ứng dụng phần mềm sap2000 trong tính toán thiết kế cửa van cung

Cửa van là một bộ phận rất quan trọng trong công trình thủy lợi, cửa van được lắp đặt vào các khoang của công trình thủy công ở công trình thủy lợi, thủy điện.. Cửa van sửa chữa: được sử

BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ

-o0o -

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM SAP2000 TRONG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỬA VAN CUNG

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN

MAI VĨNH PHÚC BÙI DUY TÂY 1110423

LỚP CKCTM K37

Tháng 5/2005

LỜI CẢM ƠN

Thấm thoát mới đây mà đã bốn năm học đại học và mái trường Đại học Cần Thơ đã cho tôi nhiều kiến thức và nhiều kinh nghiệm quý báu, quan trọng để tôi thực hiện và hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp mở ra một bước đi mới cho bản thân tôi Ngoài sự nổ lực của bản thân, tôi còn được sự quan tâm, giúp đỡ và động viên của gia đình, người thân, thầy cô và bạn bè về nhiều mặt

Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến:

Trước tiên, tôi xin cảm ơn gia đình và người thân đã luôn luôn ủng hộ và giúp đỡ tôi về vật chất lẫn tinh thần trong suốt quá trình học tập

Tiếp theo, tôi xin cảm ơn các giảng viên, các cán bộ viên chức của Khoa Công Nghệ, trường Đại Học Cần Thơ nói chung và bộ môn Kỹ Thuật Cơ Khí nói riêng đã giúp đỡ, hỗ trợ tôi tận tình trong suốt quá trình làm luận văn

Đặc biệt, tôi xin trân trọng cảm ơn Th.s Mai Vĩnh Phúc và Th.s Phạm Quốc Liệt, người đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn tập thể lớp cơ khí chế tạo máy khóa 37 trường Đại Học Cần Thơ đã góp ý, giúp đỡ và động viên tạo điều kiện cho tôi hoàn tốt thành luận văn

Sinh viên thực hiện

Đồng Thanh Nhàn

Bùi Duy Tây

TÓM TẮT

Mục tiêu đề tài là ứng dụng phần mềm SAP2000 trong tính toán thiết kế kết cấu van cung Do đó con người phải có biện pháp khắc phục hoặc hạn chế thiên tai Để đáp ứng nhu cầu đó thì phải xây dựng nhiều công trình thủy lợi như cống chống lũ Trong

hệ thống cống thì bộ phận cửa van là bộ phận rất quan trọng, đối với các công trình lớn thì sử dụng cửa van cung là phổ biến

Ưu điểm cửa van cung có khả năng chịu tải trọng lớn hơn, kết cấu vững chắc hơn Nhưng vấn đề tính toán và thiết kế cửa van phải phù hợp và đảm bảo an toàn sử dụng theo thời gian Bên cạnh đó thì việc tính toán cửa van cung không chỉ bằng phương pháp thủ công mà ngày nay việc tính toán đã được ứng dụng bằng công nghệ phần mềm, và một trong số đó là phần mềm SAP2000 được rên thế giới công nhận và tin cậy sử dụng nhiều nhất

Do đó qua luận văn này nhóm đã thực hiện: tính toán được cửa van cung theo

lý thuyết, sử dụng được sơ bộ về phần mềm SAP 2000, vẽ được kết cấu của van cung trên phần mềm SAP 2000 và xuất được biểu đồ ứng suất của vật liệu

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC HÌNH vi

DANH MỤC BẢNG x

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1

1.1 Giới thiệu 1

1.2 Phân loại của van 1

1.2.1 Phân loại chung của van 1

1.2.2 Phân loại theo hình dạng cấu tạo của kết cấu nhịp 2

1.2.3 Phân loại theo phương thức truyền áp lực nước lên công trình 8

1.3 Tổng quan của van cung 8

1.3.1 Hình thức cửa van thường dùng hiện nay 9

1.3.2 Phạm vi sử dụng 10

1.3.3 Các bộ phận chính của cửa van cung 11

1.3.3.1 Bộ phận động của cửa van 11

1.3.3.2 Kết cấu gối bản lề 13

1.3.3.3 Gối đỡ bên 14

1.3.3.4 Kết cấu vật chắn nước 14

1.3.3.5 Vật liệu chế tạo van 14

1.4 Tình hình ứng dụng, nghiên cứu trong nước và ngoài nước 15

1.4.1 Tình hình trong nước 15

1.4.2 Tình hình ngoài nước 20

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM SAP 2000 24

2.1 Giới thiệu về SAP 2000 24

2.2 Khả năng nổi bật của phần mềm 31

2.3 Một vài cần lưu ý khi sử dụng phần mềm 41

2.3.1 Đối tượng, phần tử và nhóm 41

2.3.2 Hệ tọa độ 42

2.3.2.1 Hệ tọa độ tổng thể 42

2.3.2.2 Hệ tọa dộ cục bộ 43

2.3.3 Dấu của nội lực và ứng suất 45

2.3.3.1 Phần tử thanh 45

2.3.3.2 Phần tử vỏ 45

2.3.4 Độ tự do 46

2.4 Trình tự giải bài toán kết cấu bằng SAP2000 47

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN CỦA VAN CUNG BẰNG LÝ THUYẾT 48

3.1 Kết cấu cửa van cung 48

3.2 Phương pháp tính toán 48

3.3 Tải trọng và tổ hợp tải trọng 50

3.4 Trường hợp tải trọng 54

3.4.1 Trường hợp tải trọng 1 55

3.4.2 Trường hợp tải trọng 2 56

3.4.3 Trường hợp tải trọng 3 57

3.4.4 Trường hợp tải trọng 4 57

3.4.5 Trường hợp tải trọng 5 58

3.5 Yêu cầu tính toán 58

3.6 Tính toán cửa van cung hai khung chính càng xiên 60

3.6.1 Số liệu tính toán 60

3.6.2 Tính toán khung chính và càng van cung theo hệ phẳng bằng phương pháp giải tích 62

3.6.2.1 Tính toán áp lực nước tác dụng lên cửa van trên mặt 62

3.6.2.2 Tính toán áp lực nước tác dụng lên khung chính 63

3.6.2.3 Tính toán nội lực khung chính 64

3.6.2.4 Tính toán nội lực càng van cung 67

CHƯƠNG 4 MÔ PHỎNG CỬA VAN CUNG 71

4.1 Các bộ phận chính của cửa van 71

4.2 Phân tích nội lực kết cấu van cung theo bài toán không gian bằng SAP2000 72

4.3 Số liệu tính toán 73

4.4 Mô hình hóa kết cấu van và khai thác kết quả 74

4.4.1 Mô hình hóa kết cấu van 74

4.4.2 Khai thác kết quả tính toán 86

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN 97

5.1 Kết luận 97

5.2 Hướng phát triển đề tài 97

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cửa van phẳng 3

Hình 1.2 Cửa van cung 3

Hình 1.3 Cửa sập 4

Hình 1.4 Cửa phai 5

Hình 1.5 Van cánh cửa 6

Hình 1.6 Cửa van dạng cống vòm 7

Hình 1.7 Cửa van cung quay ngang 7

Hình 1.8 Cửa van cung thủy điện Hòa Bình 8

Hình 1.9 Kết cấu van cung hai khung chính càng xiên 12

Hình 1.10 Gối bản lề 13

Hình 1.11 Hồ Đập Đầm Hà Động 17

Hình 1.12 Cửa van Hồ Đập Đầm Hà Động 18

Hình 1.13 Cửa van Cửa Đạt đang thi công 19

Hình 1.14 Cửa van Cửa Đạt 19

Hình 1.15 Cống Maeslant – Hà Lan 20

Hình 1.16 Cống Haringvliet –Hà Lan 21

Hình 1.17 Công trình chống lũ Chung Lâu 23

Hình 2.1 Giao diện của SAP2000 version 16 25

Hình 2.2 Đồ họa trong SAP2000 26

Hình 2.3 Đồ họa trong SAP2000 27

Hình 2.4 Đồ họa trong SAP2000 28

Hình 2.5 Đồ họa trong SAP2000 28

Hình 2.6 Đồ họa trong SAP2000 29

Hình 2.7 Đồ họa trong SAP2000 29

Hình 2.8 Đồ họa trong SAP2000 30

Hình 2.9 Lựa chọn phương thức hiển thị 32

Hình 2.10 Sử dụng các kết cấu mẫu 33

Hình 2.11 thanh công cụ vẽ nhanh 33

Hình 2.12 Hình ảnh dạng lưới 34

Hình 2.13 Tạo nhóm đối tượng 35

Hình 2.14 Tạo nhóm đối tượng 35

Hình 2.15 Hệ trục tọa độ 36

Hình 2.16 Thanh công cụ 36

Hình 2.17 Thông tin phần tử 36

Hình 2.18 Bảng tính Excel 37

Hình 2.19 Đồ thị được xuất từ bảng Excel 37

Hình 2.20 Lựa chọn tiết diện thanh theo tiêu chuẩn 38

Hình 2.21 Định nghĩa phần thanh phi lăng trụ 38

Hình 2.22 Nút liên kết có độ cứng lớn 39

Hình 2.23 Định nghĩa đoạn cứng ở hai đầu thanh 39

Hình 2.24 Nối liên kết ở hai đầu thanh 39

Hình 2.25 Định vị dây cáp và lực kéo dây cáp trong dầm ứng suất 40

Hình 2.26 Khai báo các thông số cho dây cáp 40

Hình 2.27 Khai báo lực kéo cáp 41

Hình 2.28 Hệ tọa độ cục bộ của phần tử thanh 43

Hình 2.29 hệ tọa độ cục bộ 2 và 3 của phần tử thanh 44

Hình 2.30 Hệ tọa độ cục bộ của phần tử vỏ 44

Hình 2.31 Quy ƣớc dấu của lực dọc và moment xoắn 45

Hình 2.32 Quy ƣớc dấu của lực cắt và moment uống 45

Hình 2.33 Quy ƣớc dấu nội lực của vỏ 46

Hình 2.34 Sáu bậc tự do của hệ tọa độ cục bộ 47

Hình 3.1 Sơ đồ kết cấu van 62

Hình 3.2 Sơ đồ tính toán lực tác dụng lên khung chính 63

Hình 3.3 Sơ đồ tính toán và biểu đồ moment uốn 66

Hình 3.4 Sơ đồ tính toán nội lực càng van 67

Hình 4.1 Kết cấu van cung 72

Hình 4.2 Vị trí dầm phụ dọc và dầm chính 74

Hình 4.3 Dầm chính 80

Hình 4.4 Mô hình hóa dầm chính 83

Hình 4.5 Mô hình càng van 84

Hình 4.6 Áp lực nước tác dụng lên van 85

Hình 4.7 Chuyển vị của van 89

Hình 4.8 Giá trị moment 90

Hình 4.9 Giá trị moment 91

Hình 4.10 Giá trị moment 92

Hình 4.11 Giá trị lực cắt 93

Hình 4.12 Nội lực bản mặt 94

Hình 4.13 Nội lực càng van 95

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Vật liệu chế tạo van 14

Bảng 4.1 Giá trị góc θo 79

Bảng 4.2 Phản lực gối bản lề 87

Bảng 4.3 Trọng lƣợng van 89

Bảng 4.4 So sánh kết quả giữa tính toán lý thuyết và kết quả từ phần mềm SAP2000 96

Trong ngành thủy lợi cửa van thường được đặt tại cửa kênh, cửa ống, cửa đập

để chặn hoặc điều tiết dòng nước Cửa van là một bộ phận rất quan trọng trong công trình thủy lợi, cửa van được lắp đặt vào các khoang của công trình thủy công ở công trình thủy lợi, thủy điện Cửa van cũng có thể đặt ở trên mặt, ở dưới sâu, nhiệm vụ của cửa van là đóng để giữ nước và mở để tháo nước theo yêu cầu đặt ra cho công trình: lấy nước tới, cấp nước phát điện, thoát lũ, gạn triều, tiêu úng, điều tiết mức nước, lấy nước mặn nuôi trồng thủy sản…

Hiệu quả của công trình thủy lợi, thủy điện được đảm bảo như thiết kế đặt ra khi cửa van được vận hành đạt độ tin cậy như quy trình vận hành đã đề ra Nếu việc vận hành cửa van có sự cố thì dẫn đến không chỉ tổn thất lớn cho công trình thủy lợi, thủy điện mà còn gây tác hại cho sản xuất đời sống của vùng hạ du

1.2 Phân loại cửa van

1.2.1 Phân loại chung cửa van

Theo vị trí ngập nước:

Tùy thuộc vào vị trí mực nước thượng lưu trước cửa van, cửa van được chia thành cửa van trên mặt và cửa van dưới sâu Cửa trên mặt được đặt lên ngưỡng công trình, đỉnh cửa van cao hơn mực nước thượng lưu Cửa van dưới sâu để đóng các lỗ dưới sâu, mép trên cửa van ở thấp hơn mực nước

Cửa van sửa chữa: được sử dụng để đóng có thời hạn các lỗ tháo nước của công trình để sửa chữa cửa van chính hoặc một bộ phận nào đó của công trình

Cửa van sự cố: được sử dụng để đóng tạm thời các lỗ của công trình thủy công

và cả trong trường hợp sự cố cửa van chính hoặc đường ống

Cửa van sự cố - sửa chữa: thực hiện chức năng xử lý sự cố và sửa chữa, được đặt trước cửa van chính của các công trình tràn nước và tháo nước ( số lượng các bộ cửa van sự cố - sửa chữa di chuyển được phai ít hơn nhiều so với số cửa van chính )

Cửa van thi công: được sử dụng để đóng lỗ tháo nước trong giai đoạn thi công Cửa van vùng triều: có nhiệm vụ ngăn triều ( ngăn nước mặn ), giữ ngọt ( có lúc lại phải tháo lũ khi nước trong đồng lớn ) và giao thông thủy

1.2.2 Phân loại theo hình dạng cấu tạo của kết cấu nhịp

Theo hình dạng, cửa van có các dạng phổ biến sau:

Cửa van phẳng: là cửa van có bản mặt phẳng, chuyển động tịnh tiến phổ thông hơn cả trong cửa van phẳng trên mặt là loai hai dầm chính, cửa van dưới sâu thường có nhiều dầm chính hoặc cửa van phân đoạn hai tầng, nhiều tầng, cửa van phẳng có cửa phụ để tháo một lượng nước không lớn

Hình 1.1 Cửa van phẳng

Cửa van cung: mặt cắt ngang của kêt cấu nhịp có hình dạng quạt, liên kết với hai (có thể nhiều hơn ) chân khung, quay xung quanh trục nằm ngang ở cuối chân Để tháo một lượng nước không lớn có loại van cung ngắn với cửa phụ hoặc sử dụng van hai tầng

Hình 1.2 Cửa van cung

Cửa sập ( cửa clape ): kết cấu nhịp bao gồm một tấm chắn quay quanh trục ngang đặt ở mép dưới cửa van và bố trí trên ngưỡng công trình Cửa được đóng, mở nhờ hệ thống pittông kéo hoặc đẩy

Hình 1.4 Cửa phai

Cửa van mái nhà: cửa van có hai tấm chắn, liên kết khớp với ngưỡng công trình

và tựa lên nhau cửa hai tấm chắn cánh tạo thành kết cấu mái nhà

Cửa van có giàn quay: bao gồm một số giàn quay thẳng đứng có trục nằm ngang đặt trên ngưỡng, các tấm phủ kín lỗ giữa các giàn

Cửa van trụ đứng: có dạng hình trụ Khi hạ xuống sẽ đóng lỗ công trình hình lượn vòng Các cửa van này không truyền áp lực nước lên công trình nhờ nó tự cân bằng dọc toàn bộ ống đến mặt nước và chuyển động tịnh tiến

Cửa van khung quay: khi đóng các khung quay đến vị trí thẳng đứng đặt sít vào nhau, trục quay nằm ngang đặt trên ngưỡng Khi mở lần lượt các khung ngả về một phía dạng úp thìa

Cửa van phao: đưa các phao nổi đến vị trí định trước rồi chất tải trong nước tĩnh trên ngưỡng bằng cách cho nước vào buồn nhỏ Khi chắn nước cửa van phao sẽ truyền

áp lực nước lên cả ngưỡng và trụ pin hai bên

Cửa van âu thuyền: cửa gồm hai cánh quay trục thẳng đứng rồi tựa vào nhau ở một phía khi đóng cửa khi mở cửa các cánh sẽ nằm trong hốc tường về phía đầu âu thuyền

Cửa van ngăn triều: gồm van cánh cửa, cửa van dạng cống vòm ( visor gate ), cửa van dạng thấu kính, cửa van cung quay ngang, cửa hai phía

Hình 1.5 Van cánh cửa

Hình 1.6 Cửa van dạng cống vòm

Hình 1.7 Cửa van cung quay ngang

1.2.3 Phân loại theo phương thức truyền áp lực nước lên công trình

Cửa van truyền áp lực nước lên trụ pin và cột: Đó là các loại cửa van phẳng, cánh phai dạng dầm, các loại cửa van này chuyển động tịnh tiến Cửa van cung chuyển động quay còn cửa van xoay thì chuyển động lăn

Cửa van truyền áp lực nước lên ngưỡng: Đó là cửa van quạt, cửa van mái nhà, cửa van clape, cửa van có giàn quay, cửa van mềm có vỏ bằng vải cao su

Cửa van truyền áp lực nước lên cả ngưỡng và cả trụ pin ( hoặc trụ cống ): cửa van cầu hoặc còn gọi là van cột – mặt phẳng, cửa van phẳng, cửa van cung, cửa van đĩa, cửa van hình côn (còn gọi là xe côn )

1.3 Tổng quan Cửa van cung

Định nghĩa và phân loại: cửa van cung là cửa van chịu áp lực nước dạng mặt cong, thường là một phần của mặt trụ tròn và được nối với hai càng, khi đóng mở cửa van quay xung quanh một trục quay cố định nằm ngang Cửa van cung đóng mở bằng

xy lanh thủy lực thường được làm cửa xả lũ ở đập tràn

Hình 1.8 Cửa van cung thủy điện Hòa Bình

1.3.1 Hình thức cửa van thường dùng hiện nay

Phần lớn cửa van cung dùng bản mặt hình cung tròn có tâm trùng với tâm quay, trong các sông có lượng phù sa lớn lắng đọng ở trước cửa van, thì tâm quay có thể đặt thấp hơn tâm bản mặt

Trong trường hợp này sẽ giảm được ảnh hưởng của lực ma sát do phù sa tác động lên bản mặt, giảm được lực kéo đóng mở khi nâng van

Cửa van cung thường dùng nhất hiện nay là cửa van hai dầm chính chịu tải trọng bằng nhau, bản mặt là một cung tròn có tâm cong trùng với tâm quay của cửa van

Khung chính được chia thành các loại sau: chân thẳng và cứng, chân thẳng và mảnh, chân xiên và mảnh

Cửa van chân cứng có lực xô ngang lớn, làm giảm được moment uốn trong dầm, nhưng momentt uốn trong càng lại lớn, đồng thời khi cửa van chuyển động có lực ma sát ở mặt bên của gối bản lề Cửa van chân mảnh được dùng phổ biến nhất, trong trường hợp này độ cứng của chân nhỏ hơn độ cứng của dầm, vì vậy ảnh hưởng của lực đẩy ngang nhỏ có thể bỏ qua

Cửa van chân xiên có một số ưu điểm sau:

Giảm được momentt uốn trong dầm chính, do đó dầm chính sẽ nhỏ, khi nhịp van dưới 12m và cột nước dưới 5m có thể dùng thép định hình làm dầm chính

Chiều cao dầm chính giảm, nên kết cấu dầm đứng có thể nhỏ, trọng lượng van giảm, do đó lực kéo cần thiết của máy đóng mở cũng giảm

Cửa van chân xiên cũng có một số nhược điểm sau:

Cấu tạo gối bản lề và mối nối giữa dầm chính với chân van khá phức tạp

Tăng nội lực trong chân van và chiều dài của chân van cũng lớn hơn

Khi có nước tràn qua đỉnh van không nên sử dụng

Không dùng cửa van hình cung làm cửa van sửa chữa, cửa van bảo hiểm và cửa van thi công vì gối tựa của cửa van cung là cố định Cửa van cung có thể bố trí trong khe van hoặc ở mặt ngoài của trụ pin

Cửa van cung được dùng rộng rãi trong công trình thủy lợi vì nó có nhiều ưu điểm:

Có thể dùng trên đập tràn vói mặt cắt bất kỳ mà không cần mở rộng đỉnh đập Điều kiện thủy lực của dòng chảy ở mép dưới van cũng tốt hơn van phẳng

Cửa van được liên kết với gối bản lề cố định nên chuyển động của cửa van được xác định và hầu như tránh được khả năng mắc kẹt do vênh

Trọng lượng van cung nhỏ hơn các loại van khác

Lực kéo của máy đóng mở nhỏ khi dùng tời có dây kéo đặt trước bản mặt, có thể lợi dụng phương hợp lực của áp lực nước không đi qua trục quay để giảm lực đóng

mở

Có thể nhấc van ở một bên, do đó kích thước kết cấu của thiết bị đóng mở có thể nhỏ

Van cung cũng có một số nhược điểm sau:

Phải có mố và đường biên dài

Khi cống có chiều cao lớn và có ngưỡng ngang, nếu yêu cầu gối bản lề không ngâm trong nước thì càng van phải rất dài

Thời gian đóng mở lâu hôn cửa van phẳng

1.3.3 Các bộ phận chính của cửa van cung

1.3.3.1 Bộ phận động của cửa van

Cửa van hình cung có hai bộ phận chính là bộ phận động và bộ phận cố định

Bộ phận động của cửa cung gồm có các cấu kiện sau:

Bản mặt trực tiếp đỡ áp lực và chuyền tải trọng lên ô dầm

Ô dầm được tạo bởi các dầm phụ đứng và dọc, có tác dụng đỡ bản mặt và truyền tải trọng lên dầm ( giàn ) đứng

Dầm ( giàn ) đứng đỡ tải trọng từ ô dầm và truyền tải trọng lên dầm ( giàn ) chính

Khung chính hợp bởi dầm chính và chân van, đỡ toàn bộ áp lực nước tác dụng vào cửa van, rồi chuyển động lên bộ phận cố định của công trình qua gối bản lề Các chân khung chính thường được liên kết lại với nhau thành hệ giàn để tăng độ ổn định của chân khung chính, bộ phận này gọi là càng van Thông thường càng van dùng loại mảnh, với cửa van nhỏ thường dùng loại càng thẳng, với cửa van lớn dùng kiểu càng xiên

Giàn chịu trọng lượng đặt ở phía sau dầm ( giàn ) chính, chịu trọng lượng bản thân van và các tải trọng thẳng đứng khác, truyền các tải trọng này lên dầm đứng ở hai bên cửa van, thông qua càng van truyền lên gối bản lề

Càng van được tạo bởi các nhánh của chân khung chính, nó có tác dụng liên kết các chân khung chính, truyền áp lực nước và trọng lượng bản thân van qua gối bản lề vào bộ phận cố định của công trình

Kết cấu van nhìn từ hạ lưu và các bộ phận của nó được thể hiện như hình

Hình 1.9 Kết cấu van cung hai khung chính càng xiên

Bộ phận động của gối bản lề chọn loại vật liệu chóng ăn mòn, dễ hàn và dễ gia công, có thể đùng thép đúc ASTM A27 hoặc thép rèn ASTM A668 Bộ phận cố đinh của gối bản lề làm bằng thép kết cấu hàn ASTM A36 hoặc A572 hoặc thép đúc ASTM A27

1.3.3.5 Vật liệu chế tạo van

Các bộ phận của kết cấu dùng thép xây dựng kim loại bao gồm tấm trược của vật chắn nước đáy phải dùng thép không gỉ để chống an mòn

Bảng 1.1 Vật liệu chế tạo van:

thép đúc ASTM A27 hoặc A148

mangan ASTM B22, đông tự bôi

1.4 Tình hình ứng dụng, nghiên cứu trong nước và ngoài nước

đồng thời tiến hành lồng ghép các chương trình phát triển nông- lâm kết hợp nhằm đạt được mục tiêu đề ra

Cần chú trọng bổ sung, hoàn chỉnh và nâng cao chất lượng Quy hoạch phát triển thuỷ lợi các lưu vực sông và các địa phương với sự phối hợp chặt chẽ với Bộ Tài nguyên và Môi trường và các Bộ, Ngành khác

Coi trọng phát triển thuỷ lợi để chuyển đổi cơ cấu sản xuất nông lâm nghiệp, đa dạng hóa cây trồng, đảm bảo an ninh lương thực trước sức ép gia tăng dân số, biến động bất lợi của thời tiết và bất ổn định của thế giới, đồng thời phải giải quyết nguồn nước cho sinh hoạt, công nghiệp, thủy sản, dịch vụ du lịch, duy trì và cải thiện môi trường sinh thái, khai thác thủy năng

Không ngừng nâng cao khả năng chủ động và mức bảo đảm an toàn phòng chống thiên tai bão lụt để giảm thiểu tổn thất Có kế hoạch và biện pháp thích hợp cho từng vùng: chủ động phòng chống, thích nghi hoặc phòng tránh Bảo đảm sự hài hòa giữa lợi ích các vùng, các ngành với lợi ích của cả nước

Chú trọng phát triển thuỷ lợi cho miền núi, vùng sâu vùng xa, nhất là những vùng đặc biệt khó khăn về nguồn nước, gắn với các chính sách xã hội để từng bước giải quyết nước sinh hoạt cho nhân dân và phục vụ phát triển kinh tế-xã hội, góp phần thực hiện thành công chương trình xóa đói giảm nghèo, định canh định cư và bảo vệ vững chắc biên cương của Tổ quốc

Một số công trình thủy lợi tiêu biểu:

Hồ Đập Đầm Hà Động

Hồ Đập Đầm Hà Động của công ty Tư vấn Trương Đại Học Thủy lợi xây dựng

Hồ Đầm Hà Động được xây dựng trên sông Đầm Hà, tại xã Quảng Lợi, huyện Đầm Hà

Hồ có nhiệm vụ cung cấp nước tưới cho 3500ha đất canh tác, tạo nguồn cấp nước sinh hoạt cho 29.000 người, cắt chậm lũ, nuôi trồng thủy sản, cải tạo khí hậu, tạo tiềm năng du lịch

Diện tích lưu vực 68,5 km2, cao trình đáy hồ: +33,0m; cao trình mực nước chết +47,5m; dung tích chết 2013.103m3 ; cao trình mực nước dâng bình thường (MNDBT) +60,7m; dung tích hữu ích 12,3 triệu m3; cao trình mực nước lũ thiết kế +62,69m; cao trình mực nước lũ kiểm tra +63,99m

Cụm công trình gồm: một đập chính, 3 đập phụ, một tràn xả lũ, cống lấy nước, khu nhà vận hành và quản lý

Công trình Đầm Hà Động đã góp phần đắc lực cho huyện Đầm Hà mỗi năm có sản lượng lương thực tăng thêm 17.000 tấn; thêm 1.000 ha rừng được trồng mới, giúp tăng thêm 550ha nuôi trồng thủy sản với sản lượng gần 4000 tấn

Quan trọng hơn là người dân Đầm Hà thấy lòng mình an tâm, thấy cuộc sống thi

vị hơn, ấm áp hơn bởi có nước điều hòa với đất cùng chiều lòng người Đó là tâm sự của lãnh đạo huyện Đầm Hà

Hình 1.11 Hồ Đập Đầm Hà Động

Hình 1.12 Cửa van Hồ Đập Đầm Hà Động

Hồ chứa nước Cửa Đạt

Công trình hồ chứa nước Cửa Đạt nằm trên Sông Chu thuộc địa phận xã Xuân

Mỹ, huyện Thường Xuân, tỉnh Thanh Hoá

Nhiệm vụ chính của công trình là chống lũ bảo vệ hạ du, cung cấp nước cho công nghiệp và sinh hoạt, tạo nguồn nước tưới ốn định cho sản xuất nông nghiệp và kết hợp phát điện

Công trình xả lũ bao gồm 5 cửa van hình cung bằng hình thức cửa van kiểu 3 khung chính đóng mở bằng pít tông thủy lực

Hình 1.13 Cửa van Cửa Đạt đang thi công

Hình 1.14 Cửa van Cửa Đạt

1.4.2 Tình hình ngoài nước

Tình hình chung các công trình thủy lợi trên thế giới nhằm mục đích chống lũ lục, ngăng triều, hạn chế xâm nhập mặn Bên cạnh đó có một số công trình được sử dụng để khai thác tiềm năng du lịch

Một số công trình tiêu biểu:

Công trình ngăn sóng bão St petersburg

Hình 1.15 Cống Maeslant – Hà Lan

Đặc điểm của van: Cửa van cung trục đứng có kết cấu phần động với mặt cắt ngang dạng hình cung Khi hoạt động, cửa quay quanh trục thẳng đứng đi qua tâm cối quay, lực tập trung về cối trục do vậy cửa van có khả năng chịu lực lớn Nhưng loại cửa van

có hạn chế là mặt bằng bố trí cửa rất lớn và thường chỉ bố trí cho công trình có một khoang thông nước

Cống Haringvliet – Hà Lan

Hình 1.16 Cống Haringvliet –Hà Lan

Đặc điểm công trình: mặt cắt ngang cửa van cung có dạng hình cung tròn, tâm cung là tâm quay của cửa, phần chắn nước là tổ hợp bản mặt lắp ghép lên các kết cấu dầm, thông qua kết cấu giàn càng chuyền lực lên trụ pin thông qua cối quay Với cửa van có khẩu độ lớn thì để đảm bảo điều kiện ổn định và an toàn trong quá trình làm việc của cửa van thì ngoài 2 càng van 2 dầu còn có một số càng van trung gian ở giữa

Ưu nhược điểm:

Cửa này co khả năng chịu lực lớn, cột nước cao, lực nâng hạ cửa van cung có lợi về lực vì quá trình cửa van đóng mở quay quanh cối bản lề cho nên một phần trọng lượng cửa chuyền lên cối quay, hơn nữa nhờ bản mặt hình cung cho nên có thể lợi dụng sức nước để giảm lực nâng cửa van, kết cấu cửa van không quá phức tạp cho nên

khả năng chế tạo và lắp đặt có thể thực hiện được dề dàng, quá trình bảo dưỡng cửa van được thực hiện dễ dàng và thuận tiện khi cửa van quay lên trên khỏi mặt nước

Tuy nhiên hạn chế của cửa van loại này là mở quay lên trên chiếm một khoảng không gian của công trình và tạo thành một tấm chắn gió gây ra lực tác dụng lên công trình

Công trình chống lũ Chung Lâu

Công trình khống chế lũ Chung Lâu nằm trên kênh đào Kinh Hàng thành phố Thường Châu - tỉnh Giang Tô – Trung Quốc

Công trình sủ dụng hai cửa van thép hình cung đóng mở trên mặt bằng Công trình cơ bản hình thành năm 2008 và là cửa van lớn nhất Châu Á hiện nay

Công trình gồm 2 cửa đối xứng với các thông số như sau:

Tổng chiều dài mặt phía ngoài

Hình 1.17: Công trình chống lũ Chung Lâu

CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM SAP 2000

2.1 Giới thiệu về SAP 2000

Hơn 3 thập kỷ qua kể từ khi ra đời, họ chương trình phân tích kết cấu SAP đã liên tục phát triển, hoàn thiện và được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực cơ học kết cấu

và kết cấu công trình Với thời gian như vậy SAP đã tạo dựng được danh tiếng cũng như lòng tin trên khắp thế giới

Phần mềm SAP (Structural Analysis Program) được bắt đầu từ các kết qủa nghiên cứu phương pháp số và phương pháp phần tử hữu hạn trong tính toán cơ học

mà người đặt nền móng là Giáo sư Edward L.Wilson (University Avenue Berkeley, California, USA)

Năm 1970, giáo sư cùng các cộng sự chính thức cho ra đời phiên bản đầu tiên của SAP Trong những năm tiếp theo, những nghiên cứu và phát triển sâu hơn về phương pháp phần tử hữu hạn và các phương pháp tính toán số đã tạo điều kiện cho các phiên bản tiếp theo của SAP ra đời: SOLIDSAP, SAP3, SAP IV, SAP80, SAP90 SAP 80 được nâng cấp và hoàn thiện vào cuối những năm 1980, nó được coi là mốc đánh dấu sự xuất hiện phần mềm tính toán kết cấu có tính thương mại đầu tiên của họ chương trình SAP

Phần mềm này được tiếp tục phát triển bởi công ty Computer and Structure Inc ( CSI ) Vào năm 1992, CSI cho ra đời phiên bản tiếp theo là SAP 90, hiện nay vẫn còn được sử dụng rất rộng rãi

SAP 2000 là một bước đột phá của họ phần mềm SAP, mà theo CSI tuyên bố SAP 2000 là công nghệ ngày nay cho tương lai (technology today for future ) SAP

2000 đã tích hợp các chức năng phân tích kết cấu bằng phương pháp phần tử hữu hạn

và chức năng thiết kế kết cấu thành một.Ngoài khả năng phân tích các bài toán thường gặp của kết cấu công trình, SAP 2000 đã bổ sung thêm các loại phần tử mẫu và tính năng phân tích kết cấu phi tuyến

Giao diện của SAP 2000 làm việc hoàn toàn trong môi trường Toàn bộ qúa trình từ xây dựng mô hình kết cấu, thực hiện tính toán và biểu diễn kết qủa đều có giao diện đồ họa trực quan Thư viện mẫu (Template) cung cấp một số dạng kết cấu thông dụng nhất, từ đây ta có thể dễ dàng sửa đổi để có được kết cấu như mong muốn

Trải qua hơn 30 năm kiểm nghiệm phân tích kết cấu thực tế và không ngừng đổi mới cho phù hợp với sự phát triển của phương pháp phần tử hữu hạn, hiện nay đã phát triển đến phiên bản SAP2000 V16

Hình 2.1 Giao diện của SAP2000 version 16

Một số đồ họa nổi bật:

Hình 2.2 Đồ họa trong SAP2000

Phối cảnh đa dạng

Hình 2.3 Đồ họa trong SAP2000

Quản lý màu sắc đa dạng

Hình 2.4 Đồ họa trong SAP2000

Lựa chọn chế độ hiển thị theo yêu cầu

Hình 2.5 Đồ họa trong SAP2000

Hình 2.6 Đồ họa trong SAP2000

Xem các yếu tố riêng biệt hay xem tổng thể đối tượng

Hình 2.7 Đồ họa trong SAP2000