1. Luận điểm chung
Khi chiều cao của nêm là h$u hạn, đập có mặt cắt tam giác đặt lên nền ở dạng nửa mặt phẳng vô hạn, ở mặt tiếp giáp gi$a đập và nền xuất hiện sự phân bố lại ứng suất trên đế đập và trên toàn thân đập do sự cùng biến dạng của đập và nền gây ra. ứng suất ở đây phụ thuộc nhiều vào tính đàn hồi của đập và nền, tức vào t> số các mô đun đàn hồi (biến dạng) Hđ và Hn, c-ng như vào hệ số =oatxông mđ và mn. Việc giải bài toán tiếp x.c này rất phức tạp và khó khăn.
Tính toán gần đ.ng ứng suất tiếp x.c xuất phát từ lời giải cho dầm hay bản trên nền đàn hồi.
www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn
A - Đập bê tông và bê tông cốt thép s
Theo phương pháp của I.A. Constantinôp, người ta cho r&ng ảnh hưởng của vùng tiếp x.c lên ứng suất trong thân đập được lan truyền lên phía trên vào khoảng 0,2h tính từ nền, trong đó h là chiều cao đập. ở phần đập n&m bên trên vùng này, ứng suất có thể xác định hoàn toàn theo l# thuyết nêm vô hạn. =hần đập có chiều cao 0,2h ở sát nền có thể tính như dầm gắn trực tiếp với nền đàn hồi, chịu tác dụng của trọng lượng bản thân và tải trọng ngoài ở dạng ứng suất truyền từ phần trên tới (ứng suất này được tính theo bài toán nêm vô hạn).
Theo phương pháp của cơ học kết cấu phải tính lặp nhiều, khối lượng tính toán lớn và tốc độ chậm. Ngoài ra trong trường hợp nền không đồng nhất hay thân đập có các vùng vật liệu khác nhau thì việc xử l# càng thêm phức tạp, phải sử dụng các giả thiết đơn giản hóa, khó đạt được độ chính xác cần thiết. Vì vậy, hiện nay các phương pháp tính nêu trên ít được dùng; thay vào đó là xu hướng áp dụng rộng r"i phương pháp phần tử h$u hạn và các chương trình máy tính.
2. Tính toán ứng suất đập và nền bằng phương pháp phần tử hữu hạn (=THH) Ngày nay phương pháp =THH được ứng dụng rộng r"i trong tính toán công trình Ngày nay phương pháp =THH được ứng dụng rộng r"i trong tính toán công trình và nền. Theo phương pháp này đập được chia thành các phần tử nh!, chẳng hạn ch.ng có dạng tam giác đối với bài toán phẳng hay khối tứ diện ở bài toán không gian. Các tải trọng khối lượng (trọng lượng bản thân, lực thấm...) c-ng như tải trọng bề mặt (áp lực nước, bùn cát...) trên mái đập, nền, sườn và bờ đều được biến đổi về một hệ lực tập trung đặt ở các điểm n.t (đ,nh) của các phân tố.
Theo phương pháp =THH, bài toán quy về việc giải một hệ phương trình đại số xác định quan hệ gi$a các lực tác dụng vào n.t của phần tử và chuyển vị của các điểm góc của phần tử. 0uan hệ này được biểu di8n dưới dạng ma trận:
}, U { } K { } F { = (1-61) trong đó: SNT - véctơ cột của các lực ở n.t; SKT - ma trận độ cứng của hệ;
SUT - véctơ cột chuyển vị các điểm n.t của hệ.
Khi giải bài toán phẳng, ở mỗi n.t xét các lực (và chuyển vị) theo 2 trục (x, y), tổng số phương trình là 2n (n - số n.t trong hệ). Đối với bài toán không gian (3 biến x, y, V), số phương trình là 3n.
Khi giải bài toán thực tế, phải chia miền tính toán (bao gồm đập và phần nền dưới đó) thành một số lớn các phần tử, số đó có thể đạt tới hàng nghìn. /ời giải ch, có thể tìm được với sự trợ gi.p của máy tính.
=hương pháp phần tử h$u hạn là một phương pháp tổng hợp được sử dụng để giải các bài toán khác nhau, có thể xét được các vùng có mô đun đàn hồi của vật liệu khác nhau, vật liệu có tính dị hướng, sự có mặt các vùng giảm yếu, các khớp nối, khe nứt...
Trên hình 1-22 là một ví dụ về lưới phần tử của bài toán không gian (a) và bài toán phẳng (b) khi giải theo phương pháp =THH.
10075 75 100 2 1 a) 1 0 0 3 b) 1:0,7 5 2 0 0
Hình 1-22. Sơ đồ lưới chia phần tử của đập và nền
a) %ài toán không gian; b) %ài toán phẳng; 1- đập; 2- nền; 3- phần nền, bờ gần đập. Các phần mềm phân tích ứng suất đập và nền được sử dụng phổ biến hiện nay là: Các phần mềm phân tích ứng suất đập và nền được sử dụng phổ biến hiện nay là:
7A= 2000 (Công ty máy tính và kết cấu 7CI - 6 ), 7I'6A:G (h"ng 'HL-7/L=H- Canada) và phần mềm KC2 của '7. Nguy8n Văn /ệ Trường Đại học Thủy lợi,...