THÔNG TIN VỀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Tên luận án: ỨNG DỤNG BỂ CHỨA CHẤT LỎNG CÓ THÀNH MỎNG TRONG VIỆC KHÁNG CHẤN VÀ ĐIỀU KHIỂN DAO ĐỘNG CÔNG TRÌNH
Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật Mã số: 9520101
Họ tên nghiên cứu sinh: Bùi Phạm Đức Tường
Người hướng dẫn khoa học 1: TS Phan Đức Huynh
Người hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS Lương Văn Hải
Cơ sở đào tạo: Khoa Xây dựng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. HCM
1. Tóm tắt luận án
Bể nước mái đóng vai trò như thiết bị giảm chấn chất lỏng-Tuned Liquid Damper (TLD) được nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn khá nhiều trong các thập niên gần đây, vì thiết bị có những ưu điểm như dễ chế tạo, dễ lắp đặt, giá thành rẻ, không cần bảo trì nhiều, tốn ít không gian và ứng dụng được cho hầu hết các loại công trình với quy mô khác nhau kể cả đối với các công trình đã được đưa vào sử dụng nhưng chưa trang bị TLD. Đây là thiết bị dạng bị động hoạt động dựa trên nguyên tắc điều chỉnh chất lỏng trong bể chứa để chịu dao động của kết cấu. Thiết bị có nhiều đặc điểm phù hợp với khả năng ứng dụng tại Việt Nam.
Trước đây các TLD thường được giả thiết là tuyệt đối cứng do thể tích nước đủ nhỏ, ngày nay các TLD ngày càng lớn nên giả thiết này cần phải xem xét lại nhằm tránh xảy ra hư hỏng hoặc thiết bị không hoạt động như thiết kế. Để phân tích ảnh hưởng của vấn đề thành bể mềm cũng như sự tương tác giữa sóng chất lỏng-kết cấu (Fluid Structure Interaction-FSI), phương pháp số được thiết lập cho cả hai miền rắn-lỏng. Luận Án chỉ ra mối quan hệ giữa độ dày thành bể với tần số riêng bể chứa, sau đó thực hiện phân tích các đặc trưng riêng và đáp ứng dao động của sóng chất lỏng. Ngoài ra, một phương pháp số mới được đề xuất gần đây Finite Volume Method/Finite Element Method-FVM/FEM được sử dụng để giải phương trình điều kiện biên tại mặt tương tác. Kết quả phân tích được đối chiếu với các Tiêu Chuẩn Xây Dựng phổ biến trên thế giới và các nghiên cứu đã thực hiện bởi các tác giả khác.
Thiết bị giảm chấn chất lỏng đa tần số (Multi-TLD) được chứng tỏ là có hiệu quả hơn thiết bị đơn tần số 1-TLD. Luận án đề xuất quy trình thiết kế MTLD gồm hai bước: (1) thiết kế MTLD bằng phương pháp khối lượng thu gọn, (2) kiểm tra sự làm việc của hệ kết cấu-MTLD bằng FVM/FEM. FVM/FEM có ưu điểm giúp phân tích đáp ứng dao động của hệ kết cấu chuẩn xác hơn vì có xét FSI nhưng nhược điểm là tốn nhiều tài nguyên tính toán, nên cần phương pháp khối lượng thu gọn thiết kế cơ sở trước. Việc phân tích TLD với thành bể mềm có xét FSI là một trong những điểm mới của luận án. Khi thành bể đủ mềm sẽ làm thay đổi tần số tự nhiên của bể chứa cũng như áp suất động của sóng chất lỏng tác dụng lên thành bể. Trong khi đó, thiết bị này hoạt động dựa vào tần số nên nếu tần số thay đổi sẽ dẫn đến thiết bị mất hiệu quả, ngoài ra trong thực tế áp lực động của sóng có thể gây phá hoại thành bể do quá trình thiết kế thường giả thiết bể chứa tuyệt đối cứng và bỏ qua FSI.
Thí nghiệm trên bàn lắc được tiến hành với khung chịu tải trọng động được điều khiển bởi TLD/MTLD, kết quả được so sánh với phương pháp số cho thấy hiệu quả giảm chấn của TLD/MTLD và tính hợp lý của quy trình thiết kế được đề xuất bên trên.
2. Những đóng góp mới của đề tài
Đề xuất quy trình hai bước thiết kế-kiểm tra cho TLD/MTLD nhằm tiết kiệm thời gian trong việc phân tích mô phỏng khung chịu tải trọng động.
Thiết lập công thức để phân biệt bể là tuyệt đối cứng hay bể có thành mềm thông qua hệ số tương quan. Hệ số này giúp các kỹ sư lưu ý khi thiết kế bể chứa chất lỏng chịu tải trọng động nói chung và bể chứa chất lỏng đóng vai trò như thiết bị giảm chấn TLD/MTLD nói riêng
Chế tạo thành công được bàn lắc phục vụ cho luận án tại Khoa Xây Dựng, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM trong thí nghiệm kiểm tra khả năng giảm chấn của TLD/MTLD được tiến hành trên bàn
