Ổn định đập bê tông trọng lực là một nội dung quan trọng trong công tác thiết kế đập bêtông trọng lực. Bài báo này xây dựng công nghệ phân tích ổn định đập bê tông trọng lực theo tiêuchuẩn hiệp hội kỹ sư quan đội Mỹ . Thông qua đó có những hiểu biết rõ hơn về việc tính toán ổnđịnh đập bê tông trọng lực theo quan điểm của hệ thống tiêu chuẩn Mỹ. Công nghệ phân tích này sẽlà công cụ hữu hiệu khi tiến hành nghiên cứu phân tích ổn định đập bê tông theo các hệ thống tiêuchuẩn khác nhau
XÂY DỰNG CƠNG NGHỆ PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC THEO TIÊU CHUẨN HIỆP HỘI KỸ SƯ QUÂN ĐỘI MỸ TS NGUYỄN QUANG HÙNG(1), KS HOÀNG MINH TÚ (2) (1) Trường Đại học Thủy lợi (2) Viện Thủy Lợi Việt Nam Tóm tắt: Ổn định đập bê tông trọng lực nội dung quan trọng công tác thiết kế đập bê tông trọng lực Bài báo xây dựng cơng nghệ phân tích ổn định đập bê tông trọng lực theo tiêu chuẩn hiệp hội kỹ sư quan đội Mỹ Thơng qua có hiểu biết rõ việc tính tốn ổn định đập bê tông trọng lực theo quan điểm hệ thống tiêu chuẩn Mỹ Cơng nghệ phân tích công cụ hữu hiệu tiến hành nghiên cứu phân tích ổn định đập bê tơng theo hệ thống tiêu chuẩn khác I Mở đầu Hiện tính tốn kiểm tra ổn định đập bê tơng nói chung Việt Nam cịn số hạn chế Với đặc thù hình thức đập bê tơng Việt Nam thường xây dựng đá cứng nên việc tính tốn ổn định tiến hành kiểm tra với hình thức ổn định trượt phẳng với mặt trượt mặt phẳng mặt gẫy khúc tiếp xúc đáy đập Các tính tốn kiểm tra ổn định đập bê tông tuân thủ theo tiêu chuẩn ngành 14 TCN 56-88 đời vào năm 80 kỉ trước Vấn đề ổn định đập xét đến dựa quan điểm xét đến ma sát thành phần chống cắt mặt phá hoại Sự tương tác khối đất đá thượng hạ lưu tác dụng lên đập đề cập đến thông qua việc thay tác dụng chúng thành phần áp lực chủ bị động Tuy nhiên thực tế xây dựng đập bê tông Việt Nam thường chiều sâu xử lý tương đối lớn.Một phần không nhỏ chiều cao đập đặt ngập sâu vào Chính ảnh hưởng khối đất đá thượng hạ lưu đập có ảnh hưởng khơng nhỏ đến vấn đề ổn định đập Trong trường hợp mô tác dụng khối đất đá thành phần áp lực chủ, bị động để kiểm tra ổn định trượt đập theo mặt trượt giả định trước nhiều vấn đề cần thảo luận Trong theo tiêu chuẩn EM 1100-2-2100 EM 1100-2-2200 tính sơ đồ đập bê tơng trượt theo phần theo mặt trượt gẫy Để giúp cho công tác nghiên cứu, công tác tư vấn lựa chọn tiêu chuẩn, báo tiến hành xây dựng cơng nghệ phân tích ổn định trượt sâu đập bê tông trọng lực theo hệ thống tiêu chuẩn hiệp hội kỹ sư quân đội Mỹ tiêu chuẩn Việt Nam nhằm có cách nhìn rộng vấn đề ổn định đập bê tông trọng lực, xây dựng cơng nghệ tính tốn ổn định trượt sâu đập bê tông trọng lực nhằm xây dựng công nghệ tính tốn phân tích ổn định đập bê tơng trọng lực Dưới tác động tổ hợp tải trọng, đập bê tông trọng lực phải thỏa mãn điều kiện an toàn chống trượt, chống lật an toàn cường độ cường độ vật liệu làm đập Các tính tốn để kiểm tra an tồn lật thực mặt tiếp xúc đập đối mặt phẳng đáy đập An tồn trượt phân tích mặt tiếp xúc đập mặt phẳng gãy hình thành móng Ứng suất phát sinh đập không vượt ứng suất giới hạn thiết kế vật liệu làm đập đá Trong tính tốn đập bê tơng trọng lực có nhiều phương pháp phân tích ổn định phương pháp phân tích ứng suất tùy theo quan điểm nước Do phương pháp đưa vào tiêu chuẩn thiết kế đập BTTL nước khác II Tiêu chuẩn thiết kế đập bê tông trọng lực hiệp hội kỹ sư quân đội Mỹ Nội dung tiêu chuẩn an toàn ổn định trình bày bảng bảng Bảng Tiêu chuẩn đánh giá an toàn ổn định tổng thể ứng suất cho phép đập theo tiêu chuẩn hiệp hội kỹ sư quân đội Mỹ Trường hợp Điểm đặt hợp Ứng suất Ứng suất bê tông tải trọng lực đáy Bình thường 1/3 UScp 0,3 f c Khơng bình 1/2 UScp 0,5 f c đáy 1,33UScp 0,9 f c Nén Kéo 0,6 f t thường Đặc biệt 1,5 f t Sau động đất Bảng Hệ số an toàn trượt cho phép cơng trình nguy hiểm (bình thường) Thơng tin vị trí Tải trọng Thường xuyên Không thường xuyên Đặc biệt Độ tin cậy cao 1.7 (1.4) 1.3 (1.2) 1.1(1.1) Bình thường 2.0 (1.5) 1.5 (1.30) 1.1 (1.1) Hạn chế - (3.0) - (2.6) - (2.2) Trong đó: Đối với trường hợp thơng tin hạn chế khơng đáp ứng để tính cơng trình nguy hiểm Khi phân tích ổn định đập có mặt trượt sâu hình 1a, khối trượt chống trượt chia thành phần tử, tương tự phương pháp phân thỏi sơ đồ hình 1b (a) (b) Hình Hình dạng mặt trượt (a) sơ đồ tính ổn định (b) Hình Sơ đồ tính tốn lực phân tích ổn định trượt sâu theo tiêu chuẩn hiệp hội kỹ sư quân đội Mỹ Theo điều kiện cân giới hạn, với sơ đồ tính hình 2, hệ số an tồn ổn định xác định theo công thức: FS Wi Vi cos i H Li H Ri sin i Pi1 Pi sin i Ui tan i Ci Li H Li H Ri cos i Pi1 Pi cos i Wi Vi sin i Trong đó: i - số thứ tự mặt trượt phân tích (Pi-1 - Pi) - tổng lực tác dụng phương ngang lên khối đá thứ i Wi - tổng trọng lượng nước, đất, đá, hay bê tông khối thứ i Vi - Tổng lực tác dụng phía khối nêm thứ i tandi = tan i / FS i – góc ma sát khối nêm thứ i i – góc hợp mặt trượt thứ i phương ngang (1) Ui – lực thuỷ tĩnh đẩy ngược tác dụng lên mặt trượt thứ i HLi – lực tác dụng theo phương ngang tác dụng bên phía trái khối trượt Cdi = Ci /FS Ci - Lực dính đơn vị tính mặt trượt thứ i Li – chiều dài mặt trượt thứ i Việc tính tốn xác định hệ số ổn định Fs theo công thức (1) giải theo toán dần Với giả thiết hệ số ổn định Fs huy động đoạn mặt trượt Chính nên việc giải phương trình (1) tiến hành theo cách giải phương trình ẩn: giả thiết giá trị Fs, đoạn mặt trượt tiến hành tính tốn tổng hợp lực theo phương ngang theo công thức (2) , giá trị Fs đảm bảo điều kiện cân lực kết toán Pi 1 Pi Wi Vi cos i H Li H Ri sin i U i tan i Ci Li [H Li H Ri cos i Fs Wi Vi sin i Fs] ( Fs * cos i sin i tan i ) Bảng Các tiêu chuẩn số nội dung dùng nghiên cứu TT CÁC NỘI DUNG TIÊU CHUẨN MỸ Các tiêu chuẩn dùng phân - Stability Analysis of Concrete Structure – EM 1110-2-2100 tích ổn định - Gravity dam design – EM 1110 – – 2200 hiệp hội kỹ sư quân đội Mỹ (US Army corps of Engineer) Ngun lý tính tốn Cân giới hạn Phân loại cấp cơng trình loại theo mức độ thiệt hại đổ vỡ : Cơng trình nguy hiểm cơng trình bình thường Loại tải trọng tổ hợp tải loại tải trọng: trọng - Thường xuyên : (P>10%) - Không thường xuyên 3.3%o