Tính toán kết cấu tháp điều áp nhà máy thủy điện Dốc Cáy bằng phương pháp phần tử hữu hạn FEM

TBKHHSonMỹH#45 780 (B_Sojia PacificyBOr

Trong thiết kế thường tính với mực nước thấp nhất ở thượng lưu (mực nước chét) và mức tăng tải lớn nhất có thể xảy ra trong van hành (thưởng là mở. tổ máy cuối cùng trong khi các tổ máy khác đang làm việc) để xác định mực nước thấp nhất của tháp Zn). Nhưng có nhược điểm cơ bản nhất là ở chế độ én định khi dong chảy qua tháp, tổn thất thuỷ lực cục bộ ở chỗ nồi tiếp đường him và đường ống có thể lớn, đồng thời dung tích tháp lớn, thời gian dao động kéo dài. Trong quá trình dao động mực nước trong tháp, áp suất không khi sẽ thay đổi theo hướng ngược trở lại, do đó khi dao động mực nước sẽ bị áp lực không khí làm cho biên độ giảm.

Phương pháp này đà giải quyết được bài toán có xét đến ảnh hưởng của biển dạng, tinh dj hướng, xét dén lớp xen kẹp, đứt gay và giải được các bài toán có điều kiện. Với bit kỳ loại kết cầu nào khi tính toán bằng phương pháp phần tử hữu han — FEM thi việc mô hình hóa và quan điểm tính toán kết cầu đó, từ thực tế vào mô hình là điều quan trọng nhất, Vì kết quả tính toán thu được khi sử dụng. Tir quá trình là thực tế khi tỉnh toán kết cầu công trình nói chung và kết cấu tháp điều áp bằng phần mềm phần tử hữu hạn nói riêng, bản thân tác giả nhận thấy một số van để thường gặp khi sử dụng FEM để tính toán tháp điều áp.

Trong khi tinh toán kết cdu tháp điều áp với bài toán động, tai trọng tác dụng thay đổi theo thời gian, thì việc được áp lực nước thay đổi theo thời gian này là phức tạp nhất, do một s. Ap lực nước dao động theo thời gian tác dụng lên phan thứ hai của tháp, xác định bằng cách đưa áp lực vào Joint — nút, và gắn với hàm thời gian biến đổi. Tir biểu thức (2.5) nhận thấy thành phần lực theo không gian để xác định, vị trí phương chiu, tác dung vào Joint ở đây tác giả đưa vào với giá trị là hi.

Voi cách này tác gid dùng phương pháp sai phân biểu đỗ áp lực nước theo thời gian ra thành từng thành phan riêng biệt, ở mỗi cao độ z khác nhau của tháp,. Cụ thể ở đây tác giả thục hiện tính toán các thành phần tinh lực sau đó lầy kết quả khối lượng tập trung ~ Mass tại các Joint ~ nút và chuyển vị tại các nút. Nhung ở bước 4 này ta chỉ đưa các thành phần lực tinh tác dụng vào kết -iu, edn lại thành phần lực động sẽ đưa vào sau khi hoàn tit tính toán tĩnh.

- Phân tích và rút ra được các vin đề thường gặp và những khó khăn khi sử dụng phương pháp FEM dé tính toán kết cấu tháp điều áp, đưa ra các biện pháp, kỹ thuật xử lý những vấn đề thường gặp cũng như các khó khăn trong việc. - Đưa ra sơ đồ khối cho việc giải bài toán động khi phân tích kết cầu tháp điều áp bằng phương pháp FEM, mà cụ thể hơn là các bước tính toán bằng phẩn.

EIRR % 153

VI | Thai gian thi công. ~ Thời gian xây dựng công trình Năm 20. | Chi tigu Kinh tế- Tài chính. TT ‘Thong số Đơn vị ong. ~ Đường kính trong ống chính. ~ Tổng chiều cao tháp. Đường kính trong m 70. Kiểu loại Tua bin: Francis trục đứng. Loại van Van côn. Đường kính van m 22 Kênh xã. - Cao độ đáy đầu kênh. IV Tuyến đường day tải điện. 3.2 Lựa chọn mô hình tính toán. Mô hình tinh toán tác giả lực chọn mô hinh tính toán 3D cho tháp điều áp của công trình thủy điện. Cụ thé tác giả lực chọn tháp điều áp của thủy điện Dốc. Cay - tỉnh Thanh Hóa. la: Tháp diéu áp. rit nhiều cách, nhưng ở đây tác giả xây dựng mô hình thực tiếp trên Sap2000 vid. Từ hình 3.1b: cắt dọc tháp điều áp nhận thấy, khoang thấp giáp him, nằm. trong đá cứng, do đó khi tính toán tác giả bỏ qua khoang này và chỉ tính toán với. phần trên của kết cầu. “Tháp điều áp được mô hình bằng phan tử Shell như sau:. Bảng 3.1: Đặc trưng vật liệu của phần tử shell khỉ mô phỏng tháp. Giá trị Đơn vị. Cường độ chịu nén dọc trục. He số can Sứ. Tính toán và phân tích kết quả tính toán tháp điều áp. Các lực tác dụng và tổ hợp lực. Các lực tác dụng vào tháp điều áp gồm có:. - Trong lượng bản thân công trình. - Ap lực nước trong thấp. ~ Áp lực đất đá xung quanh tháp,. - Lực động đất khi vị trí công trình xảy ra động đất. Ở đây tác giả bỏ qua: lực động dit, áp lực đất đá xung quanh tháp. Các tổ hợp tỉnh toán:. + Trọng lượng bản thân. + Áp lực nước tĩnh trong tháp với 2 mực nước max, min trong quá trình dao động của đường mặt nước trong thấp. + Trọng lượng bản thân,. ~+ Ap lực nước động dao động trong tháp theo thời gian. Xúc định các lực tác dung lên công trình. a) Trọng lượng ban thân công trình. ‘V — thê tích của khối can tinh trọng lượng bản thân (mỶ). “Trọng lượng bản thân trong Sap2000 được tinh tự động thông qua việc khai báo trọng lượng riêng của vật liệu. b) Ap lực nước tĩnh trong tháp ứng với cột nước H. Ap lực nước tinh trong thấp ứng với cột nước H được xác định thông qua. Ap lực thủy tinh trong tháp được đưa vào trong phần mém Sap2000 thông. qua Joint Patten. ©) Ap lực nước động theo thời gian. Để đưa được áp lực nước động theo thồi gian vào mô hình tính toán, cằn.

Hàm tải trọng thay đổi theo thời gian sẽ được rồi rạ thành hai thành phần.

MÀ | “

'Về nội lực nhìn chung thì trường hợp tính toán tinh với mực nước trong thép bằng mực nước lớn nhất trong quá trình dao động của mực nước trong tháp. Tuy nhiên tỷ số là rất khác nhau, nhưng nhìn chung về mặt an toàn kết cầu của công trình, thi trường hợp tính toán động là có ảnh hưởng không tốt với kết cấu hơn. Tir hình 3,6 = 3.21 có 1 hận thấy quy luật phán ứng của kết edu trong trường hợp tinh toán tinh là: áp lực nước tăng khi chiều cao của vị trí đang xét giảm, và cũng cùng quy luật đó của ngoại lực thi nội lực của cũng có quy luật.

Từ đỗ thị inh 3.22 đến hình 3.33 tác giả nhận thấy quy luật của trường hợp tính toán động những nội lực dương đạt giá trị lớn nhất có quy luật thuận với. Với hệ số cản là 5% thì nhận thấy rằng dao động gần như tắt ngay sau khi lực tác dụng tắt từ đồ thị hình 3.22 đến hình 3.33 ta thấy một quy luật là phản ứng của nội lực trong kết cầu thay đổi theo ngoại lực tác dụng, và khi ngoại lực tắt thi nội lực này về đúng với giá trị mà kết cấu chịu, đó là nội lực đáp ứng lại trọng lượng bản thân của kết cấu dưới tác dụng của lực hap dẫn. Thông qua việc phân tích kết cấu tháp điều áp của thủy điện Dốc Cay trong các quan điểm về áp lực nước, luận văn đã đạt được kết quả bước đầu về sự thay đổi đường ứng sất rong thấp theo các điều kiện khác nhau.

Tay tùng kết cấu cụ thể, qua phân tích kết quả tháp điều áp thủy điện Dốc Cáy, và một số ng trình khác mã tác giả đã có thời gian phân tích, thi nếu tính toán. Tớnh toỏn kết cấu thỏp điều ỏp cho thấy rừ quỏ trỡnh đỏp ứng của hệ kết ấu theo thời gian của dao động mực nước trong thấp. Với hệ số cân của tắt cả các dao động là 5% thi dao động của tháp gần như được tắt ngay sau khi tải trọng tác động theo thời gian tắt.

Từ đỏ thấy rừ được tim quan trong của việc nghiờn cứu ảnh hưởng của lực động tác dụng vào kết cầu công trình nói chung va kết cầu tháp điều áp nồi riêng. Tác giả lực chọn phương pháp tinh toán là phương pháp phần từ hữu hạn và cụ thé là sử dụng phần mềm tính toán kết cầu Sap2000 dé tính toán trong luận văn này với mục đích tính “Tink roán két cấu tháp điều áp của Nhà may thuỷ điện bằng phương phúp FEM và ứng dụng cho Nhà máy thuỷ điện Doc. - Chưa xét đến ảnh hưởng khác đến tháp di như: nhiệt độ, gió, hoại tải của người các giai đoạn khác khi dang thi công tháp.