PHÂN TÍCH KHUNG KHÔNG GIAN CHỊU ĐỘNG ĐẤT
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC
BÀI TẬP MÔN THIẾT KẾ KHÁNG CHẤN CHO CÔNG TRÌNH
BÀI TẬP 5 PHÂN TÍCH KHUNG KHÔNG GIAN CHỊU ĐỘNG ĐẤT
GVHD: PGS.TS HỒ ĐỨC DUY
Trang 2BÀI TẬP 5 PHÂN TÍCH KHUNG KHÔNG GIAN CHỊU ĐỘNG ĐẤT
Trang 3MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH 2
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 4
NỘI DUNG BÀI TẬP 5
1 Phân tích phản ứng của khung khi chịu tác dụng của tải trọng động đất ELCENTRO theo phương Y 6
1.1 Phân tích dao động tự do của khung 6
1.2 Kết quả phân tích 6
1.2.1 Chu kỳ dao động của hệ khung 6
1.2.2 Chuyển vị của hệ khung 7
1.2.3 Nội lực sàn 10
1.2.4 Nội lực khung 13
2 Phân tích phản ứng của khung có bố trí hệ cô lập dao động 17
2.1 Thông số mô hình hệ cô lập dao động 17
2.2 Kết quả phân tích 20
2.2.1 Chu kỳ dao động của hệ khung 20
2.2.2 Chuyển vị của hệ khung 22
2.2.3 Nội lực sàn 24
2.2.4 Nội lực khung 27
TÀI LIỆU THAM KHẢO 31
Trang 4DANH MỤC CÁC HÌNH Ả
Hình 1.1 Mặt bằng sàn khung nhà 10 tầng 5
Hình 1.2 Dao động mode 1 của hệ khung 6
Hình 1.3 Mặt bằng sàn tầng 1 7
Hình 1.4 Mặt bằng sàn tầng 10 8
Hình 1.5 Chuyển vị nút 88 (tầng 10) và nút 79 (tầng 1) 8
Hình 1.6 Chuyển vị nút 88 ở tầng 10 tại thời diểm t = 5.7s 9
Hình 1.7 Chuyển vị nút 88 ở tầng 10 tại thời diểm t = 6.8s 9
Hình 1.8 Nội lực sàn 6 (tầng 1) và sàn 78 (tầng 10) 10
Hình 1.9 Nội lực sàn tầng 1 11
Hình 1.10 Nội lực sàn tầng 10 12
Hình 1.11 Moment chân cột 21 (tầng 1) và 30 (tầng 10) 13
Hình 1.12 Momen khung trục 3 14
Hình 1.13 Lực cắt khung trục 3 15
Hình 1.14 Lực dọc khung trục 3 16
Y Hình 2.1 Mô hình khung 2D với hệ cô lập dao động 17
Hình 2.2 Mô hình hệ cô lập dao động trong SAP2000 18
Hình 2.3 Thông số U1 18
Hình 2.4 Thông số U2, U3 19
Hình 2.5 Dao động mode 1 của hệ khung có hệ cô lập dao động 20
Hình 2.6 Chuyển vị nút 88 (tầng 10) và nút 79 (tầng 1) 22
Hình 2.7 Chuyển vị nút 88 ở tầng 10 tại thời diểm t = 5.7s 22
Hình 2.8 Chuyển vị nút 88 ở tầng 10 tại thời diểm t = 6.8s 23
Hình 2.9 Nội lực sàn 6 (tầng 1) và sàn 78 (tầng 10) có hệ cô lập dao động 24
Hình 2.10 Nội lực sàn tầng 1 có hệ cô lập dao động 25
Hình 2.11 Nội lực sàn tầng 10 có hệ cô lập dao động 26
Hình 2.12 Moment chân cột 21 (tầng 1) và 30 (tầng 10) có hệ cô lập dao động 27
Trang 5Hình 2.13 Moment khung trục 3 có hệ cô lập dao động 28 Hình 2.14 Lực cắt khung trục 3 có hệ cô lập dao động 29 Hình 2.15 Lực dọc khung trục 3 có hệ cô lập dao động 30
Trang 6DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂ
Bảng 1.1 Chu kỳ dao động và tần số của hệ 7
Bảng 2.1 Chu kỳ dao động và tần số của hệ có hệ cô lập dao động 21
Trang 7NỘI DUNG BÀI TẬP
Cho một khung không gian 10 tầng, chiều cao tầng là 3.5m (tầng 1 là 5m) Vật liệuBTCT, trọng lượng riêng 25kN/m3 Modun đàn hồi E2.3 10 kN/m� 7 2, hệ số
poisson 0.2.Chiều dày sàn 100mm, tiết diện dầm 250x450mm, cột 300x300mm Xét
tỉ số cản 0.05. Khung chịu tác dụng của tải trọng động đất ELCENTRO.
1 Phân tích phản ứng của khung khi chịu tác dụng của tải trọng động đấtELCENTRO theo phương Y
2 Phân tích phản ứng của khung có bố trí hệ cô lập dao động
Trang 8Các bước mô hình được trình bày như tài liệu tham khảo bài giảng “Thiết kế kháng chấn cho công trình”, chú ý mesh các ô sàn trong mô hình.
1.2 Kết quả phân tích
1.2.1 Chu kỳ dao động của hệ khung
Hình 1.2 Dao động mode 1 của hệ khung TABLE: Modal Periods And Frequencies OutputCase StepType StepNum Perio d Frequency
Trang 10Hình 1.4 Mặt bằng sàn tầng 10
Hình 1.5 Chuyển vị nút 88 (tầng 10) và nút 79 (tầng 1)
Trang 11Hình 1.6 Chuyển vị nút 88 ở tầng 10 tại thời diểm t = 5.7s
Hình 1.7 Chuyển vị nút 88 ở tầng 10 tại thời diểm t = 6.8s
Trang 121.2.3 Nội lực sàn
Hình 1.8 Nội lực sàn 6 (tầng 1) và sàn 78 (tầng 10)
Trang 13Hình 1.9 Nội lực sàn tầng 1
Trang 14Hình 1.10 Nội lực sàn tầng 10
Trang 151.2.4 Nội lực khung
Hình 1.11 Moment chân cột 21 (tầng 1) và 30 (tầng 10)
Trang 16Hình 1.12 Momen khung trục 3
Trang 17Hình 1.13 Lực cắt khung trục 3
Trang 18Hình 1.14 Lực dọc khung trục 3
Trang 192 Phân tích phản ứng của khung có bố trí hệ cô lập dao động
2.1 Thông số mô hình hệ cô lập dao động
Phân tích phản ứng của khung khi có bố trí hệ cô lập dao động Việc cô lập độngđất là việc tách kết cấu ra khỏi chuyển động của nền do động đất Để phân tán nguồnnăng lượng này, ý tưởng đưa vào một hệ để cô lập nền móng và kết cấu bên trên được đềxuất Dựa theo nghiên cứu của bài báo “Modelling of triple friction pendulum bearing inSap2000”
Trang 20Hình 2.1 Mô hình khung 2D với hệ cô lập dao động
Các thông số mô hình tính toán hệ cô lập dao động
Trang 21Hình 2.2 Mô hình hệ cô lập dao động trong SAP2000
Khai báo thông số đều kiện biên theo các phương U1, U2, U3
Trang 22Hình 2.4 Thông số U2, U3
Trang 232.2 Kết quả phân tích
2.2.1 Chu kỳ dao động của hệ khung
Trang 24OutputCase StepType StepNum Perio d Frequency
Trang 252.2.2 Chuyển vị của hệ khung
Hình 2.6 Chuyển vị nút 88 (tầng 10) và nút 79 (tầng 1)
Trang 26Hình 2.8 Chuyển vị nút 88 ở tầng 10 tại thời diểm t = 6.8s
Trang 272.2.3 Nội lực sàn
Hình 2.9 Nội lực sàn 6 (tầng 1) và sàn 78 (tầng 10) có hệ cô lập dao động
Trang 28Hình 2.10 Nội lực sàn tầng 1 có hệ cô lập dao động
Trang 29Hình 2.11 Nội lực sàn tầng 10 có hệ cô lập dao động
Trang 302.2.4 Nội lực khung
Hình 2.12 Moment chân cột 21 (tầng 1) và 30 (tầng 10) có hệ cô lập dao động
Trang 31Hình 2.13 Moment khung trục 3 có hệ cô lập dao động
Trang 32Hình 2.14 Lực cắt khung trục 3 có hệ cô lập dao động
Trang 33Hình 2.15 Lực dọc khung trục 3 có hệ cô lập dao động
Trang 34TÀI LIỆU THAM KHẢO
(1) Thiết kế kháng chấn cho công trình (Seismic Design of Building Structures) –
PGS.TS Hồ Đức Duy
Leigh_2004