Bài giảng Công trình thủy nâng cao: Chương 5 - PGS.TS. Nguyễn Thống

Khi tính toaùn theo SNIP thì coù theå thaáy raèng baûn thaân taûi troïng ñoäng ñaát ñöôïc tính nhö moät söï toång hôïp theo quy taéc caên baäc hai cuûa toång bình phöông caùc baøi toaùn [r]

(1)

1 TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM

Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng - BM KTTNN

PGS TS.NGUYỄN THỐNG

Mail: nguyenthong@hcmut.edu.vnor nthong56@yahoo.fr Web: //www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong

Tél (08) 38 640 979 - 098 99 66 719

NỘI DUNG MÔN HỌC

Chương 1: Thấm qua cơng trình. Chương 2: Áplực khe rỗng.

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

dụng trongñánh giá ổn ñịnh mái dốc.

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

CơNG TRìNH THủY NâNG CAO

PGS Dr Nguy?n Th?ng

NỘI DUNG MƠN HỌC

Chương 4b: Bài tốn toảnhiệt 3D.

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

-Giếngñiều áp.

Chương 7: ðườngống áp lực – Nước va trongđườngống.

CơNG TRìNH THủY NâNG CAO

PGS Dr Nguy?n Th?ng

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

TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Giáo trình Cơng trình thủy. 2 Giáo trình Cơ học đất. 3 Phần mềm SIGM.

4 Phần mềm SLOPE.

5 Phần mềm SEEP.

6 Phần mềm CRYSTAL BALL. CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

TÌNH HÌNH ĐỘNG ĐẤT TẠI VIỆT NAM

CƠNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 5: Ứng suất đập bêtông động đất

(2)

CƠNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 5: Ứng suất đập bêtơng động đất

PGS Dr NguyCẩm Phả ễn Thống 5,5 Sông Lô 5,5

5,5 Đông Bắc trũng

Hà Nội 5,5 Cao Bằng-Tiên Yên 5,5 Rào Nạy 6,0 Sông Cả-Khe Bố

6 Sơng Hồng-Sông Chảy 6,0 Đông Triều 6,5 Sông Mã-Fumâytun 6,8 Sơn La Đ/đấtcực đại (độ Richter) Tên vùng

Đ/đất cực đại (độ Richter)

Tên vùng

PGS Dr Nguyễn Thống 5,5

Tam Kỳ-Phước Sơn 5,5 Đà Nẵng 5,5 Huế 5,5 Trà Bồng 5,5 Khe Giữa-Vĩnh Linh 5,5 Sông Hiếu 5,5 Hạ lưu sông

Mã 5,5 Mường Nhé 5.5 Sông Đà 5.5 Phong Thổ-Than Uyên Đ/đấtcực đại (độ Richter) Tên vùng

Đ/đất cực đại (độ Richter) Tên vùng

PGS Dr Nguyễn Thống

5,5 Phú Quý 2

5,5 Phú Quý 1

5,5 Sông Hậu 5,5 Vũng Tàu-Tôn Lê Sáp 5,5 Thuận Hải-Minh Hải 5,5

Tuy Hồ - Củ Chi

5,5 Kinh tuyeán

109,5 5,5

Ba Tơ - Củng Sơn

5,5 Sông Ba

5,5 Soâng Poâ Coâ

Đ/đấtcực đại (độ Richter) Tên vùng

Đ/đất cực đại (độ Richter)

Teân vuøng

Động đất cực đại động đất lớn có thể xảy

Độngđất mạnh 5,5 độ Richter gây chấn

động cấp 7, làm hư hại nhẹ nhà cửa.

Động đất 6,0 độ Richter gây chấn động cấp 8, làm hư hại nặng nhà cửa.

Động đất 6,8 độ Richter gây chấn động cấp

8-9, làm hư hại nhà cửa nặng cấp 8.

Khi cơng trình chịu tác động động

đất, tải trọng động đất tác dụng là thành phần lực quán tính

Lực quán tính phát sinh bản

thân cơng trình áp lực thuỷ động đối với cơng trình chịu ảnh hưởng của nước.

Khi phân tích ứng suất, biến dạng cơng trình chịu ảnh hưởng động đất theo các mode dao động

Tại vị trí, lực quán tính các mode dao động không xuất một phương.

(3)

LỰC QUÁN TÍNH TRONG

CÁC MODE DAO ĐỘNG Tải trọng động đất nước tính tốn theo cáTIÊU CHUẨN TÍNH ĐỘNG ĐẤT công thức khác Tuy nhiên tác dụng động đất đề cập đến lý thuyết động lực học, hay nói khác theo phương pháp phổ (khác với lý thuyết tĩnh không ý đến biến dạng cơng trình).

Hiện nay, việc tính tốn tải trọng động đất thường xác định theo số tiêu chuẩn chính: Tiêu chuẩn SNIP (Nga), tiêu chuẩn UBC (Mỹ) Mỗi tiêu chuẩn có đặc thù riêng biệt.

TIÊU CHUẨN SNIP

Về tiêu chuẩn SNIP Nga là dựa tổng hợp (SRSS) dạng dao động Và Bộ Xây dựng cũng cho phép áp dụng tiêu chuẩn này phải tính với dạng dao động đầu tiên.

TIÊU CHUẨN SNIP

Khi tính tốn theo SNIP thấy bản thân tải trọng động đất tính sự tổng hợp theo quy tắc bậc hai tổng bình phương tốn tĩnh dạng dao động riêng biệt.

Vì thế, chưa sát với phản ứng thực cơng trình Bản chất tải trọng động đất lực quán tính tác dụng vào cơng trình.

Trong lực quán tính gia tốc yếu tố quan trọng Trong đó, SNIP lại khơng đề cập đến yếu tố Bởi vậy, mặt động học SNIP khơng tốt lắm.

Khi tính tải trọng động đất vị trí đặt lực phải đặt vào tâm khối lượng của công trình Đối với kết cấu có hình dạng phức tạp việc xác định tâm khối lượng vấn đề khơng đơn giản.

(4)

SNIP thực phương pháp tựa tĩnh Việc lựa chọn dạng dao động để đưa vào tính tốn động đất theo SNIP sẽ ảnh hưởng lớn đến giá trị tải trọng động đất.

TIÊU CHUẨN UBC

Về tiêu chuẩn UBC Mỹ nó tính tải trọng động đất lực cắt chân cơng trình phân bố cho vị trí trong cơng trình.

Điểm đặc biệt quan trọng tiêu chuẩn UBC cho phép sử dụng phổ phản ứng (Response spectra).

Phổ sử dụng nước Mỹ nhiều nước giới Để có phổ phải qua nhiều thời gian thực nghiệm còn sử dụng cho loại đất khác nhau.

Khi tính tốn thấy SAP có chức năng tính tải trọng động đất theo spectrum (phổ) Nhờ mà phân tích kết cấu góc độ động học cách hồn hảo.

PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA HỆ BẬC TỰ DO

Một hệ thống động lực học định nghĩa là một thống có khối lượng thành phần có khả chuyển động tương nhau.

Bậc tự định nghĩa số toạ độ cần thiết để xác định hình dạng hay vị trí hệ thống tại thời điểm bất kỳ, mơ tả tồn bộ chuyển động hệ thống là số toạ

độ cần theo dõi thành phần các khối lượng gộp tạo nên hệ thống.

CƠNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 5: Ứng suất đập bêtơng động đất MƠ PHỎNG HỆ DAO ĐỘNG BẬC TỰ DO

m: khối lượng, k tính đàn hồi (độ cứng)

(5)

CHUYỂN VỊ HỆ q

Từ sơ đồ, trạng thái cân hệ: fi+ fc+ fk= p(t)

Trong đó:

Lực đàn hồi fk xác định theo định luật

Hooke:

fk= k q(t)

Với q(t) chuyển vị

Lực tắt dần fcxác định theo tỷ lệ vận tốc:

Lực quán tính fitỷ lệ với gia tốc:

[ ]q(t) c.q(t) dt

d . c

fc= = ′

[ ]q(t) m.q (t) dt

d . m

f 2

2

i= = ′′

ĐƯA VAØO P/T CÂN BẰNG LỰC

Phương trình cân hệ dao động có một bậc tự do:

Với đặc trưng hệ thống:

mkhối lượng, c cơ chế tắt dần, k độ

cứng.

q(t) chuyển vị, p(t) ngoại lực.

) t ( p ) t ( q . k ) t ( q . c ) t ( q .

m ′′ + ′ + = PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA HỆNHIỀU BẬC TỰ DO CƠNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 5: Ứng suất đập bêtông động đất

HỆ DAO ĐỘNG NHIỀU BẬC TỰ DO Thành lập phương trình chuyển động hệnhiều bậc tự q trình phân tích bậc tự hệ thống

Đưa điều kiện cân động lực học

ứng với bậc tự do.

Kết xác định hệ phương trình với N phương trình dao động ứng với N bậc tự của hệ thống.

(6)

fi,1+ fc,1+ fk,1= p1(t)

fi,i+ fc,i+ fk,i= pi(t)

fi,N+ fc,N+ fk,N= pN(t)

N: bậc tự do

fi,i, fc,i, fk,i: lực tương ứng với bậc tự do.

Để thuận tiện q trình tính tốn, các lực tác dụng biểu diễn bằng các hệ số ảnh hưởng:

hệ số ảnh hưởng độ cứng kii,

hệ số ảnh hưởng tắt dần cii,

hệ số ảnh hưởng khối lượng mii.

LỰC ðÀN HỒI TRONG HỆ

DAO ðỘNG NHIỀU BẬC TỰ DO

, 1

1

,

1

,

1

. ( ) .

. ( )

N

k i i

i

N

k i i i i i

N

k N N i i

i

f k q t

=

∑ ∑ ∑

LỰC TẮT DẦN TRONG HỆ

) t ( q c f

i N

1 i

ii i

, c

i N

1 i

i 1

, c

∑ ∑

= =

(7)

LỰC QUÁN TÍNH TRONG HỆ

) t ( q m f

i N

1 i

Ni N

, i

i N

1 i

ii i

, i

i N

1 i

i 1

, i

∑ ∑ ∑

= = =

Với giả thiết ứng xử tuyến tính, phương pháp giải bài tốn theo nguyên lý nghiệm chồng.

Hệ phương trình viết dạng ma trận:

Đây hệ phương trình cân hệ dao động nhiều bậc tự với [M], [C], [K] ma trận khối lượng, ma trận tắt dần ma trận độ cứng hệ thống.

[ ]M.q′′(t)+[ ]C.q′(t)+[ ]K.q(t)=[ ]p(t)

PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA HỆ NHIỀU BẬC TỰ DO VIẾT TRONG HỆ TỌA ĐỘ MODE

DAO ĐỘNG

Phân tích tần số dao động hình dạng mode dao động

Với hệ dao động nhiều bậc tự do, giả thiết hệ dao động tự do:

không có lực tắt dần. khơng có ngoại lực tác dụng.

Khi phương trình chuyển động viết dưới dạng:

[ ]M .q′′(t)+[ ]K .q(t) = 0 [1]

Trong q trình phân tích, giả thiết trạng thái dao động hệ dao động điều hồ với:

Với mơ tả hình dạng dao động hệ thống hay biên độ dao động

ω ω ω

ωlà tần số góc, θθθθchỉ pha góc dao động. CƠNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 5: Ứng suất đập bêtông động đất

Định dạng
Số trang	7
Dung lượng	305,55 KB