Đăng bởi: Vũ Hoàng Hưng | Tháng Hai 7, 2012

Tính toán van cung chịu tác động của động đất theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ

Tài liệu “Thiết kế cửa van hình cung trong đập tràn – Kỹ thuật và thiết kế, EM 1110-2-2702” của Hoa Kỳ quy định khi tính toán van cung chịu tác động của động đất, áp lực thủy động do động đất sinh ra được tính theo công thức Westergaard và áp lực thủy động này được thay thế bằng khối lượng nước tương đương gắn vào bản mặt cửa van và cùng chuyển động với kết cấu van trong khi động đất. Hiện nay phần mềm SAP2000 có thể đáp ứng được yêu cầu tính toán này. Thông qua một ví dụ cụ thể để minh chứng việc áp dụng tiêu chuẩn EM 1110-2-2702 tính toán van cung chịu tác động của động đất là công việc có thể thực hiện một cách dễ dàng.

TÍNH TOÁN VAN CUNG CHỊU TÁC ĐỘNG CỦA ĐỘNG ĐẤT 

THEO TIÊU CHUẨN HOA KỲ

Vũ Hoàng Hưng; Vũ Thành Hải

 Bộ môn Kết cấu công trình, Đại học Thủy lợi

Tài liệu “Thiết kế cửa van hình cung trong đập tràn – Kỹ thuật và thiết kế, EM 1110-2-2702” của Hoa Kỳ quy định khi tính toán van cung chịu tác động của động đất, áp lực thủy động do động đất sinh ra được tính theo công thức Westergaard và áp lực thủy động này được thay thế bằng khối lượng nước tương đương gắn vào bản mặt cửa van và cùng chuyển động với kết cấu van trong khi động đất. Hiện nay phần mềm SAP2000 có thể đáp ứng được yêu cầu tính toán này. Thông qua một ví dụ cụ thể để minh chứng việc áp dụng tiêu chuẩn EM 1110-2-2702 tính toán van cung chịu tác động của động đất là công việc có thể thực hiện một cách dễ dàng.

1. Đặt vấn đề

Dự thảo “Tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế cửa van cung bằng thép công trình chống ngập Thành phố Hồ Chí Minh” được biên soạn chủ yếu dựa vào tài liệu “Thiết kế cửa van hình cung trong đập tràn – Kỹ thuật và thiết kế” của Hoa Kỳ (Design of Spillway Tainter Gates – Engineering and Design, EM 1110-2-2702, 2000) do trong tiêu chuẩn có nhiều nội dung mới và tiên tiến so với tiêu chuẩn thiết kế van cung của các nước khác trên mấy phương diện sau:

Thứ nhất, về phương pháp tính toán: EM đã sử dụng phương pháp tính toán theo trạng thái giới hạn để tính bộ phận động của kết cấu van cung và phương pháp tính toán theo ứng suất cho phép đối với gối bản lề, các chi tiết cơ khí và thiết bị đóng mở, tương tự như quy định trong tiêu chuẩn thiết kế cửa van trong công trình thủy lợi của Nga, là phương pháp tính toán quen thuộc đã được sử dụng ở nước ta trong các cơ sở đào tạo, cũng như trong các cơ quan tư vấn thiết kế;

Thứ hai, về mô hình tính toán: EM yêu cầu tính toán van cung theo bài toán không gian để phản ánh đúng trạng thái làm việc thực tế của cửa van. Khi mô hình hóa bản mặt, dầm ngang và đứng liên kết với bản mặt có đường trục không giao nhau, điều này cần phải được xem xét khi mô hình hóa kết cấu van;

Thứ ba, về tải trọng tác dụng vào cửa van: Ngoài các lực khác, EM yêu cầu xét tới lực ma sát trượt của vật chắn nước bên và ở gối bản lề khi tính toán nội lực và biến dạng của kết cấu van trong quá trình đóng mở, cũng như tính toán lực kéo van. Do lực ma sát ở gối bản lề lại phụ thuộc vào phản lực gối, nên cần tiến hành giải lặp. Điều này chưa đề cập tới trong nhiều tiêu chuẩn thiết kế van cung của nhiều nước;

Thứ tư, về xác định lực kéo van: EM tính toán lực kéo van bằng cách mô hình hóa van theo bài toán không gian, ở đây mômen cản do áp lực nước, do trọng lượng bản thân van và mômen cản do lực ma sát bên là đã biết, chỉ có mômen cản do lực ma sát ở gối bản lề là chưa được xác định, cần tiến hành giải lặp;

Thứ năm,về tác động của động đất: EM đề nghị áp lực thủy động do động đất sinh ra được tính theo công thức Westergaard và tác động của động đất E được xác định dựa trên hiệu ứng quán tính thủy động của nước, chuyển động cùng với kết cấu van khi động đất.

Vì những lý do trên mà tiêu chuẩn này đã được các tác giả chọn làm tài liệu tham khảo chính để biên soạn dự thảo “Tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế cửa van cung bằng thép công trình chống ngập Thành phố Hồ Chí Minh”. Việc áp dụng tiêu chuẩn này trong thiết kế cửa van cung bằng thép thực hiện không mấy khó khăn nhờ các phần mềm tính toán kết cấu chuyên dụng, trong đó phần mềm SAP2000 từ Version 10 trở lên có thể đáp ứng được các yêu cầu tính toán đã nêu trong tiêu chuẩn. Trong phạm vi bài báo này, các tác giả chỉ đề cập đến vấn đề tính toán cửa van cung bằng thép chịu tác động của động đất.

Download toàn văn bài báo tại đây


Gửi phản hồi

Mời bạn điền thông tin vào ô dưới đây hoặc kích vào một biểu tượng để đăng nhập:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Log Out / Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Log Out / Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Log Out / Thay đổi )

Google+ photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google+ Log Out / Thay đổi )

Connecting to %s

Danh mục

%d bloggers like this: