Upload
gaftoi-daniel-andrei
View
102
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Metoda Elementelor Finite
Analiza starii de efort – deformatie
Continut
1. Calcule pentru baraje de anrocamente
• Barajele din anrocamente – scurta descriere
• Calcule pentru barajele de anrocamente
• Exemplu calcul – Barajul Poneasca
2. Calcule pentru baraje stavilar
• Barajele stavivar – scurta descriere
• Calcule pentru barajele stavilar
• Exemplu calcul – barajul Hoghiz
Baraje de anrocamente
Alcatuire :
• umplutura de piatra – corpul de rezistenta
• anrocamente – blocuri de piatra de diferite dimensiuni obtinute prin
exploatarea unei cariere
• element etansare al corpului de rezistenta :
• poate fi dispus in interiorul corpului de rezistenta (nucleu) sau pe
paramentul amonte (masca)
Profilul transversal tip cupride urmatoarele zone :
• masca :
• impermeabila
• elastica – pt a asigura etanseitatea chiar in conditiile deformarii
• rezistenta – pt a prelua presiunea apei
• strat suport pentru masca – anrocamente puse in opera ingrijit
• prism de rezistenta
Calcule pentru baraje de anrocamente
Obiectul calculelor :
• evaluarea eforturilor totale si efective
• evaluarea tasarilor probabile in vederea stabilirii garzii coronamentului
• determinarea coeficientului de siguranta la alunecare pe baza starii de efort
Elemente specifice :
• Principala incarcare ce induce deplasari si eforturi in baraj : greutatea proprie – se
aplica in calcul prin trepte de incarcare
• Materialele din umpluturi – comportare marcant neliniara – caracteristicile de
deformabilitate si legatura efort – deformatie depind de nivelul eforturilor, nivele ce
se modifica pe masura ce umplutura se ridica.
Idealizare geometrica :
• Barajele de umpluturi – structuri 3D totusi cele mai multe calcule se
refefera la sectiune transversala de inaltime maxima pt care se admite ipotea de
deformatie plana.
Barajul Poneasca - prezentare
• Situat in judetul Caras – Severin
• Perioada constructie : 1978 – 2002
• Profilul transversal trapezoidal cu pante
ale taluzelor – 1:1.3 amonte si 1:1.4 aval
• H = 52.00 m, Lc = 210 m si lcor = 50 m
• Barajul este zonat functie de calitatea
anrocamentelor disponibile
Barajul Poneasca – verificare baraj prin calcul
Scopul calculului:
• Evaluarea deplasărilor orizontale și verticale ale barajului;
• Evaluarea starii de eforturi si deformatii din corpul barajului;
• Evaluarea deplasărilor orizontale și verticale a măștii amonte;
• Evaluarea stabilității la alunecare a taluzului aval.
Ipoteze analizate :
• Finalizarea constructiei cu simularea executiei (11 pasi – umplutura ; 1 pas – masca)
• Simularea primei umpleri (3 trepte de incarcare)
• Exploatare normala
Tipul de element finit folosit în analiză: -2D patrulater cu 8 noduri -2D triunghiular cu 6 noduri
Numar elemente in analiza : 2979
Finalizarea constructiei
Deplasari pe directia y : Δy_max = -0,51 m
Deplasări pe direcția X : Δx_max = -0,15 / 0,14 m
417.50 mdM
410.00 mdM
391.00 mdM
385.00 mdM
200
400
600
800
1000
Distante orizontale (m)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 205 210 215 220 225 230 235 240 245 250 255 260 265 270 275 280 285 290 295 300 305 310 315 320 325 330 335 340 345 350
Co
te (
m)
360
365
370
375
380
385
390
395
400
405
410
415
420
425
430
435
417.50 mdM
410.00 mdM
391.00 mdM
385.00 mdM
-0.14 -0
.12 -0.
1
-0.08 -
0.06
-0.
02
0.02
0.04 0.06
0.08 0.1
0.12
Distante orizontale (m)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 205 210 215 220 225 230 235 240 245 250 255 260 265 270 275 280 285 290 295 300 305 310 315 320 325 330 335 340 345 350
Co
te (
m)
360
365
370
375
380
385
390
395
400
405
410
415
420
425
430
435
417.50 mdM
410.00 mdM
391.00 mdM
385.00 mdM -0.5
-0.45
-0.45
-0.4
-0.4
-0.35
-0.3
-0.25
-0.15
Distante orizontale (m)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 205 210 215 220 225 230 235 240 245 250 255 260 265 270 275 280 285 290 295 300 305 310 315 320 325 330 335 340 345 350
Co
te (
m)
360
365
370
375
380
385
390
395
400
405
410
415
420
425
430
435
417.50 mdM
410.00 mdM
391.00 mdM
385.00 mdM
50
100
150
200
250
300
350
400 450
Distante orizontale (m)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 205 210 215 220 225 230 235 240 245 250 255 260 265 270 275 280 285 290 295 300 305 310 315 320 325 330 335 340 345 350
Co
te (
m)
360
365
370
375
380
385
390
395
400
405
410
415
420
425
430
435
Efort unitar σ1_max = 1039,2 kN/m2
Efort unitar σ3_max = 498,2 kN/m2
Exploatare normala
NNR : 411.00 mdM
417.50 mdM
410.00 mdM
391.00 mdM
385.00 mdM -0.5
-0.45
-0.45
-0.4
-0.4 -0.35
-0.35
-0.3
-0.25
-0.25 -0.2
-0.15
-0.15
Distante orizontale (m)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 205 210 215 220 225 230 235 240 245 250 255 260 265 270 275 280 285 290 295 300 305 310 315 320 325 330 335 340 345 350
Co
te (
m)
360
365
370
375
380
385
390
395
400
405
410
415
420
425
430
435
NNR : 411.00 mdM
417.50 mdM
410.00 mdM
391.00 mdM
385.00 mdM
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14 0.16
Distante orizontale (m)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 205 210 215 220 225 230 235 240 245 250 255 260 265 270 275 280 285 290 295 300 305 310 315 320 325 330 335 340 345 350
Co
te (
m)
360
365
370
375
380
385
390
395
400
405
410
415
420
425
430
435
NNR : 411.00 mdM
417.50 mdM
410.00 mdM
391.00 mdM
385.00 mdM
200
400
600
800
1000
Distante orizontale (m)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 205 210 215 220 225 230 235 240 245 250 255 260 265 270 275 280 285 290 295 300 305 310 315 320 325 330 335 340 345 350
Co
te (
m)
360
365
370
375
380
385
390
395
400
405
410
415
420
425
430
435
NNR : 411.00 mdM
417.50 mdM
410.00 mdM
391.00 mdM
385.00 mdM
50
100
150
200
250
300
350 400
450
500
Distante orizontale (m)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 205 210 215 220 225 230 235 240 245 250 255 260 265 270 275 280 285 290 295 300 305 310 315 320 325 330 335 340 345 350
Co
te (
m)
360
365
370
375
380
385
390
395
400
405
410
415
420
425
430
435
Deplasari pe directia y : Δy_max = -0,51 m
Deplasări pe direcția X : Δx_max = -0,01 / 0,23 m
Efort unitar σ1_max = 1061,2 kN/m2
Efort unitar σ3_max = 510,8 kN/m2
Exploatare normala – deformarea mastii
NNR : 411.00 mdM
417.50 mdM
410.00 mdM
391.00 mdM
385.00 mdM
0.02
0.04 0.06
0.08
0.1
0.12 0.14
0.1
6
0.18
0.2 0.22
Distante orizontale (m)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 205 210 215 220 225 230 235 240 245 250 255 260 265 270 275 280 285 290 295 300 305 310 315 320 325 330 335 340 345 350
Co
te (
m)
360
365
370
375
380
385
390
395
400
405
410
415
420
425
430
435
NNR : 411.00 mdM
417.50 mdM
410.00 mdM
391.00 mdM
385.00 mdM -0.
12
-0.1
-0.08
-0.
06
-0.
04
-0.0
2
0
0.02
Distante orizontale (m)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 205 210 215 220 225 230 235 240 245 250 255 260 265 270 275 280 285 290 295 300 305 310 315 320 325 330 335 340 345 350
Co
te (
m)
360
365
370
375
380
385
390
395
400
405
410
415
420
425
430
435
Deplasări pe direcția X : Δx_max = 0,23 m
Deplasări (tasări) pe direcția Y : Δy_max = -0,15 m
Stabilitate la alunecare utilizand MEF
Principiul metodei – estimarea cresterii deformatiilor produse de reducerea treptata a parametrilor de rezistenta – coeziune si frecare – in vederea definirii coeficientului de siguranta la alunecare pe baza starii de efort.
Baraje stavilare
Baraje stavilar
Stavilarele – baraje de mica inaltime alcatuite din 2 parti distincte :
• Partea fixa – corpul deversor, pile si culei • Partea mobila – stavile si batardouri
Stavilarele au o alcatuire structurala determinata de conditiile de evacuare a apelor mari.
Baraje stavilar – sisteme constructive si incarcari
Radier General Alcatuit dintr-o placa de
fundatie in care sunt incastrate pilele
Pile independente In acest sistem
constructiv pilele sunt separate de radier prin
rosturi permanente
Sistem cuva In acest sistem pilele sunt
sectionate de rosturi in lungul lor. Placa radierului si
2 semipile adiacente formeaza un sistem monolit
Baraje stavilar - calcule
Calculele efectuate prin MEF (atunci cand apar necesare) urmaresc :
• Analiza comportarii structurale a unei deschideri • Evaluarea deplasarilor maxime probabile • Evaluarea eforturilor maxime produse de incarcarile concentrate transmise de echipament • Evidentierea zonelor tensionate
Barajul Hoghiz – Prezentare
Baraj de tip stăvilar echipat cu patru stavile segment cu clapetă (13 x 17)
Amplasat pe raul Olt in aproprierea localitatii Fagaras.
Analiza structurală a barajului Hoghiz
Scopul calculului – verificarea armaturii existente in vederea continuarii lucrarilor
Analiza structurală a barajului Hoghiz (Autodesk Robot Structural) : • Analiză static liniară • Analiză modală • Analiză seismică – Seism OBE
Ipoteze de calcul : • Finalizarea constructiei • Exploatare normala • Reparatii • Exploatare normala + seism
Structuri analizate :
• Culee mal stang (dig) cu radierul aferent • Pila cu radierul aferent
Model matematic
Model 3D cu elemente bidimensionale de tip ”shell” . Model realizat din panele cărora li s-au atribuit grosimea aferentă secțiunii, proprietățile materialelor și încărcările. Interacțiunea barajului cu terenul de fundare - condiții de rezemare a radierului pe mediu elastic pe direcție verticală.
Numar elemente finite : 1427 Numar elemente finite : 1810
Culee mal stang Pila
Culee mal stang – finalizarea constructiei
Incarcari : • greutate proprie • impingerea pamantului
Rezultate : • M_max = 11540 KNm
Culee mal stang – exploatare normala
Incarcari : • greutate proprie • impingerea pamantului • presiune hidrostatica si greutate
apa corespunzatoare NNR • sarcini concentrate in buton stavila • subpresiune statica si dinamica
Rezultate : • M_max = - 5170 KNm
Culee mal stang – exploatare normala + seism
Incarcari : • greutate proprie • impingerea pamantului • presiune hidrostatica si greutate
apa corespunzatoare NNR • sarcini concentrate in buton stavila • subpresiune statica si dinamica • Incarcari din seism
Rezultate : • M_max = - 8220 KNm
Pila cu radier aferent – exploatare normala
Incarcari : • greutate proprie • impingerea pamantului • presiune hidrostatica si greutate
apa corespunzatoare NNR • sarcini concentrate in buton stavila • subpresiune statica si dinamica
Rezultate : • M_max = 0 KNm
Pila cu radier aferent – reparatii
Incarcari : • greutate proprie • impingerea pamantului • presiune hidrostatica si greutate
apa corespunzatoare NNR pe o parte a pilei
• sarcini concentrate in buton stavila • subpresiune statica si dinamica
Rezultate : • M_max = 7650 KNm
Pila cu radier aferent – exploatare normla + seism
Incarcari : • greutate proprie • impingerea pamantului • presiune hidrostatica si greutate
apa corespunzatoare NNR • sarcini concentrate in buton stavila • subpresiune statica si dinamica • incarcari din seism
Rezultate : • M_max = - 6120 KNm