Chương 1: Tổng quan 1. Nghiên cứu trong nước a. Nghiên cứu trạng thái ứng suất và biến dạng của đập bê tông trọng lực có xét đến tác dung động đất [1] Tác giả: Nguyễn Trọng Quân (Công ty cô phan tư vẫn Sông Đà - Tập đoàn Sông Đà) giới thiệu trên trang web http://www. Trước đây, phương pháp tính toán cho đập bê tông trọng lực thường đưa về bài toán phăng để tính nên chưa phản ánh đúng trạng thái chịu lực của công trình khi làm việc.
Trong dé tài này, tác giả tính theo bài toán không gian tức là đập tràn, trụ pin, đập bê tông trọng lực và nền cùng làm việc đồng thời có xét đến tải trọng động đất, do đó nó phản ánh được đây đủ hơn, chính xác hơn trạng thái làm việc của công trình trong thực tế. Trong nghiên cứu này, tác giả đã thiết lập các mô hình 3D tính toán sử dụng phan mềm Autocad và ANSYS để mô hình hóa đập dang, dap tràn va nén cung lam viéc đồng thời và được mô hình hoá bang phan tử solid concret 65. Ứng dụng phần mềm Cadam để tính toán đập bê tông trọng lực [2] Tác giả: KS. Trần Huy Thanh.
Khoa Công trình thủy, Trường ĐH Hàng Hải, giới thiệu trên trang web http://khcn.vn Cadam là một chương trình máy tính mà chức năng dau tiên của nó là cung cấp hỗ trợ cho việc hiểu thêm các nguyên tắc về đánh giá ôn định của đập bê tông trọng lực. Cadam cũng dùng dé hỗ trợ việc nghiên cứu va phát triển về các tác động kết cau và sự an toàn của đập bê tông trọng lực. Cadam dựa trên phương pháp trọng lực (sự cân bang của khối cứng và lý thuyết dam). Nó thực hiện sự phân tích 6n định dưới tác dụng của lực thủy tĩnh và lực động đất.
Phần mềm Cadam được xây dựng dựa trên các giả thiết sau: + Phân tích ứng suat đề xác định chiêu dài vét nứt có thé xảy ra và các ứng suât “ nen. Chương 1: Tổng quan + Phân tích 6n định dé xác định các dự trữ an toàn chồng trượt dọc theo các nút quy ước và vị trí của các hợp lực tác dụng lên các nút. Phần mềm này sử dụng phương pháp trọng lực để tính toán với các giả thiết đơn giản hóa sau: + Thân đập được chia thành các nút với các đặc tính đồng nhất dọc theo chiều dài của chúng, khối bê tông và các nút là các vật liệu đàn hồi đồng nhất. + Toàn bộ các lực tác dụng lên được truyền lên móng của đập mà không tương tác với các khối đá bên cạnh.
+ Không có sự tương tác giữa các nút, mà mỗi nút được phân tích không phụ thuộc vào các nút khác. + Ứng suất được phân bồ tuyến tính dọc theo mat phang năm ngang. + Ứng suất cắt phân bồ theo quy luật parabol dọc theo mặt phang năm ngang trong các điều kiện không có vết nứt. Phân tích ứng suất đập bê tông trọng lực khi có xét đến tính phi tuyến của vật liệu [3] Tác giả: Ts.
Vũ Hoàng Hưng và Ts. Nguyễn Quang Hùng, Trường đại học Thủy Loi.vn Phương pháp tính toán thiết kế đập bê tông trọng lực ra đời tương đối sớm, vì vậy có những tính toán thiết kế chưa phù hợp với điều kiện phát triển khoa học kỹ thuật ngày nay. Thông thường, tính toán phân tích ứng suất thân đập mới chỉ xét đến quá trình làm việc của vật liệu trong giai đoạn đàn hồi, chưa phản ánh đúng điều kiện làm việc của vật liệu làm đập. Bài báo này tiến hành phân tích ứng suất đập bê tông trọng lực băng phương pháp phần tử hữu hạn có ứng xử vật liệu phi tuyến là một phát triển mới trong thiết kế đập.
Những kết quả đạt được trong phân tích ứng suất đập bê tông trọng lực khi có xét đến tính phi tuyén cua vat liệu cho thay ro su khac nhau co ban trong hai loại quan niệm vật liệu khác nhau dé từ đó có những ứng xử công trình cho Chương 1: Tổng quan thích hợp. Các kết quả nghiên cứu trình bày trong bài báo là những tham khảo tốt cho người thiết kế. Bài báo đã đưa ra được kết quả của bài toán phân tích ứng suất - biến dạng đập bê tông trọng lực bằng phương pháp phân tử hữu hạn sử dụng mô hình vật liệu bê tông làm việc trong giai đoạn phi tuyến. Các giá trị ứng suất SX, S3 tại mép biên thượng hạ lưu tính theo hai loại mô hình vật liệu tuyến tính và phi tuyến.
Nghiên cứu ngoài nước: a. Phân tích đập bê tông trọng lực khi có động đất [4] Các tác giả: Manzori Iman Kamanbedast, Amir Abbas, Erfanian Azmoudeh va Mohammad Hossein. Dai hoc Islamic Azad, Ahwaz, Iran, Tap chi: World Applied Sciences Journal số 17 năm 2012.org/ Bài báo nghiên cứu điều tra và phân tích ứng xử của một đập bê tông trong lực trong chuyền động mặt đất mạnh ngang do một trận động đất được mô phỏng bằng chương trình ANSYS. Trong mô hình phân tích tác giả đưa vào áp lực nước biéu dé gia tốc động dat cũng như kích thước đập, tác giả chỉ ra răng ở trung tâm động đất tần số cao hơn thì mạnh hơn, xa hơn thì tần số yếu đi, ứng suất kéo lớn nhất trong thân đập lớn hơn ứng suất cho phép sẽ gây các vết nứt trong thân đập.
Kết quả trong mô hình phân tích ra ứng suất và chuyên vị các nút trong thân đập theo phương X và Y. Anh hưởng của médun đàn hồi của nền đến ứng xứ của đập bê tông trọng lực [5] Các tác giả Z. Ghaemian, chuyên ngành xây dựng dân dụng, nghiên cứu khoa học, đại hoc Candidate Islamic Azad ([AU), Tehran, Iran.org Bai báo nghiên cứu ứng xử của đập bê tông trọng lực khi có động dat, tac động đồng thời của hỗ chứa và nên trong trong mô hình 2 chiều. Phương pháp sử dụng Chương 1: Tổng quan phân tích là sử dụng 2 phương pháp: phần tử hữu hạn và phương pháp lan truyền vết nứt (smeared crack approach).
Các thông sỐ nhập vào mô hình là các thông SỐ vay ly như: môdun dan hồi, độ bên, và đặc biệt là năng lượng gây nứt gấy. Kết quả phân tích cho thấy với các điều kiện biên khác nhau, phân tích phi tuyến bao gồm sự tác động của đập lẫn hồ chứa sẽ cho kết quả tốt hơn gan với thực tế. So sánh việc thiết kế và phân tích đập bê tông trọng lực [6] Tác gia. Hazrat Ali, Chittagong University of Engineering & Technology, Chittagong, Bangladesh.
Xuat ban Online March 2012 http://www .org/journal/nr Mục dich chính cua nghiên cứu nay là để thiết kế đập bê tông trọng lực cao dựa trên USBR khuyến nghị trong địa chân khu vực II của Bangladesh, thay đôi Cường độ trận động đất ngang từ 0. Bang cách mô phỏng bằng phần mềm ANSYS 5.4 tác giả cũng chỉ ra những ưu điểm so với cách tính 2D phân tích lực. Các chỉ số được mô phỏng bao gồm: áp lực nước ngang, lực đây nỗi, tải: tĩnh tai, áp suất đầu và cuối, day nỗi, lực băng tuyết, lực động đất, lực gió, lực sóng. Kết quả phân tích cho thấy ứng suất trong thân đập tăng khi có động đất và các yếu tố kết hợp, biện pháp xử lý là tăng kích thước thân đập nhất là phần móng của đập.
Sẽ không có tính khả thi khi xây dựng một đập bê tông trọng lực mà kết quả các gid trị lớn hơn 0,3 mà không cần thay đổi tải và kích thước của đập, tác giả cũng đưa ra biện pháp làm hạn chê làm giảm đáng kê áp lực day nôi là can làm thoát nước nên. Phân tích kết quả đánh giá phân tích động lực của mối tương tác giữa đập bê tông và hồ chứa trong vùng động dat [9] - Tac giả: Abbas Mansouri(1) và Roshanak Rezaei(2).(2) Kỹ sư xây dung dai hoc Guilan, Rasht, Iran.br/ja Chương 1: Tổng quan Trong quá trình thiết kế đập có sự ảnh hưởng cả động đất người ta thường nghiên cứu đến mối tương quan giữa lực động đất, hồ chứa và đập, trong bài báo này tác giả dùng phương pháp phân tích miễn thời gian và miễn tan số trong phần mềm Ansys. Tác giả mồ tả đập trong lực Pine_ Flat với hồ chứa được xem xét là 1 hồ chứa hữu hạn, với các điều kiện biên thích đáng. Kết quả chỉ ra rang mối liên hệ giữa chuyển vị của đập, ứng suất cắt của đập tựa trên nền chuyền vị có quan hệ với nhau.
Ứng suất max (ứng suất kéo), ứng suất min (ứng suất nén) xuất hiện ở chân và móng đập. Sau khi chuyển miền phân tích thời gian vào miễn phân tích tần số, đập và hồ chứa, có thay sự khác biệt về chuyển vị cả phương ngang và phương đứng, khi có hỗ chứa đập sẽ có chuyển vị và ứng suất lớn hơn khi không có hồ chứa. -10- Chương 2: Cơ sở lý thuyết CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYET 2. GIỚI THIEU VE TIẾP XÚC 2.
Mô hình tiếp xúc Khi hai bề mặt riêng biệt chạm nhau thì có phát sinh tiếp xúc Mô hình tiếp xúc cho phép chịu phản lực khi chịu nén, nhưng không cho phép chịu kéo, chúng được tự do tách rời nhau. Tiếp xúc là trạng thái phi tuyến tính, nghĩa là độ cứng của hệ thong phụ thuộc vào tình trạng liên lạc, cho dù các bộ phận đang chạm hoặc chia cắt. Cơ chế tiếp xúc thiết lập để vật thể không xuyên qua, do vậy chương trình thiết lập mối quan hệ giữa 2 bề mặt dé ngăn chặn chúng không đi xuyên qua nhau. Khi chương trình thiết lập được sự chống xuyên qua ta gọi đó là sự tương thích trong tương tác.
¬ |F __~ Sự xuyên qua xảy ra khi không có Tsp aan sự tương thích mô phòng contact / cà CF „- Đôi với sự tiêp xúc trực tiép của vật thê phi tuyên tính, có thê sử dụng các công thức Pure Penalty hoặc Augmented Lagrange: cả 2 đều dựa vào công thức chung. normal =knormal Xx | ~~ penetration (2 1) Trong đó: Fnormai: lực tiép xúc pháp tuyên ee |: _~^V „ Knormai: hệ sô độ cứng tiép xúc (phụ thuộc vào vật liệu [ a | | bé mat tiép xtic) ^—_—Ï_—=—==—~”” ”~—.~ p Xpenetration: chiêu sâu xuyên qua -11- Chương 2: Cơ sở lý thuyết Công thức Pure Penalty normal — knormal X nenetration (2 2) Công thức Augmented Lagrange normal =k ` "Ynormal X penetration + A (2.3) - Su khác biệt 2 công thức từ hang số 4, công thức Augmented Lagrange sé ít bi ảnh hưởng bởi Knormai hon công thức Pure Penalty - Hang số Knorma là số quan trọng trong công thức, ảnh hưởng đến sự chính xác của mô phỏng, giá tri độ cứng càng lớn bài toán càng khó trở nên hội tụ.