SlideShare a Scribd company logo
1 of 29
Download to read offline
1
PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN
KHẢO SÁT
TRẠNG THÁI NHIỆT
BÊ TÔNG KHỐI LỚN
TRONG THỜI KỲ XÂY DỰNG
Hà nội - 2010
PGS.TS Trịnh Văn Quang
2
Mục lục
I. ĐẶT VẤN ĐỀ 3
II. LẬP MÔ HÌNH BÀI TOÁN 3
III. PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN (PTHH)
3.1. Thiết lập phương trình đặc trưng của PTHH 5
3.2. Rời rạc các phần tử hữu hạn 5
3.3. Xây dựng các số hạng của phương trình đặc trưng 6
3.4. Phương trình đặc trưng của 24 phần tử 8
IV. LẬP PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TRƯNG TOÀN CỤC CỦA BÀI TOÁN
4.1. Bảng thông tin lắp ghép 13
4.2. Ma trận nhiệt dung toàn cục [C] 14
4.3. Ma trận độ cứng toàn cục [K] 15
4.4. Ma trận độ cứng toàn cục sau áp đặt điều kiện biên [K] 16
4.5. Véc tơ phụ tải sau áp đặt điều kiện biên f = f0 + f1 17
V. GIẢI HỆ PHƯƠNG TRÌNH
5.1. Rời rạc theo thời gian 18
5.2. Giải hệ phương trình 18
5.3. Kết quả tính toán 18
5.4. Kết luận 28
Tài liệu tham khảo 29
3
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Bài toán khảo sát trạng thái nhiệt của kết cấu bê tông khối lớn trong thời kỳ xây dựng là
bài toán quan trong được rất nhiều tác giả nghiên cứu từ trước đến nay. Thuật ngữ “Bê
tông khối lớn” dùng để chỉ các kết cấu bê tông có kích thước lớn hay rất lớn, phải đổ
khuôn tại chỗ và trong quá trình trộn hỗn hợp bê tông khô với nước, xi măng kết hợp với
nước theo phản ứng hydrat hóa sinh ra một lượng nhiệt lớn có thể gây ảnh hưởng xấu tới
chất lượng công trình.
Các kết cấu bệ móng trụ cầu, mố cầu, móng ống khói nhà máy nhiệt điện, móng tuốc bin,...
có kích thước mỗi chiều từ vài mét tới hàng chục mét, các đập công trình thủy điện, đập
thủy lợi, kích thước các chiều từ hàng chục đến hàng trăm mét hoặc hơn đều thuộc loại
“Bê tông khối lớn”.
Thực tế đã chỉ ra rằng lượng nhiệt do phản ứng hydrat sinh ra khá lớn đạt tới 250-500
kJ/kg tuỳ loại xi măng, làm nhiệt độ tại tâm khối bê tông có thể lên tới 800
C hoặc hơn, như
các móng tuốc bin nhà máy điện Phú Mỹ 3 đều có nhiệt độ ở tâm lên tới trên 800
C. Với các
khối bê tông lớn, lượng nhiệt này rất khó thoát ra bên ngoài. Thí dụ khối bê tông dày 60m
phải mất trên 10 năm mới có thể nguội bên trong, nên luôn tồn tại chênh lệch nhiệt độ giữa
bên trong và bề mặt khối bê tông. Vì lý do đó mà nhiều đập bê tông trên thế giới bị rạn nứt
sau khi xây dựng. Ở Trung quốc có các đập Thạch hy, Lưu gia hiệp, đập Cổ diễn, đập Đơn
giang khẩu ..ở Mỹ có các đập Norris, Hinasse... đều có những vết nứt trầm trọng [4],[5]. Ở
Việt nam có các đập thủy điện Sơn la, đập Cửa Đặt (Thanh Hóa),.., đều bị rạn nứt.
II. LẬP MÔ HÌNH BÀI TOÁN
Để đánh giá trạng thái nhiệt của kết cấu này có thể khảo sát một khối bê tông được đổ tại
chỗ hình hộp, kích thước rộng 4,5m, cao 2,5m chiều dài rất lớn, chịu tác động của nhiệt
sinh ra và thay đổi nhiệt độ không khí, bức xạ mặt trời trong quá trình xây dựng, như mô tả
trên hình 1.
Hình 1. Mô hình khối bê tông dưới tác động của bức xạ mặt trời
và đối lưu với không khí .
4,5 m
2,5 m
Nền
Khối bê tông
Bức xạ
mặt trời
q Đối lưu với không khí
h ,Tk
h ,Tk
Đối lưu với không khí
h ,Tk
Đối lưu với không khí
4
Do kích thước rộng và cao nhỏ hơn nhiều so với chiều dài, nên nhiệt trao đổi của khối bê
tông với bên ngoài chỉ truyền theo hướng bề rộng và bề cao trên mặt cắt ngang và nhiệt độ
trong khối bê tông thay đổi theo hai hướng này. Phương trình vi phân dẫn nhiệt trong
trường hợp này là hai chiều không ổn định có nguồn bên trong:
Vq
y
T
x
T
k
T
c 













2
2
2
2

 (1)
Ở đây qv là năng suất sinh nhiệt thể tích của bê tông; c, k và  lần lượt là nhiệt dung riêng,
hệ số dẫn nhiệt và mật độ của bê tông; T là nhiệt độ tại các điểm trong khối bê tông phải
tìm.
Căn cứ vào thí nghiệm về năng suất sinh nhiệt khối lượng dQ/d (kcal/ kg ngày) của các
loại xi măng, thể hiện trên hình 2, [3], để tính năng suất sinh nhiệt thể tích qV (W/m3
) cho
loại bê tông dùng xi măng mác PC 400, với lượng xi măng 300kg/m3
bê tông, thể hiện trên
hình 3.
Hình 2. Năng suất sinh nhiệt dQ/d
(kcal/kg.ngày) của các loại xi măng
Hình 3. Năng suất sinh nhiệt thể tích bê tông
thay đổi theo thời gian (lượng xi măng
300kg PC400/1m3
bê tông).
Các thông số nhiệt của bê tông được giả định là không đổi trong quá trình khảo sát: nhiệt dung
riêng c = 1208 J/kgđộ; hệ số dẫn nhiệt k = 1,83W/mđộ; khối lượng riêng =2200kg/m3
. Nền đất
có c = 1840 J/kgđộ; k = 0,52W/mđộ; =2050kg/m3
[10], [11] .
5
III. PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN (PTHH)
3.1. Thiết lập phương trình đặc trưng của PTHH
Phương trình đặc trưng của các phần tử có dạng [2],[13]
      fTK
t
T
C 


(2)
3.2. Rời rạc các phần tử hữu hạn
Với đặc điểm hình học và điều kiện biên đã nêu ở trên, bài toán đối xứng qua trục thẳng
đứng giữa mặt cắt ngang, bởi vậy chỉ cần khảo sát nhiệt độ trên một nửa mặt cắt ngang.
Nửa mặt cắt ngang được rời rạc thành 24 PTHH là phần tử chữ nhật, đánh số từ 1 đến 24,
kích thước mỗi phần tử rộng a = 0,5m, cao b = 0,5m. Nền đất chọn 4 phần tử tiếp giáp với
cạnh dưới chữ nhật gồm các phần tử số 21,22,23,24. Hình 4.
Hình 4. Rời rạc nửa mặt cắt ngang của khối bê tông và nền đất thành 24 phần tử
2,25 m 2,25 m
2,5 m
Nền đất
12
16
20
24
1 2 3 4 5
6 7 8 9 10
11 12 13 14 15
16 17 18 19 20
21 22 23 24 25
26 27 28 29 30
31 32 33 34 35
   
  11
15
17 18 191
2221 23
13 14
   
Nền đất
Khối bê
tông
2,5 m
0,5m
6
3.3. Xây dựng các số hạng của phương trình đặc trưng
Phần tử chữ nhật bề rộng x = a, cao y = b, có các nút cục bộ 1,2,3,4 ngược chiều kim đồng
hồ tính từ góc trái phía dưới, hình 5.
Hình 5. Phần tử chữ nhật trong tọa độ gốc x,y
Để viết phương trình cụ thể cho các phần tử, cần lưu ý tới các đặc điểm trao đổi nhiệt của
từng phần tử như sau: Các phần tử thuộc khối bê tông có nguồn trong do phản ứng hydrat
hóa xi măng xảy ra, bao gồm
- Phần tử 1: có bức xạ tại cạnh trên, đối lưu tại cạnh phía trên và cạnh bên trái.
- Phần tử 2,3,4 có bức xạ và đối lưu tại cạnh phía trên
- Phần tử 5,9,13,17 có đối lưu tại cạnh bên trái
- Các phần tử còn lại gồm 6,7,8,10,11,12,14,15,16,18,19,20 nằm bên trong khối bê tông
nên không có trao đổi nhiệt với bên ngoài.
Các phần tử thuộc nền đất không có nguồn trong, nên phương trình không có trao đổi nhiệt
với bên ngoài.
a. Ma trận nhiệt dung [C]
Ma trận nhiệt dung đã được thiết lập trong chương 5, mục 5.10, [13], thay số được
     

























 
73822369111845636911
36911738223691118456
18456369117382236911
36911184563691173822
4212
2421
1242
2124
36
..
ab
cdVNNcC P
T
V

(3)
Ma trận trên là không đổi đối với các phần tử.
b. Ma trận độ cứng [K]
           
S
T
V
T
dSNNhdVBDBK (4)
[K] gồm hai số hạng là dẫn nhiệt [K1] và đối lưu [K2]
Số hạng dẫn nhiệt     dVBBkK
V
T
1  , thay số được
4 (0,b) 3 (a,b)
1 (0,0) 2 (a,0)
y
x
7



















































220,1305,0610,0305.0
305,0220,1305,0610,0
610,0305,0220,1305,0
305,0610,0305,0220,1
222
222
222
222
3
K
222
2222
2
2
2
22
2
2
22
222
2222
2
2
2
22
2
2
22
1
bab
abab
a
b
a
ba
b
a
ba
bab
abab
a
b
a
ba
b
a
ba
ab
k
(5)
Số hạng đối lưu K2 :     dVNNhK
S
T
2 
K2 có mặt trong các phần tử có đổi lưu nằm ở các cạnh, tùy thuộc cạnh có đối lưu mà K2
có thay đổi.
- Đối lưu tại cạnh 34 (hình 5)
   

























 
1,31500,657500
0,65751,315000
0000
0000
200
200
0000
0000
6
1
.
34
342
aa
aa
hdSNNhK
T
S
(6)
- Đối lưu tại cạnh 41 (hình 5)
   

























 
1,3150000,6575
0000
0000
0,6575001,3150
200
0000
0000
002
6
1
41412
bb
bb
hdSNNhK
T
S
(7)
- Đối lưu tại cả hai cạnh 34 và 41 (hình 5)
   


























 
630,26575,006575,0
6575,0315,100
0000
6575,000315,1
)(20
200
0000
002
6
1
41,34
41/342
baab
aa
bb
hdSNNhK
T
S
(8)
Sau khi có K1 và K2 của từng phần tử, cộng lại sẽ được ma trận độ cứng của mỗi phần
tử.
c. Véc tơ phụ tải nhiệt
        dSTNhdSN-dVNf KS
T
S
T
V
T
  qqV (9)
- Số hạng nguồn trong: luôn không đổi và có mặt ở tất cả các phần tử thuộc bê tông
 

























 
0,0625
0,0625
0,0625
0,0625
1
1
1
1
4
1 VV
T
V
V q
ab
qdVNqf
(10)
8
- Số hạng phụ tải bức xạ trên cạnh 34
   

























 
0,25
0,25
0
0
1
1
0
0
234
342
a
qdSNqf
T
S
(11)
- Số hạng phụ tải đối lưu tại cạnh 34
 


























9725,1
9725,1
0
0
1
1
0
0
2343
KK
T
L T
a
hTdSNhT
(12)
- Số hạng phụ tải đối lưu tại cạnh 41 (f3-41)
 


























9725,1
0
0
9725,1
1
0
0
1
2
1
41
KK
S
T
L T
b
hTdSNhT
(13)
- Số hạng phụ tải đối lưu tại hai cạnh 34 và 41:
   






































  
3,9450
1,9725
0
1,9725
2/
0
0
2/
2/
2/
0
0
12
413
1
343
2 KKK
T
K
T
K T
b
b
hT
a
a
hTdSNhTdSNhT
(14)
3.4. Phương trình đặc trưng của 24 phần tử
a. Đánh số phương trình tại các nút
Trong mỗi phần tử có 4 nút, số của phương trình được đánh số theo thứ tự nút của cục bộ
(1234), nối tiếp nhau lần lượt theo các phần tử (Pt): Pt1: 1,2,3,4; Pt2: 5,6,7,8;...,Pt24:
93,94,95,96.
9
Hình 6. Đánh số phương trình tại các nút theo thứ tự của nút cục bộ
b. Phương trình ma trận đặc trưng của các phần tử
- Phương trình ma trận đặc trưng của các phần tử là phương trình (2) ở trên:
       )2(fTK
t
T
C 


để cho gọn ghi: =
- Cấu trúc của phương trình tại mỗi phần tử căn cứ vào đặc điểm trao đổi nhiệt của Pt.
- Nhiệt độ trong mỗi phương trình viết theo số nút toàn cục
Phần tử 1: Góc trái có đối lưu cạnh trái, đối lưu+bức xạ cạnh trên
)4(
)3(
)2(
)1(
1,9725
1,9725
0
0
2
1,9725
0
0
1,9725
1
0,0625
0,0625
0,0625
0,0625
3,85000,35250,6100-0,3525
0,35252,53500,3050-0,6100-
0,6100-0,3050-1,22000,3050-
0,35250,6100-0,3050-2,5350
73822369111845636911
36911738223691118456
18456369117382236911
36911184563691173822
.
1
2
7
6
/
1
/
2
/
7
/
6


































































































TkTkq
T
T
T
T
T
T
T
T
V
Phần tử 2: Mặt trên có đối lưu + bức xạ cạnh trên
)8(
)7(
)6(
)5(
1,9725
1,9725
0
0
2
0,0625
0,0625
0,0625
0,0625
2,53500,35250,6100-0,3050-
0,35252,53500,3050-0,6100-
0,6100-0,3050-1,22000,3050-
0,3050-0,6100-0,3050-1,2200
73822369111845636911
36911738223691118456
18456369117382236911
36911184563691173822
.
2
3
8
7
/
2
/
3
/
8
/
7



















































































Tkq
T
T
T
T
T
T
T
T
V
Phần tử 3: Cạnh trên, có đối lưu + bức xạ cạnh trên
   
   
  11 12
13 14 15 16
17 18 191 20
2221 2423
1 2 3 4 5
6 7 8 9 10
11 12 13 14 15
16 17 18 19 20
21 22 23 24 25
26 27 28 29 30
31 32 33 34 35
1 2 5 6 9 10 13 14
4 3 8 7 12 11 16 15
17 18 21 22 25 26 29 30
20 19 24 23 28 27 32 31
33 34 37 38 41 42 45 46
36 35 40 39 44 43 48 47
49 50 53 54 57 58 61 62
52 51 56 55 60 59 64 63
65 66 69 70 73 74 77 78
68 67 72 71 76 75 80 79
81 82 85 86 89 90 93 94
84 83 88 87 92 91 96 95
10
)12(
)11(
)10(
)9(
1,9725
1,9725
0
0
2
0,0625
0,0625
0,0625
0,0625
2,53500,35250,6100-0,3050-
0,35252,53500,3050-0,6100-
0,6100-0,3050-1,22000,3050-
0,3050-0,6100-0,3050-1,2200
73822369111845636911
36911738223691118456
18456369117382236911
36911184563691173822
.
3
4
9
8
/
3
/
4
/
9
/
8



















































































Tkq
T
T
T
T
T
T
T
T
V
Phần tử 4: Cạnh trên, có đối lưu + bức xạ cạnh trên
)16(
)15(
)14(
)13(
9725,1
9725,1
0
0
2
0625,0
0625,0
0625,0
0625,0
2,53500,35250,6100-0,3050-
0,35252,53500,3050-0,6100-
0,6100-0,3050-1,22000,3050-
0,3050-0,6100-0,3050-1,2200
73822369111845636911
36911738223691118456
18456369117382236911
36911184563691173822
4
5
10
9
/
4
/
5
/
10
/
9



















































































Tkq
T
T
T
T
T
T
T
T
V
Phần tử 5: Cạnh bên trái, có đối lưu
)20(
)19(
)18(
)17(
9725,1
0
0
9725,1
1
0625,0
0625,0
0625,0
0625,0
2,53500,3050-0,6100-0,3525
0,3050-1,22000,3050-0,6100-
0,6100-0,3050-1,22000,3050-
0,35250,6100-0,3050-2,5350
73822369111845636911
36911738223691118456
18456369117382236911
36911184563691173822
6
7
12
11
/
6
/
7
/
12
/
11



















































































Tkq
T
T
T
T
T
T
T
T
V
Phần tử 6: Nằm bên trong không có đối lưu , bức xạ
)24(
)23(
)22(
)21(
0625,0
0625,0
0625,0
0625,0
1,22000,3050-0,6100-0,3050-
0,3050-1,22000,3050-0,6100-
0,6100-0,3050-1,22000,3050-
0,3050-0,6100-0,3050-1,2200
73822369111845636911
36911738223691118456
18456369117382236911
36911184563691173822
7
8
13
12
/
7
/
8
/
13
/
12




































































Vq
T
T
T
T
T
T
T
T
Phần tử 7: Nằm bên trong không có đối lưu , bức xạ
)28(
)27(
)26(
)25(
0625,0
0625,0
0625,0
0625,0
1,22000,3050-0,6100-0,3050-
0,3050-1,22000,3050-0,6100-
0,6100-0,3050-1,22000,3050-
0,3050-0,6100-0,3050-1,2200
73822369111845636911
36911738223691118456
18456369117382236911
36911184563691173822
8
9
14
13
/
8
/
9
/
14
/
13




































































Vq
T
T
T
T
T
T
T
T
Phần tử 8: Nằm bên trong không có đối lưu , bức xạ
)32(
)31(
)30(
)29(
0625,0
0625,0
0625,0
0625,0
1,22000,3050-0,6100-0,3050-
0,3050-1,22000,3050-0,6100-
0,6100-0,3050-1,22000,3050-
0,3050-0,6100-0,3050-1,2200
73822369111845636911
36911738223691118456
18456369117382236911
36911184563691173822
9
10
15
14
/
9
/
10
/
15
/
14




































































Vq
T
T
T
T
T
T
T
T
Phần tử 9: giống 5 Cạnh bên trái, có đối lưu
)36(
)35(
)34(
)33(
9725,1
0
0
9725,1
1
0625,0
0625,0
0625,0
0625,0
2,53500,3050-0,6100-0.,525
0,3050-1,22000,3050-0,6100-
0,6100-0,3050-1,22000,3050-
0,35250,6100-0,3050-2,5350
73822369111845636911
36911738223691118456
18456369117382236911
36911184563691173822
11
12
17
16
/
11
/
12
/
17
/
16



















































































Tkq
T
T
T
T
T
T
T
T
V
Phần tử 10: Nằm bên trong không có đối lưu , bức xạ. 10,11,12 giống 6,7,8
11
)40(
)39(
)38(
)37(
0625,0
0625,0
0625,0
0625,0
1,22000,3050-0,6100-0,3050-
0,3050-1,22000,3050-0,6100-
0,6100-0,3050-1,22000,3050-
0,3050-0,6100-0,3050-1,2200
73822369111845636911
36911738223691118456
18456369117382236911
36911184563691173822
12
13
18
17
/
12
/
13
/
18
/
17




































































Vq
T
T
T
T
T
T
T
T
Phần tử 11: Nằm bên trong không có đối lưu , bức xạ
)44(
)43(
)42(
)41(
0625,0
0625,0
0625,0
0625,0
1,22000,3050-0,6100-0,3050-
0,3050-1,22000,3050-0,6100-
0,6100-0,3050-1,22000,3050-
0,3050-0,6100-0,3050-1,2200
73822369111845636911
36911738223691118456
18456369117382236911
36911184563691173822
13
14
19
18
/
13
/
14
/
19
/
18




































































Vq
T
T
T
T
T
T
T
T
Phần tử 12: Nằm bên trong không có đối lưu , bức xạ
)48(
)47(
)46(
)45(
0625,0
0625,0
0625,0
0625,0
1,22000,3050-0,6100-0,3050-
0,3050-1,22000,3050-0,6100-
0,6100-0,3050-1,22000,3050-
0,3050-0,6100-0,3050-1,2200
73822369111845636911
36911738223691118456
18456369117382236911
36911184563691173822
14
15
20
19
/
14
/
15
/
20
/
19




































































Vq
T
T
T
T
T
T
T
T
Phần tử 13: giống 5,9 Cạnh bên trái, có đối lưu
)52(
)51(
)50(
)49(
9725,1
0
0
9725,1
1
0625,0
0625,0
0625,0
0625,0
2,53500,3050-0,6100-0,3525
0,3050-1,22000,3050-0,6100-
0,6100-0,3050-1,22000,3050-
0,35250,6100-0,3050-2,5350
73822369111845636911
36911738223691118456
18456369117382236911
36911184563691173822
16
17
22
21
/
16
/
17
/
22
/
21



















































































Tkq
T
T
T
T
T
T
T
T
V
Phần tử 14: Nằm bên trong không có đối lưu , bức xạ. 14,15,16, như 10,11,12
)56(
)55(
)54(
)53(
0625,0
0625,0
0625,0
0625,0
1,22000,3050-0,6100-0,3050-
0,3050-1,22000,3050-0,6100-
0,6100-0,3050-1,22000,3050-
0,3050-0,6100-0,3050-1,2200
73822369111845636911
36911738223691118456
18456369117382236911
36911184563691173822
17
18
23
22
/
17
/
18
/
23
/
22




































































Vq
T
T
T
T
T
T
T
T
Phần tử 15: Nằm bên trong không có đối lưu , bức xạ
)60(
)59(
)58(
)57(
0625,0
0625,0
0625,0
0625,0
1,22000,3050-0,6100-0,3050-
0,3050-1,22000,3050-0,6100-
0,6100-0,3050-1,22000,3050-
0,3050-0,6100-0,3050-1,2200
73822369111845636911
36911738223691118456
18456369117382236911
36911184563691173822
18
19
24
23
/
18
/
19
/
24
/
23




































































Vq
T
T
T
T
T
T
T
T
Phần tử 16: Nằm bên trong không có đối lưu , bức xạ
)64(
)63(
)62(
)61(
0625,0
0625,0
0625,0
0625,0
1,22000,3050-0,6100-0,3050-
0,3050-1,22000,3050-0,6100-
0,6100-0,3050-1,22000,3050-
0,3050-0,6100-0,3050-1,2200
73822369111845636911
36911738223691118456
18456369117382236911
36911184563691173822
19
20
25
24
/
19
/
20
/
25
/
24




































































Vq
T
T
T
T
T
T
T
T
Phần tử 17: giống 13, 5,9 Cạnh bên trái, có đối lưu
)68(
)67(
)66(
)65(
9725,1
0
0
9725,1
1
0625,0
0625,0
0625,0
0625,0
2,53500,3050-0,6100-0,3525
0,3050-1,22000,3050-0,6100-
0,6100-0,3050-1,22000,3050-
0,35250,6100-0,3050-2,5350
73822369111845636911
36911738223691118456
18456369117382236911
36911184563691173822
21
22
27
26
/
21
/
22
/
27
/
26



















































































Tkq
T
T
T
T
T
T
T
T
V
12
Phần tử 18: Nằm bên trong không có đối lưu , bức xạ. 18,19,20 như14,15,16
)72(
)71(
)70(
)69(
0625,0
0625,0
0625,0
0625,0
1,22000,3050-0,6100-0,3050-
0,3050-1,22000,3050-0,6100-
0,6100-0,3050-1,22000,3050-
0,3050-0,6100-0,3050-1,2200
73822369111845636911
36911738223691118456
18456369117382236911
36911184563691173822
22
23
28
27
/
22
/
23
/
28
/
27




































































Vq
T
T
T
T
T
T
T
T
Phần tử 19: Nằm bên trong không có đối lưu , bức xạ
)76(
)75(
)74(
)73(
0625,0
0625,0
0625,0
0625,0
1,22000,3050-0,6100-0,3050-
0,3050-1,22000,3050-0,6100-
0,6100-0,3050-1,22000,3050-
0,3050-0,6100-0,3050-1,2200
73822369111845636911
36911738223691118456
18456369117382236911
36911184563691173822
23
24
29
28
/
23
/
24
/
29
/
28




































































Vq
T
T
T
T
T
T
T
T
Phần tử 20: Nằm bên trong không có đối lưu , bức xạ
)80(
)79(
)78(
)77(
0625,0
0625,0
0625,0
0625,0
1,22000,3050-0,6100-0,3050-
0,3050-1,22000,3050-0,6100-
0,6100-0,3050-1,22000,3050-
0,3050-0,6100-0,3050-1,2200
73822369111845636911
36911738223691118456
18456369117382236911
36911184563691173822
24
25
30
29
/
24
/
25
/
30
/
29




































































Vq
T
T
T
T
T
T
T
T
Phần tử 21. Phần tử nền đất
)84(
)83(
)82(
)81(
0
0
0
0
0,34670,0867-0,1733-0,0867-
0,0867-0,34670,0867-0,1733-
0,1733-0,0867-0,34670,0867-
0,0867-0,1733-0,0867-0,3467
104780523902619052390
523901047805239026190
261905239010478052390
523902619052390104780
26
27
32
31
/
26
/
27
/
32
/
31




































































Vq
T
T
T
T
T
T
T
T
Phần tử 22
)88(
)87(
)86(
)85(
0
0
0
0
0,34670,0867-0,1733-0,0867-
0,0867-0,34670,0867-0,1733-
0,1733-0,0867-0,34670,0867-
0,0867-0,1733-0,0867-0,3467
104780523902619052390
523901047805239026190
261905239010478052390
523902619052390104780
27
28
33
32
/
27
/
28
/
33
/
32




































































Vq
T
T
T
T
T
T
T
T
Phần tử 23
)92(
)91(
)90(
)89(
0
0
0
0
0,34670,0867-0,1733-0,0867-
0,0867-0,34670,0867-0,1733-
0,1733-0,0867-0,34670,0867-
0,0867-0,1733-0,0867-0,3467
104780523902619052390
523901047805239026190
261905239010478052390
523902619052390104780
28
29
34
33
/
28
/
29
/
34
/
33




































































Vq
T
T
T
T
T
T
T
T
Phần tử 24
)96(
)95(
)94(
)93(
0
0
0
0
0,34670,0867-0,1733-0,0867-
0,0867-0,34670,0867-0,1733-
0,1733-0,0867-0,34670,0867-
0,0867-0,1733-0,0867-0,3467
104780523902619052390
523901047805239026190
261905239010478052390
523902619052390104780
29
30
35
34
/
29
/
30
/
35
/
34




































































Vq
T
T
T
T
T
T
T
T
13
IV. LẬP PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TRƯNG TOÀN CỤC CỦA BÀI TOÁN
Để lập phương trình đặc trưng cho toàn cục, cần lắp ghép các phần tử.
Do tổng thể có 24 phần tử với 35 nút, nhưng có 96 phương trình, bởi vậy phải cộng một số
phương trình lại để chỉ còn 35 phương trình. Đó chính là thủ tục lắp ghép. Để thực hiện
cần dựa vào bảng thông tin lắp ghép sau.
4.1. Bảng thông tin lắp ghép
Thông tin lắp ghép có thể dễ dàng nhận biết trên sơ đồ hình 6. Đó chính là số phương trình
tại mỗi nút toàn cục, được liệt kê trong bảng sau.
Bảng 8.
Nút toàn cục 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Phương trình số 4 3,8 7,12 11,16 15 1,20 2,5,
19,24
6,9,
23,28
10,13,
27,32
14,31 17,36 18,21,
35,40
Nút toàn cục 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Phương trình số 22,25,
39,44
26,29,
43,48
30,47 33,52 34,37,
51,56
38,41,
55,60
42,45,
59,64
46,63 49,68 50,53,
67,72
54,57,
71,76
58,61,
75,80
Nút toàn cục 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35
Phương trình số 62,79 65,84 66,69,
83,88
70,73,
87,92
74,77,
91,96
78,95 81 82,85 86,89 90,93 94
Sau khi cộng các phương trình tại mỗi nút lại với nhau, từ 96 phương trình sẽ còn 35
phương trình đặc trưng mới.
Từ 35 phương trình đặc trưng đó, tách được các ma trận nhiệt dung [C], ma trận độ cứng
[K], véc tơ nhiệt độ {T} và véc tơ phụ tải {f} toàn cục, mà chúng sẽ có mặt trong phương
trình ma trận đặc trưng toàn cục sau:
      fTK
T
C 









(15)
14
4.2. Ma trận nhiệt dung toàn cục [C]
Ma trận nhiệt dung toàn cục được ghi trong bảng sau
Bảng 9. [C] =
73822 36911 0 0 0 36911 73822 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
3691114764436911 0 0 18456 73822 18456 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 3691114764436911 0 0 18456 73822 18456 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 3691114764436911 0 0 18456 73822 18456 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 3691173822 0 0 0 18456 36911 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
36911 18456 0 0 0 147644 73822 0 0 0 36911 18456 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
18456 73822 18456 0 0 73822 29528873822 0 0 18456 73822 18456 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 18456 73822 18456 0 0 7382229528873822 0 0 18456 73822 18456 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 18456 7382218456 0 0 73822295288 73822 0 0 18456 73822 18456 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1845636911 0 0 0 73822 147644 0 0 0 18456 36911 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 36911 18456 0 0 0 14764473822 0 0 0 36911 18456 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 18456 73822 18456 0 0 7382229528873822 0 0 18456 73822 18456 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 18456 73822 18456 0 0 7382229528873822 0 0 18456 73822 18456 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 18456 73822 18456 0 0 73822295288 73822 0 0 18456 73822 18456 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 18456 36911 0 0 0 73822 147644 0 0 0 18456 36911 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 36911 18456 0 0 0 14764473822 0 0 0 36911 18456 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18456 73822 18456 0 0 7382229528873822 0 0 18456 73822 18456 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18456 73822 18456 0 0 73822295288 73822 0 0 18456 73822 18456 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18456 73822 18456 0 0 73822 29528873822 0 0 18456 73822 18456 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18456 36911 0 0 0 73822147644 0 0 0 18456 36911 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 36911 18456 0 0 0 14764473822 0 0 0 36911 18456 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18456 73822 18456 0 0 36911295288 73822 0 0 18456 73822 18456 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18456 73822 18456 0 0 73822 29528873822 0 0 18456 73822 18456 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18456 73822 18456 0 0 7382229528873822 0 0 18456 73822 18456 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18456 36911 0 0 0 73822147644 0 0 0 18456 36911 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 36911 18456 0 0 0 178602 89301 0 0 0 52390 26190 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18456 73822 18456 0 0 89301 35720489301 0 0 2619010478026190 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18456 73822 18456 0 0 8930135720489301 0 0 2619010478026190 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18456 73822 18456 0 0 89301357204 89301 0 0 26190104780 26190
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18456 36911 0 0 0 89301 178602 0 0 0 26190 52390
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 52390 26190 0 0 0 10478052390 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 26190 10478026190 0 0 5239020956052390 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2619010478026190 0 0 5239020956052390 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 26190104780 26190 0 0 52390209560 52390
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 26190 52390 0 0 0 52390 104780
15
4.3. Ma trận độ cứng toàn cục [K]
Ma trận độ cứng toàn cục được ghi trong bảng sau
Bảng 10. [K] =
3,85 0,3525 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0,3525 5,07 0,3525 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0,3525 5,07 0,3525 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0,3525 5,07 0,3525 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0,3525 2,535 0 0 0 -0,61 -0,305 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0,3525 -0,61 0 0 0 5,07 -0,61 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
-0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 -0,61 -0,305 0 0 0 -0,61 2,44 0 0 0 -0,61 -0,305 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 5,07 -0,61 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,305 0 0 0 -0,61 2,44 0 0 0 -0,61 -0,305 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 5,07 -0,61 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,305 0 0 0 -0,61 2,44 0 0 0 -0,61 -0,305 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 5,07 -0,61 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,305 0 0 0 -0,61 2,44 0 0 0 -0.61 -0,305 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 2,8817 -0,3917 0 0 0 -0,0867 -0,1733 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,3917 3,1334 -0,3917 0 0 -0,1733 -0,1734 -0,1733 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,3917 3,1334 -0,3917 0 0 -0,1733 -0,1734 -0,1733 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,3917 3,1334 -0,3917 0 0 -0,1733 -0,1734 -0,1733
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,305 0 0 0 -0,3917 1,5667 0 0 0 -0,1734 -0,0867
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,0867 -0,1733 0 0 0 0,3467 -0,0867 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,1733 -0,1734 -0,1733 0 0 -0,0867 0,6934 -0,0867 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,1733 -0,1734 -0,1733 0 0 -0,0867 0,6934 -0,0867 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,1733 -0,1734 -0,1733 0 0 -0,0867 0,6934 -0,0867
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,1733 -0,0867 0 0 0 -0,0867 0,3467
16
4.4. Ma trận độ cứng toàn cục sau áp đặt điều kiện biên [K]
Ma trận độ cứng toàn cục sau áp đặt điều kiện biên ghi trong bảng sau
Bảng 11. [K] =
3,85 0,3525 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0,3525 5,07 0,3525 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0,3525 5,07 0,3525 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0,3525 5,07 0,3525 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0,3525 2,535 0 0 0 -0,61 -0,305 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0,3525 -0,61 0 0 0 5,07 -0,61 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
-0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 -0,61 -0,305 0 0 0 -0,61 2,44 0 0 0 -0,61 -0,305 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 5,07 -0,61 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,305 0 0 0 -0,61 2,44 0 0 0 -0,61 -0,305 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 5,07 -0,61 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,305 0 0 0 -0,61 2,44 0 0 0 -0,61 -0,305 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 5,07 -0,61 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,305 0 0 0 -0,61 2,44 0 0 0 -0.61 -0.305 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 2,8817 -0,3917 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,3917 3,1334 -0,3917 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,3917 3,1334 -0,3917 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,3917 3,1334 -0,3917 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,305 0 0 0 -0,3917 1,5667 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
17
4.5. Véc tơ phụ tải sau áp đặt điều kiện biên f = f0 + f1
f0 thành phần không đổi; f1 thành phần thay đổi theo TK và q
Bảng 12. {f} =
f0 f1
0 0,0625×qv+0,25×q+ 3,945×Tk;
0 0,125×qv+ 0,5×q+ 3,945×Tk;
0 0,125×qv+ 0,5×q+ 3,945×Tk;
0 0,125×qv+ 0,5×q+ 3,945×Tk
0 0,0625×qv+ 0,25×q+ 1,9725×Tk
0 0,125×qv+3,945×Tk;
0 0,25×qv;
0 0,25×qv;
0 0,25×qv;
0 0,25×qv;
0 0,125×qv+3,945×Tk;
0 0,25×qv;
0 0,25×qv;
0 0,25×qv;
0 0,125×qv;
0 0,125×qv+3,945×Tk;
0 0,25×qv;
0 0,25×qv;
0 0,25×qv;
0 0,125×qv;
0 0,125×qv+3,945×Tk;
0 0,25*qv;
0 0,25×qv;
0 0,25×qv;
0 0,125×qv;
7,488 0,0625×qv+1,9725×Tk;
14,973 0,125×qv;
14,973 0,125×qv;
14,973 0,125×qv;
7,488 0,0625×qv;
28,8 0;
28,8 0;
28,8 0;
28,8 0;
28,8 0;
18
V. GIẢI HỆ PHƯƠNG TRÌNH
5.1. Rời rạc theo thời gian
Chọn sơ đồ rời rạc theo Sai phân hữu hạn ẩn hoàn toàn, phương trình (15) trở thành
           11 

ppp
fΔτTCTKΔτC (16)
Với [C], [K],{f}và [T] là các ma trận và véc tơ trên.
5.2. Giải hệ phương trình
Giải bằng phương pháp ma trận nghịch đảo như sau:
đặt
          1

pp
fΔτTCb;KΔτCa (17)
Suy ra nhiệt độ tại các thời điểm sau (p+1) là
  b*aT 11p 
 (18)
5.3. Kết quả tính toán
a. Kiểm tra
Để bảo đảm chương trình tính toán đủ mức chính xác, việc kiểm tra được thực hiện bằng cách
cho nhiệt độ không khí không đổi bằng 28,80
C; bức xạ mặt trời bằng 0; nguồn nhiệt trong bằng
0. Khi đó nhiệt độ tính được tại các điểm trong khối bê tông không đổi qua 188 thời điểm thể
hiện là mặt phẳng nằm ngang như sau.
Hình 7.
b. Toàn cảnh quá trình diến biến nhiệt độ trong các lớp khối bê tông
Quá trình diễn biến và thay đổi nhiệt độ tại 35 nút sau 288 thời điểm thể hiện trên đồ thị hình 8,
9. Từ đó rút ra các nhận xét:
19
Hình 8. Quá trình diễn biến nhiệt độ
tại 35 vị trí qua 288 giờ
Hình 9. Thay đổi nhiệt độ tại 35
vị trí qua 288 giờ
Nhận xét : Sau khi trộn nước vào bê tông, nhiệt độ hầu hết các điểm trong khối bê tông tăng lên
mạnh trong khoảng 80 giờ đầu, sau đó giảm dần.
Các điểm tại mặt trên (1-5) dao động rất mạnh theo chu kỳ một ngày đêm, các điểm bên trong
dao động ít hơn.
c. Xác định độ chênh nhiệt độ cục bộ cho phép
Theo lý thuyết, khi bê tông còn non biến dạng gồm hai thành phần: (a) biến dạng co ngót biểu
thị qua hệ số trương nở/co ngót và (b) dãn nở nhiệt do nhiệt độ thay đổi [3],[7],[14].
Thành phần thứ nhất (a) gây nên bởi sự mất nước do các tinh thể hình thành chiếm giữ. Lượng
nước ban đầu trở thành các thành phần trong cấu trúc của bê tông, phần nước còn lại nằm trong
các mao mạch tạo nên áp suất mao dẫn. Lượng nước này suy giảm dần khi tinh thể phát triển,
một phần di chuyển qua nền vữa ra bên ngoài bay hơi trên bề mặt bê tông. Do mất nước, áp suất
mao dẫn trong lỗ rỗ và mao mạch của bê tông non suy giảm mạnh làm thể tích của chúng giảm
đi gây nên co ngót. Hệ số trương nở/co ngót do nước suy giảm, thay đổi liên tục theo trạng thái
vật liệu và rất khó xác định. Mức độ co ngót thường được quy đổi về độ giảm nhiệt độ tương
đương TC gây co ngót. Thông thường lấy CTC
0
53  [3].
Thành phần thứ hai (b) là dãn nở nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ của bê tông. Phản ứng hydrat giữa
nước và xi măng là phản ứng có sinh nhiệt làm nhiệt độ trong khối bê tông tăng lên, rồi nhiệt dần
di chuuyển ra bên ngoài, nhiệt độ giảm dần từ ngoài vào trong. Sự thay đổi nhiệt độ đã gây nên
co dãn nhiệt.
Như vậy sự biến dạng của bêtông có thể được quy về biến dạng do thay đổi nhiệt độ chung theo
công thức:
CTTT   (19)
trong đó: T chênh lệch nhiệt độ cục bộ, TC là độ giảm nhiệt độ tương đương gây co ngót do
mất nước, T là độ chênh nhiệt độ gây biến dạng chung. Biến dạng nhiệt tương ứng với thay
đổi nhiệt độ chung T là:
20
 Tk TT  (20)
T được gọi là biến dạng nhiệt cục bộ. Nếu biến dạng nhiệt cục bộ T lớn hơn biến dạng kéo tới
hạn th, vật liệu sẽ bị rạn nứt, phá huỷ.
Biến dạng kéo tới hạn th là biến dạng cho phép trước khi vật liệu bị rạn nứt phá hủy. Biến dạng
kéo tới hạn th thay đổi theo thời gian và tăng theo cường độ chịu kéo tới hạn Rth của bêtông
[3],[7],[10]:
th = 0,6 Rth.10-5
(21)
Theo [3], bê tông 28 ngày tuổi có biến dạng kéo tới hạn th = (1,5 2)10-4
, trong tài liệu tính
toán của Nga [3] chọn th = 210-4
đối với bê tông khối lớn. Biến dạng kéo tới hạn th cũng phụ
thuộc vào mác bêtông như sau
- mác 100-B2 có th = (0,75 1,2)10-4
- mác 150-B4 có th = (1,05 1,8)10-4
- mác 200-B có th = (1,50  2,4)10-4
.
Căn cứ vào các số liệu trên, với bêtông tuổi còn non trong trường hợp khảo sát ở đây có thể lấy
- biến dạng kéo tới hạn : 4
10.6,1 
th
- hệ số giãn nở tuyến tính : T = 110-5
(1/0
C),
- hệ số k đối bê tông khối : k = 1
- độ chênh nhiệt độ tương đương gây co ngót: TC = 4 0
C .
Từ (19) và (20) xác định được độ chênh nhiệt độ cục bộ cho phép :
C
T
th
cp T
k
T 


.
= 4
101
106,1
5
4





= 12 0
C (22)
Vậy để đánh giá rạn nứt nhiệt của bêtông có thể khảo sát độ chênh nhiệt độ cục bộ T. Nếu độ
chênh nhiệt độ cục bộ T lớn hơn độ chênh nhiệt độ cục bộ cho phép Tcp = 120
C thì kết cấu sẽ
bị rạn nứt: T > Tcp.
d. Độ chênh nhiệt độ cục bộ các điểm 1,2,3,4,5 (trong các hình Tcp được ghi là dT cho
phep)
21
Hình 10. Toàn cảnh diễn biến độ chênh nhiệt
độ cục bộ tại các điểm 1,2,3,4,5
Hình 11. Đường phân bố của độ chênh nhiệt
độ cục bộ các điểm 1,2,3,4,5
Hình 12. Thay đổi độ chênh nhiệt độ cục bộ theo
thời gian tại các điểm 1,2,3,4,5
Nhận xét
- Các điểm trên nằm ở mặt trên chịu tác động trực tiếp của bức xạ và nhiệt độ không khí nên độ
chenh nhiệt độ cục bộ dao động rất mạnh
- Tại điểm 1, độ chênh nhiệt độ cục bộ rất lớn luôn vượt quá trị số Tcp cho phép
- Tại điểm 2, độ chênh nhiệt độ cục bộ khá lớn, dao động quanh trị số Tcp cho phép
- Các điểm 3,4,5 bị nén
e. Độ chênh nhiệt độ cục bộ các điểm 11,12,13,14,15
1 2 3 4 5
-40
-20
0
20
40
60
dT cho phep
0 20 40 60 80 100 120
-40
-20
0
20
40
60
dT cho phep
1
2
3
4
5
22
Hình 13. Toàn cảnh diễn biến của độ chênh
nhiệt độ cục bộ tại các điểm 11,12,13,14,15
Hình 14. Đường phân bố của độ chênh
nhiệt độ cục bộ tại các điểm 11,12,13,14,15
Hình 15. Thay đổi độ chênh nhiệt độ cục bộ theo
thời gian tại các điểm 11,12,13,14,15
Nhận xét:
- Tại điểm 11, độ chênh nhiệt độ cục bộ rất lớn luôn vượt quá trị số Tcp cho phép
- Tại điểm 12, độ chênh nhiệt độ cục bộ tăng dần gần tới trị số Tcp , sau đó vượt quá Tcp
- Các điểm 13,14,15 bị nén
g. Độ chênh nhiệt độ cục bộ tại các điểm 21,22,23,24,25
1 2 3 4 5
-40
-20
0
20
40
60
dT cho phep
23
Hình 16. Toàn cảnh diễn biến của độ chênh
nhiệt độ cục bộ tại các điểm 21,22,23,24,25
Hình 17. Đường phân bố của độ chênh nhiệt
độ cục bộ tại các điểm 21,22,23,24,25
Hình 18. Thay đổi độ chênh nhiệt độ cục bộ theo
thời gian tại các điểm 21,22,23,24,25
Nhận xét:
- Các điểm 21,22,23 bị nén
- Tại điểm 24, độ chênh nhiệt độ cục bộ tăng dần nhưng nhỏ hơn trị số Tcp
- Tại điểm 25, độ chênh nhiệt độ cục bộ tăng dần nhưng chưa đạt tới trị số Tcp
h. Độ chênh nhiệt độ cục bộ tại các điểm 1,6,11,16,21,26,31
24
Hình19. Toàn cảnh diễn biến của độ chênh
nhiệt độ cục bộ tại các điểm
1,6,11,16,21,26,31
Hình 20. Đường phân bố của độ chênh nhiệt
độ cục bộ tại các điểm 1,6,11,16,21,26,31
Hình 21. Thay đổi độ chênh nhiệt độ cục bộ theo thời
gian tại các điểm 1,6,11,16,21,26,31
Nhận xét:
- Các điểm trên nằm ở mặt bên, phía ngoài nên độ chênh nhiệt độ dao động theo nhiệt độ không
khí.
- Tại điểm 1, độ chênh nhiệt độ cục bộ lúc đầu dao động lớn, sau đó giảm, chưa đạt trị số Tcp
cho phép
- Tại điểm 6, độ chênh nhiệt độ cục bộ dao động mạnh theo ngày đêm, chưa đạt trị số Tcp
- Các điểm còn lại, độ chênh nhiệt độ dao động, nhưng bị nén.
k. Độ chênh nhiệt độ cục bộ tại các điểm 3,8,13,18,23,28,33
25
Hình 22. Toàn cảnh diễn biến của độ chênh
nhiệt độ cục bộ tại các điểm
3,8,13,18,23,28,33
Hình 23. Đường phân bố của độ chênh nhiệt
độ cục bộ tại các điểm 3,8,13,18,23,28,33
Hình 24. Thay đổi độ chênh nhiệt độ cục bộ theo thời
gian tại các điểm 3,8,13,18,23,28,33
Nhận xét:
- Điểm 3 nằm ở mặt trên, nên độ chênh nhiệt độ dao động mạnh vượt qua trị số Tcp sau dó giảm
dần.
- Điểm 8 đạt tới trị số Tcp trong hai khoảng thời gian ngắn lúc đầu sau đó giảm
- Các điểm 13, 33 độ chênh nhiệt độ dao động, bị kéo nhưng chưa đạt tới trị số Tcp.
- Các điểm còn lại, độ chênh nhiệt độ dao động, nhưng bị nén.
l. Độ chênh nhiệt độ cục bộ tại các điểm 5,10,15,20,25,30,35
Độ chênh nhiệt độ cục bộ tại các điểm 5,10,15,20,25,30,35 được thể hiện trên các đồ thị 6.109
đến 6.111. Từ đồ thị rút ra các nhận xét sau :
- Điểm 5 nằm ở mặt trên, độ chênh nhiệt độ dao động mạnh quanh trị số Tcp.
26
- Các điểm 10,15, 20,35 độ chênh nhiệt độ dao động, bị kéo nhưng chưa đạt tới trị số Tcp.
- Các điểm còn lại, độ chênh nhiệt độ có dao động, nhưng bị nén.
Hình 25. Toàn cảnh diễn biến của độ chênh
nhiệt độ cục bộ tại các điểm
5,10,15,20,25,30,35
Hình 26. Đường phân bố của độ chênh nhiệt
độ cục bộ tại các điểm 5,10,15,20,25,30,35
Hình 27. Thay đổi độ chênh nhiệt độ cục bộ theo
thời gian tại các điểm 5,10,15,20,25,30,35
Nhận xét
- Điểm 5 có độ chênh nhiệt độ dao động mạnh và vượt quá trị số cho phép hầu hết
- Từ các tính toán cho thấy các điểm 1,2,3 và 5,11,12 có độ chênh nhiệt độ vượt quá trị số cho
phép nên sẽ bị rạn nứt. Các điểm 6,7 tuy không được tính toán, nhưng nằm giữa các điểm 1 và
11, và giữa 2 và 12 đều bị nứt nên suy ra điểm 6,7 cũng bị rạn.nứt. Các vị trí bị rạn nứt trên mặt
cắt ngang có thể mô phỏng tại các phần tử mầu nâu xẫm trong hình sau.
27
Hình 28. Biểu thị các vị trí bị rạn nứt trên mặt cắt ngang
1 2 3 4 5 5’ 4’ 3’ 2’ 1’
6 7 8 9 10 10’ 9’ 8’ 7’ 6’
11 12 13 14 15 15’ 14’ 13’ 12’ 11’
16 17 18 19 20 20’ 19’ 18’ 17’ 16’
21 22 23 24 25 25’ 24’ 23’ 22’ 21’
26 27 28 29 30 30’ 29’ 28’ 27’ 26’
31 32 33 34 35 35’ 34’ 33’ 32’ 31’
Hình 29. Mô phỏng xuất hiện các vết nứt trên
kết cấu bêtông khối lớn
28
5.4. Kết luận
Việc khảo sát quá trình nhiệt của kết cấu bêtông khối lớn trong thời kỳ đầu sau đông cứng cho
phép rút ra các kết luận về phương diện nhiệt như sau
1. Khi đúc cấu kiện bêtông hình khối kích thước lớn (4,5 m2,5m chiều dài rất lớn) có hàm lượng xi
măng 400kg/ m3
loại xi măng PC400 , bêtông có các tính chất nhiệt : c= 1208 J/kg0
C, = 1,83W/m0
C,
= 2200 kg/m3
, năng suất sinh nhiệt cực đại qV= 675,15 W/m3
, trong điều kiện mùa hè có nắng, sau
một thời gian sẽ có hiện tượng rạn nứt do biến dạng nhiệt :
- Các vết nứt tạo thành đường liền cắt ngang mặt trên và hai mặt bên khối bêtông .
- Vết nứt tại mặt trên hẹp và nông hơn hai mặt bên
- Vết nứt tại giữa hai mặt bên xuất hiện sớm nhất, tại giữa mặt trên xuất hiện muộn hơn.
2. Xét riêng về góc độ nhiệt, đặc tính của vết nứt phụ thuộc rất lớn vào năng suất sinh nhiệt qV(W/m3
),
sau đó đến các tính chất nhiệt của bêtông. Điều kiện môi trường bêtông đông cứng (nhiệt độ, độ ẩm
không khí, tốc độ gió, bức xạ mặt trời ...) có vai trò rất quan trọng và sự truyền nhiệt với nền đất cũng
ảnh hưởng đáng kể đến biến dạng nhiệt. Bởi vậy để giảm rạn nứt về phương diện nhiệt cần tìm biện
pháp khắc phục tác động bất lợi của các yếu tố trên.
3. Quá trình rạn nứt trên được khảo sát có tính đến co ngót do mất nước, nhưng không kể đến ảnh
hưởng của thay đổi độ ẩm trong bêtông. Trong thực tế khi đông cứng, bên trong khối bêtông luôn có
mặt các quá trình biến đổi ẩm làm quá trình rạn nứt xảy ra phức tạp hơn.
4. Bên cạnh nguyên nhân về chế độ nhiệt còn rất nhiều nguyên nhân khác gây rạn nứt như tỷ lệ nước/xi
măng, tỷ lệ cấp phối các vật liệu, quy trình nhào trộn, kỹ thuật đầm nén .... những yếu tố đó nằm ngoài
phạm vi chuyên môn kỹ thuật nhiệt, nên chúng tôi không đề cập đến vì đó là lĩnh vực của các nhà khoa
học xây dựng. Bởi vậy các nhận định trên mang tính chất thuần tuý về mặt nhiệt học .
29
Tài liệu tham khảo
[1] R.W. Lewis, P.Nithiharasu and Seetharamu. Fundametals of The Finite Element Method for heat
and fluid flow. John Wiley & Sons, Ltd. 2004
[2] Trịnh Văn Quang. Phương pháp PTHH/Lý thuyết truyền nhiệt. Bài giảng cao học Cơ khí,
2009.
[3] С.А.Фрид.температурные напряжения в бетонных и железобетонных конструкциях
гидротехнических сооружений государствнное. Энергетическое издтелbство. Москва 1959.
[4] Lê Văn Cung. Khống chế nhiệt độ đập bêtông thác bà. Tuyển tập Công trình khoa học Hội nghị
KH xây dựng 1985
[5] Nguyễn Trọng Thao. Nghiên cứu chế độ nhiệt của việc đổ bêtông các công trình thuỷ điện khối
lớn .Tuyển tập Công trình khoa học Hội nghị KH bêtông 1980
[6}. Frank P. Incropera . Fundametals of Heat and Mass Transfer. John Wiley & Sons . New York
.1996
[6] J.P. Holman . Heat Transfer. Mc Graw.Hill Inc. New York 1997
[7] Neville. Concret propeties . London 1973.
[8] Phạm Ngọc Đăng. Nhiệt và khí hậu xây dựng, NXB Xây dựng, 1981.
[9] Nguyễn Quang Chiêu. Mặt đường bê tông xi măng, NXB Xây dựng, 1985
[10] C.L. Townsend. Control of Cracking in Mass Concrete Structures. United States
Government Printing office. October 1965
[11] Robert Moser. Mass Concrete Mass Concrete. Material Science of Concrete Material
Science of Concrete
[12] Trịnh Văn Quang. Khảo sát biến dạng nhiệt của cấu kiện bê tông khối lớn trong thời kỳ xây
dựng. (PP SPHH) TC Cầu đường Việt Nam, Số 11, 10-16p, 2004
[13] Trịnh Văn Quang. Cơ sở phương pháp phần tử hữu hạn trong truyền nhiệt. Nxb Thế giới,
2013.
[14] Trịnh Văn Quang. Kỹ thuật nhiệt dành cho sinh viên ngành công trình. Nxb KHKT -2007.

More Related Content

What's hot

Chu trinh lanh 2 cap su dung binh trung gian ong xoan
Chu trinh lanh 2 cap su dung binh trung gian ong xoanChu trinh lanh 2 cap su dung binh trung gian ong xoan
Chu trinh lanh 2 cap su dung binh trung gian ong xoan
Tuan Vu
 
Bao cao thuc hanh may va thiet bi
Bao cao thuc hanh may va thiet biBao cao thuc hanh may va thiet bi
Bao cao thuc hanh may va thiet bi
Huynh Tuan
 

What's hot (20)

Nhiệt động học . Trịnh Văn Quang
Nhiệt động học . Trịnh Văn QuangNhiệt động học . Trịnh Văn Quang
Nhiệt động học . Trịnh Văn Quang
 
Luận văn: Bài toán ứng suất nhiệt không dừng của trụ composite
Luận văn: Bài toán ứng suất nhiệt không dừng của trụ compositeLuận văn: Bài toán ứng suất nhiệt không dừng của trụ composite
Luận văn: Bài toán ứng suất nhiệt không dừng của trụ composite
 
Kỹ thuật nhiệt trịnh văn quang (dành cho ngành cơ khí)
Kỹ thuật nhiệt    trịnh văn quang (dành cho ngành cơ khí)Kỹ thuật nhiệt    trịnh văn quang (dành cho ngành cơ khí)
Kỹ thuật nhiệt trịnh văn quang (dành cho ngành cơ khí)
 
Qttb truyenhiet=c1
Qttb truyenhiet=c1Qttb truyenhiet=c1
Qttb truyenhiet=c1
 
Bài tập dai thiet bi td nnhiet
Bài tập dai thiet bi td nnhietBài tập dai thiet bi td nnhiet
Bài tập dai thiet bi td nnhiet
 
Chu trinh lanh 2 cap su dung binh trung gian ong xoan
Chu trinh lanh 2 cap su dung binh trung gian ong xoanChu trinh lanh 2 cap su dung binh trung gian ong xoan
Chu trinh lanh 2 cap su dung binh trung gian ong xoan
 
Bài Tập Kỹ Thuật Nhiệt (Có Đáp Án)
Bài Tập Kỹ Thuật Nhiệt (Có Đáp Án) Bài Tập Kỹ Thuật Nhiệt (Có Đáp Án)
Bài Tập Kỹ Thuật Nhiệt (Có Đáp Án)
 
quá trình thiết bị cô đặc
quá trình thiết bị cô đặcquá trình thiết bị cô đặc
quá trình thiết bị cô đặc
 
Bài 1 mở đầu HL2 HCMUS
Bài 1 mở đầu HL2 HCMUSBài 1 mở đầu HL2 HCMUS
Bài 1 mở đầu HL2 HCMUS
 
Những nguyên lý nhiệt động lực học và các ứng dụng trong các môi trường
Những nguyên lý nhiệt động lực học và các ứng dụng trong các môi trườngNhững nguyên lý nhiệt động lực học và các ứng dụng trong các môi trường
Những nguyên lý nhiệt động lực học và các ứng dụng trong các môi trường
 
Bao cao thuc hanh may va thiet bi
Bao cao thuc hanh may va thiet biBao cao thuc hanh may va thiet bi
Bao cao thuc hanh may va thiet bi
 
Chuong7
Chuong7Chuong7
Chuong7
 
Quá trình đun nóng
Quá trình đun nóngQuá trình đun nóng
Quá trình đun nóng
 
Thiết bị cô đặc chân không
Thiết bị cô đặc chân khôngThiết bị cô đặc chân không
Thiết bị cô đặc chân không
 
Chuong2
Chuong2Chuong2
Chuong2
 
Bài tâp qttc
Bài tâp qttcBài tâp qttc
Bài tâp qttc
 
Bài tập Truyền Khối Bách Khoa HCM (sưu tầm)
Bài tập Truyền Khối Bách Khoa HCM (sưu tầm)Bài tập Truyền Khối Bách Khoa HCM (sưu tầm)
Bài tập Truyền Khối Bách Khoa HCM (sưu tầm)
 
Deso2
Deso2Deso2
Deso2
 
truyền khối hấp thu
truyền khối hấp thutruyền khối hấp thu
truyền khối hấp thu
 
Báo cáo thí nghiêm 6
Báo cáo thí nghiêm 6Báo cáo thí nghiêm 6
Báo cáo thí nghiêm 6
 

Similar to PGS.TS. Trịnh Văn Quang - PP PTHH khảo sát bê tông khối lớn

đồ áN môn học cơ học đất - nền móng
đồ áN môn học  cơ học đất - nền móngđồ áN môn học  cơ học đất - nền móng
đồ áN môn học cơ học đất - nền móng
hieu phan
 
TuyenTapKHCN21_2019_2020-PhanIII.pdf
TuyenTapKHCN21_2019_2020-PhanIII.pdfTuyenTapKHCN21_2019_2020-PhanIII.pdf
TuyenTapKHCN21_2019_2020-PhanIII.pdf
ngNgcPhi
 

Similar to PGS.TS. Trịnh Văn Quang - PP PTHH khảo sát bê tông khối lớn (20)

Tính toán tấm composite cốt hạt có tính đến sự truyền nhiệt.pdf
Tính toán tấm composite cốt hạt có tính đến sự truyền nhiệt.pdfTính toán tấm composite cốt hạt có tính đến sự truyền nhiệt.pdf
Tính toán tấm composite cốt hạt có tính đến sự truyền nhiệt.pdf
 
DO AN CAU
DO AN CAU DO AN CAU
DO AN CAU
 
Đề tài: Thiết kế hệ thống thông gió cho phân xưởng cơ khí, HAY
Đề tài: Thiết kế hệ thống thông gió cho phân xưởng cơ khí, HAYĐề tài: Thiết kế hệ thống thông gió cho phân xưởng cơ khí, HAY
Đề tài: Thiết kế hệ thống thông gió cho phân xưởng cơ khí, HAY
 
đồ áN môn học cơ học đất - nền móng
đồ áN môn học  cơ học đất - nền móngđồ áN môn học  cơ học đất - nền móng
đồ áN môn học cơ học đất - nền móng
 
đồ án bê tông cốt thép 2 (HUTECH)
đồ án bê tông cốt thép 2 (HUTECH)đồ án bê tông cốt thép 2 (HUTECH)
đồ án bê tông cốt thép 2 (HUTECH)
 
Be tong khoi lon – cac phuong phap phong chong vet nut trong thi cong - Nguye...
Be tong khoi lon – cac phuong phap phong chong vet nut trong thi cong - Nguye...Be tong khoi lon – cac phuong phap phong chong vet nut trong thi cong - Nguye...
Be tong khoi lon – cac phuong phap phong chong vet nut trong thi cong - Nguye...
 
38752877 quy-hoach-thuc-nghiem
38752877 quy-hoach-thuc-nghiem38752877 quy-hoach-thuc-nghiem
38752877 quy-hoach-thuc-nghiem
 
tong quan mo hinh hoa qua trinh lo cao- mo hinh tinh
tong quan mo hinh hoa qua trinh lo cao- mo hinh tinhtong quan mo hinh hoa qua trinh lo cao- mo hinh tinh
tong quan mo hinh hoa qua trinh lo cao- mo hinh tinh
 
đồ áN nền móng đh mở
đồ áN nền móng đh mởđồ áN nền móng đh mở
đồ áN nền móng đh mở
 
tính chất cơ lý của vật liệu
tính chất cơ lý của vật liệutính chất cơ lý của vật liệu
tính chất cơ lý của vật liệu
 
Tinh toan be nuoc
Tinh toan be nuocTinh toan be nuoc
Tinh toan be nuoc
 
Thuyet minh be nuoc ngam
Thuyet minh be nuoc ngamThuyet minh be nuoc ngam
Thuyet minh be nuoc ngam
 
đồ áN btct 2 tính toán và thiết kế kết cấu khung phẳng
đồ áN btct 2 tính toán và thiết kế kết cấu khung phẳngđồ áN btct 2 tính toán và thiết kế kết cấu khung phẳng
đồ áN btct 2 tính toán và thiết kế kết cấu khung phẳng
 
Chương 4 bể nước mái
Chương 4 bể nước máiChương 4 bể nước mái
Chương 4 bể nước mái
 
TuyenTapKHCN21_2019_2020-PhanIII.pdf
TuyenTapKHCN21_2019_2020-PhanIII.pdfTuyenTapKHCN21_2019_2020-PhanIII.pdf
TuyenTapKHCN21_2019_2020-PhanIII.pdf
 
Luận án: Chế tạo vật liệu sắt điện không chứa chì nền BaTiO3
Luận án: Chế tạo vật liệu sắt điện không chứa chì nền BaTiO3Luận án: Chế tạo vật liệu sắt điện không chứa chì nền BaTiO3
Luận án: Chế tạo vật liệu sắt điện không chứa chì nền BaTiO3
 
Bai giang tvgs_duc_hang_
Bai giang tvgs_duc_hang_Bai giang tvgs_duc_hang_
Bai giang tvgs_duc_hang_
 
Thiết kế thi công cầu dầm thép liên hợp btct, sơ đồ đơn giản 4 nhịp 48 m (kèm...
Thiết kế thi công cầu dầm thép liên hợp btct, sơ đồ đơn giản 4 nhịp 48 m (kèm...Thiết kế thi công cầu dầm thép liên hợp btct, sơ đồ đơn giản 4 nhịp 48 m (kèm...
Thiết kế thi công cầu dầm thép liên hợp btct, sơ đồ đơn giản 4 nhịp 48 m (kèm...
 
Hieu qua kinh_te (1)
Hieu qua kinh_te (1)Hieu qua kinh_te (1)
Hieu qua kinh_te (1)
 
Báo Cáo: Thí Nghiệm Công Trình
Báo Cáo: Thí Nghiệm Công TrìnhBáo Cáo: Thí Nghiệm Công Trình
Báo Cáo: Thí Nghiệm Công Trình
 

Recently uploaded

Tử Vi Là Gì Học Luận Giải Tử Vi Và Luận Đoán Vận Hạn
Tử Vi Là Gì Học Luận Giải Tử Vi Và Luận Đoán Vận HạnTử Vi Là Gì Học Luận Giải Tử Vi Và Luận Đoán Vận Hạn
Tử Vi Là Gì Học Luận Giải Tử Vi Và Luận Đoán Vận Hạn
Kabala
 
26 Truyện Ngắn Sơn Nam (Sơn Nam) thuviensach.vn.pdf
26 Truyện Ngắn Sơn Nam (Sơn Nam) thuviensach.vn.pdf26 Truyện Ngắn Sơn Nam (Sơn Nam) thuviensach.vn.pdf
26 Truyện Ngắn Sơn Nam (Sơn Nam) thuviensach.vn.pdf
ltbdieu
 
C6. Van de dan toc va ton giao ....pdf . Chu nghia xa hoi
C6. Van de dan toc va ton giao ....pdf . Chu nghia xa hoiC6. Van de dan toc va ton giao ....pdf . Chu nghia xa hoi
C6. Van de dan toc va ton giao ....pdf . Chu nghia xa hoi
dnghia2002
 
bài tập lớn môn kiến trúc máy tính và hệ điều hành
bài tập lớn môn kiến trúc máy tính và hệ điều hànhbài tập lớn môn kiến trúc máy tính và hệ điều hành
bài tập lớn môn kiến trúc máy tính và hệ điều hành
dangdinhkien2k4
 
SD-05_Xây dựng website bán váy Lolita Alice - Phùng Thị Thúy Hiền PH 2 7 8 6 ...
SD-05_Xây dựng website bán váy Lolita Alice - Phùng Thị Thúy Hiền PH 2 7 8 6 ...SD-05_Xây dựng website bán váy Lolita Alice - Phùng Thị Thúy Hiền PH 2 7 8 6 ...
SD-05_Xây dựng website bán váy Lolita Alice - Phùng Thị Thúy Hiền PH 2 7 8 6 ...
ChuThNgnFEFPLHN
 

Recently uploaded (20)

60 CÂU HỎI ÔN TẬP LÝ LUẬN CHÍNH TRỊ NĂM 2024.docx
60 CÂU HỎI ÔN TẬP LÝ LUẬN CHÍNH TRỊ NĂM 2024.docx60 CÂU HỎI ÔN TẬP LÝ LUẬN CHÍNH TRỊ NĂM 2024.docx
60 CÂU HỎI ÔN TẬP LÝ LUẬN CHÍNH TRỊ NĂM 2024.docx
 
20 ĐỀ DỰ ĐOÁN - PHÁT TRIỂN ĐỀ MINH HỌA BGD KỲ THI TỐT NGHIỆP THPT NĂM 2024 MÔ...
20 ĐỀ DỰ ĐOÁN - PHÁT TRIỂN ĐỀ MINH HỌA BGD KỲ THI TỐT NGHIỆP THPT NĂM 2024 MÔ...20 ĐỀ DỰ ĐOÁN - PHÁT TRIỂN ĐỀ MINH HỌA BGD KỲ THI TỐT NGHIỆP THPT NĂM 2024 MÔ...
20 ĐỀ DỰ ĐOÁN - PHÁT TRIỂN ĐỀ MINH HỌA BGD KỲ THI TỐT NGHIỆP THPT NĂM 2024 MÔ...
 
[123doc] - ao-dai-truyen-thong-viet-nam-va-xuong-xam-trung-quoc-trong-nen-van...
[123doc] - ao-dai-truyen-thong-viet-nam-va-xuong-xam-trung-quoc-trong-nen-van...[123doc] - ao-dai-truyen-thong-viet-nam-va-xuong-xam-trung-quoc-trong-nen-van...
[123doc] - ao-dai-truyen-thong-viet-nam-va-xuong-xam-trung-quoc-trong-nen-van...
 
30 ĐỀ PHÁT TRIỂN THEO CẤU TRÚC ĐỀ MINH HỌA BGD NGÀY 22-3-2024 KỲ THI TỐT NGHI...
30 ĐỀ PHÁT TRIỂN THEO CẤU TRÚC ĐỀ MINH HỌA BGD NGÀY 22-3-2024 KỲ THI TỐT NGHI...30 ĐỀ PHÁT TRIỂN THEO CẤU TRÚC ĐỀ MINH HỌA BGD NGÀY 22-3-2024 KỲ THI TỐT NGHI...
30 ĐỀ PHÁT TRIỂN THEO CẤU TRÚC ĐỀ MINH HỌA BGD NGÀY 22-3-2024 KỲ THI TỐT NGHI...
 
Bài học phòng cháy chữa cháy - PCCC tại tòa nhà
Bài học phòng cháy chữa cháy - PCCC tại tòa nhàBài học phòng cháy chữa cháy - PCCC tại tòa nhà
Bài học phòng cháy chữa cháy - PCCC tại tòa nhà
 
22 ĐỀ THI THỬ TUYỂN SINH TIẾNG ANH VÀO 10 SỞ GD – ĐT THÁI BÌNH NĂM HỌC 2023-2...
22 ĐỀ THI THỬ TUYỂN SINH TIẾNG ANH VÀO 10 SỞ GD – ĐT THÁI BÌNH NĂM HỌC 2023-2...22 ĐỀ THI THỬ TUYỂN SINH TIẾNG ANH VÀO 10 SỞ GD – ĐT THÁI BÌNH NĂM HỌC 2023-2...
22 ĐỀ THI THỬ TUYỂN SINH TIẾNG ANH VÀO 10 SỞ GD – ĐT THÁI BÌNH NĂM HỌC 2023-2...
 
TUYỂN TẬP 50 ĐỀ LUYỆN THI TUYỂN SINH LỚP 10 THPT MÔN TOÁN NĂM 2024 CÓ LỜI GIẢ...
TUYỂN TẬP 50 ĐỀ LUYỆN THI TUYỂN SINH LỚP 10 THPT MÔN TOÁN NĂM 2024 CÓ LỜI GIẢ...TUYỂN TẬP 50 ĐỀ LUYỆN THI TUYỂN SINH LỚP 10 THPT MÔN TOÁN NĂM 2024 CÓ LỜI GIẢ...
TUYỂN TẬP 50 ĐỀ LUYỆN THI TUYỂN SINH LỚP 10 THPT MÔN TOÁN NĂM 2024 CÓ LỜI GIẢ...
 
Tử Vi Là Gì Học Luận Giải Tử Vi Và Luận Đoán Vận Hạn
Tử Vi Là Gì Học Luận Giải Tử Vi Và Luận Đoán Vận HạnTử Vi Là Gì Học Luận Giải Tử Vi Và Luận Đoán Vận Hạn
Tử Vi Là Gì Học Luận Giải Tử Vi Và Luận Đoán Vận Hạn
 
xemsomenh.com-Vòng Thái Tuế và Ý Nghĩa Các Sao Tại Cung Mệnh.pdf
xemsomenh.com-Vòng Thái Tuế và Ý Nghĩa Các Sao Tại Cung Mệnh.pdfxemsomenh.com-Vòng Thái Tuế và Ý Nghĩa Các Sao Tại Cung Mệnh.pdf
xemsomenh.com-Vòng Thái Tuế và Ý Nghĩa Các Sao Tại Cung Mệnh.pdf
 
Giới Thiệu Về Kabala | Hành Trình Thấu Hiểu Bản Thân | Kabala.vn
Giới Thiệu Về Kabala | Hành Trình Thấu Hiểu Bản Thân | Kabala.vnGiới Thiệu Về Kabala | Hành Trình Thấu Hiểu Bản Thân | Kabala.vn
Giới Thiệu Về Kabala | Hành Trình Thấu Hiểu Bản Thân | Kabala.vn
 
các nội dung phòng chống xâm hại tình dục ở trẻ em
các nội dung phòng chống xâm hại tình dục ở trẻ emcác nội dung phòng chống xâm hại tình dục ở trẻ em
các nội dung phòng chống xâm hại tình dục ở trẻ em
 
26 Truyện Ngắn Sơn Nam (Sơn Nam) thuviensach.vn.pdf
26 Truyện Ngắn Sơn Nam (Sơn Nam) thuviensach.vn.pdf26 Truyện Ngắn Sơn Nam (Sơn Nam) thuviensach.vn.pdf
26 Truyện Ngắn Sơn Nam (Sơn Nam) thuviensach.vn.pdf
 
Đề thi tin học HK2 lớp 3 Chân Trời Sáng Tạo
Đề thi tin học HK2 lớp 3 Chân Trời Sáng TạoĐề thi tin học HK2 lớp 3 Chân Trời Sáng Tạo
Đề thi tin học HK2 lớp 3 Chân Trời Sáng Tạo
 
C6. Van de dan toc va ton giao ....pdf . Chu nghia xa hoi
C6. Van de dan toc va ton giao ....pdf . Chu nghia xa hoiC6. Van de dan toc va ton giao ....pdf . Chu nghia xa hoi
C6. Van de dan toc va ton giao ....pdf . Chu nghia xa hoi
 
30 ĐỀ PHÁT TRIỂN THEO CẤU TRÚC ĐỀ MINH HỌA BGD NGÀY 22-3-2024 KỲ THI TỐT NGHI...
30 ĐỀ PHÁT TRIỂN THEO CẤU TRÚC ĐỀ MINH HỌA BGD NGÀY 22-3-2024 KỲ THI TỐT NGHI...30 ĐỀ PHÁT TRIỂN THEO CẤU TRÚC ĐỀ MINH HỌA BGD NGÀY 22-3-2024 KỲ THI TỐT NGHI...
30 ĐỀ PHÁT TRIỂN THEO CẤU TRÚC ĐỀ MINH HỌA BGD NGÀY 22-3-2024 KỲ THI TỐT NGHI...
 
Logistics ngược trong thương mại doa.pdf
Logistics ngược trong thương mại doa.pdfLogistics ngược trong thương mại doa.pdf
Logistics ngược trong thương mại doa.pdf
 
bài tập lớn môn kiến trúc máy tính và hệ điều hành
bài tập lớn môn kiến trúc máy tính và hệ điều hànhbài tập lớn môn kiến trúc máy tính và hệ điều hành
bài tập lớn môn kiến trúc máy tính và hệ điều hành
 
SD-05_Xây dựng website bán váy Lolita Alice - Phùng Thị Thúy Hiền PH 2 7 8 6 ...
SD-05_Xây dựng website bán váy Lolita Alice - Phùng Thị Thúy Hiền PH 2 7 8 6 ...SD-05_Xây dựng website bán váy Lolita Alice - Phùng Thị Thúy Hiền PH 2 7 8 6 ...
SD-05_Xây dựng website bán váy Lolita Alice - Phùng Thị Thúy Hiền PH 2 7 8 6 ...
 
ĐỀ KIỂM TRA CUỐI KÌ 2 BIÊN SOẠN THEO ĐỊNH HƯỚNG ĐỀ BGD 2025 MÔN TOÁN 11 - CÁN...
ĐỀ KIỂM TRA CUỐI KÌ 2 BIÊN SOẠN THEO ĐỊNH HƯỚNG ĐỀ BGD 2025 MÔN TOÁN 11 - CÁN...ĐỀ KIỂM TRA CUỐI KÌ 2 BIÊN SOẠN THEO ĐỊNH HƯỚNG ĐỀ BGD 2025 MÔN TOÁN 11 - CÁN...
ĐỀ KIỂM TRA CUỐI KÌ 2 BIÊN SOẠN THEO ĐỊNH HƯỚNG ĐỀ BGD 2025 MÔN TOÁN 11 - CÁN...
 
Xem sim phong thủy luận Hung - Cát số điện thoại chính xác nhất.pdf
Xem sim phong thủy luận Hung - Cát số điện thoại chính xác nhất.pdfXem sim phong thủy luận Hung - Cát số điện thoại chính xác nhất.pdf
Xem sim phong thủy luận Hung - Cát số điện thoại chính xác nhất.pdf
 

PGS.TS. Trịnh Văn Quang - PP PTHH khảo sát bê tông khối lớn

  • 1. 1 PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN KHẢO SÁT TRẠNG THÁI NHIỆT BÊ TÔNG KHỐI LỚN TRONG THỜI KỲ XÂY DỰNG Hà nội - 2010 PGS.TS Trịnh Văn Quang
  • 2. 2 Mục lục I. ĐẶT VẤN ĐỀ 3 II. LẬP MÔ HÌNH BÀI TOÁN 3 III. PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN (PTHH) 3.1. Thiết lập phương trình đặc trưng của PTHH 5 3.2. Rời rạc các phần tử hữu hạn 5 3.3. Xây dựng các số hạng của phương trình đặc trưng 6 3.4. Phương trình đặc trưng của 24 phần tử 8 IV. LẬP PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TRƯNG TOÀN CỤC CỦA BÀI TOÁN 4.1. Bảng thông tin lắp ghép 13 4.2. Ma trận nhiệt dung toàn cục [C] 14 4.3. Ma trận độ cứng toàn cục [K] 15 4.4. Ma trận độ cứng toàn cục sau áp đặt điều kiện biên [K] 16 4.5. Véc tơ phụ tải sau áp đặt điều kiện biên f = f0 + f1 17 V. GIẢI HỆ PHƯƠNG TRÌNH 5.1. Rời rạc theo thời gian 18 5.2. Giải hệ phương trình 18 5.3. Kết quả tính toán 18 5.4. Kết luận 28 Tài liệu tham khảo 29
  • 3. 3 I. ĐẶT VẤN ĐỀ Bài toán khảo sát trạng thái nhiệt của kết cấu bê tông khối lớn trong thời kỳ xây dựng là bài toán quan trong được rất nhiều tác giả nghiên cứu từ trước đến nay. Thuật ngữ “Bê tông khối lớn” dùng để chỉ các kết cấu bê tông có kích thước lớn hay rất lớn, phải đổ khuôn tại chỗ và trong quá trình trộn hỗn hợp bê tông khô với nước, xi măng kết hợp với nước theo phản ứng hydrat hóa sinh ra một lượng nhiệt lớn có thể gây ảnh hưởng xấu tới chất lượng công trình. Các kết cấu bệ móng trụ cầu, mố cầu, móng ống khói nhà máy nhiệt điện, móng tuốc bin,... có kích thước mỗi chiều từ vài mét tới hàng chục mét, các đập công trình thủy điện, đập thủy lợi, kích thước các chiều từ hàng chục đến hàng trăm mét hoặc hơn đều thuộc loại “Bê tông khối lớn”. Thực tế đã chỉ ra rằng lượng nhiệt do phản ứng hydrat sinh ra khá lớn đạt tới 250-500 kJ/kg tuỳ loại xi măng, làm nhiệt độ tại tâm khối bê tông có thể lên tới 800 C hoặc hơn, như các móng tuốc bin nhà máy điện Phú Mỹ 3 đều có nhiệt độ ở tâm lên tới trên 800 C. Với các khối bê tông lớn, lượng nhiệt này rất khó thoát ra bên ngoài. Thí dụ khối bê tông dày 60m phải mất trên 10 năm mới có thể nguội bên trong, nên luôn tồn tại chênh lệch nhiệt độ giữa bên trong và bề mặt khối bê tông. Vì lý do đó mà nhiều đập bê tông trên thế giới bị rạn nứt sau khi xây dựng. Ở Trung quốc có các đập Thạch hy, Lưu gia hiệp, đập Cổ diễn, đập Đơn giang khẩu ..ở Mỹ có các đập Norris, Hinasse... đều có những vết nứt trầm trọng [4],[5]. Ở Việt nam có các đập thủy điện Sơn la, đập Cửa Đặt (Thanh Hóa),.., đều bị rạn nứt. II. LẬP MÔ HÌNH BÀI TOÁN Để đánh giá trạng thái nhiệt của kết cấu này có thể khảo sát một khối bê tông được đổ tại chỗ hình hộp, kích thước rộng 4,5m, cao 2,5m chiều dài rất lớn, chịu tác động của nhiệt sinh ra và thay đổi nhiệt độ không khí, bức xạ mặt trời trong quá trình xây dựng, như mô tả trên hình 1. Hình 1. Mô hình khối bê tông dưới tác động của bức xạ mặt trời và đối lưu với không khí . 4,5 m 2,5 m Nền Khối bê tông Bức xạ mặt trời q Đối lưu với không khí h ,Tk h ,Tk Đối lưu với không khí h ,Tk Đối lưu với không khí
  • 4. 4 Do kích thước rộng và cao nhỏ hơn nhiều so với chiều dài, nên nhiệt trao đổi của khối bê tông với bên ngoài chỉ truyền theo hướng bề rộng và bề cao trên mặt cắt ngang và nhiệt độ trong khối bê tông thay đổi theo hai hướng này. Phương trình vi phân dẫn nhiệt trong trường hợp này là hai chiều không ổn định có nguồn bên trong: Vq y T x T k T c               2 2 2 2   (1) Ở đây qv là năng suất sinh nhiệt thể tích của bê tông; c, k và  lần lượt là nhiệt dung riêng, hệ số dẫn nhiệt và mật độ của bê tông; T là nhiệt độ tại các điểm trong khối bê tông phải tìm. Căn cứ vào thí nghiệm về năng suất sinh nhiệt khối lượng dQ/d (kcal/ kg ngày) của các loại xi măng, thể hiện trên hình 2, [3], để tính năng suất sinh nhiệt thể tích qV (W/m3 ) cho loại bê tông dùng xi măng mác PC 400, với lượng xi măng 300kg/m3 bê tông, thể hiện trên hình 3. Hình 2. Năng suất sinh nhiệt dQ/d (kcal/kg.ngày) của các loại xi măng Hình 3. Năng suất sinh nhiệt thể tích bê tông thay đổi theo thời gian (lượng xi măng 300kg PC400/1m3 bê tông). Các thông số nhiệt của bê tông được giả định là không đổi trong quá trình khảo sát: nhiệt dung riêng c = 1208 J/kgđộ; hệ số dẫn nhiệt k = 1,83W/mđộ; khối lượng riêng =2200kg/m3 . Nền đất có c = 1840 J/kgđộ; k = 0,52W/mđộ; =2050kg/m3 [10], [11] .
  • 5. 5 III. PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN (PTHH) 3.1. Thiết lập phương trình đặc trưng của PTHH Phương trình đặc trưng của các phần tử có dạng [2],[13]       fTK t T C    (2) 3.2. Rời rạc các phần tử hữu hạn Với đặc điểm hình học và điều kiện biên đã nêu ở trên, bài toán đối xứng qua trục thẳng đứng giữa mặt cắt ngang, bởi vậy chỉ cần khảo sát nhiệt độ trên một nửa mặt cắt ngang. Nửa mặt cắt ngang được rời rạc thành 24 PTHH là phần tử chữ nhật, đánh số từ 1 đến 24, kích thước mỗi phần tử rộng a = 0,5m, cao b = 0,5m. Nền đất chọn 4 phần tử tiếp giáp với cạnh dưới chữ nhật gồm các phần tử số 21,22,23,24. Hình 4. Hình 4. Rời rạc nửa mặt cắt ngang của khối bê tông và nền đất thành 24 phần tử 2,25 m 2,25 m 2,5 m Nền đất 12 16 20 24 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35       11 15 17 18 191 2221 23 13 14     Nền đất Khối bê tông 2,5 m 0,5m
  • 6. 6 3.3. Xây dựng các số hạng của phương trình đặc trưng Phần tử chữ nhật bề rộng x = a, cao y = b, có các nút cục bộ 1,2,3,4 ngược chiều kim đồng hồ tính từ góc trái phía dưới, hình 5. Hình 5. Phần tử chữ nhật trong tọa độ gốc x,y Để viết phương trình cụ thể cho các phần tử, cần lưu ý tới các đặc điểm trao đổi nhiệt của từng phần tử như sau: Các phần tử thuộc khối bê tông có nguồn trong do phản ứng hydrat hóa xi măng xảy ra, bao gồm - Phần tử 1: có bức xạ tại cạnh trên, đối lưu tại cạnh phía trên và cạnh bên trái. - Phần tử 2,3,4 có bức xạ và đối lưu tại cạnh phía trên - Phần tử 5,9,13,17 có đối lưu tại cạnh bên trái - Các phần tử còn lại gồm 6,7,8,10,11,12,14,15,16,18,19,20 nằm bên trong khối bê tông nên không có trao đổi nhiệt với bên ngoài. Các phần tử thuộc nền đất không có nguồn trong, nên phương trình không có trao đổi nhiệt với bên ngoài. a. Ma trận nhiệt dung [C] Ma trận nhiệt dung đã được thiết lập trong chương 5, mục 5.10, [13], thay số được                                  73822369111845636911 36911738223691118456 18456369117382236911 36911184563691173822 4212 2421 1242 2124 36 .. ab cdVNNcC P T V  (3) Ma trận trên là không đổi đối với các phần tử. b. Ma trận độ cứng [K]             S T V T dSNNhdVBDBK (4) [K] gồm hai số hạng là dẫn nhiệt [K1] và đối lưu [K2] Số hạng dẫn nhiệt     dVBBkK V T 1  , thay số được 4 (0,b) 3 (a,b) 1 (0,0) 2 (a,0) y x
  • 7. 7                                                    220,1305,0610,0305.0 305,0220,1305,0610,0 610,0305,0220,1305,0 305,0610,0305,0220,1 222 222 222 222 3 K 222 2222 2 2 2 22 2 2 22 222 2222 2 2 2 22 2 2 22 1 bab abab a b a ba b a ba bab abab a b a ba b a ba ab k (5) Số hạng đối lưu K2 :     dVNNhK S T 2  K2 có mặt trong các phần tử có đổi lưu nằm ở các cạnh, tùy thuộc cạnh có đối lưu mà K2 có thay đổi. - Đối lưu tại cạnh 34 (hình 5)                                1,31500,657500 0,65751,315000 0000 0000 200 200 0000 0000 6 1 . 34 342 aa aa hdSNNhK T S (6) - Đối lưu tại cạnh 41 (hình 5)                                1,3150000,6575 0000 0000 0,6575001,3150 200 0000 0000 002 6 1 41412 bb bb hdSNNhK T S (7) - Đối lưu tại cả hai cạnh 34 và 41 (hình 5)                                 630,26575,006575,0 6575,0315,100 0000 6575,000315,1 )(20 200 0000 002 6 1 41,34 41/342 baab aa bb hdSNNhK T S (8) Sau khi có K1 và K2 của từng phần tử, cộng lại sẽ được ma trận độ cứng của mỗi phần tử. c. Véc tơ phụ tải nhiệt         dSTNhdSN-dVNf KS T S T V T   qqV (9) - Số hạng nguồn trong: luôn không đổi và có mặt ở tất cả các phần tử thuộc bê tông                              0,0625 0,0625 0,0625 0,0625 1 1 1 1 4 1 VV T V V q ab qdVNqf (10)
  • 8. 8 - Số hạng phụ tải bức xạ trên cạnh 34                                0,25 0,25 0 0 1 1 0 0 234 342 a qdSNqf T S (11) - Số hạng phụ tải đối lưu tại cạnh 34                             9725,1 9725,1 0 0 1 1 0 0 2343 KK T L T a hTdSNhT (12) - Số hạng phụ tải đối lưu tại cạnh 41 (f3-41)                             9725,1 0 0 9725,1 1 0 0 1 2 1 41 KK S T L T b hTdSNhT (13) - Số hạng phụ tải đối lưu tại hai cạnh 34 và 41:                                              3,9450 1,9725 0 1,9725 2/ 0 0 2/ 2/ 2/ 0 0 12 413 1 343 2 KKK T K T K T b b hT a a hTdSNhTdSNhT (14) 3.4. Phương trình đặc trưng của 24 phần tử a. Đánh số phương trình tại các nút Trong mỗi phần tử có 4 nút, số của phương trình được đánh số theo thứ tự nút của cục bộ (1234), nối tiếp nhau lần lượt theo các phần tử (Pt): Pt1: 1,2,3,4; Pt2: 5,6,7,8;...,Pt24: 93,94,95,96.
  • 9. 9 Hình 6. Đánh số phương trình tại các nút theo thứ tự của nút cục bộ b. Phương trình ma trận đặc trưng của các phần tử - Phương trình ma trận đặc trưng của các phần tử là phương trình (2) ở trên:        )2(fTK t T C    để cho gọn ghi: = - Cấu trúc của phương trình tại mỗi phần tử căn cứ vào đặc điểm trao đổi nhiệt của Pt. - Nhiệt độ trong mỗi phương trình viết theo số nút toàn cục Phần tử 1: Góc trái có đối lưu cạnh trái, đối lưu+bức xạ cạnh trên )4( )3( )2( )1( 1,9725 1,9725 0 0 2 1,9725 0 0 1,9725 1 0,0625 0,0625 0,0625 0,0625 3,85000,35250,6100-0,3525 0,35252,53500,3050-0,6100- 0,6100-0,3050-1,22000,3050- 0,35250,6100-0,3050-2,5350 73822369111845636911 36911738223691118456 18456369117382236911 36911184563691173822 . 1 2 7 6 / 1 / 2 / 7 / 6                                                                                                   TkTkq T T T T T T T T V Phần tử 2: Mặt trên có đối lưu + bức xạ cạnh trên )8( )7( )6( )5( 1,9725 1,9725 0 0 2 0,0625 0,0625 0,0625 0,0625 2,53500,35250,6100-0,3050- 0,35252,53500,3050-0,6100- 0,6100-0,3050-1,22000,3050- 0,3050-0,6100-0,3050-1,2200 73822369111845636911 36911738223691118456 18456369117382236911 36911184563691173822 . 2 3 8 7 / 2 / 3 / 8 / 7                                                                                    Tkq T T T T T T T T V Phần tử 3: Cạnh trên, có đối lưu + bức xạ cạnh trên           11 12 13 14 15 16 17 18 191 20 2221 2423 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 1 2 5 6 9 10 13 14 4 3 8 7 12 11 16 15 17 18 21 22 25 26 29 30 20 19 24 23 28 27 32 31 33 34 37 38 41 42 45 46 36 35 40 39 44 43 48 47 49 50 53 54 57 58 61 62 52 51 56 55 60 59 64 63 65 66 69 70 73 74 77 78 68 67 72 71 76 75 80 79 81 82 85 86 89 90 93 94 84 83 88 87 92 91 96 95
  • 10. 10 )12( )11( )10( )9( 1,9725 1,9725 0 0 2 0,0625 0,0625 0,0625 0,0625 2,53500,35250,6100-0,3050- 0,35252,53500,3050-0,6100- 0,6100-0,3050-1,22000,3050- 0,3050-0,6100-0,3050-1,2200 73822369111845636911 36911738223691118456 18456369117382236911 36911184563691173822 . 3 4 9 8 / 3 / 4 / 9 / 8                                                                                    Tkq T T T T T T T T V Phần tử 4: Cạnh trên, có đối lưu + bức xạ cạnh trên )16( )15( )14( )13( 9725,1 9725,1 0 0 2 0625,0 0625,0 0625,0 0625,0 2,53500,35250,6100-0,3050- 0,35252,53500,3050-0,6100- 0,6100-0,3050-1,22000,3050- 0,3050-0,6100-0,3050-1,2200 73822369111845636911 36911738223691118456 18456369117382236911 36911184563691173822 4 5 10 9 / 4 / 5 / 10 / 9                                                                                    Tkq T T T T T T T T V Phần tử 5: Cạnh bên trái, có đối lưu )20( )19( )18( )17( 9725,1 0 0 9725,1 1 0625,0 0625,0 0625,0 0625,0 2,53500,3050-0,6100-0,3525 0,3050-1,22000,3050-0,6100- 0,6100-0,3050-1,22000,3050- 0,35250,6100-0,3050-2,5350 73822369111845636911 36911738223691118456 18456369117382236911 36911184563691173822 6 7 12 11 / 6 / 7 / 12 / 11                                                                                    Tkq T T T T T T T T V Phần tử 6: Nằm bên trong không có đối lưu , bức xạ )24( )23( )22( )21( 0625,0 0625,0 0625,0 0625,0 1,22000,3050-0,6100-0,3050- 0,3050-1,22000,3050-0,6100- 0,6100-0,3050-1,22000,3050- 0,3050-0,6100-0,3050-1,2200 73822369111845636911 36911738223691118456 18456369117382236911 36911184563691173822 7 8 13 12 / 7 / 8 / 13 / 12                                                                     Vq T T T T T T T T Phần tử 7: Nằm bên trong không có đối lưu , bức xạ )28( )27( )26( )25( 0625,0 0625,0 0625,0 0625,0 1,22000,3050-0,6100-0,3050- 0,3050-1,22000,3050-0,6100- 0,6100-0,3050-1,22000,3050- 0,3050-0,6100-0,3050-1,2200 73822369111845636911 36911738223691118456 18456369117382236911 36911184563691173822 8 9 14 13 / 8 / 9 / 14 / 13                                                                     Vq T T T T T T T T Phần tử 8: Nằm bên trong không có đối lưu , bức xạ )32( )31( )30( )29( 0625,0 0625,0 0625,0 0625,0 1,22000,3050-0,6100-0,3050- 0,3050-1,22000,3050-0,6100- 0,6100-0,3050-1,22000,3050- 0,3050-0,6100-0,3050-1,2200 73822369111845636911 36911738223691118456 18456369117382236911 36911184563691173822 9 10 15 14 / 9 / 10 / 15 / 14                                                                     Vq T T T T T T T T Phần tử 9: giống 5 Cạnh bên trái, có đối lưu )36( )35( )34( )33( 9725,1 0 0 9725,1 1 0625,0 0625,0 0625,0 0625,0 2,53500,3050-0,6100-0.,525 0,3050-1,22000,3050-0,6100- 0,6100-0,3050-1,22000,3050- 0,35250,6100-0,3050-2,5350 73822369111845636911 36911738223691118456 18456369117382236911 36911184563691173822 11 12 17 16 / 11 / 12 / 17 / 16                                                                                    Tkq T T T T T T T T V Phần tử 10: Nằm bên trong không có đối lưu , bức xạ. 10,11,12 giống 6,7,8
  • 11. 11 )40( )39( )38( )37( 0625,0 0625,0 0625,0 0625,0 1,22000,3050-0,6100-0,3050- 0,3050-1,22000,3050-0,6100- 0,6100-0,3050-1,22000,3050- 0,3050-0,6100-0,3050-1,2200 73822369111845636911 36911738223691118456 18456369117382236911 36911184563691173822 12 13 18 17 / 12 / 13 / 18 / 17                                                                     Vq T T T T T T T T Phần tử 11: Nằm bên trong không có đối lưu , bức xạ )44( )43( )42( )41( 0625,0 0625,0 0625,0 0625,0 1,22000,3050-0,6100-0,3050- 0,3050-1,22000,3050-0,6100- 0,6100-0,3050-1,22000,3050- 0,3050-0,6100-0,3050-1,2200 73822369111845636911 36911738223691118456 18456369117382236911 36911184563691173822 13 14 19 18 / 13 / 14 / 19 / 18                                                                     Vq T T T T T T T T Phần tử 12: Nằm bên trong không có đối lưu , bức xạ )48( )47( )46( )45( 0625,0 0625,0 0625,0 0625,0 1,22000,3050-0,6100-0,3050- 0,3050-1,22000,3050-0,6100- 0,6100-0,3050-1,22000,3050- 0,3050-0,6100-0,3050-1,2200 73822369111845636911 36911738223691118456 18456369117382236911 36911184563691173822 14 15 20 19 / 14 / 15 / 20 / 19                                                                     Vq T T T T T T T T Phần tử 13: giống 5,9 Cạnh bên trái, có đối lưu )52( )51( )50( )49( 9725,1 0 0 9725,1 1 0625,0 0625,0 0625,0 0625,0 2,53500,3050-0,6100-0,3525 0,3050-1,22000,3050-0,6100- 0,6100-0,3050-1,22000,3050- 0,35250,6100-0,3050-2,5350 73822369111845636911 36911738223691118456 18456369117382236911 36911184563691173822 16 17 22 21 / 16 / 17 / 22 / 21                                                                                    Tkq T T T T T T T T V Phần tử 14: Nằm bên trong không có đối lưu , bức xạ. 14,15,16, như 10,11,12 )56( )55( )54( )53( 0625,0 0625,0 0625,0 0625,0 1,22000,3050-0,6100-0,3050- 0,3050-1,22000,3050-0,6100- 0,6100-0,3050-1,22000,3050- 0,3050-0,6100-0,3050-1,2200 73822369111845636911 36911738223691118456 18456369117382236911 36911184563691173822 17 18 23 22 / 17 / 18 / 23 / 22                                                                     Vq T T T T T T T T Phần tử 15: Nằm bên trong không có đối lưu , bức xạ )60( )59( )58( )57( 0625,0 0625,0 0625,0 0625,0 1,22000,3050-0,6100-0,3050- 0,3050-1,22000,3050-0,6100- 0,6100-0,3050-1,22000,3050- 0,3050-0,6100-0,3050-1,2200 73822369111845636911 36911738223691118456 18456369117382236911 36911184563691173822 18 19 24 23 / 18 / 19 / 24 / 23                                                                     Vq T T T T T T T T Phần tử 16: Nằm bên trong không có đối lưu , bức xạ )64( )63( )62( )61( 0625,0 0625,0 0625,0 0625,0 1,22000,3050-0,6100-0,3050- 0,3050-1,22000,3050-0,6100- 0,6100-0,3050-1,22000,3050- 0,3050-0,6100-0,3050-1,2200 73822369111845636911 36911738223691118456 18456369117382236911 36911184563691173822 19 20 25 24 / 19 / 20 / 25 / 24                                                                     Vq T T T T T T T T Phần tử 17: giống 13, 5,9 Cạnh bên trái, có đối lưu )68( )67( )66( )65( 9725,1 0 0 9725,1 1 0625,0 0625,0 0625,0 0625,0 2,53500,3050-0,6100-0,3525 0,3050-1,22000,3050-0,6100- 0,6100-0,3050-1,22000,3050- 0,35250,6100-0,3050-2,5350 73822369111845636911 36911738223691118456 18456369117382236911 36911184563691173822 21 22 27 26 / 21 / 22 / 27 / 26                                                                                    Tkq T T T T T T T T V
  • 12. 12 Phần tử 18: Nằm bên trong không có đối lưu , bức xạ. 18,19,20 như14,15,16 )72( )71( )70( )69( 0625,0 0625,0 0625,0 0625,0 1,22000,3050-0,6100-0,3050- 0,3050-1,22000,3050-0,6100- 0,6100-0,3050-1,22000,3050- 0,3050-0,6100-0,3050-1,2200 73822369111845636911 36911738223691118456 18456369117382236911 36911184563691173822 22 23 28 27 / 22 / 23 / 28 / 27                                                                     Vq T T T T T T T T Phần tử 19: Nằm bên trong không có đối lưu , bức xạ )76( )75( )74( )73( 0625,0 0625,0 0625,0 0625,0 1,22000,3050-0,6100-0,3050- 0,3050-1,22000,3050-0,6100- 0,6100-0,3050-1,22000,3050- 0,3050-0,6100-0,3050-1,2200 73822369111845636911 36911738223691118456 18456369117382236911 36911184563691173822 23 24 29 28 / 23 / 24 / 29 / 28                                                                     Vq T T T T T T T T Phần tử 20: Nằm bên trong không có đối lưu , bức xạ )80( )79( )78( )77( 0625,0 0625,0 0625,0 0625,0 1,22000,3050-0,6100-0,3050- 0,3050-1,22000,3050-0,6100- 0,6100-0,3050-1,22000,3050- 0,3050-0,6100-0,3050-1,2200 73822369111845636911 36911738223691118456 18456369117382236911 36911184563691173822 24 25 30 29 / 24 / 25 / 30 / 29                                                                     Vq T T T T T T T T Phần tử 21. Phần tử nền đất )84( )83( )82( )81( 0 0 0 0 0,34670,0867-0,1733-0,0867- 0,0867-0,34670,0867-0,1733- 0,1733-0,0867-0,34670,0867- 0,0867-0,1733-0,0867-0,3467 104780523902619052390 523901047805239026190 261905239010478052390 523902619052390104780 26 27 32 31 / 26 / 27 / 32 / 31                                                                     Vq T T T T T T T T Phần tử 22 )88( )87( )86( )85( 0 0 0 0 0,34670,0867-0,1733-0,0867- 0,0867-0,34670,0867-0,1733- 0,1733-0,0867-0,34670,0867- 0,0867-0,1733-0,0867-0,3467 104780523902619052390 523901047805239026190 261905239010478052390 523902619052390104780 27 28 33 32 / 27 / 28 / 33 / 32                                                                     Vq T T T T T T T T Phần tử 23 )92( )91( )90( )89( 0 0 0 0 0,34670,0867-0,1733-0,0867- 0,0867-0,34670,0867-0,1733- 0,1733-0,0867-0,34670,0867- 0,0867-0,1733-0,0867-0,3467 104780523902619052390 523901047805239026190 261905239010478052390 523902619052390104780 28 29 34 33 / 28 / 29 / 34 / 33                                                                     Vq T T T T T T T T Phần tử 24 )96( )95( )94( )93( 0 0 0 0 0,34670,0867-0,1733-0,0867- 0,0867-0,34670,0867-0,1733- 0,1733-0,0867-0,34670,0867- 0,0867-0,1733-0,0867-0,3467 104780523902619052390 523901047805239026190 261905239010478052390 523902619052390104780 29 30 35 34 / 29 / 30 / 35 / 34                                                                     Vq T T T T T T T T
  • 13. 13 IV. LẬP PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TRƯNG TOÀN CỤC CỦA BÀI TOÁN Để lập phương trình đặc trưng cho toàn cục, cần lắp ghép các phần tử. Do tổng thể có 24 phần tử với 35 nút, nhưng có 96 phương trình, bởi vậy phải cộng một số phương trình lại để chỉ còn 35 phương trình. Đó chính là thủ tục lắp ghép. Để thực hiện cần dựa vào bảng thông tin lắp ghép sau. 4.1. Bảng thông tin lắp ghép Thông tin lắp ghép có thể dễ dàng nhận biết trên sơ đồ hình 6. Đó chính là số phương trình tại mỗi nút toàn cục, được liệt kê trong bảng sau. Bảng 8. Nút toàn cục 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Phương trình số 4 3,8 7,12 11,16 15 1,20 2,5, 19,24 6,9, 23,28 10,13, 27,32 14,31 17,36 18,21, 35,40 Nút toàn cục 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Phương trình số 22,25, 39,44 26,29, 43,48 30,47 33,52 34,37, 51,56 38,41, 55,60 42,45, 59,64 46,63 49,68 50,53, 67,72 54,57, 71,76 58,61, 75,80 Nút toàn cục 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 Phương trình số 62,79 65,84 66,69, 83,88 70,73, 87,92 74,77, 91,96 78,95 81 82,85 86,89 90,93 94 Sau khi cộng các phương trình tại mỗi nút lại với nhau, từ 96 phương trình sẽ còn 35 phương trình đặc trưng mới. Từ 35 phương trình đặc trưng đó, tách được các ma trận nhiệt dung [C], ma trận độ cứng [K], véc tơ nhiệt độ {T} và véc tơ phụ tải {f} toàn cục, mà chúng sẽ có mặt trong phương trình ma trận đặc trưng toàn cục sau:       fTK T C           (15)
  • 14. 14 4.2. Ma trận nhiệt dung toàn cục [C] Ma trận nhiệt dung toàn cục được ghi trong bảng sau Bảng 9. [C] = 73822 36911 0 0 0 36911 73822 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3691114764436911 0 0 18456 73822 18456 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3691114764436911 0 0 18456 73822 18456 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3691114764436911 0 0 18456 73822 18456 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3691173822 0 0 0 18456 36911 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 36911 18456 0 0 0 147644 73822 0 0 0 36911 18456 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18456 73822 18456 0 0 73822 29528873822 0 0 18456 73822 18456 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18456 73822 18456 0 0 7382229528873822 0 0 18456 73822 18456 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18456 7382218456 0 0 73822295288 73822 0 0 18456 73822 18456 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1845636911 0 0 0 73822 147644 0 0 0 18456 36911 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 36911 18456 0 0 0 14764473822 0 0 0 36911 18456 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18456 73822 18456 0 0 7382229528873822 0 0 18456 73822 18456 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18456 73822 18456 0 0 7382229528873822 0 0 18456 73822 18456 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18456 73822 18456 0 0 73822295288 73822 0 0 18456 73822 18456 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18456 36911 0 0 0 73822 147644 0 0 0 18456 36911 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 36911 18456 0 0 0 14764473822 0 0 0 36911 18456 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18456 73822 18456 0 0 7382229528873822 0 0 18456 73822 18456 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18456 73822 18456 0 0 73822295288 73822 0 0 18456 73822 18456 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18456 73822 18456 0 0 73822 29528873822 0 0 18456 73822 18456 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18456 36911 0 0 0 73822147644 0 0 0 18456 36911 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 36911 18456 0 0 0 14764473822 0 0 0 36911 18456 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18456 73822 18456 0 0 36911295288 73822 0 0 18456 73822 18456 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18456 73822 18456 0 0 73822 29528873822 0 0 18456 73822 18456 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18456 73822 18456 0 0 7382229528873822 0 0 18456 73822 18456 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18456 36911 0 0 0 73822147644 0 0 0 18456 36911 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 36911 18456 0 0 0 178602 89301 0 0 0 52390 26190 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18456 73822 18456 0 0 89301 35720489301 0 0 2619010478026190 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18456 73822 18456 0 0 8930135720489301 0 0 2619010478026190 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18456 73822 18456 0 0 89301357204 89301 0 0 26190104780 26190 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18456 36911 0 0 0 89301 178602 0 0 0 26190 52390 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 52390 26190 0 0 0 10478052390 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 26190 10478026190 0 0 5239020956052390 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2619010478026190 0 0 5239020956052390 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 26190104780 26190 0 0 52390209560 52390 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 26190 52390 0 0 0 52390 104780
  • 15. 15 4.3. Ma trận độ cứng toàn cục [K] Ma trận độ cứng toàn cục được ghi trong bảng sau Bảng 10. [K] = 3,85 0,3525 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,3525 5,07 0,3525 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,3525 5,07 0,3525 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,3525 5,07 0,3525 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,3525 2,535 0 0 0 -0,61 -0,305 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 5,07 -0,61 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,305 0 0 0 -0,61 2,44 0 0 0 -0,61 -0,305 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 5,07 -0,61 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,305 0 0 0 -0,61 2,44 0 0 0 -0,61 -0,305 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 5,07 -0,61 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,305 0 0 0 -0,61 2,44 0 0 0 -0,61 -0,305 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 5,07 -0,61 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,305 0 0 0 -0,61 2,44 0 0 0 -0.61 -0,305 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 2,8817 -0,3917 0 0 0 -0,0867 -0,1733 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,3917 3,1334 -0,3917 0 0 -0,1733 -0,1734 -0,1733 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,3917 3,1334 -0,3917 0 0 -0,1733 -0,1734 -0,1733 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,3917 3,1334 -0,3917 0 0 -0,1733 -0,1734 -0,1733 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,305 0 0 0 -0,3917 1,5667 0 0 0 -0,1734 -0,0867 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,0867 -0,1733 0 0 0 0,3467 -0,0867 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,1733 -0,1734 -0,1733 0 0 -0,0867 0,6934 -0,0867 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,1733 -0,1734 -0,1733 0 0 -0,0867 0,6934 -0,0867 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,1733 -0,1734 -0,1733 0 0 -0,0867 0,6934 -0,0867 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,1733 -0,0867 0 0 0 -0,0867 0,3467
  • 16. 16 4.4. Ma trận độ cứng toàn cục sau áp đặt điều kiện biên [K] Ma trận độ cứng toàn cục sau áp đặt điều kiện biên ghi trong bảng sau Bảng 11. [K] = 3,85 0,3525 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,3525 5,07 0,3525 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,3525 5,07 0,3525 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,3525 5,07 0,3525 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,3525 2,535 0 0 0 -0,61 -0,305 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 5,07 -0,61 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,305 0 0 0 -0,61 2,44 0 0 0 -0,61 -0,305 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 5,07 -0,61 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,305 0 0 0 -0,61 2,44 0 0 0 -0,61 -0,305 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 5,07 -0,61 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,305 0 0 0 -0,61 2,44 0 0 0 -0,61 -0,305 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 5,07 -0,61 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,61 4,88 -0,61 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,305 0 0 0 -0,61 2,44 0 0 0 -0.61 -0.305 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,3525 -0,61 0 0 0 2,8817 -0,3917 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,3917 3,1334 -0,3917 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,3917 3,1334 -0,3917 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,61 -0,61 0 0 -0,3917 3,1334 -0,3917 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,61 -0,305 0 0 0 -0,3917 1,5667 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
  • 17. 17 4.5. Véc tơ phụ tải sau áp đặt điều kiện biên f = f0 + f1 f0 thành phần không đổi; f1 thành phần thay đổi theo TK và q Bảng 12. {f} = f0 f1 0 0,0625×qv+0,25×q+ 3,945×Tk; 0 0,125×qv+ 0,5×q+ 3,945×Tk; 0 0,125×qv+ 0,5×q+ 3,945×Tk; 0 0,125×qv+ 0,5×q+ 3,945×Tk 0 0,0625×qv+ 0,25×q+ 1,9725×Tk 0 0,125×qv+3,945×Tk; 0 0,25×qv; 0 0,25×qv; 0 0,25×qv; 0 0,25×qv; 0 0,125×qv+3,945×Tk; 0 0,25×qv; 0 0,25×qv; 0 0,25×qv; 0 0,125×qv; 0 0,125×qv+3,945×Tk; 0 0,25×qv; 0 0,25×qv; 0 0,25×qv; 0 0,125×qv; 0 0,125×qv+3,945×Tk; 0 0,25*qv; 0 0,25×qv; 0 0,25×qv; 0 0,125×qv; 7,488 0,0625×qv+1,9725×Tk; 14,973 0,125×qv; 14,973 0,125×qv; 14,973 0,125×qv; 7,488 0,0625×qv; 28,8 0; 28,8 0; 28,8 0; 28,8 0; 28,8 0;
  • 18. 18 V. GIẢI HỆ PHƯƠNG TRÌNH 5.1. Rời rạc theo thời gian Chọn sơ đồ rời rạc theo Sai phân hữu hạn ẩn hoàn toàn, phương trình (15) trở thành            11   ppp fΔτTCTKΔτC (16) Với [C], [K],{f}và [T] là các ma trận và véc tơ trên. 5.2. Giải hệ phương trình Giải bằng phương pháp ma trận nghịch đảo như sau: đặt           1  pp fΔτTCb;KΔτCa (17) Suy ra nhiệt độ tại các thời điểm sau (p+1) là   b*aT 11p   (18) 5.3. Kết quả tính toán a. Kiểm tra Để bảo đảm chương trình tính toán đủ mức chính xác, việc kiểm tra được thực hiện bằng cách cho nhiệt độ không khí không đổi bằng 28,80 C; bức xạ mặt trời bằng 0; nguồn nhiệt trong bằng 0. Khi đó nhiệt độ tính được tại các điểm trong khối bê tông không đổi qua 188 thời điểm thể hiện là mặt phẳng nằm ngang như sau. Hình 7. b. Toàn cảnh quá trình diến biến nhiệt độ trong các lớp khối bê tông Quá trình diễn biến và thay đổi nhiệt độ tại 35 nút sau 288 thời điểm thể hiện trên đồ thị hình 8, 9. Từ đó rút ra các nhận xét:
  • 19. 19 Hình 8. Quá trình diễn biến nhiệt độ tại 35 vị trí qua 288 giờ Hình 9. Thay đổi nhiệt độ tại 35 vị trí qua 288 giờ Nhận xét : Sau khi trộn nước vào bê tông, nhiệt độ hầu hết các điểm trong khối bê tông tăng lên mạnh trong khoảng 80 giờ đầu, sau đó giảm dần. Các điểm tại mặt trên (1-5) dao động rất mạnh theo chu kỳ một ngày đêm, các điểm bên trong dao động ít hơn. c. Xác định độ chênh nhiệt độ cục bộ cho phép Theo lý thuyết, khi bê tông còn non biến dạng gồm hai thành phần: (a) biến dạng co ngót biểu thị qua hệ số trương nở/co ngót và (b) dãn nở nhiệt do nhiệt độ thay đổi [3],[7],[14]. Thành phần thứ nhất (a) gây nên bởi sự mất nước do các tinh thể hình thành chiếm giữ. Lượng nước ban đầu trở thành các thành phần trong cấu trúc của bê tông, phần nước còn lại nằm trong các mao mạch tạo nên áp suất mao dẫn. Lượng nước này suy giảm dần khi tinh thể phát triển, một phần di chuyển qua nền vữa ra bên ngoài bay hơi trên bề mặt bê tông. Do mất nước, áp suất mao dẫn trong lỗ rỗ và mao mạch của bê tông non suy giảm mạnh làm thể tích của chúng giảm đi gây nên co ngót. Hệ số trương nở/co ngót do nước suy giảm, thay đổi liên tục theo trạng thái vật liệu và rất khó xác định. Mức độ co ngót thường được quy đổi về độ giảm nhiệt độ tương đương TC gây co ngót. Thông thường lấy CTC 0 53  [3]. Thành phần thứ hai (b) là dãn nở nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ của bê tông. Phản ứng hydrat giữa nước và xi măng là phản ứng có sinh nhiệt làm nhiệt độ trong khối bê tông tăng lên, rồi nhiệt dần di chuuyển ra bên ngoài, nhiệt độ giảm dần từ ngoài vào trong. Sự thay đổi nhiệt độ đã gây nên co dãn nhiệt. Như vậy sự biến dạng của bêtông có thể được quy về biến dạng do thay đổi nhiệt độ chung theo công thức: CTTT   (19) trong đó: T chênh lệch nhiệt độ cục bộ, TC là độ giảm nhiệt độ tương đương gây co ngót do mất nước, T là độ chênh nhiệt độ gây biến dạng chung. Biến dạng nhiệt tương ứng với thay đổi nhiệt độ chung T là:
  • 20. 20  Tk TT  (20) T được gọi là biến dạng nhiệt cục bộ. Nếu biến dạng nhiệt cục bộ T lớn hơn biến dạng kéo tới hạn th, vật liệu sẽ bị rạn nứt, phá huỷ. Biến dạng kéo tới hạn th là biến dạng cho phép trước khi vật liệu bị rạn nứt phá hủy. Biến dạng kéo tới hạn th thay đổi theo thời gian và tăng theo cường độ chịu kéo tới hạn Rth của bêtông [3],[7],[10]: th = 0,6 Rth.10-5 (21) Theo [3], bê tông 28 ngày tuổi có biến dạng kéo tới hạn th = (1,5 2)10-4 , trong tài liệu tính toán của Nga [3] chọn th = 210-4 đối với bê tông khối lớn. Biến dạng kéo tới hạn th cũng phụ thuộc vào mác bêtông như sau - mác 100-B2 có th = (0,75 1,2)10-4 - mác 150-B4 có th = (1,05 1,8)10-4 - mác 200-B có th = (1,50  2,4)10-4 . Căn cứ vào các số liệu trên, với bêtông tuổi còn non trong trường hợp khảo sát ở đây có thể lấy - biến dạng kéo tới hạn : 4 10.6,1  th - hệ số giãn nở tuyến tính : T = 110-5 (1/0 C), - hệ số k đối bê tông khối : k = 1 - độ chênh nhiệt độ tương đương gây co ngót: TC = 4 0 C . Từ (19) và (20) xác định được độ chênh nhiệt độ cục bộ cho phép : C T th cp T k T    . = 4 101 106,1 5 4      = 12 0 C (22) Vậy để đánh giá rạn nứt nhiệt của bêtông có thể khảo sát độ chênh nhiệt độ cục bộ T. Nếu độ chênh nhiệt độ cục bộ T lớn hơn độ chênh nhiệt độ cục bộ cho phép Tcp = 120 C thì kết cấu sẽ bị rạn nứt: T > Tcp. d. Độ chênh nhiệt độ cục bộ các điểm 1,2,3,4,5 (trong các hình Tcp được ghi là dT cho phep)
  • 21. 21 Hình 10. Toàn cảnh diễn biến độ chênh nhiệt độ cục bộ tại các điểm 1,2,3,4,5 Hình 11. Đường phân bố của độ chênh nhiệt độ cục bộ các điểm 1,2,3,4,5 Hình 12. Thay đổi độ chênh nhiệt độ cục bộ theo thời gian tại các điểm 1,2,3,4,5 Nhận xét - Các điểm trên nằm ở mặt trên chịu tác động trực tiếp của bức xạ và nhiệt độ không khí nên độ chenh nhiệt độ cục bộ dao động rất mạnh - Tại điểm 1, độ chênh nhiệt độ cục bộ rất lớn luôn vượt quá trị số Tcp cho phép - Tại điểm 2, độ chênh nhiệt độ cục bộ khá lớn, dao động quanh trị số Tcp cho phép - Các điểm 3,4,5 bị nén e. Độ chênh nhiệt độ cục bộ các điểm 11,12,13,14,15 1 2 3 4 5 -40 -20 0 20 40 60 dT cho phep 0 20 40 60 80 100 120 -40 -20 0 20 40 60 dT cho phep 1 2 3 4 5
  • 22. 22 Hình 13. Toàn cảnh diễn biến của độ chênh nhiệt độ cục bộ tại các điểm 11,12,13,14,15 Hình 14. Đường phân bố của độ chênh nhiệt độ cục bộ tại các điểm 11,12,13,14,15 Hình 15. Thay đổi độ chênh nhiệt độ cục bộ theo thời gian tại các điểm 11,12,13,14,15 Nhận xét: - Tại điểm 11, độ chênh nhiệt độ cục bộ rất lớn luôn vượt quá trị số Tcp cho phép - Tại điểm 12, độ chênh nhiệt độ cục bộ tăng dần gần tới trị số Tcp , sau đó vượt quá Tcp - Các điểm 13,14,15 bị nén g. Độ chênh nhiệt độ cục bộ tại các điểm 21,22,23,24,25 1 2 3 4 5 -40 -20 0 20 40 60 dT cho phep
  • 23. 23 Hình 16. Toàn cảnh diễn biến của độ chênh nhiệt độ cục bộ tại các điểm 21,22,23,24,25 Hình 17. Đường phân bố của độ chênh nhiệt độ cục bộ tại các điểm 21,22,23,24,25 Hình 18. Thay đổi độ chênh nhiệt độ cục bộ theo thời gian tại các điểm 21,22,23,24,25 Nhận xét: - Các điểm 21,22,23 bị nén - Tại điểm 24, độ chênh nhiệt độ cục bộ tăng dần nhưng nhỏ hơn trị số Tcp - Tại điểm 25, độ chênh nhiệt độ cục bộ tăng dần nhưng chưa đạt tới trị số Tcp h. Độ chênh nhiệt độ cục bộ tại các điểm 1,6,11,16,21,26,31
  • 24. 24 Hình19. Toàn cảnh diễn biến của độ chênh nhiệt độ cục bộ tại các điểm 1,6,11,16,21,26,31 Hình 20. Đường phân bố của độ chênh nhiệt độ cục bộ tại các điểm 1,6,11,16,21,26,31 Hình 21. Thay đổi độ chênh nhiệt độ cục bộ theo thời gian tại các điểm 1,6,11,16,21,26,31 Nhận xét: - Các điểm trên nằm ở mặt bên, phía ngoài nên độ chênh nhiệt độ dao động theo nhiệt độ không khí. - Tại điểm 1, độ chênh nhiệt độ cục bộ lúc đầu dao động lớn, sau đó giảm, chưa đạt trị số Tcp cho phép - Tại điểm 6, độ chênh nhiệt độ cục bộ dao động mạnh theo ngày đêm, chưa đạt trị số Tcp - Các điểm còn lại, độ chênh nhiệt độ dao động, nhưng bị nén. k. Độ chênh nhiệt độ cục bộ tại các điểm 3,8,13,18,23,28,33
  • 25. 25 Hình 22. Toàn cảnh diễn biến của độ chênh nhiệt độ cục bộ tại các điểm 3,8,13,18,23,28,33 Hình 23. Đường phân bố của độ chênh nhiệt độ cục bộ tại các điểm 3,8,13,18,23,28,33 Hình 24. Thay đổi độ chênh nhiệt độ cục bộ theo thời gian tại các điểm 3,8,13,18,23,28,33 Nhận xét: - Điểm 3 nằm ở mặt trên, nên độ chênh nhiệt độ dao động mạnh vượt qua trị số Tcp sau dó giảm dần. - Điểm 8 đạt tới trị số Tcp trong hai khoảng thời gian ngắn lúc đầu sau đó giảm - Các điểm 13, 33 độ chênh nhiệt độ dao động, bị kéo nhưng chưa đạt tới trị số Tcp. - Các điểm còn lại, độ chênh nhiệt độ dao động, nhưng bị nén. l. Độ chênh nhiệt độ cục bộ tại các điểm 5,10,15,20,25,30,35 Độ chênh nhiệt độ cục bộ tại các điểm 5,10,15,20,25,30,35 được thể hiện trên các đồ thị 6.109 đến 6.111. Từ đồ thị rút ra các nhận xét sau : - Điểm 5 nằm ở mặt trên, độ chênh nhiệt độ dao động mạnh quanh trị số Tcp.
  • 26. 26 - Các điểm 10,15, 20,35 độ chênh nhiệt độ dao động, bị kéo nhưng chưa đạt tới trị số Tcp. - Các điểm còn lại, độ chênh nhiệt độ có dao động, nhưng bị nén. Hình 25. Toàn cảnh diễn biến của độ chênh nhiệt độ cục bộ tại các điểm 5,10,15,20,25,30,35 Hình 26. Đường phân bố của độ chênh nhiệt độ cục bộ tại các điểm 5,10,15,20,25,30,35 Hình 27. Thay đổi độ chênh nhiệt độ cục bộ theo thời gian tại các điểm 5,10,15,20,25,30,35 Nhận xét - Điểm 5 có độ chênh nhiệt độ dao động mạnh và vượt quá trị số cho phép hầu hết - Từ các tính toán cho thấy các điểm 1,2,3 và 5,11,12 có độ chênh nhiệt độ vượt quá trị số cho phép nên sẽ bị rạn nứt. Các điểm 6,7 tuy không được tính toán, nhưng nằm giữa các điểm 1 và 11, và giữa 2 và 12 đều bị nứt nên suy ra điểm 6,7 cũng bị rạn.nứt. Các vị trí bị rạn nứt trên mặt cắt ngang có thể mô phỏng tại các phần tử mầu nâu xẫm trong hình sau.
  • 27. 27 Hình 28. Biểu thị các vị trí bị rạn nứt trên mặt cắt ngang 1 2 3 4 5 5’ 4’ 3’ 2’ 1’ 6 7 8 9 10 10’ 9’ 8’ 7’ 6’ 11 12 13 14 15 15’ 14’ 13’ 12’ 11’ 16 17 18 19 20 20’ 19’ 18’ 17’ 16’ 21 22 23 24 25 25’ 24’ 23’ 22’ 21’ 26 27 28 29 30 30’ 29’ 28’ 27’ 26’ 31 32 33 34 35 35’ 34’ 33’ 32’ 31’ Hình 29. Mô phỏng xuất hiện các vết nứt trên kết cấu bêtông khối lớn
  • 28. 28 5.4. Kết luận Việc khảo sát quá trình nhiệt của kết cấu bêtông khối lớn trong thời kỳ đầu sau đông cứng cho phép rút ra các kết luận về phương diện nhiệt như sau 1. Khi đúc cấu kiện bêtông hình khối kích thước lớn (4,5 m2,5m chiều dài rất lớn) có hàm lượng xi măng 400kg/ m3 loại xi măng PC400 , bêtông có các tính chất nhiệt : c= 1208 J/kg0 C, = 1,83W/m0 C, = 2200 kg/m3 , năng suất sinh nhiệt cực đại qV= 675,15 W/m3 , trong điều kiện mùa hè có nắng, sau một thời gian sẽ có hiện tượng rạn nứt do biến dạng nhiệt : - Các vết nứt tạo thành đường liền cắt ngang mặt trên và hai mặt bên khối bêtông . - Vết nứt tại mặt trên hẹp và nông hơn hai mặt bên - Vết nứt tại giữa hai mặt bên xuất hiện sớm nhất, tại giữa mặt trên xuất hiện muộn hơn. 2. Xét riêng về góc độ nhiệt, đặc tính của vết nứt phụ thuộc rất lớn vào năng suất sinh nhiệt qV(W/m3 ), sau đó đến các tính chất nhiệt của bêtông. Điều kiện môi trường bêtông đông cứng (nhiệt độ, độ ẩm không khí, tốc độ gió, bức xạ mặt trời ...) có vai trò rất quan trọng và sự truyền nhiệt với nền đất cũng ảnh hưởng đáng kể đến biến dạng nhiệt. Bởi vậy để giảm rạn nứt về phương diện nhiệt cần tìm biện pháp khắc phục tác động bất lợi của các yếu tố trên. 3. Quá trình rạn nứt trên được khảo sát có tính đến co ngót do mất nước, nhưng không kể đến ảnh hưởng của thay đổi độ ẩm trong bêtông. Trong thực tế khi đông cứng, bên trong khối bêtông luôn có mặt các quá trình biến đổi ẩm làm quá trình rạn nứt xảy ra phức tạp hơn. 4. Bên cạnh nguyên nhân về chế độ nhiệt còn rất nhiều nguyên nhân khác gây rạn nứt như tỷ lệ nước/xi măng, tỷ lệ cấp phối các vật liệu, quy trình nhào trộn, kỹ thuật đầm nén .... những yếu tố đó nằm ngoài phạm vi chuyên môn kỹ thuật nhiệt, nên chúng tôi không đề cập đến vì đó là lĩnh vực của các nhà khoa học xây dựng. Bởi vậy các nhận định trên mang tính chất thuần tuý về mặt nhiệt học .
  • 29. 29 Tài liệu tham khảo [1] R.W. Lewis, P.Nithiharasu and Seetharamu. Fundametals of The Finite Element Method for heat and fluid flow. John Wiley & Sons, Ltd. 2004 [2] Trịnh Văn Quang. Phương pháp PTHH/Lý thuyết truyền nhiệt. Bài giảng cao học Cơ khí, 2009. [3] С.А.Фрид.температурные напряжения в бетонных и железобетонных конструкциях гидротехнических сооружений государствнное. Энергетическое издтелbство. Москва 1959. [4] Lê Văn Cung. Khống chế nhiệt độ đập bêtông thác bà. Tuyển tập Công trình khoa học Hội nghị KH xây dựng 1985 [5] Nguyễn Trọng Thao. Nghiên cứu chế độ nhiệt của việc đổ bêtông các công trình thuỷ điện khối lớn .Tuyển tập Công trình khoa học Hội nghị KH bêtông 1980 [6}. Frank P. Incropera . Fundametals of Heat and Mass Transfer. John Wiley & Sons . New York .1996 [6] J.P. Holman . Heat Transfer. Mc Graw.Hill Inc. New York 1997 [7] Neville. Concret propeties . London 1973. [8] Phạm Ngọc Đăng. Nhiệt và khí hậu xây dựng, NXB Xây dựng, 1981. [9] Nguyễn Quang Chiêu. Mặt đường bê tông xi măng, NXB Xây dựng, 1985 [10] C.L. Townsend. Control of Cracking in Mass Concrete Structures. United States Government Printing office. October 1965 [11] Robert Moser. Mass Concrete Mass Concrete. Material Science of Concrete Material Science of Concrete [12] Trịnh Văn Quang. Khảo sát biến dạng nhiệt của cấu kiện bê tông khối lớn trong thời kỳ xây dựng. (PP SPHH) TC Cầu đường Việt Nam, Số 11, 10-16p, 2004 [13] Trịnh Văn Quang. Cơ sở phương pháp phần tử hữu hạn trong truyền nhiệt. Nxb Thế giới, 2013. [14] Trịnh Văn Quang. Kỹ thuật nhiệt dành cho sinh viên ngành công trình. Nxb KHKT -2007.