Thiết kế hồ chứa nước phước sơn – phương án i

Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư Nghành: Kỹ Thuật công trình MỤC LỤC CHƯƠNG VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 1.1. Điều kiện tự nhiên 1.1.1. Vị trí địa lý 1.1.2. Đặc điểm địa hình địa mạo .7 1.2.1.Tài liệu khí tượng thuỷ văn .7 1.2.2.Đặc điểm khí tượng .7 1.2.3. Thuỷ văn dòng chảy 1.2.4.Thuỷ văn dòng chảy bùn cát .9 1.3. Điều kiện địa chất công trình 1.3.1. Tổng quan toàn vùng: .9 1.3.2. Điều kiện địa chất khu vực lòng hồ .10 1.3.3. Điều kiện địa chất vùng công trình đầu mối 11 1.4. Địa chất thủy văn .12 1.5. Vật liệu xây dựng: 13 CHƯƠNG 16 TÌNH HÌNH DÂN SINH KINH TẾ VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA VÙNG 16 2.1. Tình hình dân sinh kinh tế: .16 2.1.1. Dân số lao động .16 2.1.2. Tình hình sản xuất nông nghiệp .16 2.1.3. Công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp 17 2.1.4. Tình hình phát triển văn hóa, xã hội y tế 18 2.2. Hiện trạng khu vực phương hướng phát triển thuỷ lợi vùng .18 2.2.1. Hiện trạng khu vực .18 2.2.2. Phương hướng phát triển 19 CHƯƠNG 20 QUY MÔ CÔNG TRÌNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ .20 3.1. Nhiệm vụ công trình 20 3.2. Quy mô công trình .20 3.3. Vị trí tuyến đầu mối .20 3.4. Xác định cấp công trình tiêu thiết kế 20 3.4.1. Xác định cấp công trình .20 3.4.2. Các tiêu thiết kế 21 CHƯƠNG 22 TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA 22 4.1. Mục đích tính toán .22 4.2. Nhiệm vụ tính toán .22 4.3. Nội dung tính toán theo phương pháp lập bảng .22 4.3.1. Số liệu: .22 4.3.2. Tính toán: .22 4.4. Kết luận .25 SVTH: Bùi Công Hoan Trang Lớp: TC44C1 Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư Nghành: Kỹ Thuật công trình CHƯƠNG 29 TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ 29 5.1. Mục đính nguyên tắc tính toán .29 5.1.1. Mục đích: .29 5.1.2. Nguyên tắc tính toán điều tiết lũ .29 5.1.3. Các phương pháp giải phương trình cân nước: 30 5.2. Nhiệm vụ tính toán .30 5.3. Nội dung tính toán theo phương pháp potapop 30 5.3.1. Cơ sở phương pháp: 30 5.3.2. Nội dung phương pháp: .30 5.4. Tính toán cụ thể: .31 5.4.1. Tài liệu tính toán: .31 5.4.2. Dạng đường trình xả lũ cửa điều tiết: 33 5.4.3. Tính toán điều tiết lũ 34 0CHƯƠNG 42 THIẾT KẾ CHI TIẾT ĐẬP ĐẤT .42 6.1. Thiết kế đập đất 42 6.1.1. Tài liệu tính toán .42 6.1.2. Xác định cao trình đỉnh đập 42 6.1.3. Mặt cắt đập 46 6.1.4. Bề rộng đỉnh đập 47 6.1.5. Bảo vệ mái: .47 6.1.6. Mái đập đập 49 6.1.7. Thiết bị thoát nước .49 6.1.8. Thiết bị chống thấm 51 6.3. Tính toán ổn định đập đất: .61 6.3.1. Mục đích tính toán: .61 6.3.2. Trường hợp tính toán: .61 6.3.3. Phương pháp tính toán: 63 6.3.4. Tính toán ổn định cho mái dốc đập: .63 CHƯƠNG 68 THIẾT KẾ TRÀN XẢ LŨ .68 7.1. Thiết kế tràn xả lũ: .68 7.1.1. Vị trí tràn xả lũ: .68 7.1.2. Hình thức qui mô tràn (Tính với Btr=35 m) 68 7.1.3. Tính toán mặt cắt tràn: 68 7.1.4. Tính toán chống thấm: .72 7.2. Hình thức quy mô công trình tràn: .74 7.2.1. Quy mô công trình phận tràn xả lũ .74 7.3. Tính toán tiêu năng: 75 7.3.1. Chọn hình thức biện pháp tiêu năng: 75 7.3.2. Tính toán cho hình thức tiêu đáy: .75 7.4. Tính toán ổn định ngưỡng tràn .79 7.4.1. Mục đích .79 7.4.2. Nguyên nhân gây ổn định: 79 7.4.3. Các trường hợp tính toán: .79 SVTH: Bùi Công Hoan Trang Lớp: TC44C1 Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư Nghành: Kỹ Thuật công trình 7.4.4. Phương pháp tính: 79 CHƯƠNG 85 THIẾT KẾ CỐNG NGẦM .85 8.1. Chọn tuyến hình thức cống: .85 8.1.1. Chọn tuyến cống: 85 8.1.2. Hình thức quy mô công trình: 85 8.1.3. Các thông số tính toán 85 8.2. Thiết kế kênh hạ lưu cống: 85 8.2.1. Thiết kế mặt cắt kênh hạ lưu: .85 8.3. Tính toán diện cống: 87 8.3.1. Trường hợp tính toán: .87 8.3.2. Xác định bề rộng cống: 88 8.3.3. Xác định chiều cao cống cao trình đặt cống: 91 8.4. Kiểm tra trạng thái chảy tiêu sau cống: .92 8.4.1. Mục đích tính toán: .92 8.4.2. Trường hợp tính toán: .92 8.4.3. Xác định độ mở cống: 93 8.4.5. Kiểm tra trạng thái chảy cống: .94 8.4.6. Tiêu sau cống: 98 8.5. Chọn cấu tạo cống ngầm: 99 8.5.1. Bộ phận cửa vào cửa ra: 99 8.5.2. Thân cống: 99 8.5.3. Tháp van cầu công tác: 101 CHƯƠNG 103 THIẾT KẾ CHUYÊN ĐỀ KỸ THUẬT .103 9.1. Mục đích trường hợp tính toán: 103 9.1.1. Mục đích tính toán 103 9.1.2. Trường hợp tính toán 103 9.2. Tài liệu yêu cầu thiết kế: 103 9.2.1. Tài liệu bản: .103 9.3. Xác định chiều cao mực nước ngầm mặt cắt tính toán: 105 9.4. Xác định lực tác dụng lên cống: .106 9.4.1. Áp lực đất lên đỉnh cống: .107 9.4.2. Áp lực đất hai bên thành cống: 108 9.4.3. Áp lực nước: .108 9.4.4. Trọng lượng thân: 108 9.4.5. Phản lực nền: 109 9.4.6. Sơ đồ lực cuối cùng: .109 9.5. Tính toán xác định nội lực cống ngầm: 110 9.5.1. Mục đích tính toán: .110 9.5.2. Phương pháp tính toán: 110 9.5.3. Tính toán nội lực: .110 9.5.4. Xác định biểu đồ mô men: .111 9.5.5. Xác định biểu đồ lực cắt: 113 9.5.6. Xác định biểu đồ lực dọc: 115 9.6. Tính toán cốt thép: .116 SVTH: Bùi Công Hoan Trang Lớp: TC44C1 Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư Nghành: Kỹ Thuật công trình 9.6.1. Số liệu tính toán: .116 9.6.2. Trường hợp tính toán: 117 9.6.3. Tính toán cốt thép dọc chịu lực: .118 9.6.4. Tính toán cốt thép ngang (cốt xiên): 124 9.7. Tính toán kiểm tra nứt: 127 9.7.1. Mặt cắt tính toán: 128 9.7.2. Tính toán kiểm tra nứt: .128 PHỤ LỤC 128 TÀI LIỆU THAM KHẢO 142 SVTH: Bùi Công Hoan Trang Lớp: TC44C1 Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư Nghành: Kỹ Thuật công trình LỜI NÓI ĐẦU Nước ta thời kì phát triển kinh tế, công nghiệp hóa, đại hóa đất nước. Muốn phát triển nông nghiệp, công nghiệp nước đóng vai trò thiếu. Bởi vậy, trọng trì phát triển hệ thống công trình Thủy lợi việc làm cần thiết. Là sinh viên Trường Đại học Thủy lợi, em cố gắng học tập rèn luyện để mai góp phần công sức nhỏ bé xây dựng đất nước ngày giàu đẹp. Để đánh giá kết rèn luyện học tập trường, em nhà trường giao đề tài tốt nghiệp “Thiết kế hồ chứa nước Phước Sơn – Phương án I” Sau 14 tuần làm đồ án, với nỗ lực thân với hướng dẫn tận tình Cô giáo, Th.s. NCS Nguyễn Lan Hương em hoàn thành đồ án tiến độ yêu cầu nhà trường. Em xin chân thành cảm ơn Cô giáo, Th.s. NCS Nguyễn Lan Hương bảo tận tình cho em thời gian làm đồ án. Cùng với em xin gửi lời cảm ơn thầy, cô giáo môn Thủy công nói riêng thầy, cô giáo trường Đại học Thủy lợi nói chung dạy dỗ, dìu dắt em suốt năm qua. Qua em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè bên động viên, giúp đỡ em suốt thời gian qua. Đồ án tốt nghiệp công trình đầu tay em nên cố gắng, kiến thức thực tế hạn chế nên đồ án khó tránh khỏi sai sót. Kính mong thầy, cô giáo thông cảm bảo thêm cho em. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày . tháng . năm 2013 Sinh viên Bùi Công Hoan SVTH: Bùi Công Hoan Trang Lớp: TC44C1 Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư Nghành: Kỹ Thuật công trình PHẦN I TÀI LIỆU THIẾT KẾ CHƯƠNG 1: VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN CHƯƠNG 2: TÌNH HÌNH DÂN SINH KINH TẾ CHƯƠNG 3: CHỈ TIÊU THIẾT KẾ CHƯƠNG 4: ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA CHƯƠNG 5: ĐIỀU TIẾT LŨ SVTH: Bùi Công Hoan Trang Lớp: TC44C1 Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư Nghành: Kỹ Thuật công trình CHƯƠNG VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 1.1. Điều kiện tự nhiên 1.1.1. Vị trí địa lý a) Vị trí hồ chứa nước Hồ chứa Phước Sơn dự kiến xây dựng suối Phước Sơn, thuộc phạm vi hành xã Ia Hdreh - huyện Krông Pa. Khu công trình đầu mối cách thị trấn Phú Túc 12km theo đường chim bay phía Tây Nam có tọa độ địa lý : 13005'50" Vĩ độ Bắc 108038'35" Kinh độ Đông b) Vị trí khu hưởng lợi Khu hưởng lợi nằm phía bờ trái suối Phước Sơnthuộc địa phận hành xã Ia Hdreh Ia Rmook, có tọa độ địa lý : Từ 13005'50" đến 13007'45" Vĩ độ Bắc Từ 108038'35" đến 108041'20" Kinh độ Đông 1.1.2. Đặc điểm địa hình địa mạo - Khu vực công trình đầu mối : Hai bên thềm suối mở rộng thành thung lũng bao bọc xung quanh dãy đồi núi cao tạo điều kiên thuận lợi cho việc xây dựng hồ chứa. - Khu hưởng lợi : Khu hưởng lợi nằm dọc theo phía bờ trái suối Phước Sơn. Địa hình khu tưới bị chia cắt mạnh suối khe tụ thuỷ. Hướng dốc khu tưới theo hướng Tây Bắc - Đông Nam phía suối Phước Sơnvới độ dốc từ 30 - 100. Hiện khu tưới chủ yếu đất gieo trồng vụ vào mùa mưa. Đặc điểm địa hình khu tưới tương đối khó khăn cho việc bố trí tuyến kênh : công trình kênh nhiều công trình tiêu nước. 1.2. Điều kiện khí tượng - thủy văn 1.2.1.Tài liệu khí tượng thuỷ văn Lưu vực Phước Sơn lưu vực nhỏ trạm quan trắc. Tuy nhiên, vùng lân cận có nhiều trạm quan trắc khí tượng : An Khê, Ayun Hạ, Cheo Reo, Krông Pa, Củng Sơn, Buôn Hồ, Krông Hnăng, Ma Đrắk, cầu 42, sông Hinh Trong trạm Krông Pa nằm cạnh khu tưới, trạm Cheo Reo gần lưu vực công trình. Các trạm có liệt tài liệu quan trắc dài, đầy đủ yếu tố. 1.2.2.Đặc điểm khí tượng Lượng mưa : Khu vực nghiên cứu, mùa mưa tháng V - VI, sau lượng mưa giảm nhỏ tháng VII để đến trung tuần tháng VIII tăng dần lên kết thúc mùa mưa vào tháng XI. Lượng mưa mùa mưa chiếm 85% tổng lượng mưa năm. Mùa khô từ tháng XII đến tháng IV năm sau, lượng mưa chiếm 15% tổng lượng mưa năm SVTH: Bùi Công Hoan Trang Lớp: TC44C1 Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư Nghành: Kỹ Thuật công trình Bảng 1-1: Lượng mưa trung bình mưa năm thiết kế (mm) Yếu tố I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Xtb (mm) 2.2 4.0 8.5 69.3 140.9 140.2 134.7 155.3 208.9 222.8 117.2 26.0 X75% 0.0 0.0 0.0 0.0 247.5 75.5 35.3 104.5 264.6 208.0 83.5 10.6 Năm 1230.5 1029.5 Mưa năm 75% phân phối theo mô hình năm 1994 đo Krông Pa Bảng 1-2: Tốc độ gió lớn theo tần suất V(m/s) Hướng 2% 22.40 20.90 23.60 20.90 23.40 23.60 27.90 21.70 Bắc Nam Đông Tây Đông - Bắc Tây - Bắc Đông - Nam Tây - nam 4% 19.00 19.60 21.60 19.40 21.80 21.3 23.9 20.00 Bảng 1-3: Phân phối tổn thất bốc (mm) Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm . 135.2 166.2 244.0 219.5 183.4 132.6 145.6 133.0 87.0 72.8 78.3 106.2 1703.8 Z 81.7 100.4 147.8 132.7 110.8 80.2 88.4 80.5 52.8 44.0 47.3 64.2 1030.9 (mm) 1.2.3. Thuỷ văn dòng chảy a) Dòng chảy năm Trên lưu vực tài liệu đo dòng chảy, để tính toán dòng chảy năm, sử dụng tài liệu đo mưa trạm Cheo reo đặc trưng dòng chảy năm lưu vực tương tự (Buôn Hồ, Củng Sơn) kết sau : Bảng 1-4: Phân phối dòng chảy năm thiết kế Tháng I II III K1 (%) 7.02 4.86 3.24 Qi (l/s) 342 237 158 W75(10 m ) 916 573 423 IV 2.7 132 342 V 2.7 132 354 VI 4.86 237 614 VII 5.4 264 707 VIII 9.73 475 1270 IX X XI XII Năm 15.14 17.30 16.22 10.83 100 739 845 792 529 407 1920 2260 2050 1420 12.849 b) Dòng chảy lũ Dòng chảy lũ tính toán từ tài liệu mưa ngày lớn trạm Cheo Reo theo hai phương pháp Xôkôlôpski cường độ giới hạn để đối chiếu lựa chọn kết sau : Bảng 1-5 : Các đặc trưng dòng chảy lũ TT SVTH: Bùi Công Hoan Đặc trưng Đơn vị Tần suất tính toán (P%) Trang Lớp: TC44C1 Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư Nghành: Kỹ Thuật công trình Lượng mưa ngày max mm Lưu lượng đỉnh lũ m3/s Tổng lượng lũ 106m3 Thời gian lũ 0,2% 389 349 3.866 6.9 1% 349 312 3.45 6.9 0,1% 892 420 4.022 6,9 1.2.4.Thuỷ văn dòng chảy bùn cát Trong khu vực có hai trạm thủy văn Củng Sơn cầu 42 (Krông Búk) có tài liệu đo bùn cát. Các tài liệu dùng để tính toán cho công trình Ayun Hạ, Ia Mlá, Ea Soup Thượng . Đối với công trình Phước Sơn, để thiên an toàn, chọn tài liệu quan trắc trạm Củng Sơn để tính toán kết sau: TT Hạng mục Dung tích bùn cát Cao trình bùn cát Đơn vị 10 m m Trị số 0.34 181,34 Cao trình tưới tự chảy:▼tưới tự chảy= 182,04 m 1.3. Điều kiện địa chất công trình 1.3.1. Tổng quan toàn vùng: Theo tài liệu đồ địa chất 1/200.000 (Loạt đồ quốc gia) sơ đồ địa chất 1/50.000 Liên đoàn địa chất thuỷ văn miền Nam (nay Liên đoàn ĐCTVĐCCT miền Trung) đặc điểm địa chất vùng dự án có nét sau : * Địa tầng : Có mặt hai thành tạo : Trầm tích phun trào hệ tầng Mang giang (T2mg) : phân bố trung tâm vùng dự án bao chiếm hầu hết diện tích lòng hồ. Thành phần gồm phần Riolit porfia, Dacit tuf chúng xen kẹp lớp mỏng bột kết, cát kết. Đá có màu xám sẫm, xám đen, xám xanh, phớt tím. Phần cát kết , kết dạng quaczit, cuội kết, sạn kết xen lẫn tập riolit, penzit có màu xám sẫm nhiều đốm trăng kiến trúc ban tinh, cấu tạo dạng dòng chảy. Đá cứng nứt nẻ. Các thành tạo hỗn hợp trầm tích đệ tứ : (adpQ): thành tạo phổ biến vùng chúng phân bố bên sừơn thung lũng thềm suối, thành tạo từ sản phẩm sườn tích tàn tích, đôi nơi gặp lũ tích. Thành phần gồm cát, bột, sét dăm sạn sản phẩm tái trầm tích từ nguồn phong hoá trâm tích phun trào hệ tầng Mang Giang Granite thượng nguồn. Bề dày tổng cộng -7 m. - Mắc ma xâm nhập (GTvc) : phân bố phía tây vùng dự án, đầu nguồn suối Ea Dréh, chúng bao gồm pha mac ma xâm nhập hệ tầng Vân Canh tuổi Trias. Thành phần gồm Granite – biotit, granitbiotithorblen granithorblen. đá có màu xám trắng, cứng nứt nẻ. SVTH: Bùi Công Hoan Trang Lớp: TC44C1 Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư Nghành: Kỹ Thuật công trình - Hoạt động kiến tạo đứt gãy : Vùng nghiên cứu nằm phần rìa trũng địa hào sông Ba. Với diện tích nhỏ đứt gãy đáng kể. Có thể nói vùng dự án ổn định kiến tạo đối vơí công trình hồ chứa nhỏ. 1.3.2. Điều kiện địa chất khu vực lòng hồ a) Đặc điểm địa mạo : Khu vực lòng hồ Phước Sơn thung lũng suối lớn, xung quanh bao bọc dãy đồi núi có sườn dốc, bề mặt địa hình lòng hồ bị phân cắt mạnh khe rãnh thuộc dòng tạm thời. Độ cao địa hình dao động từ 169,0 đến 194,0m. Theo nguồn gốc hình thái có hai dạng địa hình sau : - Địa hình tích tụ : bao gồm thềm, bãi bồi trũng thấp phân bố dọc hai bên bờ suối Phước Sơn chân đồi thấp. Cấu tạo nên dạng địa hình trầm tích hỗn hợp đệ tứ có nguồn gốc bồi tích, sườn tích lũ tích. Thành phần thạch học cát pha, sét pha lẫn sạn sỏi có độ chọn lọc thấp. Phần mặt có lẫn nhiều mùn thực vật rễ cây. Đôi nơi gặp lớp bùn sét mỏng. - Địa hình xâm thực bóc mòn : sườn, đỉnh đồi bao quanh lòng hồ cấu tạo tàn tích, sườn tích phong hoá từ đá trầm tích phun trào hệ tầng Măng giang xâm nhập granite. Thành phần gồm cát pha, sét pha lẫn dăm vụn đá gốc, màu xám nâu, xám vàng. Hiện bề mặt địa hình diễn trình xâm thực bóc mòn. b) Địa tầng mặt cắt địa chất lòng hồ dược xác định theo tài liệu hố khoan khảo công trình đầu mối. Theo thứ tự từ xuống có thành tạo sau : - Các trầm tích đệ tứ : phân bố khắp bề mặt, gồm sét cát pha lẫn sạn sỏi, dăm vụn đá gốc bề dày biến đổi từ 1.0– 7.0m. Gồm có lớp sau : Trên cát bồi tích lòng suối chiếm khối lượng không đáng kể, chúng lòng suối Phước Sơn, thành phần chủ yếu cát hạt mịn bề dày mỏng 10 – 20 cm. Tiếp đến cát pha, sét pha phần có lẫn mùn thực vật rễ cây. Màu xám vàng xám nâu, xám đen. Cát chiếm 41 – 52%, bột 18 – 29%, sét 17- 25 % phần rải rác gặp sạn sỏi. Đất có độ ẩm trung bình. Trạng thái cứng. Bề dày 0,5 - 1,0m. Nguồn gốc sản phẩm chủ yếu sườn tích. Dưới sét pha, cát pha lẫn dăm vụn đá gốc, màu xám vàng, xám trắng. Thành phần cát 42 –53%, sét 20 – 29%, bụi 19 –25% dăm sạn 8-10%. Độ ẩm lớn, thường nằm đới bão hoà nước. Kết cấu chặt, trạng thái cứng. Nguồn gốc chủ yếu tàn tích phong hoá chỗ đá gốc trầm tích phun trào hệ tầng Mang giang. Bề dày 1,0-4,0m. - Đá gốc : Là trầm tích phun trào hệ tầng Mang Giang gồm cuội tảng kết, tuf aglomerat, phun trào đacit phorphia, riolit hỗn hợp cuội kết, cát kết gặp sét kết mà xám, xám xanh. Theo mức độ phong hoá có hai phần sau : Phần lớp phong hoá nứt nẻ, khe nứt khe nứt phong hoá dạng kín, bị lấp đầy sét bột. Đôi nơi phong hoá mạnh tạo thành khối tảng kích thước SVTH: Bùi Công Hoan Trang 10 Lớp: TC44C1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư 37.42 B 37.00 E Ngành: Kỹ thuật công trình 37.42C 37.00 G H F E 40.35C 41.81 G 38.73 D 39.28 38.73 A 39.28 40.35 B 41.81 H F 43.67 D 42.28 43.67 A 42.28 9.5.6. Xác định biểu đồ lực dọc: Hình 9.16: Sơ đồ tính toán lực dọc kết cấu Để xác định biểu đồ lực dọc N cc thanh, ta dựa vào biểu đồ lực cắt Qcc xác định trên. Bằng phương pháp tách riêng nút ta xác định lực dọc tất thanh, từ ta vẽ biểu đồ lực dọc cuối N cc. Lực dọc (N) NAB = NDC NBA = NCD Bảng 9.4: Kết tính toán lực dọc. Với tải trọng tiêu chuẩn Với tải trọng tính toán 39,28 42,28 37,42 40,35 NBC = NCB NAD = NDA Sinh viên: Bùi Công Hoan 37 38,73 41,81 43,67 Trang 115 Lớp: TC44C1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư 37 37.42 B A 39.28 38.73 Ngành: Kỹ thuật công trình 37 C D 37.42 39.28 38.73 41.81 40.35 B A 42.28 43.67 41.81 40.35 C D 42.28 43.67 9.6. Tính toán cốt thép: 9.6.1. Số liệu tính toán: Để tính toán bố trí cốt thép cho cống ngầm ta sử dụng bê tông M200 cốt thép nhóm CII để tính toán. Bảng 17 TCVN 4116-1985 ta hệ số α = 0, A0 = α (1 − 0.5α ) = 0, 42 Theo TCVN 4116-85, ta có tiêu tính toán sau: - Rn: Cường độ tính toán chịu nén bê tông theo trạng thái giới hạn I nén dọc trục, Rn = 90 KG/cm2. - Rk: Cường độ tính toán chịu nén bê tông trạng thái giới hạn I kéo dọc trục là: Rk = 7,5 KG/cm2. - Rkc: Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn bê tông theo trạng thái giới hạn II kéo dọc trục, Rkc = 11,5 KG/cm2. - Rnc: Cường độ chịu nén tiêu chuẩn bê tông theo trạng thái giới hạn II nén dọc trục, Rkc = 115 KG/cm2. - Kn: Hệ số tin cậy, với công trình cấp III, Kn= 1,15. - nc: Hệ số tổ hợp tải trọng, với tổ hợp tải trọng bản, n = 1,0. - nc: Hệ số tổ hợp tải trọng, với tổ hợp tải trọng đặc biệt, n = 0,9. - mb: Hệ số điều kiện làm việc bê tông, mb = 1,0. - ma: Hệ số điều kiện làm việc cốt thép, ma = 1,1. - Ra: Cường độ chịu kéo cốt thép, Ra = 2700KG/cm2. - Ra’: cường độ chịu nén cốt thép, Ra’ = 2700KG/cm2. - Ea: Mô dun đàn hồi cốt thép, Ea = 2,1.106 KG/cm2. - Eb: Mô dun đàn hồi ban đầu bê tông, Eb = 240.103 KG/cm2. Tiết diện tính toán hình chữ nhật bxh=100x40cm. Sinh viên: Bùi Công Hoan Trang 116 Lớp: TC44C1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành: Kỹ thuật công trình Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép miền kéo là: a = a’ = 4cm. Chiều cao hữu ích tiết diện là: h0 = h – a = 50 – = 46 (cm). Chiều dài tính toán kết cấu: - Với thành cống: l0 = 0,5H = 1,25m. - Với trần đáy cống: l0 = 0,5 B = 0,75 m. Hàm lượng cốt thép tối thiểu, theo bảng 4-1 (Trang 62) giáo trình BTCT Ta có: µmin = Fa + Fa' .100% = 0, 05% bh0 Hàm lượng cốt thép lớn µ max = 3,5% Fa, Fa’: Diện tích cốt thép miền kéo miền nén kết cấu.  Fa , Fa' > µ bh0 Yêu cầu:  '  Fa + Fa < µmax bh (9.18) 9.6.2. Trường hợp tính toán: Trong phạm vi chuyên đề ta tiến hành tính toán bố trí cốt thép cho cống theo phương ngang cống. Chọn tải trọng tính toán để bố trí cốt thép cho cống: Ta chọn trường hợp nội lực gây bất lợi cho cống mặt ổn định cường độ. Do ta chọn tải tính toán trường hợp để tính toán bố trí cốt thép cho cống. Biểu đồ nội lực để tính toán bố trí cốt thép theo phương ngang cống: 13.72 B 13.72 C 10.52 10.52 G A 14.18 E 1.41 1.67 F H 40.35 B 41.81 E G 14.18 41.81 40.35 B 41.81 40.35 C H F D 40.35C 41.81 43.67 A 42.28 43.67 D 42.28 A 42.28 43.67 D 42.28 43.67 Hinh 9.12. Biểu đồ nội lực để tính toán cốt thép cống ngầm. Các mặt cắt tính toán: Để thuận tiện cho tính việc bố trí cốt thép theo phương ngang ta tính toán cốt thép cho mặt cắt sau: Sinh viên: Bùi Công Hoan Trang 117 Lớp: TC44C1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành: Kỹ thuật công trình - Với trần cống: Chọn mặt cắt qua B mặt cắt có giá trị mômen căng lớn để tính bố trí thép phía trần cống. Chọn mặt cắt E mặt cắt có giá trị mômen căng lớn để tính toán bố trí thép phía trần cống. - Với thành bên: Chọn mặt cắt qua D mặt cắt có mô men căng lớn để tính toán cốt thép phía thành bên. Chọn mặt cắt qua H mặt cắt có giá trị mô men căng lớn để tính toán bố trí cốt thép phía thành bên cống. - Với đáy cống: Chọn mặt cắt qua A mặt cắt có mô men căng lớn để tính toán bố trí cốt thép phía cho đáy cống. Chọn mặt cắt F có mô men căng lớn để tính toán bố trí cốt thép phía đáy cống. Các độ lớn nội lực mặt cắt ghi rõ biểu đồ nội lực tính toán. 9.6.3. Tính toán cốt thép dọc chịu lực: 9.6.3.1. Tính toán bố trí cốt thép cho đáy cống: a.Mặt cắt A: Các nội lực sau: MA = 14,18 Tm; QA = 42,28 T; NA = 43,67 T Qua tải trọng tác dụng vào tiết diện ta thấy cấu kiện chịu nén lệch tâm. Trình tự tính toán sau: - Xét ảnh hưởng uốn dọc: l0 0, 75 = = 1,5 < 10 nên ảnh hưởng uốn dọc đến kết cấu không đáng kể, lấy h 0,5 η = 1. Độ lệch tâm e0: e0 = M 14,18 = = 0,3247 (m) ⇒ e0 = 32, 47 (cm). N 43, 67 Ta thấy η e0 = 32, 47 > 0,3h0 = 13,8 cm nên cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn. - Tính toán cốt thép. Sơ đồ ứng suất sau: N e' Rn a' he F'a R'a F'a a' Rn bx e h0 h Ra Fa a a Fa b Hình 9.13. Sơ đồ tính toán cốt thép dọc trục (nén lệch tâm lớn). Trong đó: e: Khoảng cách từ điểm đặt lực đến trọng tâm cốt thép chịu lực nén Fa. e = η e0 + 0,5h − a = 32, 47 + 0,5.50 − = 53, 47 (cm) Sinh viên: Bùi Công Hoan Trang 118 (9.19) Lớp: TC44C1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành: Kỹ thuật công trình e’: Khoảng cách từ điểm đặt lực đến trọng tâm cốt thép Fa’: e' = η e0 − 0,5h + a ' = 32, 47 − 0,5.50 + = 11, 47 (cm) (9.20) x : Chiều cao vùng nén cấu kiện. Xuất phát từ công thức (các phương trình bản) sau: kn nc N ≤ mb Rnbx + ma Ra ' Fa '− ma Ra Fa (9.21) x kn nc Ne ≤ mb Rnbx (h0 − ) + ma Ra ' Fa '(h0 − a ') (9.22) Đây toán xác định Fa Fa’ biết điều kiện khác cấu kiện. Điều kiện hạn chế: 2a ' ≤ x ≤ α h0 (nhằm đảm bảo xảy nén lệch tâm, ứng suất bê tông miền đạt Rn, ứng suất Fa đạt Ra, ứng suất Fa’ đạt Ra’) Chọn x = α h0 ( α = α , A = A0 ) ⇒ Fa' = ⇒ F 'a = kn nc Ne − mb Rn bh02 A0 ma Ra' (h0 − a ') 1,15.1.43670.53, 47 − 1.90.100.462.0, 42 = -42,59 (cm2) 1,1.2700.(46 − 4) (9.23) Vì Fa’ < nên ta chọn Fa’ theo điều kiện sau: Fa' ≥ µ bh0 = 0, 0005.100.36 = 1,8 (cm2) ' Theo điều kiện cấu tạo: Fa = 5φ10 = 3,93 (cm2) ' Vậy ta chọn cốt thép Fa’ theo điều kiện cấu tạo Fa = 5φ10 = 3,93 (cm2), khoảng cách cốt thép 20cm. Bài toán trở thành xác định Fa biết Fa’ điều kiện khác. Đặt A = α (1 − 0, 5α ) , từ phương trình ta có: A= A= kn nc Ne − ma Ra' Fa' (h0 − a ') mb Rnbh02 1,15.1.43670.53, 47 − 1,1.2700.3,93.(46 − 4) = 0,115 1.90.100.462 ⇒ α = − − A = − − 2.0,115 = 0,123 < Ta thấy: α < (9.24) 2a ' 2.4 = = 0, 222 h0 36 2a ' chứng tỏ Fa’ đạt ứng suất σ a ' < Ra ' . h0 Lấy x = 2a’ để tính Fa theo công thức: Sinh viên: Bùi Công Hoan Trang 119 Lớp: TC44C1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Fa = Ngành: Kỹ thuật công trình kn .nc .Ne ' 1,15.1.43670.11, 47 = = 4, 62 (cm2) ma. .Ra .(h0 − a ') 1,1.2700.(46 − 4) Ta thấy Fa > µ bh0 = 1,8 cm2 nên diện tích thép tính đạt yêu cầu. Từ kết tính Fa tra bảng ta 5φ12 có Fa=5,65 cm2 khoảng cách cốt thép 20cm. b.Mặt cắt F: Các nội lực sau: M4 = 1,67 (Tm); Q4 = (T); N4 = 43,67(T) Tiến hành tính toán tương tự mặt cắt A ta kết sau: + e0 = M 1, 67 = = 0, 0382(m) = 3,82 cm < 0,3.h0 = 13,8 cm. nên cấu kiện chịu nén N 43, 67 lệch tâm bé. Tính toán cốt thép: Sơ đồ tính ứng suất sau: Rn e' e a' F'a R'a F'a a' Rnbx N h0 e h Ra Fa a a Fa b Hình 9.14. Sơ đồ tính toán cốt thép dọc trục (nén lệch tâm bé). h + e = η e0 + − a = 3,82 + h + e ' = − η e0 − a ' = 50 − = 24,82 (cm) 50 − 3,82 − = 17,18 (cm) (9.25) (9.26) Tính toán x theo công thức gần sau: Với η e0 = 3,82 < 0, 2.h0 = 0, 2.46 = 9, Ta có: x = h − (1,8 + 0,5h / h0 − 1, 4α )η e0 x = 50 − (1,8 + 0,5.50 / 46 − 1, 4.0, 6).3,82 = 44, 26 (cm) (9.27) Ta có: x < h0 nên tính gần ứng suất cốt thép Fa sau: σ a = (1 − Sinh viên: Bùi Công Hoan η e0 1.3,82 ) Ra = (1 − ).2700 = 2475, 78( KG / cm ) h0 46 Trang 120 (9.28) Lớp: TC44C1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành: Kỹ thuật công trình Phương trình bản: x kn nc Ne ≤ mb Rnbx (h0 − ) + ma Ra' Fa' (h0 − a ') (9.29) kn nc N ≤ mb Rn bx + ma Ra' Fa' + maσ Fa (9.30) Cốt thép cấu kiện tính sau: x kn nc Ne − mb Rnbx(h0 − ) Fa' = ' ma Ra (h0 − a ') F 'a = 1,15.1.43670.24,82 − 1.90.100.44, 26.(46 − 1,1.2700.(46 − 4) (9.31) 44, 26 ) 2 = −66, 23 (cm ) Ta thấy F 'a < µmin bh0 = 1,8 cm2 nên chọn thép bố trí theo điều kiện cấu tạo Fa ' = 5φ10 = 3,93 cm2. Khoảng cách cốt thép 20cm. Fa = − Fa = − (mb Rn bx + ma Ra' Fa' − kn nc N ) maσ a (9.32) (1.90.100.44, 26 + 1,1.2700.3,93 − 1,15.1.43670) = −132,11 cm2 1,1.2475, 78 Fa < nên ta chọn bố trí cốt thép theo điều kiện bố trí thép cấu tạo, (chọn mặt cắt A) ta chọn cốt thép Fa theo điều kiện cấu tạo Fa = 5φ10 = 3,93 (cm2), khoảng cách cốt thép 20cm. Căn vào kết tính toán cốt thép cho hai mặt cắt ta có kết bố trí cốt thép cho đáy cống sau: + Cốt thép phía cống: Fngoài = 5φ10 = 3,93 (cm2), a = 20 cm. + Cốt thép phía cống: Ftrong = 5φ12 = 5, 65 (cm2), a = 20 cm. 9.6.3.2. Tính toán bố trí cốt thép cho thành bên cống: c.Mặt cắt D: Các nội lực sau: MD = 14,18(Tm); QD = 43,67 (T); ND = 42,28 (T) Xét ảnh hưởng uốn dọc: l0 1,15 = = 2,3 ≤ 10 nên ảnh hưởng uốn dọc với cấu kiện không đáng kể. h 0,5 Chọn η = . Sinh viên: Bùi Công Hoan Trang 121 Lớp: TC44C1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành: Kỹ thuật công trình e0 = M = 0,3247 (m) = 32,47 (cm) N Ta thấy η e0 = 32, 47 ≥ 0,3h0 = 13,8cm nên cấu kiện cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn. Tiến hành tính toán tương tự kết sau: e = η e0 + 0,5h − a = 53, 47 (cm) e ' = η e0 − 0,5.h + a ' = 11, 47 (cm) ⇒ Fa' = −43, 28 (cm2) Chon Fa' = 5φ10 = 3,93 (cm2) ⇒ A = 0,1108 ⇒ α = 0,118 < 2a ' = 0, 222 h0 ⇒ Fa = 4, 47 (cm2) Ta thấy Fa > µ bh0 = 1,8 cm2 nên diện tích thép tính đạt yêu cầu. Chọn thép bố trí Fa = 5φ12 = 5, 65 cm2. khoảng cách cốt thép 20cm. a. Mặt cắt H: Các nội lực sau: MH = 10,52 (Tm); NH = 41,32 (T) e0 = M = 0, 2546 (m) = 25,46 (cm) N Ta thấy η e0 ≥ 0,3h0 = 10,8 cm nên cấu kiện cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn. Tiến hành tính toán tương tự kết sau: e = η e0 + 0,5h − a = 46, 46 (cm) e ' = η e0 − 0,5.h + a ' = 4, 46 (cm) ⇒ Fa' = −46, 42 (cm2) ' Chon Fa = 5φ10 = 3, 93 (cm2) ⇒ A = 0, 09 ⇒ α = 0, 094 < 2a ' = 0, 222 h0 ⇒ Fa = 1, 70 (cm2) Ta thấy Fa < µ minbh0 = 1,8 cm2 chọn theo điều kiện cấu tạo Fa = 5φ10 = 3,93 cm2. Khoảng cách cốt thép 20cm. Căn vào kết tính toán cốt thép cho hai mặt cắt ta có kết bố trí cốt thép cho thành bên cống sau: Sinh viên: Bùi Công Hoan Trang 122 Lớp: TC44C1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành: Kỹ thuật công trình + Cốt thép phía cống: Fngoài = 5φ10 = 3,93 (cm2), a = 20 cm. + Cốt thép phía cống: Ftrong = 5φ12 = 5, 65 (cm2), a = 20 cm. 9.6.3.3. Tính toán bố trí thép cho trần cống: a. Mặt cắt B: Các nội lực sau: MB= 13,72 (Tm); QB = 40,35(T); NB = 41,81 (T) Xét ảnh hưởng uốn dọc: l0 0, 75 = = 1,5 ≤ 10 nên ảnh hưởng uốn dọc với cấu kiện không đáng kể. h 0,5 Chọn η = . e0 = M = 0,3282 (m) = 32,82 (cm) N Ta thấy η e0 ≥ 0,3h0 = 13,8 cm nên cấu kiện cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn. Tiến hành tính toán tương tự kết sau: e = η e0 + 0,5h − a = 53,82 (cm) e ' = η e0 − 0,5.h + a ' = 11,82 (cm) ⇒ Fa' = −43, 38 (cm2) ' Chon Fa = 5φ10 = 3, 93 (cm2) ⇒ A = 0,110 ⇒ α = 0,1168 < 2a ' = 0, 222 h0 ⇒ Fa = 4,56 (cm2) Ta thấy Fa > µmin bh0 = 1,8 cm2 nên chọn thép Fa = 5φ12 = 5, 65 cm2. khoảng cách cốt thép 20cm. b. Mặt cắt E: Các nội lực sau: ME = 1,41(Tm); QE = (T); NE = 41,81 (T) e0 = M = 0, 0337 (m) = 3,37 (cm) N Ta thấy η e0 ≤ 0,3h0 = 13,8 cm nên cấu kiện cấu kiện chịu nén lệch tâm bé. Tiến hành tính toán tương tự kết sau: e = η e0 + 0,5h − a = 24,37 (cm) e ' = 0,5h − η e0 − a ' = 17, 63 (cm) Sinh viên: Bùi Công Hoan Trang 123 Lớp: TC44C1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành: Kỹ thuật công trình Với η e0 = 3,37 < 0,3h0 = 0,3.46 = 13,8 Ta có: x = h − (1,8 + h − 1, 4α )η e0 2h0 x = 50 − (1,8 + 50 − 1, 4.0,6).1.3,37 = 44,93 (cm) 2.46 Ta có: x < h0 nên tính gần ứng suất cốt thép Fa sau: σ a = (1 − η e0 1.3,37 ) Ra = (1 − ).2700 = 2502,20 (KG/cm2) h0 46 ⇒ Fa' = −66,90 (cm2) Ta thấy Fa' < µminbh0 = 1,8 cm2 nên chọn thép theo điều kiện cấu tao Fa = 5φ10 = 3,93 cm2. khoảng cách cốt thép 20cm. ⇒ Fa = −133, 69 (cm2) Ta thấy Fa < µ bh0 = 1,8 cm2 nên ta bố trí thép theo điều kiện cấu tạo Fa = 5φ10 = 3,93 cm2. khoảng cách cốt thép 20cm. Căn vào kết tính toán cốt thép cho hai mặt cắt ta có kết bố trí cốt thép cho đáy cống sau: + Cốt thép phía cống: Fngoài = 5φ10 = 3,93 (cm2), a = 20 cm. + Cốt thép phía cống: Ftrong = 5φ12 = 5, 65 (cm2), a = 20 cm. Vậy: Kết cốt thép dọc chịu lực cống ngầm sau: Bảng 9.3. Cốt thép bố trí theo phương ngang cống. Thành phần Trần cống Thành cống đáy cống Cốt thép phía cống Diện tích (cm2) Loại thép 5φ12/1m 5,65 5φ12/1m 5,65 5φ12/1m 5,65 Cốt thép phía cống Diện tích (cm2) Loại thép 5φ10/1m 3,93 5φ10/1m 3,93 5φ10/1m 3,93 9.6.4. Tính toán cốt thép ngang (cốt xiên): Tính toán cường độ mặt cắt nghiêng cấu kiện tiến hành theo phương pháp đàn hồi phương pháp trạng thái giới hạn. Ở ta sử dụng phương pháp đàn hồi để tính. Sinh viên: Bùi Công Hoan Trang 124 Lớp: TC44C1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành: Kỹ thuật công trình 9.6.4.1. Điều kiện tính toán: Khi thỏa mãn điều kiện sau cần phải tính toán bố trí cốt xiên cho cấu kiện: 0,6.mb4.Rk < σ1 = τo = k n .n c .Q ≤ mb3.Rkc. 0,9.b.h o (9.33) Trong đó: Q: Lực cắt lớn tải trọng tính toán gây ( KG) Rkc: Cường độ chịu kéo bê tông theo trạng thái giới hạn II. Rk Cường độ chịu kéo bê tông theo trạng thái giới hạn I. mb3: Hệ số điều kiện làm việc bê tông kết cấu bê tông cốt thép, tra TCVN4116-1985 ta có mb3 = 1,0 mb4: Hệ số điều kiện làm việc bê tông không cốt thép: mb4 = 0,9 τ0 : Ứng suất tiếp lớn mặt cắt tính toán ( Kg/cm2 ) 9.6.4.2. Mặt cắt tính toán: Trên mặt cấu kiện ta chọn mặt cắt có lực cắt lớn để tính toán bố trí cốt thép ngang cho cống. Do ta cần tính toán cho mặt cắt sau: - Với đáy cống: Tính toán cho mặt cắt A. MA = 14,18 (Tm); QA = 42,28 (T); NA = 43,67 (T) - Với thành cống: Tính toán cho mặt cắt D. MD = 14,18(Tm); QD = 43,67 (T); ND = 42,28(T) - Với trần cống: Tính toán cho mặt cắt B. MB= 13,72(Tm); QB = 40,35 (T); NB = 41,81 (T) 9.6.4.3. Tính toán cốt thép ngang cho cống : Với cốt thép ngang cống ta thường bố trí cốt thép xiên nên tính toán cốt thép ngang cho cống ta tính toán bố trí cốt thép xiên cho cống mà không tính toán bố trí cốt đai cho cống. Trên mặt cấu kiện ta chọn mặt cắt có lực cắt lớn để tính toán bố trí cốt thép ngang cho cống. Do ta cần tính toán cho mặt cắt sau: a.Tính toán cốt xiên cho đáy cống (mặt cắt A) Các nội lực sau: MA = 14,18 Tm; QA = 42,28 T; NA = 43,67T 0,6.mb4.Rk = 0,6.0,9.7,5 = 4,05 (KG/cm2). τ0 = kn .nc .Q 1,15.1.42280 = = 11,34 (KG/cm2). 0,9.b.h0 0, 9.100.46 mb3.Rkc = 1.11,5 = 11,5 (KG/cm2). Sinh viên: Bùi Công Hoan Trang 125 Lớp: TC44C1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành: Kỹ thuật công trình So sánh: 0,6.mb4.Rk=4,05 < σ1 = τo = k n .n c .Q = 11,34 < mb3.Rkc=11,5. Nên phải tính 0,9.b.h o toán bố trí cốt thép xiên cho đáy cống Sơ đồ tính toán: Q A B D Q x  1= 0  1x  x 0,6m b4Rk  1a 0,5B Hình 9.15. Sơ đồ ứng suất tính toán cốt xiên. Trong đó: σ1a: Ứng suất kéo cốt dọc chịu. σ1X: Ứng suất cốt xiên phải chịu. σ1= τo: Ứng suất kéo cốt xiên cốt dọc phải chịu. Ω x : Phần diện tích biểu đồ ứng suất tiếp cốt xiên phải chịu. Do biểu đồ ứng suất kéo có dạng tam giác nên ứng suất cốt dọc chịu tính theo công thức: σ1a = 0,225. σ1 = 0,225.11,34= 2,55(kg/cm2). σ1X = σ1 - σ1a = 11,34– 2,55 = 8,79 (kg/cm2). σ − 0,6.mb4.Rk x 11,34 − 4, 05 = ⇒x= .0, 5.150 = 48, 21 (cm). 0,5b σ1 11,34 Đặt cốt thép nghiêng với cấu kiện góc 45 0, diện tích cốt thép xiên tính theo công thức: Fx = Ω x .0,5b 0,5.48, 21.(8, 79 + 4, 05 − 2,55).75 = = 4,43 (cm2). ma .Rax . 1,1.2700. (9.34) Chọn bố trí cốt thép: Với Fx = 4,43 cm2 ta chọn 5φ12 = 5, 65(cm ) để bố trí cốt xiên cho cống bố trí cốt xiên thành lớp. Sinh viên: Bùi Công Hoan Trang 126 Lớp: TC44C1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành: Kỹ thuật công trình Xác định vị trí cốt xiên: Vị trí cốt xiên xác định sau: + Xác định trọng tâm phần diện tích thép xiên Ωx + Từ trọng tâm phần diện tích thép xiên dóng lên trục dầm ta xác định vị trí lớp thép xiên Gọi khoảng cách mép trục cấu kiện tới vị trí thép xiên x1 thì: + x1 = σ X + 2.(0, 6.mb .Rk − σ 1a ) .x = 18, 41 (cm) 3.(σ X + 0, 6.mb .Rk − σ 1a ) (9.35) A x1 x  = 0  1x  x 0,6m R b4 k  1a 0,5B Hình 9.16. Sơ đồ bố trí cốt xiên. Làm tương tự tính toán bố trí cốt thép xiên cho thành cống đáy cống. Các bước tính toán tổng hợp bảng sau: Mặt cắt A D B Bảng 9.4. Xác định vị trí cốt xiên το = 0,6. M Q N x Fx x1 σ1a σ1x mb4.Rk σ1 14,18 42,28 43,67 4,05 11,34 2,55 8,79 48,21 4,43 18,41 14,18 43,67 42,28 4,05 11,43 2,57 8,86 48,43 4,47 18,45 13,72 40,35 41,81 4,05 11,20 2,52 8,68 47,88 4,36 18,35 Để thuận tiện cho việc bố trí thép xiên cho cống mặt cắt trên, ta chọn mặt cắt có diện tích thép xiên lớn để bố trí cho mặt cắt trên. Do ta chọn diện tích thép xiên là: Fx = φ12 = 5,65 cm2 . 9.7. Tính toán kiểm tra nứt: Theo tiêu chuẩn kết cấu bê tông cốt thép công trình thủy công việc tính toán khả chịu lực phải tính toán chuyển vị, hình thành mở rộng khe nứt cấu kiện BTCT giai đoạn sử dụng. Sinh viên: Bùi Công Hoan Trang 127 Lớp: TC44C1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành: Kỹ thuật công trình Ta dùng tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn để tính toán kiểm tra nứt cho kết cấu có xét đến tác động dài hạn tải trọng. 9.7.1. Mặt cắt tính toán: Chọn mặt cắt có mô men lớn để tính toán kiểm tra nứt cho kết cấu. Ta tính toán cho mặt cắt qua D thuộc thành bên cống có giá trị nội lực ứng với tải trọng tiêu chuẩn sau: MD = 14,18 (Tm); QD = 43,67 (T); ND = 42,28 (T) Mặt cắt tính toán có: Fa = 5,56 cm2; Fa’ = 3,93 cm2; Hệ số quy đổi: n = Ea 2,1.106 = = 8, 75 Eb 240.103 (9.36) 9.7.2. Tính toán kiểm tra nứt: 9.7.2.1. Xác định đặc trưng quy đổi: Sơ đồ tính toán: F'a xn h0 a b Fa Hình 9.17. Sơ đồ kiểm tra nứt. - Chiều cao vùng nén: xn = S qd (9.37) Fqd Trong đó: Sqd: Mô hình tĩnh quy đổi tiết diện. S qd = 0,5bh + n(a '.Fa' + h0 Fa ) (9.38) = 0,5.100.502 + 8, 75(4.3,93 + 46.5, 65) = 127436,39 (cm3) Fqd: Diện tích quy đổi diện tích tiết diện. Fqd = bh + n ( Fa + Fa' ) (9.39) = 100.50 + 8, 75.(5, 65 + 3,93) = 5083,825 (cm2) Sinh viên: Bùi Công Hoan Trang 128 Lớp: TC44C1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư ⇒x= - 127436,39 = 25 (cm) 5083,825 Tính mômen quán tính quy đổi tiết diện: J qd = = - Ngành: Kỹ thuật công trình b b xn + (h − xn )3 + nFa' ( xn − a ') + nFa (h0 − xn ) 3 (9.40) 100 100 .25 + .(50 − 25)3 + 8,75.3,93.(25 − 4) + 8, 75.5, 65.(46 − 25)2 = 1078633,492 3 Tính môdun chống uốn tiết diện. Wqd = J qd h − xn = 1078633, 492 = 43145,34 (m3) 50 − 25 (9.41) 9.7.2.2. Khả chống nứt tiết diện: Với cấu kiện chịu nén lệch tâm khả chống nứt cho tiết diện xác định theo công thức sau: Nn = γ Rkc e0 − Wqd Fqd (12.42) Trong đó: Nn: Lực nén dọc lệch tâm mà tiết diện chịu xảy nứt. γ : Hệ số kể đến biến dạng dẻo bê tông vùng kéo, γ = mhγ . Với mặt cắt chữ nhật chọn γ = 1, 75 Rkc : Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn theo trạng thái giới hạn II e0 : Độ lệch tâm lực dọc: e0 = ⇒ Nn = M D 14,18 = = 0,3354 (m) = 33,54(cm) N D 42, 28 1, 75.11,5 33,54 = 34658,28 − 43145,34 5083,825 (KG) 9.7.2.3. Kiểm tra nứt: Để không xuất khe nứt thẳng góc phải thỏa mãn điều kiện: nc N D ≤ N n (9.43) Nc: Lực nén dọc lệch tâm tải trọng tiêu chuẩn gây ra, ND = 42,28 (T). Vậy nc .N D = 42280( KG ) > N n = 34658, 28( KG ) Sinh viên: Bùi Công Hoan Trang 129 Lớp: TC44C1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành: Kỹ thuật công trình Kết luận: Cấu kiện bị nứt theo phương dọc cống. 9.7.2.4. Tính bề rộng vết nứt Do cấu kiện bị nứt nên để thoả mãn cấu kiện làm việc bình thường thì: an ≤ angh (9.44) Trong đó: an : bề rộng khe nứt angh : Bề rộng khe nứt giới hạn Tính an theo công thức kinh nghiệm sau: an = k .c.η σa −σ0 .7.(4 − 100.µ ) d Ea (9.45) Trong đó: an : Bề rộng khe nứt k: Hệ số lấy cấu kiện chịu uốn, 1,2 cấu kiện chịu kéo C: Hệ số xét đến tính chất tác dụng tải trọng: tải trọng ngắn hạn; 1,3 tải dài hạn η : Hệ số xét đến bề mặt cốt thép: 1,4 thép sợi trơn; thép có gờ; 1,3 thép trơn; 1,2 thép sợi có gờ dây bện σ a Ứng suất cốt thép σ a = N c (e − Z1 ) Fa Z1 σ ứng suất kéo ban đầu cốt thép trương nở bê tông: cấu kiện nằm nước lấy =200kG/cm2 µ = b / h0 không lớn 2% d đường kính cốt thép (d=12mm) Thay giá trị vào công thức (9.45) ta được: an =0,11 mm Tra tiêu chuẩn 4116-1985 ta angh =0,15 mm Vậy: an ≤ angh nên cấu kiện đảm bảo điều kiện nứt Hà Nội, Ngày … tháng … năm 2013 Bùi Công Hoan Sinh viên: Bùi Công Hoan Trang 130 Lớp: TC44C1 [...]... nước: Hiện nay có rất nhiều phương án khác nhau tính toán i u tiết lũ bằng kho nước Tất cả các phương pháp này đều dựa trên cùng một nguyên lý chung Tuy nhiên sự khác nhau của các phương pháp thể hiện ở cách gi i hệ phương trình cân bằng nước và thủy lực công trình xả Một số phương pháp tính toán i u tiết lũ hiện nay hay dùng là: phương pháp thử dần, phương pháp đồ gi i pôtapôp, phương pháp đồ gi i. .. th i đoạn tính toán - V1 , V2 là thể tích nước trong kho đầu và cu i th i đoạn tính toán Trong phương trình trên các đ i lượng đã biết gồm có th i đoạn tính toán, lưu lượng đến đầu và cu i th i đoạn tính toán, lưu lượng xả đầu th i đoạn tính toán, thể tích nước trong kho đầu th i đoạn tính toán Còn các đ i lượng chưa biết gồm có hai đ i lượng là lưu lượng xả, và dung tích hồ ở cu i th i đoạn tính toán... 88.2 7 SVTH: B i Công Hoan Trang 19 VIII IX X XI XII 595 595 700 Lớp: TC44C1 Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư Nghành: Kỹ Thuật công trình CHƯƠNG 3 QUY MÔ CÔNG TRÌNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ 3.1 Nhiệm vụ công trình - Cấp nước tư i phục vụ nông nghiệp - Cấp nước sinh hoạt cho nhân dân vùng dự án - Giảm lũ cho hạ lưu trong mùa lũ - Kết hợp nu i trồng thủy sản trong lòng hồ - Tăng lượng nước ngầm cho sinh hoạt, tạo... SVTH: B i Công Hoan Trang 21 Lớp: TC44C1 Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư Nghành: Kỹ Thuật công trình CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN I U TIẾT HỒ CHỨA 4.1 Mục đích tính toán Mục đích của việc tính i u tiết hồ là tìm ra m i quan hệ giữa quá trình lưu lượng chảy đến, quá trình lưu lượng chảy ra kh i hồ và sự thay đ i mực nước hoặc dung tích kho nước theo th i gian 4.2 Nhiệm vụ tính toán Xác định dung tích nước hiệu dụng... 0.351 0.389 0.860 1.881 0.509 1.492 3.061 1.569 0.676 1.453 0.777 0.792 13.332 VII VIII 0.792 1.455 2.855 10.445 6.015 47.69 1 8.903 Trang 26 3.55 1 Lớp: TC44C1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành: Kỹ thuật công trình Bảng 4.2 : Tính Vh có kể đến tổn thất lần 1 Thán g -1 WQ (106m3 ) -2 Wq (106m3 ) -3 VII VIII IX X XI XII I II III IV V VI 0.778 1.399 2.107 2.490 2.258 1.559 1.008 0.631 0.466 0.351 0.389 0.676 0.115... trồng thấp mà đ i sống của đồng bào còn nhiều khó khăn, số hộ thuộc diện đ i nghèo chiếm tỷ lệ cao (36%) Từ thực trạng trên cho thấy việc xây dựng công trình thủy l i Phước Sơn là hết sức cần thiết nhằm chủ động nguồn nước tư i để thâm canh tăng vụ, chuyển đ i cơ cấu cây trồng, khai thác hiệu quả nguồn t i nguyên thiên nhiên phục vụ cho công cuộc phát triển kinh tế của hai xã Ia HDreh và Ia Rmook b) Theo... Tần suất thiết kế: PTK= 1,0 % + Tần suất kiểm tra: PKT= 0,2 % + Tần suất vượt kiểm tra: PMF = 0,1% - Vận tốc gió lớn nhất thiết kế tra theo bảng 4.2 Tiêu chuẩn thiết kế đập đất 14TCN 157 – 2005 ta có P = 4% - Vận tốc gió bình quân lớn nhất tra theo bảng 4.2 Tiêu chuẩn thiết kế đập đất 14TCN 157-2005 ta có P = 50% - Th i gian cho phép b i lắng của công trình T = 75 năm lấy theo Bảng 11 - Th i gian cho... i u tiết lũ bằng phương pháp pôtapôp đơn giản và thông dụng cho các b i toán i u tiết v i công trình i u xả lũ tự do - Hạn chế của phương pháp này là: th i đoạn tính toán là hằng số, không thuận tiện khi công trình xả có cửa van i u tiết vì khi đó q không chỉ phụ thuộc vào cột nước tràn H mà còn phụ thuộc và độ mở cửa van 5.4 Tính toán cụ thể: 5.4.1 T i liệu tính toán: + Quan hệ Z~V vùng lòng hồ. .. là cấp II SVTH: B i Công Hoan Trang 20 Lớp: TC44C1 Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư Nghành: Kỹ Thuật công trình 3.4.1.2 Theo nhiệm vụ công trình Hồ chứa nước Phước Sơn có nhiệm vụ tư i cho 600 ha diện tích đât nông nghiệp, hoa màu, cây ăn quả và cây công nghiệp Tra bảng 1 – Phân cấp công trình Thủy l i QCVN 04-05-2012 xác định được công trình cấp IV Cung cấp nước v i lưu lượng 0,407(m 3 /s) Tra bảng 1 – Phân... kh i kho nước - F: diện tích mặt thoáng của kho nước - t: th i gian Viết phương trình cân bằng trên dư i dạng sai phân: Q +Q2 q + q2 ( 1 )∆ −( 1 t ) ∆ =V2 −V1 t (5.4) 2 2 Trong đó : - ∆ t là th i đoạn tính toán - Q1 , Q2 là lưu lượng đến đầu và cu i th i đoạn tính toán Sinh viên: B i Công Hoan Trang 29 Lớp: TC44C1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành: Kỹ thuật công trình - q1 , q2 là lưu lượng xả đầu và cuối . : Bảng 1-4: Phân ph i dòng chảy năm thiết kế Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm K 1 (%) 7.02 4.86 3.24 2.7 2.7 4.86 5.4 9.73 15.14 17.30 16.22 10.83 100 Q i (l/s) 342 237 158. Trang 7 Lớp: TC44C 1 Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư Nghành: Kỹ Thuật công trình Bảng 1-1: Lượng mưa trung bình và mưa năm thiết kế (mm) Yếu tố I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm Xtb (mm) 2.2 4.0. khích nhân dân định canh định cư. Bảng 2.3: Nhu cầu dùng nước t i đầu m i ĐVT : 10 3 m 3 Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII W(lúa)- (350 ha) 1050 1155 700 350 480 700 595 W(màu)- (250ha) 200