Bài giảng Công trình thủy nâng cao: Chương 4b - PGS.TS. Nguyễn Thống

hieän töôïng naøy trong giôùi haïn ñeå ñaûm baûo öùng suaát do co ngoùt cuûa beâ toâng khoâng vöôït giaù trò cho pheùp ( khoâng gaây ra nöùt neû laøm giaûm khaû naêng laøm vieä[r]

Trang 1

10/25/2010 1

TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM

Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng - BM KTTNN

Email: nguyenthong@hcmut.edu.vn or nthong56@yahoo.fr

Web : http://www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong

Tél (08) 38 640 979 - 098 99 66 719 10/25/2010 2

N Ộ I DUNG MƠN H Ọ C

Ch ươ ng 1: Th ấ m qua cơng trình.

Ch ươ ng 2: Áp l ự c khe r ỗ ng.

Ch ươ ng 3: ðậ p v ậ t li ệ u đị a ph ươ ng.

Ch ươ ng 3a: Mơ ph ỏ ng Monte Carlo áp

d ụ ng trong đ ánh giá ổ n đị nh mái d ố c.

Ch ươ ng 4: ðậ p bê tơng tr ọ ng l ự c

Ch ươ ng 4a: ðậ p bê tơng đầ m l ă ng (RCC) CơNG TRìNH TH ủ Y NâNG CA O

PGS Dr Nguy?n Th?ng

N Ộ I DUNG MƠN H Ọ C

Ch ươ ng 4b: Bài tốn to ả nhi ệ t 3D.

Ch ươ ng 5: Phân tích ứ ng su ấ t trong đậ p

bê tơng khi x ả y ra độ ng đấ t.

Ch ươ ng 6: ðườ ng h ầ m th ủ y cơng

-Gi ế ng đ i ề u áp.

Ch ươ ng 7: ðườ ng ố ng áp l ự c – N ướ c va

trong đườ ng ố ng.

CơNG TRìNH TH ủ Y NâNG CA O

PGS Dr Nguy?n Th?ng

1 H ướ ng d ẫ n s ử d ụ ng ph ầ n m ề m tính

n ướ c va trong đườ ng ố ng áp l ự c

WaterHammer_BK

2 H ướ ng d ẫ n s ử d ụ ng ph ầ n m ề m tính khu ế ch tán nhi ệ t 3D trong bê tơng th ủ y cơng.

3 H ướ ng d ẫ n s ử d ụ ng ph ầ n m ề m mơ

ph ỏ ng Monte Carlo ứ ng d ụ ng trong tính

ổ n đị nh mái d ố c đậ p v ậ t li ệ u đị a

ph ươ ng.

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Thủy công – Tập 1 Trường ĐHXD T/g

Nguyễn Xuân Đặng.

2 Cơ học đất – Trường ĐHTL.

3 Phần mềm SIGMA.

4 Phần mềm SLOPE.

5 Phần mềm SEEP.

6 Phần mềm Crystal Ball.

Tài li ệ u download t ạ i đị a ch ỉ Web:

Web: http://www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

NỘI DUNG

Giới thiệu bài toán khuếch tán nhiệt trong khối đổ bê tông:

Thiết lập bài toán.

Nghiên cứu sự phân phối nhiệt độ theo thời gian

sau khi đổ.

Aûnh hưởng các loại điều kiện biên lên bài toán.

Aûnh hưởng của quy mô khối đổ.

….

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 4 : Đập bê tông trọng lực

PGS Dr Nguyễn Thống

Trang 2

10/25/2010 7

GIỚI THIỆU HIỆN TƯỢNG

Khi đổ bê tông khối lớn hiện tượng toả

nhiệt nhiệt độ khối đổ tăng.

Khi bê tông đông cứng & nhiệt độ khối đổ

KHÁC nhiệt độ môi trường (cao hơn)

nhiệt độ tiếp tục giảm hiện tượng

co ngót bê tông hiện tượng ứng suất

nhiệt.

GIỚI THIỆU HIỆN TƯỢNG Trong thi công cần phải “kiểm soát”

hiện tượng này trong giới hạn để đảm bảo ứng suất do co ngót của bê tông không vượt giá trị cho phép ( không gây ra nứt nẻ

làm giảm khả năng làm việc của bê tông).

CÁC THÔNG SỐ LIÊN QUAN

- Giá trị nhiệt độ nâng tuyệt đối do nhiệt thủy

hoá ximăng.

- Trị số biến dạng, co ngót qua các kỳ tuổi của

bê tông.

- Môdule đàn hồi của bê tông qua các kỳ tuổi.

- Độ rão của bê tông qua các kỳ tuổi.

GIA TĂNG NHIỆT ĐỘ TUYỆT ĐỐI KHI THỦY HOÁ

T(t) giá trị gia nhiệt độ gia tăng ( 0 C) của bê tông sau thời gian đổ t(ngày).

C(kg) : lượng ximăng cho 1m 3 đổ bê tông.

Q(J/kg) : lượng nhiệt toả đối với 1 kg ximăng–bảng sau.

c (J/kg.C): tỉ nhiệt bê tông: 0.92 1.

ρρρρ=2400 2500 kg/m 3 (trọng lượng riêng đơn vị bê tông).

) e 1 ( c

CQ ) t (

ρ

=

t(ng à y)

T(t)

ρ

=

c

CQ

Tmax

0

m : hệ số kinh nghiệm liên quan với ximăng, nhiệt độ lúc đầm đỗ bê tông: 0.2 0.4

t(ngày): số ngày từ lúc đỗ đến lúc tính nhiệt độ.

NHIỆT THỦY HOÁ CHO 1 kg XIMĂNG

461

-377 335

289 247

243 205

201 188

Ximăng thường Ximăng xỉ

525 425 325 275 225 Loại

(J/kg) Q

Trang 3

10/25/2010 13

CHÚ Ý

t=0

nhiệt độ tăng nhanh

trong khối đổ

t>>1 khơng cịn gia tăng nhiệt

trong khối đổ

mt mt

e c

mCQ dt

) t ( dT ) e 1 ( c

CQ

)

t

(

ρ

=

⇒

− ρ

=

Max dt

) t (

0 dt

) t (

Ví dụ : Một khối đổ bê tông kích thước lớn, loại ximăng xỉ Lượng ximăng dùng là C=275kg/m3 bê tông Lấy tỉ nhiệt bê tông c=0.96 và m=0.3 Tính gia tăng nhiệt độ:

a Sau t=15 ngày.

b Sau t>>1 ( gia tăng Max).

Giải:

C 54 39 ) 718 2 1 ( 2400

* 96 0

335

* 275 ) 15

(

C 98 39 ) 718 2 1 ( 2400

* 96 0

335

* 275 ) (

TÍNH ỨNG SUẤT SINH RA DO CO DÃN BÊ TÔNG

VÌ NHIỆT (CÔNG THỨC ĐƠN GIẢN)

σσσσ(N/mm 2 ) ứng suất.

νννν hệ số Poisson bê tông : 0.15 0.2

∆T nhiệt sai lớn nhất (sai biệt giữa nhiệt độ lớn nhất và nhiệt độ bình quân môi trường)

S(t): hệ số rão của bê tông (xem bảng).

R: hệ số ràng buộc bên ngoài bê tông (xem bảng).

R ).

t ( S 1

T ).

t ( E

ν

−

∆ α

= σ

E(t): Module đàn hồi bê tông qua các kỳ tuổi

E c (N/mm 2 ): module đàn hồi cuối cùng bê tông, có thể

lấy gần đúng module đàn hồi 28 ngày.

t: thời gian (ngày)

(gần đúng có thể tra bảng sau)

) e 1 ( E ) t (

E = c − −0.09t

3 C30 2.8

C25 2.55

C20

Module đàn hồi

10 4 (N/mm 2 )

Cấp cường độ

10 4 (N/mm 2 )

2.2 C15

1.75 C10

1.45

C7.5

10 4 (N/mm 2 )

Cấp cường độ MÔDULE ĐÀN HỒI E QUA CÁC KỲ TUỔI: C7.560 ngày

Trang 4

10/25/2010 19

3.6

C60

3.55 C55

3.45 C50

10 4 (N/mm 2 )

Module đàn

hồi

10 4 (N/mm 2 )

Cấp

cường

độ

3.35 C45

3.25 C40

3.15 C35

10 4 (N/mm 2 )

Module đàn

hồi

10 4 (N/mm 2 )

Cấp

cường

độ

0.25-0.5 0

1

R

Nền là đất thường

Nền là lớp đệm động Nền là đá

1 0.473 0.367 0.301

0.252

S(t)

30 27 24 21

18

t (ngày)

0.213 0.215 0.214 0.208

0.186

S(t)

15 12 9

6 3

t (ngày)

HỆ SỐ RÃO BÊ TÔNG

TRỊ SỐ BIẾN DẠNG BÊ TÔNG εεεεy(t)

Mi : hệ số tra bảng (xem sau)

trị sơ co ngĩt cuối cùng ở trạng thái tiêu chuẩn

(3.24*10 -4 )

n 3 2 1 t 01 0 0

y

ε

0

y

ε

ĐƯƠNG LƯỢNG NHIỆT SAI TƯƠNG ỨNG Ty(t)

αααα =10-5 : heÄ số nơÛ tuyến tinh cuÛa bê tông

) C (

) t

( )

t (

α

ε

−

=

BẢNG TÍNH M i

0.9 0.93 1 1.13 1.35 1.68 2.05

150 2000 3000 4000 5000 6000 7000

1.25 1.12 1.1 1 1 1 0.78

Ximăng xỉ

Ximăng cứng nhanh

Ximăng nhiệt thấp

Ximăng xỉ vôi

Ximăng thường

Ximămh tro núi lửa

Ximăng chịu axit

M 2

Độ mịn ximăng

M 1

Loại ximăng

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

H 2 O/xi măng

0.65 0.85 1 1.21 1.42 1.62 1.82

1.9 1 1 1 1 0.95 0.8

Cát Cát sỏi Không cốt liệu Đá hoa cương Đá vôi Đá bạch vân Thạch anh

Ximăng xỉ Ximăng cứng nhanh Ximăng nhiệt thấp Ximăng xỉ vôi Ximăng thường Ximămh tro núi lửa Ximăng chịu axit

M 4

M 3

Cốt liệu

Loại ximăng

Trang 5

10/25/2010 25

0.9 1 1.2 1.45 1.75 2.1 2.55

15 20 25 30 35 40 45

Ximăng xỉ

Ximăng cứng nhanh

Ximăng nhiệt thấp

Ximăng xỉ vôi

Ximăng thường

Ximămh tro núi lửa

Ximăng chịu axit

M 5

Lượng vữa ximăng

Loại ximăng

1.25 1.18 1.1 1 0.88 0.77 0.70.54

M 7

25 30 40 50 60 70 80-90

1.111.00 1.090.98 1.070.96 1.040.94 1.000.90 0.960.89 0.930.84

1-2 3 4 5 7 10 14-180

W%

M 6 (*)

T(ngày)

Đầm máy Đầm thủ công Bảo dưỡng hơi nước Hấp cao áp

P/p thao tác

1 1.1 0.85 0.54

M 9

0.540.21

0.760.78

11

1.031.03

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.60.7

1-2

3

4

5

7

10

14-180

M 8 (*)

r

T(ngày)

1 0.85 0.76 0.68 0.61 0.55

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25

1-2 3 4 5 7 10 14-180

M 10

E a A a /

E b A b

T(ngày)

GHI CHÚ

(*) M 6 , M 8 : giá trị trước là cứng hoá tự nhiên, giá trị

sau là cứng hoá ở trạng thái gia nhiệt.

t (ngày): thời gian bảo dưỡng sơ kỳ sau khi đổ bê tông.

W% độ ẩm tương đối của môi trường.

r(cm -1 )=L/A nghịch đảo của bán kính thủy lực

L: chu vi tiết diện cấu kiện.

A: diện tích cấu kiện.

E a A a /E b A b : suất phối trí cốt thép (E mudule đàn hồi, A

tiết diện)

Ù

Ví dụ : Một khối đổ bê tông kích thước lớn, loại ximăng xỉ Lượng ximăng dùng là 275kg/m3 bê tông, tỉ lệ nước ximăng là 0.6

Ec=2.55.104N/mm2, Ty=90C, S(t)=0.3, R(t)=0.32, nhiệt độ bê tông khi đổ vào khuôn là 140C, nhiệt độ bình quân môi trường khi đổ bê tông là 150C, dự báo cho nhiệt độ bình quân tháng thời kỳ bảo dưỡng thấp nhất là

30C

Trang 6

10/25/2010 31

Lấy tỉ nhiệt bê tông c=0.96 và trong phương

trình tăng nhiệt lấy m=0.3

a Tính ứng suất co ngót lớn nhất có thể sinh

ra.

b Ưùng suất co ngót nhiệt trong thời kỳ bảo

dưỡng lộ thiên.

Theo kết quả tính trước biết rằng

T(15)=39.540C và Tmax=39.980C

Giải: Tra bảng có M1=1.25, M2, M3, M5, M8,

M9 đều bằng 1, M4=1.42, M6=0.93, M7=0.7 và M10=0.95.

Trị số biến dạng co ngót của bêtông:

4

15 0 4

10 498 0

95 0

* 7 0

* 93 0

* 42 1 25 1

* ) 718 2 1 ( 10 24 3 ) 15 (

−

=

−

= ε

Đương lượng nhiệt sai co ngót bêtông sau 15

ngày:

Module đàn hồi bêtông sau 15 ngày tuổi:

C 5 10

10 498 0 ) 15 (

4

2 4

15

* 09 0 4

mm / N 10 89 1

) 718 2 1 ( 10

* 55 2 ) 15

(

E

=

−

Nhiệt sai tổng hợp lớn nhất của bêtông:

Ứng suất co ngót do nhiệt giáng lớn nhất của bêtông:

C 65 34 15 9 98 39 3

2 14

T = − − − + = 0

∆

2 c

5 4

mm / N 1 1 f 1 978 0

32 0

* 0

* 15

0 1

65 34 10 1 10 55 2

=

<

≅

=

−

=

OK 05 1 1 1 978 0 / 1 1

K = = > ⇒

Ứng suất do co ngót nhiệt giáng trong thời kỳ

bảo dưỡng lộ thiên của bêtông:

Kết luận: Có khả năng sinh ra vết nứt (phải

có giải pháp để σσσσ (15)<0.83/1.05=0.79).

C 36 42 3 5 98 39 3

2 14

T = − − − + = − 0

∆

2

5 4

mm / N 83 0 1 1

% 75 96

.

0

32 0

* 3 0

* 15

0 1

36 42

* 10

*

* 10

* 55 2 )

15

(

=

>

=

−

=

PHƯƠNG TRÌNH LÝ THUYẾT KHUẾCH TÁN & ĐỐI LƯU

CHẤT 3D

Trang 7

10/25/2010 37

BÀI TOÁN 1D

Xé t trong tr ườ ng dị ng chả y 1D :

∆∆∆∆x

Q (m 3 /s)

X

M ặ t c ắ t đạ i

bi ể u trong

đoạ n ∆∆∆∆ x

S

Thê 3 tí ch vi

Gọi C(g/l) =f(t,x) là nồng độ chất

Khối lượng chất trong khối xét như sau :

(S ∆∆∆∆ x.C) [0]

với S là diện tích trung bình.

Biến thiên chất trong khối sau thời gian dt:

[0]

[ ] 1 dt ].

C ) x S [(

∂

CHÚ Ý

dx x

) x ( V ) x ( V

∂

∂ +

dx V(x)

Khối lượng chất đi vào thể tích xét (giá trị khuếch tán tính theo Flick):

D hệ số khuếch tán.

Khối lượng chất đi ra khỏi thể tích xét (giả thiết D=hs theo X):

[ ] 2 ) SC ( x D QC

∂

−

[ ] 3 x ).

SC ( x D ) SC ( x D x ) QC ( x

2

∆

∂

−

∂

−

∆

∂

∂ +

Ta có: [1] =([2] – [3]) ∆∆∆∆ t

Với S =const và U=Q/S:

Đây là phương trình khuyếch tán & đối lưu 1D.

x t ) SC ( x D x t ) QC ( x x t ).

SC

(

2

∆

∂

∂ +

∆

∂

−

=

∆

∂

2 2

x

C D x

C U t

C

∂

=

∂

∂ +

∂

Sơ> hạng đối lưu

Sơ> hạng Khuếch tán

Từ đó có thể tổng quát hoá cho bài toán khuyếch tán & đối lưu trong không gian 2D [C=f(t,x,y)]

& 3D [C=f(t,x,y,z)] như sau:

2 2

y 2 2

x

y

C D x

C D y

C V x

C U t

C

∂

∂ +

∂

=

∂

∂ +

∂

∂ +

∂

2 2 z 2 2 y 2 2 x

z

C D y

C D x

C D z

C W y

C V x

C U t

C

∂

∂ +

∂

∂ +

∂

=

∂

∂ +

∂

∂ +

∂

∂ +

∂

Định dạng
Số trang	7
Dung lượng	324,51 KB