Bài giảng Công trình thủy nâng cao: Chương 5 - PGS.TS. Nguyễn Thống

Khi tính toaùn theo SNIP thì coù theå thaáy raèng baûn thaân taûi troïng ñoäng ñaát ñöôïc tính nhö moät söï toång hôïp theo quy taéc caên baäc hai cuûa toång bình phöông caùc baøi toaùn [r]

Trang 1

TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM

Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng - BM KTTNN

PGS TS NGUY Ễ N TH Ố NG

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

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

Tél (08) 38 640 979 - 098 99 66 719

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

NỘI DUNG THỰC HÀNH

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 Giáo trình Công trình thủy.

2 Giáo trình Cơ học đất.

3 Phần mềm SIGM.

4 Phần mềm SLOPE.

5 Phần mềm SEEP.

6 Phần mềm CRYSTAL BALL.

TÌNH HÌNH ĐỘNG ĐẤT TẠI

VIỆT NAM

Chương 5 : Ứng suất trong đập bêtông khi động đất

PGS Dr Nguyễn Thống

Trang 2

PGS Dr Nguyễn Thống Cẩm Phả 5,5 Sông Lô 5,5

5,5

Đông Bắc trũng Hà Nội 5,5

Cao Bằng-Tiên

Yên

5,5 Rào Nạy

6,0 Sông Cả-Khe Bố

6

Sông Hồng-Sông Chảy 6,0

Đông Triều

6,5

Sông Mã-Fumâytun 6,8

Sơn La

Đ/đấtcực đại (độ Richter) Tên vùng

Đ/đất cực đại (độ Richter) Tên vùng

PGS Dr Nguyễn Thống Đà Nẵng 5,5 Tam Kỳ- Phước Sơn 5,5

5,5 Huế

5,5 Trà Bồng

5,5

Khe Giữa-Vĩnh Linh 5,5

Sông Hiếu

5,5

Hạ lưu sông Mã 5,5

Mường Nhé

5.5 Sông Đà

5.5

Phong Thổ-Than Uyên

5,5 Phú Quý 2

5,5 Phú Quý 1

5,5 Sông Hậu

5,5

Vũng Tàu-Tôn

Lê Sáp

5,5

Thuận Hải-Minh Hải 5,5

Tuy Hoà - Củ

Chi

5,5

Kinh tuyến 109,5 5,5

Ba Tơ - Củng

Sơn

5,5 Sông Ba

5,5 Sông Pô Cô

Động đất cực đại là động đất lớn nhất có thể

xảy ra

Độngđất mạnh 5,5 độ Richter gây chấn động cấp 7, làm hư hại nhẹ nhà cửa.

Động đất 6,0 độ Richter gây chấn động cấp

8, làm hư hại nặng nhà cửa.

Động đất 6,8 độ Richter gây chấn động cấp 8-9, làm hư hại nhà cửa nặng hơn cấp 8.

Khi công trình chịu tác động của động

đất, tải trọng động đất tác dụng là

thành phần lực quán tính

Lực quán tính này phát sinh do bản

thân công trình và do áp lực thuỷ động

đối với công trình chịu ảnh hưởng của

nước.

Khi phân tích ứng suất, biến dạng công

trình chịu ảnh hưởng của động đất theo các mode dao động

Tại các vị trí, lực quán tính trong các

mode dao động không xuất hiện cùng một phương.

Trang 3

LỰC QUÁN TÍNH TRONG CÁC MODE DAO ĐỘNG TIÊU CHUẨN TÍNH ĐỘNG ĐẤT

Tải trọng động đất ở các nước được tính toán theo cá công thức khác nhau Tuy nhiên tác dụng động đất đều đề cập đến lý thuyết động lực học, hay nói khác đi là theo phương pháp phổ (khác với lý thuyết tĩnh là không chú ý đến biến dạng công trình).

Hiện nay, trong việc tính toán tải trọng động đất thường xác định theo một số tiêu chuẩn chính:

Tiêu chuẩn SNIP (Nga), tiêu chuẩn UBC (Mỹ)

Mỗi tiêu chuẩn có những đặc thù riêng biệt.

TIÊU CHUẨN SNIP

Về tiêu chuẩn SNIP của Nga về cơ bản là

dựa trên sự tổng hợp (SRSS) các dạng

dao động Và hiện nay Bộ Xây dựng

cũng đã cho phép áp dụng tiêu chuẩn

này và phải tính với ít nhất là 3 dạng dao

động đầu tiên.

TIÊU CHUẨN SNIP

Khi tính toán theo SNIP thì có thể thấy rằng bản thân tải trọng động đất được tính như một sự tổng hợp theo quy tắc căn bậc hai của tổng bình phương các bài toán tĩnh là các dạng dao động riêng biệt.

Vì thế, nó chưa sát với phản ứng thực của công trình Bản chất của tải trọng động đất là lực quán tính tác dụng vào công trình.

Trong lực quán tính thì gia tốc nền là yếu

tố rất quan trọng Trong khi đó, SNIP

lại không đề cập được đến yếu tố này

Bởi vậy, về mặt động học thì SNIP

không tốt lắm.

Khi tính được tải trọng động đất thì vị trí đặt lực phải đặt vào tâm khối lượng của công trình Đối với các kết cấu có hình dạng phức tạp thì việc xác định tâm khối lượng là vấn đề không đơn giản.

Trang 4

SNIP thực ra là phương pháp tựa tĩnh

Việc lựa chọn dạng dao động nào để

đưa vào tính toán động đất theo SNIP

sẽ ảnh hưởng lớn đến giá trị tải trọng

động đất.

TIÊU CHUẨN UBC Về tiêu chuẩn UBC của Mỹ về cơ bản là nó tính tải trọng động đất như là lực cắt chân công trình và phân bố cho các vị trí trong công trình.

Điểm đặc biệt quan trọng là trong tiêu chuẩn UBC cho phép sử dụng phổ phản ứng (Response spectra).

Phổ đang được sử dụng tại nước Mỹ và nhiều

nước trên thế giới Để có được phổ này phải

qua nhiều thời gian và thực nghiệm và còn

sử dụng cho từng loại đất khác nhau.

Khi tính toán có thể thấy trong SAP có chức

năng tính tải trọng động đất theo spectrum

(phổ) Nhờ đó mà chúng ta có thể phân tích

kết cấu dưới góc độ động học một cách

hoàn hảo.

PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG

CỦA HỆ 1 BẬC TỰ DO

Một hệ thống động lực học được định nghĩa là

một thống có khối lượng và các thành phần

có khả năng chuyển động tương đối với nhau.

Bậc tự do được định nghĩa là số toạ độ cần thiết

để xác định hình dạng hay vị trí của hệ thống

tại một thời điểm bất kỳ, mô tả toàn bộ

chuyển động của một hệ thống là số toạ

độ cần theo dõi của mọi thành phần hoặc các

khối lượng gộp tạo nên hệ thống.

MÔ PHỎNG HỆ DAO ĐỘNG 1 BẬC TỰ DO

m: khối lượng, k tính đàn hồi (độ cứng)

c cơ chế mất năng lượng tắt dần.

f : lực quán tính, f

Trang 5

CHUYỂN VỊ HỆ q

Từ sơ đồ, trạng thái cân bằng của hệ:

fi+ fc+ fk= p(t)

Trong đó:

Lực đàn hồi fk xác định theo định luật

Hooke:

fk= k q(t)

Với q(t) chuyển vị

Lực tắt dần fcxác định theo tỷ lệ vận tốc:

Lực quán tính fitỷ lệ với gia tốc:

[ ] q ( t ) c q ( t ) dt

d c

fc= = ′

[ ] q ( t ) m q ( t ) dt

d m

2

i= = ′′

ĐƯA VÀO P/T CÂN BẰNG LỰC

Phương trình cân bằng hệ dao động có một

bậc tự do:

Với đặc trưng hệ thống:

m khối lượng, c cơ chế tắt dần, k độ

cứng.

q(t) chuyển vị, p(t) ngoại lực.

) t ( p ) t ( q k ) t ( q c ) t ( q

.

m ′′ + ′ + = PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA HỆ NHIỀU BẬC TỰ DO

HỆ DAO ĐỘNG NHIỀU BẬC TỰ DO Thành lập phương trình chuyển động của hệ nhiều bậc tự do là quá trình phân tích các bậc

tự do của hệ thống

Đưa ra các điều kiện cân bằng động lực học ứng với các bậc tự do.

Kết quả xác định được hệ phương trình với N

phương trình dao động ứng với N bậc tự do của hệ thống.

Trang 6

fi,1+ fc,1+ fk,1= p1(t)

fi,i+ fc,i+ fk,i= pi(t)

fi,N+ fc,N+ fk,N= pN(t)

N: bậc tự do

fi,i, fc,i, fk,i: các lực tương ứng với bậc tự

do.

Để thuận tiện trong quá trình tính toán, các lực tác dụng được biểu diễn bằng các hệ số ảnh hưởng:

hệ số ảnh hưởng độ cứng kii,

hệ số ảnh hưởng tắt dần cii,

hệ số ảnh hưởng khối lượng mii.

L Ự C ðÀ N H Ồ I TRONG H Ệ

DAO ðỘ NG NHI Ề U

B Ậ C T Ự DO

1

,

1

,

1

( )

N

i

N

i

N

i

=

∑

L Ự C T Ắ T D Ầ N TRONG H Ệ

) t ( q c f

i N

1 i ii i

, c

i N

1 i i 1 1

, c

∑

=

Trang 7

L Ự C Q UÁ N T Í NH TRONG H Ệ

) t ( q m f

i N

1 i

Ni N

, i

i N

1 i

ii i

, i

i N

1 i

i 1 1

, i

∑

=

Với giả thiết ứng xử tuyến tính, phương pháp giải bài

toán theo nguyên lý nghiệm chồng.

Hệ phương trình được viết dưới dạng ma trận:

Đây là hệ phương trình cân bằng của hệ dao động

nhiều bậc tự do với [M], [C], [K] lần lượt là ma

trận khối lượng, ma trận tắt dần và ma trận độ

cứng của hệ thống.

[ ] M q ′′ ( t ) + [ ] C q ′ ( t ) + [ ] K q ( t ) = [ ] p ( t )

PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA HỆ NHIỀU BẬC TỰ DO VIẾT TRONG HỆ TỌA ĐỘ MODE

DAO ĐỘNG

Phân tích tần số dao động và hình dạng mode

dao động

Với hệ dao động nhiều bậc tự do, giả thiết hệ dao

động tự do:

không có lực tắt dần.

không có ngoại lực tác dụng.

Khi đó phương trình chuyển động được viết dưới

dạng:

[ ] M q ′′ ( t ) + [ ] K q ( t ) = 0 [ 1 ]

Trong quá trình phân tích, giả thiết trạng thái dao động của hệ là dao động điều hoà với:

Với mô tả hình dạng dao động của hệ thống hay biên độ dao động

ωlà tần số góc, θθθθchỉ pha góc của dao động.

[ ]q''( t ) = − ω2[ ] q sin( ω t + ϕ )

Định dạng
Số trang	7
Dung lượng	305,55 KB