Kết quả tính toán cho thấy các giá trị nội lực, ứng suất, chuyển vị trong bài toán động đều tăng lên rõ rệt so với kết quả bài toán tĩnh. Điều này chứng tỏ ảnh hưởng của tải trọng động đến công trình là không nhỏ .
Sau khi tính toán với các tổ hợp khác nhau ta nhận thấy tổ hợp gồm trọng lượng bản thân tấm và cả bốn máy bơm cùng hoạt động là tổ hợp TH9 có giá trị nội lực, ứng suất cũng như chuyển vị lớn nhất. Các giá trị nội lực, ứng suất và chuyển vị tăng dần đều theo số lượng máy bơm hoạt động.
Từ kết quả tính, ta có thểđưa ra các phương án chạy máy tối ưu như sau:
- Nếu chỉ cần vận hành 01 máy bơm thì cách vận hành tối ưu nhất là vận hành máy 1 (tổ hợp TH1) hoặc máy 4 vì khi vận hành chạy máy như vậy các giá trị nội lực, ứng suất cũng như chuyển vị nhìn chung nhỏ hơn so với khi chạy vận hành máy 2 (tổ hợp TH2) hoặc máy 3.
- Nếu chỉ cần vận hành 02 máy bơm thì cách vận hành tối ưu nhất là vận hành đồng thời máy 1 và máy 4 (tổ hợp TH5) vì khi vận hành chạy máy như vậy các giá trị nội lực, ứng suất cũng như chuyển vị nhìn chung nhỏ hơn so với khi chạy
77
vận hành đồng thời hai máy ở các tổ hợp TH3, TH4 và TH6, trong đó tổ hợp TH6 là trường hợp bất lợi nhất khi vận hành 02 máy bơm.
- Nếu cần vận hành đồng thời 03 máy bơm thì cách vận hành tối ưu nhất là vận hành đồng thời máy 1, máy 2 và máy 4 (tổ hợp TH8) hoặc chạy đồng thời các máy 1, máy 3 và máy 4 vì khi vận hành chạy máy như vậy các giá trị nội lực, ứng suất cũng như chuyển vị nhìn chung nhỏ hơn so với khi chạy vận hành đồng thời ba máy ở tổ hợp TH7.
Các kết quả tính toán giá trị nội lực, ứng suất, chuyển vị xem trong các hình vẽ từ hình 3-2 đến hình 3-51 và các bảng kết quả từ bảng 3-5 đến bảng 3-12.
Kiểm tra khả năng xảy ra hiện tượng cộng hưởng :
Để kiểm tra khả năng xảy ra hiện tượng cộng hưởng, ta đi thiết lập tỷ số giữa tần số dao động kích thích của máy bơm và tần số dao động riêng của hệ
ω
r
.
Đối với các công trình xây dựng, khi tính toán công trình chịu tải trọng động thường bỏ qua ảnh hưởng của lực cản. Khi đó, nếu 0,75 ≤
ω
r
≤ 1,25 thì công trình
làm việc trong miền cộng hưởng.
Bảng 3-13: Bảng tổng hợp kết quả phân tích hiện tượng cộng hưởng
Dạng dao động riêng Chu kỳ (s) Tần số dao động riêng ω (1/s) Tần số dao động kích thích của máy bơm r (1/s) Tỷ số ω r 1 0,088213 71,228 61,78 0,8674 2 0,071488 87,891 61,78 0,7029 3 0,067092 93,651 61,78 0,6597 4 0,041482 151,47 61,78 0,4079 5 0,039604 158,65 61,78 0,3894 6 0,033681 186,56 61,78 0,3312 7 0,028165 223,08 61,78 0,2769 8 0,025853 243,07 61,78 0,2542 9 0,021905 286,84 61,78 0,2154 10 0,020028 313,72 61,78 0,1969
78
Từ tỷ số ω
r
trên bảng 3-13 ta nhận thấy chỉ ứng với dạng dao động riêng thứ
nhất (chu kỳ dao động T = 0,088213 s) có 0,75 ≤ =0,8674 ω
r
≤ 1,25 trạm bơm sẽ
làm việc trong miền cộng hưởng. Các tần số dao động riêng còn đều nằm trong giới hạn an toàn.
Để tránh hiện tượng cộng hưởng ta thường làm giảm tỷ số ω
r (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
(nghĩa là làm
tần số dao động kích thích khác so với tần số dao động riêng của công trình). Có hai cách để giảm tỷ số
ω
r
như sau:
- Tăng độ cứng của công trình (bằng cách tăng chiều dầy của tấm) để tăng tần số dao động riêng của công trình.
- Giảm tần số dao động của lực kích thích r.
Tuy nhiên trong quá trình đóng mở máy có thể xảy ra trường hợp tần số dao động kích thích tăng hoặc giảm dần; ở một thời điểm nào đó tần số dao động kích thích có thể trùng với tần số dao động riêng của công trình. Lúc này ta cần làm cho tần số dao động kích thích thay đổi nhanh chóng để hiện tượng cộng hưởng không kịp xảy ra.
Kiểm tra độ võng:
Theo TCXDVN 356 – 2005 kết cấu bê tông và bê tông cốt thép, tiêu chuẩn thiết kế độ võng cho phép của sàn đặt máy bơm có 6m ≤ Lmin ≤ 7,5m là [f] = 3cm.
Theo bảng 3-6 ta có chuyển vị (độ võng) lớn nhất là 0,3156cm < [f] = 3cm ⇒ Kết quả tính toán cho thấy độ võng lớn nhất của sàn nằm trong giới hạn cho phép.
Kiểm tra ứng suất:
Theo tuyển tập tiêu chuẩn xây dựng của Việt Nam tập V tiêu chuẩn thiết kế công trình thủy lợi, cường độ cho phép của bê tông chịu nén dọc trục [σ]n = 1450 T/m2 và cường độ cho phép của bê tông chịu kéo dọc trục [σ]k = 130 T/m2. Ta đi
79
kiểm tra điều kiện về ứng suất với hai tổ hợp là TH tĩnh là TH9. Kết quả tính toán ứng suất lớn nhất và nhỏ nhất của hai tổ hợp này như sau:
TH tĩnh: σmax = +0,42 T/m2 ; σmin = -11,71 T/m2 TH9: σmax = +14,34 T/m2 ; σmin = -32,41 T/m2
Từ kết quả trên ta nhận thấy, các giá trị ứng suất lớn nhất đều nhỏ hơn ứng suất cho phép của bê tông ⇒ sàn đặt máy bơm thỏa mãn điều kiện bền về ứng suất.
80
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I. KẾT LUẬN
Qua một thời gian làm việc nghiêm túc và khẩn trương, tác giả đã hoàn thành luận văn Thạc sĩ kỹ thuật với đề tài : “Tính toán dao động của trạm bơm Long Biên bằng phương pháp phần tử hữu hạn”. Trong luận văn này, tác giả đã thực
hiện được các nội dung như sau:
1.Nêu được tổng quan về trạm bơm, các hư hỏng thường gặp ở trạm bơm trong quá trình khai thác và vận hành.
2.Tổng quan các phương pháp tính trạng thái ứng suất biến dạng và dao động cũng như trình bày được cơ sở lý thuyết, nêu được ưu nhược điểm và hạn chế của từng phương pháp, từ đó lựa chọn phương pháp phần tử hữu hạn là phương pháp tính toán trong luận văn.
3.Sử dụng phần mềm Sap2000 Version 15.1.0 để tính toán trạng thái ứng suất biến dạng và dao động của trạm bơm Long Biên từ đó đưa ra các kết luận về sự làm việc của sàn đặt máy bơm cũng như các phương án vận hành trạm bơm hợp lý.
Kết quả tính toán cho thấy sàn đặt máy bơm làm việc bình thường khi chịu tải trọng tĩnh và tải trọng động, tuy nhiên trong bài toán động tần số dao động riêng thứ nhất khá gần với tần số dao động kích thích của máy bơm. Điều này có thể dẫn đến việc sàn máy bơm làm việc gần miền cộng hưởng và dẫn đến hư hỏng nhà trạm.
II. KIẾN NGHỊ
Do khả năng sàn máy bơm có thể làm việc gần miền cộng hưởng, tác giả kiến nghị tăng độ dầy của sàn máy bơm, từ đó tăng được tần số dao động riêng của sàn đặt máy bơm, tránh hiện tượng cộng hưởng xảy ra.
Vấn đề còn tồn tại mà tác giả chưa giải quyết được đó là chưa xét đến bài toán dao động lệch pha của các máy bơm. Đây là nội dung mà tác giả mong muốn được nghiên cứu sâu hơn nữa trong tương lai.
81
Với các kết quả đã đạt được nêu trên, luận văn đã thực hiện được các nội dung trong đề cương đặt ra. Việc tính toán công trình chịu tải trọng động là một bài toán phức tạp, tác giả hy vọng luận văn này sẽ là cơ sở để tác giả tiếp tục các nghiên cứu của mình trong tương lai. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
82
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.Nguyễn Xuân Bảo (1983), Nguyễn Văn Lệ, Vũ Thành Hải, Phạm Hồng Giang, Phương pháp phần tử hữu hạn và ứng dụng để tính toán công trình thủy lợi, Nhà xuất bản nông nghiệp.
2.Trần Bình, Hồ Anh Tuấn (1971), Phương pháp phần tử hữu hạn, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật.
3.Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn (2001), Báo cáo tổng kết dự án điều tra hiện trạng sử dụng máy bơm trạm bơm, nguồn cung ứng và giải pháp phát triển máy bơm ở Việt Nam.
4.Đỗ Văn Đệ và nnk - Đại học xây dựng (2011), Phần mềm Sap2000 ứng dụng vào tính toán kết cấu công trình.
5.Phạm Ngọc Khánh (2006), Bài giảng Phương pháp phần tử hữu hạn, Bài giảng cao học.
6.Phạm Ngọc Khánh, Nguyễn Ngọc Oanh, Trần Mạnh Tuân, Nguyễn Công Thắng (1995), Cơ học kết cấu phần II phương pháp phần tử hữu hạn, Nhà xuất bản nông nghiệp.
7.Nguyễn Lê Ninh (2007), Động đất và thiết kế công trình chịu động đất, Nhà xuất bản xây dựng.
8.Dương Văn Thứ (2010), Giáo trình động lực học công trình, NXB khoa học tự nhiên và công nghệ, Hà Nội.
9.Lều Thọ Trình (1974), Ổn định và động lực học công trình, NXB Đại học và trung học chuyên nghiệp.
10.Hoàng Đình Trí (1999), Giáo trình cơ học kết cầu, NXB nông nghiệp Hà Nội. 11.Bùi Đức Vinh - Đại học bách khoa TPHCM (2003), Phân tích và thiết kế kết cấu bằng phần mềm Sap2000.