Thiết kế hồ chứa nước loọng luông – PA 2

Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ Thuật Công trình MỤC LỤC PHẦN I – TÀI LIỆU CƠ BẢN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH .1 1.1.Vị trí nhiệm vụ công trình---------------------------------------------------------1 1.1.1.Vị trí địa lí công trình .1 1.1.2.Nhiệm vụ công trình .1 1.2.Các điều kiện tự nhiên-----------------------------------------------------------------2 1.2.1.Điều kiện địa hình lòng hồ .2 1.2.2.Điều kiện địa chất .4 1.2.2.1.Đặc điểm địa chất hồ chứa 1.2.2.2.Đặc điểm địa chất khu vực công trình đầu mối .5 1.2.3.Điều kiện vật liệu xây dựng 14 1.2.3.1.Đất đắp 14 1.2.3.2.Vật liệu xây dựng .14 1.2.4.Điều kiện khí tượng thủy văn 15 1.2.4.1.Các đặc trưng lưu vực nghiên cứu 15 1.2.4.2.Đặc trưng khí hậu – khí tượng .15 1.3. Các điều kiện dân sinh, kinh tế-----------------------------------------------------23 1.3.1. Dân số lao động 23 1.3.2. Tình hình sử dụng đất đai, suất thu nhập 23 1.3.3. Tình hình giao thông vận tải, điện, nước sinh hoạt .24 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THÔNG SỐ HỒ CHỨA 24 2.1. Cấp công trình tiêu thiết kế---------------------------------------------24 2.1.1. Cấp công trình: 24 2.1.2. Xác định tiêu thiết kế: 25 2.2. Điều tiết hồ----------------------------------------------------------------------------25 2.2.1. Tính toán lượng bùn cát đến hồ .25 2.2.2. Dung tích chết, mực nước chết 27 2.2.3. Dung tích hiệu dụng mực nước dâng bình thường .28 2.3.Các thông số hồ chứa-----------------------------------------------------------------32 2.4. Bố trí tổng thể tuyến công trình đầu mối------------------------------------------32 2.5. Hình thức đập dâng nước------------------------------------------------------------33 2.6. Hình thức tràn xả lũ------------------------------------------------------------------33 PHẦN II – THIẾT KẾ CƠ SỞ 35 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CHỌN KHẨU DIỆN TRÀN HỢP LÝ 35 3.1. Tính toán điều tiết lũ-----------------------------------------------------------------35 3.1.1. Các phương án tính toán diện tràn .35 3.1.2. Mục đích 35 3.1.3. Nội dung tính toán .35 3.1.4. Tính toán chi tiết 37 3.2. Kích thước đập dâng---------------------------------------------------58 3.2.1. Đỉnh đập 58 3.2.2.Mái đập đập 66 Sinh viên: Nguyễn Thị Nguyên Lớp 54LT-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ Thuật Công trình 3.2.3.Thiết bị bảo vệ mái .66 3.2.4.Thiết bị tiêu nước mặt .68 3.2.5.Thiết bị thoát nước thân đập .68 3.2.6.Xử lý .69 3.2.7.Nối tiếp đập với đập với hai bờ .70 3.3. Kích thước đường tràn-------------------------------------------------70 3.3.1. Bố trí chung đường tràn 70 3.3.2. Tính toán thủy lực đường tràn ( với Qmax) .73 3.3.3. Chọn kết cấu phận 92 3.4. Tính toán khối lượng đập đường tràn------------------------------------------93 3.4.1. Tính khối lượng đập dâng 93 3.4.2. Tính toán khối lượng tràn 95 3.4.3.Tính khối lượng dốc nước 95 3.4.4.Tính khối lượng bể tiêu 96 3.4.5.Tính giá thành công trình : .96 3.5.So sánh chọn phương án-------------------------------------------------------------98 PHẦN III: THIẾT KẾ KỸ THUẬT .98 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CHI TIẾT TRÀN XẢ LŨ .99 4.1. KIỂM TRA KHẢ NĂNG THÁO--------------------------------------------------99 4.1.1. Mục đích, yêu cầu 99 4.1.2. Kiểm tra khả tháo .100 4.2. BỐ TRÍ CHUNG VÀ TÍNH TOÁN THỦY LỰC-----------------------------101 4.2.1. Vị trí hình thức bố trí tuyến tràn 101 4.2.2. Các phận .101 4.2.3. Tính toán thủy lực ngưỡng tràn .103 4.2.4. Dốc nước 105 4.2.5. Kênh dẫn hạ lưu sau tràn xả lũ .121 4.3. TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CÁC BỘ PHẬN--------------------------------------130 4.3.1. Tính toán ổn định ngưỡng tràn: 130 CHƯƠNG : THIẾT KẾ CHI TIẾT ĐẬP ĐẤT .139 5.1. Thiết kế mặt cắt đập----------------------------------------------------------------139 5.1.1. Cao trình đỉnh đập .139 5.1.2. Cấu tạo chi tiết đập .144 5.2. Tính toán thấm ổn định---------------------------------------------------------148 5.2.1. Tính toán thấm .148 5.2.2.Tính toán ổn định đập .163 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CỐNG NGẦM LẤY NƯỚC 182 6.1. Chọn tuyến hình thức cống----------------------------------------------------182 6.1.1. Chọn tuyến cống 182 6.1.2. Hình thức quy mô công trình .182 6.1.3. Sơ bố trí cống 182 6.2. Thiết kế kênh hạ lưu cống---------------------------------------------------------183 6.2.1. Thiết kế mặt cắt kênh hạ lưu 183 6.3.Tính toán diện cống-----------------------------------------------------------185 6.4.Trường hợp tính toán .185 7.Xác định bề rộng cống 186 8.Xác định chiều cao cống cao trình đặt cống 192 Sinh viên: Nguyễn Thị Nguyên Lớp 54LT-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ Thuật Công trình 9.2.Kiểm tra trạng thái chảy tiêu sau cống---------------------------------193 6.4.1. Mục đích 193 10.Trường hợp tính toán 193 11.Xác định độ mở cống 194 12.Kiểm tra trạng thái chảy cống 195 15.Tiêu sau cống .201 6.5. Chọn cấu tạo cống------------------------------------------------------------------201 6.5.1. Bộ phận cửa vào cửa 201 6.5.2. Thân cống 202 PHẦN IV: CHUYÊN ĐỀ KỸ THUẬT 205 CHƯƠMG 7: TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÂN CỐNG NGẦM 205 7.1. Mục đích trường hợp tính toán------------------------------------------------205 7.1.1. Mục đích 205 7.1.2. Trường hợp tính toán .205 7.2. Tài liệu yêu cầu thiết kế-----------------------------------------------206 7.2.1. Tài liệu .206 7.3. Xác định ngoại lực tác dụng lên cống---------------------------------------207 7.3.1. Xác định đường bão hòa thân đập .208 7.3.2. Xác định lực tác dụng lên cống .209 7.3.3. Sơ đồ lực cuối .211 7.4. Xác định nội lực tác dụng lên cống ngầm---------------------------------------213 7.4.1. Mục đích 213 7.4.2. Phương pháp tính toán 213 7.4.3. Nội dung tính toán .213 7.5. Tính toán cốt thép-------------------------------------------------------------------218 7.5.1. Số liệu tính toán .218 7.5.4.Tính toán cốt thép ngang ( cốt đai cốt xiên ) .229 7.5.4.1.Điều kiện tính toán 229 7.5.4.2.Mặt cắt tính toán 230 7.5.4.3.Nội dung tính toán .230 7.5.5.Kiểm tra nứt 232 KẾT LUẬN 236 LỜI CẢM ƠN Sau 14 tuần làm đồ án tốt nghiệp, với nỗ lực phấn đấu thân hướng dẫn, bảo tận tình thầy cô giáo môn thủy công toàn thể thầy cô giáo trường hướng dẫn bảo em Sinh viên: Nguyễn Thị Nguyên Lớp 54LT-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ Thuật Công trình suốt năm học vừa qua, đặc biệt hướng dẫn tận tình thầy giáo Thạc sĩ Nguyễn Hoàng Long, em hoàn thành đồ án tốt nghiệp mình. Với đề tài: ’’ Thiết kế hồ chứa nước Loọng Luông – PA 2’’. Thời gian làm đồ án tốt nghiệp khoảng thời gian bổ ích để em có điều kiện hệ thống lại kiến thức học giúp em biết cách áp dụng lí thuyết vào thực tế, làm quen với công việc kỹ sư thiết kế công trình thủy lợi. Đây đồ án tốt nghiệp sử dụng tài liệu thực tế công trình thủy lợi vận dụng tổng hợp kiến thức học. Dù thân cố gắng điều kiện thời gian hạn chế nên đồ án em chưa giải hết trường hợp xảy ra. Mặt khác kinh nghiệm thân trình độ hạn chế nên đồ không tránh khỏi thiếu sót. Em kính mong bảo, hướng dẫn, giúp đỡ thầy cô giáo giúp cho đồ án em hoàn chỉnh hơn, từ kiến thức chuyên môn hoàn thiện nâng cao. Em xin chân thành cảm ơn thầy cô đặc biệt thầy giáo Thạc sĩ Nguyễn Hoàng Long bảo, hướng dẫn tận tình, tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, Ngày 20 tháng năm 2014 Sinh viên: Nguyễn Thị Nguyên Lớp 54LT-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ Thuật Công trình PHẦN I – TÀI LIỆU CƠ BẢN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH 1.1. Vị trí nhiệm vụ công trình 1.1.1. Vị trí địa lí công trình Công trình Hồ chứa nước Loọng Luông dự kiến xây dựng nằm hai khe suối Loọng Luông Loọng Nghịu thuộc địa phận Loọng Luông, xã Mường Phăng, huyện Điện Biên, tỉnh Điện Biên; cách thành phố Điện Biên Phủ 27km. 21029’ vĩ độ Bắc + Vị trí cụm đầu mối có tọa độ: 103009’ kinh độ Đông. + Xã Mường Phăng có vị trí: Phía Bắc: Giáp xã Ẳng Nưa huyện Mường Ẳng Phía Nam: Giáp xã Nà Nhạn xã Tà Lèng huyện Điện Biện Phía Tây: Giáp xã Nà Tấu Phía Đông: Giáp xã Pú Ni huyện Điện Biên Đông. + Đối tượng hưởng lợi cộng đồng dân cư dân tộc Thái, Mông , Khơ Mú thuộc Loọng Luông, Loọng Nghịu, Loọng Hang, Yên, Cang, Cò Mặn. 1.1.2. Nhiệm vụ công trình Nhiệm vụ Hồ Loọng Luông: Theo định số 1028/ QĐ- UBND ngày 25/06/2009 UBND tỉnh Điện Biên việc phê duyệt Dự án đầu tư xây dựng công trình Hồ chứa nước Loọng Luông, tỉnh Điện Biên; nhiệm vụ dự án sau: + Tưới lúa vụ Mùa : 150 + Tưới lúa vụ Đông Xuân : 100 + Tạo nguồn nước cho phát triển nuôi trồng thủy sản, cấp nước sinh hoạt, tạo độ ẩm cải tạo môi trường khu vực di tích lịch sử Mường Phăng. Sơ tiêu thiết kế: + Cấp công trình: - Theo lực phục vụ: Hồ chứa Loọng Luông I có nhiệm vụ tưới cho 150 diện tích đất canh tác thuộc công trình cấp VI. - Theo đặc tính kỹ thuật hạng mục đập đất: Đập có chiều cao 15 0,3.h = 10,8 (cm) nên cấu kiện cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn. Sinh viên: Nguyễn Thị Nguyên 221 Lớp 54LT-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình Hình 7.13: Sơ đồ tính ứng suất để tính cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn Tiến hành tính toán tương tự ta có : + e: Là khoảng cách từ điểm đặt lực nén dọc N đến trọng tâm cốt thép chịu kéo Fa. e = ηe0 + 0,5h – a =30,4+0,5.40-4= 46,4 cm. + e’: Là khoảng cách từ điểm đặt lực nén dọc N đến trọng tâm cốt thép chịu nén Fa’. e’ = ηe0 – 0,5h + a’ = 30,4-0,5.40+4= 14,4 cm. Xuất phát từ công thức (các phương trình bản) sau: kn nc N ≤ mb Rn bx + ma Ra ' Fa '− ma Ra Fa x kn nc Ne ≤ mb Rnbx(h0 − ) + ma Ra ' Fa '(h0 − a ') 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’) ⇒ Fa' = kn nc Ne − mb Rnbh02 A0 ma Ra' ( h0 − a ') (VII.1) Thay giá trị vào ta có: 1,15.1.30280.46,4 − 1.90.100.36 2.0,42 => Fa' = = - 34,54 (cm2) 1,1.2700.(36 − 4) Vì Fa’ < nên ta chọn Fa’ theo điều kiện sau: + Điều kiện hàm lượng cốt thép: Fa’ = µmin.b.ho Với µmin: Hàm lượng cốt thép tối thiểu phụ thuộc vào độ mảnh cấu kiện ηb Sinh viên: Nguyễn Thị Nguyên 222 Lớp 54LT-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình λb = Trong đó: lo h lo: chiều dài tính toán cấu kiện. b: cạnh nhỏ tiết diện. => λb = 0,5.1, = 1,75. Tra bảng 4-1 sách kết cấu BTCT ta có µmin = 0,05% 0, Khi Fa’ = 0,0005.100.36 = 1,8 cm2 + Điều kiện cấu tạo: chọn Fa’ = 5φ16 = 10,05cm2. Vậy ta chọn Fa' = 5φ16, khoảng cách cốt thép 20 (cm) Bài toán trở thành xác định Fa biết Fa' điều kiện khác. Tính lại A: Đặt A = α.( 1- 0,5.α ) Ta có: A = ⇒ k n .n c .N.e − m a .R a' .Fa' .(h − a ') m b .R n .b.h 02 (VII.2) 1,15.1.30280.46,4 − 1,1.2700.10,05.(36 − 4) = 0,057 1.90.100.36 ⇒ α = − − A = − − 0,057 = 0,029 Ta thấy: α < 2.a = 0, ho chứng tỏ Fa' đạt σa' < Ra' nên lấy x = 2a' để tính Fa theo công thức: Fa = k n .n c .N.e' 1,15.1.30280.14,4 = = 5,276 ( cm2 ) . m a .R a (h o − a' ) 1,1.2700.(36 − 4) So sánh Fa > µmin.b.h0 = 1,8 cm2: Thoả mãn yêu cầu đặt ra. Điều kiện cấu tạo: Chọn Fa = 5φ16 = 10, 05 cm2. Vậy bố trí cốt thép phía cống 5φ16, khoảng cách 20cm. b, Mặt cắt qua E: Các nội lực sau: ME = 2,66(Tm); QE = (T); NE = 30,28 (T) e0 = Sinh viên: Nguyễn Thị Nguyên M 2,66 = = 0,088(m) = 8,8 (cm) . N 30,28 223 Lớp 54LT-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình Ta thấy η e0 ≤ 0,3h0 = 10,8 cm nên cấu kiện cấu kiện chịu nén lệch tâm bé. F'a Rn e' . e R'aF'a a' . . a . Rnb x N neo h h0 . . . RaFa a . . b F a Hình 7.14 : Sơ đồ tính toán cốt thép dọc trục nén lệch tâm bé Tiến hành tính toán kết sau: e = η.e0 + 0,5.h – a = 8,8 + 0,5.40 – = 24,8 (cm) . e’ = 0,5.h - η.e0 - a' = 0,5.40- 8,8- 4= 7,2 (cm) . Vớiηe0 = 8,8 > 0,2h0 = 0,2.36 = 7,2 Ta có: x = 1,8( 0,3ho - η e0 ) + α0.h0 = 1,8(0,3.36-8,8)+ 0,6.36= 25,2 cm Ta có: x < h0 nên tính gần ứng suất cốt thép Fa sau:  ηe   1.8,8  σ a = 1 −  Ra = 1 − .2700 = 2040 (KG/cm2) h0  36    ⇒ Fa' = kn nc Ne − mb Rnbx (h0 − x / 2) ma Ra' (h0 − a ' ) Thay số ta Fa’ = 1,15.1.30280.24,8 − 1.90.100.25,2.(36 − 25,2 / 2) =-20,982cm2 1,1.2700.(36 − 4) ' Ta thấy Fa < µmin bh0 = 1,8 cm2 nên chọn thép theo điều kiện cấu tao Fa = 5φ16 = 10, 05 cm2. khoảng cách cốt thép 20cm. = (1.90.100.25,2 + 1,1.2700.10,05 − 1,15.1.30280) = −108,738 (cm2) − 1.2040 Sinh viên: Nguyễn Thị Nguyên 224 Lớp 54LT-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình Ta thấy Fa < µmin bh0 = 1,8 cm nên ta bố trí thép theo điều kiện cấu tạo Fa = 5φ16 = 10, 05 cm2. khoảng cách cốt thép 20cm. Căn vào kết tính toán cốt thép mặt cắt ta chọn bố trí cốt thép cho trần cống sau : + Cốt thép phía cống: Fngoài = 5φ16 = 10, 05 (cm2), a = 20 cm. + Cốt thép phía cống: Ftrong = 5φ16 = 10, 05 (cm2), a = 20 cm. 7.5.3.2. Tính toán cốt thép cho đáy cống a, Mặt cắt qua D: Các nội lực sau: MD = -9,42 Tm; QD = 30,47T ; ND = - 31,89 T Qua tải trọng tác dụng ta thấy cấu kiện chịu kéo lệch tâm. Trình tự tính toán sau: - Xét ảnh hưởng uốn dọc: l0 0, = = 1, 75 < 10 nên ảnh hưởng uốn dọc đến kết cấu không đáng kể, h 0, lấy η = . Độ lệch tâm e0: e0 = M 9,42 = = 0,295(m) = 29,5 (cm) . N 31,89 Ta thấy η.e0 = 29,5 > 0,3.h0 = 10,8 (cm) nên cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn. - Tính toán cốt thép sơ đồ hình 7.13: e = ηe0 + 0,5h – a = 45,5 cm. e’ = ηe0 – 0,5h + a’ = 13,5 cm. kn nc Ne − mb Rnbh02 A0 ⇒F = ma Ra' (h0 − a ') ' a Thay giá trị vào ta có: => Fa' = 1,15.1.31890.45,5 − 1.90.100.36 2.0,42 = - 33,988 (cm2) 1,1.2700.(36 − 4) Vì Fa’ < nên ta chọn Fa’ theo điều kiện sau: + Điều kiện hàm lượng cốt thép: Fa’ < µmin.b.ho = 1,8 cm2 + Điều kiện cấu tạo: chọn Fa’ = 5φ16 = 10,05cm2. Vậy ta chọn Fa' = 5φ16, khoảng cách cốt thép 20 (cm) Sinh viên: Nguyễn Thị Nguyên 225 Lớp 54LT-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình Bài toán trở thành xác định Fa biết Fa' điều kiện khác. Tính lại A: Đặt A = α.( 1- 0,5.α ) k n .n c .N.e − m a .R a' .Fa' .(h − a ') Tacó: A = m b .R n .b.h 02 = 1,15.1.31890.45,5 − 1,1.2700.10,05.(36 − 4) = 0,061 1.90.100.36 ⇒ α = − − A = − − 2.0,061 = 0,063 Ta thấy: α < 2.a = 0, 2 ho chứng tỏ Fa' đạt σa' < Ra' nên lấy x = 2a' để tính Fa theo công thức: Fa = k n .n c .N.e' 1,15.1.31890.13,5 = = 5,209 ( cm2 ) . m a .R a (h o − a' ) 1,1.2700.(36 − 4) So sánh Fa > µmin.b.h0 = 1,8 cm2: Thoả mãn yêu cầu đặt ra. Điều kiện cấu tạo: Chọn Fa = 5φ16 = 10, 05 cm2. Vậy bố trí cốt thép phía cống 5φ16, khoảng cách 20cm. b, Mặt cắt qua F: Các nội lực sau: MF = 2,76 (Tm); QF = (T); NF = 31,89 (T) e0 = M 2,76 = = 0,087(m) = 8,7 (cm) . N 31,89 Ta thấy η e0 ≤ 0,3h0 = 10,8 cm nên cấu kiện cấu kiện chịu nén lệch tâm bé. Tiến hành tính toán kết sau: Theo sơ đồ hình 7.14 e = η.e0 + 0,5.h – a = 8,7 + 0,5.40 – = 24,7 (cm) . e’ = 0,5.h - η.e0 - a' = 0,5.40- 8,7- 4= 7,3 (cm) . Với ηe0 = 8,7 > 0,2h0 = 0,2.36 = 7,2 Ta có: x = 1,8( 0,3ho - η e0 ) + α0.h0 = 1,8(0,3.36-8,7) + 0,6.36= 25,38 cm Ta có: x < h0 nên tính gần ứng suất cốt thép Fa sau:  ηe   1.8,7  σ a = 1 −  Ra = 1 − .2700 = 2047,5 (KG/cm2) h 36     Sinh viên: Nguyễn Thị Nguyên 226 Lớp 54LT-C2 Đồ án tốt nghiệp ⇒ Fa' = Ngành: Kỹ thuật công trình kn nc Ne − mb Rnbx (h0 − x / 2) ma Ra' (h0 − a ' ) Thay số ta Fa’ = -42,31 cm2 Ta thấy Fa' < µmin bh0 = 1,8 cm2 nên chọn thép theo điều kiện cấu tao Fa = 5φ16 = 10, 05 cm2. khoảng cách cốt thép 20cm. = (1.90.100.25,38 + 1,1.2700.10,05 − 1,15.1.31890) = −108,227 (cm2) − 1.2047,5 Ta thấy Fa < µmin bh0 = 1,8 cm2 nên ta bố trí thép theo điều kiện cấu tạo Fa = 5φ16 = 10, 05 cm2. khoảng cách cốt thép 20cm. + Cốt thép phía cống: Fngoài = 5φ16 = 10, 05 (cm2), a = 20 cm. + Cốt thép phía cống: Ftrong = 5φ16 = 10, 05 (cm2), a = 20 cm. 7.5.3.3. Tính toán cốt thép cho bên a, Mặt cắt qua A: Các nội lực sau: MA = 9,42 (Tm); QA = 31,89 (T); NA = 30,55 (T) Xét ảnh hưởng uốn dọc: l0 = = 2,5 ≤ 10 ảnh hưởng uốn dọc không đáng kể. h 0,4 Chọn η = .  e0 = M 9,42 = = 0,308( m) = 30,8(cm) N 30,55 Ta thấy η.e0 = 30,8 > 0,3.h0 = 10,8 (cm) nên cấu kiện cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn. Tiến hành tính toán ta kết sau: e = η.e0 + 0,5.h - a = 30,8+0,5.40-4=46,8 (cm) ' e' = η.e0 - 0,5.h + a' = 30,8-0,5.40+4= 14,8 (cm) ⇒ Fa = −34,246 (cm2) Vì Fa’ < nên ta chọn Fa’ theo điều kiện sau: + Điều kiện hàm lượng cốt thép: Fa’ < µmin.b.ho = 1,8 cm2 + Điều kiện cấu tạo: chọn Fa’ = 5φ16 = 10,05cm2. Vậy ta chọn Fa' = 5φ16, khoảng cách cốt thép 20 (cm) Sinh viên: Nguyễn Thị Nguyên 227 Lớp 54LT-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình Bài toán trở thành xác định Fa biết Fa' điều kiện khác. Tính lại A: Đặt A = α.( 1- 0,5.α ) k n .n c .N.e − m a .R a' .Fa' .(h − a ') Ta có: A = =0,06 m b .R n .b.h 02 ⇒ α = − − A = − − 2.0,06 = 0,062 Ta thấy: α < 2.a = 0, 2 ho chứng tỏ Fa' đạt σa' < Ra' nên lấy x = 2a' để tính Fa theo công thức: Fa = k n .n c .N.e' 1,15.1.30550.14,8 = = 5,471 ( cm2 ) . m a .R a (h o − a' ) 1,1.2700.(36 − 4) So sánh Fa > µmin.b.h0 = 1,8 cm2: Thoả mãn yêu cầu đặt ra. Điều kiện cấu tạo: Chọn Fa = 5φ16 = 10, 05 cm2. Vậy bố trí cốt thép phía cống 5φ16, khoảng cách 20cm. b, Mặt cắt qua G: Các nội lực sau: MG = 6,22 (Tm); NG = 30,13 (T); QG= 0,251(T) e0 = M 6,22 = = 0,206(m) = 20,6(cm) N 30,13 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 + 0,5.h - a = 20,6+0,5.40-4=36,6 (cm) e' = η.e0 - 0,5.h + a' = 20,6-0,5.40+4= 4,6 (cm) ⇒ Fa' = −38,202 (cm ) + Điều kiện hàm lượng cốt thép: Fa’ < µmin.b.ho = 1,8 cm2 + Điều kiện cấu tạo: chọn Fa’ = 5φ16 = 10,05cm2. Vậy ta chọn Fa' = 5φ16, khoảng cách cốt thép 20 (cm) k n .n c .N.e − m a .R a' .Fa' .(h − a ') Ta có: A = =0,027 m b .R n .b.h 02 ⇒ α = − − A = − − 2.0,027 = 0,028 Sinh viên: Nguyễn Thị Nguyên 228 Lớp 54LT-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình Ta thấy: α < 2.a = 0, 2 ho chứng tỏ Fa' đạt σa' < Ra' nên lấy x = 2a' để tính Fa theo công thức: Fa = k n .n c .N.e' 1,15.1.30130.4,6 = = 1,677 ( cm2 ) . m a .R a (h o − a' ) 1,1.2700.(36 − 4) Ta thấy Fa < µmin bh0 = 1,8 cm2 Điều kiện cấu tạo: Chọn Fa = 5φ16 = 10, 05 cm2. Vậy bố trí cốt thép phía cống 5φ16, khoảng cách 20cm. Vậy kết cốt thép dọc chịu lực cống ngầm sau: Bảng 7.5 : Cốt thép bố trí theo phương ngang cống Thành phần Trần cống Thành cống Cốt thép phía cống Diện tích (cm2) Loại thép 10,05 5Φ16/1m 10,05 Φ 16/1m Cốt thép phía cống Diện tích (cm2) Loại thép 10,05 Φ 16/1m 10,05 Φ 16/1m Đáy cống 10,05 Φ 16/1m 10,05 7.5.4. Tính toán cốt thép ngang ( cốt đai cốt xiên ) Φ 16/1m 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. 7.5.4.1. Điều kiện tính toán Khi thỏa mãn điều kiện sau cần phải tính toán bố trí cốt đai cốt xiên cho cấu kiện: 0,6.mb4.Rk < σ1 = τo = k n .n c .Q ≤ mb3.Rkc. 0,9.b.h o (VII.3) 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 Sinh viên: Nguyễn Thị Nguyên 229 Lớp 54LT-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình 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 ) 7.5.4.2. 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 D. MD = 9,42 Tm; QD = 30,47T ; ND = 31,89 T + Với trần cống: Tính toán cho mặt cắt B. MB = 9,22 T.m ; QB = 29,71 T ; NB = 30,28T + Với thành cống: Tính toán cho mặt cắt A. MA = 9,42 (Tm); QA = 31,89 (T); NA = 30,55 (T) 7.5.4.3. Nội dung tính toán 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. Do cống dài nên không bố trí cốt đai. 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 D) Các nội lực sau: MD = 9,42 Tm; QD = 30,47T ; ND = 31,89 T 0,6.mb4.Rk = 0,6.0,9.7,5 = 4,05 (KG/cm2). τ 0= k n .nc .Q 1,15.1.30470 = = 10,815 (KG/cm2). 0,9.b.h0 0,9.100.36 mb3.Rkc = 1.11,5 = 11,5 (KG/cm2). So sánh: 0,6.mb4.Rk=4,05 < σ1 = τo = k n .n c .Q = 10,815 < mb3.Rkc=11,5. 0,9.b.h o Nên phải tính toán bố trí cốt thép xiên cho đáy cống. Sơ đồ tính toán: Sinh viên: Nguyễn Thị Nguyên 230 Lớp 54LT-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình Q C D Q B x  1= 0  1x  x 0,6m R b4 k  1a 0,5B Hình 7.15: 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 = 0,225.10,815 = 2,433 (kg/cm2) σ1X = σ1 - σ1a = 10,815 – 2,433 = 8,382 (kg/cm2) σ x 8,382 = 1x ⇒ x = .0,5.140 = 54,252 0,5b σ 10,815 Đặt cốt thép nghiêng với cấu kiện góc 450, diện tích cốt thép xiên tính theo công thức: Fx = Ω X .0,5b m a .R ax . = 0,5.54,252.(8,382 + 4,05 - 2,433).0,5.140 1,1.2700. = 4,52 (cm2) . Chọn bố trí cốt thép: Với Fx = 4,52 cm2 ta chọn 5φ12 = 5, 65(cm ) để bố trí cốt xiên cho cống bố trí cốt xiên thành lớp. Xác định vị trí cốt xiên 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: Sinh viên: Nguyễn Thị Nguyên 231 Lớp 54LT-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình (VII.4) l/2 x X σ x τ0 = σ . Ox . 0.6mb4R σ a l/2 Hình 7.16: 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: Bảng 7.6: Bảng bố trí cốt thép xiên cho mặt cắt Mặt Q cắt (T) B 29,71 A D τ0 Fx F(chọn) x1 (cm2) (cm2) (cm) 4,05 10,545 2,373 8,172 54,248 4,452 5,65 21,16 31,89 4,05 11,319 2,547 8,772 54,249 4,645 5,65 20,728 30,47 4,05 10,815 2,433 8,328 54,252 5,65 21 0,6.mb4.Rk σ1a σ1x x (T/m) (T/m) (T/m) (cm) 4,52 Vậy để thuận tiện cho việc bố trí thép xiên cho cống ta chọn mặt cắt có diện tích thép xiên lớn nhất. Do chọn diện tích thép xiên có Fx = 5ф12 =5,65 ( cm ). 7.5.5. Kiểm tra nứt Theo tiêu chuẩn kết cấu bê tông cốt thép công trình thuỷ công việc tính toán khả chịu lực phải tính toán chuyển vị, hình thành mở rộng khe nứt bê tông cốt thép giai đoạn sử dụng. Ta dùng tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn để tính toán kiểm tra nứt cho kết cấu. Sinh viên: Nguyễn Thị Nguyên 232 Lớp 54LT-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình 7.5.5.1. Mặt cắt tính toán Chọn mặt cắt có mô men lớn để tính toán kiểm tra nứt cho kết cấu. Ta tính cho mặt cắt qua D thuộc thành bên cống có giá trị nội lực ứng với tải trọng tiêu chuẩn sau: MD = 9,42 Tm; QD = 30,47T ; ND = 31,89 T Mặt cắt có: Fa = 10,05 cm2; Fa' = 10,05 cm2 Hệ số quy đổi: n = Ea = 8,75 Eb 7.5.5.2. Tính toán kiểm tra nứt a, Xác định đặc trưng quy đổi: Hình 7.17: Sơ đồ kiểm tra nứt F'a xn h0 a Fa b - Chiều cao vùng nén: xn = Trong đó: S qd (VII.5) Fqd Sqd: Mômen tĩnh tiết diện quy đổi lấy với mép biên chịu nén tiết diện quy đổi: Sqđ = 0,5b.h2 + n.( a’Fa’ + h0.Fa) Sqđ = 0,5.100.402 + 8,75.(4.10,05 + 36.10,05) = 83517,5 (cm2) Fqđ : Diện tích quy đổi tiết diện: Fqđ = b.h + n.(Fa’+Fa) = 100.40 + 8,75.(10,05 + 10,05) = 4175,875 (cm2) Vậy xn = 20 cm. - Môdun chống uốn tiết diện: Wqđ = Sinh viên: Nguyễn Thị Nguyên J qd h − xn 233 (VII.6) Lớp 54LT-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình Trong đó: Wqđ: môdun chống uốn tiết diện quy đổi lấy mép biên chịu kéo tiết diện. Jqđ: Mômen quán tính trung tâm tiết diện quy đổi. Jqđ = b.x 3n b.(h − x n )3 + + n.Fa' .(x n − a ') + n.Fa .(h − x n ) 3 = 578357,333 (cm4) Vậy Wqđ = 578357,333 = 28917,86 (cm3) 40 − 20 b, Khả chống nứt tiết diện: Với cấu kiện chịu nén lệch tâm khả chống nứt tiết diện xác Nn = định theo công thức: Trong đó: γ 1.R ck eo − Wqd Fqd (VII.7) 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 γ = 1,75; mh = ( phụ lục 13 giáo trình BTCT ) Rkc : Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn theo trạng thái giới hạn II e0 : Độ lệch tâm lực dọc: e0 = ⇒ Nn = MD 9,42 = = 0,295(m) = 29,5(cm) N D 31,89 1,75.11,5 = 25779,467( KG ) 29,5 − 28917,86 4175,875 c, Kiểm tra khả nứt : Để không xuất khe nứt thẳng góc phải thỏa mãn điều kiện: nc N c ≤ N n Nc: Lực nén dọc lệch tâm tải trọng tiêu chuẩn gây ra, ND = 31,89 (T). Vậy nC N D = 1.31890 = 31890 (KG)>Nn=25779,467(KG) Kết luận: Cấu kiện bị nứt theo phương dọc cống. Sinh viên: Nguyễn Thị Nguyên 234 Lớp 54LT-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình d, Tính bề rộng vết nứt : Do cấu kiện bị nứt nên để thoả mãn cấu kiện làm việc bình thường thì: an ≤ angh Trong đó: (VII.9) an : bề rộng khe nứt angh : Bề rộng khe nứt giới hạn Tính an theo công thức kinh nghiệm sau: an = k .c.η Trong đó: σa −σ0 .7.(4 − 100.µ ) d Ea (VII.10) 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 D (e − Z ) Fa Z σ ứng suất kéo ban đầu cốt thép trương nở bê tông: cấu kiện nằm nước lấy =200kG/cm2 µ = Fa/bh0 không lớn 2% d đường kính cốt thép (d=16mm) Thay số vào ta được: an =0,126 mm Tra tiêu chuẩn 4116-1985 ta angh =0,15 mm gh Vậy an ≤ an nên cấu kiện đảm bảo điều kiện nứt. Sinh viên: Nguyễn Thị Nguyên 235 Lớp 54LT-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình KẾT LUẬN Sau 14 tuần thực đồ án, với cố gắng thân hướng dẫn tận tình, khoa học thầy giáo - Thạc sĩ Nguyễn Hoàng Long, em hoàn thành việc thiết kế Hồ chứa nước Loọng Luông – phương án gồm nội dung sau : + Tài liệu công trình. + Thiết kế sở, chọn Btràn hợp lý. + Thiết kế kỹ thuật : Thiết kế chi tiết đường tràn Thiết kế đập dâng Thiết kế cống lấy nước. + Chuyên đề kỹ thuật : Tính toán kết cấu thân cống ngầm. Các công việc trình bày cụ thể thuyết minh kèm vẽ A1 bao gồm : mặt bằng, mặt cắt, chi tiết … hạng mục công trình. Đồ án hoàn thành nỗ lực thân giúp đỡ tận tình thầy giáo – Thạc sĩ Nguyễn Hoàng Long. Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. Hà Nội, ngày 20 tháng năm 2014 Sinh viên thực Nguyễn Thị Nguyên Sinh viên: Nguyễn Thị Nguyên 236 Lớp 54LT-C2 [...]... lớn nhất các hướng theo tần suất Hướng Tây Bắc Đông Nam Tây – Bắc Tây – Nam Đông – Bắc Đông- Nam d, Mưa Vtb (m/s) 10,5 15,9 9,3 10,9 12, 3 11,5 11,4 10,0 Cv 0,65 0,60 0,46 0,35 0,40 0,45 0,44 0,45 Cs 1,30 2, 10 1,38 1 ,23 1,00 2, 30 2, 10 1,58 V2% (m/s) 28 ,7 44,0 20 ,7 20 ,9 24 ,8 27 ,0 26 ,1 22 ,4 V4% (m/s) 24 ,8 37 ,2 18,3 18,8 22 ,3 23 ,1 22 ,5 19,6 * Lượng mưa bình quân lưu vực: Lượng mưa trung bình nhiều năm... năm 20 03 bằng nguồn vốn tài trợ EU chạy qua vùng xây dựng hồ chứa nước Bảng 1.15: Quan hệ Q ~ f(Z) hạ lưu đập Z(m) Q(m3/s) Z(m) Q(m3/s) 999,45 997,0 997 ,2 997,4 997,6 997,8 998,0 998 ,2 0 0,63 1,46 2, 49 3,89 5,44 7,19 9,16 998,6 998,8 999,0 999 ,2 999,4 999,6 999,8 1000 15 ,2 19,0 23 ,6 29 ,1 35 ,2 42, 2 50,5 59,4 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THÔNG SỐ HỒ CHỨA 998,4 11,8 2. 1 Cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế 2. 1.1... Tháng Δt (ngày ) WQ (106m3) Wq (106m3 1 2 3 4 6 30 1 .27 9 0.536 0.744 0.744 7 31 1.468 0.538 0.930 1.391 0 ,28 3 8 31 3.1 62 0.530 2. 631 1.391 2, 631 9 30 3.679 0.546 3.133 1.391 3,133 10 31 4.975 0.618 4.358 1.391 4,358 11 30 2. 500 0. 620 1.880 1.391 1,880 12 31 0.775 0.646 0. 129 1.391 0, 129 1 31 0.530 0.658 0. 127 1 .26 4 2 28 0 .26 1 0. 620 0.359 0.905 3 31 0.179 0.5 92 0.4 12 0.493 4 30 0.198 0.551 0.354 0.139... 19,9 23 ,8 25 ,3 26 ,3 25 ,8 25 ,5 24 ,6 22 ,7 19,5 16,3 22 ,2 ( U %) 83 ,2 80,6 80,3 81,8 82, 9 85,1 87,0 88,1 87,1 85,4 83,9 83,7 84,1 ( V m/s) 0,79 0,88 0,90 0,94 1 ,27 0,95 0,79 0,83 0,76 0,74 0,67 0,77 0,86 (Z m) 68,4 82, 1 96,5 90,4 92, 2 75,6 64,9 58,3 60,1 70,1 68,6 64,7 891,9 Lượng tổn thất bốc hơi được phân phối từng tháng trong năm theo tỷ lệ phân phối bốc hơi đo bằng ống Piche của trạm Điện Biên Kết... cấp nước cho các đối tượng dùng nước và được xác định theo kết quả tính toán điều tiết dòng chảy với yêu cầu dùng nước Vhd = VLượng nước đến hồ và lượng nước dùng được thống kê ở bảng dưới đây: Bảng 2. 2: Lưu lượng nước đến và nước dùng của hồ Tháng VI VII VIII IX X XI XII I II III IV V WQ (106m3) 1 .27 9 1.468 3.1 62 3.679 4.975 2. 500 0.775 0.530 0 .26 1 0.179 0.198 0.419 Sinh viên: Nguyễn Thị Nguyên 28 ... mưa tương ứng với các tần suất phục vụ thiết kế Kết quả tính toán lượng mưa một ngày lớn nhất thiết kế với các tần suất thể hiện ở bảng 1.7 Bảng 1.7: Lượng mưa 1 ngày lớn nhất thiết kế tại trạm Điện Biên Đặc trưng thống kê XTB(mm) Cv 116,4 XP % (mm) Cs P=0 ,2% P=0,5% P=1% P =2% P=10% 26 4,8 0,39 1,40 323 ,0 29 0,1 * Lượng mưa tưới thiết kế : Xp= 85% P=1,5% 24 9,9 23 9 ,2 177,0 + Trạm mưa đại biểu cho khu tưới:... ∆V 12 6 7 8 9 10 11 0.0014 0.0019 0.0019 0.0 020 0.0 023 0.0 023 0.0 021 0.0 022 0.0 024 0.0 024 0.0015 0.0009 0.0043 0.0113 0.0145 0.0145 0.0145 0.0145 0.0145 0.0139 0.0114 0.0076 0.0038 0.0013 0.0057 0.01 32 0.0165 0.0165 0.0169 0.0168 0.0167 0.0161 0.0139 0.0100 0.0053 0.0 022 1 .27 9 1.468 3.1 62 3.679 4.975 2. 500 0.775 0.530 0 .26 1 0.179 0.198 0.419 0.541 0.551 0.547 0.563 0.634 0.637 0.663 0.674 0.634 0.6 02. .. trên ta có kết quả như sau: Bảng 2. 5: Bảng thông số hồ chứa MNC (m) MNDBT(m) Vc (m3) 1009,8 1 024 ,86 0,0604.106 2. 4 Bố trí tổng thể tuyến công trình đầu mối Vhd (m3) 1,439.106 Vhồ (m3) 1,499.106 Biện pháp công trình: Xây dựng đập tạo hồ chứa trữ nước trong mùa mưa Nước được lấy từ hồ chứa qua cống, một phần tưới trực tiếp cho 125 ha khu tưới bên tả suối Loọng Luông và một phần cấp bổ sung cho 25 ha diện... Cs = 2Cv xác định được lưu lượng thiết kế với tần suất P = 85% cho tuyến hồ và tuyến đập Bảng 1.13: Kết quả xác định dòng chảy năm thiết kế Vị trí Tuyến hồ Tuyến đập dâng Qo m3/s 0,049 0,015 Cv 0, 42 0,44 Cs 0,84 0,88 Q85% m3/s 0,034 0,011 • Sinh viên: Nguyễn Thị Nguyên 22 Lớp 54LT-C2 Đồ án tốt nghiệp • Ngành: Kỹ Thuật Công trình Phân phối dòng chảy năm thiết kế: Phân phối dòng chảy năm thiết kế được... 10 + Tính toán lượng mưa tưới thiết kế: Lượng mưa tưới thiết kế : Xp=85% = 13 52, 6 mm Mô hình lượng mưa tưới thiết kế với P = 85% ghi trong bảng 1.8 Bảng 1.8: Mô hình lượng mưa tưới thiết kế với P= 85% Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 X(mm) 0,30 1,41 1,51 23 8,4 153,5 24 8,3 317,4 134,4 159,8 80,9 7,57 9,08 1 .2. 4.3 Đặc điểm thủy văn Sinh viên: Nguyễn Thị Nguyên 19 Lớp 54LT-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ . tiêu thiết kế 24 2. 1.1. Cấp công trình: 24 2. 1 .2. Xác định các chỉ tiêu thiết kế: 25 2. 2. Điều tiết hồ 25 2. 2.1. Tính toán lượng bùn cát đến hồ 25 2. 2 .2. Dung tích chết, mực nước chết 27 2. 2.3 lòng hồ 2 1 .2. 2.Điều kiện địa chất 4 1 .2. 2.1.Đặc điểm địa chất hồ chứa 4 1 .2. 2 .2. Đặc điểm địa chất khu vực công trình đầu mối 5 1 .2. 3.Điều kiện về vật liệu xây dựng 14 1 .2. 3.1.Đất đắp 14 1 .2. 3 .2. Vật. và mực nước dâng bình thường 28 2. 3.Các thông số hồ chứa 32 2.4. Bố trí tổng thể tuyến công trình đầu mối 32 2.5. Hình thức đập dâng nước 33 2. 6. Hình thức tràn xả lũ 33 PHẦN II – THIẾT KẾ CƠ