng dẻo trong giới hạn cho phép hoặc thông qua các thiết bị hấp thu
năng lượng.
Một trong những quy định cơ bản của các tiêu chuẩn thiết kế cách chấn cho cơng
trình chịu động đất hiện đại là tạo cho kết cấu cơng trình một độ bền đủ lớn và một độ
dẻo thích hợp:
Độ bền đủ lớn nhằm gia tăng khả năng chịu lực của kết cấu.


8

Độ dẻo thích hợp nhằm giúp cơng trình có khả năng tiêu tán năng lượng và 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 vơ cùng lớn, gây rơi và nghiêng đổ đồ đạc 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
tiêu 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.
Với quan niệm trên, một số giải pháp thiết kế cơng trình chịu động đất được đưa ra
nhằm hấp thụ và tiêu tán đều năng lượng động đất cho toàn bộ cơng trình cũng như
tránh hiện tượng suy yếu cục bộ dẫn đến phá hoại đó là giải pháp giảm chấn và cách
chấn cho cơng trình [18].
a) Giải pháp giảm chấn:
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 của bản thân cơng trình để giải phóng

năng lượng dao động này bằng cách lắp đặt các thiết bị giảm chấn vào cơng trình. Có
nhiều hình thức giảm chấn: thụ động, chủ động hay bán chủ động.
- Giảm chấn thụ động: 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 nhờ cản ma sát, biến dạng dẻo của kim
loại, cản đàn nhớt hoặc cản thủy lực.
- Giảm chấn chủ động: các thiết bị dạng này hoạt động được nhờ vào các nguồn
năng lượng từ bên ngồi (điện, khí nén…). Thông qua các cảm biến, thông tin về tải
trọng, về dao động của cơng trình được đưa về bộ xử lý trung tâm. Bộ điều khiển trung
tâm sẽ xử lý tín hiệu và phát lệnh cho bộ phận thi hành để thực hiện việc tăng độ cản
hay phát lực điều khiển chống lại dao động, chẳng hạn như các hệ thống TMD, TLD…
b) Giải pháp cách chấn:
Do chấn động lan truyền trong đất nền nên phương pháp hiệu quả 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 nằm bên dưới khối lượng
chính của kết cấu (kết cấu bên trên) và nằm bên trên móng (kết cấu bên dưới) gọi là
gối cách chấn đáy. Thiết bị này có độ cứng theo phương đứng lớn nhưng độ cứng theo


9

phương ngang 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 [29]

u g(t)
a)

u g(t)
b)

Hình 1.3: Kết cấu bên trên được cách chấn đáy
a) Cách chấn đáy sử dụng gối đàn hồi
b) Cách chấn đáy sử dụng gối dạng trượt
Người ta còn sử dụng kết hợp thiết bị giảm chấn với thiết bị cách chấn, cũng như
đưa thêm khả năng chủ động vào hệ thống để tăng thêm hiệu quả giảm chấn cho cơng
trình. [12]
Khi một trận động đất xảy ra, các thơng số sau có ý nghĩa quan trọng trong thiết
kế kháng chấn cơng trình.
Thơng số thứ nhất - Biên độ lớn nhất [7] - Biên độ lớn nhất thông thường thể
hiện dưới các dạng đỉnh của chuyển động nền, bao gồm: gia tốc đỉnh (PGA, Peak
Ground Acceleration), vận tốc đỉnh (PGV, Peak Ground Velocity) và chuyển vị đỉnh
(PGD, Peak Ground Displacement). Trong đó, đại lượng gia tốc đỉnh thường có ý
nghĩa quan trọng hơn, các kỹ sư thiết kế thường quan tâm đến thông số này. Tải trọng
động đất tác dụng vào cơng trình thường tỉ lệ với gia tốc đỉnh, đặc biệt là các cơng
trình có độ cứng lớn. Hai đại lượng vận tốc đỉnh và chuyển vị đỉnh thì ít ảnh hưởng
hơn, nó thường chỉ có ý nghĩa với những kết cấu mềm, nhà cao tầng. Những đại lượng
này thu được trên cơ sở các số ghi địa chấn. Hình 1.4 giới thiệu các đại lượng này của
trận động đất Imperial Valley (15/10/1979), đo tại trạm El Centro Array [30].


10

Hình 1.4: Gia tốc, vận tốc và chuyển vị theo thời gian của trận động đất Imperial
Valley (15/10/1979), đo tại trạm El Centro Array
Thông số thứ 2 - Khoảng thời gian kéo dài của chuyển động mạnh [7]
- Khoảng thời gian kéo dài của chuyển động mạnh là khoảng thời gian cần để
giải phóng năng lượng của trận động đất, một thông số quan trọng trong đánh giá phản
ứng của kết cấu, đặc biệt là kết cấu làm việc phi tuyến. Những kết cấu có hiện tượng
sụt giảm độ cứng và cường độ vật liệu thì rất nhạy cảm với tải trọng lặp của động đất.

Có nhiều cách xác định khoảng thời gian kéo dài chuyển động mạnh, trong đó phổ
biến nhất:
- Khoảng thời gian quan trọng (D5-75 và D5-95): được xác định thông qua giá trị
phần trăm gia tốc nền bình phương tích lũy H(t) như Phương trình 1.1.
tD

 a (t )dt
2

H (t ) =

0
tT

(1.1)

 a (t )dt
2

0

trong đó: a(t) là gia tốc nền, tT là toàn bộ thời gian chuyển động nền, tD là thời gian cần
xác định. H(t) có giá trị từ 5% đến 75% khi xác định D5-75 và từ 5% đến 95% khi xác
định D5-95. Và theo cách xác định này, băng gia tốc nền trên Hình 1.4 sẽ có D5-95 = 9.6
s và D5-75 = 3.8 s [30].
- Khoảng thời gian kéo dài đồng hạng (Dbracket, bracketed duration): khoảng
thời gian được xác định bắt đầu với đỉnh gia tốc bằng 0.05g và kết thúc khi đỉnh gia
tốc nhỏ hơn 0.05g (ngoài khoảng thời gian Dbracket thì gia tốc đỉnh ln nhỏ hơn
0.05g).

11

Thông số thứ 3 - Nội dung tần số [7] - Tải trọng động đất thường phức tạp, dàn
trải trên một miền tần số rộng. Nội dung tần số mô tả cách thức phân bố biên độ
chuyển động nền giữa các tần số khác nhau. Nội dung tần số của một băng gia tốc
thường được các nhà thiết kế thể hiện dưới dạng phổ phản ứng. Hình 1.5 trình bày phổ
phản ứng của băng gia tốc El Centro trên Hình 1.1. Trên phổ phản ứng, vùng chu kỳ
trội của các trận động đất sẽ được nhìn thấy rõ ràng, điều này có ý nghĩa rất lớn trong
thiết kế.

Hình 1.5: Phổ phản ứng băng gia tốc nền của trận động đất Imperial Valley
(15/10/1979), đo tại trạm El Centro Array
Thông số thứ 4 - Độ lớn động đất [7]
- Năng lượng truyền đi của một trận động đất liên quan với độ lớn động đất, là
thước đo sức mạnh của một trận động đất. Sức mạnh của một trận động đất được xác
định thông qua thang cường độ và thang độ lớn. Hiện nay, thang độ lớn mômen động
đất được sử dụng phổ biến nhất với những ưu điểm của nó. Độ lớn mômen động đất
Mw được xác định như sau:
2
(1.2)
M w = log M 0 − 10.7
3
với M0 là mômen động đất, có đơn vị là dyn.cm, được xác định theo Cơng thức
1.3

M 0 = GAD

(1.3)

trong đó: G là mơ đun chống cắt của đất nền dọc theo phay, A là diện tích phay
đứt gãy và D là chiều dài trung bình của đứt gãy.
Năng lượng trận động đất E, có đơn vị là erg, liên hệ với mômen M0 (dyn.cm)
động đất như sau:
1
E = M 010−4
2
(1.4)
Thông số thứ 5 - Khoảng cách đến đứt gãy


12

- Khoảng cách đến các đứt gãy ảnh hưởng đến năng lượng của trận động nhận
được do sự hấp thu và phân tán một phần năng lượng sóng của mơi trường trên đường
truyền. Hai định nghĩa khoảng cách đến đứt gãy có ảnh hưởng lớn và hay được sử
dụng gồm: Rjp là khoảng cách ngắn nhất đến hình chiếu đứt gãy lên mặt bằng) và Rrup
là khoảng cách gần nhất đến đứt gãy. Căn cứ vào Rrup, các nhà thiết kế và địa chấn học
phân chia chuyển động nền gồm: chuyển động gần phay (near-fault) và xa phay (farfault). Các chuyển động gần phay thường chứa các xung trong các lịch sử gia tốc, vận
tốc và chuyển vị. Nó ảnh hưởng nhiều đến các phản ứng của kết cấu, đặc biệt là các
kết cấu mềm (nhà cao tầng hay kết cấu cách chấn) [16].
Thông số thứ 6 - Điều kiện đất nền tại vị trí đang xét - Điều kiện đất nền tại vị trí
đang xét liên quan đến tốc độ truyền sóng động đất. Nó sẽ ảnh hưởng đến phản ứng
kết cấu khác nhau trong điều kiện đất nền khác nhau. Để định nghĩa các loại nền đất,
các tiêu chuẩn thiết kế thường dựa vào vận tốc truyền sóng cắt trung bình trong 30 m
(100 ft) trên cùng của nền đất [11].
Ngoài ra, các cơ chế và điều kiện phát sinh động đất như: loại đứt gãy, các
điều kiện ứng suất, sự tụt ứng suất,… cũng ảnh hưởng đến tính chất chuyển động
nền.
Với các thảm họa do động đất như đã đề cập, thiết kế cơng trình chịu động đất là

một nhiệm vụ, một thách thức lớn cho các nhà thiết kế kết cấu xây dựng. Thiết kế
kháng chấn phải đảm bảo các mục đích: cơng trình xây dựng đảm bảo đủ khả năng
chịu lực, không bị 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.
Theo quan điểm thiết kế kháng chấn truyền thống, người thiết kế chỉ quan tâm
đến vấn đề lực tác dụng, chưa quan tâm đến vấn đề năng lượng. Để đảm bảo khả năng
chịu lực, các cấu kiện chịu lực như dầm, cột thường được sử dụng các loại vật liệu
cứng và tiết diện tăng lên. Điều này sẽ làm tăng lực tác động lên cơng trình vì khối
lượng kết cấu tăng lên, tăng độ cứng cũng sẽ làm cho gia tốc các tầng tăng lên và sẽ
ảnh hưởng đến điều kiện sử dụng bình thường. Giá thành và yêu cầu kỹ thuật cho thiết
kế theo quan điểm này sẽ không tốt [17].
Theo quan điểm thiết kế kháng chấn hiện đại, việc thiết kế kháng chấn cho một
cơng trình xây dựng cần đảm bảo hai tiêu chí liên quan chặt chẽ với nhau: bảo đảm kết
cấu có khả năng chịu 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 [8]. Ngày nay, quan điểm thiết kế
kháng chấn hiện đại thường gắn với kỹ thuật điều khiển kết cấu [17]. Kỹ thuật này làm
giảm các dao động có hại của kết cấu thơng qua việc lắp đặt những thiết bị điều khiển
vào kết cấu. Các thiết bị này sẽ hấp thu, tiêu tán hay có thể cách ly nguồn năng lượng