Công trình thủy điện đăk psi 5

LỜI NÓI ĐẦU Nước ta thời kỳ phát triển nên nhu cầu lượng cần cho kinh tế quốc dân cho sinh hoạt lớn. Đặc biệt thời đại giới vấn đề lượng ngày cạn kiệt việc tìm kiếm nguồn cung cấp lượng cho kinh tế nước ta trở nên có ý nghĩa. Xây dựng trạm thủy điện nhu cầu thiết nay. Đây nguồn lượng rẻ , không ô nhiễm môi trường nên thường xem xét lựa chọn đầu tiên. Hiện phủ có chiến lược phát triển điện lực đến năm 2020. Theo quy hoạch phát triển điện lực Việt Nam đến năm 2020 hoàn thành xây dựng trạm thủy điện lớn. Công trình thủy điện Đăk Psi dự kiến xây dựng sông Đăk Psi, thuộc địa phận xã Đăk Psi, huyện Đăk Hà, tỉnh Kon Tum. Với mong muốn đóng góp sức vào nghiệp công nghiệp hoá, đại hoá đất nước, em cố gắng để học tập trau dồi kiến thức mái trường Đại học Thuỷ lợi. Sau thời gian nỗ lực phấn đấu học tập trường, đến em vinh dự nhận đồ án tốt nghiệp với đề tài:” Thiết kế cụm đầu mối công trình thủy điện Đăk Psi 5”, thuộc xã Đăk Psi, huyện Đăk Hà, tỉnh Kon Tum từ khoa Công trình trường Đại học Thuỷ Lợi, hướng dẫn trực tiếp thầy giáo TS. Nguyễn Ngọc Thắng cô giáo ThS. Chu Thị Xuân Hoa. Để hoàn thành đồ án này, lời em xin chân thành cảm ơn tớiTS. Nguyễn Ngọc Thắng ThS. Chu Thị Xuân Hoa dành nhiều thời gian, tâm huyết tận tình hướng dẫn em trình làm đồ án. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo trường giảng dạy, giúp đỡ truyền đạt kiến thức cho em suốt trình học tập trường. Những kiến thức mà em học tập tài sản vô giá, sở vững trình công tác sau này. Em vô biết ơn gia đình, bàn bè động viên, ủng hộ tạo điều kiện tốt cho em học tập rèn luyện. Mặc dù có nhiều cố gắng, thời gian có hạn nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót. Kính mong thầy cô giáo, bạn bè góp ý để em sửa chữa, hoàn thiện đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên PHẠM QUANG TUẤN Sinh viên: Phạm Quang Tuấn Lớp: Hải Phòng GVHD: 1.TS. Nguyễn Ngọc Thắng 2. ThS. Chu Thị Xuân Hoa MỤC LỤC PHẦN I . TÀI LIỆU THIẾT KẾ .8 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH .9 I. VỊ TRÍ ĐỊA LÝ II. CÁC ĐẶC TRƯNG LƯU VỰC CHƯƠNG II. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN .10 I. ĐIỀU KIỆN KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN 10 1. Đặc điểm khí tượng chung .10 2. Các đặc trưng khí tượng vùng dự án 10 2.1. Chế độ ẩm 10 2.2. Chế độ nhiệt 10 2.3. Chế độ gió .11 2.4. Chế độ mưa .12 2.4.1. Mưa trung bình nhiều năm lưu vực .12 2.4.2. Lượng mưa trung bình lưu vực đến tuyến công trình Đăk Psi5 .13 2.5. Chế độ bốc 13 2.6. Chênh lệch tổn thất bốc .14 3.1. Dòng chảy lũ .14 3.2. Lũ phục vụ dẫn dòng thi công .14 3.3. Dòng chảy bùn cát .14 II. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH, ĐỊA CHẤT THỦY VĂN .15 1. Điều kiện địa chất chung .15 1.1. Điều kiện địa hình, địa mạo khu vực công trình .15 1.2. Cấu trúc địa chất 16 2. Điều kiện địa chất thuỷ văn chung .18 2.1.Nước mặt .18 2.2.Nước ngầm 18 2.3.Các hoạt động kiến tạo khu vực dự án 18 3. Điều kiện địa chất tuyến kênh, bể áp lực nhà máy 18 4. Vật liệu xây dựng 21 Sinh viên: Phạm Quang Tuấn Lớp: Hải Phòng GVHD: 1.TS. Nguyễn Ngọc Thắng 2. ThS. Chu Thị Xuân Hoa 4.1. Các bãi VLXD đất khảo sát cho đập .21 4.2. Vật liệu xây dựng cát sỏi .22 4.3. Vật liệu xây dựng đá 22 PHẦN II .23 THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN CHỌN .23 CHƯƠNG I GIẢI PHÁP VÀ BỐ TRÍ CÔNG TRÌNH .24 I. BỐ TRÍ SƠ BỘ CÁC HẠNG MỤC CHÍNH CỦA CÔNG TRÌNH 24 1. Đập dâng .24 2. Đập tràn 25 2.1. Ngưỡng tràn 25 2.2. Phương án bề rộng tràn .25 3. Tuyến lượng 26 II. SO SÁNH LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ CỦA CÔNG TRÌNH 26 1. Lựa chọn tuyến công trình đầu mối .26 2.1. Xác định mực nước chết (MNC) .27 2.2. Xác định mực nước dâng bình thường (MNDBT) 27 CHƯƠNG II CẤP BẬC CÔNG TRÌNH, CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ .29 I. NHIỆM VỤ VÀ QUY MÔ CÔNG TRÌNH 29 1. Nhiệm vụ .29 2. Quy mô dự án 29 II. CẤP BẬC CÔNG TRÌNH 29 III. CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ 29 1. Tần suất tính toán 30 2. Các hệ số .30 CHƯƠNG III THIẾT KẾ ĐẬP DÂNG NƯỚC .31 I . TÍNH TOÁN MỰC NƯỚC LỚN NHẤT 31 1. Tính mực nước lũ thiết kế ứng với lưu lượng lũ thiết kế QTK = 2.072m3/s .31 2. Tính mực nước lũ kiểm tra ứng với lưu lượng lũ kiểm tra Q KT = 2.976 m3/s .32 II. XÁC ĐỊNH CAO TRÌNH ĐỈNH ĐẬP .33 Sinh viên: Phạm Quang Tuấn Lớp: Hải Phòng GVHD: 1.TS. Nguyễn Ngọc Thắng 2. ThS. Chu Thị Xuân Hoa 1. Tài liệu tính toán 33 2. Công thức tính 33 2.1. Xác định cao trình đỉnh đập ứng với MNDBT: 34 2.3. Xác định cao trình đỉnh đập ứng với MNLKT: .39 III. CÁC THÔNG SỐ KHÁC CỦA ĐẬP .39 1. Bề rộng đỉnh đập 40 2. Các chi tiết cấu tạo mặt đập 40 3. Mái đập .40 4. Bảo vệ mái đập .41 4.1.Mái đập thượng lưu 41 4.2. Mái hạ lưu .42 IV. TÍNH THẤM QUA ĐẬP ĐẤT 43 1. Mục đích .43 2. Trường hợp tính toán 43 3. Mặt cắt tính toán 43 4. Phương pháp tính toán 44 5. Tài liệu tính toán 44 6. Tính toán thấm cho mặt cắt sườn đồi bờ phải .45 6.1.Trường hợp 45 6.2. Trường hợp 47 7. Tính toán thấm cho mặt cắt sườn đồi bờ trái .48 7.1. Trường hợp 48 7.2. Trường hợp 49 8. Tính toán tổng lưu lượng thấm 51 8.1. Khái niệm .51 8.2. Mục đích việc tính tổng lưu lượng thấm .51 8.3. Phương pháp tính .51 8.4. Kết luận .52 V.TÍNH ỔN ĐỊNH MÁI ĐẬP ĐẤT .52 1. Mục đích .52 2. Trường hợp tính toán 52 2.1. Trường hợp (tổ hợp lực bản) .52 2.2.Trường hợp (tổ hợp lực đặc biệt): .52 3. Phương pháp tính toán 53 4. Số liệu tính toán .53 Sinh viên: Phạm Quang Tuấn Lớp: Hải Phòng GVHD: 1.TS. Nguyễn Ngọc Thắng 2. ThS. Chu Thị Xuân Hoa 5. Các bước tính toán .53 5.1. Tìm tâm cung trượt nguy hiểm 53 CHƯƠNG IV THIẾT KẾ ĐẬP TRÀN 69 I. THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG ĐẬP TRÀN .69 1. Hình thức, cấu tạo tràn 69 2. Xác định mặt cắt ngang tràn .70 II. TÍNH TOÁN TIÊU NĂNG 71 1. Mục đích tính toán .71 2. Xác định hình thức nối tiếp hạ lưu đập tràn với cấp lưu lượng: 72 III. TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VÀ ỨNG SUẤT ĐÁY MÓNG ĐẬP TRÀN 73 1. Mục đích .73 2. Trường hợp tính toán 73 3. Tài liệu tính toán 73 4. Kiểm tra ổn định trượt, lật .74 CHƯƠNG V BỐ TRÍ CÁC CÔNG TRÌNH PHỤ TRỢ KHÁC .79 1. Cống xả cát .79 2. Kênh dẫn nước .79 PHẦN III 82 CHUYÊN ĐỀ KỸ THUẬT 82 CHƯƠNG I MỤC ĐÍCH, TRƯỜNG HỢP TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TƯỜNG CÁNH THƯỢNG LƯU BÊN PHẢI .83 I. MỤC ĐÍCH .83 II. HẠNG MỤC TÍNH TOÁN 83 III. TRƯỜNG HỢP TÍNH TOÁN .83 1. Trường hợp .83 2. Trường hợp .83 CHƯƠNG II TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TƯỜNG CÁNH THƯỢNG LƯU BÊN PHẢI .84 I. TÀI LIỆU TÍNH TOÁN 84 1. Các hệ số .84 2. Chỉ tiêu lý đất đắp lưng tường 84 Sinh viên: Phạm Quang Tuấn Lớp: Hải Phòng GVHD: 1.TS. Nguyễn Ngọc Thắng 2. ThS. Chu Thị Xuân Hoa II. TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TƯỜNG CÁNH THƯỢNG LƯU BÊN PHẢI TRONG TRƯỜNG HỢP .84 1. Xác định lực tác dụng lên công trình .84 1.1. Xác định trọng lượng thân tọa độ trọng tâm tường 84 1.2. Trọng lượng đất đè lên tường 85 1.3. Áp lực nước tác dụng lên mặt tường .86 1.4. Áp lực đất tác dụng lên tường theo phương ngang: .87 2. Tính ứng suất 89 3. Kiểm tra khả trượt .90 4. Kiểm tra ổn định lật 91 5. Kết luận: 92 III. TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TƯỜNG CÁNH THƯỢNG LƯU BÊN PHẢI TRONG TRƯỜNG HỢP .92 1. Xác định lực tác dụng lên công trình .92 1.1. Xác định trọng lượng thân tọa độ trọng tâm tường 92 1.2. Trọng lượng đất đè lên tường 92 1.3. Áp lực nước đẩy đáy 93 1.4. Áp lực đất tác dụng lên tường theo phương ngang: .93 2. Tính ứng suất 94 3. Kiểm tra khả trượt .95 4. Kiểm tra ổn định lật 95 5. Kết luận: 96 CHƯƠNG III TÍNH TOÁN NỘI LỰC CỦA TƯỜNG CÁNH THƯỢNG LƯU 97 I. NỘI LỰC TRONG BẢN MẶT .97 II. NỘI LỰC TRONG BẢN ĐÁY 99 III. KẾT LUẬN 100 CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN BỐ TRÍ CỐT THÉP 101 I. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 101 II. TÍNH TOÁN KẾT CẤU CHO TƯỜNG CÁNH TẠI MẶT CẮT ĐÁY TƯỜNG .102 1. Số liệu tính toán .102 2. Kiểm tra ảnh hưởng uốn dọc 102 3. Tính toán bố trí cốt thép 103 3.1. Sơ đồ tính toán: 103 Sinh viên: Phạm Quang Tuấn Lớp: Hải Phòng GVHD: 1.TS. Nguyễn Ngọc Thắng 2. ThS. Chu Thị Xuân Hoa 3.2. Tính toán 104 3.3. Tính có thép xiên 105 3.4. Kiểm tra nứt .106 III. TÍNH TOÁN KẾT CẤU CHO TƯỜNG CÁNH TẠI MẶT CẮT LƯNG TƯỜNG 107 1. Số liệu tính toán .107 2. Tính toán bố trí cốt thép 107 2.1. Sơ đồ tính .107 2.2. Tính toán 108 IV. TÍNH TOÁN KẾT CẤU TƯỜNG CÁNH TẠI MẶT CẮT SÁT CHÂN TƯỜNG .109 1. Số liệu tính toán .109 2. Kiểm tra ảnh hưởng uốn dọc 109 3. Tính toán bố trí cốt thép 110 3.1. Sơ đồ tính .110 3.2. Tính toán 110 3.3. Tính có thép xiên 112 3.4. Kiểm tra nứt .112 V. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO TƯỜNG CÁNH THƯỢNG LƯU BÊN PHẢI CỦA TRÀN .114 1. Tại mặt cắt sát chân tường 114 2. Tại mặt cắt lưng tường 114 3. Tại mặt cắt đáy tường 115 Sinh viên: Phạm Quang Tuấn Lớp: Hải Phòng GVHD: 1.TS. Nguyễn Ngọc Thắng 2. ThS. Chu Thị Xuân Hoa PHẦN I TÀI LIỆU THIẾT KẾ Sinh viên: Phạm Quang Tuấn Lớp: Hải Phòng GVHD: 1.TS. Nguyễn Ngọc Thắng 2. ThS. Chu Thị Xuân Hoa CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH I. VỊ TRÍ ĐỊA LÝ Sông Krông Pô Kô hai nhánh dòng Sê San. Sông có diện tích lưu vực khoảng 3.250 km2, bắt nguồn từ vùng núi Ngọc Linh, chảy theo hướng Bắc Nam nhập với nhánh Đăk Bla Sa Bình, từ sông mang tên sông Sê San chảy theo hướng Đông Bắc Tây Nam đến biên giới Campuchia. Công trình thủy điện Đăk Psi dự kiến đặt sông Đăk Psi, thuộc địa phận xã Đăk Psi, huyện Đăk Hà, tỉnh Kon Tum. Suối Đăk Psi suối lớn hệ thống sông Krông Pô Kô, nằm phía Tây Bắc tỉnh Kon Tum. Suối chảy quanh co uốn khúc thung lũng hẹp dốc, nhánh phụ nhỏ, hướng chảy hướng Bắc - Nam, sau đến vùng tuyến đập, suối lệch dần sang hướng Tây. Diện tích lưu vực tính đến tuyến đập 638.5 km2, chiều dài sông tính đến tuyến đập L = 58,3 km. Vị trí tuyến đập tuyến nhà máy có toạ độ sau: Vị trí đập dâng có tọa độ: 14039’30’’ Vĩ độ bắc; 107057’ 00 kinh độ đông Vị trí nhà máy thủy điện: 140 39’19’’ Vĩ độ bắc; 107056’22’’ kinh độ đông II. CÁC ĐẶC TRƯNG LƯU VỰC Các đặc trưng hình thái sông Krông Pô Kô sông Đăk Psi tính đến tuyến công trình xem bảng đây: Bảng I.1: Đặc trưng hình thái sông Tuyến Krông Pô Kô Đak Psi Flv Ls B D Ztblv Js (km2) 3.250 638,5 (km) 120 59 (km) 27 (km/km2) 0,55 0,58 (m) 1.054 1.216 (0/00) Sinh viên: Phạm Quang Tuấn Lớp: Hải Phòng 7,8 GVHD: 1.TS. Nguyễn Ngọc Thắng 2. ThS. Chu Thị Xuân Hoa CHƯƠNG II. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN I. ĐIỀU KIỆN KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN 1. Đặc điểm khí tượng chung Khí hậu lưu vực mang đặc điểm khí hậu vùng Tây Trường Sơn, đặc điểm rõ chế độ nhiệt, mưa, ẩm nhiều yếu tố khác. Mùa mưa lưu vực từ tháng V đến tháng X, trùng với thời kỳ thịnh hành gió mùa Tây Nam thổi từ vịnh Thái Lan tới, bắt đầu mùa mưa kéo dài với lượng mưa lớn xảy vào tháng VIII, IX X. Các tháng XI, XII Gia Lai - Kon Tum thời tiết khô có mưa, thời tiết trì đến cuối tháng IV. 2. Các đặc trưng khí tượng vùng dự án 2.1. Chế độ ẩm Độ ẩm tuyệt đối không khí lưu vực sông Sê San đạt 23 mb vùng thấp; 21 mb vùng cao 700 ÷ 800 m 21 mb vùng cao 1.000 m. Tháng có độ ẩm tuyệt đối lớn năm tháng VII VIII. Theo số liệu đo đạc Pleiku 25,0 mb Kon Tum 26,6 mb. Độ ẩm tương đối trung bình năm thay đối từ 78,2% đến 82,7% cao 100% nhỏ 13% Kon Tum 8% Đăk Tô. Đặc trưng độ ẩm tương đối trạm khí tượng ghi bảng I.2 Bảng I.2: Độ ẩm không khí tượng đối tháng, năm trạm khí tượng Đơn vị: % Trạm Độ ẩm không khí tương đối tháng, năm trạm khí tượng Đặc trưng KonTu Utb Umin m Utb ĐăkTô Umin I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm 71,0 68,2 68,1 72,3 79,0 84,4 86,0 87,5 85,8 81,3 76,8 73,3 77,8 22,0 13,0 17,0 22,0 27,0 37,0 44,0 47,0 40,0 36,0 31,0 17,0 13,0 74,6 72,1 72,9 77,3 83,6 87,7 89,3 89,6 87,9 84,1 79.6 76,7 81,3 24,0 13,0 8,0 11,0 26,0 21,9 42,0 40,0 43,0 24,0 31,0 22,0 8,0 2.2. Chế độ nhiệt Số liệu quan trắc trạm khí tượng lưu vực sông Sê San cho thấy chế độ nhiệt lưu vực mang tính chất vùng nhiệt đới gió mùa cao nguyên. Sinh viên: Phạm Quang Tuấn Lớp: Hải Phòng 10 GVHD: 1.TS. Nguyễn Ngọc Thắng 2. ThS. Chu Thị Xuân Hoa ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế cụm đầu mối CT thủy điện Đăk Psi Tính toán dầm conson ngàm vị trí mặt chịu tải trọng phân bố tam giác có: δ .l (δ1 − δ ).l 29, 48.12, 42 (112,88 − 29, 48).12, 42 M= + = + = 4403, 69(Tm) 6 Q = δ .l + (δ1 − δ ).l (112,88 − 29, 48).12, = 29, 48.12, + = 882, 63(T ) 2 Sơ đồ tính toán: q Hình III.5: Sơ đồ tính nội lực đáy III. KẾT LUẬN Từ kết tính toán ta chọn cho trường hợp có mô men uốn lực cắt lớn với thông số sau: a) Tại mặt cắt sát chân tường: M = 575,62(T.m); Q = 151,13(T); N=79,87(T) b) Tại mặt cắt lưng tường: M = 75,49(T.m); Q = 38,45(T); N=59,74(T) c) Tại mặt cắt đáy tường: M = 4403,69(T.m); Q = 882,63(T); N=180,62(T) Sinh viên: Phạm Quang Tuấn Lớp: Hải Phòng 100 GVHD: 1.TS. Nguyễn Ngọc Thắng 2. ThS. Chu Thị Xuân Hoa ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế cụm đầu mối CT thủy điện Đăk Psi CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN BỐ TRÍ CỐT THÉP I. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN Chọn bê tông M20, cốt thép nhóm CII để tính toán bố trí cốt thép. Ta có tiêu tính toán sau: + Rn : Cường độ tính toán bê tông theo trạng thái giới hạn I nén dọc trục: Tra bảng (trang 15) TCVN 4116 - 85 ta được: Rn = 90 kg/cm2 + Rkc : Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn bê tông theo trạng thái giới hạn II kéo dọc trục. Tra bảng TCVN 4116 - 85 ta được: Rkc = 11,5 kg/cm2 + Rk: Cường độ tính toán chịu kéo bê tông trạng thái giới hạn I kéo dọc trục. Tra bảng TCVN 4116 - 85 ta được: Rk = 7,5 kg/cm2 + Kn: Hệ số tin cậy, phụ thuộc cấp công trình. Tra bảng TCVN 4116 - 85 ta với công trình cấp III: Kn = 1,15 + nc: Hệ số tổ hợp tải trọng. Tra bảng TCVN 4116 - 85 với tổ hợp tải trọng ta nc=1,0 +ma: Hệ số điều kiện làm việc cốt thép. Tra bảng TCVN 4116 - 85 ta ma=1,1 + Ra: Cường độ chịu kéo cốt thép. Tra bảng TCVN 4116 - 85 ta được: Ra=2.700 kg/cm2 + Ra’: Cường độ chịu nén cốt thép. Tra bảng TCVN 4116 - 85 ta được: Ra’=2.700 kg/cm2 + Ea: Mô đun đàn hồi cốt thép. Tra bảng 13 TCVN 4116 - 85 ta được: Ea =2.100kg/cm2 + Eb : Mô đun đàn hồi ban đầu bê tông: Eb = 240.103kg/cm2 Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép miền kéo miền nén a=a’=5cm. + Tra bảng 17 TCVN 4116 - 85 ta hệ số α0=0,6 → Ao = α0 (1−0,5α0)= 0,42 + Hàm lượng cốt thép tối thiểu: µmin = Fa + Fa ' .100% = 0, 05% (bảng 4-1 trang 44 giáo trình “ Kết cấu BTCT”). b.h0 Sinh viên: Phạm Quang Tuấn Lớp: Hải Phòng 101 GVHD: 1.TS. Nguyễn Ngọc Thắng 2. ThS. Chu Thị Xuân Hoa ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế cụm đầu mối CT thủy điện Đăk Psi + Hàm lượng cốt thép lớn nhất: µmax = 3,5% + Fa; Fa’: Diện tích cốt thép miền kéo miền nén kết cấu. Yêu cầu: Fa ; Fa ' > µmin .b.ho Fa + Fa ' < µ max .b.ho mb: Hệ số làm việc bê tông: mb = 1,15 Hệ số: n = Ea/Eb = 8,75 - Hệ số lệch tải trọng tâm thân công trình: n=1,05 - Hệ số lệch tải áp lực thẳng trọng lượng đất gây ra: n=1,10 - Hệ số lệch tải áp lực nằm ngang áp lực đất gây ra: n=1,20 b: Chiều rộng tiết diện b=3,6m h: Chiều cao tiết diện h=1,0m - Lớp bảo vệ cốt thép vùng chịu nén a’=5cm Ta có: x=α.h0 (A=A0; α=α0) Tổng diện tích (Fa+Fa’) nhỏ h0=h-a =1-0,05 = 0,95(m) với a=5(cm) Chiều dài cấu kiện tính toán: l0=12,4(m); λ = 12,4/3,6=3,44 II. TÍNH TOÁN KẾT CẤU CHO TƯỜNG CÁNH TẠI MẶT CẮT ĐÁY TƯỜNG 1. Số liệu tính toán Căn vào biểu đồ nội lực vẽ trên, chọn trường hợp để tính toán sau: Tính toán với tiết diện chữ nhật: bxh =1,0x3,6(m) Chọn mặt cắt mô men lớn mặt cắt đáy tường để tính toán: M = 4403,69(T.m); N=180,62(T); Q=882,63(T) 2. Kiểm tra ảnh hưởng uốn dọc Đối với tiết diện chữ nhật l0/h>10 Trong đó: Chiều dài tính toán l0 = 12,4(m) Chiều cao tiết diện trung bình: h=2,1(m) Ta có: l0/h = 12,4/2,1=5,9 0,3h0 = 61,5(cm) Do cấu kiện thuộc trường hợp nén lệch tâm lớn: η.e0 > 0,3h0 3. Tính toán bố trí cốt thép 3.1. Sơ đồ tính toán: Sơ đồ ứng suất cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn thể hình vẽ sau: N Rn F'a Ra'Fa' o Rnbx RaFa Fa Hình III.6: Sơ đồ ứng suất cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn Sinh viên: Phạm Quang Tuấn Lớp: Hải Phòng 103 GVHD: 1.TS. Nguyễn Ngọc Thắng 2. ThS. Chu Thị Xuân Hoa ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế cụm đầu mối CT thủy điện Đăk Psi 3.2. Tính toán Trong đó: e = η.e0+ h/2 - a = 244+210/2-5 = 344(cm) khoảng cách từ điểm đặt lực dọc N đến trọng tâm cốt thép chịu kéo Fa e’ = η.e0- h/2 + a’ =244-210/2 -5 = 134 (cm) khoảng cách từ điểm đặt lực dọc N đến trọng tâm cốt thép chịu nén Fa’ x: Chiều cao vùng nén cấu kiện + Công thức (các phương trình bản) Theo bảng (4-1) giáo trình BTCT: kn .nc .N ≤ mb .Rn .b.x + ma .Ra '.Fa '− ma .Ra .Fa (1) x kn .nc .N .e ≤ mb .Rn .b.x (h0 − ) + ma .Ra '.Fa '(h0 − a ') (2) + Đây toán xác định Fa Fa’ biết điều kiện b, h, M, N … cấu kiện. Chọn x= α.h0 (A=A0; α=α0) Thay vào phương trình (2) ta được: Xác định cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn tiết diện cốt thép không đối xứng. K n .nc .N .e − A0 .mb .Rn .b.ho Fa ' = ma .Ra '(h0 − a ') 1,15.1, 0.180620.344 − 0, 42.1,15.90.360.2052 Fa ' = = −986,88 < 1,1.2700.(205 − 5) Do phải lấy cốt thép Fa’ theo cấu tạo. Khi Fa’ kn .nc .Q . Không cần đặt cốt xiên Trong đó: mb4: Hệ số điều kiện làm việc kết cấu bê tông không cốt thép. mb4 = 0,90 Rk: Cường độ chịu kéo tính toán bê tông M20. Ta có Rk = 7,5(kg/cm2) Q; Lực cắt lớn tải trọng gây ra. Q = 882,63(T) Ta có: k1.mb .Rk .b.h0 = 0,80.0,90.7,50.360.205 = 398520(daN ) kn .nc .Q = 1,15.1, 0.882630 = 1015024,5(daN ) Có: kn .nc .Q = 1015024,5( daN ) > k1.mb .Rk .b.h0 = 398520(daN ) Sinh viên: Phạm Quang Tuấn Lớp: Hải Phòng 105 GVHD: 1.TS. Nguyễn Ngọc Thắng 2. ThS. Chu Thị Xuân Hoa ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế cụm đầu mối CT thủy điện Đăk Psi Kết luận: Cần phải đặt thép xiên φ20 3.4. Kiểm tra nứt Điều kiện kiểm tra để cấu kiện không bị nứt: nc .N c ≤ N n = γ 1.Rkc e0 − Wqd Fqd Trong đó: Nc: Lực nén lệch tâm tải trọng tiêu chuẩn gây ra. Nc = 180,62(T) Nn Lực nén dọc lệch tâm mà tiết diện chịu đựng trước tính nứt. e0: Độ lệch tâm lực nén dọc tiêu chuẩn. e0 = 244(cm) W qd: Mô men chống uốn tiết diện quy đổi lấy với mép biên chịu kéo tiết diện. Wqd = J qd h − Xn h: Chiều cao tiết diện: h= 210(cm) Xn: Chiều cao miền bê tông chịu nén, xác định theo công thức sau: Xn = 0,5.b.h + n.Fa '.a '+ n.Fa .h0 b.h + n.Fa '+ n.Fa Xn = 0,5.100.2102 + 8, 75.42, 41.5 + 8, 75.48, 25.205 = 105, 23(cm) 100.210 + 8, 75.42, 41 + 8, 75.48, 25 Với n=Ea/Eb =8,75 Tính mô men quán tính trung tâm tiết diện quy đổi: J qd = b. X n b.(h − X n )3 + + n.Fa '.( X n − a ') + n.Fa .(h0 − X n ) 3 J qd = 100.105, 233 100.(210 − 105, 23)3 + + 8, 75.42, 41.(105, 23 − 5) + 8, 75.48, 25.(205 − 105, 23) 3 J qd = 85106552, 26(cm ) Wqd = J qd h − Xn = 85106552, 26 = 812317,96(cm3 ) 210 − 105, 23 γ1 :Hệ số xét đến biến dạng bê tông Sinh viên: Phạm Quang Tuấn Lớp: Hải Phòng 106 GVHD: 1.TS. Nguyễn Ngọc Thắng 2. ThS. Chu Thị Xuân Hoa ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế cụm đầu mối CT thủy điện Đăk Psi Với γ1; mh: lấy theo phụ lục 13 14/159 Giáo trình Bê tông cốt thép Trường Đại học thủy lợi - 2001 ta được: γ1=1,75; mh =1,0 γ: Hệ số chảy dẻo bê tông γ1 = γmh =1,75.1,0=1,75 + Rkc : Cường độ chiu kéo tiêu chuẩn bê tông theo trạng thái giới hạn II kéo dọc trục. Rkc = 11,5 kg/cm2 Diện tích tiết diện quy đổi. Fqd = b.h + n.Fa + n.Fa ' = 360.100+8,75.48,25+8,75.42,41 = 36793,28(cm2) Nn = γ 1.Rkc e0 − Wqd Fqd = 1, 75.11,50 = 187184, 45(kg ) = 187,184(T ) 244 − 812317,96 36793, 28 Ta có: nc .N c = 1,0.180,62=180,62(T) Có: nc .N c = 180,62(T)< N n = 187,184(T ) Kết luận: Tại mặt cắt sát chân tường tường không bị nứt III. TÍNH TOÁN KẾT CẤU CHO TƯỜNG CÁNH TẠI MẶT CẮT LƯNG TƯỜNG 1. Số liệu tính toán Tính toán với tiết diện chữ nhật Chọn mặt cắt mô men lớn mặt cắt lưng tường để tính toán: M = 78,12(T.m); Q = 76,40(T); N=59,74(T) 2. Tính toán bố trí cốt thép 2.1. Sơ đồ tính Ta có sơ đồ ứng suất tiết diện chữ nhật cốt đơn hình vẽ sau: Sinh viên: Phạm Quang Tuấn Lớp: Hải Phòng 107 GVHD: 1.TS. Nguyễn Ngọc Thắng 2. ThS. Chu Thị Xuân Hoa ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế cụm đầu mối CT thủy điện Đăk Psi Rn Ra'Fa' Rnbx o RaFa Hình III.7: Sơ đồ ứng suất tiết diện chữ nhật cốt đơn 2.2. Tính toán - Xác định cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn tiết diện chữ nhật cốt thép không đối xứng: * Tính Fa biết giá trị b;h;M;N; ma … Trong đó: b: Chiều rộng tiết diện. b= 2,1(m) h: Chiều cao tiết diện. h= 1,0(m) Nội dung tính toán theo tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép thủy công TCVN 4116 - 85 Tra phụ lục 11 Giáo trình kết cấu bê tông cốt thép - Trường Đại học Thủy lợi - 2001 ta có: α0 = (0,50 ÷ 0,70). Chọn α0 = 0,60 Xác định: A0 = α0 (1-0,5 α0) = 0,42 A= kn .nc .M 1,15.1, 0.75, 49 = = 0, 0000005 mb .Rn .h.h0 1, 0.90.210.1002 → α = − − 2.A = 0,0000005 Ta có: A µ = 0,1% Kết luận: Đảm bảo diện tích cốt thép. IV. TÍNH TOÁN KẾT CẤU TƯỜNG CÁNH TẠI MẶT CẮT SÁT CHÂN TƯỜNG 1. Số liệu tính toán Căn vào biểu đồ nội lực vẽ ta chọn trường hợp đê tính toán sau. Tính toán với tiết diện chữ nhật Chọn mặt cắt mô men lớn mặt cắt sát chân tường để tính toán: M = 575,62(T.m); Q = 151,13(T); N=79,87(T) 2. Kiểm tra ảnh hưởng uốn dọc Đối với tiết diện chữ nhật: l0 > 10 h Trong đó: Chiều dài tính toán: l0 = 16(m) Chiều cao tiết diện trung bình: h= 1,95(m) Ta có: l0 16 = = 8, < 10 h 1,95 Vậy không cần xét đến ảnh hưởng uốn dọc (η=1,0) Ta có độ lệch: e0 = M = 0, 72(m) N Trong đó: Sinh viên: Phạm Quang Tuấn Lớp: Hải Phòng 109 GVHD: 1.TS. Nguyễn Ngọc Thắng 2. ThS. Chu Thị Xuân Hoa ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế cụm đầu mối CT thủy điện Đăk Psi M: Mô men tính toán tải trọng tác dụng dài hạn N: Lực dọc tính toán tải trọng tác dụng dài hạn Ta có: e' = η.e0 – 0,5.h + a’ =82cm e = η.e0 +h/2 - a =164,5cm 0,3.h0 =57cm Với h0 : Chiều cao hữu ích: h0 = h-a = 195-5=190cm Vậy cấu kiện thuộc trường hợp nén lệch tâm lớn: η.e0=0,72(m)> 0,3.h0 =0,57(m) 3. Tính toán bố trí cốt thép 3.1. Sơ đồ tính N Rn F'a Ra'Fa' o Rnbx RaFa Fa Hình III.8: Sơ đồ ứng suất để tính cấu kiện nén lệch tâm lớn 3.2. Tính toán Xác định cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn tiết diện chữ nhật cốt thép không đối xứng. Ta có: x = α.h0 Sinh viên: Phạm Quang Tuấn Lớp: Hải Phòng 110 GVHD: 1.TS. Nguyễn Ngọc Thắng 2. ThS. Chu Thị Xuân Hoa ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế cụm đầu mối CT thủy điện Đăk Psi (A=A0; α = α0). Tổng diện tích (Fa+Fa’) nhỏ nhất. Chọn α0 = 0,60 Α0 = α (1 − α0) = 0,42 Ta có: h0 = h - a =195-5=190cm Với a lớp bảo vệ cốt thép a = 5(cm) Chiều dài cấu kiện tính toán: l0 = 16(m); λ = 8,2 Hàm lượng cốt thép tối thiểu: µ = Fa + Fa' .100% = 0, 05% b.h0 Hàm lượng cốt thép phải đảm bảo điều kiện: Fa + Fa' .100% ≤ µmax = 3,5% b.h0 Theo bảng (4-1) Giáo trình BTCT: K n .nc .N .e − A0 .mb .Rn .b.ho Fa ' = ma .Ra '(h0 − a ') Fa ' = 1,15.1, 0.79870.164,5 − 0, 42.1,15.90.100.190 = −251,32 < 1,10.2700.(195 − 5) Do phải lấy cốt thép Fa’ theo cấu tạo. Khi Fa’ kn .nc .Q → Không cần đặt cốt xiên Trong đó: mb4: Hệ số điều kiện làm việc kết cấu bê tông không cốt thép. mb4 = 0,90 Rk: Cường độ chịu kéo tính toán bê tông M20. Ta có Rk = 7,5(kg/cm2) Q; Lực cắt lớn tải trọng gây ra. Q = 151,13(T) Ta có: k1.mb .Rk .b.h0 = 0,80.0,90.7,50.100,190 = 102600(daN ) kn .nc .Q = 1,15.1, 0.151130 = 173799,5(daN ) Có: kn .nc .Q = 173799,5( daN ) > k1.mb .Rk .b.h0 = 102600(daN ) Kết luận: Không cần phải đặt thép xiên *) Bố trí cốt thép chịu lực: - Bố trí thép chịu lực theo phương dọc: 6φ18/m - Bố trí thép chịu lực theo phương ngang: 6φ12/m 3.4. Kiểm tra nứt Điều kiện kiểm tra để cấu kiện không bị nứt: Sinh viên: Phạm Quang Tuấn Lớp: Hải Phòng 112 GVHD: 1.TS. Nguyễn Ngọc Thắng 2. ThS. Chu Thị Xuân Hoa ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP nc .N c ≤ N n = Thiết kế cụm đầu mối CT thủy điện Đăk Psi γ 1.Rkc e0 − Wqd Fqd Trong đó: Nc: Lực nén lệch tâm tải trọng tiêu chuẩn gây ra. Nc = 79,87(T) Nn Lực nén dọc lệch tâm mà tiết diện chịu đựng trước tính nứt. e0: Độ lệch tâm lực nén dọc tiêu chuẩn. e0 = 72(cm) W qd: Mô men chống uốn tiết diện quy đổi lấy với mép biên chịu kéo tiết diện. h: Chiều cao tiết diện: h=195 (cm) Xn: Chiều cao miền bê tông chịu nén, xác định theo công thức sau: Xn = 0,5.b.h + n.Fa '.a '+ n.Fa .h0 b.h + n.Fa '+ n.Fa Xn = 0,5.360.1952 + 8, 75.12, 07.5 + 8, 75.15, 27.190 = 97,54(cm) 360.195 + 8, 75.12, 07 + 8, 75.15, 27 Với n=Ea/Eb = 8,75 Tính mô men quán tính trung tâm tiết diện quy đổi: J qd = b. X n b.(h − X n )3 + + n.Fa '.( X n − a ') + n.Fa .(h0 − X n ) 3 J qd = 100.97,543 100.(195 − 97,54)3 + + 8, 75.12, 07.(97,54 − 5) + 8, 75.15, 27.(190 − 97,54) 3 J qd = 63837318, 29(cm3 ) γ1 :Hệ số xét đến biến dạng bê tông Với γ1; mh: lấy theo phụ lục 13 14/159 Giáo trình Bê tông cốt thép Trường Đại học thủy lợi - 2001 ta được: γ1= 1,75; mh = 1,0 γ: Hệ số chảy dẻo bê tông γ1 = γmh = 1,75.1,0=1,75 + Rkc : Cường độ chiu kéo tiêu chuẩn bê tông theo trạng thái giới hạn II kéo dọc trục. Rkc = 11,5 kg/cm2 Wqd = J qd h − Xn = 63837318, 29 = 655010, 45(cm3 ) 195 − 97,54 Sinh viên: Phạm Quang Tuấn Lớp: Hải Phòng 113 GVHD: 1.TS. Nguyễn Ngọc Thắng 2. ThS. Chu Thị Xuân Hoa ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế cụm đầu mối CT thủy điện Đăk Psi Diện tích tiết diện quy đổi. Fqd = b.h + n.Fa + n.Fa ' = 360.195 + 8.75.12, 07 + 8, 75.15, 27 = 70439, 23(cm ) Nn = γ 1.Rkc e0 − Wqd Fqd = 1, 75.11,50 = 210237, 051(kg ) = 210, 24(T ) 72 − 655010,45 70439, 23 Ta có: nc .N c = 1,0.79,87 = 79,87(T) Có: nc .N c = 79,87 ( T ) < N n = 210, 24(T ) . Kết luận:Tại mặt cắt sát chân tường tường không bị nứt V. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO TƯỜNG CÁNH THƯỢNG LƯU BÊN PHẢI CỦA TRÀN 1. Tại mặt cắt sát chân tường - Cốt thép cho diện tích Fa = 12,07 (cm2) Bố trí cốt thép chịu lực theo phương đứng 6φ16 cốt thép CII, Ra = 2700 (kg/cm2) Bố trí cốt thép chịu lực theo phương ngang 6φ12 cốt thép CII, Ra = 2700 (kg/cm2) - Cốt thép cho diện tích Fa’ = 15,27 (cm2) Bố trí cốt thép chịu lực theo phương đứng 6φ18 cốt thép CII, Ra = 2700 (kg/cm2) Bố trí cốt thép chịu lực theo phương ngang 6φ12 cốt thép CII, Ra = 2700 (kg/cm2) 2. Tại mặt cắt lưng tường - Cốt thép cho diện tích Fa = 42,41 (cm2) Bố trí cốt thép chịu lực theo phương đứng 6φ30 cốt thép CII, Ra = 2700 (kg/cm2) Bố trí cốt thép chịu lực theo phương ngang 6φ12 cốt thép CII, Ra = 2700 (kg/cm2) - Cốt thép cho diện tích Fa’ = 42,41 (cm2) Sinh viên: Phạm Quang Tuấn Lớp: Hải Phòng 114 GVHD: 1.TS. Nguyễn Ngọc Thắng 2. ThS. Chu Thị Xuân Hoa ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế cụm đầu mối CT thủy điện Đăk Psi Bố trí cốt thép chịu lực theo phương đứng 6φ30 cốt thép CII, Ra = 2700 (kg/cm2) Bố trí cốt thép chịu lực theo phương ngang 6φ12 cốt thép CII, Ra = 2700 (kg/cm2) 3. Tại mặt cắt đáy tường - Cốt thép cho diện tích Fa = 48,25 (cm2) Bố trí cốt thép chịu lực theo phương đứng 6φ32 cốt thép CII, Ra = 2700 (kg/cm2) Bố trí cốt thép chịu lực theo phương ngang 6φ12 cốt thép CII, Ra = 2700 (kg/cm2) - Cốt thép cho diện tích Fa’ = 42,41 (cm2) Bố trí cốt thép chịu lực theo phương đứng 6φ30 cốt thép CII, Ra = 2700 (kg/cm2) Bố trí cốt thép chịu lực theo phương ngang 6φ12 cốt thép CII, Ra = 2700 (kg/cm2) - Chọn vị trí mặt cắt sát lưng tường mặt cắt nguy hiểm để bố trí cốt thép cho toàn tường cánh thượng lưu tràn: + Với cốt thép chịu lực cho 1m dài: 6φ30 + Với cốt thép cấu tạo cho 1m dài: 6φ12 Sinh viên: Phạm Quang Tuấn Lớp: Hải Phòng 115 GVHD: 1.TS. Nguyễn Ngọc Thắng 2. ThS. Chu Thị Xuân Hoa [...]... 59 3,0 59 3 ,5 594,0 0,00 1,21 3,64 7 ,58 13,7 24,1 39,9 59 ,2 59 4 ,5 5 95, 0 59 5 ,5 596,0 59 6 ,5 597,0 59 7 ,5 598,0 86,4 124,6 172,7 2 35, 1 308,7 398,2 499,1 623,7 59 8 ,5 599,0 59 9 ,5 600,0 600 ,5 601,0 601 ,5 602,0 760,7 9 05, 4 10 75, 5 1264,9 1449,3 1 652 ,6 18 45, 6 2064,9 602 ,5 603,0 603 ,5 604,0 604 ,5 6 05, 0 22 75, 6 2469 ,5 2669,0 2883,7 3093,8 3280,7 II ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH, ĐỊA CHẤT THỦY VĂN 1 Điều kiện địa chất... đập Đăk Psi5 Tuyến Qo Đak Psi5 (m3/s) 28,11 ρo Wll Wdd Wtc Vll Vdd Vtc 3 3 3 3 3 3 3 3 3 (g/m3) (10 t/n) (10 t/n) (10 t/n) (10 m /n)(10 m /n)(10 m /n) 138,9 123,13 49, 25 172,38 104,17 31,69 1 35, 86 4 Quan hệ Z ~ Q hạ lưu tại các mặt cắt công trình Bảng I.13: Quan hệ Q=F(Z) tại hạ lưu tuyến đập Đăk Psi5 Z(m) Q(m3/s) Z(m) Q(m3/s) Z(m) Q(m3/s) Z(m) Q(m3/s) 59 0,4 59 1,0 59 1 ,5 592,0 52 ,5 593,0 59 3 ,5 594,0... trị chỉ tiêu cơ lý của lớp đất Chỉ tiêu Thành phần hạt (mm) Ký hiệu P Đơn vị % >10 - - 10 -5, 0 - - 5, 16 5, 0-2,0 - - 5, 72 2,0-1,0 - - 5, 06 1,0-0 ,5 - - 12,6 0, 25- 0 ,5 - - 9,72 0,1-0, 25 - - 12 ,5 0,1-0, 05 - - 1,48 0, 05- 0,01 - - 16 ,5 0,01-0,0 05 - - 8,17 . 59 2,0 52 ,5 593,0 59 3 ,5 594,0 Q(m 3 /s) 0,00 1,21 3,64 7 ,58 13,7 24,1 39,9 59 ,2 Z(m) 59 4 ,5 5 95, 0 59 5 ,5 596,0 59 6 ,5 597,0 59 7 ,5 598,0 Q(m 3 /s) 86,4 124,6 172,7 2 35, 1 308,7 398,2 499,1 623,7 Z(m) 59 8 ,5. 623,7 Z(m) 59 8 ,5 599,0 59 9 ,5 600,0 600 ,5 601,0 601 ,5 602,0 Q(m 3 /s) 760,7 9 05, 4 10 75, 5 1264,9 1449,3 1 652 ,6 18 45, 6 2064,9 Z(m) 602 ,5 603,0 603 ,5 604,0 604 ,5 6 05, 0 Q(m 3 /s) 22 75, 6 2469 ,5 2669,0 2883,7. % >10 - - 10 -5, 0 - - 5, 16 5, 0-2,0 - - 5, 72 2,0-1,0 - - 5, 06 1,0-0 ,5 - - 12,6 0, 25- 0 ,5 - - 9,72 0,1-0, 25 - - 12 ,5 0,1-0, 05 - - 1,48 0, 05- 0,01 - - 16 ,5 0,01-0,0 05 - - 8,17 <0,0 05 - - 29 ,5 Độ ẩm tự