Bài giảng Công trình thủy nâng cao: Chương 4b - PGS.TS. Nguyễn Thống

hieän töôïng naøy trong giôùi haïn ñeå ñaûm baûo öùng suaát do co ngoùt cuûa beâ toâng khoâng vöôït giaù trò cho pheùp ( khoâng gaây ra nöùt neû laøm giaûm khaû naêng laøm vieä[r]

(1)

10/25/2010 TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM

Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng - BM KTTNN

PGS TS.NGUYỄN THỐNG

Email: nguyenthong@hcmut.edu.vnor nthong56@yahoo.fr

Web: http://www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong

Tél (08) 38 640 979 - 098 99 66 719 10/25/2010

NỘI DUNG MÔN HỌC Chương 1: Thấm qua cơng trình. Chương 2: Áplực khe rỗng.

Chương 3: ðập vật liệuñịa phương. Chương 3a: Mơ phỏng Monte Carlo áp

dụng trongđánh giá ổn ñịnh mái dốc.

Chương 4: ðập bê tơng trọng lực Chương 4a: ðập bê tơngđầm lăng (RCC)

CơNG TRìNH THủY NâNG CAO

PGS Dr Nguy?n Th?ng

10/25/2010

NỘI DUNG MÔN HỌC Chương 4b: Bài toán toảnhiệt 3D.

Chương 5: Phân tíchứng suất trongđập bê tơng xảy rađộngđất. Chương 6: ðường hầm thủy cơng

-Giếngđiều áp.

Chương 7: ðườngống áp lực – Nước va trongñườngống.

CơNG TRìNH THủY NâNG CAO

PGS Dr Nguy?n Th?ng

10/25/2010

NỘI DUNG THỰC HÀNH 1 Hướng dẫn sử dụng phần mềm tính

nước va trong ñường ống áp lực

WaterHammer_BK.

2. Hướng dẫn sử dụng phần mềm tính khuếch tán nhiệt 3D bê tông thủy công.

3 Hướng dẫn sử dụng phần mềm mô phỏng Monte Carlo ứng dụng tính ổn định mái dốc đập vật liệu địa phương.

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

10/25/2010

TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Thủy cơng – Tập Trường ĐHXD T/g

Nguyễn Xuân Đặng.

2 Cơ học đất – Trường ĐHTL. 3 Phần mềm SIGMA.

4 Phần mềm SLOPE. 5 Phần mềm SEEP. 6 Phần mềm Crystal Ball.

Tài liệu download tạiđịa chỉWeb:

Web: http://www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong

10/25/2010

NỘI DUNG

Giới thiệu tốn khuếch tán nhiệt khối đổ bê tông:

Thiết lập toán.

Nghiên cứu phân phối nhiệt độ theo thời gian sau đổ.

Aûnh hưởng loại điều kiện biên lên toán.

Aûnh hưởng quy mơ khối đổ. ….

Chương 4: Đập bê tơng trọng lực

(2)

10/25/2010

GIỚI THIỆU HIỆN TƯỢNG

Khi đổ bê tông khối lớnhiện tượng toả nhiệtnhiệt độ khối đổ tăng.

Khi bê tông đông cứng & nhiệt độ khối đổ KHÁC nhiệt độ môi trường (cao hơn)

nhiệt độ tiếp tục giảmhiện tượng

co ngót bê tơnghiện tượng ứng suất nhiệt.

Chương 4: Đập bê tông trọng lực

PGS Dr Nguyễn Thống

10/25/2010

GIỚI THIỆU HIỆN TƯỢNG Trong thi cơng cần phải “kiểm sốt”

hiện tượng giới hạn để đảm bảo ứng suất co ngót của bê tơng khơng vượt giá trị cho phép ( không gây nứt nẻ làm giảm khả làm việc của bê tơng).

10/25/2010

CÁC THÔNG SỐ LIÊN QUAN

- Giá trị nhiệt độ nâng tuyệt đối nhiệt thủy hoá ximăng.

- Trị số biến dạng, co ngót qua kỳ tuổi của bê tông.

- Mơdule đàn hồi bê tông qua kỳ tuổi. - Độ rão bê tơng qua kỳ tuổi.

10/25/2010 10

GIA TĂNG NHIỆT ĐỘ TUYỆT ĐỐI KHI THỦY HOÁ

T(t) giá trị gia nhiệt độ gia tăng (0C) bê tông sau thời gian đổ t(ngày).

C(kg) : lượng ximăng cho 1m3đổ bê tông.

Q(J/kg) : lượng nhiệt toả kg ximăng–bảng sau. c (J/kg.C): tỉ nhiệt bê tông: 0.92 1.

ρρρρ=2400 2500 kg/m3(trọng lượng riêng đơn vị bê tơng). CƠNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

) e 1 ( c CQ ) t (

T − −mt

ρ =

10/25/2010 11

DẠNG TỔNG QUÁT CỦA T(t) CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

t(ngày) T(t)

ρ =

c CQ Tmax

0

10/25/2010 12

m : hệ số kinh nghiệm liên quan với ximăng, nhiệt độ lúc đầm đỗ bê tông: 0.2 0.4

t(ngày): số ngày từ lúc đỗ đến lúc tính nhiệt độ.

NHIỆT THỦY HỐ CHO kg XIMĂNG

461 -377 335 289 247 243 205 201 188 Ximăng thường Ximăng xỉ

525 425 325 275 225 Loại

(3)

10/25/2010 13 CHÚ Ý

t=0

nhiệtñộtăng nhanh trong khốiđổ

t>>1 khơng cịn gia tăng nhiệt trong khốiđổ

mt mt

e c mCQ dt

) t ( dT ) e 1 ( c CQ ) t (

T − −

ρ = ⇒

− ρ =

Max dt

) t (

dT ⇒

0 dt

) t (

dT ⇒

10/25/2010 14

Ví dụ: Một khối đổ bê tơng kích thước lớn, loại ximăng xỉ Lượng ximăng dùng là C=275kg/m3 bê tông Lấy tỉ nhiệt bê tơng

c=0.96 m=0.3 Tính gia tăng nhiệt độ: a Sau t=15 ngày.

b Sau t>>1 ( gia tăng Max).

10/25/2010 15

Giaûi:

C 54 . 39 ) 718 . 2 1 ( 2400 * 96 . 0

335 * 275 ) 15 (

T = − −0.3*15 =

C 98 . 39 ) 718 . 2 1 ( 2400 * 96 . 0

335 * 275 ) (

T ∞ = − −∞ =

10/25/2010 16

TÍNH ỨNG SUẤT SINH RA DO CO DÃN BÊ TƠNG VÌ NHIỆT (CƠNG THỨC ĐƠN GIẢN)

σσσσ(N/mm2) ứng suất.

νννν hệ số Poisson bê toâng : 0.15 0.2

∆T nhiệt sai lớn (sai biệt nhiệt độ lớn nhất

và nhiệt độ bình qn mơi trường) S(t): hệ số rão bê tông (xem bảng).

R: hệ số ràng buộc bên ngồi bê tơng (xem bảng). CƠNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

R ). t ( S 1

T . ). t ( E

ν −

∆ α = σ

10/25/2010 17

E(t): Module đàn hồi bê tông qua kỳ tuổi

Ec(N/mm2): module đàn hồi cuối bê tơng, có thể

lấy gần module đàn hồi 28 ngày. t: thời gian (ngày)

(gần tra bảng sau)

) e 1 ( E ) t (

E = c − −0.09t CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

10/25/2010 18

COÂNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

3 C30 2.8

C25 2.55

C20

Module đàn hồi 104(N/mm2) Cấp

cường độ Module đàn hồi 104(N/mm2) Cấp

cường độ

2.2 C15

1.75 C10

1.45

C7.5

cường độ

(4)

10/25/2010 19 CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

3.6

C60

3.55 C55

3.45 C50

cường độ

3.35 C45

3.25 C40

3.15 C35

cường độ

10/25/2010 20

0.25-0.5 0

1 R

Nền đất thường Nền lớp đệm

động Nền đá

1 0.473 0.367 0.301

0.252 S(t)

30 27 24 21

18 t (ngaøy)

0.213 0.215 0.214 0.208

0.186 S(t)

15 12 9

6 3 t (ngày)

HỆ SỐ RÃO BÊ TÔNG

10/25/2010 21

TRỊ SỐ BIẾN DẠNG BÊ TÔNG εεεεy(t)

Mi: hệ số tra bảng (xem sau)

trị sơco ngót cuốicùng trạngthái tiêu chuẩn (3.24*10-4)

n t 01 0

y

y(t) (1 e )M .M .M M

− − ε = ε

0 y

ε

10/25/2010 22

ĐƯƠNG LƯỢNG NHIỆT SAI TƯƠNG ỨNG Ty(t)

αααα=10-5 : heÄ số nơÛ tuyến tinh cuÛa bê tông

) C ( ) t ( )

t (

Ty y 0

α ε

− =

10/25/2010 23

BẢNG TÍNH Mi

0.9 0.93

1 1.13 1.35 1.68 2.05 150

2000 3000 4000 5000 6000 7000 1.25

1.12 1.1

1 1 1 0.78 Ximăng xỉ

Ximăng cứng nhanh Ximăng nhiệt thấp Ximăng xỉ vôi Ximăng thường Ximămh tro núi lửa Ximăng chịu axit

M2 Độ mịn ximăng M1

Loại ximăng

10/25/2010 24

BẢNG TÍNH Mi

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 H2O/xi

maêng

0.65 0.85 1 1.21 1.42 1.62 1.82 1.9

1 1 1 1 0.95

0.8

Cát Cát sỏi Không cốt liệu Đá hoa cương Đá vôi Đá bạch vân Thạch anh Ximăng xỉ

M4 M3

(5)

10/25/2010 25

BẢNG TÍNH Mi

0.9 1 1.2 1.45 1.75 2.1 2.55

15 20 25 30 35 40 45 Ximăng xỉ

M5 Lượng vữa ximăng Loại ximăng

10/25/2010 26

BẢNG TÍNH Mi

1.25 1.18 1.1

1 0.88 0.77 0.70.54

M7

25 30 40 50 60 70 80-90

1.111.00 1.090.98 1.070.96 1.040.94 1.000.90 0.960.89 0.930.84 1-2

3 4 5 7 10 14-180

W%

M6(*)

T(ngaøy)

10/25/2010 27

BẢNG TÍNH Mi

Đầm máy Đầm thủ công Bảo dưỡng nước

Hấp cao áp P/p thao tác

1 1.1 0.85 0.54 M9

0.540.21 0.760.78

11 1.031.03 0

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.60.7 1-2

3 4 5 7 10 14-180

M8(*) r

T(ngaøy)

r(cm-1): nghịch đảo b/k thủy lực=L/A 10/25/2010 28

BẢNG TÍNH Mi

1 0.85 0.76 0.68 0.61 0.55

0 0.05

0.1 0.15

0.2 0.25 1-2

3 4 5 7 10 14-180

M10 EaAa/

EbAb T(ngày)

10/25/2010 29

GHI CHÚ

(*) M6, M8: giá trị trước cứng hoá tự nhiên, giá trị sau cứng hoá trạng thái gia nhiệt.

t (ngày): thời gian bảo dưỡng sơ kỳ sau đổ bê tông.

W% độ ẩm tương đối môi trường.

r(cm-1)=L/A nghịch đảo bán kính thủy lực L: chu vi tiết diện cấu kiện.

A: diện tích cấu kiện.

EaAa/EbAb: suất phối trí cốt thép (E mudule đàn hồi, A

tiết diện)

Ù

10/25/2010 30

Ví dụ: Một khối đổ bê tơng kích thước lớn, loại

ximăng xỉ Lượng ximăng dùng 275kg/m3

bê tông, tỉ lệ nước ximăng 0.6 Ec=2.55.104N/mm2, Ty=90C, S(t)=0.3,

R(t)=0.32, nhiệt độ bê tông đổ vào khn là 140C, nhiệt độ bình qn môi trường khi

đổ bê tông 150C, dự báo cho nhiệt độ bình

quân tháng thời kỳ bảo dưỡng thấp là 30C

(6)

10/25/2010 31

Lấy tỉ nhiệt bê tông c=0.96 phương trình tăng nhiệt lấy m=0.3

a Tính ứng suất co ngót lớn sinh ra.

b Ưùng suất co ngót nhiệt thời kỳ bảo dưỡng lộ thiên.

Theo kết tính trước biết rằng T(15)=39.540C T

max=39.980C

10/25/2010 32

Giải: Tra bảng có M1=1.25, M2, M3, M5, M8,

M9 đều 1, M4=1.42, M6=0.93, M7=0.7

và M10=0.95.

Trị số biến dạng co ngót bêtông:

4 15 10 . 498 . 0 95 . 0 * 7 . 0 * 93 . 0 * 42 . 1 * 25 . 1 * ) 718 . 2 1 ( 10 . 24 . 3 ) 15 ( − − − = − = ε 10/25/2010 33

Đương lượng nhiệt sai co ngót bêtơng sau 15 ngày:

Module đàn hồi bêtông sau 15 ngày tuổi:

C 5 10 10 . 498 . 0 ) 15 (

T 5

4

y = − ≅

− 15 * 09 mm / N 10 . 89 . 1 ) 718 . 2 1 ( 10 * 55 . 2 ) 15 ( E = − = − 10/25/2010 34

Nhiệt sai tổng hợp lớn bêtơng:

Ứng suất co ngót nhiệt giáng lớn của bêtơng:

C 65 . 34 15 9 98 . 39 3 2 14

T=− − − + =

∆ c mm / N 1 . 1 f 1 978 . 0 32 . 0 * 3 . 0 * 15 . 0 1 65 . 34 . 10 . 1 . 10 . 55 . 2 = < ≅ = − = σ − OK 05 . 1 1 . 1 978 . 0 / 1 . 1

K= = > ⇒

10/25/2010 35

Ứng suất co ngót nhiệt giáng thời kỳ bảo dưỡng lộ thiên bêtơng:

Kết luận: Có khả sinh vết nứt (phải có giải pháp đểσσσσ(15)<0.83/1.05=0.79).

C 36 . 42 3 5 98 . 39 3 2 14

T=− − − + =−

∆ mm / N 83 . 0 1 . 1 % 75 96 . 0 32 . 0 * 3 . 0 * 15 . 0 1 36 . 42 * 10 * 1 * 10 * 55 . 2 ) 15 ( = > = − = σ − 10/25/2010 36

PHƯƠNG TRÌNH LÝ THUYẾT KHUẾCH TÁN & ĐỐI LƯU

CHAÁT 3D

(7)

10/25/2010 37 BÀI TỐN 1D

Xét trườngdịngchảy 1D: CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

∆∆∆∆x Q (m3/s)

X Mặt cắtñại

biểu trong ñoạn∆∆∆∆x

S

Thê3 tích vi

phânkhảosát 1 2

10/25/2010 38

Gọi C(g/l) =f(t,x) nồng độ chất Khối lượng chất khối xét sau :

(S ∆∆∆∆x.C) [0]

với S diện tích trung bình.

Biến thiên chất khối sau thời gian dt: [0]

[ ]1 dt ]. C ) x . S [(

t ∆

∂ ∂

10/25/2010 39

CHÚ Ý

dx x

) x ( V ) x ( V

∂ ∂ +

dx V(x)

10/25/2010 40

Khối lượng chất vào thể tích xét (giá trị khuếch tán tính theo Flick):

D hệ số khuếch tán.

Khối lượng chất khỏi thể tích xét (giả thiết D=hs theo X):

[ ]2 ) SC ( x D QC

∂ ∂ −

[ ]3 x ). SC ( x D ) SC ( x D x ) QC ( x

QC 2

2

∆ ∂

∂ − ∂

∂ − ∆ ∂

∂ +

10/25/2010 41

Ta coù: [1] =([2] – [3])∆∆∆∆t

Với S =const U=Q/S:

Đây phương trình khuyếch tán & đối lưu 1D.

x t ) SC ( x D x t ) QC ( x x t ). SC (

t

2

∆ ∆ ∂

∂ + ∆ ∆ ∂

∂ − = ∆ ∆ ∂

∂

2

x C D x C U t C

∂ ∂ = ∂ ∂ + ∂ ∂

Sơ> hạngđối lưu Sơ> hạng Khuếchtán

10/25/2010 42

Từ đó tổng quát hoá cho toán khuyếch tán & đối lưu không gian 2D [C=f(t,x,y)] & 3D [C=f(t,x,y,z)] sau:

2 y 2 x

y C D x

C D y C V x C U t C

∂ ∂ + ∂ ∂ = ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂

2

z 2

y 2

x

z C D y

C D x

C D z C W y C V x C U t C

Định dạng
Số trang	7
Dung lượng	324,51 KB