Ứng dụng thiết bị có độ cứng âm trong thiết kế chống động đất cho công trình

Từ khóa:

Thiết kế kháng chấn
thiết bị có độ cứng âm
thiết bị giảm chấn thụ động
phân tích phi tuyến theo lịch sử thời gian

Tóm tắt:

Thiết bị có độ ứng âm (NSD) là cơ cấu giảm chấn thụ động, dựa vào sự dịch chuyển tương đối giữa các khung truyền lực và lực nén trước trong các lò xo cấu thành để phát sinh độ cứng âm làm giảm nội lực và chuyển vị của kết cấu. Bài báo trình bày nguyên lý cấu tạo và hoạt động của thiết bị, nghiên cứu khả năng ứng dụng trong thiết kế kháng chấn cho công trình. Trong nội dung ví dụ tính toán, hệ kết cấu khung phẳng bê tông cốt thép được sử dụng để phân tích nhằm khảo sát hiệu quả giảm chấn của thiết bị NSD. Hệ kết cấu được mô hình hóa và phân tích bằng phương pháp phi tuyến theo lịch sử thời gian bằng phần mềm SAP2000. Kết quả cho thấy, thiết bị NSD có hiệu quả tốt trong việc giảm lực cắt đáy, chuyển vị cho kết cấu.

Nội dung:

Tài liệu tham khảo:

1. EC8 (2005a). "Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance-part 1: general rules, seismic actions and rules for buildings". European Committee for Standardization Brussels.

2. ASCE/SEI-41-13 (2014). "Seismic evaluation and retrofit of existing buildings". American Society of Civil Engineers.

3. NRCC (2015). "National building code of Canada (NBCC)". National Research Council of Canada, Associate Committee on the National Building Code.

4. TCVN-9386:2012 (2012). "Vietnam national standard - Design of structures for earthquake resistances". Ministry of Science and Technology.

5. F. Naeim, J. M. Kelly (1999). "Design of seismic isolated structures: from theory to practice". John Wiley & Sons.

6. V.T. Nguyen, X.D. Nguyen (2021). "Effects of ground motion spectral shapes on the design of seismic base isolation for multi-story building according to Eurocode 8". Innovative Infrastructure Solutions. 6, 1-13.

7. V.T. Nguyen, N.Q. Vu, X.D. Nguyen (2020). "Application of seismic isolation for multi-story buildings in moderate seismicity areas like Vietnam".  Journal of Physics: Conference Series, IOP Publishing, pp. 012119.

8. V.-T. Nguyen, X.-D. Nguyen (2021). "Seismic responses of multi-story building isolated by Lead-Rubber Bearings considering effects of the vertical stiffness and buckling behaviors".  IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, IOP Publishing, pp. 012080.

9. X.D. Nguyen, T.H. Vuong (2016). "Optimal design of systems Tuned_Mass_Damper for single degree of freedom structural system". Building Science and Technology Journal. 174, 8-15.

10. A.M. Kaynia, D. Veneziano, J.M. Biggs (1981). "Seismic effectiveness of tuned mass dampers". Journal of the Structural Division. 107, 1465-1484.

11. J.R. Sladek, R.E. Klingner (1983). "Effect of tuned-mass dampers on seismic response". Journal of structural engineering. 109, 2004-2009.

12. W. Molyneaux "Supports for vibration isolation. 1957". ARC/CP-322, Aer Res Council, G. Britain.

13. C.-M. Lee, V. Goverdovskiy, A. Temnikov (2007). "Design of springs with “negative” stiffness to improve vehicle driver vibration isolation". Journal of sound and vibration. 302, 865-874.

14. H. Li, Y. Li, J. Li (2020). "Negative stiffness devices for vibration isolation applications: a review". Advances in Structural Engineering. 23, 1739-1755.

15. G.M. Mathew, A. Qureshi, R. Jangid (2015). "Optimal placement of negative stiffness damping system".  Smart Materials, Adaptive Structures and Intelligent Systems, American Society of Mechanical Engineers, pp. V001T003A018.

16. N. Reggiani Manzo, M.F. Vassiliou (2021). "Simplified analysis of bilinear elastic systems exhibiting negative stiffness behavior". Earthquake Engineering & Structural Dynamics. 50, 580-600.

17. A. Sarlis, M. Constantinou, A. Reinhorn, D. Pasala, S. Nagarajaiah, D. Taylor (2012). "Seismic Protection of Structures Using Novel Negative Stiffness Device".  Proceedings 15th World Conference on Earthquake Engineering, September 23-28, Lisbon Portugal-Paper5498.

18. Y. Wang, R. Lakes (2004). "Extreme stiffness systems due to negative stiffness elements". American Journal of Physics. 72, 40-50.

19. TCVN-5574:2018 (2018). "Vietnam national standard - Design of concrete and reinforced concrete structures". Ministry of Science and Technology.

20. X. Dai Nguyen (2022). "A proposed method for selecting and scaling recorded seismic accelerations according to TCVN-9386: 2012". Journal of Science and Technology in Civil Engineering (STCE)-HUCE. 16, 100-112.