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 trình học tập nghiên cứu luận văn đề tài “Tính tốn trạng thái ứng suất – biến dạng trạm bơm dạng không gian có kể đến động đất phương pháp phần tử hữu hạn”, tác giả nhận hướng dẫn giúp đỡ tận tình, chu đáo nhà khoa học, chuyên gia đồng nghiệp Tác giả đặc biệt xin bày tỏ lòng cảm ơn tới thầy giáo Giáo sư, Tiến sĩ Phạm Ngọc Khánh tận tình hướng dẫn, bảo cho tác giả nhiều vấn đề quý báu nghiên cứu khoa học nói chung thân luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo khoa Cơng trình, mơn Sức bền-Kết cấu, phịng Đào tạo Đại học Sau đại học trường Đại học Thuỷ Lợi tạo điều kiện giúp đỡ tác giả tài liệu, thông tin khoa học kỹ thuật đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho luận văn Cuối tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp động viên, tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hồn thành luận văn Do trình độ có hạn nên luận văn tránh khỏi tồn hạn chế, tác giả mong nhận ý kiến đóng góp, trao đổi chân thành Tác giả mong vấn đề tồn tác giả phát triển mức độ nghiên cứu sâu góp phần đưa kiến thức khoa học vào phục vụ sản xuất Hà Nội, tháng 11 năm 2012 Nguyễn Văn Đạt Học viên: Nguyễn Văn Đạt Lớp: Cao học 17C2 MỤC LỤC MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục đính nghiên cứu đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Kết dự kiến đạt CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TRẠM BƠM VÀ MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ ĐỘNG ĐẤT 1.1 Lịch sử hình thành phát triển trạm bơm…………………………………4 T 1.2 Các loại trạm bơm xây dựng khu vực Bắc ninh T T T 1.2.1 Giới thiệu loại trạm bơm T T T 1.2.2 Các loại trạm bơm xây dựng tỉnh Bắc Ninh 1.3 Các hư hỏng gặp số tồn khách quan thiết kế chưa tính tốn tới cần bổ sung 1.3.1 Đối với cơng trình thủy cơng 1.3.2 Đối với máy bơm thiết bị điện 10 1.4 Một số hình ảnh trạm bơm xây dựng Bắc Ninh 11 1.5 Một số khái niệm động đất 15 1.5.1 Khái niệm động đất thông số đo động đất 15 1.5.2 Biểu đồ động đất 17 1.5.3 Thang động đất cấp động đất 17 1.5.4 Gia tốc cực đại PGA 19 1.5.5 Bảng phân vùng động đất Việt Nam 20 1.5.6 Nguyên nhân gây động đất 26 1.6 Một số trận động đất lớn lịch sử 26 1.7 Ảnh hưởng động đất đến cơng trình xây dựng 28 Học viên: Nguyễn Văn Đạt Lớp: Cao học 17C2 CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP HIỆN HÀNH TÍNH TỐN TRẠM BƠM 2.1 Các phương pháp tính tốn trạng thái ứng suất - biến dạng trạm bơm 31 2.1.1 Phương pháp giải tích 31 2.1.2 Phương pháp số 32 2.2 Quá trình phát triển phương pháp xác định tải trọng động đất 35 2.2.1 Các phương pháp tĩnh lực tương đương 36 2.2.2 Các phương pháp động lực học 38 2.2.3 Lựa chọn phương pháp xác định tải trọng động đất 42 2.3 Lựa chọn phương pháp tính tốn cho luận văn 46 CHƯƠNG TÍNH TỐN TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT – BIẾN DẠNG CỦA TRẠM BƠM DẠNG KHÔNG GIAN CÓ KỂ ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘNG ĐẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN 3.1 Những khái niệm phương pháp phần tử hữu hạn 47 3.1.1 Khái niệm 47 3.1.2 Nội dung phương pháp phần tử hữu hạn 47 3.1.3 Tính kết cấu theo mơ hình tương thích 49 3.1.4 Tính tốn ứng suất biến dạng có kể đến tải trọng động đất- Phương pháp phân tích động 56 3.2 Giới thiệu phần mềm SAP 2000 version 12.0.0 58 3.3 Phân tích lựa chọn mơ hình cho tốn 60 3.3.1 Mơ hình nửa khơng gian biến dạng tuyến tính 60 3.3.2 Mơ hình Winkle 61 3.3.3 Mơ hình hai hệ số Pasternack 62 3.4 Lập thuật tốn tính trạm bơm làm việc đồng thời với phương pháp PTHH 63 3.4.1 Đường lối chung 63 3.4.2 Dạng phần tử hàm xấp xỉ chuyển vị 64 3.4.3 Tính biến dạng toàn phần vỏ gấp 67 3.4.4 Hệ phương trình tính chuyển vị nút 70 Học viên: Nguyễn Văn Đạt Lớp: Cao học 17C2 3.4.5 Nội lực vỏ 71 3.5 Lập thuật toán tính trạm bơm dạng vỏ gấp làm việc đồng thời với cọc phương pháp PTHH 72 3.5.1 Đường lối chung 72 3.5.2 Ma trận cứng cọc 73 3.6 Áp dụng để tính tốn trạng thái ứng suất – biến dạng trạm bơm cho công trình đầu mối trạm bơm tiêu Hiền Lương 74 3.6.1 Giới thiệu cơng trình trạm bơm tiêu Hiền Lương 74 3.6.2 Quy mơ cơng trình 75 3.6.3 Tài liệu địa chất phục vụ tính tốn 72 3.7 Các thông số đầu vào kết tính tốn 77 3.7.1 Thiết lập sơ đồ tính toán trạm bơm 77 3.7.2 Các tiêu chuẩn áp dụng 77 3.7.3 Các tài liệu tính tốn 78 3.7.4 Mơ hình tính tốn trạm bơm dạng không gian 85 3.7.5 Kết tính tốn trạm bơm dạng khơng gian 86 3.7.6 Kết tính tốn trạm bơm dạng khung phẳng 100 3.7.7 Nhận xét kết tính tốn 103 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận 104 Kiến nghị 105 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 106 Tiếng Anh 107 Tiếng Nga 107 Học viên: Nguyễn Văn Đạt Lớp: Cao học 17C2 THỐNG KÊ CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Bảng thang Richter Trang: 18 Bảng 1.2 Bảng chuyển đổi tương đương thang động đất Trang: 19 Bảng 1.3 Bảng chuyển đổi đỉnh gia tốc sang cấp động đất Trang: 19 Bảng 1.4 Bảng phân vùng động đất Việt Nam Trang: 20 Bảng 1.5 Một số trận động đất gây thiệt hại lớn lịch sử Trang: 28 Bảng 3.1 Bảng tổng hợp tiêu lý đất dùng Trang: 75 tính tốn Bảng 3.2 Bảng tính lực tác dụng lên đáy móng trạm bơm Bảng 3.3 So sánh kết nội lực trường hợp tính tốn Trang: 102 Trang: 82 chưa kể tới động đất Bảng 3.4 So sánh kết nội lực trường hợp tính tốn Trang: 102 có kể tới động đất Bảng 3.5 So sánh kết chuyển vị đáy nhà trạm Trang: 102 trường hợp tính Học viên: Nguyễn Văn Đạt Lớp: Cao học 17C2 THỐNG KÊ CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ bố trí hệ thống cơng trình trạm bơm Trang: 05 Hình 1.2 Hình ảnh trạm bơm Hán Quảng Trang: 11 Hình 1.3 Máy lắp đặt trạm bơm Hán Quảng Trang: 12 Hình 1.4 Hình ảnh trạm bơm Tân Chi Trang: 12 Hình 1.5 Máy lắp đặt trạm Tân Chi Trang: 13 Hình 1.6 Hình ảnh trạm bơm Trịnh Xá Trang: 13 Hình 1.7 Máy lắp đặt trạm Trịnh Xá Trang: 14 Hình 1.8 Hình ảnh trạm bơm Hiền Lương Trang: 14 Hình 1.9 Máy lắp đặt trạm Hiền Lương Trang: 15 Hình 1.10 Chấn tâm, chấn tiêu Trang: 16 Hình 1.11 Biểu đồ gia tốc động đất ghi lại theo thời gian Trang: 17 Hình 1.12 Bản đồ đường đẳng chấn trận động đất Điện Biên Trang: 21 ngày 1/11/1935 Hình 1.13 Bản đồ đường đẳng chấn trận động đất Phú Yên Trang: 22 ngày 2/4/1970 24/5/1972 Hình 1.14 Bản đồ phân bố đứt gãy điạ chất lớn lãnh thổ Việt Trang: 23 Nam Hình 1.15 Bản đồ phân bố chấn tâm quan trắc lãnh thổ Việt Trang: 24 Nam Hình 1.16 Bản đồ phân vùng gia tốc nên cực đại lãnh thổ Việt Trang: 25 Nam Hình 1.17 Hình ảnh sau trận động đất Haiti năm 2010 Trang: 27 Hình 1.18 Hình ảnh sau trận động đất Chile năm 2010 Trang: 27 Hình 1.19 Động đất làm phá huỷ cơng trình xây dựng Trang: 29 Hình 1.20 Động đất làm phá huỷ cơng trình giao thơng Trang: 30 Hình 1.21 Động đất làm phá huỷ cơng trình thuỷ lợi Trang: 30 Hình 2.1 Hình dạng dao động riêng Trang: 39 Hình 2.2 Phản ứng cơng trình thời gian động đất Trang: 40 Hình 2.3 Phổ gia tốc S a Trang: 41 Học viên: Nguyễn Văn Đạt R Lớp: Cao học 17C2 Hình 2.4 Cách thành lập phổ gia tốc M.Bio Trang: 41 Hình 3.1 Một dạng cầu máng có kết cấu vỏ gấp Trang: 49 Hình 3.2 Mặt phẳng kết cấu dầm tường Trang: 50 Hình 3.3 Mặt phẳng kết cấu chịu uốn Trang: 50 Hình 3.4 Thành phần chuyển vị vỏ điểm Trang: 51 Hình 3.5 Trục tọa độ Trang: 51 Hình 3.6 Nội lực điểm vỏ Trang: 51 Hình 3.7 Sơ đồ giải tốn kết cấu theo phương pháp PTHH Trang: 55 Hình 3.8 Mơ hình Win le Trang: 61 Hình 3.9 Mơ hình hai hệ số Pasternak Trang: 62 Hình 3.10 Phần tử chữ nhật có điểm nút Trang: 64 Hình 3.11 Mặt cắt ngang trạm bơm Trang: 79 Hình 3.12 Mặt cắt dọc trạm bơm Trang: 79 Hình 3.13 Phổ phản ứng theo phương ngang Trang: 81 Hình 3.14 Phổ phản ứng theo phương đứng Trang: 81 Hình 3.15 Khai báo liên kết lò so SAP 2000 Trang: 84 Hình 3.16 Chính diện phía bể hút Trang: 85 Hình 3.17 Chính diện phía bể xả Trang: 85 Hình 3.18 Kết chuyển vị trường hợp thi cơng xong Trang: 86 Hình 3.19 Kết chuyển vị trường hợp vận hành Trang: 86 Hình 3.20 Kết chuyển vị trường hợp thi công xong - động đất Trang: 87 Hình 3.21 Kết chuyển vị trường hợp vận hành - động đất Trang: 87 Hình 3.22 Mơ men M22 nhà trạm (TH thi cơng) Trang: 88 Hình 3.23 Mô men M11 nhà trạm (TH thi công) Trang: 88 Hình 3.24 Mơ men M22 nhà trạm (TH thi cơng) Trang: 88 Hình 3.25 Mơ men M11 nhà trạm (TH vận hành) Trang: 89 Hình 3.26 Mơ men M22 nhà trạm (TH thi công xong - động đất) Trang: 89 Hình 3.27 Mơ men M11 nhà trạm (TH thi cơng xong - động đất) Trang: 89 Hình 3.28 Mơ men M11 nhà trạm (TH vận hành - động đất) Trang: 90 Hình 3.29 Mơ men M11 nhà trạm (TH vận hành - động đất) Trang: 90 Học viên: Nguyễn Văn Đạt Lớp: Cao học 17C2 Hình 3.30 Mơmen M22 đáy (Trường hợp thi cơng) Trang: 91 Hình 3.31 Mơmen M11 đáy (Trường hợp thi cơng) Trang: 91 Hình 3.32 Mômen M22 đáy (Trường hợp vận hành) Trang: 92 Hình 3.33 Mơmen M11 đáy (Trường hợp vận hành) Trang: 92 Hình 3.34 Mơmen M22 đáy (Trường hợp thi cơng xong - Trang: 93 động đất) Hình 3.35 Mômen M11 đáy (Trường hợp thi công xong - Trang: 93 động đất) Hình 3.36 Mơmen M22 đáy (Trường hợp vận hành - động Trang: 94 đất) Hình 3.37 Mơmen M11 đáy (Trường hợp vận hành - động Trang: 94 đất) Hình 3.38 Mơmen M22 Trụ biên (Trường hợp thi cơng) Trang: 95 Hình 3.39 Mơmen M11 Trụ biên (Trường hợp thi cơng) Trang: 95 Hình 3.40 Mômen M22 Trụ biên (Trường hợp vận hành) Trang: 95 Hình 3.41 Mơmen M11 Trụ biên (Trường hợp vận hành) Trang: 96 Hình 3.42 Mơmen M22 Trụ biên (Trường hợp thi cơng xong - Trang: 96 động đất) Hình 3.43 Mômen M11 Trụ biên (Trường hợp thi công xong Trang: 96 động đất) Hình 3.44 Mơmen M22 Trụ biên (Trường hợp vận hành - động Trang: 97 đất) Hình 3.45 Mômen M11 Trụ biên (Trường hợp vận hành - động Trang: 97 đất) Hình 3.46 Mơmen M22 Trụ pin (Trường hợp thi cơng) Trang: 97 Hình 3.47 Mơmen M11 Trụ pin (Trường hợp thi cơng) Trang: 98 Hình 3.48 Mômen M22 Trụ pin (Trường hợp vận hành) Trang: 98 Hình 3.49 Mơmen M11 Trụ pin (Trường hợp vận hành) Trang: 98 Hình 3.50 Mơmen M22 Trụ pin (Trường hợp thi công xong - Trang: 99 động đất) Học viên: Nguyễn Văn Đạt Lớp: Cao học 17C2 Hình 3.51 Mơmen M11 Trụ pin (Trường hợp thi cong xong - Trang: 99 động đất) Hình 3.52 Mơmen M22 Trụ pin (Trường hợp vận hành - động Trang: 99 đất) Hình 3.53 Mômen M11 Trụ pin (Trường hợp vận hành - động Trang: 100 đất) Hình 3.54 Mơmen M11 đáy, tường bên trụ pin (TH Trang: 100 T.công – chưa động đất) Hình 3.55 Mơmen M11 đáy, tường bên trụ pin (TH Trang: 100 T.công – có động đất) Hình 3.56 Mơmen M11 đáy, tường bên trụ pin (TH Trang: 101 V.hành – chưa động đất) Hình 3.57 Mơmen M11 đáy, tường bên trụ pin (TH Trang: 101 V.hành – có động đất) Học viên: Nguyễn Văn Đạt Lớp: Cao học 17C2 MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Hệ thống công trình trạm bơm là tổ hợp các công trình thủy công và các trang thiết bị điện nhằm đảm bảo lấy nước từ nguồn nước , vận chuyển và bơm nước đến nơi sử dụng hoặc cần tiêu nước th ừa nơi khác Trạm bơm xây dựng rộng rãi miền đất nước ta tính linh hoạt áp dụng cho nhiều loại địa hình, dễ thao tác vận hành bảo dưỡng, suất đầu tư nhỏ so với việc xây dựng cơng trình thủy lợi quy mô lớn… Khác với kết cấu mặt đất có móng chịu tác dụng tương hỗ với đất nền, trạm bơm làm việc điều kiện đất bao bọc xung quanh Đất vừa môi trường trạm bơm tựa lên, vừa môi trường áp lực tải trọng (Bản thân, nước, máy bơm, thiết bị…) từ mặt đất truyền xuống Môi trường biến dạng nên áp lực từ đất đắp tác dụng vào trạm bơm phụ thuộc vào chiều sâu cột đất tác dụng, tính chất lý đất, độ cứng trạm bơm, cách tựa cách đặt trạm bơm Vì trạm bơm chịu tác dụng trọng lượng thân, áp lực đất, áp lực nước ngoài, tải trọng từ mặt đất truyền xuống, tác dụng nhiệt động đất… Việc tính tốn kết cấu trạm bơm để xác định hình dạng kết cấu cơng trình đảm bảo an tồn ổn định q trình vận hành cần thiết có tính ứng dụng thực tế cao Gần xuất động đất xảy thường xuyên Tuy nhiên nghiên cứu ảnh hưởng động đất đến ứng suất biến dạng trạm bơm chưa nhiều Việc áp dụng quy trình tiêu chuẩn dựa nguyên tắc chống động đất cịn chưa xem xét đầy đủ Vì việc “Tính tốn trạng thái ứng suất – biến dạng trạm bơm dạng khơng gian có kể đến động đất phương pháp phần tử hữu hạn” cần thiết xúc nhằm giải tồn công tác nghiên cứu thiết kế trạm bơm khu vực có động đất MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI Trên giới có nhiều quan niệm, tiêu chuẩn quy định tính tốn động đất tác động đến cơng trình khác Việc xem xét tính tốn cho cơng trình khơng phù hợp với thực tế làm việc cơng trình nguyên nhân gây biến dạng, Học viên: Nguyễn Văn Đạt Lớp Cao học: 17C2 99 Hình 3.47: Mơmen M11 Trụ pin (Trường hợp thi cơng) Hình 3.48: Mơmen M22 Trụ pin (Trường hợp vận hành) Hình 3.49: Mơmen M11 Trụ pin (Trường hợp vận hành) Học viên: Nguyễn Văn Đạt Lớp Cao học: 17C2 100 Hình 3.50: Mơmen M22 Trụ pin (Trường hợp thi cơng xong - động đất) Hình 3.51: Mômen M11 Trụ pin (Trường hợp thi cong xong - động đất) Hình 3.52: Mơmen M22 Trụ pin (Trường hợp vận hành - động đất) Học viên: Nguyễn Văn Đạt Lớp Cao học: 17C2 101 Hình 3.53: Mơmen M11 Trụ pin (Trường hợp vận hành - động đất) 3.7.6 Kết tính tốn trạm bơm theo tốn khung phẳng Hình 3.54: Mơmen M11 đáy, tường bên trụ pin (TH T.cơng – chưa động đất) Hình 3.55: Mômen M11 đáy, tường bên trụ pin (TH T.cơng – có động đất) Học viên: Nguyễn Văn Đạt Lớp Cao học: 17C2 102 Hình 3.56: Mơmen M11 đáy, tường bên trụ pin (TH V.hành – chưa động đất) Hình 3.57: Mơmen M11 đáy, tường bên trụ pin (TH V.hành – có động đất) Học viên: Nguyễn Văn Đạt Lớp Cao học: 17C2 102 Bảng 3.3: So sánh kết nội lực trường hợp tính tốn chưa kể tới động đất Bài tốn khơng gian Hạng mục TH thi công xong M11 (T.m) + - Bản đáy TH Vận hành M22 (T.m) - + 17,29 Bài toán phẳng M11 (T.m) - + - 8,08 17,49 TH thi công xong M22 (T.m) + M11 (T.m) - + 11,37 24,86 TH Vận hành M22 (T.m) - + M11 (T.m) - + M22 (T.m) - + - 23,64 Bảng 3.4: So sánh kết nội lực trường hợp tính tốn có kể tới động đất Bài tốn khơng gian Hạngmục - Bản đáy TH thi cơng xong Bài tốn phẳng TH Vận hành TH thi công xong M11 (T.m) M22 (T.m) M11 (T.m) M22 (T.m) + + - + + 22,70 39,45 - 35,22 - M11 (T.m) - + 25,68 42,05 - TH Vận hành M22 (T.m) + M11 (T.m) - + - 41,45 Bảng 3.5: So sánh kết chuyển vị đáy nhà trạm trường hợp tính Bài tốn khơng gian Hạng mục TH TC xong (cm) TH VH (cm) TH TC xong - động đất (cm) TH VH - động đất (cm) Bản đáy 1,72 2,58 4,67 5,57 Học viên: Nguyễn Văn Đạt Lớp Cao học: 17C2 M22 (T.m) + - 103 3.7.7 Nhận xét kết tính tốn Từ bảng 3.3 3.4 thấy rằng: - Với toán khung phẳng, kết nội lực cho giá trị cao phương án tốn khơng gian với giá trị sau: + Cao khoảng 30% ÷ 50% trường hợp trạm bơm thi công xong vận hành (Trường hợp chưa kể tới tác dụng động đất); + Cao khoảng 5% ÷ 20% đối trường hợp trạm bơm thi công xong vận hành (Trường hợp kể tới tác dụng động đất); + Và đặc biệt vùng phân bố nội lực hai tốn hồn tồn khác Như thấy rằng, tính tốn kết cấu trạm bơm việc nghiên cứu tốn phẳng có giá trị nội lực lớn nhiều so với toán khơng gian khơng kể tới việc ảnh hưởng cấu kiện liên quan Từ kết nội lực tiến hành tính tốn cốt thép theo tốn phẳng thiên an tồn nhiều gây lãng phí tính với giá trị nội lực lớn Cịn với tốn khơng gian, kết tính tốn cho ta biết phân bố nội lực theo phương ngang phương dọc, tất vị trí thân (trụ pin, tường bên), sàn công tác, sàn động cơ, sàn lắp máy đáy trạm bơm thể phần tử để làm sở tính tốn cốt thép cho hai phương tất vị trí Mơ hình khơng gian trạm bơm làm việc đồng thời với cọc phản ánh ứng xử trạm bơm với nền, với cọc với thân phận trạm bơm, góp phần nâng cao chất lượng, độ tin cậy hiệu thiết kế trạm bơm nói riêng cơng trình thủy lợi nói chung Điều có ý nghĩa nhà thiết kế đánh giá độ bền, độ ổn định, cách bố trí vật liệu đưa giải pháp cơng trình xác phù hợp với điều kiện làm việc thực tế phận kết cấu trạm bơm Kết tính tốn trạng thái ứng suất – biến dạng trạm bơm trường hợp làm việc, phạm vi nội lực lớn chủ yếu tập trung đáy, phần nối tiếp tường đáy trạm bơm, phần nối tiếp tường sàn lắp máy, sàn động cơ, vị trí cửa vào trạm bơm (đặc biệt khu vực thả phai), cửa trạm bơm, vùng có giá trị ứng suất cực đại Việc xác định vùng nội lực ứng suất cực đại, cực tiểu giúp ích cho người thiết kế việc bố trí vật liệu bê tơng, cốt thép phù hợp, tiết kiệm, tránh lãng phí Học viên: Nguyễn Văn Đạt Lớp Cao học: 17C2 104 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Sau thời gian giới hạn nghiên cứu luận văn với đề tài “Tính tốn trạng thái ứng suất – biến dạng trạm bơm dạng không gian có kể đến động đất phương pháp phần tử hữu hạn” tác giả đạt mục tiêu đề ra: - Giới thiệu tổng quan trạm bơm, phận trạm bơm, đặc điểm làm việc trạm bơm hư hỏng thường gặp trạm bơm - Nhận biết hậu trận động đất gây từ tập trung nghiên cứu ngun nhân gây động đất, tính tốn cơng trình đề biện pháp nhằm giảm thiểu thiệt hại động đất - Tác giả tổng quan phương pháp tính tốn cơng trình có kể đến tải trọng động đất, cụ thể: + Phương pháp tĩnh lực tương đương (như phương pháp hệ số động đất, phương pháp dao động điều hòa) + Phương pháp động lực học (như phương pháp chồng dao động, phương pháp lịch sử thời gian, phương pháp phổ phản ứng) - Ứng dụng phương pháp phần mềm SAP 2000 tính tốn cho đầu mối trạm bơm tiêu Hiền Lương – Bắc Ninh - Kết mơ tả tính chất động học cơng trình cách đầy đủ, cho kết có độ xác cao, làm sở tính tốn độ bền, ổn định cho cơng trình góp phần làm tài liệu tham khảo cho cán thiết kế thi cơng cơng trình - Tác giả nhận thấy xem xét độ bền, ổn định cơng trình nên sử dụng phương pháp số, cho kết xác hơn, tính nhiều trường hợp tổ hợp tải trọng khác nhau, tìm phương án tối ưu hóa cho cơng trình Đặc biệt mơ hình theo sơ đồ khơng gian xét làm việc đồng thời phận cơng trình Mặc dù luận văn hạn chế: luận văn chưa tính tốn phương pháp động để từ so sánh với kết tính tốn phương pháp phổ Trong luận văn tác giả xem xét sử dụng mơ hình Winkler việc tính tốn, chưa xem xét mơ hình khác Các vấn đề như: ma sát đáy với nền, ảnh Học viên: Nguyễn Văn Đạt Lớp Cao học: 17C2 105 hưởng cốt thép đến nội lực chuyển vị, từ biến vật liệu kết cấu vật liệu nền….cũng chưa xem xét nghiên cứu luận văn KIẾN NGHỊ - Để kết xác hơn, cần so sánh phương pháp với từ rút nhận xét tổng quan hơn, xác - Các thơng số đầu vào vấn đề hạn chế, chưa có số liệu quan trắc khu vực xây dựng cơng trình, chưa xác định được: hệ số cản, modul đàn hồi động, biểu đồ phổ gia tốc mà phải tạm dùng giá trị kinh nghiệm công trình tương tự để tính tốn Học viên: Nguyễn Văn Đạt Lớp Cao học: 17C2 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học cấp bộ-RD 27 (2002), Nghiên cứu biện pháp cấu tạo kháng chấn cho cơng trình xây dựng dân dụng công nghiệp, Đại học xây dựng, Hà Nội Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn (2003), Quy trình thiết kế kết cấu bê tơng bê tơng cốt thép cơng trình thủy cơng 14TCN 54-87, Hà Nội Bộ Xây dựng (1995), Tải trọng tác động lên cơng trình thủy lợi TCVN 27371995, NXB Xây dựng, Hà Nội Bộ môn Địa - Cơ - Nền móng - Trường Đại học Thủy lợi (1998), Giáo trình móng, NXB Nơng nghiệp, Hà Nội Bộ môn Thuỷ công - Trường Đại học Thuỷ lợi (2004), Giáo trình thuỷ cơng tập 2, NXB Xây dựng, Hà Nội Nguyễn Xuân Bảo - Phạm Hồng Giang - Vũ Thành Hải - Nguyễn Văn Lệ (1993), Phương pháp PTHH ứng dụng để tính tốn cơng trình thuỷ lợi, NXB Nơng nghiệp, Hà Nội Giáo trình hướng dẫn sử dụng phần mềm SAP 2000 Phạm Hồng Giang - Nguyễn Khải - Phạm Ngọc Khánh - Nguyễn Văn Lệ (1993), Đàn hồi ứng dụng, NXB Nông nghiệp, Hà Nội GS.TS Phạm Ngọc Khánh (2002), Lý thuyết đàn hồi, NXB Nông nghiệp, Hà Nội 10 GS.TS Phạm Ngọc Khánh (2007), Phương pháp số, NXB Khoa học tự nhiên công nghệ, Hà Nội 11 Phạm Ngọc Khánh (1997), Thực hành thiết kế chống động đất cho công trình xây dựng (dịch từ tiếng Anh), NXB Xây dựng, Hà Nội 12 Phạm Gia Lộc (1985), Cơ sở động đất tính tốn cơng trình chịu tải trọng động đất, NXB Xây Dựng, Hà Nội 13 Nguyễn Công Mẫn (2003), Khái quát động đất, Hà Nội 14 Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam (2002), Cơng trình thủy lợi - Các quy định chủ yếu thiết kế TCXDVN 285:2002, NXB Xây dựng, Hà Nội 15 Tiêu chuẩn Việt Nam, Nền cơng trình thuỷ cơng TCVN 4253-86 Học viên: Nguyễn Văn Đạt Lớp Cao học: 17C2 107 16 Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam (2006), Thiết kế cơng trình chịu động đất TCXDVN 375:2006, NXB Xây dựng, Hà Nội 17 PGS.TS Hồng Đình Trí, Giáo trình học kết cấu, NXB Nông nghiệp, Hà Nội 18 Nguyễn Viết Trung (2004), Cơ sở tính tốn cầu chịu tải trọng động đất, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội 19 Viện vật lý Địa Cầu (2000), Bản đồ phân vùng động đất Việt Nam, Hà Nội 20 TS Lê Thanh Vị (2001), Đề tài: “Nghiên cứu số giải pháp nâng cấp số cống đê Hà Nội xuống cấp”, Chi cục đê điều Phòng chống lụt bão Hà Nội Tiếng Anh 21 ER-1110-2-1806 (1999), Earthquake design and evaluation for civil work projects 22 EM 1110-2-6050 (1999), Response Spectra and Seismic Analysis for Concrete Hydraulic Structures 23 EM 1110-2-2400 (2003),Structural Design and Evaluation of Outlet Works 24 NEIC (2005), National Earthquake Information Center Word data of Seismology Denver, Website http://neic.usgs.gov/ Tiếng Nga 25 CHuΠ II-7-81 (1981), Tiêu chuẩn thiết kế cơng trình vùng động đất, NXB Maxcơva Học viên: Nguyễn Văn Đạt Lớp Cao học: 17C2 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu trích dẫn trung thực Các kết nghiên cứu luận văn chưa người cơng bố cơng trình khác / Nguyễn Văn Đạt Học viên: Nguyễn Văn Đạt Lớp: Cao học 17C2 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LI NGUYễN văn đạt TíNH TOáN trạng thái ứng suất - biến dạng trạm bơm dạng không gian có kể đến động đất BằNG PHƯƠNG PHáP PHầN Tử HữU H¹N LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – 2012 Gáy luận văn: NGUYN VN T - LUN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT - HÀ NỘI - 2012 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Ý nghĩa Hệ số hàm xấp xỉ chuyển vị A Diện tích mặt cắt dọc A mb Diện tích mặt bên cọc C Ma trận toạ độ nút phần tử C-1 Ma trận nghịch đảo ma trận C Dd Ma trận đàn hồi toán ứng suất phẳng Du Ma trận đàn hồi đẳng hướng chịu uốn E Mô đuyn đàn hồi F Véc tơ tải trọng nút kết cấu Fe Véc tơ tải trọng nút phần tử G Mô đuyn đàn hồi trượt K Ma trận độ cứng kết cấu Ke Ma trận độ cứng phần tử k Hệ số thứ R R P R R R R k 2x , k 2y Hệ số thứ hai k 2d , k 2d Hệ số thứ hai làm việc giai đoạn đàn hồi L Ma trận định vị LT Ma trận chuyển trí ma trận định vị M Ma trận nội lực MT Ma trận chuyển trí ma trận nội lực Mx Mô men uốn mặt có pháp tuyến x My Mơ men uốn mặt có pháp tuyến y M xy Mơ men xoắn p Véc tơ tải pc Sức chống đầu mũi cọc P Ma trận biến toạ độ hàm xấp xỉ chuyển vị Q Sức chịu tải cọc tc Lực ma sát dọc thân cọc tx Lực ma sát cột đất theo phương x ty Lực ma sát cột đất theo phương y R R R R R R P P R R R R R R R Học viên: Nguyễn Văn Đạt Lớp Cao học: 17C2 U Thành phần chuyển vị theo phương x V Thành phần chuyển vị theo phương y W Thành phần chuyển vị theo phương z θx Góc xoay quanh trục x θy Góc xoay quanh trục y θz Góc xoắn quanh trục z σ Ma trận ứng suất R R R σT Ma trận chuyển trí ma trận ứng suất σx Ứng suất pháp theo phương x σy Ứng suất pháp theo phương y γ xy Biến dạng góc tỷ đối mặt phẳng xoy χ Véc tơ độ cong điểm mặt trung gian ∂ Ma trận toán tử đạo hàm ∂T Ma trận chuyển trí ma trận tốn tử đạo hàm δ Hàm chuyển vị vỏ gấp δt Hàm chuyển vị δd Hàm chuyển vị dầm tường PTHH Phần tử hữu hạn BTCT Bê tông cốt thép P R R R R R Học viên: Nguyễn Văn Đạt Lớp Cao học: 17C2 ... ĐƯỢC - Nắm vững phương pháp tính tốn ứng suất biến dạng trạm bơm có xét tới ảnh hưởng động đất phương pháp phần tử hữu hạn - Xác định ảnh hưởng động đất đến ứng suất biến dạng trạm bơm Học viên:... động đất 42 2.3 Lựa chọn phương pháp tính toán cho luận văn 46 CHƯƠNG TÍNH TỐN TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT – BIẾN DẠNG CỦA TRẠM BƠM DẠNG KHƠNG GIAN CĨ KỂ ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘNG ĐẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP... chuẩn dựa nguyên tắc chống động đất chưa xem xét đầy đủ Vì việc ? ?Tính tốn trạng thái ứng suất – biến dạng trạm bơm dạng khơng gian có kể đến động đất phương pháp phần tử hữu hạn? ?? cần thiết xúc nhằm