Phân tích khả năng kháng chấn của công trình sử dụng các bể chứa trong đó có xét đến sự tương tác giữa chất lỏng và thành bể

Luận văn thạc sĩ phân tích khả năng kháng chấn của công trình sử dụng các bể chứa trong đó có xét đến sự tương tác giữa chất lỏng và thành bể kỹ thuật đường ống và bể chứa thiết kế bồn chứa xăng dầu tính toán bồn áp lực thiết kế bồn dầu tính kết cấu bể chứa nước vì sao thiết bị áp lực có dạng hình cầu tải trọng bể nước mái tiêu chuẩn thiết kế bể nước mái phần mềm tính toán bể nước file excel tính toán bể nước ngầm kết cấu bể nước ngầm tính toán đẩy nổi bể nước bố trí thép bể nước ngầm bố trí thép đáy bể nước thiết kế be nước ngầm bằng sap2000 tính toán bể nước mái luận văn thạc sĩ phân tích khả năng kháng chấn của công trình sử dụng các bể chứa trong đó có xét đến sự tương tác giữa chất lỏng và thành bể kỹ thuật đường ống và bể chứa thiết kế bồn chứa xăng dầu tính toán bồn áp lực thiết kế bồn dầu tính kết cấu bể chứa nước vì sao thiết bị áp lực có dạng hình cầu tải trọng bể nước mái tiêu chuẩn thiết kế bể nước mái phần mềm tính toán bể nước file excel tính toán bể nước ngầm kết cấu bể nước ngầm tính toán đẩy nổi bể nước bố trí thép bể nước ngầm bố trí thép đáy bể nước thiết kế be nước ngầm bằng sap2000 tính toán bể nước mái luận văn thạc sĩ phân tích khả năng kháng chấn của công trình sử dụng các bể chứa trong đó có xét đến sự tương tác giữa chất lỏng và thành bể kỹ thuật đường ống và bể chứa thiết kế bồn chứa xăng dầu tính toán bồn áp lực thiết kế bồn dầu tính kết cấu bể chứa nước vì sao thiết bị áp lực có dạng hình cầu tải trọng bể nước mái

I HC QUC GIA THÀNH PH H CHÍ MINH

TRNG I HC BÁCH KHOA

-

BÙI PHM  C TNG

TRONG Ó CÓ XÉT N S TNG TÁC GIA CH T LNG VÀ THÀNH B

CHUYÊN NGÀNH : XÂY DNG DÂN DNG VÀ CÔNG NGHIP

MÃ S NGÀNH : 60 58 20

LUN VN THC S

TP H CHÍ MINH, THÁNG 7 NM 2010

CÔNG TRÌNH C HOÀN THÀNH TI TRNG I HC BÁCH KHOA

I HC QUC GIA TP H CHÍ MINH

CÁN B CHM NH N XÉT 1:

CÁN B CHM NH N XÉT 2:

HI NG CHM BO V LU N VN THC S

Ngày tháng nm 2010

- -oOo -

Tp HCM, ngày tháng nm 2010

NHIM V LUN VN THC S

H và tên hc viên: BÙI PHM !C TNG Gi"i tính: Nam

Ngày, tháng, nm sinh: 20/12/1984 N#i sinh: Gia Lai

Chuyên ngành: Xây dng dân d$ng và công nghip

1- TÊN  TÀI

PHÂN TÍCH KH NNG KHÁNG CHN C%A CÔNG TRÌNH S& DNG CÁC B' CH!A TRONG Ó CÓ XÉT (N S T)NG TÁC GI*A CHT L+NG VÀ THÀNH B'

2- NHIM V LUN VN:

Kho sát mt cách t3ng quát các 7c trng riêng c;a b< ch=a ch>t l?ng, 7c bit nh>n mnh

@n s t#ng tác giEa ch>t l?ng và thành b< Qua ó, =ng d$ng vào vic phân tích kh nng kháng ch>n c;a công trình sF d$ng b< n"c mái nh thi@t bJ cn dng ch>t l?ng.

3- NGÀY GIAO NHIM V:

4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIM V:

5- H VÀ TÊN CÁN B HNG DN: TS L)NG VN HI

[u tiên, tác gi mu\n g]i l^i cm #n chân thành @n t>t c các th[y cô ã nhit tình

ây là mt trong nhEng c# hi quý báu nh>t mà tác gi t`ng có c

Và trên h@t, tác gi mong mu\n bày t? lòng bi@t #n sâu sec @n th[y TS L#ng Vn Hi

là ng^i ã trc ti@p h"ng dfn và i cùng tác gi trên toàn b ch7ng ^ng v`a qua < tác gi có

j tác gi có t`ng tài liu tham kho cwng nh u\n nen t`ng câu chE Và trên h@t th[y ã truyWn th$ mt tinh th[n hng say làm vic < tác gi có th< ti@p t$c c\ geng cho nhEng nghiên c=u trong t#ng lai

Cu\i cùng, tác gi mu\n dành cho cha mx mình lòng kính trng thi@t tha vì nhEng gì cha

mx ã hy sinh dành cho các con NhEng l^i dy bo c;a cha mx ã làm hành trang cho tác gi

c thc hin v"i t>t c s n{ lc c;a bn thân cng v"i s giúp j c;a gia ình, bn bè và Zng nghip Nhng do ki@n th=c còn hn ch@ cho nên chec chen không tránh kh?i nhEng sai sót hay

TÓM T!T LUN VN

Thi@t k@ kháng ch>n ã và ang r>t c quan tâm < ch\ng li nh h]ng c;a gió hay

ng >t, nh>t là \i v"i các công trình ngày càng cao t[ng nh hin nay Thi@t bJ kháng ch>n sF d$ng ch>t l?ng v"i nhiWu u i<m nh giá thành r|, ít t\n chi phí bo trì, d} lep 7t, không chi@m không gian sF d$ng, =ng d$ng c cho h[u h@t các loi công trình và nh>t là có th< dùng làm b< ch=a n"c mái ã c áp d$ng ] nhiWu n#i trên th@ gi"i Tuy thi@t bJ này r>t phù hp v"i iWu kin thc t@ c;a Vit Nam nhng h[u nh cha c =ng d$ng trong các công trình xây dng

ch>n sF d$ng ch>t l?ng nh t[n s\ t nhiên c;a ch>t l?ng trong b<, biên  dao ng c;a sóng ch>t l?ng, s tiêu tán nng lng và lc cet áy hình thành trong b< Và qua s so sánh giEa lý thuy@t tính toán bzng l^i gii gii tích v"i ph#ng pháp ph[n tF hEu hn k@t hp v"i các nghiên c=u tr"c ây, k@t qu cho th>y các thông s\ 7c trng c;a thi@t bJ kháng ch>n dng này hoàn toàn có th< c iWu khi<n khi k@t c>u chJu ti trng b>t k

S t#ng tác giEa ch>t l?ng và thành b< là mt trong nhEng i<m c nh>n mnh trong

cách gi thi@t thành b< tuyt \i c=ng giúp tin li cho vic thi@t k@, tuy nhiên ã có nhEng tác hi không nh? xy ra trong thc t@ do s t#ng tác này NhEng h h?ng k@t c>u xu>t phát t` s

Kh nng kháng ch>n c;a công trình có sF d$ng thi@t bJ kháng ch>n bzng ch>t l?ng khi chJu ng >t c phân tích bzng cách kho sát các công trình sF d$ng b< n"c mái nh thi@t bJ kháng ch>n trong ó có xét @n s t#ng tác giEa ch>t l?ng và thành b< K@t qu ch€ ra rzng không nhEng chuy<n vJ €nh, gia t\c quán tính gim i mà c các thành ph[n ni lc trong công

trình cwng c gim mt cách áng k<

MC LC

1 T"NG QUAN

1.1 Gi"i thiu vW thi@t bJ kháng ch>n bzng ch>t l?ng TLD 1

1.2 Các nghiên c=u ã thc hin 5

1.3 M$c ích và h"ng nghiên c=u 19

1.4 2. 2.1 C# ch@ hot ng c;a thi@t bJ TLD 21

2.2 Dao ng và t[n s\ dao ng t nhiên c;a sóng ch>t l?ng trong b< 23

2.3 Các thông s\ c[n phân tích trong tính toán thi@t k@ TLD 28

2.3.1 Biên  dao ng sóng bW m7t c;a ch>t l?ng 28

2.3.2 H s\ cn c;a sóng ch>t l?ng 30

2.3.3 Lc cet áy b< 32

2.4 Phân tích các 7c trng ng lc hc cho ch>t l?ng bzng ph#ng pháp s\ 34

2.5 3 S TNG TÁC CH T LNG THÀNH B 3.1 T3ng quan vW s t#ng tác ch>t l?ng và thành b< .46

3.1.1 S khác nhau giEa b< c=ng và b< mWm 47

3.1.2 3.1.3 Các tính ch>t 7c trng c;a b< ch=a ch>t l?ng dng mWm 52

3.2 Áp d$ng ph#ng pháp PTHH < xét t#ng tác ch>t l?ng và thành b< 56

3.3 nh h]ng c;a s t#ng tác ch>t l?ng và thành b< @n t[n s\ t nhiên ch>t l?ng 59

3.4 nh h]ng c;a s t#ng tác ch>t l?ng và thành @n các 7c trng khác c;a b< 63

3.4.1 Khi b< không chJu ngoi lc kích ng 65

3.4.2 Khi b< chJu ngoi lc kích thích iWu hòa 67

3.4.3 nh h]ng c;a s t#ng tác ch>t l?ng và thành b< @n momen ni lc 70

3.4.4 nh h]ng c;a s t#ng tác ch>t l?ng và thành @n lc cet áy b< 72

3.5 4. 4.1 T3ng quan vW vic sF d$ng TLD trong thi@t k@ kháng ch>n 76

4.2 Các nghiên c=u ã thc hin vW gim ch>n cho nhà cao t[ng 78

4.3 Các ph#ng pháp s\ < phân tích quá  ng lc hc k@t c>u 82

4.3.1 Ph#ng pháp Runge Krutta 83

4.3.2 Ph#ng pháp Newmark 86

4.3.3 4.4 T\i u các tham s\ trong thi@t k@ thi@t bJ TLD 89

4.5 ánh giá kh nng kháng ch>n c;a TLD 92

4.5.1 Ví d$ minh ha 94

4.5.2 áp =ng dao ng iWu hòa c;a công trình khi không sF d$ng TLD 96

4.5.3 Phân tích quá  cho khung khi cha sF d$ng thi@t bJ kháng ch>n 97

4.5.4 áp =ng dao ng iWu hòa c;a công trình khi có sF d$ng TLD 98

4.5.5 Phân tích quá  cho khung khi sF d$ng thi@t bJ kháng ch>n TLD 102

4.5.6 So sánh ni lc trong khung khi không sF d$ng và khi sF d$ng TLD 105

4.5.7 Bài toán thi@t k@ thi@t bJ kháng ch>n TLD 112 4.6

5 KT LUN VÀ HNG NGHIÊN C U TIP THEO

CHNG 1

T"NG QUAN

1.1 Gi$i thi%u v& thi't b( kháng ch)n s* d+ng ch)t l/ng

V>n W thi@t k@ kháng ch>n cho nhà cao t[ng c quan tâm r>t nhiWu ] các n"c trên th@

nghiên c=u chú trng nhiWu h#n trong nhEng nm g[n ây Vì lý do dân s\ và môi tr^ng nên s\ lng các công trình cao t[ng ã tng lên r>t nhiWu N@u nh tr"c ây ng^i ta ch€ ngh t"i vic làm sao tng c^ng  bê tông hay thép < th?a mãn các iWu kin chJu lc thì xu th@ trong

dng c cao h#n Tuy nhiên khi các công trình ngày càng cao mà càng nhx i li dfn @n vic

gim các ch>n ng nh gió hay ng >t c[n phi c a vào sF d$ng Và t` ây ã m] ra mt chân tr^i nghiên c=u m"i áp =ng cho m$c tiêu iWu khi<n dao ng c;a k@t c>u (Yao, 1972)

Các thi@t bJ kháng ch>n hin nay có r>t nhiWu loi nh thi@t bJ cách ch>n áy, thi@t bJ kháng ch>n ch; ng, thi@t bJ kháng ch>n bJ ng, thi@t bJ kháng ch>n bán t ng … (Soong & Spencer, 2002) Thi@t bJ kháng ch>n bzng ch>t l?ng Tuned Liquid Dampers (TLD) nh ] hình 1.1 là mt trong nhEng thi@t bJ kháng ch>n dng bJ ng, t=c là không c[n sF d$ng thêm nng

Hình 1.1 – Thit b kháng chn bng cht lng dng b ch a

N@u so sánh v"i các thi@t bJ kháng ch>n khác thì TLD có mt s\ khía cnh 7c bit chŠng hn:

ƒ Có th< k@t hp sF d$ng thi@t bJ TLD làm b< n"c sinh hot nh ] hình 1.2

ƒ T\n r>t ít chi phí < xây dng và bo trì so v"i các thi@t bJ khác

ƒ Không chi@m nhiWu không gian sF d$ng

ƒ Th^ng c lep 7t ] trên mái nên không làm nh h]ng @n m_ quan ki@n trúc

ƒ Ngoài ra vic lep 7t thi@t bJ khá d} dàng cho nên TLD ngày càng ph3 bi@n, 7c bit do có th< =ng d$ng cho nhiWu dng công trình có kích th"c l"n nh? khác nhau bzng cách thay

3i kích th"c c;a b< ch=a

Trong ngành xây dng dân d$ng thì công trình cao t[ng [u tiên trên th@ gi"i =ng d$ng TLD cho thi@t k@ kháng ch>n là One Wall Center ] Vancouver, British Columbia (hình 1.3) Công trình có

48 t[ng cùng v"i 2 b< ch=a n"c r>t 7c bit, m{i b< có khong 50.000 gal (189.250 L) n"c nzm trên t[ng Penthouse c;a công trình

nc sinh hot nh thit b kháng chn

Có nhiWu cách < phân loi TLD nhng mt trong các cách ph3 bi@n là phân theo cao  mc ch>t l?ng Theo ó thi@t bJ TLD có th< c phân ra làm hai loi chính: (1) mt loi dùng mc n"c nông và (2) loi còn li dùng mc n"c sâu Khi tŒ s\ chiWu cao mc ch>t l?ng trên bW rng b< theo ph#ng kích thích c;a ngoi lc nh? h#n 0.15 l[n thì xem nh b< có mc n"c nông

và ngc li là b< có mc n"c sâu TLD có mc n"c nông s tiêu tán nng lng thông qua c# ch@ chuy<n ng c;a sóng ] bW m7t dfn @n hin tng sóng vj \i v"i TLD có mc n"c sâu

thì các vách ngn (Baffle) ho7c màn (Screen) th^ng c sF d$ng < iWu khi<n dao ng sóng

c;a ch>t l?ng, vJ trí c;a vách ngn, kích th"c và dng vách ngn

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

TLD c hình thành da trên nguyên tec là s h>p th$ nng lng c;a ch>t l?ng ] m7t thoáng s to ra dao ng sóng và thay 3i 7c trng ng lc hc k@t c>u m$c tiêu to ra cng h]ng < tiêu tán nng lng kích ng vào công trình (Fujino et al., 1988) Ngoài ra s tiêu tán nng lng trong k@t c>u còn thông qua các c# ch@ khác là: tiêu tán nng lng do tính nh"t c;a ch>t l?ng, tiêu tán nng lng do sóng vj, do t#ng tác ch>t l?ng – thành b<, do  nhám áy b<

và do c dng hình hc c;a b< Các tính ch>t c;a TLD sF d$ng mc n"c nông là:

ƒ ChiWu cao ch>t l?ng trong b< th>p < t c s=c cn l"n và t[n s\ t nhiên v`a ; nh?

< ph$c v$ cho ngành xây dng dân d$ng ] lnh vc iWu khi<n dao ng Tuy nhiên vì chiWu cao ch>t l?ng trong thi@t bJ kháng ch>n TLD th>p nên ch>t l?ng có tính ch>t =ng xF phi tuy@n mnh m, dfn @n các lý thuy@t phân tích tuy@n tính không còn áp d$ng c nEa, gây r>t nhiWu khó khn trong vic tìm ra l^i gii nhzm tiên lng chính xác chuy<n

vJ c;a ch>t l?ng 7c bit là ] m7t thoáng

ƒ S=c cn thông qua dao ng c;a sóng là thông s\ nh h]ng r>t nhiWu @n vic thi@t k@

ƒ Hin tng sóng vj có th< xu>t hin trong quá trình dao ng khi biên  dao ng c;a sóng l"n S tiêu tán nng lng thông qua hin tng này c khŠng Jnh bzng thc

[u t nghiên c=u thêm

1.2 Các nghiên c6u 8ã th9c hi%n v$i TLD

Thi@t bJ kháng ch>n sF d$ng ch>t l?ng th^ng sF d$ng nhiWu nh>t trong hai lnh vc là: hàng hi và xây dng M7c d[u c nghiên c=u bzng lý thuy@t vào nhEng nm 30 c;a th@ kŒ tr"c nhng trong thc t@ thì thi@t bJ dng này ã c sF d$ng r>t s"m t` nhEng nm 1800 M$c

ích c;a vic sF d$ng TLD khi ó là dùng < kh\ng ch@ dao ng c;a tàu bè bzng hai bZn n"c liên thông v"i nhau và có t[n s\ dao ng g[n v"i t[n s\ dao ng c# bn c;a tàu (hình 1.4)

Hình 1.4 –Thit b s dng nguyên tc kháng chn bng cht lng dùng cho tàu bè

Còn trong =ng d$ng cho ngành xây dng dân d$ng thì TLD c W xu>t [u tiên b]i Kareem và Sun (1987) và Modi et al (1987) Ph[n này trình bày vW ba h"ng nghiên c=u chính th^ng c thc hin \i v"i vic nghiên c=u thi@t bJ kháng ch>n sF d$ng ch>t l?ng là:

ƒ Phân tích =ng xF c;a sóng ch>t l?ng bên trong b< ch=a

ƒ T#ng tác c;a sóng ch>t l?ng và thành b<

ƒ !ng d$ng c;a thi@t bJ TLD trong gim ch>n công trình cao t[ng

1.2.1 Phân tích 6ng x* c;a sóng ch)t l/ng bên trong b< ch6a

Dao ng sóng c hình thành khi có ngoi lc tác d$ng vào và làm cho ch>t l?ng m>t 3n Jnh dfn @n dao ng, t` ó kéo theo s thay 3i các 7c trng ng lc hc c;a h N@u nh

có th< kh\ng ch@ c biên  cwng nh t[n s\ c;a sóng thì 3n Jnh c;a k@t c>u xem nh c

vW TLD, do ó thông s\ này c [u t xem xét r>t nhiWu Các nhà khoa hc phát tri<n ba h"ng nghiên c=u chính vW phân tích chuy<n ng c;a ch>t l?ng trong b< là h"ng phân tích ki<u Lagrangian, phân tích ki<u Eulerian ho7c k@t hp c hai h"ng trên

1.2.1.1 Phân tích chuy<n 8=ng ch)t l/ng b>ng ph?@ng pháp Eulerian

Ph#ng pháp Eulerian c sF d$ng nhiWu nh>t trong phân tích chuy<n ng c;a ch>t

cho kh\i lng ph#ng trình c[n gii tng lên nhiWu h#n do vic to li l"i ph[n tF sau m{i b"c th^i gian tính toán < t c  chính xác cho phép Thông th^ng trong ph#ng pháp Eulerian thì bi@n c[n tìm là áp su>t ] nút c;a ch>t l?ng (Zienkiewicz et al., 1983) Ph#ng pháp Eulerian W nghJ b]i Zienkiewicz và Bettess, (1978) sF d$ng áp su>t làm bi@n c[n tìm sau khi

bi@n c[n tìm còn áp su>t th;y ng là bi@n ph$ trong miWn ch>t l?ng và a bài toán vW dng ma

l"n

Bzng cách gi thi@t ch>t l?ng không nén c, không nh"t, không xoay, Aslam (1981) sF

chJu ng >t trong b< ch=a tuyt \i c=ng có dng \i x=ng tr$ Trong nghiên c=u ó, Aslam ã

a vW còn mt ‘n s\ duy nh>t và khó khn chính trong bài toán này là vic phi gii quy@t v>n

W phi tuy@n c;a sóng ] m7t thoáng ch>t l?ng Aslam ã la chn ph#ng pháp Eulerian và #n

l?ng – thành b< Ph#ng pháp c;a Aslam c m] rng b]i Babu và Bhattacharyya (1996) < xem xét nh h]ng t#ng tác ch>t l?ng và thành b< trong quá trình dao ng c;a sóng Ph#ng pháp l7p c W xu>t < tính toán chuy<n vJ c;a sóng ch>t l?ng do ngoi lc tác ng và chuy<n

M7c dù nghiên c=u này có nói @n kh nng =ng d$ng rng rãi c;a ph#ng pháp, nhng ví d$ minh ha ch€ m"i gi"i hn cho tr^ng hp chuy<n vJ biên ch>t l?ng là ; nh?

1.2.1.2 Phân tích chuy<n 8=ng ch)t l/ng b>ng ph?@ng pháp Lagrangian

Bzng cách sF d$ng chuy<n vJ nh bi@n c[n tìm, ph#ng pháp Lagrangian cho th>y s mô

ph#ng pháp Lagrangian so v"i Eulerian là kh nng t#ng thích v"i các ph[n mWm c xây dng trên nWn tng ph#ng pháp PTHH b]i vì h[u h@t các ph[n mWm =ng d$ng ph#ng pháp PTHH Wu l>y chuy<n vJ làm ‘n s\ Nhng v>n W c;a ph#ng pháp Lagrangian là sai s\ c;a bài

phân tích nh h]ng c;a sóng ch>t l?ng và s=c cng bW m7t (structural theory of fluid using physical reasoning and intuition to account for the effect of sloshing, surface tension) (Cook et al., 1973) Trong ph#ng pháp c;a Hunt, tính ch>t không nén c c;a ch>t l?ng ã c sF

ra rzng mt s\ k@t qu t[n s\ là bzng zero, và khi sóng ch>t l?ng c k< thêm vào tính toán thì s\ t[n s\ bzng zero s bJ gim i

Trên c# bn, ph[n tF ch>t l?ng trong ph#ng pháp PTHH theo mô hình chuy<n vJ (Displacement – based formulation) là loi ph[n tF àn hZi liên t$c có moun kháng cet bzng

zero và có tính ch>t không nén c (Zienkwick, 1978) Trong bài toán phân tích ng lc sF d$ng hàm dng, loi ph[n tF này có nng lng chuy<n vJ là bzng zero do module kháng cet c;a

ch>t l?ng không có chuy<n vJ xoay (Zienkiewickz và Bettess, 1978) Da trên Jnh lý Hamilton,

ch>t l?ng lfn rung ng âm hc Tuy nhiên, các ph#ng trình này ch€ có th< =ng d$ng trong tr^ng hp sóng ch>t l?ng tuy@n tính và không xét @n =ng xF phi tuy@n c;a ph[n tF \i v"i các ph[n tF ch>t l?ng có chuy<n vJ l"n thì Bathe và Hahn, 1979 W xu>t ph#ng pháp Updated Lagrangian < phát tri<n các ph[n tF Šng tham s\ 2D và 3D v"i s\ nút khác nhau bzng cách sF d$ng lý thuy@t vW kh\i lng ch>t l?ng dng thu gn Trong ph#ng pháp ó Bathe có ch€ ra rzng khi sóng ch>t l?ng có biên  dao ng l"n thì vic to l"i ph[n tF có th< bJ nh h]ng không

] nút nh bi@n c[n tìm (Johnson, 1979; Bach và Hassager, 1985) k@t hp ph#ng pháp hiu ch€nh

chuy<n ng sóng ch>t l?ng v"i biên  l"n có th< c phân tích bzng ph#ng pháp này Tuy nhiên, cách này có khó khn là không k@t hp c v"i các ph[n mWm vi@t trên c# s] ph#ng pháp PTHH

1.2.1.3 Phân tích chuy<n 8=ng ch)t l/ng b>ng cách k't hFp cJ hai ph?@ng pháp

riêng, ho7c là kh\i lng tính toán quá l"n ho7c l^i gii kém chính xác do hn ch@ vW mô hình toán Cho nên mt ph#ng pháp m"i c ra ^i là ph#ng pháp k@t hp Eulerian – Lagrangian

pháp Lagrangian và Eulerian Ph#ng pháp này c Hughes et al gi"i thiu l[n [u nm 1981

và gii quy@t v>n W dao ng sóng ch>t l?ng bzng ph#ng pháp PTHH trên gi thi@t ch>t l?ng nh"t và không nén c da trên nWn tng t` ph#ng pháp Eulerian c;a chính Hughes W xu>t

d$ng hàm ánh x Khi la chn úng miWn tham chi@u và hàm ánh x, vic mô t tính ch>t ng hc c;a m7t thoáng ch>t l?ng và v>n W t#ng tác c;a Ch>t L?ng – Thành b< s c gii quy@t th?a áng Hàm ni suy tuy@n tính trong ph#ng pháp Eulerian tr] thành phi tuy@n trong ph#ng pháp ALE Do ó, kh\i lng tính toán bJ tng lên r>t nhiWu

Ph#ng pháp ALE sau này c m] rng b]i Belytschko và Flanagan (1982) cho phân tích quá  ch>t l?ng da trên lý thuy@t dòng chy nh"t và nén c Các nghiên c=u tr"c ây

ng ch>t l?ng t#ng t nh ph#ng pháp Eulerian Và < gim li kh\i lng tính toán do v>n

nhiên v>n W vic to l"i ph[n tF vfn cha gii quy@t trit < Liu và Ma, (1982) trình bày vW

=ng d$ng c;a ph#ng pháp ALE trong vic kho sát chuy<n vJ và =ng xF ng lc c;a ch>t l?ng

b? nh^ gi thi@t không nén c c;a ch>t l?ng

!ng d$ng c cho là thành công nh>t c;a ph#ng pháp ALE trong phân tích dao ng

l"i ph[n tF có th< dùng mô ph?ng m7t thoáng ch>t l?ng và sóng bW m7t v"i biên  l"n

hp < miêu t chuy<n ng khác nhau c;a miWn tham chi@u, trong khi ó s to l"i ph[n tF

c hình thành liên t$c nhzm mô ph?ng chính xác chuy<n ng bW m7t và < duy trì th^ng xuyên bi@n dng c;a ph[n tF ch>t l?ng Housner (1967) W nghJ phân b< ch=a hình tr$ tròn ra làm

2 loi là b< dng th>p và b< dng cao, b< dng th>p có H f /Rd0.15 còn b< dng cao có

, trong ó

f

H R! 5 H là chiWu cao c;a mc ch>t l?ng trong b< và R là bán kính c;a b< f

ch=a V"i loi b< cao thì Housner xem nh ch€ có 0.15R ph[n ch>t l?ng bên d"i là dao ng

Zng th^i v"i b< còn ph[n bên trên thì xem nh là dao ng riêng bit Bzng cách sF d$ng các nghiên c=u c;a Housner thì Epstein (1976) ã v ra ^ng cong thi@t k@ < "c lng bi@n dng

da trên gi thuy@t là b< ch=a tuyt \i c=ng và t#ng tác c;a ch>t l?ng – thành c b? qua Tuy nhiên, ch>t l?ng trong b< =ng xF ph=c tp h#n r>t nhiWu, nên n@u xem thành b< là tuyt \i c=ng thì các k_ s ã thi@t k@ b< không an toàn và 7c bit là khi hin tng cng h]ng xy ra

dng b< Sayar và Baumganter (1982) ã trình bày các nghiên c=u cho c sóng ch>t l?ng dao

ng tuy@n tính lfn phi tuy@n cho b< ch=a hình tròn da trên mô hình Con Lec (Pendulum

Model) c W xu>t b]i chính h nm 1981 Bauer (1984) gi"i thiu mô hình TLD m"i cho b<

Zng nghip (1987 và 1989) thc hin mt chu{i các thí nghim và nghiên c=u bzng ph#ng pháp gii tích vW “thi@t bJ kháng ch>n t nhiên” v"i các b< ch=a hình vành khuyên chJu ti trng

ng H ã kho sát c# ch@ tiêu tán nng lng c;a thi@t bJ kháng ch>n dng này bzng cách sF

(1991)

Sau ó Kwok và Samali (1990) kho sát nh h]ng c;a thi@t bJ kháng ch>n bzng ct ch>t l?ng (TLCD) c W xu>t b]i Sakai cwng nh Kareem nm 1989 và k@t hp v"i thi@t bJ kháng ch>n bzng kh\i lng (TMD) nh truyWn th\ng K@t qu là mt mô hình m"i và hiu qu h#n có tên gi thi@t bJ kháng ch>n bzng kh\i lng dng ct ch>t l?ng (TLCMD) c ra ^i bzng phân

n"c nông và mô hình toán hc ã c Sun Limin (1992) gii quy@t trit < và cho k@t qu r>t t\t so v"i các thí nghim bzng bàn lec ti@n hành b]i Sun K@t qu thí nghim g[n nh trùng v"i

k@t qu tính toán bzng lý thuy@t Ph#ng pháp c;a Sun LM là ph#ng pháp bán gii tích

(Semi-analytical) có tên gi là SOLA-VOF ã mô ph?ng c tính ch>t phi tuy@n c;a ch>t l?ng trong

b< nhng v"i mô hình này thì v>n W sóng vj vfn cha c gii quy@t th?a áng Sun Limin (1992) ã không tiên lng c hin tng sóng vj xy ra khi nào nhng bzng cách a vào trong mô hình hai h s\ ph$ và ch€ ra rzng khi hin tng sóng vj xy ra thì k@t c>u vfn làm vic

an toàn

b< tuyt \i c=ng, chŠng hn Veletsos và Yang (1974, 1976 và 1977) ã gi thi@t rzng trong quá trình sóng n"c dao ng bên trong b< thì b< s có 1 chuy<n vJ nh>t Jnh nào ó Yang (1976) t3ng hp li các nghiên c=u vW lc th;y ng hình thành bên trong b< khi cho k@t c>u chJu ti trng kích ng theo ph#ng ngang iWu kin biên cho miWn ch>t l?ng cwng c nghiên c=u li

bài toán nghiên c=u nh h]ng tr^ng c7p ôi (Coupling effect) c;a B< Ch=a – K@t C>u và lc

th;y ng không còn là gi\ng nh gi thi@t bzng kh\i lng nhân v"i gia t\c chuy<n ng nWn Nghiên c=u này c chính Veletsos và Tang (1987) gii quy@t cho c hai loi b< ch=a xem nh tuyt \i c=ng lfn b< ch=a dng mWm

Nm 1997, Jin Kyu Yu ã gii quy@t v>n W phi tuy@n c;a sóng ch>t l?ng trong b< ch=a

bzng cách xây dng mô hình lý thuy@t i t` thc nghim và a ra 2 ph#ng pháp là Nonlinear

Stiffness Method (Ph#ng pháp  c=ng phi tuy@n) và Random Choice Method (Ph#ng pháp

chn ngfu nhiên) < xét h@t các khía cnh tính ch>t phi tuy@n c;a sóng ch>t l?ng trong b< ch=a

1.2.2 Các nghiên c6u v& s9 t?@ng tác giWa ch)t l/ng – thành b<

lc c;a sóng ch>t l?ng sao cho cung c>p cho k_ s mt công c$ #n gin nhng ;  chính xác

< thi@t k@ b< ch=a Bzng cách gi thi@t rzng b< ch=a ch>t l?ng là tuyt \i c=ng, ch>t l?ng bên trong c xem nh dao ng Zng th^i v"i b< và b? qua nh h]ng c to ra do s t#ng tác c;a Ch>t l?ng – Thành cho nên s# Z tính r>t #n gin nhzm tin cho vic thi@t k@ nhanh chóng các b< ch=a n"c hay xng d[u vào th^i i<m ó (Housner, 1967) Tuy nhiên, sau này do các h h?ng c;a b< khi công trình tri qua ng >t ã làm ng lc thúc ‘y các k_ s thi@t k@ và các nhà nghiên c=u phi xem xét li các gi thi@t tr"c ây B]i vì, khi dao ng trong b<, ch>t l?ng không dao ng Zng th^i v"i b< mà toàn b ph[n ch>t l?ng c chia ra làm hai ph[n, ph[n ch>t l?ng bên d"i thì dao ng Zng th^i v"i b< còn ph[n bên trên dao ng tách r^i so v"i bên d"i

và ph[n ó c gi là “sóng ch>t l?ng bW m7t” (Sloshing), ph[n sóng ch>t l?ng bW m7t này dao

ng không nhEng không Zng th^i v"i ph[n ch>t l?ng bên d"i mà còn gây ra t#ng tác giEa ch>t l?ng – thành b< dfn @n s thay 3i 7c trng ng lc c;a b< và ngoài ra còn tiêu tán mt ph[n nng lng kích thích thông qua s t#ng tác này

n"c nông và có xét @n kh nng xu>t hin c;a hin tng sóng vj bzng cách a thêm vào 2 thông s\ xác Jnh t` thí nghim bàn lec và có k< @n nh h]ng c;a t#ng tác ch>t l?ng – thành b< Nghiên c=u vW s t#ng tác giEa ch>t l?ng – thành b< c nghiên c=u b]i Chaiseri et al.,

1989 da trên các nghiên c=u tr"c ó c;a Fujino và Sun LM, 1988 vW mô hình toán hc Trong nghiên c=u c;a Chaiseri thì TLD c gen vào công trình và chJu ti trng tác ng iWu hòa, các thc nghim c ti@n hành li < xác Jnh tính hiu qu c;a TLD cwng nh nh h]ng c;a t#ng tác ch>t l?ng – thành b< @n các 7c trng ng lc c;a h

Nh^ s phát tri<n ngày càng mnh c;a công ngh máy tính, ph#ng pháp s\ c =ng

nên vô cùng mnh m nh^ công ngh máy tính và ngày càng nhiWu các công trình nghiên c=u vW TLD bzng ph#ng pháp PTHH c ra ^i, v>n W t#ng tác ch>t l?ng và thành b< c mô ph?ng d} dàng h#n tuy nhiên hin tng này vfn c[n c xem xét k_ h#n nEa < có th< =ng d$ng trong áp d$ng thc t@

Swaroop K.Yalla và Ahsan Kareem, 2001 ã có thêm nhEng nghiên c=u m"i vW cách ti@p

t#ng tác này không còn tZn ti nEa vì s hp nh>t t[n s\ c;a ch>t l?ng và k@t c>u thành t[n s\ chung duy nh>t G[n ây nh>t ] hi nghJ qu\c t@ l[n th= 4 vW ng >t t3 ch=c ] ài Bec, ài Loan ngày 12-13 tháng 10 nm 2006, Hanjun và Li Yingmin ã dùng ph[n mWm ADINA < mô ph?ng công trình có sF d$ng TLD chJu ng >t T#ng tác c;a ch>t l?ng thành b< cwng c

quan giEa tŒ l kh\i lng và tŒ l t[n s\ riêng mà ti ó TLD phát huy t\i a kh nng giúp cho

1.2.3 ng d+ng c;a thi't b( TLD trong vi%c kháng ch)n cho nhà cao tZng

n"c dng kh\i v"i các l"i si thép c b\ trí dc theo dòng chy ch>t l?ng bên trong b< Lc kháng ch>n c hiu ch€nh bzng cách sF d$ng mt s\ lng các b< ch=a ch>t l?ng C$ th< ] tòa nhà Golden Tower ng^i ta dùng 16 b< ch=a dng này ] t[ng mái công trình (cao  158m) v"i t3ng kh\i lng ch>t l?ng lên @n 10 t>n và bzng 1/100 kh\i lng c;a toàn b công trình

Hình 1.5 – Thit b MCC Aqua Damper tòa nhà Chiba

Sau khi các thi@t bJ kháng ch>n trên c gán vào công trình thì ng^i ta o c phn =ng c;a k@t c>u tr"c tác ng c;a ti trng ng ã gim i khong 50-60% so v"i khi không sF d$ng thi@t bJ kháng ch>n TLD

l?ng có ^ng kính 2m chiWu cao 22cm, chiWu cao t3ng cng là 2m ã giúp cho công trình gim

h#n Gia t\c công trình khi không sF d$ng TLD là còn khi có TLD là Thi@t bJ TLD dng này còn c =ng dng trong các công trình ] sân bay qu\c t@ Nagasaki, sân bay qu\c t@ Tokyo, và tòa nhà Yokohama (Tamura et al., 1985)

2

0.006(m s/ )

Hình 1.6 – Thit b TLD Shin Yokohama Tower (Tamura et al., 1995)

Ngoài ra còn có r>t nhiWu công trình khác sF d$ng thi@t bJ kháng ch>n ch>t l?ng nhng là

dng ct ch>t l?ng (Tuned Liquid Column Damper) chŠng hn nh khách sn Cosima ] Tokyo là

công trình bzng thép cao 26 t[ng v"i  cao mái là 106.2m Công trình có tŒ s\ chiWu cao trên

mt TLCD n7ng 58 t>n có tên là MOVICS (hình 1.7) < kháng gió cho công trình Theo k@t qu

o c c thì gia t\c c;a công trình ã gim i 50-70% nh^ thi@t bJ này (Shimizu và Tezura, 1994)

Hình 1.7 - Thit b TLCD trong công trình khách sn Cosima, Tokyo

Thêm vào ó, có th< th>y TLD có =ng d$ng r>t rng rãi k< c trong các k@t c>u dng \ng khói hay các công trình ngoài kh#i

Hình 1.8 - ng khói có s dng TLD  kháng chn

Tóm li, thông qua vic tóm tet các công trình nghiên c=u tr"c, có th< rút ra các tóm tet

l?ng ] m7t thoáng t=c là biên  dao ng c;a sóng xem nh ; nh?, mô hình toán < phân tích tính ch>t phi tuy@n c;a sóng vfn cha c t\i u < tránh c s ph=c tp trong phân tích phi tuy@n sóng ch>t l?ng ,mt s\ các nghiên c=u gi thi@t ch€ xem TLD nh TMD tuy nhiên iWu này

là không th?a áng và ch€ áp d$ng c ] mt m=c  t#ng \i Th= hai là các phân tích th^ng da vào thc nghim < xây dng mt mô hình s\ sau ó gii quy@t v>n W bzng ph#ng pháp gii tích iWu này dfn @n s [u t r>t nhiWu vW tìm hi<u toán hc thu[n túy mà ôi khi do s ph=c tp – 7c bit trong vic gii quy@t iWu kin biên làm cho ph#ng pháp gii tích không

có kh nng tìm c nghim thc

Các nghiên c=u vW thi@t bJ kháng ch>n sF d$ng ch>t l?ng tuy ã r>t phong phú t` phân tích vW hình dng b< ch=a, ch>t l?ng sF d$ng trong thi@t bJ, các ph#ng pháp tìm chuy<n vJ c;a sóng ch>t l?ng, s tiêu tán nng lng do tính nh"t c;a ch>t l?ng, nh h]ng c;a góc nghiêng

áy b< @n dao ng c;a sóng hay ph=c tp h#n là xét s t#ng tác giEa ch>t l?ng và thành b< ho7c d oán vW hin tng sóng vj … Tuy nhiên còn r^i rc và r>t ít nghiên c=u xét mt cách toàn din =ng xF c;a công trình có sF d$ng TLD 7c bit là khi có xét @n các hiu =ng t#ng tác iWu ó làm cho thc t@ sF d$ng TLD < kháng ch>n còn r>t gi"i hn, khó c a vào tiêu chu‘n thi@t k@ Sóng vj tuy c khŠng Jnh là hin tng làm tiêu tán mt ph[n nng lng không nh? truyWn vào TLD nhng vic tiên lng hin tng xy ra khi nào thì mô hình toán vfn cha c xác Jnh Cu\i cùng là các nghiên c=u tr"c ây cha xét h@t các tính ch>t c;a TLD chŠng hn t#ng tác ch>t l?ng v"i thành b< hay t#ng tác b< v"i k@t c>u ch€ m"i c nghiên c=u g[n ây và vic =ng d$ng các tính ch>t này vào thi@t k@ TLD ch€ d`ng li ] giai on lý thuy@t

1.3 M+c 8ích và h?$ng nghiên c6u

TLD t` t[n s\ dao ng t nhiên c;a ch>t l?ng, dao ng sóng bW m7t, lc tác d$ng lên thành b<,

@n h s\ tiêu tán nng lng trong b< do sóng ch>t l?ng to ra Ph#ng pháp PTHH da trên nWn tng chuy<n vJ nút ph[n tF c dùng < gii bài toán phân tích các thông s\ c;a ch>t l?ng và k@t qu s c so sánh v"i các l^i gii gii tích và các nghiên c=u tr"c ó

kin biên cho ph[n tF ch>t l?ng cwng nh ch>t ren ti m7t t#ng tác Sau ó kho sát nhEng nh h]ng do s t#ng tác này gây ra cho các thông s\ 7c trng khác nh>t là \i v"i t[n s\ t nhiên

v"i các ph#ng pháp ã nghiên c=u tr"c ây < =ng d$ng iWu khi<n các thông s\ 7c trng c;a b< ph$c v$ cho công tác thi@t k@ thi@t bJ kháng ch>n sF d$ng ch>t l?ng c chính xác h#n Ngoài ra mt khía cnh khác khi xét @n s t#ng tác này là không xem thành b< tuyt \i c=ng nhzm phòng tránh phá hoi thành do sóng ch>t l?ng dao ng cng h]ng v"i lc kích thích gây

ra

Phân tích c# ch@ hot ng c;a thi@t bJ kháng ch>n sF d$ng ch>t l?ng so sánh v"i các c# ch@ hot ng c;a thi@t bJ khác t#ng t, < t` ó a ra các thông s\ c[n xem xét tính toán khi thi@t k@ mt TLD Bzng ví d$ phân tích mt công trình c$ th< chJu ti trng ng nh ngoi lc tác d$ng iWu hòa hay ng >t Sau ó xem xét áp =ng c;a công trình trên miWn t[n s\ ho7c theo th^i gian bzng ph#ng pháp s\ c la chn da trên tiêu chí tính toán d} dàng và t m=c

 chính xác c[n thi@t trong nghiên c=u khi có sF d$ng và khi không sF d$ng TLD < kháng ch>n Cu\i cùng rút ra các s\ liu c$ th< khŠng Jnh kh nng kháng ch>n c;a k@t c>u trong ó có

sF d$ng TLD cwng nh W xu>t các ki@n nghJ cho vic thi@t k@ TLD

1.4 Tóm t[t lu\n v]n

Ch#ng 1 gi"i thiu vW nguyên lý hot ng c;a thi@t bJ kháng ch>n sF d$ng ch>t l?ng, tóm tet các nghiên c=u ã thc hin tr"c ây vW thi@t bJ này T` ó la chn ph#ng pháp nghiên

Ch#ng 2 nhzm xem xét mt cách t3ng quát vW các tính ch>t 7c trng c;a TLD, trong ó

7c bit chú ý @n t[n s\ dao ng t nhiên c;a b<, biên  dao ng sóng ch>t l?ng ] bW m7t, hình dng sóng, áp su>t ch>t l?ng bên trong b< và ni lc xu>t hin trong thành

Ch#ng 3 trình bày vW hin tng t#ng tác ch>t l?ng – thành b< và nh h]ng c;a hin tng này @n vic thi@t k@ thi@t bJ kháng ch>n sF d$ng ch>t l?ng Qua ó W xu>t h s\ t#ng quan nhzm phân bit giEa b< c=ng và b< mWm và ph$c v$ cho công tác thi@t k@ TLD c rút ngen th^i gian

Ch#ng 4 phân tích kh nng kháng ch>n c;a TLD thông qua các ví d$ c$ th< trong tr^ng hp công trình chJu lc kích thích iWu hòa hay ng >t và so sánh v"i các k@t qu phân tích tr"c ó cwng nh thc nghim ã ti@n hành

thi@t k@ TLD và m] ra h"ng nghiên c=u ti@p trong t#ng lai Cu\i cùng là ph[n tài liu tham

CHNG 2

Ch#ng hai gi"i thiu vW các ph[n lý thuy@t \i v"i b< ch=a nói chung và sóng ch>t l?ng trong b< nói riêng Ch#ng này s c sF d$ng làm nWn tng cho các phân tích kho sát TLD trong các ch#ng ti@p theo Các thông s\ quan trng nh>t c;a b< ch=a ch>t l?ng t` t[n s\ dao

ng t nhiên, biên  dao ng sóng ch>t l?ng, h s\ tiêu tán nng lng khi b< h>p th$ ngoi

pháp ph[n tF hEu hn c xây dng < tính toán các thông s\ cho các lý thuy@t nêu trên Cu\i cùng, bzng các ví d$ minh ha có th< th>y c m=c  chính xác c;a ph#ng pháp ph[n tF hEu hn trong tính toán bài toán ch>t l?ng so v"i ph#ng pháp gii tích Các m$c c$ th< trong ch#ng này là:

ƒ C# ch@ hot ng c;a thi@t bJ kháng ch>n sF d$ng ch>t l?ng

ƒ T[n s\ dao ng t nhiên c;a TLD

ƒ Các thông s\ c[n c xem xét khi thi@t k@ TLD: biên  sóng ch>t l?ng, s tiêu tán nng lng và lc cet áy b<

ƒ Áp d$ng ph#ng pháp phân tF hEu hn cho bài toán

ƒ Ví d$ minh ha

2.1 C@ ch' ho^t 8=ng c;a thi't b( TLD

Nh ã tóm tet ] ch#ng mt, ch#ng này trình bày rõ h#n vW c# ch@ hot ng c;a thi@t

bJ kháng ch>n sF d$ng ch>t l?ng Thông qua vic kho sát li c# ch@ dao ng s W ra các thông s\ c[n phi nghiên c=u \i v"i TLD sau này

TLD có nguyên lý làm vic t#ng t nh TMD t=c là c hai thi@t bJ này Wu óng vai trò

là lc quán tính ngc chiWu ngoi lc tác d$ng vào k@t c>u làm cho h c tr] vW trng thái cân bzng Ngoài ra ] TLD thì thông qua s dao ng c;a sóng ch>t l?ng còn làm tiêu hao thêm mt ph[n nng lng bên ngoài truyWn vào

C# ch@ hot ng c;a thi@t bJ c;a TLD có th< c tóm tet qua hình v 2.1 ó là khi k@t c>u chJu tác d$ng c;a ti trng ng và h s phn =ng ng mnh nh>t khi ti trng có t[n s\ tác d$ng bzng v"i t[n s\ dao ng t nhiên c;a k@t c>u Da vào c# ch@ hot ng tóm tet nh hình 2.1 d} th>y c rzng nng lng truyWn s c tiêu tán thông qua s hot ng c;a ch>t l?ng

óng vai trò nh phn lc tác d$ng có chiWu ngc v"i chiWu tác d$ng c;a ngoi lc và mt ph[n nng lng s bJ tiêu tán qua s hot ng c;a sóng Thông qua ó, các thông s\ c[n phi c kho sát là:

(a) Resisting Force

Ed

Ea

Ein

TMD TLD

trong ó:

ƒ F là ngoi lc tác d$ng vào k@t c>u làm xu>t hin và e F là lc quán tính sinh ra do s d

hot ng c;a thi@t bJ

ƒ E là nng lng bên ngoài truyWn vào s bzng t3ng nng lng do in E là nng lng tiêu d

tán do hot ng c;a TLD cng v"iE là nng lng dao ng trong k@t c>u cng v"i s E r

là nng lng truyWn t` TLD ngc li k@t c>u bên d"i khi TLD h>p th$ không h@t ho7c không h>p th$ ngay nng lng

2.2 Dao 8=ng sóng và tZn s_ dao 8=ng t9 nhiên c;a ch)t l/ng

T[n s\ dao ng t nhiên c;a ch>t l?ng trong b< là thông s\ quan trng [u tiên c[n c kho sát mt cách k_ ljng vì t>t c các thông s\ khác Wu c tính da trên t[n s\ t nhiên Ngoài ra, khi xu>t hin hin tng cng h]ng do t[n s\ dao ng riêng c;a b< bzng t[n s\ c;a ngoi lc tác d$ng s làm rn n=t ôi khi phá hoi thành b< nên thông s\ này c[n 7c bit lu ý khi thi@t k@ b< Ph[n này m$c ích < phân tích t[n s\ t nhiên và các h s\ dùng < iWu khi<n t[n s\ dao ng t nhiên c;a b<

2.2.1 TZn s_ dao 8=ng t9 nhiên c;a sóng

Trong tr^ng hp khi dao ng c;a sóng ch>t l?ng có dng tuy@n tính Chuy<n ng ch>t

Các thông s\ A, B, C, D c xác Jnh t` các iWu kin biên nh sau:

ƒ i&u ki%n biên ` 8áy b<

ƒ i&u ki%n biên ` mft thoáng ch)t l/ng

v"i p là áp su>t ] m7t thoáng ch>t l?ng o

Ph#ng trình Bernoulli bi<u di}n cho hàm th@ I có dng nh sau:

B

gh ACe

ƒ i&u ki%n biên ` thành b<

Trong ch#ng này ch€ xét b< có dng tuyt \i c=ng nên xem nh bi@n dng cwng nh chuy<n vJ

B]i vì thành b< nzm trên ph#ng =ng, dao ng sóng ch>t l?ng trong b< có th< xem nh là hàm

chZng ch>t c;a sóng hin th^i cùng v"i sóng nghJch c;a nó (là sóng có pha dao ng nghJch pha

Trong tr^ng hp b< ch=a có c# ch@ chuy<n ng nWn theo ph#ng ngang, ch€ có hàm dng sóng

không \i x=ng bJ kích thích Khi ó (2.20) c vi@t li là:

Th@ (2.25) vào (2.14) thu c ph#ng trình tính t[n s\ riêng cho bài toán b< ch=a ch>t l?ng có

thành xem nh tuyt \i c=ng là:

n n

trong ó n là s\ các mode khác nhau c;a dao ng sóng ch>t l?ng

Khi n = 1 t[n s\ dao ng c# bn [u tiên theo (2.26) là

1

n n

g f

2.3 KhJo sát các thông s_ khác c;a b< ch6a

Ph[n này trình bày các thông s\ c# bn khác không kém ph[n quan trng so v"i t[n s\ dao ng

t nhiên c;a b<, là:

ƒ Biên  chuy<n ng sóng bW m7t c;a ch>t l?ng

ƒ S tiêu tán nng lng trong b< ch=a thông qua dao ng sóng

ƒ Áp su>t tác d$ng lên thành b<

ƒ Lc cet áy hình thành trong b<

2.3.1 Biên 8= chuy<n 8=ng sóng b& mft c;a ch)t l/ng

< kho sát biên  dao ng c;a sóng bW m7t ch>t l?ng, cho mt ngoi lc kích thích ;

l"n < m7t thoáng ch>t l?ng dao ng Gi sF b< ch=a ch>t l?ng bJ kích thích b]i mt xung lc

iWu hòa X t( ) X osinZt v"i X là biên  dao ng và o Z là t[n s\ kích thích, ph#ng trình

Nghim c;a ph#ng trình (2.28) c tìm t` b\n iWu kin biên ] thành b< và m7t thoáng lúc này

ã khác so v"i khi kho sát t[n s\ dao ng t nhiên ] trên, các iWu kin biên l[n lt là:

K@t hp hai iWu kin biên ] m7t thoáng ch>t l?ng (2.30) và (2.31) thu c:

L x

l?ng Cu\i cùng li thay (2.35) vào ph#ng trình (2.21) < c ph#ng trình mô t biên  dao

ng c;a ch>t l?ng d"i tác d$ng c;a ngoi lc dng hàm sin nh sau:

2 2

< #n gin nhng vfn t c m=c  chính xác c[n thi@t ch€ c[n xét mode dao ng c# bn

c;a TLD t=c là khi n=0, khi ó ti phía thành b< trên m7t thoáng x=L/2 biên  dao ng sóng

ch>t l?ng c vi@t li nh sau:

2 2

Công th=c tính biên  dao ng c;a b< theo (2.37) bzng gii tích s c so sánh li v"i ph#ng

pháp PTHH c trình bày c$ th< ] ph[n ví d$ minh ha

2.3.2 H% s_ cJn c;a sóng ch)t l/ng

H s\ cn chính là mt trong ba tham s\ < thi@t k@ TLD (chi ti@t ] ch#ng 4) Hiu qu

c;a h s\ cn khi sóng ch>t l?ng dao ng s t cc i khi t[n s\ c;a sóng g[n bzng t[n s\ t

l?ngO , xu>t phát t` ph#ng trình c# hc môi tr^ng liên t$c cho dao ng c;a mt ch>t i<m:

c;a ch>t i<m theo ph#ng x và z \i v"i các ch>t l?ng có  nh"t nh? chŠng hn nh n"c thì

nh h]ng c;a lc ni ma sát trong ch>t l?ng ch€ áng k< ] vùng biên g[n áy b< (Jonsson 1966)

… bên trong vùng biên này, ph#ng trình chuy<n ng c;a ch>t i<m là:

2 2

U w 

v"i ,U Xl[n lt là kh\i lng riêng và  nh" c;a ch>t l?ng

vi@t d"i dng sau cho ch>t l?ng có mc n"c nông

trong ó V tanh(kh) / (kh),I tanh( (k hK)) / tanh(kh T), H tanh( (k hK))

S tiêu tán nng lng trong ph#ng trình (2.45) có th< c vi@t li là:

u dz

b

h h h

Ph#ng trình (2.47) còn c gi là ph#ng trình tiêu tán nng lng do ngoi lc truyWn vào

trong b<, s tiêu tán nng lng này ph$ thuc vào t[n s\ t nhiên c;a sóng,  nh"t ch>t l?ng,

chiWu cao mc n"c, và chiWu cao sóng ch>t l?ng hình thành trong b< (2.47) có th< c vi@t li

c c[t 8áy do tác 8=ng c;a sóng ch)t l/ng lên thành b<

Khi TLD hot ng, nó sn sinh ra ti trng ng c;a ch>t l?ng Khi biên  kích thích

à áp lc tnh Nhng \i v"i mt dã

ng c;a ch>t l?ng khi sóng bW m7t hình thành v

áp su>t tnh

2.3.3 L9

lên ch>t l?ng bé thì ta có th< xem nh áp lc ch>t l?ng lên thành b< l

i các t[n s\ nào ó thì hin tng sóng vj s xu>t hin ] 1 th^i i<m nào ó Và ti trng

ng này là nguyên nhân gây ra áp su>t lên thành b<

Áp su>t tác d$ng lên thành b< hay ôi khi còn gi là lc cet áy c xác Jnh nh là

phn lc c;a thành b<, nó c to ra b]i c# ch@ dao

Sóng bW m7t ch>t l?ng bao gZm 1 sóng #n và 1 nhóm các sóng \i x=ng dng sin Áp su>t c;a

ch>t l?ng ] ti 1 vJ trí b>t k nào ó (b? qua Ugz) là:

2 0

Hình 2.4 Lc ct áy tác dng lên b F=Po + Pn

Áp su>t ch>t l?ng ] mt vJ trí b>t k trên thành b<, chŠng hn tix L/ 2 là:

2 2

L L

L

S

Zf

1- TÊN  TÀI

PHÂN TÍCH KH NNG KHÁNG CHN C%A CƠNG TRÌNH S& DNG CÁC B'' CH!A TRONG Ó CÓ XÉT (N S T)NG TÁC GI*A... cơng trình có sF d$ng thi@t bJ kháng ch>n bzng ch>t l?ng chJu ng >t c phân tích bzng cách kho sát cơng trình sF d$ng b< n"c mái nh thi@t bJ kháng ch>n ó có xét @n... [u t xem xét r>t nhiWu Các nhà khoa hc phát tri<n ba h"ng nghiên c=u vW phân tích chuy<n ng c;a ch>t l?ng b< h"ng phân tích ki<u Lagrangian, phân tích ki<u