Hình 3.2: Chia lưới phần tử trong phần mềm Adina
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.43 MB, 77 trang )
34
3.5. Các lực tác dụng và tổ hợp lực
Các lực tác dụng lên phần dưới nước của nhà máy gồm có:
- Trọng lượng bản thân công trình
- Áp lực đất đắp tác dụng lên tường biên (không bao gồm tường biên hạ lưu)
- Áp lực nước tác dụng lên tường biên
- Tải trọng phần trên nước truyền xuống chia đều tập trung ở cột
- Tải trọng thiết bị thủy lực chính
- Tải trọng người, thiết bị điện và thiết bị phụ trên sàn đặt máy
- Lực do động đất gây ra
3.5.1. Xác định các tải trọng tĩnh
3.5.1.1. Xác định trọng lượng bản thân
Một phần tử bất kỳ thuộc nhà máy thì công thức chung để tính toán trọng lượng bản
thân của một phần tử hữu hạn là:
Gi = i =g .Vi
γ i .V ρi .
Trong đó:
ρi - khối lượng riêng phần tử i.
γ i - trọng lượng riêng phần tử i.
g – gia tốc trọng trường.
Vi – thể tích phần tử i.
Gi – trọng lượng bản thân phần tử i.
Và như vậy thì trọng lượng bản thân của toàn bộ khối sẽ là:
G
=
n
∑ ρ .g.V
i =1
i
i
Khi phân tích kết cấu, mô phỏng trọng lượng bản thân kết cấu và trọng lượng của
các thiết bị liên quan trong mô hình tính toán ta cần khai báo:
1. Nhập khối lượng riêng (density) trong tính chất vật liệu, nếu không nhập
khối lượng riêng thì không thể sản sinh hiệu quả trọng lực.
2. Theo phương pháp dùng menu: Apply Load → Load Type: Mass
Proportional → Load number → Define:
35
Mass-Proportional Load number: 1
Magnitude: 9,81
Z:
-1
Trọng lượng bản thân trong mô hình tính toán chỉ bao gồm khối lượng bê tông của
nhà máy.
3.5.1.2. Áp lực nước thủy tĩnh, áp lực đất
a. Nguyên tắc tính áp lực nước thủy tĩnh
Công thức để xác định áp lực thủy tĩnh như sau:
=
Pi
1
.γ n .H i2
2
(3.1)
Trong đó: γ n − Trọng nước riêng của nước.
Hi – Chiều cao cột nước từ mực nước thượng lưu đến điểm tính toán.
Pi – Áp lực nước tại điểm tính toán.
b. Nguyên tắc tính áp lực đất
Áp lực chủ động của đá đắp:
Wđ =
Trong đó:
1
ϕ
γ.H2 tg 2 45 −
2
2
P
P
H- Chiều sâu cột đá đắp,
ϕ- Góc ma sát trong của đá đắp.
c. Khai báo áp lực nước, áp lực đất theo phương pháp dùng menu:
- Geometry → Spatial Functions → Surface
- Apply Load → Load Type: Force → Load number → Define
3.5.2. Tải trọng gây nên do động đất.
3.5.2.1. Phổ phản ứng thiết kế
Theo TCXDVN 375-2006 “Thiết kế công trình chịu động đất”, khi phân tích
kết cấu công trình chịu tải trọng động đất, ta phải sử dụng phổ phản ứng thiết kế tại
vị trí xây dựng công trình. Phổ phản ứng thiết được dung trong phân tích kết cấu
chịu tải trọng động đất theo phương pháp phổ phản ứng.
36
Theo mục “Phổ thiết kế dùng cho phân tích đàn hồi” xây dựng được đường
phổ thiết kế theo phương ngang ứng với cấp động đất. Với các thành phần nằm
ngang của tác động động đất, phổ phản ứng đàn hồi thiết kế S d (T) được xác định
R
R
bằng các công thức sau:
2 T 2,5 2
−
0 ≤ T ≤ TB : S d= ag .S . +
(T )
3 TB q 3
TB ≤ T ≤ TC : S d (T ) = .S .
ag
2,5
q
2,5 TC
⋅
= a g .S ⋅
q T
TC ≤ T ≤ TD : S d (T )
≥ β .a = 0,3714
g
2,5 TC .TD
⋅
= a g .S ⋅
q
T2
TD ≤ T : S d (T )
≥ β .a = 0,3714
g
S d (T) Phổ phản ứng đàn hồi thiết kế
R
R
T: Chu kỳ dao động của hệ tuyến tính một bậc tự do;
a g : Gia tốc nền thiết kế trên nền loại A (ag = γI. agR);
R
R
T B : Giới hạn dưới của chu kỳ, ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng
R
R
gia tốc;
TC: Giới hạn trên của chu kỳ, ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc;
R
R
T D :Giá trị xác định điểm bắt đầu của phần phản ứng dịch chuyển không đổi
R
R
trong phổ phản ứng;
q: hệ số ứng xử;
β: hệ số ứng với cận dưới của phổ thiết kế theo phương nằm ngang, β= 0,2.
Tra phụ lục H, phần I(TCXDVN 375-2006): a gR = 0.1983
R
R
Tra phụ lục K, phần I(TCXDVN 375-2006) được cấp động đất: cấp 8
37
Hình 3.3: Phổ phản ứng thiết kế tại ví trị công trình thủy điện Xím Vàng 2
3.5.2.2. Biểu đồ gia tốc nền
Biểu đồ gia tốc nền được sử dụng trong phân tích kết cấu công trình chịu tải
trọng động đất theo phương pháp lịch sử thời gian.
Theo TCXDVN 375-2006 “Thiết kế công trình chịu động đất”, thì có thể xây
dựng biểu đồ gia tốc nhân tạo từ phổ thiết kế cụ thể được quy đinh trong mục “
3.2.3.1.3. Giản đồ gia tốc nhân tạo”. Ứng với mỗi công trình ta có thể xây dựng
được biểu đồ gia tốc nền khác nhau, biểu đồ gia tốc nền phụ thuộc vào: vị trí xây
dựng công trình, loại đất nền, loại kết cấu...Ở đây tác giả mô hình tính toán cho
công trình “ Thủy điện Xím Vàng 2”.
Từ đường phổ phản ứng theo phương ngang, sử dụng phần mềm Simqke_Gp
của giáo sư Piero Gelfi thuộc trường đại học Brescia của Italy, thu được phổ gia tốc.
38
Hình 3.4: Biểu đồ gia tốc nền tại ví trị công trình thủy điện Xím Vàng 2
3.6. Kết quả tính toán
Như đã trình bày trong phần trên, trong luận văn này, tác giả phân tích kết
cấu phần dưới nước nhà máy thủy điện Xim vàng 2 cho hai tổ hợp tải trọng.
Trường hợp 1. Tổ hợp cơ bản, phần dưới nước chịu tải trọng bản thân và áp
lực đất chủ động, áp lực thủy tĩnh
Trường hợp 2. Ngoài các tĩnh lực như trường hợp 1, nhà máy thủy điện Xím
vàng chịu tải trọng động đất với hai phương pháp tính toán.
a. Phân tích kết cấu nhà máy thủy điện Xím vàng chịu tải trọng động đất
theo phương phổ phản ứng (2a)
b. Phân tích kết cấu nhà máy thủy điện Xím vàng chịu tải trong động đất
theo phương pháp lịch sử thời gian (2b)
3.6.1. Kết quả tính toán trường hợp 1 (tổ hợp cơ bản)
Kết quả tính toán cho trường hợp 1 được trình bày trong các hình từ hình 3.5
đến hình 3.10 và được cho trong bảng 3.1. Trong đó, kết quả về chuyển vị được
