Xác định trạng thái ứng suất biến dạng của trạm bơm chìm theo mô hình không gian bằng phương pháp phần tử hữu hạn (Luận văn thạc sĩ file word)

Xác định trạng thái ứng suất biến dạng của trạm bơm chìm theo mô hình không gian bằng phương pháp phần tử hữu hạn (Luận văn thạc sĩ file word)Xác định trạng thái ứng suất biến dạng của trạm bơm chìm theo mô hình không gian bằng phương pháp phần tử hữu hạn (Luận văn thạc sĩ file word)Xác định trạng thái ứng suất biến dạng của trạm bơm chìm theo mô hình không gian bằng phương pháp phần tử hữu hạn (Luận văn thạc sĩ file word)Xác định trạng thái ứng suất biến dạng của trạm bơm chìm theo mô hình không gian bằng phương pháp phần tử hữu hạn (Luận văn thạc sĩ file word)Xác định trạng thái ứng suất biến dạng của trạm bơm chìm theo mô hình không gian bằng phương pháp phần tử hữu hạn (Luận văn thạc sĩ file word)Xác định trạng thái ứng suất biến dạng của trạm bơm chìm theo mô hình không gian bằng phương pháp phần tử hữu hạn (Luận văn thạc sĩ file word)Xác định trạng thái ứng suất biến dạng của trạm bơm chìm theo mô hình không gian bằng phương pháp phần tử hữu hạn (Luận văn thạc sĩ file word)Xác định trạng thái ứng suất biến dạng của trạm bơm chìm theo mô hình không gian bằng phương pháp phần tử hữu hạn (Luận văn thạc sĩ file word)Xác định trạng thái ứng suất biến dạng của trạm bơm chìm theo mô hình không gian bằng phương pháp phần tử hữu hạn (Luận văn thạc sĩ file word)Xác định trạng thái ứng suất biến dạng của trạm bơm chìm theo mô hình không gian bằng phương pháp phần tử hữu hạn (Luận văn thạc sĩ file word)Xác định trạng thái ứng suất biến dạng của trạm bơm chìm theo mô hình không gian bằng phương pháp phần tử hữu hạn (Luận văn thạc sĩ file word)Xác định trạng thái ứng suất biến dạng của trạm bơm chìm theo mô hình không gian bằng phương pháp phần tử hữu hạn (Luận văn thạc sĩ file word)Xác định trạng thái ứng suất biến dạng của trạm bơm chìm theo mô hình không gian bằng phương pháp phần tử hữu hạn (Luận văn thạc sĩ file word)Xác định trạng thái ứng suất biến dạng của trạm bơm chìm theo mô hình không gian bằng phương pháp phần tử hữu hạn (Luận văn thạc sĩ file word)Xác định trạng thái ứng suất biến dạng của trạm bơm chìm theo mô hình không gian bằng phương pháp phần tử hữu hạn (Luận văn thạc sĩ file word)Xác định trạng thái ứng suất biến dạng của trạm bơm chìm theo mô hình không gian bằng phương pháp phần tử hữu hạn (Luận văn thạc sĩ file word)Xác định trạng thái ứng suất biến dạng của trạm bơm chìm theo mô hình không gian bằng phương pháp phần tử hữu hạn (Luận văn thạc sĩ file word)Xác định trạng thái ứng suất biến dạng của trạm bơm chìm theo mô hình không gian bằng phương pháp phần tử hữu hạn (Luận văn thạc sĩ file word)Xác định trạng thái ứng suất biến dạng của trạm bơm chìm theo mô hình không gian bằng phương pháp phần tử hữu hạn (Luận văn thạc sĩ file word)Xác định trạng thái ứng suất biến dạng của trạm bơm chìm theo mô hình không gian bằng phương pháp phần tử hữu hạn (Luận văn thạc sĩ file word)Xác định trạng thái ứng suất biến dạng của trạm bơm chìm theo mô hình không gian bằng phương pháp phần tử hữu hạn (Luận văn thạc sĩ file word)

LỜI CẢM ƠN Qua thời gian nghiên cứu thực giúp đỡ bảo nhiệt tình giáo viên hướng dẫn thầy cô giáo tác giả hoàn thành luận văn tốt nghiệp với đề tài: “Xác định trạng thái ứng suất – biến dạng trạm bơm chìm theo mơ hình khơng gian phương pháp phần tử hữu hạn” 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, phòng 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, ban lãnh đạo Công ty Cổ phần tư vấn xây dựng Nông nghiệp Phát triển nông thôn Công ty TNHH thành viên Đầu tư phát triển Thủy Lợi Sông Nhuệ nơi tác giả công tác, đồng nghiệp bạn bè động viên, tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn Tuy nhiên thời gian nghiên cứu trình độ cịn hạn chế nên luận văn tránh khỏi tồn thiếu sót, tác giả mong nhận ý kiến đóng góp, trao đổi chân thành thầy cô quý vị quan tâm 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 năm 2015 Tác giả Bùi Anh Tuấn LỜI CAM ĐOAN Tên Bùi Anh Tuấn, xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Những nội dung kết trình bày luận văn trung thực chưa công bố cơng trình nghiên cứu Hà Nội, tháng năm 2015 Tác giả Bùi Anh Tuấn MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan trạm bơm 1.2 Tổng quan trạm bơm chìm 1.3 Một số vấn đề thường gặp phải thiết kế trạm bơm 16 1.4 Ưu, nhược điểm loại trạm bơm 17 1.4.1 Các trạm bơm truyền thống 17 1.4.2 Các trạm bơm chìm 17 CHƯƠNG 2:CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT – BIẾN DẠNG CỦA TRẠM BƠM CHÌM 19 2.1 Các phương pháp nghiên cứu trạng thái ứng suất – biến dạng 19 2.1.1 Các phương pháp nghiên cứu 19 2.1.2 Phương pháp phần tử hữu hạn 19 2.2 Phân tích ứng suất – biến dạng cơng trình phương pháp phần tử hữu hạn 22 2.2.1 Cơ sở lý thuyết 22 2.2.2 Tính kết cấu theo mơ hình tương thích .23 2.3 Phân tích lựa chọn mơ hình cho tốn 29 2.3.1 Khái niệm mơ hình 29 2.3.2 Mô hinh biến dạng cục (mơ hình Winkler) 30 2.3.3 Mơ hình nửa khơng gian biến dạng tuyến tính 32 2.3.4 Mơ hình lớp không gian biến dạng tổng thể 35 2.4 Giới thiệu phần mềm Ansys 35 2.4.1 Lịch sử phát triển 35 2.4.2 Khả phần mềm Ansys 36 2.4.3 Các bước giải toán phần mềm Ansys 37 CHƯƠNG 3:ỨNG DỤNG NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT – BIẾN DẠNG CỦA TRẠM BƠM CHÌM 38 3.1 Giới thiệu chung cơng trình trạm bơm Xóm Cát, huyện Ứng Hịa, thành phố Hà Nội 38 3.1.1 Mục tiêu đầu tư dự án 38 3.1.2 Quy mô nhiệm vụ dự án 38 3.1.3 Các tiêu thông số kỹ thuật chủ yếu 38 3.1.4 Vị trí địa lý đặc điểm địa hình vùng dự án 41 3.1.5 Đặc điểm địa chất vùng dự án 41 3.2 Sử dụng phần mềm Ansys để tính tốn trạng thái ứng suất – biến dạng trạm bơm Xóm Cát 44 3.2.1 Bản vẽ thiết kế cắt dọc mặt nhà trạm 44 3.2.2 Mơ hình tính tốn 46 3.2.3 Điều kiện đầu vào toán 48 3.2.4 Trường hợp tính tốn 53 3.2.5 Kết tính tốn 54 3.3 Phân tích nhận xét kết tính tốn 61 3.3.1 Kết tính tốn 61 3.3.2 Nhận xét 61 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62 Kết luận 62 Kiến nghị 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Sơ đồ bố trí hệ thống cơng trình trạm bơm .4 Hình 1.2: Hình ảnh trạm bơm Vân Đình Hình 1.3: Máy lắp đặt trạm bơm Vân Đình Hình 1.4: Máy lắp đặt trạm bơm Ngoại Độ Hình Máy bơm chìm kiểu giếng .11 Hình 6: Máy bơm chìm trục ngang 11 Hình 7: Máy bơm chìm trục đứng .12 Hình 8: Lát cắt máy bơm chìm trục đứng 12 Hình 1.9: Sơ đồ tổ máy bơm chìm lắp tự có trục dẫn hướng 12 Hình 10: Sơ đồ tổ máy bơm chìm lắp ống 12 Hình 1.11: Hình ảnh lắp đặt máy bơm trạm bơm chìm Belmont – Australia 13 Hình 1.12: Hình ảnh trạm bơm chìm .13 Hình 1.13: Hình ảnh phối cảnh trạm bơm Phú Mỹ – Bắc Ninh .14 Hình 1.14: Bản vẽ cắt dọc thiết kế trạm bơm Phú Mỹ – Bắc Ninh 14 Hình 1.15: Hình ảnh phối cảnh trạm bơm Hoàng Nguyên – Hà Nội 15 Hình 1.16: Bản vẽ cắt dọc thiết kế trạm bơm Hoàng Nguyên – Hà Nội 15 Hình 1: Sơ đồ giải tốn kết cấu theo phương pháp PTHH 28 Hình 2: Mơ hình 29 Hình 3: Mơ hình Winkler 30 Hình 4: Biến dạng Winkler thực tế 31 Hình 5: Phân bố ứng suất với móng tuyệt đối cứng 32 Hình 6: dầm tách khỏi 32 Hình 7: Hình dạng lún đường cong Hypecbol 33 Hình 8: Hình dạng lún đường cong hàm số Logarit 34 Hình 9: Thiếu xót Mơ hình nửa khơng gian biến dạng tuyến tính .34 Hình 1: Bản vẽ thiết kế cắt dọc nhà trạm 44 Hình 2: Mặt nhà trạm 45 46 Hình 3: Mơ hình khơng gian chiều trạm bơm Xóm Cát 46 Hình 4: Mơ hình khơng gian chiều trạm bơm Xóm Cát 47 Hình 5: Mơ hình tính tốn chia lưới phần tử 48 Hình 3.6: Phần tử solid187 50 Hình 3.7: Phần tử link180 51 Hình 3.8: Điều kiện biên đối xứng 52 Hình 3.9: Chuyển vị theo phương Ux (m) 54 Hình 3.10: Chuyển vị theo phương Uy (m) 55 Hình 3.11: Chuyển vị theo phương Uz(m) .55 Hình 12: Chuyển vị tổng U (m) 56 Hình 13: Ứng suất Sx (T/m2) 56 Hình 14: Ứng suất Sy (T/m2) 57 Hình 15: Ứng suất Sz (T/m2) 57 Hình 16: Ứng suất S1 (T/m2) 58 Hình 17: Ứng suất S3 (T/m2) 58 Hình 18: Chuyển vị theo phương Ux (m) 59 Hình 19: Chuyển vị theo phương Uy (m) 59 Hình 20: Chuyển vị theo phương Uz (m) 60 Hình 3.21: Chuyển vị tổng U (m) 60 Hình 3.22: Ứng suất kéo nén S1, S3(T/m2) .61 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Tài nguyên nước thành phần chủ yếu môi trường sống, định thành công chiến lược quy hoạch, kế hoạch phát triển kinh tế, xã hội, đảm bảo quốc phòng an ninh quốc gia Hiện tác động tượng biến đổi khí hậu tồn cầu tác động khai thác người nguồn tài nguyên thiên nhiên quý quan trọng phải đối mặt với nguy ô nhiễm cạn kiệt Một biện pháp khắc phục vấn đề xây dựng hệ thống cơng trình thuỷ lợi hợp lý nhằm điều tiết, bảo tồn phát triển nguồn tài nguyên quý giá Trên thực tế xuất cơng trình cống điều tiết; cống lấy nước; trạm bơm, đập…nhằm phục vụ mục đích Nhưng để xây dựng cơng trình thuỷ lợi có quy mơ lớn cần nghiên cứu đầy đủ yếu tố ảnh hưởng đến bền vững ổn định cơng trình để có sở lý luận vững chắc, từ giúp cho người thiết kế, xây dựng cơng trình an tồn, hiệu Ngày nay, cơng trình thủy lợi khơng đảm bảo mục tiêu an tồn hiệu mà cịn phải quan tâm đến vấn đề thẩm mỹ cơng trình đầu mối hồ đập, thủy điện, trạm bơm, cầu cống, Ở vùng đồng sơng Hồng cơng trình đầu mối trạm bơm tưới, tiêu ngày phát triển mạnh, nhiều cơng trình xây dựng với quy mô lớn vấn đề thẩm mỹ cơng trình dần quan tâm, cơng trình khơng cơng trình thủy lợi thơng thường mà cịn địa điểm tham quan du lịch, mà cơng trình trạm bơm chìm đời Tuy nhiên việc nghiên cứu trạm bơm chìm cịn dẫn đến gặp nhiều khó khăn thiết kế, xây dựng cơng trình Đề tài: “Xác định trạng thái ứng suất – biến dạng trạm bơm chìm theo mơ hình khơng gian phương pháp phần tử hữu hạn” có ý nghĩa khoa học thực tiễn chiến lược phát triển ngành thủy lợi thúc đẩy trình cơng nghiệp hóa, đại hóa nơng nghiệp nước nhà Mục đích đề tài Xác định trạng thái ứng suất – biến dạng trạm bơm chìm, qua đánh giá tác động phận cơng trình lên Dùng làm tài liệu tham khảo thiết kế trạm bơm chìm Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu Tiếp cận trực tiếp gián tiếp thông qua tổ chức, cá nhân khoa học hay phương tiện thông tin đại chúng để nắm tổng quan trạm bơm chìm phương pháp tính tốn Từ nhận thấy thiết kế trạm bơm chìm phương pháp tính cịn tương đối đơn giản, thường xét toán phẳng Việc xét toán phẳng chưa thể đánh giá hết tác động phận cơng trình với nên thường gây lãng phí mặt kinh tế Vì với đề tài “ Xác định trạng thái ứng suất – biến dạng trạm bơm chìm theo mơ hình khơng gian phương pháp phần tử hữu hạn” tác giả giải nhược điểm vừa nêu Thu thập, phân tích đánh giá tài liệu liên quan, quy phạm hướng dẫn tính tốn kết cấu từ đưa phương pháp nghiên cứu tính tốn trạng thái ứng suất trạm bơm chìm Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với đúc rút kinh nghiệm thực tế, dựa dẫn tính tốn quy trình quy phạm, sử dụng mơ hình tốn phần mềm ứng dụng Kết dự kiến đạt Nắm vững phương pháp tính tốn ứng suất - biến dạng trạm bơm chìm phương pháp phần tử hữu hạn Đưa kết nghiên cứu trạng thái ứng suất - biến dạng trạm bơm chìm; đánh giá tác động phận trạm bơm chìm với CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan trạm bơm Nước có vai trị khơng thể thiếu sống người, mà phân bố nước không đồng bề mặt trái đất nên muốn sử dụng nước người ln phải tìm cách khai thác Ở nước ta, từ đời xưa yêu cầu cấp thiết sản xuất đời sống , ông cha ta biết dùng dụng cụ đơn giản để đưa nước lên đồng ruộng, loại gầu sịng, gầu giai, guồng, xe nước Ngồi cơng cụ tưới tạp đơn giản thời kỳ Pháp thuộc số nơi dùng máy bơm nước để tưới ruộng Ta kể đến trạm bơm Sơn Tây bắt đầu xây dựng từ năm 1928 đến năm 1932 hoàn thành, lắp máy bơm ly tâm trục đứng chạy động dầu, lưu lượng vào khoảng 9m3/s, nằm rải rác huyện Nam Đàn, Hưng Nguyên tỉnh Nghệ An Lâm Thao, Sơn Cương, Vĩnh Phúc có trạm bơm từ đến máy chạy động dầu Sau Cách mạng Tháng 8, nhiều trạm bơm xây dựng khôi phục lại, máy móc nhập từ Liên Xơ (trừ trạm bơm Sơn Tây) Ngày máy bơm cơng trình trạm bơm dùng rộng rãi đời sống ngành kinh tế quốc dân Trong công nghiệp, máy bơm dùng để cung cấp nước cho lò cao, hầm mỏ, nhà máy bơm dầu công nghiệp khai thác dầu mỏ Trong kỹ nghệ chế tạo máy bay, nhà máy điện nguyên tử kỹ nghệ chế tạo tên lửu vũ trụ có dùng loại máy bơm Trong đời sống máy bơm dùng cấp nước cho nhu cầu ăn uống người, gia súc Riêng việc dùng máy bơm để bơm tưới tiêu úng phục vụ nơng nghiệp phổ biến có tầm quan trọng lớn Với phát triển khoa học kỹ thuật cho đời máy bơm đại, có khả bơm hàng vạn m chất lỏng công suất động tiêu thụ tới hàng nghìn kW, với tự động hóa cao Ở Nga chế tạo máy bơm có lưu lượng Q = 40 m 3/s, công suất động N = 14.300 kW có dự án chế tạo động điện kéo máy bơm với công suất N = 200.000 kW Một hệ thống cơng trình trạm bơm thường bao gồm phận hình1.1, tùy thuộc vào vị trí, địa hình, nhiệm vụ hệ thống mà có hay khơng có phận đó: Hình 1: Sơ đồ bố trí hệ thống cơng trình trạm bơm - Cơng trình lấy nước - Bể tập trung nước - Bể tháo - Cơng trình dẫn nước - Nhà máy bơm - Kênh tháo - Bể lắng cát - Ống đẩy - Công trình nhận nước Cơng dụng phận sau: - Cơng trình cửa lấy nước 1, lấy nước từ nguồn (lấy từ sông, hồ, kênh dẫn ); - Cơng trình dẫn nước 2, có nhiệm vụ đưa nước từ cửa lấy nước bể tập trung nước trước nhà máy bơm Cơng trình dẫn nước kênh dẫn, đường ống dẫn xi phông Trên công trình dẫn có bể lắng cát 3, có luận chứng thỏa đáng; - Bể tập trung nước nằm trước nhà máy bơm, có nhiệm vụ nối tiếp đường dẫn với cơng trình nhận nước (Bể hút) nhà máy cho thuận dịng; - Cơng trình nhận nước (Bể hút) lấy nước từ bể tập trung cung cấp nước cho ống hút ống tự chảy vào máy bơm; - Nhà máy bơm 5, nơi đặt tổ máy bơm thiết bị phụ điện; - Đường ống áp lực (ống đẩy) 6, đưa nước từ máy bơm lên cơng trình tháo 7; - Cơng trình tháo (Bể xả) nhận nước từ ống đẩy, làm ổn định mực nước, phân phối nước cho kênh dẫn công trình nhận nước Do đó, chọn kiểu phần tử solid187 để mô thành phần trạm bơm 3.2.3.6 Phần tử link180 Hình 3.7: Phần tử link180 Phần tử link180 phần tử 3d ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực mô hệ thanh, mơ liên kết, lị xo…Trong luận văn này, link180 sử dụng để mơ hệ lị xo trạm bơm Lò xo chịu nén (compression only) Độ cứng lò xo phần tử link180 tính theo cơng thức Ks=EA/L (T/m) với E: Module đàn hồi vật liệu gán cho phần tử A: Diện tích mặt căt ngang phần tử L: Chiều dài phần tử, cho trước Ks: Độ cứng lò xo K hệ số có đơn vị T/m3 Gọi a diện tích phần tử link180 có tác dụng, độ cứng Ks=K*a Cụ thể: K=1.945 T/m3 a=0,3*0,3=0,09m2 (do kích thước phần tử 0,3m, đáy trạm bơm lớp shell mỏng phủ lên để chia lưới hình vng với kích thước 0,3mx0,3m) E=2,4e6T/m2 L=1m → Ks=1.945*0,09=175,05 → A=1*175,05/2,4e6=7,3e-5 m2 3.2.3.7 Điều kiện biên toán - Tại mặt đối xứng, mơ hình gán điều kiện biên đối xứng hình sau: Hình 3.8: Điều kiện biên đối xứng - Kết tính tốn ổn định cho thấy, trạm bơm ổn định trượt lật Do coi mặt đáy trạm bơm khơng có dịch chuyển ngang Thêm vào sử dụng mơ hình Winkle, sử dụng link180, bắt buộc phải giới hạn chuyển vị ngang cho đầu phần tử link180 Vì vậy, mặt đáy trạm bơm điều kiện biên coi chuyển vị ngang có giá trị - Điều không với thực tế, dùng phần tử tiếp xúc mô đất trường hợp xét đến chuyển vị ngang dịch chuyển tương đối trạm bơm Tuy nhiên giới hạn mặt mơ hình vật liệu Ansys, khơng có mơ hình vật liệu cho đất (chỉ có mơ hình vật liệu Drucker Prager) giới hạn mặt kiến thức, luận văn giới hạn việc tính tốn coi hệ lị xo 3.2.4 Trường hợp tính tốn * Trường hợp - Tổ hợp thi công: Đất đắp lưng tường lưng nhà máy cao trình +4,00m Đất bão hịa hồn tồn, buồng hút khơng có nước, thiết bị lắp đặt xong, nhà máy chưa vào hoạt động Khi tải trọng tính tốn gồm: - Trọng lượng thân: Hệ số lệch tải 1,05 - Hoạt tải tác dụng lên sàn +4m = 0,2T/m2 Hệ số n=1,2 - Trọng lượng máy bơm tác dụng lên bệ đỡ = 3T/bệ Hệ số n=1,2 - Áp lực đất tĩnh tác dụng lên tường + Trên đỉnh: p = 0,0 T/m p  n 1 sin150 1 sin H + Dưới  1, 2x7x x1,85=11,92T/m  đáy: cos15 cos - Trọng lượng đất tác dụng lên mặt đáy Hệ số n=1,1 * Trường hợp – Tổ hợp trạm bơm vận hành bình thường Đất đắp lưng tường lưng nhà máy cao trình +4,00m Mực nước thiết kế +0,05m Khi tải trọng tính toán gồm: - Trọng lượng thân: Hệ số lệch tải 1,05 - Hoạt tải tác dụng lên sàn +4m = 0,2T/m2 Hệ số n=1,2 - Trọng lượng máy bơm tác dụng lên bệ đỡ = 3T/bệ Hệ số n=1,2 - Áp lực đất tĩnh tác dụng lên tường + Trên đỉnh: p = 0,0 T/m p  n 1 sin150 1 sin H + Dưới  1, 2x7x x1,85=11,92T/m  đáy: cos15 cos - Trọng lượng đất tác dụng lên mặt đáy Hệ số n=1,1 - Áp lực nước lên mặt chịu áp + Trên đỉnh (mực nước thiết kế +0.05m): p = 0,0 T/m + Dưới đáy: p = nx0,5xHxγ = 1x0,5x2,35x1= 1,175T/m 3.2.5 Kết tính tốn Kết tính tốn thể biểu đồ đẳng ứng suất chuyển vị - Biểu đồ ứng suất có giá trị T/m Trong vài trường hợp, phân bố ứng suất không (chênh lệch kết lớn nhỏ nhất), kết thể ứng suất giới hạn để thể tổng quan trạng thái ứng suất tồn vị trí - Biểu đồ chuyển vị có giá trị m 3.2.5.1 Trường hợp 1: Tổ hợp thi cơng Hình 3.9: Chuyển vị theo phương Ux (m) Hình 3.10: Chuyển vị theo phương Uy (m) Độ lún lớn 0,0049m hay 4,9mm nhỏ độ lún cho phép 8cm Các giá trị Uy âm có nghĩa trạm bơm có xu hướng xuống tất vị trí, đáy hồn tồn tồn ứng suất nén, khơng xuất ứng suất kéo Hình 3.11: Chuyển vị theo phương Uz(m) Chuyển vị Uz có giá trị dương, lớn 0,0021m hay 2,1mm Trạm bơm có xu hướng dịch chuyển phía sơng Hình 12: Chuyển vị tổng U (m) Hình 13: Ứng suất Sx (T/m2) Hình 14: Ứng suất Sy (T/m2) Hình 15: Ứng suất Sz (T/m2) Hình 16: Ứng suất S1 (T/m2) Hình 17: Ứng suất S3 (T/m2) Ứng suất nén lớn bệ đỡ đạt ~550T/m 2, vị trí khác trụ pin, ứng suất nén đạt -100T/m2 Giá trị nhỏ nhiều so với cường độ chịu nén bê tơng M200 Như vậy, với M200 hồn tồn đảm bảo cường độ chịu nén Ứng suất kéo nhỏ giá trị kéo cho phép bê tông (75T/m2 với bê tông M200) ngoại trừ cục vị trí bệ đỡ Trường hợp 2: Tổ hợp trạm bơm vận hành bình thường Hình 18: Chuyển vị theo phương Ux (m) Hình 19: Chuyển vị theo phương Uy (m) Độ lún lớn đạt 0,0034m hay 3,4mm, nhỏ độ lún cho phép 8cm Cũng giống tổ hợp 1, giá trị U y âm, không xuất ứng suất kéo đáy Hình 20: Chuyển vị theo phương Uz (m) Trạm bơm có xu hướng dịch chuyển phía thượng lưu, với giá trị lớn 0,59mm, nhỏ nhiều so với tổ hợp Hình 3.21: Chuyển vị tổng U (m) Hình 3.22: Ứng suất kéo nén S1, S3(T/m2) Ngồi vị trí bệ đỡ, ứng suất kéo (lớn đạt 50T/m 2) nén (lớn đạt -200T/m2) nhỏ cường độ kéo nén cho phép bê tơng M200 3.3 Phân tích nhận xét kết tính tốn 3.3.1 Kết tính tốn - Trường hợp – tổ hợp thi công tổ hợp bất lợi chênh lệch áp lực hai bên trạm bơm - Về chuyển vị: Trạm bơm có xu hướng dịch chuyển phía sơng tác dụng áp lực đất phía sau lưng tường - Xuất ứng suất kéo bê tông, nhiên với cường độ nhỏ khả chịu kéo bê tơng M200 ngoại trừ vị trí bệ đỡ chịu lực tập trung - Tại vị trí bệ đỡ chịu lực tập trung thiết bị (3T/m2), ứng suất nén nằm phạm vi cho phép bê tông 3.3.2 Nhận xét Qua kết đạt ta thấy với trạm bơm chìm có quy mơ vừa nhỏ, ngồi vị trí bệ đỡ bị ứng suất cục đặt lực tập trung, vị trí lại trạm bơm cho thấy ứng suất kéo suất bê tơng có cường độ nhỏ khả chịu kéo bê tông M200, điều đồng nghĩa với việc bố trí thép cơng trình cần bố trí thép cấu tạo Từ ta nghiên cứu thêm việc sử dụng cấu kiện sẵn để lắp ghép thành trạm bơm chìm KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Sau thời gian nghiên cứu luận văn với đề tài “Xác định trạng thái ứng suất – biến dạng trạm bơm chìm theo mơ hình khơng gian phương pháp phần tử hữu hạn” tác giả đạt mục tiêu đề sau: - Giới thiệu tổng quan trạm bơm, phận trạm bơm, đặc điểm làm việc hư hỏng thường gặp trạm bơm - Giới thiệu tổng quan phát triển trạm bơm chìm giới nước Các ứng dụng trạm bơm chìm - Tổng quan phương pháp nghiên cứu trạng thái ứng suất – biến dạng cơng trình Nắm bắt lý thuyết phương pháp phần tử hữu hạn để nghiên cứu tính tốn trạng thái ứng suất – biến dạng - Sử dụng phần mềm Ansys để tính tốn trạng thái ứng ứng suất – biến dạng trạm bơm chìm theo mơ hình khơng gian - 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 không gian xét làm việc đồng thời phận cơng trình - Kết mô tả ứng suất – biến dạng công trình cách đầy đủ, cho kết có độ xác tương đối cao Kết làm sở để tính tốn kết cấu, ổn định cho cơng trình góp phần làm tài liệu tham khảo cho cán thiết kế thi công Mặc dù luận văn hạn chế: 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 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 Cũng cần so sánh việc sử dụng mơ hình Winkler với việc sử dụng mơ hình khác, so sánh việc sử dụng cơng thức tính K Terzaghi với công thức nhà nghiên cứu khác đưa để có kết luận đánh giá tổng quan Qua nhận xét kết tính tốn ta nghiên cứu thêm việc sử dụng cấu kiện sẵn để xây dựng trạm bơm chìm với qua mô vừa nhỏ TÀI LIỆU THAM KHẢO 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 Nông nghiệp, Hà Nội Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn, Quy chuẩn xây dựng Việt Nam QCVN 04-05:2012/BNNPTNT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia Công trình thủy lợi - Các quy định chủ yếu thiết kế Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thơn (2003), Quy trình thiết kế kết cấu bê tơng bê tơng cốt thép cơng trình thủy cơng 14TCN 54-87, Hà Nội Bộ môn Địa - Cơ - Nền móng - Trường Đại học Thủy lợi (1998), Giáo trình móng, NXB Nơng nghiệp, Hà Nội Bộ môn Máy bơm Trạm bơm - Trường Đại học Thuỷ lợi (2006), Giáo trình Máy bơm Trạm bơm, NXB Từ điển Bách Khoa, Hà Nội Trịnh Văn Cương (2002), Bài giảng cao học “Địa kỹ thuật công trình”, Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội 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 GS.TS Phạm Ngọc Khánh (2007), Phương pháp số, NXB Khoa học tự nhiên công nghệ, Hà Nội 10 Quy chuẩn xây dựng Việt Nam QCVN 04-05:2012/BNNPTNT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia Cơng trình thủy lợi - Các quy định chủ yếu thiết kế 11 Nguyễn Sung (1987), Sổ tay thiết kế trạm bơm vừa nhỏ, NXB Nơng nghiệp 12 Lý Trường Thành (2010), Phân tích ứng suất 13 Tiêu chuẩn Việt Nam, Nền cơng trình thuỷ cơng TCVN 4253-86 14 PGS.TS Hồng Đình Trí, Giáo trình học kết cấu, NXB Nơng nghiệp, Hà Nội 15 Trần Văn Việt (2004), Cẩm nang dùng cho kỹ sư Địa kỹ thuật, NXB Xây dựng, Hà nội ... tốn phần mềm ứng dụng Kết dự kiến đạt Nắm vững phương pháp tính tốn ứng suất - biến dạng trạm bơm chìm phương pháp phần tử hữu hạn Đưa kết nghiên cứu trạng thái ứng suất - biến dạng trạm bơm chìm; ... CHƯƠNG 2:CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT – BIẾN DẠNG CỦA TRẠM BƠM CHÌM 19 2.1 Các phương pháp nghiên cứu trạng thái ứng suất – biến dạng 19 2.1.1 Các phương pháp nghiên... tích ứng suất – biến dạng cơng trình phương pháp phần tử hữu hạn 2.2.1 Cơ sở lý thuyết Phương pháp phần tử hữu hạn thuộc loại toán biến phân, song khác với phương pháp biến phân cổ điển phương pháp