I. Tính cấp thiết của đề tài
Việt Nam với khí hậu nhiệt đới gió mùa và lượng mưa lớn thường xuyên phải đối mặt với các trận lũ lớn. Việc xây dựng hồ chứa để điều tiết và giảm thiểu thiệt hại do lũ lụt là rất cần thiết. Trong bối cảnh nguồn vật liệu ngày càng khan hiếm và giá thành tăng cao, việc lựa chọn xây dựng đập bê tông trọng lực trong các dự án thủy lợi - thủy điện trở nên phổ biến. Đập bê tông trọng lực, với chiều cao lớn, yêu cầu thiết kế mặt cắt hợp lý để đảm bảo khả năng chịu lực và an toàn cho công trình. Theo thống kê, Việt Nam có khoảng 10.000 đập lớn nhỏ, trong đó đập bê tông chiếm tỷ lệ cao. Việc thiết kế mặt cắt đập bê tông không chỉ ảnh hưởng đến kết cấu thân đập mà còn đến tiến độ thi công và độ ổn định của công trình.
II. Mục đích và nhiệm vụ của đề tài
Mục tiêu chính của nghiên cứu này là phân tích và thiết kế mặt cắt đập bê tông trọng lực nhằm tối ưu hóa ứng suất và biến dạng của vật liệu xây dựng. Đề tài sẽ xem xét các yếu tố ảnh hưởng đến sự phân bổ ứng suất trong đập và nhận biết tác động của mặt cắt tràn đến ứng suất và biến dạng. Qua đó, nghiên cứu sẽ đưa ra các giải pháp công nghệ trong việc thiết kế đập bê tông trọng lực để đảm bảo an toàn và hiệu quả kinh tế cho công trình. Nghiên cứu cũng sẽ tập trung vào việc lựa chọn phương pháp tính toán chính xác để đạt được kết quả tối ưu trong thiết kế và thi công.
III. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu sẽ dựa trên các phương trình cơ học vật rắn biến dạng và các phương pháp tính toán ứng suất biến dạng đã được phát triển. Phương pháp phần tử hữu hạn sẽ được lựa chọn để tính toán ứng suất và biến dạng trong đập bê tông trọng lực. Ngoài ra, phần mềm chuyên dụng sẽ được sử dụng để hỗ trợ việc tính toán và mô phỏng các điều kiện thực tế của công trình. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào bài toán phẳng trên nền đá phong hóa, với hệ số mô đun nén nhỏ, nhằm phản ánh chính xác các đặc điểm địa chất và ứng suất trong thực tế.
IV. Đặc điểm địa chất thường gặp trong xây dựng ở nước ta
Đặc điểm địa chất của nền đá ảnh hưởng lớn đến sự ổn định và khả năng chịu lực của đập bê tông trọng lực. Nền đá phong hóa thường gặp nhiều khó khăn trong việc xây dựng các công trình lớn. Các yếu tố như cường độ chịu lực, tính thấm nước và độ phong hóa của đá cần được đánh giá kỹ lưỡng. Đập bê tông có thể bị phá hoại trượt theo mặt tiếp xúc giữa nền đá và đập, do đó, việc nghiên cứu đặc điểm nền đá phong hóa là rất quan trọng để đảm bảo an toàn cho công trình. Đặc biệt, các chỉ tiêu cơ lý của nền đá cần được xác định rõ ràng để đưa ra các giải pháp thiết kế hợp lý.
V. Các phương pháp tính toán kết cấu đập bê tông trọng lực
Việc phân tích và tính toán ứng suất trong thân đập bê tông trọng lực là cần thiết để xác định trị số, phương chiều và sự phân bố của các ứng suất dưới tác dụng của ngoại lực. Các phương pháp tính toán như phương pháp sức bền vật liệu và phương pháp phần tử hữu hạn được áp dụng để kiểm tra khả năng chịu lực của vật liệu. Mặt cắt kinh tế nhất thường là dạng tam giác, được sử dụng rộng rãi trong thiết kế đập bê tông trọng lực. Điều kiện thiết kế cần đảm bảo không phát sinh ứng suất kéo ở các mép biên và phải đạt yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật.
VI. Ứng dụng tính toán công trình thủy điện Sông Chừng
Nghiên cứu ứng dụng tính toán cho công trình thủy điện Sông Chừng nhằm kiểm tra và đánh giá khả năng chịu lực của đập bê tông trọng lực. Kết quả tính toán sẽ được so sánh với các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành để đảm bảo an toàn cho công trình. Việc áp dụng các phương pháp tính toán hiện đại sẽ giúp tối ưu hóa thiết kế và thi công, từ đó nâng cao hiệu quả của dự án đầu tư. Các giải pháp công nghệ cũng sẽ được đề xuất để cải thiện khả năng chịu lực và độ bền của công trình trong điều kiện thực tế.
