Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
IV.Giải pháp kháng chấn:

IV.Giải pháp kháng chấn:

Tải bản đầy đủ - 0trang

Các giải pháp thiết kế kháng chấn 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



Một cơng trình xây dựng bị phá hoại trong động đất

do hiện tượng suy yếu cục bộ tại một tầng (weak

story mechanism).



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 Hiệu quả của giải pháp cách chấn so

tách rời hẳn cơng trình khỏi đất nền. với kết cấu thông thường.

Tuy nhiên, do không 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 qn tnh lớn nên chỉ chịu

một dao động nhỏ. Hư hại kết cấu và

thiết bị trong cơng trình do đó được

giảm thiểu.



Phương pháp cách chấn này khơng chỉ áp dụng để tách rời tồn bộ cơng trình

khỏi đất nền, mà còn 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.

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.



Biến dạng của kết cấu đơn thuần.



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.



Giảm chấn không điều khiển (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, stifened shear panel), tnh cản nhớt(viscous/viscoelastic damper) hoặc độ cản thủy lực (oil damper). Có nhiều

phương thức lắp đặt các thiết bị này trong cơng trình (xem

hình dưới).



Hệ thống “tường/khung cứng chân khớp”

(rocking wall/frame) cũng có khả năng giảm

chấn và phân tán lực cho cơng trình.

Các hình thức lắp đặt thiết bị “damper” trong

giảm chấn không điều khiển (passive control).



Giảm chấn có điều khiển (active control): các thiết bị

dạng này hoạt động được nhờ vào cấc nguồn năng

lượng từ bên ngoài (điện, khí nén…). Thơng qua các

cảm biến, thơng 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 tn 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 (Tuned Mass Damper), LTD (Liquid

Tuned Damper)…



Giải pháp cách chấn có điều khiển (superactive base isolation) ở cơng trình Obayashi

Techno Station, Tokyo.



Ngồi ra, 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

kháng chấn cho cơng trình.



Phối hợp cách chấn và giảm chấn (isolator và

oil damper) trong một cơng trình.



Thiết bị cản chủ động : (active control of structure vibrations)



V.TƯƠNG TÁC,ẢNH HƯỞNG CỦA GIẢI PHÁP KHÁNG

CHẤN TỚI HÌNH THỨC KIẾN TRÚC:

Thiết kế kháng chấn – Buckling restrained brace.

tại trường Đại học Công nghệ Tokyo (Tokyo Institute of

Technology).



Để gia cố tòa nhà này, người ta sử dụng các

thanh giằng có khả năng hấp thụ và tiêu tán

năng lượng do động đất truyền vào, nhờ cấu

tạo đặc biệt có thể nén giãn đúng tâm (tên tiếng

Anh của loại thanh giằng này là steel energydissipation brace, hay buckling restrained

brace).



Tòa nhà M1 (Ookayama Campus) – một cơng trình có

quy mơ đơn giản nhưng khá tiêu biểu bởi đã được

áp dụng ý tưởng thiết kế tiên tiến và đã đạt giải

thưởng Kiến Trúc Nhật Bản năm 2006.

Toàn cảnh Ookayama Campus với khá nhiều cơng

trình đặc sắc được ghi chú trong hình. Tòa nhà M1

được đánh dấu màu vàng, nằm ở góc phải phía trên.

Cơng trình ban đầu là một tòa nhà bê tơng cốt thép 5

tầng với kiến trúc đơn giản, có tuổi thọ xây dựng trên

30 năm, không đủ khả năng chịu động đất, do đó cần

được cải tạo.



Sự phối hợp nhịp nhàng giữa kết cấu

và kiến trúc là ở đây: sau khi các

thanh giằng được lắp đặt, lớp lam

ngang được đặt ngoài cùng nhằm

hồn thiện tnh thẩm mỹ cũng như

điều hòa dòng khơng khí đối lưu cho

tồn bộ cơng trình.



Thí nghiệm cho thấy sự khác biệt giữa khung bê tông thông thường và khung bê tơng đã gia cố.



Sự hòa quyện tuyệt vời giữa đường nét kiến trúc và chức năng  kết cấu.



Và đây là tòa nhà sau khi được cải tạo,

với một dáng dấp hiện đại, tao nhã.



Thiết kế kháng chấn – Rocking wall:tại trường Đại học Công nghệ Tokyo

(Tokyo Institute of Technology) ở tòa nhà G3 (Suzukakedai Campus).

Tồn cảnh Suzukakedai Campus của trường Đại học

Cơng nghệ Tokyo. Tòa nhà G3 nằm ở góc trái hình.

Tòa nhà được xây dựng năm 1979, chiều cao 39,7 m,

gồm 11 tầng và 1 tầng hầm, kết cấu bê tông cốt thép,

đã khá cũ kỹ cần được cải tạo.



Quan niệm thiết kế cải tạo cho cơng trình này rất đơn

giản. Thay vì để một tầng bị phá hoại do sự suy yếu

cục bộ của cơng 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.



Để tránh cho nhà khỏi bị sập người ta có thể gia cố bằng cách gắn thêm thanh giằng tại các tầng.



Ở đây, người ta đưa ra giải pháp khác, gắn vào cả tòa

nhà một dạng tường cứng có khả năng chuyển vị

tương đối (từ chun mơn là rocking wall, tạm dịch

là “tường nhảy nhót” vì nó có thể nhún nhảy theo tòa

nhà!)



Vì tường ngăn theo phương cạnh ngắn giúp tòa nhà

cứng hơn theo phương này. Do đó, chỉ cần gia cố

thêm theo phương cạnh dài.

Hình ảnh minh họa cho việc lắp đật thêm hệ thống

tường cứng “rocking wall” này. Vì sao tường cần phải

nhún nhảy? Vì cần phải tiêu tán bớt năng lượng do

động đất truyền vào cơng trình. Đây là điểm khác

biệt lớn nhất so với tường cứng thơng thường.

Và tòa nhà đã được khốc áo mới sau khi cải tạo.

Khơng bị các thanh giằng xiên xiên làm cho xấu xí

như phương pháp thông thường.



Chi tiết cấu tạo nút khớp ở dưới đáy giúp

hệ tường có thể “nhún nhảy”. Nút khớp này

có thể chịu cắt nhưng giải phóng được

momen.



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

IV.Giải pháp kháng chấn:

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×