Phân Tích Chuyển Vị và Ứng Suất của Đập Bê Tông Trong Lực Khi Xảy Ra Động Đất

Việc phân tích ứng xử đập bê tông trọng lực dưới tác động động đất là bắt buộc để đảm bảo công trình an toàn. Ứng suất và biến dạng vượt quá giới hạn cho phép có thể gây nứt, hư hỏng. Động đất làm tăng nhanh lực tác dụng, tạo ra các điểm nguy hiểm với ứng suất và chuyển vị lớn. Sự cố đập có thể gây hậu quả nghiêm trọng về người và của.

Phương pháp Westergaard thường được dùng để xác định áp lực thủy động lên đập, nhưng bỏ qua tương tác giữa chất lỏng, đập và nền. Nghiên cứu này tập trung vào tương tác giữa đập, hồ chứa và nền, sử dụng mô hình vật liệu bê tông cho động đất để tăng độ chính xác. Nghiên cứu cũng xem xét ảnh hưởng của kích thước đập khác nhau đến kết quả phân tích động lực học.

Trong thiết kế đập bê tông chịu tác động của động đất phương pháp Westergaard thường được dùng để xác định áp lực thủy động tác dụng lên đập dâng và kết quả của phương pháp này cũng được dùng để quy thành khối lượng bổ sung gán vào mặt thượng lưu của đập dâng trong khi tính toán dao động của đập dâng. Hiển nhiên là chất lỏng trong hồ chứa và nên công trình có ảnh hưởng đến ứng xử của đập khi xảy ra động đất. Do đó trong đề tài này tác động tương hỗ của đập dâng, hồ chứa và nền được nghiên cứu trong cùng một bài toán, qua đó kết quả tính toán có thể sẽ thể hiện chính xác hơn sự làm việc thực sự của hệ thống đập — hồ chứa — nên công trình.

Ngoài ra ứng với các kích thước đập khác nhau sẽ có các ảnh hưởng lớn nhỏ khác nhau, nên mô phỏng động đất cho đập bê tông với hình dạng đập khác nhau sẽ có cách nhìn tổng quan hơn về ảnh hưởng của động đất lên đập. Nội dung nghiên cứu cơ sở lý thuyết gồm: lý thuyết về động lực học công trình, vận dụng lý thuyết vào tính toán động đất, từ đó tiến hành phân tích ứng suất biến dạng công trình bằng phương pháp phần tử hữu hạn.

Phần đầu sẽ nghiên cứu bài toán cơ bản đập chịu áp lực thủy tĩnh của mực nước dâng bình thường trong hô, để xét về chuyển vị và ứng suất cơ bản trong trạng thái đập làm việc bình thường. Trong mô hình Sap2000 đập và nên sẽ được mô phỏng bang phan tử plane 4 nút, các phan tử liên kết nhau bằng nút cứng, áp lực nước sẽ được mô phỏng bang lực phân bố tuyến tính.

Phần hai đề tài nghiên cứu đập khi có ảnh hưởng của động đất, khi đó đập sẽ chịu tác động của gia tốc ngang biến đổi theo thời gian. Khi đó sự ảnh hưởng của áp lực nước lên m6 hình sẽ được biêu dién băng lực trong Sap, và phân tử nước trong Ansys Phương pháp phân tích động lực học được dùng để đánh giá ảnh hưởng của động đất lên chuyển vị và ứng suất.

Phan ba dé tài đánh giá ảnh hưởng của động đất lên mô hình đập khác nhau dé có cách nhìn tong quan hơn về ảnh hưởng của động đất lên đập. Moi phan mềm đều có ưu và nhược điểm riêng nhưng có cách giải chung là sử phương pháp phần tử hữu hạn để giải hệ phương trình.

Nghiên cứu sẽ so sánh kết quả chuyển vị đập bê tông khi động đất giữa hai phần mềm ANSYS và SAP2000. Mục tiêu là xác định sự khác biệt trong kết quả và đánh giá độ tin cậy của từng phần mềm. Phân tích chuyển vị đập bê tông khi động đất là cần thiết để phát hiện các điểm yếu và đảm bảo an toàn.

Ngoài chuyển vị, nghiên cứu cũng so sánh ứng suất trong đập bê tông do động đất giữa hai phần mềm. Kết quả so sánh giúp đánh giá độ bền của đập và khả năng chịu tải trong điều kiện động đất. Các giá trị ứng suất nén, ứng suất kéo cần được kiểm tra kỹ lưỡng.

Phân tích áp lực thủy tĩnh trên các mô hình đập có kích thước khác nhau để đánh giá sự phân bố áp lực và ảnh hưởng của kích thước đến kết quả phân tích. Các kết quả sẽ được sử dụng làm cơ sở để phân tích động đất.

Nghiên cứu chuyển vị đập bê tông khi động đất với các mô hình có kích thước khác nhau để xác định sự khác biệt trong ứng xử của đập. Các thông số như tần số riêng và hình dạng dao động của đập sẽ được xem xét.

Phân tích ứng suất trong các mô hình đập có kích thước khác nhau khi chịu tác động của động đất. So sánh kết quả ứng suất giữa các mô hình để đưa ra kết luận về ảnh hưởng của kích thước đến độ bền của đập. Đánh giá an toàn đập bê tông trong động đất dựa trên kết quả phân tích.

Tổng kết lại các phương pháp phân tích động đất cho đập bê tông đã sử dụng trong nghiên cứu, đánh giá ưu nhược điểm của từng phương pháp. Nêu bật các kết quả quan trọng về chuyển vị và ứng suất của đập khi chịu tác động của động đất.

Dựa trên kết quả nghiên cứu, đề xuất các giải pháp thiết kế đập bê tông trọng lực để tăng cường khả năng chịu đựng động đất. Các giải pháp có thể bao gồm cải thiện vật liệu, thay đổi hình dạng đập, hoặc sử dụng các biện pháp gia cố kết cấu. Cần xem xét đến tiêu chuẩn thiết kế đập bê tông chịu động đất.