Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Tính toán trạng thái ứng suất - biến dạng của trạm bơm dạng không gian có kể đến động đất bằng phương pháp phần tử hữu hạn

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập và nghiên cứu luận văn dé tài “Tính toán trạng thái ứng suất - biến dang của trạm bơm dạng không gian có kể đến động đất bằng phương pháp phan tử hữu han”, tác gid đã nhận được sự hướng dẫn và giúp

đỡ tận tình, chu đáo của các nhà khoa học, các chuyên gia và dong nghiệp.

Tác giả đặc biệt xin bày tỏ lòng cảm ơn tới thay giáo Giáo sư, Tiến sĩ Phạm

Ngọc Khánh đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo cho tác giả nhiều van dé quy bau trong nghiên cứu khoa học nói chung cũng như trong bản thân luận văn này.

Tác giả xin chân thành cảm ơn các thây giáo, cô giáo trong khoa Công trình, bộ môn Sức bên-Kết cấu, phòng Dao tạo Đại học và Sau đại học trường Đại học Thuỷ Lợi đã tạo diéu kiện giúp đỡ tác giả về các tài liệu, thông tin khoa học kỹ thuật và đóng góp nhiễu ý kiến quý báu cho luận văn.

Cuối cùng tác gid xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè, đồng

nghiệp đã động viên, tạo mọi diéu kiện thuận lợi dé tac giả hoàn thành luận văn.

Do trình độ có hạn nên luận văn không thể tránh khỏi những ton tại và hạn chế, tác giả rất mong nhận được mọi ý kiến đóng góp, trao đổi chân thành Tác giả rất mong những vấn dé còn ton tại sẽ được tác giả phát triển ở mức độ nghiên cứu sâu hơn góp phần đưa những kiến thức khoa học vào phục vụ sản xuất.

Hà Nội, tháng 11 năm 2012

Nguyễn Văn Đạt

Học viên: Nguyễn Văn Đạt Lop: Cao học 17C2

MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý đo chọn đ tải

2, Mye đính nghiên cứu đề tài

3 Đỗi tượng và phạm vỉ nghiên cứu

4, Phương pháp nghiên cứu.

5 Kết quá dự kiến dat được

1.2.1, Giới thiệu các loại trạm bom.

1.22 Các loại trạm bơm đã được xây dựng ở tinh Bắc Ninh

1.3 Các hư hing đã gặp và một số tồn tại khách quan do trong tÌ tính toán tối do vậy cần bỗ sung

1.3.2 Dbi với máy bom và các thiết bi điện

ỗi với công trình thủy công

1.4 Một số hình ảnh trạm bơm đã xây dựng ở Bắc Ninh

1.5 Một số khái niệm eo bản về động đất

1.5.1 Khái niệm động đất và các thông số đo động đất

1.5.2 Biểu đỗ động dat.

5.3, Thang động đất và cấp động đất 1.5.4 Gia tốc cực đại PGA.

15.5, Bảng phân vùng động đắt ở Việt Nam

1.5.6 Nguyên nhân gây ra động đất

1.6 Một số trận động đắt lớn trong lịch sử.

17 Ảnh hưởng của động đất đến công trình xây dựng

Học viên: Nguyễn Vn BatTập: Cao học 17C2

CHƯƠNG 2

CÁC PHƯƠNG PHAP HIEN HANH TÍNH TOÁN TRAM BOM

2.1, Các phương pháp tính toán trạng thái ứng suất - biến dang trạm bom 31

2.11 Phương pháp giải tích 312.12 Phương pháp 2

2.2 Qua trình phát triển các phương pháp xác định tải trọng động đắt 35

2.2.1 Các phương pháp tinh lực tương đương 362.2.2 Các phương pháp động lực học 38

2.23 Lựa chon phương pháp xác định tả trong động đắt 4

2.3 Lựa chon phương pháp tính toán cho luận văn 46CHƯƠNG3

TÍNH TOÁN TRẠNG THÁI UNG SUAT - BIEN DẠNG CUA TRAM BOM DANG KHÔNG GIAN CÓ KE DEN ANH HƯỚNG CUA DONG DAT BANG

PHƯƠNG PHÁP PHAN TỬ HỮU HAN

3.1 Những khái niệm co bản vỀ phương pháp phần tử hữu hạn 4

3.1.1 Khái niệm 43.1.2 Nội dung cơ bản của phương pháp phần từ hữu hạn 43.13 Tinh kết edu theo mô hình tương thích 49

3.14, Tinh toán ứng suất biển dạng có kể đến tải trong động đất- Phương,pháp phân tích động 56

3.2 Giới thiệu về phần mềm SAP 2000 version 12.0.0 5 3.3 Phân tích và lựa chọn mô hình nền cho bài toán 60 3.3.1 Mô hình nền nữa không gian biễn dạng tuyển inh oo

3.32 Mô hình nên Winkle 613.33 Mô hình nền hai hệ số Pasternack đ

34, Lập thuật toán tính trạm bơm làm việc đồng thời với nỀn bằng phương pháp PTI 63

3.41 Đường lỗi chung 6

3.42 Dạng phần từ và im xắp xi chuyển vị 64

3.43 Tính thé năng biến dang toàn phần của võ gắp or3.44 Hệ phương trình tinh chuyỂn vi nút T0

Học viên: Nguyễn Vn Bat Tập: Cao học 17C2

36.1 Gi thiệu về công trình tram bơm tiêu Hiển Lương 743.6.2 Quy mô công trình 1

3.6.3, Tài liệu địa chất phục vụ tính toán 72 3.7 Các thông số đầu vio và các kết quả tinh toán n

3.7.1 Thiết lập sơ đồ tinh toán tram bom T1

3.72, Các iêu chuẩn áp dụng n3.73 Cacti liệu tinh toán cơ bản 83.7.4, Mô hình tinh toán tram bom dang không gian 853:75, Kết qua tin toán tram bơm dang không gian $6

3.7.6, Kết qua tinh toán tram bơm dang khung phẳng 100

THONG KE CÁC BANG BIEU

Bảng II | Bảng thang Richter Trang: 18

Bing L2 | Bang chuyén 46; rong duong gida cic thang dng dit | Trang: 19

Bang 1.3 | Bang chuyên đổi đình gia tốc sang cấp động đất Trang: 19

Bảng 14) Bang phin ving động đấtở Việt Nam Trang: 20 Bảng 1.5 'Mộtsốmũnđộng dit gay thiệthalớntongilkhs: — |rang:28

Bảng 3.1 | Bảng tông hợp các chỉ tiêu cơ lý in dùng trong | Trang: 75

tính toán

Bang 3.2 Bảng tính các lực tác dụng lên đáy móng trạm bơm Trang: 82 Bing 33 | So sinh kết qui nội lực trong các rường hợp tính toán | Trang: 102

THONG KE CÁC HÌNH VỀ.

Hình 1.1 | Sơ đỗ bỏ trí hệ thong các công trình trạm bom Trang: 0ŠHình 1.2, Hinh ảnh trạm bơm Hán Quảng Trang: 11Hình l3 | Máy được lắp đặt tại trạm bơm Hán Quảng Trang: 12

Tình 14 Hin an tram bom Tan Chi Trang 12

Hình 1.5 | My dre lip dat ai ram Tan Chi Trang: 13

Tình 1.6 Hin din tram bom Trinh Trang: 13Tĩnh 1.7 My dre lip dit ai tram Trinh Xã Trang: 14

Hình L8 Hin dn tram bom Higa Lrong Trang: 14

Hình 1.9”) My dre lip dita tram Higa Long Trang: 15 Tình 1.10 | Chin tâm, chin tiêu Trang: 16

Hình [L1 Bigw db gia téc động đắt được chỉ theo thoi gian | Trang: 17

Tnh [12 Bản đỗ đường ding chin của trận động dit ti Điện Biên | Trang: 21

Hình 1.17 | Hình anh sau trận động đất ở Haiti năm 2010 Trang: 27 Tình 1.18 | Hình ảnh sau tận động đắ ở Chile năm 2010 Trang: 27 Tình 1.19 | Động đất lầm phủ huỹ công tình xây dụng Trang: 29

ink 1.20 | Động đất lầm phá huỹ công ình giao thông Trang: 30Hình 1.21 | Động đất làm phá huỷ công tình thay lợi Trang: 0Hình 2.1 Hình dang dao độngriềng Trang: 39

Hình22 | Phin img của côngmìnhtrong thờigianđộngđất —— |Trang:40

Hình23 Phốghtốc S, Trang: 4i

Học viên: Nguyễn Vn Bat Tập: Cao học 17C2

Hình 2.4 | Cách thành lập phd gia tốc của M.Bio Trang: 41

Hình 3.1 | Một dang cầu máng có kết cầu vỏ gấp “rang: 49 Hình 3⁄2 Í Mặt phẳng kế cấu dim tường Trang: 50

Hình 3.3 ˆ Mặt phẳng kết clu tim cbiu won Trang: 50

Hình 3.4 | Thành phần chuyển vị của vỏ tại một điểm bất ky Trang: 5L

Hình 3⁄5 | True toa độ Trang: 5

Hình 36 Nội lực tại một điểm bất kỳ của vỏ Trang: 51

Hình 37 Sơdỗgiảibàitoánkếtcấu theo phương phip PTHH — |Trang:55S Hình 38 Môhinh nền Win oo Te Trang: 61 Hình 3.9 Mô Tiên hai hệ số Pasternak Trang: 62Tĩnh 510 Phần tử chữ nhật có 4 điểm nốt Trang: 64

Hình 3.11 | Mặt cất ngang của trạm bơm Trang: 79nh 3.12 | Mit cất đọc của tam bơm Trang: 79Tình 3.13 Phố phan ứng theo phương ngang Trang: STTình 314 Phố phan ig theo phương đứng Trang 81Tnh 3.15 | Khai bio lin Kết lồ so trong SAP 2000 Trang: Sĩnh 3.16 | Chính điện phía BE hút Trang: 85

Hình X17 | Chính điện phía bE xã Trang: 85 Tình 3.18 | Kết quả chuyển vị trường hop thi công xong Trang: 86 Tình 3.19 | Kết qua chuyén vị trưởng hợp vận hành Trang: 86

Hình 3.20 | Kết qui chuyển vi trường hop thi công xong - động đất | Trang: 87

Hình 3.21 | Kết quả chuyển vị trường hợp vận hành - động dat Trang: 87

Tĩnh 322 | Mô men M22 nhà tram (TH thi công) Trang: 88Hình 323 | Mô men MIT nhà tram (TH thi cong) Trang: 88Hin 321 ` Mô men M22 nhà trạm (TH thi cong) Trang: 88Hình 325 ' Mô men MIT nhà trạm (TH vận hành) Trang: 89Hình 3.26 ` Mô men M22 nhà tram (TH thi công xong - động dit) _ | Trang: 89Hình 3.27 ` Mô men MTT nhà trạm (TH thiig xong - động dit) | Trang: 89Hình 3.28 ` Mô men MIT nhà trạm (TH vận hành - động Trang: 90

Hình 3.29 ` Mô men MIT nhà tram (TH vận hành - động Trang: 90

Học viên: Nguyễn Vn Bat Tập: Cao học 17C2

Tình 3.30] Mômen M22 bản day (Trường hợp thi công) Trang: 91Hình 3.31 | Mémen MII bản đầy (Trường hợp thi công) Trang: 91Hình 3.32 | Mômen M22 bản đầy (Trường hợp vận hành) Trang: 92Tình 3.33 | Mômen MIT bản day (Trường hợp vận hành) Trang: 92Hình 3.34 | Mômen M22 bản đấy (Trường hợp thi công xong - | Trang: 93

Hình 3.38 | Mômen M22 Trụ biên (Trường hop thi công) Trang: 95Hình 3.39 | Mômen MIT Tru biên (Trường hợp thi công) Trang: 95Hình 3.40 | Mômen M22 Tru biên (Trường hợp vận hành) Trang: 95Hình 3.41 | Mômen MIT Tru biên (Trường hợp vận hành) Trang: 96Hình 3.42 | Mômen M22 Trụ biên (Trường hợp thi công xong - | Trang: 96

Hình 3.46 | Mômen M22 Trụ pin (Trường hợp thi công) Trang: 97Hình 3.47 | Mémen MIT Trụ pin (Trường hợp thi công) Trang: 98Tình 3.48 | Mômen M22 Trụ pin (Trường hợp vận hành) Trang: 98Hình 3.49 | Mômen MIT Tru pin (Trường hợp vận hành) Trang: 98Hình 3.50 ' Mômen M22 Trụ pin (Trường hop thi công xong - | Trang: 99

động dat)

Học viên: Nguyễn Vn Bat Tập: Cao học 17C2

Hình 351) Mômen MIT Trụ pin (Trường hợp thi cong xong - | Trang: 99

MO DAU

1 LÝ DO CHON ĐÈ TAL

Hg thống công tỉnh tram bơm là tổ hợp các công trình thủy công và các trang

thiết bịcơ điện nhằm đảm bảo lấy nước từ nguồn nước _ vận chuyén và bom nước

<dén nơi sử dụng hoặc cần tiêu nước th tra ra nơi khác,

Trạm bom được xây dụng tất rộng rãi trên mọi miễn đất nước ta bởi tính lĩnh

hoạt cổ thể áp dụng cho nhiễu loại địa ình, đ thao tác vân hành và bảo dưỡng, su đầu t nhỏ hơn so với việc xây dựng các công tình thủy lợi quy mô lớn

Khác với những kết cắt

nền trạm bơm làm việc trong điều kign đắt bao bọc xung quanh Đắt vita là môi trường trên mặt đắt chỉ có móng chịu tác dụng tương hỗ với đất

nên trạm bơm tựa lên, vừa là môi rường áp lực của ải trong (Bản thân, nước, máy bơm,

thiết bi.) từ trên mặt đất truyền xuống Mỗi trường này biển dạng nên các áp he từđất

ap tác dụng vào trạm bơm phụ thuộc vào chiều sầu cột đất tác dụng, tính chất cơ lý của

đất, độ cúng của trạm bơm, cách tựa cũng như cách đặt trạm bơm trên nền Vì vậy trạm

bơm chịu tác dung © cáctrọng lượng bản thân, áp lực đắt, 4p lục nước trong và ngo;

tải trọng từ trên mặt đất truyền xuống, các tác dụng nhiệt và động đắt Việc tính to

kết cầu tram bơm để xác định hình dạng kết cấu công tình đảm bảo an toần Ổn định

trong quá trình vận hành là cn tit và có tính ứng dung thực t cao

in đây sự xuất hiện của động đất xảy ra thường xuyên hơn Tuy nhiên những

nghiên cứu về ảnh hưởng của động đắt đến ứng suit và biển dạng của trạm bơm còn chưa nhiễu Việc áp dụng các quy tình tiêu chuẳn đựa trên nguyên tắc chống động đất

con chưa được xem xét đầy đủ

Vì vậy việc “Tĩnh toán trang thái ứng suất - biến dạng của trạm bơm dang

không gian có ké dén động dắt bằng phương pháp phần tử hữu han’ là cằn thiết và

bức xúc nhằm giải quyết các tn tại hiện nay trong công tác nghiên cứu thiết kế tạmbom ở khu vục có động đất

2 MỤC DICH NGHIÊN CỨU ĐÈ TAL

Trên thể giới hiện nay có nhiều quan niệm, tiêu chuẩn quy định tính toán về

động đắt tác động đến công trình khác nhau Việc xem xéttính toán cho công trình nếukhông phù hợp với thực té làm việc của công trình sẽ là nguyên nhân gây biển dang,

He vis Nguỗi Vin Bot Tip Ca lọc TẢ

nứt, phá huỷ công tình Động dit tác dụng lên công tình là một vẫn đề hết sức phúc

tạp, nó phụ thuộc vào nhiễu yếu tổ: Sóng gia tốc động dit, địa chất nễn, hình dạng công tình Nó khó có thể xác định chính xác được về cưởng độ và thời gian xây ra động đt mà tắt cả chỉ là dự báo, vì vậy động đất luôn là mỗi nguy hiểm đối với cá

công trình xây dựng Hậu quả của động đất để lại là rất nặng nề về người và vật chỉ

để khắc phục hậu quả sau trận động đất phải rong thời gian ất dài, Vì vậy việc thie kế các công trình nằm trong ving động đắt cần phải nghiên cứu, phân tích đúng đắn để

đảm bảo an toàn cho công trình.

Khi nghiên cứu tính toán kết

cấu kiện nhỏ và tải trọng tác động lên công trình khi xét đến trường hop có tải trong ấu một công trình thường chỉ tính toán cho từng động đấ thì các tải trong này chỉ được nhân với các hệ số an toàn *” để tính toán Để giải quyết vin đề trên, trong phạm vi nghiên cứu của luận văn sẽ mô hình hoá cả công trình và các tải trọng tác động lên công trình được sát với thực tế điều kiện làm việc

bằng phương pháp phần tử hữu hạn nhằm giải quyết các vẫn dé sau:

= VỀ tải trọng tác động: gồm.

tải trọng động.

~ VE mặt inh học: mô tảtổng thể công trinh nên xem xét được tương tác giữa

t cả các lực tác động lên công trình đặc biệt lựa

chọn tải trong động đất để tí

~ VỀ ứng suất biến dạng: phân tích ứng suất và biển dạng cho tắt ca các cấu kiện

và tổng thể công tình.

3 DOL TƯỢNG VA PHAM VI NGHIÊN CỨU:

‘Tram bơm dạng không gian dưới ác dụng của tải rong động đất

4 PHƯƠNG PHAP NGHIÊN CỨU

~ Tổng quan các nghiên cứu về động dat noi chung, xem xét đảnh giá các

phương pháp hiện hành tính toán các tải trọng ác động lên công tình khi có tải trongđộng dit

~ Sử dụng phương pháp lý thuyết và sử dụng phần m tính toán để tiến hành

giải các phương trình động học bằng phương pháp số Trong luận văn này đùng

phương pháp PTHH, sử dụng phần mềm Sap 2000 Version 12.0.0 mô hình hoá không.

in cả kết cấu công trình để giải

Te viêm Nguyễn Tần Đạt

~ Ấp dung tính toán vào thực tiễn, đề xuất một số giải pháp chẳng động đắt chocông trình

5 KET QUÁ DỰ KIÊN ĐẠT ĐƯỢC.

im vững phương pháp tính toán ứngva biến dang của tram bơm khí có

xế tới nh hưởng của động đất bằng phương pháp phan tử hữu bạn.

- Xác định được ảnh hưởng của động đắt đến ứng suất và biển dạng của tram

He vis Nguỗi Vin Bot Tip Cao học T

CHƯƠNG 1

TONG QUAN VE TRAM BOM VÀ MỌT SO KHÁI NIỆM CO BAN VE DONG DAT

1.4 LICH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIEN TRAM BOM

Ngay từ thời cổ xưa, do điều kiện sản xuất va đời mg đôi hoi, con người đã biếtcdùng những công cụ thô sơ như coong quay _ xe đạp nước .v để đưa nước lên cácthửa ruộng có độ cao chênh lệch Những công cụ này vận chuyển chất long dưới áp

suất khí quyền , Sau đó người ta đã biết dùng những pitông đơn giản như ông thụt làm.

bằng te gỗ để chuyển nước đưới áp suit dư Các máy bơm thô sơ hoại động dưới ác

động của sức người và sức kéo của động vật do vay năng lục bơm không cao hiệu suit hip.

Vio th I, I tước công nguyên, người Hy lạp đã sáng chế ra piưông bằng gỗ

XV, nhà bác học ngư

tâm, Sang thế ky XVI lại xất hiện loại máy bơm rô to mới Cho đến thé ky XVI, một

Tới là D Framxi đã đưa ra những kh niệm về bơm lnhà vật ý người Pháp áp dụng những nghiền cứu của D Eramchế tạo ra được một

máy bơm i tâm đầu tiên Tuy nhiên do chưa có những động cơ có vòng quay lớn kéo

máy bơm, nên năng lực bơm nhé , do vậy loại bơm li tâm vẫn chưa được phát trí én, lúc

bẩy giờ bơm roto chiếm ia thể rong các loại bơm

VỆ ý luận dn thé kỹ XVII c6 th & kể đến những cổng hi nhà khoa học le, ngu

lực và Zucôpsky trong lý luận về cơ họ chất lông KE từ đồ việc nghiên cứu và chế

vô cùng lớn lao của

i để xuất những vn để lý luận có liên quan đến máy thủy

tạo máy bơm mới có cơ sở vững chắc Thời kỳ này máy hơi nước ra đời tăng thêm khảnăng kéo máy bơm Đầu thé ky XX các động cơ có số vòng quay nhanh ra đờidy

bom li tâm cảng được phổ biển rộng rãi và có hiệu suất cao năng lực bơm lớn

Ngày nay máy bơm đ ược dùng rit rộng rãi trong đời sông và các ngành kinh tế quốc din Trong công nghiệp , máy bơm được ding để cung cắp nước cho cúc lô cao hằm mô, nhà máy bơm dẫu rong công nghiệp khai thác dầu mỏ Trong kỹ nghệ chế tạo máy bay, trong nhà may diện nguyễn từ đều dùng máy bơm Trong nông nghiệp

mấy bơm ding để bơm nước tới và tiêu ing Trong đời sống máy bơm dùng cắp nước

sạch cho nhu cầu ăn uống của con người, gia súc:

He vis Nguỗi Vin Bot Tip Cao học T

Hiện nay đã cho ra đời những máy bom rất hiện đại có khả năng bom hàng vạn

m chất long trong một giờ và công suất động cơ tiêu thụ tới hàng nghìn kW Ở Nga đã

chế tạo được những máy bơm có lưu lượng Q = 40 mÙs, côngsuấtđộngcơN: =

14300 KW vi có dun ché ạo động cơ điện kéo may bơm với công suắt N

kw.Cíbộ phận và công dung của từng bộ phận trạm bơm được diễn tả như hình 1.1

Hình 1.1 Sơ đồ bổ tr hệ hổng các công trình trạm bơm

- Công trình cửa lấy nước 1,lẤy nước từ nguồn (lấy từ sông, hồ, kênh dẫn ):

= Công trình din nước 2, có nhiệm vụ đưa nước từ cửa lấy nước vẻ bé _ tập trung

nước trước nhà niy bơm Công trình dẫn nước có thé là kênh dẫn đường ông dẫn

hoặc xi phông Trên công trình dẫn có thé có bể lắng cát _ 3, nếu có luận chứng thỏa

- B tip trung nước 4 nằm trước nhà máy bơm, nố có nhiệm vụ nối tip đường

n với công tình nhận nước (B hú) của nhà misao cho thuận dng ;

- Công tinh nhận nước 9 (Bể hit) lẤy nước từ bé tập trung và cung cắp nước cho ng hút hoặc Ốngtự chảy vào may bơm:

~ Nhà máy bơm 5, đây là nơi đặt các tổ máy bơm và các hit bị phụ cơ điền 5

~ Đường dng áp lực (ống day) 6, đưa nước từ máy bơm lên công.h thio 7;

= Công tinh tháo 7 (Bể xa) nhận nước từ ống dy , làm ôn định mự € nư

phối nước cho kênh dẫn 8 hoặc công trình nhận nước.

1.2 CÁC LOẠI TRẠM BOM ĐÃ XÂY DỰNG Ở KHU VỰC BAC NINH.

1.2.1 Giới thiệu các loại trạm bom.

‘Tram bơm được xây dựng gồm 2 loại chính

He vis Nguỗi Vin Bot Tip Cao học T

= Loại 1: Máy bom trục đứng được áp dung cho các trạm bơm_ có lưu lượng

thiết ké lớn, yêu câu cột nước thấp (hiệu quả nhất là từ 4-5m) Loại nảy thích hợp với

các trạm bơm dùng để phục vụ tiêu thoát nước

~ Loại 2: Máy bơm trục ngang , trục xiên, máy bơm ly tim t hường được áp dung

cho trạm bơm có lưu lượng thiết kế nhỏ , yêu cầu cột nước cao hơn.

“rong khuôn khổ của hin văn tác gũi in giới thiệu và nghiền cứu các lại trạm

bơm trục đứng

12.11 Trạm bam tog I:

Bao gồm các trạm bom trục đứng dùng điện cao thé 6KV, dùng động cơ điện đồng bộ công suất SOOKW lắp với mây bơm 32.000m 1h, được điều khiễn tự động như các trạm bơm: Cốc Thành, Cổ Đam, Hau Bị, Vĩnh Trị, Nam Định.

12.1.2 Trạm bom loại2:

Bao gằm các tram bơm trục ding ding diện cao thé 6KV, dùng động cơ điện

không đồng bộ công suất 300 + 320KW lắp với máy bơm 10.000m”⁄h, được điều khiển bán tự động như các trạm bơm: Nhâm Tring, Như Trác, Trịnh Xá, Linh Cảm,

Hiền Lương, Kim Đôi, Tân Chỉ.12.13 Trạm bơm loi 3:

Bao gồm các trạm bom dùng điện hạ thể 380V, lắp với bơm trục đứng lưu lượng 4.000 + 8.000m3/h, công suất động cơ 75 + 200KW như các trạm bơm: Đan Hoài, La

Khe, Hồng Vân, Ấp B Giang, Mai Xá, Kênh Vàng, VânĐình, Ngoại Độ,

„ Nam Hồng, Văn Lâm,

1.2.1.4 Trạm bơm loại 4:

Bao gdm các tram bơm dùng điện hạ thé 380V, lắp với máy bơm có lưu lượng

1,000 + 2 500mŸfn, công suất động cơ 30 + 6OKW

1.22 Các lại trạm bơm đã xây dựng ở tỉnh Bắc Ninh.

“Toàn tỉnh Bắc Ninh chia lâm hai ving tưới: Vũng tưới hệ thẳng thủy nông Bắc "uống và vũng tưới hệ thống thủy nông Nam Đuống,

1.2.2.1 Vùng trới hệ thống thiy nông Bắc Đuống:

'Vùng tưới hệ thống thủy nông Bắc Đuống chia làm hai khu tưới:

He vis Nguỗi Vin Bot Tip Cao học T

= Khu tưới lấp nước sông mgoài: lẫy nước sông Đuông, sông Cầu, sông Cà Lò.

Khu tưới lấy nước trực tiếp gồm 18 trạm bơm do Công ty Thủy nông Bắc Dudng quản.

ng Cà Lỗ và l4

trạm bơm by nước sông Cu) và 15 trạm bơm do địa phương quản lý Một số công lý (bao gồm 3 trạm bơm lấy nước sông Đuỗng, | tram bơm liy nước

trình đầu mồi tưới chính:

+ Trạm bơ Trinh Xd: Công suắtthết kế 8 x 10.000mŸfh: điện tích tưới 1.318 hha đắt canh tác của các huyện Yên Phong, Tiên Du, Thị xã Từ Sơn, TP Bắc Ninh và 12 xã Nam đường 18 của huyện Qué Võ Do xây dựng từ năm 1964 nên hiện nay các thiết bị điện già edi hay bị sự cổ bắt thường, có 02 động cơ điện (máy 4 và máy 7) đã phải thay mới cuộn day Stator, phi cơ khí bị mài mòn, sửa chữa thay thé các chỉ tiêt máy

ố kỹ thuật

nên không thể đưa các thô thay ban đầu được, do vậynhư nguynăng lực phục vụ kém, không đám bảo phục vụ sản xuất

+ Tram bơm Thái Hòa: Là trạm bơm tưới tiêu kết hợp, xây dựng năm 1988

được nâng cấp cải tạo năm 1998, Công suất thiết kế là 21 x 1000 m'/h, Trạm có nhiệm

um Trịnh xá và khu Thai Hòa = Qué Võ từ La Miệt ở lại và tiêu cho 1.540ha của khu Phượng Mao ra sông Duống Diện ích

tưới thực hiện nay là 1.153ha

‘vy tưới cho 1.500ha khu vực cuối kênh ệ

+ Tram bơm Kim Đôi 1: Là tram bơm tưới tiêu kết hợp, được xây đựng năm 1966 Công suất thiết kế là 5 x 10.000 m'sh, diện tích tưới thiết kế là 3.000ha: diện tích.

tưới thực tế1.415ha, Tram bơm được xây dựng vào năm 1968, hiện nay các thiết bị

điện già cỗi hay có sự cổ bắt thường, phần cơ khí bị mài mồn, sửa chữa hoặc thay thể các chỉ tiết mấy hết sức khó khăn không thé đưa các thông số kỹ thuật về kích thước nguyên thủy ban đầu được nên độ ồn định tuổi thọ của tổ máy sau chu kỳ đại tu giảm nhiều.

+ Tram bơm Xuân Viên: LÀ trạm bơm tưổi tiêu kết hợp, được xây dựng năm 1971 Công suit thiết kế là 10 x 1000 mỜh, diện tích tưới thiết kế là 973ha diện ích:

tưới thực ế là 197ha Tram bom được xây dựng năm 1971, phin diện kém, le hậu,

Không an toàn, phần sơ máy bom mòn, hư hỏng lớn, mỗi lẫn sia chữa rất tốn kém

Hiệu qui công suất còn lại khoảng 45-60%.

He vis Nguỗi Vin Bot Tip Cao học T

+ Tram bom Céu Gang: Diện tích tưới thiết kế là 450ha; diện tích tưới thực tế là

'232ha Trạm bơm được xây dựng năm 1980, phần điện đóng cắt trực tếp, bảo vệ sơ sai, độ tin ey km, Phầncơ hơ hông nÌ

+ Tram bơm Phùng Di: Tram bơm trổi xây dựng năm 1983, công suất thiết kế

là 2x 1000 mY, Diện ích tưới thiết kể là 4I0ha: điện tích tưới thực tế Tà 140ha

+ Tram bơm Sài Đằng: Tram bom trới xây đựng năm 1915, công suất thiết kế

là 2x 1000 mf, Diện ích tưới thiết kể là 500ha: điện tích tưới thực tế Tà 318ha

~ Kim trổi lấy nước sông trục và kênh tiêu nội đồng: Toàn hệ théng có 25 trạm bom ly nước sông trực do công ty thủy nông Bắc Đuống quản ý, diện tích tưới thiết kế là 4.195ha, diện tích tưới thực tế là 2940ha và 150 trạm bơm do địa phương

ới thi 5.578ha, diện tích tươi thực tế là 4.462ha.

‘quan lý có diện tích tuc

1.2.22 Vng tdi hệ thing thiy nông Nam Bud:

Hệ thống thủy nông Nam Đuống có hai nguồn lẤy nước chủ yu là sông trục Bắc

Hong Hai và ông Duống

~ Khu tưới lấy nước từ nguồn Bắc Hương Hải: Day là nguồn cung cắp nước chù

yếu của hệ thống thủy nông Nam Đuống Toàn khu tưới có 18 trạm bơm do công ty18.905ha, diện

thủy nông Nam Đuống quản lý (Diện tích tưới thế fh tưới thực

16 là 14/034ha) và 165 tram bơm do địa phương quản lý Một số công trình đầu mỗi

tưới chính

+ Trạm bơm Niue Quỳnh: Trạm bơm mới được nâng cấp sửa chữa công suất lắp máy là 4 x 10.8000 m'/h với diện tích tưới ban đầu là 16.500ha tưới cho điện tích canh.

tác các huyện Thuận Thành, Gia Binh, Lương Tải tinh Bắc Ninh và một phần điện tíchcủa huyện Gia Lâm Sau khi nâng cấp công trình không phát huy được hiệu qua gayKhó khăn rong vige Hay nước tới.

+ Trạm bom Ngọc Quan: Trạm bơm ti itu kết hợp, công suit lắp máy là 5 x 4.000 mÌ/h với diện tích tưới thiết kế là 3.687ha, điện tích tưới thực tế là 1.620ha, kết

hợp cho tiêu 1.080ha,

He vis Nguỗi Vin Bot Tip Cao học T

+ Tram bom Kênh Vàng 1: Trạm bơm tưới công suất thiết kế là 8 x 1.800 mÌh

với diện tích tưới thiết kế là 2.000ha, điện tích tưới thực tế là 987ha.

+ Tram bơm Xuân Lai: Tram bơm trổi tiêu kết hợp, công suất thiết kế là 8 x 1.000 m'h với diện tích tưới thiết kế là 2.450ha, diện tích tưới thực tế là 500ha.

= Khu tưới lập nước từ nguễn sông Đuống: Có 2 trạm bơm do công ty thủy

nông Nam Duồng quản lý (tram bơm Môn Quảng, Song Giang) và 2 trạm bom do địalà 3.939ha, điện

phương quản lý (rạm bơm Hữu Ái, Cổ Thiết), Diện tích tưới thiết

tích tưới thực tế là 3.859I

+ Tram bơm Môn Quảng: Tram bơm tưới, công suất thiết kế là 11 x 1.800 mÌ/h.

với diện tích tưới thiết kế là 3.000ha, diện tích tưới thực tế là 3.600ha.

+ Tram bơm Song Giang: Trạm bom tưới, công suit thiết kế là 6 x 2.730 ma với diện tích tưới thiết kế là 750ha, diện tích tưới thực tế là 230ha.

1-3 CAC HU HỎNG ĐÃ GAP VÀ MOT SỐ TON TẠI KHÁCH QUAN DO TRONG

THIET KE CHƯA TÍNH TỚI DO VAY CAN BO SUNG 1.3.1 Đối với công trình thủy công.

13.1.1 Những sự cố lu hing do thiết kés

- Cửa ổy nước bị b thường gặp ở trạm bơm lấy nước ven

~ Tạm bơm đặt xa sông lấy nước gây tốn kém kinh pl

~ Cửa lấy nước bị treo (me nước BH quá thấp)

~ Trạm bơm bị xói lở, bị ngập, bị treo.~ Những nguyên nhân gây rà

+ Điều tra, thu thập thiểu tài liệu về thủy văn công trình.

4 Tính toán sai chế độ thủy lực đồng chảy:

+ Thiên nhiên diễn biển ngày càng khó lường không theo quy luật, luồng lech

cdẫn nước thay đổi theo thời gian.

1.3.1.2 Lún nên, gây gãy móng nhà trạm:

~ Những nguyên nhân gây rà

4+ Khi thiết kế các trạm bơm không tính lún, khi xây ra lún mới inh kiểm trả hoặc chỉ tính lún của trạm bơm không tính lún của BX, BH Gian tủ điện, gian điều. hành là những bộ phân không xử lý nén hoặc xử lý nén chỉ bằng dm cát nhất các trạm bơm có địa chất rat xắu không xử lý nền triệt để.

He vis Nguỗi Vin Bot Tip Cao lọc TẢ

++ Chưa tính đến ảnh hưởng của lớp dat đắp sau tường bên của BX.

+ Không xử lý bằng cùng một biện pháp tương xứng hoặc do sự có kết của phẩn

p xúc với bộ phận công trình làm phát sinh lực nén tác động vào công trình.

+ Thiết kế pháp tiêu nước hồ móng không thích hợp

+ Thi công biện pháp tiêu nước hỗ móng không tốt, làm hỏng sự cổ kết của đắt

nền công trình.

+ Thi công biện pháp xử lý nền chưa đảm bảo chất lượng và không theo đúng đồ án thiết độ chối chưa đạt độ chỗi thie kế

1.3.13, Thắm nước mạnh vào ting máy bơm:

= Những nguyên nhân gây ra

+ Thiết kế kết cầu phần dud nước không đảm bảo khả năng chống thắm + Thiết kế không có biện pháp chống thẳm ở phía ngoài thành trạm bơm,

+ Thỉ công phần đưới nước của trạm và thực hiện biện pháp chẳng thắm không

đảm bảo chất lượng.

1.32 Đối với máy bơm và các thiết bị điện.

1.3.2.1 Những hư hỏng thường gặp đổi với các trạm bom:

sy bơm thưởng được ch tạo ừ những năm 60 của thể kỹ trước Các my

in dai tụ sửa chữa, thay thé tai chỗ bánh xe công ác, các hae đỡ, trục bơm

và các thiết bị đồng cất điện Các thết bị và chỉiết máy được thay thể không đồng bộ,

sản xuất trong nước din dén thường xuyên có các sự cổ vé các chỉ tiết hoạt động như"bánh xe công tác, gối đỡ, trục bơm, cánh hướng gây ra hiện tượng gầm ri máy và độ

ro giữa các chỉ tit lớn Tại các 6 tre, nước bị rò rỉ lớn, khe hở giữa vành mon và bánh.

xe công tác lớn do đó hiệu suất máy bơm giảm rắt nhiều Mặt khác, động cơ điện do sir dung quá lâu din đến chit cách điện giòn, bo, đễ gãy nên dẫn đến nh trang hay xây ra

sự cổ về điện và hiệu suất động cơ thấp Các động cơ diện thường xuyên bị cháy cáccuộn đây do hệ thống tủ di

1.3.2.2 Hue hỏng về hệ thông điều khiển, điện:

~ Thiết bị đóng cắt công nghệ đã cũ và lạc hậu vì vậy khả năng cắt dòng kém, độ

khiến bảo vệ không an tàn

An toàn vỀ điện không cao, kha ning bảo vệ và cất kh ó sự cổ kém

~ Hiệu suất sử dụng của hệ thống thấp.

He vis Nguỗi Vin Bot Tip Cao học T

- Hiện nay, do các thế bị cũ đã không còn được sin xuất nữa nên không có thiết bị đồng bộ để thay thể khi xy ra hỏng hóc, sự cổ,

Hệ thống do lường và bảo vệ hiện tại được th lâu, đã cũ và

lạc hậu Cíc thiết bị hầu hết không an toàn về điện các số liệu đo lường không chính

xác và không còn sử dung được nữa

Tính năng bảo vệ của hệ thống kém, không an toàn cho thiết bị vì con người

trong quá trình làm việc và thao tác.

- Hệ thông ti điều khiểm Các thết bị đã cũ, công kềnh, không an toàn về điện.Người sử đụng khó giám sát và vận hành.

-Hồ ng tủ điện: Hệ thống ti điện được thiết kể theo các kích thước của các thiết bị cũ không còn phủ hợp với các thiết bị diện đời mới Tủ điện được thết kể công kếnh không đảm bảo mỹ quan và tiê lợi cho người van hành Cin thay mới lại toàn bộ hệ thống tủ điện cho phù hợp với các tiêu chuẩn của thết bị điện đời mới.

1.4 MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRAM BOM DA XÂY DUNG Ở BẮC NINH

* Trạm bơm Hán Quảng: Thuộc huyện Tiên Du, tinh Bắc Ninh hoàn thành vào.

năm 2010, Tram bơm gồm 5 ổ mấy bơm hỗn lưu trục đứng ky hiệu 1350VZM do Tập, đoàn EBARA sin xuất Lưu lượng mỗi tổ máy là 33 8400 mầh, cột nước bơm 7,68m, tốc độ vòng quay 590v/p, động cơ công suit 250k

He vis Nguỗi Vin Bot Tập Cao lọc 72

Tình 1.3: Máy được lắp đặt tại trạm bơm Hán Quảng

* Trạm bơm Tân Chỉ

1999 từ nguồn vốn tài trợ của Nhật Bản Trạm bơm gồm 4 tổ máy bơm hỗn lưu trục

đứng ký hiệu 1350VZM do Tập đoàn EBARA sản xuất Lưu lượng mí

14.400 m3/h, cột nước bơm 7,3m, tốc độ vong quay 245v/p, động cơ công suất 400kw Thuộc huyện Tiên Du, tỉnh Bắc Ninh hoàn thảnh vào năm

mấy là

Đây là trạm bơm tiêu lớn nhất của tỉnh Bắc Ninh

He vis Nguỗi Vin Bot Tập Cao lọc 72

Hình 1.5: Máy được lắp đặt tai trạm Tân Chỉ 2

* Tram bơm Trịnh Xá: Thuộc thị xã Từ Sơn tỉnh Bắc Ninh được di vào hoạt động và những năm 1969 Trạm bơm gồm 8 tổ máy trục đứng có ký hiệu KPL-87 lưu lượng

mỗi tổ mấy là 11.000 m3/h, cột nước bom 6m, sử dụng động cơ điện 320kw điện áp

6KV Day là trạm bom tiêu do Tribu Tiên sản xuất theo kiểu 04-87 của Liên Xô.

Hình 1.6: Hình ảnh trạm bơm Trinh Xá.

He vis Nguỗi Vin Bot Tip Cao học T

Hình 1.7: Máy được lắp đạt ại tram Trịnh Xá

* Tram bơm Hiền Lương: Thuộc huyện Qué Võ, tinh Bắc Ninh được đi vio hoạt

su KPI-87 lưu lượng mỗiđộng năm 1968 Tram bơm gồm 9 tổ máy trục đúng có ký

tổ máy là 11.000 m3/h, cột nước bơm 6m, sử dụng động cơ điện 320kw điện áp 6KVBay là trạm bơm tiêu do Triều Tiên sản xuất theo kiểu 04-87 của Liên Xô.

Hình 1.8: Hình ảnh trạm bơm Hiển Lương

He vis Nguỗi Vin Bot Tip Cao học T

Hình L9: Máy được lắp đặt ti tram Hiền Lương

1.5 MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ VE DONG DAT [12], [13], [18], [19]

Khai niệm động đất và các thông số đo động đất L5.L1 Khái niệm động đắc

"Động đất là hiện tượng rung động đột ngột mạnh mẽ của vỏ trái đất do sự dịch.

chuyển các mảnh thạch quyền hoặc các đứt gây trong vó quả đất và được truyền qua những khoảng cách lớn dưới dạng các dao động din hồi Bắt kỳ một rận động đắt nào căng liên quan đến sự ta ra năng lượng từ một nơi nhất định Có nhiều nguyên nhân Ên sự phát sinh năng lượng gây ra động dit, sau đây là một vải nguyễn nhân

chính thường gặp ({12], (18):

Sự va cham của các mảnh thiên thạch vào vỏ trái đt

~ Các vụ thử bom hạt nhân ngầm dưới đắt

~ Các hoạt động xây dựng hỗ chứa làm mắt cân bằng trọng lực của môi trường.

~ Các hang động trong lòng đất bị sập.

= Sự vận động kiến tạo của trái đt: Đây là nguyên nhân chủ yu gây ra các vy

động đất Theo g kế 95% các trận động đất xảy ra trên th giới có liên quan đến sự

vận động kiến tạo.

He vis Nguỗi Vin Bot Tip Cao học T

Động đắt xây ra nhiễu nhất theo vành dai động đất ‘Thai Bình Dương (chiếm

75%); một phần ít hơn xảy ra ở vành đai Địa Trung Hải, Hymalaya, Biển Đơng,

Indonesia (chiếm 23%) và chỉ cịn 2% xây ra trên đ 1.5.1.2, Các thơng số do động đắt

‘Trung tâm của các chuyển động địa chí noi phát ra năng lượng vé mặt lý thuyết được quy về một điểm gọi là chấn tiêu của động đất (Hypocenter hoặc Focus) Hình chiếu của chắn tiêu lên mặt đất gọi là chắn tâm (Epicenter) của động đất (Hình

"Độ sâu chắn tiêu H là khoảng cích từ chắn tiêu lên mặt đất, ức là khoảng cách từ

4én chin tâm Khoảng cách chắn tiêu là khộng cách từ một điểm

mặt đất tới chắn tiêu (ồn goi là tiêu cự, ký higu là A Khoảng cách chân tâm của mộtđiểm là khoảng cách ừ điểm đĩ đến chấn tâm (cịn gọi là tâm cự, ký hiệ là D)

Chấn têu ở độ sâu 300:700Km gọi là chắn tiêu sâu, chắn tiêu trung bình từ

.60+300km, chắn tiêu bình thường <60Km, chắn tiêu nơng <15Km Chan tiêu sâu nhất

đo được là 720Km ở Florida - Mỹ Động đất cĩ.

chin tiêu nơng, tồn bộ năng lượng được.

c tàn phá lớn nhất là động đắt cĩ

i phĩng là 75% năng lượng đàn hỏi tích

lu Động đất ở khu vục đồng bing trăng Hà Nội cĩ chắn tiêu 15:20Km, thuộc loại

động đắt cĩ chin tou nơng (1) (19).

Hình 1.10; Chan tâm, chấn tiêu

He vis Nguỗi Vin Bot Tip Cao học T

"7 1.5.2 Biểu đồ động đất

Biểu đồ ghỉ lai quỹ đạo chuyển động nên theo thời gian được gọi là biểu đồ động đất, bao gồm các loại biểu đồ: Chuyển vị displacements (mm), gia tốc Acceleration (as), vận tốc Velocity (rvs) [24]

Hình 1.11: Biểu đồ gia tốc động đất được ghi lại theo thời gian

Biểu đồ động đắt là các ti liệu quan trọng để đánh giả tính chất của một trận động đất, đồng thời là số liệu để suy ra các thông số quan trọng trong thiết kế kháng chấn cho công trình xây dựng.

1.5.3 Thang động đất và cấp động đắt

Hiện nay trên thé giới có rit nhiều thang đo động đắt, nhưng phổ biển nhất vin là 4 thang đo cơ bản sau đây ([12],[24)):

(1) Thang Richter - Thang đo Năng lượng động đắt được tính bằng Magnitude

‘Thang do Richter là một loại thang để xác định sức tàn phá của các cơn động

cđất (địa chấn) Thang Richter là một thang mở và không có giới hạn tối đa Trong thực tế,

ioe viên: Nghễn Van Đạt Lip Cao học: 172

những tin động đất có độ Richter lớn hon hoặc bằng 9 là những trận động đất kinh khủng,

‘Vi dụ trận động đắt tại Chile ngày 22 tháng 5 năm 1960 với độ Richter bằng 9.5.

Bảng 1.1: Bảng thang Richter

Xép loa Dé Richter Tae hại

Khing dingké | Nhohon2.0 | Độngđấnhậ nhô,Khôngcamnhindược

Tha as 210-29 Thưởng không cũ nhận những do đượcNhỏ 30:39 | Cam akin dupe những Kh gy tiệt hại

Rang chuyển đỗ vậrong nhà, tiệt hại KR quan

Nhẹ 40-49 b , # ` trọng

C6 thổ ey thiệt bi nặng cho những Ki trúc không

Trang bình 50-59 theo tiêu chuin phòng ngửa địa chấn Thiết hạ nhẹcho những Kiến trúc nly cht đồng tiêu chuẩn,

Thang động dat theo cường độ được thành lập trên ba tiêu chi

= Con người có thd nhậnbiết được sự ác động đến môi trường xung quanhtác động của động đất đến công trình.

~ Các hiện tượng thay đổi trong đất như hiệ tượng ting mực nước ngằm

Magninule và cường độ động dắt là bai đại lượng khác nhau đặc trưng cho sức

"mạnh của động dit, Magnitude là đơn vị do năng lượng động đất, còn cường độ động

đất được đặc trưng bởi trị số gia tốc dia chấn a, mô tả hiện tượng động đất thông qua

chuyển vị, gia tốc, vận tốc của mặt đất khi động dit đi qua Với cùng mới tấn động đấ,

năng lượng của động đất có giá tị Magnitude giống nhan tại mọi nơi trên thé giới

(không phy thuộc vào khoảng cách đến chấn tâm), còn cường độ động đất có giá tị khác nhau tại các điểm do khác nhau (càng gân chấn tâm cường độ động đắt càng lớn)

Sự tương đương giữa các thang động đất xem Bảng 1.2 ([22], [24])

He vis Nguỗi Vin Bot Tip Cao lọc TẢ

Bang 1.2: Bảng chuyển doi tương đương giữu các thang động dat

SANG gute | BÀ [Mong XE ham

mo} d8 1 toa

a | s@ ám | + | panaAm | as

1.5.4 Gia tốc cực dai PGA

Gia tốc cực dai của một trận động đt gia ốc lớn nhất của chuyển động n

trong trân động dit đồ Gia tốc cực đại - dai lượng rắt quan trọng được đồng trong các

tiêu chun kháng chắn hiện nay

Xe định chính xác ga tốc cục đại ở một didm nào đồ là digu không dễ ding vì

thiểu biểu đồ gia tốc động đắt mạnh và vì tính đa dang của dao động địa chVì vậy

người ta thường sử dụng các băng ghi gia tốc dao động nền đất đã có để thiết lập mỗi

tương quan thông kê giữa gia tốc cực dai trung bình và các đặc trưng khác của động

ip động đất (bảng 1.3) đất, chẳng hạn như

Bang 1.3: Bing chuyên đổi đình gia tắc sang cắp động đắt ({18))

‘Thang MSK-64 “Thang MNL ‘Thang JMA

Cấp PGA(ms) Cấp PGA(m/s) Cấp PGA(m/s)

Bang L4: Bảng phân ving động đắt ở Viê Nam

Ten ving Cip ding ai] Đệnae1 ‘Ving Đông Bắc wing Hà Nội vũ 352 ‘Vang sống Hồng, sông Chay VI - VHL 60

3 Vũng sông Đã vụ 55

4 Vũng sông Mã Vill -IX 655 ‘Vang biển Trung Bộ vit 35

“Tại Việt Nam, động đất tập trung ở phía Đông Bắc tring Hà Nội, đọc theo sông.

Hồng, sông Chay, sông Da, sông Ma, sông Ci, ven biển Nam Trung Bộ.

“Từ 1900 đến nay các nhà địa chấn nước ta cổ điều kiện thu thập được nhiễu tài liệu về động dit qua các chuyển khảo sit thực địa, điều tra trong nhân dân qua ti liệu

quan sát bằng máy của mạng lưới trạm động đất thé giới va trong nước Trong thời

it cấp VIII với cường độ 6.7 ~ 6.8 đội Richter ở Điện Biên (1935) và Tuần Giáo (1983), 17 trần động đít cá

độ 5,0 — 5,9 độ Richter và 115 trận động dat c¿ ip VII với cường độ 4,5 - 4,9 độ Richter ở khắp các vùng lãnh thổ nước ta Các trận động đất nêu trên đã gây chin

gian ngắn này đã xác định được 2 tận động

VII với cường.

động cấp VI, cấp VII và cấp VILL trên một diện tích rộng.

Các ghi nhận về các trận động đắt lớn đã từng xảy ra tong lịch sử (cấp VIL, cấp VID:

= Động đất xảy ra năm 114 ở khu vực Đồng Hới Cường độ của trận động đắt

này theo đánh giá vào khoảng 6 độ Richter.

- Động đất xây ra năm 1285 tạidat này vào cỡ 5,5 độ Richter.

- Động dit năm 1635 ở huyện Vĩnh Phúc (Thanh Hoá) giáp với Nho Quan (Ninh.là Nội Theo đánh giá cường độ của trận động

He vis Nguỗi Vin Bot Tip Cao lọc TẢ

Bình) theo đánh giá trận động đắt này có cường độ 6,7 độ Richter

= Động đất năm 821 xảy ra ở Nghệ An theo đánh giá trận động đất này có cường.

độ 6,7 độ Richter.

“Tác hại và các hậu quả của các tận động đất nêu trên đã được ghi lại tongict

liệu lich sử Ở nước ta nghiên cầu động dit theo ding nghĩa chi bắt đầu i cuối những năm 20 của thể ky XX, sau khi người Pháp thành lập trạm địa chấn ở Phù Liễn gần thành.

phố Hai Phòng Xin nêu vài trận động dat điền hình được khảo sát khá day đủ.

- Being đắt ở Điện Biên

Động đất xảy ra lúc 23 giờ 22 phút ngày 1 tháng 11 năm 1935 ở phía Đông Nam

Phủ có cường độ 6,75 độ Richter Động đất này đã

thị trấn (nay là thi xa) Điện

ghy hư bại nặng nhà xây ở thị trấn Điện Bi

20 em, có đoạn đài đến 50 m.

cồn ở Sơn La các tường nhà bi nứt nẻ O

im 1935 các nhà địa

vùng chin tâm đắt nứt rộng để

chin người Pháp da vẽ các đường ding chấn V8 sau, năm 1966 các nhà địa chin nước

ta đã dựa vào tài liệu điều tra thực địa đã xây dựng bản đồ cho thấy phạm vi anh

hưởng của trận động dit nảy Độ mạnh tại chin tâm được đánh giá 10 = 8 = 9 theothang MSK — 64.

Hình 1.12 Bin đồ đường ding chin của trận động đt tại Điện Biên ngày 1/11/1935, - Đông đắt ở Phí Yên

Đó là 2 trận động đắt mạnh nhất ở phần nh thổ phía Nam nước tađã được phát He vis Nguỗi Vin Bot Tip Cao lọc 7

hiện bằng máy đo va điều tra thực dia Hai trận động đắt xây ra ngày 12-4-1970 và

24-3-1972 ở phía Tây thị xã Sông Cầu (Phú Yên) Chin tâm của chúng chỉ cách nhau 20 kmtheo phương kinh tuyến, nên khó tích riêng chấn động gây ra bởi các trận động đất này Cúc nhà địa chấn nước ta đã đụng bản đồ ding chắn chung cho 2 trận động đất này Dựa vào số iệu thực dia và quan trắc bằng máy, cường độ của 2 trận động đắt nà vào cỡ 5,3 độ Richter, độ sâu chắn tiêu khoảng 13 km.

=——— ———=——

Hình 1.13 Bản đồ đường đẳng chan của trận động đất tại Phú Yên

ngày 2/4/1970 và 24/5/1972

= Động đắt ở Tuần Giáo, Lai Châu

Diy là sự kiện nỗi bật trong hoạt động địa chin hiện đại ở nước ta Dong đất xảy ra lúc 14 giờ 18 phút ngày 14-6-983 trong ving núi Phương Pi, cách thị tein Tuần Giáo (Lai Châu) 11 km về phía Đông Bắc, cường độ 6,7 độ Richter, cấp độ mạnh trong vùng chấn tâm 10 = 8 — 9 theo thang MSK ~ 64 Sau kích động chính, hàng loạt

dr chấn đã xây ra, dư chấn mạnh nhất đã xây ra ngày 15-7-1983 với độ lớn M = 5,4 độ

Richter Và phải 8 tháng sau vùng Tuần Giáo mới trở lại yên tin.

Ở Việt Nam, đến nay có hơn 50 trạm quan trắc động đất Viện vận lý địa cầu đã tiến hành đo đạc, thống kê các số liệu và thông qua một số dé tài cắp nhà nước Đã lập

được các ban đồ phân vùng động đắt ở Việt Nam.

He vis Nguỗi Vin Bot Tip Cao lọc 7

Hình 1.14, Bản đồ phân bổ ditt gay địa chit lớn trên ãnh tho Việt Nam

He vis Nguỗi Vin Bot Tip Cao lọc 7

Lip Cao học: 172

ra = x =

cú cải

BS vere ente cong et 8 ms 56) ving ent cong ef 7 us 08)

TT}¥ina ens conan 5 Seo

Hình 1.16, Bản đồ phân vùng gia tốc nén cực đại rên ãnh thổ Việt nam.

Chu Kỹ lp si 500 năm, nên loại A)

Te viêm Nguyễn Tần ĐạtLip Cao học: 172

1.5.6 Nguyên nhân gây ra động đất

Động đất do các nguyên nhân: Nội „ ngoại sinh, nhân sinh

"Nguyên nhân nội sinh:

+ Hoạt động phun trào của núi lửa: Đối với những trận động đất phát sinh do

nguyên nhân này được chia ra làm 3 loại: do các hoạt động khi núi lửa hoạt động, do

chuyển động của dung nham và do sự kết hợp với các động dit kiến to.

+ Sut dé của nền đất: Các trận động đất thường nhỏ và xây ra ở vùng có hang động ngầm hoặc khai thác mỏ.

+ Sự cọ sắt của các mảng thạch quyển đại dương dang bị hút chìm xuống dưới.

một mảng khác

++ Hoạt động đút gay địa chắn bên trong các mảng lục dia

“Nguyên nhân ngoại sinh

++ Thiên thạch va chạm vào trái đất

+ Các vụ trượt lỡ đất đá với khối lượng lớn

Nguyên nhân nhân sink

+ Các vụ thử hạt nhân ngằm dưới đắc: Khi một vụ nỗ hạt nhân ngầm xẩy ra, ng lượng rit lớn được giải phỏng Các sống dia chin sinh ra từ các vụ nỗ này

di và được các địa chấn kế ghi lại chứng minh kết luận trên.

++ Xây dựng hồ chứa lầm mắt cân bằng tong lực môi trường.

+ Bơm hút nước ngằm khí đốt gây sụt đổ ngằm dưới đắt

1.6 MOT SỐ TRAN DONG DAT LỚN TRONG LICH SỬ (24]

Một trong những thảm họa thiên nhiên khủng khiếp nhất đối với con người đó là

động đất Trận động đắt lớn nhất trong lịch sử là trận động đắt ở Chilé năm 1960 với M

= 8,9 (9.5 theo NEIC) có năng lượng lớn gsnăng lượng quả bom nguyên tửin ngày 26/12/2004 ở

thả xuống thành phố Hiroshima, Trận động đất kèm theo sóng t

bờ bin phía Tây Bắc của Sumatra (Indonesia) mạnh 9.0 rịchter fim kinh hoàng cả thé

giới làm chết hàng trăm nghin người, thie hại về vật chất là vô cùng to lớn Đây là

một trong tim trận động đắt lớn nhất tính từ năm 1900 Và gắn đây nhất là 2 trận động

er làm chết 200.000 người (hình

118)cất lớn xây ra tại Haiti ngày 13/1/2010 mạnh 7 độ

1.1) và trận động đất xây ra tại Chile 8,8 độ richter làm chết hơn 300 người (hit He vis Nguỗi Vin Bot Tip Cao học T

He vis Nguỗi Vin Bot Tip Cao lọc 7

"Chính phủ Hay đã thiết kế lại kết cầu

28/12/1908 | Hay 75 | 83000 | sông tình thêm tải trọng động đất

1960 Chile 96 | 2230 yee ane

đã từng ghi lại được,

gây thiệt hại cho Kobe2001 | Indonesia 9 283106 | Tây Bắc dio Sumatra2005 | Indonesia | 8T 1313 [Tây Bắc dao Sumatra

Tai Việt Nam, động đất tập trung ở phía Đông Bắc ting Hà Nội, dọc theo Sông

Hồng, sông Đà, sông Mã, sông Cả ven biển Nam Trung bộ Động dit ở Điện Biên Phù

(1/11/1935) đạt tới 6.7 độ tichter (ML=6.7) tương đương cấp 8-9 (thang MSK-64) có độ

sâu chắn tiêu li 25km Động đất ở Tuần Giáo (Lai Châu) xây ra ngày 24/6/1989 đạt tới

6,7 độ tichter (cấp 8-9 MSK) có độ sâu chấn tiêu là 23km [14] Gin đây là trận động đất

tại Điện Biên Phủ xảy ra vào hồi 22 giờ 52 phút ngày 19 tháng 2 năm 2001 có độ lớn 5.3

độ riebter, động đắt cắp 7 Tại thị xã Điện Biên có 130 ngôi nhà bị xây dựng lại, 1044

ngôi nhà phải sửa chữa Đập Pe Luông cách chan tâm 10km vẻ phía đông bị nứt vai đập.và phần tiếp xúc giữa đập với trần.

1.7 ANH HUONG CUA ĐỘNG DAT DEN CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG

(Qua phân ích lịch sử các trận động đất có thé rit ra hai dang phá hủy chính của

công trình do động đất là ({12], (18):

Te viêm Nguyễn Tần Đạt

~ Khi iy ra động dit, do ảnh hưởng của sóng dia chin, nền đất phái chịu các xoắn Kết quả, nền đất có thé bị lún, sụt và hóa lỏng Các công trình đặt

n đắt bị phá hoại do động ding sẽ bị hư hỏng theo.

~ Khi động đắt ây ra, do ảnh hưởng của sóng địa chấn, nu nỀn chưa bị mắt ổn

nền sẽ xuất hiện các phản ứng (chuyển vị, vận tốc, gia ốc),"Như vậy nội lực, chuyển vị của công trình sẽ vượt quá các trị số nội lực, chuyển vị tĩnh

trước lúc xây ra động đất, nếu công trình không được tinh toán đầy đủ về kháng chấn thì đây là nguyên nhân trực tiếp dẫn đến sự phá hoại các công trình nằm trong vùng động đất

Do tác hại to lớn của động đắt đối với công trình như vậy mà hiện nay khi thiết & các công trình xây dựng nói chung và công trình thủy lợi nói riêng trong vùng có

nguy cơ xây ra động đất người ta đã đưa ra nhiều phương pháp tính toán cũng như cácchi tiết cầu tạo nhằm đảm bảo an toàn cho công trình.

6 nước ta, các nghiên cứu kháng chắn rit hiểm hoi, các kết quà nghiên cứu gần như vẫn nằm trong các báo cáo hoặc sách vở chứ chưa được ứng dụng trong thực iễn nên gây nhiều khó khăn cho các kỹ sư thiết kế Đặc biệt trong lĩnh vực xây dựng công trình thủy lợi vẫn đỂ nghiên cứu ảnh hưởng của động đất đến công tình chưa được

quan tâm đúng mức.

Hình 1.19, Động đất làm phá hủy công trình xây dựng.

He vis Nguỗi Vin Bot Tip Cao học T

He vis Nguỗi Vin Bot Tip Cao lọc 7

CHUONG 2

CÁC PHƯƠNG PHAP HIEN HANH TÍNH TOÁN TRAM BOM.

2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN TRẠNG THÁI ỨNG SUÁT - BIEN DẠNG

‘TRAM BOM {8}, (61, {8), (91, {10} [17]

Có rit nhiều phương pháp để tính toán trạm bơm Mỗi phương pháp đều cónhững ưu nhược điểm riêng Việc áp dụng là dựa vào yêu cầu, tính chất, mức độ của.

bài toán đặt ra.

“Các phương pháp tính toán hiện hành bao gồm:

+ Phương pháp giải ích+ Phương pháp số

“Tác giá xin trình bảy ưu, nhược điểm của từng phương pháp Từ đồ lựa chonphương pháp tính toán, cụ thể như sau:

2.1.1 Phương pháp giải tích

‘Tim nghiệm giải tích théa mãn các phương trình vi phân tại mọi điểm trong

công trình và thỏa mãn các điều kiện biên trên bé mặt, bao mm các phương pháp:

DULL Phương pháp sức bền vật liệu:

Uiediém: Phương pháp tinh toán cơ bản tinh toán ứng suất bién dạng để dàng Tinh được các giá trị Ø,:ơ,:z, tại cúc điểm dang xế Từ đồ xác định được ứng sult

chíh, phương chính tại mọi điểm khác nhau.

haze điềm: Két quả tinh toán không phân ánh đúng trang thi ứng suất biển dang của công tin, si sổ khí em,

Nguyện nhận

Khi tính toán ta coi công tình như một thanh được ngầm chit vào nÈn, chịu

tốn và kéo nén đồng thời.

- Gi thiết về sự phân bổ ứng suất pháp ơ, trên mặt phẳng nằm ngang là đường

thẳng, trí số biên được xác định theo công thức nến lệch tâm

- Không thể giải quyết được các bài toán phức tạp như có biển dang nén, ứng

suất tập trùng, ứng suất tạ 18 khoết, ứng suất nhiệt, tính dị hướng, không xét được

tong giai đoạn thi công,

He vis Nguỗi Vin Bot Tip Cao học T