Nghiên cứu ứng suất của đập bê tông trọng lực chịu tải động đất

TONG QUAN VE ĐỘNG DAT 1. Giới thiệu chung về động dat

Trong suốt chiều dai phát triển nhân loại, để bio vệ sinh mạng của minh và tải sản vật chất xã hội, con người đã có rất nhiều nỗ lực trong việc nghiên cứu phòng chống động đất. "Động đất là hiện tượng dao động rất mạnh nền đắt xay ra khi một nguồn năng lượng lớn được giải phéng trong thời gian rất ngắn do sự nứt rạn đột ngột trong phần vỏ hoặc trong phần áo trên của quả đắt. Từ những năm 60 của thể kỳ XX, các nhà địa chất và địa chin học đã đưa ra thuyết kiến tạo mảng hay còn gọi là thuyết tôi dạt các lục địa để giải thích cho nguồn gốc của các trận động đất xuất hiện trên thể giới.

Đứt Ấy hoạt động là những đứt gẫy đã trải qua biển dạng cách đây hàng trim ngân năm và sẽ còn tiếp tục trong tương lai, Bit gẫy địa chắn nồi tiếng nhất trên thé giới thude loại này là đứt gly San Andreas ở California (Hoa Kỳ). Biểu đỗ động dat là các tài liệu quan trọng để đánh giá tính chất của một trận động đất, đồng thời là số liệu dé suy các thông số quan trong trong thiết kế kháng chấn cho công trình xây dựng. "Động đất là một thiên tai đặc biệt nguy hiểm đe dọa nhiều khu vực trên trái đất, Trên dat liền, động dat gây trượt lỡ trong vùng núi, gây biến dạng mặt dat nơi đồng bằng, làm biến mắt hoặc tạo thành các hd và dim lay.

Động dit tác động trực tiếp vào công trình do dao động nền tạo ra lực quan tính động đắt, lâm tăng áp lực nước, áp lực bin cát..gây nên sự biến đổi về trị số, sự phân bổ ứng suất bắt lợi cho công trình. "Những kết quả nghiên cứu quy luật biểu hiện động đất mạnh trên lãnh thé 'Việt nam đều có điểm chung là mạnh chỉ xảy ra trên những đối ditt gãy sâu hoạt động phân chia các đơn vị cấu trúc.

LILLI; BI

CƠ SỞ LÝ THUYET VÀ PHƯƠNG PHÁP PHAN TÍCH NG SUẤT - BIEN DANG

- Phương pháp sức bền vật liệu còn gọi là phương pháp phân tích trọng lực hoặc phương pháp phân tích tuyển tính. Nhờ có sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin nên hiện nay phương pháp nảy đang được ứng dụng một cách rộng rãi trong tính toán và nghiên cứu đập bê tông trọng lực. Phương pháp sức bền vật liệu được coi là phương pháp tính toán cơ bản, giúp cho ta tính toán ứng suất và biến dạng để dàng.

C6 thể nói giải theo lý thuyết đàn hồi chính là lời giải trực tiếp từ các phương trình vi phân, chúng vừa thỏa mãn điều kiện liên tục của biến dạng vừa thỏa mãn điều kiện biên. Vật liệu rit quan trọng, sẽ phản ánh trực tiếp kết quả thí nghiệm, phải thỏa mãn: trong, suét, đồng chất, đẳng hướng, có độ nhạy quang học cao, có thể hình thành biểu đồ. Phuong pháp phần tử hữu hạn là một phương pháp đặc biệt có hiệu quả để tìm dang gin đúng của một him chưa biết trong miễn xác định của nó.

Phân tích được trang thái ứng suất biến dạng quanh 15 khoét, tập trung, ứng suất nhit..mà các phương pháp Sức bên vật liệu, Lý. Với phương pháp này ta có thé nghiên cứu được bai toán nền dj hướng và trong trường hợp đang thi công, bài toán nhiệt, bài toán có xét đến ảnh hưởng của. Do vậy, phương pháp phần tử hữu han được chọn để nghiên cứu và tính toán trạng thái ứng suất và biển dạng của dép bê tông trọng lực.

Đối với bài toán tính ứng suất và biển dạng khi giải bằng phương pháp phi tử hữu hạn cho phép miễn tính toán bao gồm các vật liệu khác nhau và có hình. Với (2.12) là nguyên lý cực tiểu thé năng bù Castigliano, theo đó, phiếm. hàm tổng thé năng bù U của hệ nhệ giá tri dừng khi vật thé 6 trạng thi. Ở nguyên lý cực tiểu thé năng có phiếm him J của các him chuyển vị u, v, w thda mãn điều kiện trên biên Su. Ở nguyên lý cực tiểu thé năng bù có phiém hàm U của cỏc hàm ứng suất tiếp ứ,,,,ứ,.r, Foot, tha món cỏc điều kiờn trờn. Reissner và Hellinger đề nghị phiem hàm R của cả 2 loại, hàm chuyên vị. thda món cỏc điều kiện biờn trờn Sy và him ứng suất thừa món cỏc điều kiện biờn. trên Sp như sau. Re fff Sr LEO Bế vn) Claas Zo). Bước 5: Dựa vào các phương trình cơ bản của lý thuyết đản hỏi sẽ xác định được các đại lượng cần tìm khác, chẳng hạn như trường ứng suất, biến dạng.

Lưới tam giác hoặc tử giác được chia dây ở những ving ứng suất có khả năng biến đổi nhiều như: ở vùng tiếp giáp thân đập và nền, ở vùng tâm quay cửa. Gia sử số chuyển vị nút của phẫn tử là nạ, côn của toàn kết cấu là n và vée tơ chuyển vị nỳt của toàn kết cầu là A, thỡ rừ rang là cỏc thành phan của vộc to chuyển vị nút của phần từ phải nằm trong các thành phần của véc tơ chuyển vị nút của toàn kết cấu. Nhữ vậy, sử dung ma trận L, có thể sắp xếp các thành phin véc tơ chuyển vị nứt của phần từ (chuyển vị cá thể) vào vé tơ chuyển vị nút của toàn kết cầu.

Chia miền V tính toán thành n, phần tử, mỗi phan từ có thể tích V., diện tích bi mặt là S, gọi thé năng toàn phần của phẫn từ làm,. Trong hình 23: Đường mũi tên bằng nét đậm chỉ quá inh thiế lập hệ phương trình cơ bản của bài toán, còn đường mũi tên nét nhạt biểu diễn quá.

CHƯƠNG 3 - PHAN TÍCH TRANG THÁI UNG SUAT VÀ BIEN DẠNG DAP TRỌNG LỰC DONG MÍT THEO BÀI TOÁN PHANG VA BÀI

Do có chênh lệch mực nước thượng hạ lưu nên phát sinh dòng thắm từ thượng lưu vé hạ lưu công trình, gây ra áp lực thắm dưới đáy của nó. (Tring hợp mực nước thượng lu là mực nước lũ thiết kế tin suất p=0.5%,. “mực nước hạ lưu là mực nước tương ứng khỉ xả Ore.). (Trường hợp mực nước thượng lưu là mực nước dang bình thưởng,hạ lưu đập không có mei động dit cấp 7).

Trong bài toán tác giả giữ nguyên mô đun đàn hồi của vật liệu làm đập bê tông sau đó thay đổi mô dun đàn hồi của nền. Xết đối với điểm A và điểm B (chân đập ở mặt thượng lưu và hạ lưu đập) Bảng 3-4: Giá tị ứng suất và biến dang tại điểm A và điểm B khí mồ duyn. Biéu dé quan hệ sự thay đổi ứng suất tại chân đập phía thượng lưu và hạ lw khi mô duyn đàn hội của nên đập thay đối.

Biển dé quan hệ sự thay đổi chuyển vị tại chân đập phía thượng lưu và ha lieu khi mô đuyn đàn héi của nên đập thay đổi. Tính toán ứng suất - biến dang của đập chịu tác dụng của tải trong động đắt theo mô hình toán phẳng. Trường hợp tính toán: Mục nước thượng lưu là MNDBT, hạ lưu không có nước, đập chịu tác dụng của tải trong động đất.

Tir bảng tổng hợp kết quả tính toán ở trên, thấy rằng khi tính toán ứng suất, biển dạng của đập va nên cũng làm việc đồng thời có kể đến tải trong động đất thi ứng suất và chuyển vị tại mép biên thượng lưu, hạ lưu đều tăng lên so với khi tính. Cảng xa vị trí chân đập kích thước phan tử tăng din để giảm khối lượng tính toán. Lực tác dụng lên đập và nén bao gồm áp lực thủy tính phía thượng lưu và hạ lưu, áp lực bùn cát, áp lực thấm và diy nỗi, áp lực sóng, áp lực động đất, Phương pháp tính toán các lực tác dụng đã được trình bày trên mục.

Với bài toán không gian tác giả phải tính tất cả các lực tác dụng lên từng vị trí của đập và nén và mô hình vào bai toán để phân tích ứng suất biến. Kết quả tính toán bằng bài toán không gian cho thấy kết quả ứng suất kéo tai chân đập phía thượng lưu khi tinh bằng bai toán không gian nhỏ hơn. Biển dang tại chân đập phía thượng lưu và hạ lưu trong bai toán có lực động đất lớn hơn khoảng 10% so với trường hợp không có lực động đắt, Khi tinh bằng mô hình bài toán không gian biển dang tại các điểm chân đập phía thượng lưu và hạ lưu đều nhỏ hơn biển dạng tại các điểm ol dập phía thượng lưu và hạ lưu khi tỉnh bằng mô hình bat toán phẳng rit.

SAP2000 V10.1 để tính ứng suất biến dạng trong đập bê tông trọng lực theo môi hình bài toán phẳng va bài toán không gian. Với những đập bê tông thấp, quy mô nhỏ, địa chất nén không phức tạp thì bài toán phẳng vẫn cho kết quả tương đối chính xác nên không cần thiết phải tính toán theo mô hình không gian.