Hồ chứa nước lanh ra nằm trên sông lanh ra thuộc xã phước sơn, huyện ninh phước, tỉnh ninh thuận (bản vẽ + thuyết minh)

Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Trang 1 Nghành công trình Thủy Lợi MỤC LỤC CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH......................................5 1.1.Vị trí và nhiệm vụ công trình.....................................................5 1.1.1. Vị trí địa lý..........................................................................5 1.1.2. Nhiệm vụ công trình..........................................................6 1.2.Các điều kiện tự nhiên...............................................................7 1.2.1 Địa hình..............................................................................7 1.2.2 Điều kiện địa chất công trình.............................................7 1.2.3 Đặc điểm khí tượng thủy văn...........................................11 1.2.4 Vật liệu địa phương..........................................................17 1.3.Điều kiện dân sinh kinh tế, nhu cầu dùng nước......................19 1.3.1 Đặc điểm dân sinh............................................................19 1.3.2 Đặc điểm kinh tế..............................................................19 1.3.3 Hiện trạng thủy lợi và nông nghiệp trong khu vực dự án. 20 1.4.Cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế....................................21 1.4.1 Cấp công trình..................................................................21 1.4.2 Các chỉ tiêu thiết kế.........................................................21 CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN THỦY LỢI.................................................23 2.1.Lưạ chọn vùng tuyến xây dựng công trình..............................23 2.2.Tính toán mực nước chết của hồ.............................................24 2.2.1. Khái niệm........................................................................24 2.2.2. Tính toán cụ thể..............................................................24 2.3.Tính toán mực nước dâng bình thường và dung tích hồ..........25 2.3.1. Khái niệm........................................................................25 2.3.2. Ý nghĩa............................................................................26 2.3.3. Xác định hình thức điều tiết hồ.......................................26 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN CHỌN PHƯƠNG ÁN.................................32 3.1.Bố trí tổng thể công trình đầu mối..........................................32 3.1.1. Bố trí đập chính :.............................................................32 3.1.2. Vị trí tràn xả lũ.................................................................32 3.1.3. Vị trí cống lấy nước..........................................................32 3.2.Tính toán điều tiết lũ...............................................................33 3.2.1. Mục đích, ý nghĩa............................................................33 3.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính toán điều tiết.................33 3.2.3. Tài liệu tính toán,các phương án Btr................................33 3.2.4. Phương pháp và kết quả tính toán..................................34 3.3.Thiết kế sơ bộ đập dâng..........................................................46 3.3.1 Xác định kích thước cơ bản của đập.................................46 3.4.Thiết kế sơ bộ đường tràn........................................................52 3.4.1. Ngưỡng tràn....................................................................52 3.4.2. Dốc nước.........................................................................53 3.4.3. Tính toán tiêu năng.........................................................60 3.5.Tính toán khối lượng, chọn phương án....................................66 3.5.1 Mục đích của việc tính khối lượng các hạng mục công trình 66 Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy Lớp 47LT Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Trang 2 Nghành công trình Thủy Lợi 3.5.2 Tính toán khối lượng đập dâng.........................................67 3.5.3 Tính toán khối lượng đường tràn xả lũ..............................67 3.5.4 Tính toán giá thành và chọn phương án...........................68 CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ ĐƯỜNG TRÀN.............................................69 4.1.Bố trí chung đường tràn...........................................................69 4.1.1. Vị trí.................................................................................69 4.1.2. Hình thức và quy mô tràn................................................70 4.2.Tính toán điều tiết lũ...............................................................71 4.2.1. Tính toán cụ thể m,ε........................................................71 4.2.2. Điều tiết lũ với giá trị εm tìm được..................................72 4.3.Tính toán thủy lực đường tràn.................................................76 4.3.1. Tính toán thủy lực ngưỡng tràn.......................................76 4.3.2. Dốc nước.........................................................................77 4.4.Tính toán tiêu năng sau dốc nước...........................................82 4.4.1. Xác định lưu lượng tính toán tiêu năng...........................83 4.4.2. Tính toán kênh xả............................................................83 4.4.3. Tính toán bể tiêu năng....................................................85 4.4.4. Thiết kế đoạn nước rơi.....................................................86 4.5.Chọn cấu tạo bộ phận tràn......................................................88 4.5.1. Kênh dẫn thượng lưu.......................................................88 4.5.2. Ngưỡng tràn....................................................................89 4.5.3. Dốc nước.........................................................................91 4.5.4. Bộ phận tiêu năng...........................................................91 4.5.5. Thiết bị thoát nước..........................................................92 4.6.Tính toán ổn định các bộ phận của tràn..................................93 4.6.1. Tính toán ổn định ngưỡng tràn........................................93 4.6.2. Tính toán ổn định của tường cánh thượng lưu...............102 CHƯƠNG 5. THIẾT KẾ ĐẬP CHÍNH...............................................113 5.1.Kích thước cơ bản của đập....................................................113 5.1.1. Đỉnh đập........................................................................113 5.1.2. Mái và cơ đập................................................................114 5.1.3. Bảo vệ mái....................................................................115 5.2.Tính toán thấm......................................................................118 5.2.1. Mục đích........................................................................118 5.2.2. Các trường hợp tính toán...............................................118 5.2.3. Tính thấm cho mặt cắt lòng sông..................................119 5.2.4. Tính thấm cho mặt cắt vai phải đập..............................123 5.2.5. Tính thấm cho mặt cắt vai trái đập...............................124 5.2.6. Tính thấm cho mặt cắt thềm sông................................126 5.2.7. Tính tổng lưu lượng thấm..............................................134 5.3.Tính toán ổn định mái đập.....................................................136 5.3.1. Mục đích tính toán.........................................................136 5.3.2. Trường hợp tính toán.....................................................136 5.3.3. Tính toán ổn định bằng phương pháp cung trượt..........137 CHƯƠNG 6. THIẾT KẾ CỐNG LẤY NƯỚC......................................141 6.1.Bố trí cống.............................................................................141 Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy Lớp 47LT Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Trang 3 Nghành công trình Thủy Lợi 6.1.1. Nhiệm vụ công trình......................................................141 6.1.2. Vị trí đặt cống................................................................141 6.1.3. Hình thức cống..............................................................142 6.1.4. Sơ bộ bố trí cống...........................................................142 6.1.5. Các tài liệu cơ bản dùng cho tính toán..........................142 6.2.Thiết kế kênh hạ lưu cống.....................................................142 6.2.1. Thiết kế mặt cắt kênh...................................................142 6.2.2. Kiểm tra lưu tốc trong kênh...........................................143 6.3.Tính toán khẩu diện cống......................................................144 6.3.1. Trường hợp tính toán.....................................................144 6.3.2. Tính bề rộng cống.........................................................145 6.3.3. Xác định chiều cao cống và cao trình đặt cống.............147 6.4.Kiểm tra trạng thái chảy, tính tiêu năng................................148 6.4.1. Trường hợp tính toán.....................................................148 6.4.2. Xác định độ mở cống.....................................................149 6.4.3. Kiểm tra trạng thái chảy trong cống. ...........................151 6.5.Chọn cấu tạo cống.................................................................157 6.5.1. Bộ phận cửa vào và cửa ra............................................157 6.5.2. Thân cống......................................................................157 6.5.3. Tháp van........................................................................159 CHƯƠNG 7. CHUYÊN ĐỀ KỸ THUẬT.............................................160 TÍNH TOÁN KẾT CẤU TƯỜNG BỂ TIÊU NĂNG...............................160 7.1.Mục đích và các trường hợp tính toán...................................160 7.1.1. Mục đích........................................................................160 7.1.2. Các trường hợp tính toán...............................................160 7.2.Các tài liệu tính toán.............................................................160 7.3.Tải trọng tác dụng.................................................................162 7.3.1. Trường hợp 1: Vừa thi công xong, đất đắp sau lưng ngang đỉnh tường, có xe máy chạy ở trên bờ,chưa chịu áp lực nước. 162 7.3.2. Trường hợp 2: Tràn vừa mới xả lũ xong, mực nước trong bể bằng cao trình đáy kênh, mực nước ngoài bể bằng mực nước lúc đang xả lũ................................................................................166 7.4.Tính toán nội lực....................................................................172 7.4.1. Trường hợp 1: Bể vừa thi công xong, chưa có nước, có tải trọng xe máy...........................................................................172 7.4.2. Trường hợp 2: Tràn vừa mới xả lũ xong, mực nước trong bể bằng cao trình đáy kênh, mực nước ngoài bể bằng mực nước lúc đang xả lũ................................................................................175 7.5.Tính toán và bố trí cốt thép...................................................179 7.5.1. Tính toán kết cấu cho tường cánh tại mặt cắt sát chân tường 179 7.5.2. Tính toán kết cấu cho tường cánh tại mặt cắt lưng tường 184 7.5.3. Tính toán kết cấu bản đáy của tường cánh...................186 Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy Lớp 47LT Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Trang 4 Nghành công trình Thủy Lợi GIỚI THIỆU CHUNG Ninh Thuận là một tỉnh ven biển Nam Trung Bộ với diện tích 335,2 km2, có dân số 501.000 người gồm nhiều dân tộc cùng sinh sống, trong đó chủ yếu là dân tộc Kinh chiếm 79%, dân tộc Chăm chiếm 10%, dân tộc Raklây chiếm 9%, còn lại là các dân tộc khác. Xã Phước Sơn là một xã của huyện Ninh Phước thuộc địa bàn tỉnh Ninh Thuận. Khu vực này là một trong những vùng khô hạn nhất trong cả nước, lượng mưa trung bình nhiều năm từ 800 -1000 mm, lượng bốc hơi từ 1600 đến 1700 mm. Dân số toàn xã là 21.352 người chủ yếu là dân tộc Kinh. Nhân dân trong xã có nghề chính là nông nghiệp và trồng hoa mầu. Ngoài ra còn có nghề trồng rừng và chăn nuôi gia súc gia cầm. Xã có tiềm năng lớn về đất đai, chủ yếu là canh tác lúa và hoa mầu. Nhưng đến nay diện tích đất canh tác được tưới trên toàn xã mới đạt được khoảng 35%. Bởi vậy việc đầu tư phát triển hệ thống thủy lợi trên địa bàn là hết sức cấp bách và cần thiết. Công trình hồ chứa nước Lanh Ra hoàn thành sẽ cung cấp nước tưới cho khoảng 900 ha đất canh tác và cấp nước sinh hoạt cho khoảng 20.000 dân cư sinh sống trong vùng, chuyển đổi cơ cấu cây trồng hợp lý, tạo điều kiện phát triển kinh tế - xã hội của xã Phước Sơn nói riêng và tỉnh Ninh Thuận nói chung. Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy Lớp 47LT Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Trang 5 Nghành công trình Thủy Lợi CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH. 1.1. Vị trí và nhiệm vụ công trình. 1.1.1. Vị trí địa lý. 1.1.1.1.Công trình đầu mối. Hồ chứa nước Lanh Ra nằm trên sông Lanh Ra thuộc xã Phước Sơn, huyện Ninh Phước, tỉnh Ninh Thuận, cách thị xã Phan Rang khoảng 50 km về hướng Tây - Tây Bắc. Công trình hồ chứa nước nằm ở toạ độ địa lý: 109 02’ - 10905’ kinh độ Đông, 11033’ - 11037’ vĩ độ Bắc. Tỉnh Ninh Thuận 1.1.1.2. Diện tích khu tưới. Diện tích khu tưới bao gồm một phần diện tích trồng thuốc lá nâu, lúa mùa và bắp giống địa phương với tổng diện tích là 1.050 ha thuộc xã Phước Sơn, huyện Ninh Phước, tỉnh Ninh Thuận. Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy Lớp 47LT Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Trang 6 Nghành công trình Thủy Lợi Huyện Ninh Phước 1.1.2. Nhiệm vụ công trình. Căn cứ vào qui hoạch tổng thể của khu vực trước mắt và lâu dài, công trình hồ chứa nước Lanh Ra và hệ thống công trình thuỷ lợi có các nhiệm vụ sau: • Cung cấp nước tưới 1.050 ha đất canh tác xã Phước Sơn, huyện Ninh Phước, tỉnh Ninh Thuận với qui mô sản xuất nông nghiệp và cơ cấu cây trồng dự kiến như sau: - Lúa mùa: 274 ha; - Thuốc lá và nho: 388 ha; - Ngô bắp: 388 ha; • Cắt lũ cho vùng hạ du và giảm bớt thiệt hại về tài sản và con người cho 8 xã vùng đồng bằng của huyện Ninh Phước. • Cấp nước sinh hoạt cho khoảng 20.000 dân cư trong vùng hưởng lợi, góp phần phát triển kinh tế địa phương và nâng cao đời sống của nhân dân. • Cải tạo môi trường sinh thái ở vùng khô hạn, góp phần phát triển sản xuất, cải thiện các vấn đề xã hội ngày càng tốt hơn. Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy Lớp 47LT Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Trang 7 Nghành công trình Thủy Lợi 1.2. Các điều kiện tự nhiên. 1.2.1 Địa hình. • Tài liệu khảo sát địa hình khu vực xây dựng hồ chứa gồm có: - Bình đồ toàn bộ khu vực song Lanh Ra, tỷ lệ 1: 50000 - Bình đồ khu công trình đầu mối, tỷ lệ 1: 1000 - Mặt cắt dọc, ngang tuyến đập, tràn, cống lấy nước. • Điều kiện địa hình vùng dự kiến xây dựng hồ chứa Lanh Ra: Địa hình vùng này chủ yếu là đồi núi, về phía Tây xã Phước Sơn có các dãy núi cao trên 100 m. Về phía Bắc có dãy núi Đỏ chạy theo hướng Tây bắc Đông Nam. Về phía Nam có dãy núi La Chai chạy theo hước Tây Nam – Đông Bắc đến gần suối Lanh Ra hai dãy núi này khép lại và hạ thấp độ cao, tạo điêu kiện thuận lợi cho phép xây dựng một hồ chứa nước. • Điều kiện địa hình khu tưới: Khu tưới hồ chứa Lanh Ra là một dải đồng bằng chân núi, chuyển tiếp từ vùng núi xuống vùng đồng bằng được giới hạn từ cao độ +25m đến kênh chính Nam hệ thống thuỷ nông Nha Trinh – Lâm Cấn có độ cao +11m. - Khu tưới có cao độ, độ dốc địa hình lớn. - Địa hình dốc từ Tây sang Đông. - Mặt bằng bị chia cắt nhiều bởi hệ thống đồi và các suối. 1.2.2 Điều kiện địa chất công trình. • Điều kiện địa chất vùng lòng hồ. a. Cấu tạo địa chất: - Lớp đất mặt phổ biến trong long hồ là lớp sét pha, cát pha có mầu vàng, nâu đỏ lẫn nhiều dăm sạn, hòn, mảnh, đá lăn (Riolit, Fenzit) phong hoá mạnh, mềm bở hoặc còn khá cứng, nguồn gốc sườn tích (cdQ) phân bố chủ yếu trên các sườn núi thấp. Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy Lớp 47LT Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Trang 8 Nghành công trình Thủy Lợi - Lớp cát pha vừa có mầu nâu sẫm, trạng thái cứng, kết cấu chặt, nguồn gốc bồi sườn tích (adQ) phân bố ở các vùng trũng thấp, chủ yếu ở phía phải dọc sông Lanh Ra, chiều dày 2 ÷ 3 m. - Lớp cát cuội sỏi: Cát có hạt từ trung đến thô mầu vàng lẫn nhiều sỏi sạn tròn cạnh, khá cứng, nguồn gốc bồi tích (aQ). Lớp này phổ biến rộng khắp lòng hồ chiều dày 3 ÷ 6m. - Đá gốc trong vùng là Riolit, Fenzit thuộc đá nửa cứng , tuổi Kesta thượng (K2). b. Khả năng thấm mất nước: - Phần đá gốc Riôlít, Fenzit phong hoá, nứt nẻ mạnh có các khe nứt đã được lấp đầy bởi các xâm thực nên khả năng thấm mất nước nhỏ. - Phần lớp phủ ở lòng và thềm sông có thành phần cát cuội sỏi hạt thô, thấm mất nước mạnh, chiều dày lớn, có thể dẫn đến làm thấm mất nước lòng hồ, cần được quan tâm trong xử lý chống thấm nền đập. c. Khả năng bồi lắng, sạt lở lòng hồ : Khi hồ chứa hoạt động, bao bọc xung quanh sẽ là những triền núi, thấp có độ dốc khá nhỏ( 0 ; σmax < 1,2Rtc, vậy nền đảm bảo được khả năng về chịu tải, do đó ta chỉ cần kiểm tra về trượt phẳng. 7.3.1.3. Kiểm tra ổn định về trượt phẳng Để kiểm tra ổn định về trượt phẳng ta sử dụng công thức sau: K= tgφ .∑ G + C.F ∑P (7-4) Trong đó: φ: là góc ma sát trong của đất nền, φ = 19 o. ΣG: tổng các lực tác dụng theo phương đứng. ΣP: tổng các lực tác dụng theo phương ngang. C: Lực dính bão hoà của nền, C = 2,5(T/m 2). Ta có: K= 0,344.178, 25 + 2,5.9,5 n .K = 1,27 > [ K ] = c n = 1,15. 66, 7 m ⇒ Tường cánh đảm bảo điều kiện ổn định về trượt phẳng. 7.3.1.4. Kiểm tra điều kiện chống lật K= ∑M ∑M ct r gtr > [ K ] = 1,15 ↔ K = 376, 73 = 1, 74 > [ K ] = 1,15 215,33 7.3.2. Trường hợp 2: Tràn vừa mới xả lũ xong, mực nước trong bể bằng cao trình đáy kênh, mực nước ngoài bể bằng mực nước lúc đang xả lũ Ta tính toán cho trường hợp tràn vừa mới xả lũ với lưu lượng lớn nhất. Cao trình các mực nước trong bể bằng chiều sâu đào bể (dbể = 1,75m), mực nước ngoài tường bể tiêu năng bằng mực nước Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy Lớp 47LT Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Trang 167 Nghành công trình Thủy Lợi trong bể lúc xả lưu lượng lớn nhất (h = 7,5m so với cao trình đáy kênh hạ lưu) 7.3.2.1. Các lực tác dụng lên tường Hình 7-3: Sơ đồ tính toán ổn định tường bên (TH2) • Trọng lượng bản thân của tường: (Với γbt = 2,5 T/m2) P1 = γbt.(9,5.0,5).1= 2,5.(9,5.0,5).1 = 11,88(T) P2 = γbt.(0,5.9,5.1).1= 11,88(T) P3 = γbt.(2.3,5).1= 17,5 (T) P4 = γbt.(0,5.1.6).1= 7,5(T) P5 = γbt.(0,5.6).1 = 7,5 (T) • Trọng lượng đất tác dụng lên bản đáy: (Với γbh = 2,2T/m2) P6 = γbh(6,5.6).1= 2,2.(6,5.6).1= 85,8(T) P7 = γbh(0,5.1.6).1= 2,2.(0,5.1.6).1= 6,6(T) P9 = γtn(3.6).1= 2,2.(3.6).1= 35,46(T) Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy Lớp 47LT Trang 168 Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Nghành công trình Thủy Lợi • Trọng lượng đất tác dụng lên lưng tường theo phương thẳng đứng: P8 = γbh(0,5.9,5.1).1= 2,2.(0,5.9,5.1).1= 10,45(T) • Trọng lượng nước trong bể tiêu năng: P10 = γn.1,75.2.1 = 3,5(T) • Áp lực đất tác dụng lên tường theo phương ngang Xác định áp lực đất chủ động tác dụng lên tường theo phương pháp Rankine, với giả thiết lưng tường thẳng đứng, bỏ qua ma sát giữa đất và lưng tường. Tính hệ số áp lực đất chủ động.Kcđ Kcđ = tg2(45o – φtn/2) = tg2 (45o – 19o/2) = 0,509 • Áp lực đất chủ động trên mực nước. Ecd 1 = ( H 3 − Z 02 ). X 2 2 (7-5) Tính X1: X1 = 2.Ctn. K cd = 2.1,4. 0,509 = 1,99(T/m2) Tính Z02: Z02 = 2Ctn 2.1, 4 = = 1,90(m) γ tn K cd 1,97. 0,509 Tính X2: X2 = γtn.H3 Kcđ- X1 = 1,97.0,558.3 – 1,99 = 1,31(T/m2) Thay các giá trị tính được vào công thức (7-5) ta có Ecd 1 = (3 − 1,9).1,31 = 0,72(T/m) 2 • Áp lực đất chủ động dưới mực nước. Kcđ = tg2(45o – φbh/2) = tg2 (45o – 16030’/2) = 0,49 Ta tính qKcđ = γtnH3.0,49 = 1,97.3.0,49 =2,89>2.C bh. K cd = 2.1,1. 0, 49 = 1,54 nên sơ đồ áp lực đất tác dụng theo phương ngang có dạng như hình 7-3 + Áp lực đất tác dụng theo phương ngang lên 1m chiều dài tường chắn như sau: Ecđ2 = H2.X2 Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy (7-6) Lớp 47LT Trang 169 Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Ecd 3 = Nghành công trình Thủy Lợi H 2 .X 3 2 (7-7) Tính X3: X3 = γđn.Kcđ.H2 = (1,2-1).0,49.8 = 5,36 (T/m2) Thay các giá trị đã tính được vào công thức (7-6),(7-7) ta có: Ecđ2 = 8.1,31 = 10,48(T/m) Ecd 3 = 8.5,36 = 21,44 (T/m) 2 • Áp lực nước trong bể tiêu năng: Wn1 = 0,5.γn.H12 = 0,5.1.(1,75+1,5)2.1 = 5,28(T) Wn1 có điểm đặt cách mặt trượt một khoảng là: H1 3, 25 = = 1,08(m). 3 3 • Áp lực nước ngoài bể tiêu năng: Wn2 = 0,5.γn.H2.H2.1 = 0,5.1.8.8.1 = 32(T) • Áp lực nước đẩy nổi dưới đáy: Wđn = γn.H1.9,5 = 1.3,25.9,5 = 30,87 (T) • Áp lực thấm dưới đáy: Wth = Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy 1 .γ n .H .L.1 = 0,5.1.4,8.9,5.1 = 22,8 (T) 2 Lớp 47LT Trang 170 Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Nghành công trình Thủy Lợi Bảng 7-2: Bảng tổng hợp các lực tác dụng lên tường bên(TH2) TT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Σ Giá trị tính toán(T) Lực Giá trị tiêu chuẩn(T) Hệ số tác lệch tải dụng ← ← (+) ↓ (+) ↓ (+) (+) P1 11.88 0.95 11.29 P2 11.88 0.95 11.29 P3 17.5 0.95 16.63 P4 7.5 0.95 7.13 P5 7.5 0.95 7.13 P6 85.8 0.95 81.51 P7 6.6 0.95 6.27 P8 10.45 0.95 9.93 P9 35.46 0.95 33.69 Wn1 -5.28 1 -5.28 Wn2 32 1 32 Ecđ1 0.72 1.2 0.864 Ecđ2 9.68 1.2 11.616 Ecđ3 21.44 1.2 25.728 Wđn -30.88 1 -30.88 Wth -22.8 1 -22.80 58.56 151.16 62.928 Mômen với điểm O Tay đòn M(+) 2.5 1.9 3.0 -0.8 -1.8 -1.8 -2.8 1.6 -1.8 1.08 2.03 8.37 4 2.03 0 -1.58 28.22 21.44 49.88 M(-) -5.70 -12.83 -146.72 -17.56 15.88 -60.64 -5.70 64.96 7.23 46.46 52.23 0 36.02 322.32 -249.14 Với quy ước giá trị M có giá trị (+) khi quay ngược chiều kim đồng hồ, có giá trị (-) khi quay cùng chiều kim đồng hồ. 7.3.2.2. Tính ứng suất đáy móng Ứng suất đáy móng của tường cánh được tính theo công thức nén lệch tâm: σmax,min = ∑G ± ∑ M F o W Trong đó: ∑ G : tổng các lực thẳng đứng tác dụng lên đáy móng. ∑M 0 : tổng mômen các lực lấy đối với tâm đáy móng. F: diện tích đáy móng; F = 9,5.1 = 9,5(m 2). W: mômen chống uốn đáy móng lấy đối với trục oy đi qua tâm móng: W= Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy 1.9,52 B.L2 = = 15,042 (m3). 6 6 Lớp 47LT Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Trang 171 Nghành công trình Thủy Lợi Dựa vào kết quả ở bảng 4-16, ta có: ΣG = 151,16 (T). ΣMo = 62,93 (T.m). Thay các giá trị đã có vào công thức (4-18) ta được: σmax = 151,16 62,93 + = 20,77(T/m2). 9,5 15, 042 σmin = 151,16 62,93 = 11,05(T/m2). 9,5 15, 042  Xác định sức chịu tải của nền R Bể tiêu năng sau tràn được đặt trên nền đất. Theo kinh nghiệm thực tế với đất nền bình thường, có độ kháng cắt trung bình thì R nên lấy bằng P1/4, cụ thể: Rtc = p1/4 = Nc.C + Nq.γdn.hm + Nγ.γdn.B (7-3) Trong đó: hm: chiều sâu đặt móng, hm = 1,5m. B: chiều rộng đáy móng, B = 1m. Với φbh = 16o30’, tra bảng (7-3) giáo trình cơ học đất, trường ĐHTL ta được: Nc = 15,118 ; Nq = 4,3354 ; Nγ = 1,5732 ⇒ Rtc = 15,118.1,1 + 4,3354.(2,5-1).1,5 + 1,5732.(2,5- 1).1,5 = 29,92(T/m2). Kiểm tra ta thấy: σmin > 0 ; σmax < 1,2Rtc, vậy nền đảm bảo được khả năng về chịu tải, do đó ta chỉ cần kiểm tra về trượt phẳng. 7.3.2.3. Kiểm tra ổn định trượt phẳng Để kiểm tra ổn định về trượt phẳng ta sử dụng công thức sau: K= (tgϕ .∑ G + C.F ) ∑P (7-4) Trong đó: Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy Lớp 47LT Trang 172 Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Nghành công trình Thủy Lợi φ: là góc ma sát trong của đất nền, φ = 19 0. ΣG: tổng các lực tác dụng theo phương đứng. ΣP: tổng các lực tác dụng theo phương ngang. C: Lực dính bão hoà của nền, C = 2,5(T/m 2). Ta có:  0,334.151,16 + 2,5.9,5  n .K = 1,28 > [ K ] = c n = 1,15. ÷ 62,93 m   K=  ⇒ Tường cánh đảm bảo điều kiện ổn định về trượt phẳng. 7.3.2.4. Kiểm tra điều kiện chống lật K= ∑M ∑M ct r > [ K ] = 1,15 ↔ K = gtr 322,32 = 1, 29 > [ K ] = 1,15 249,14 ⇒ Tường cánh đảm bảo điều kiện ổn định không bị lật. 7.4. Tính toán nội lực 7.4.1. Trường hợp 1: Bể vừa thi công xong, chưa có nước, có tải trọng xe máy 7.4.1.1. Nội lực bản mặt Cường độ áp lực đất tại một độ cao Hx nào đó kể từ mặt đất qx = γ tn .K cd .H x + qK cd − 2.Ctn . K cd xác định theo công thức: (7-5) Trong đó: + γ - Dung trọng tự nhiên của đất đắp γtn = 1,97 T/m3 + ϕ - Góc ma sát trong của đất đắp ϕtn = 190 + q - Áp lực xe máy thi công q = 3 T/m2 + C - Lực dính đơn vị + Kcđ - Hệ số áp lực chủ động Ctn = 1,1T/m2 Kcđ = tg 2 (450 − ϕtn )= 2 0,509 Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy Lớp 47LT Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Trang 173 Nghành công trình Thủy Lợi Hình 7-4: Sơ đồ tính toán M, Q tại mặt cắt chân tường (TH1). Tại đỉnh bản mặt có Hx1 = 0m. Tại mặt cắt giữa tường Hx2 = 4,75m. Tại đáy bản mặt có Hx3 = 9,5m. Thay các số liệu tính toán vào công thức (7-5) ta có các giá trị tương ứng sau: q1 = 1,97.0,509.0 + 3.0,509 - 2.1,4. 0,509 = -0,47(T/m). q2 = 1,97.0,509.4,75 + 3.0,509 - 2.1,4. 0,509 = 4,29(T/m). q3 = 1,97.0,509.9,5 + 3.0,509 - 2.1,4. 0,509 = 9,06(T/m). Ta có công thức tính mô men tại mặt cắt giữa tường và mặt cắt tại ngàm: MB = Mng = 1 1 1 1 .n.q2 .( H x 2 − Z 0 ) 2 . = .1, 2.(4, 75 − 0, 47) 2 . = 3,66(T.m) 2 3 2 3 H 1 1 9,5 n.q3 .H 3 . 3 = 1, 2.9,5. = 163,53(T.m) 2 3 2 3 Ta có công thức tính lực cắt tại mặt cắt giữa tường và mặt cắt tại ngàm: QB = 1 1 .n.q2 .( H x 2 − Z 0 ) = .1, 2.(4, 75 − 0, 47) = 2,57(T). 2 2 Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy Lớp 47LT Trang 174 Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Qng = Nghành công trình Thủy Lợi 1 1 n.q3 .H 3 . = 1, 2.9,5 = 5,7(T). 2 2 Ta có lực dọc tại ngàm: NB = P1 P2 + = 8,91 (T). 2 4 Nng = P1 + P2 = 11,88 +11,88 = 23,76(T) Trong đó n: Hệ số vượt tải.Tra bảng (6-1) TCXDVN 285-2002 ta có n = 1,2. 7.4.1.2. Nội lực bản đáy - Tải trọng tác dụng trực tiếp lên tấm bản đáy bao gồm trọng lượng bản thân, trọng lượng đất, và tải trọng ngoài. q1 do trọng lực bản thân của bản đáy tác dụng P 4, P5. q1c = γ bt .hc = 2,5.1,5 = 3,75(T/m2). q1d = γ bt .hd = 2,5.0,5 = 1,25(T/m2). q2 do trọng lượng đất phía trên bản đáy q2c = γ tn .hc = 1,97.9,5 = 18,525(T/m2). q2d = γ tn .hd = 1,97.(9,5+1) = 20,475(T/m 2). - Phản lực nền σmax = 29,5(T/m2), σmim = 8,03(T/m2). Tổng hợp lại ta có sơ đồ lực tác dụng lên bản đáy như sau: Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy Lớp 47LT Trang 175 Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Nghành công trình Thủy Lợi Hình 7-5: Sơ đồ lực tác dụng lên tấm bản đáy(TH1). Từ sơ đồ lực ta có :  8, 715.lcd2 1 (13, 695 − 8, 715).lcd2  + . Mc = n.  ÷ = 205,425(T.m) 2 2 3    1  Qc = n.  8, 715.lcd + .(13, 695 − 8, 715).lcd ÷ = 73,953(T). 2   Trong đó: n – hệ số vượt tải (Tra bảng (6-1) TCXDVN 285-2002) ta có n = 1,1 7.4.2. Trường hợp 2: Tràn vừa mới xả lũ xong, mực nước trong bể bằng cao trình đáy kênh, mực nước ngoài bể bằng mực nước lúc đang xả lũ 7.4.2.1. Nội lực trong bản mặt • Sơ đồ tính toán: Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy Lớp 47LT Trang 176 Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Nghành công trình Thủy Lợi Hình 7-6: Sơ đồ tính toán M, Q trên bản mặt tường chắn(TH2). • Biểu đồ áp lực sau tường có dạng hình thang như hình 7-6.Ta có: ( ) ( ) q1 = n. γ tn .K cd 1.h3 − 2.Ctn . K cd 1 = 1, 2. 1,97.3.0,509 − 2.1,1. 0,509 = 1,572(T/m). q2 = q1 + n. ( γ tn .K cd 2 .h2 + γ n .h2 ) = 1,572 +1,2(1,97.0,49.1,75 + 1.1,75) = 5,699(T/m). q3 = q2 + n. ( γ dn .K cd 2 .h3 + γ n .h5 − γ n .1, 75 ) = 5,699 + 1,2.(1,1.0,49.4,75 +1.6,5 – 1.1,75) = 14,47(T/m). • Tính mô men tác dụng lên tường.Xem bản mặt chắn như dầm côngxôn có ngàm tại bản đáy và tính nội lực như sau: ( h − Z02 ) = 0,5.1,572. ( 3 − 1,9 ) =0,32(T.m) 1 M 1 = .q1. 1 2 3 3 2 2 ( 5, 699 − 1,572 ) .1, 75 + 1,572.1, 752 1 ( q − q ) .h q .h 2 M B = M 1 + . 2 1 2 + 1 2 = 0,32 + 0,5. 2 3 2 3 2 2 2 = 4,834(T.m) ( 14, 47 − 5, 699 ) .4, 75 + 5, 699.4, 752 1 ( q − q ) .h q .h 2 M C = M B + . 3 2 3 + 2 3 = 4,834 + 0,5. 2 3 2 3 2 2 Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy 2 Lớp 47LT Trang 177 Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Nghành công trình Thủy Lợi = 102,11(T.m) • Tính lực cắt tác dụng lên tường. 1 Q1 = .q1. ( h1 − Z 02 ) = 0,5.1,572. ( 3 − 1,9 ) = 0,86 (T) 2 1 QB = Q1 + . ( q2 − q1 ) .h2 + q1.h2 = 0,86 + 0,5. ( 5, 699 − 1,572 ) .1, 75 + 1,572.1, 75 = 7,22(T) 2 1 QC = Q2 + . ( q3 − q2 ) .h3 + q2 .h3 = 7, 22 + 0,5. ( 14, 47 − 5, 699 ) .4, 75 + 5, 699.4, 75 2 = 55,12(T) Ta có lực dọc tại ngàm: NB = P8 P1 P2 10, 45 11,88 11,88 + + = + + = 4 2 4 4 2 4 11,53(T). Nng = P1 + P2 + P8 = 11,88 +11,88 + 10,45= 34,21T) 7.4.2.2. Nội lực trong bản đáy Lực tác dụng lên bản đáy bao gồm : - Tải trọng tác dụng trực tiếp lên tấm bản đáy bao gồm trọng lượng bản thân, trọng lượng đất, và tải trọng ngoài. q1 do trọng lực bản thân của bản đáy tác dụng P 4,P5. q1c = γ bt .hc = 2,5.1,5 = 3,75(T/m2). q1d = γ bt .hd = 2,5.0,5 = 1,25(T/m2). Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy Lớp 47LT Trang 178 Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Nghành công trình Thủy Lợi q2 do trọng lượng đất phía trên bản đáy P6, P9. q2c = γ tn .h3 + γ dn .hc = 1,97.3 + 1,2.6,5 = 13,71(T/m2). q2d = γ tn .h3 + γ dn .hd + γ dn .1 = 1,97.3 + 1,2(6,5+1) +1,97.1 = 16,88(T/m2). q3 do trọng lượng nước ở bể tiêu năng q3 = γn.h = 1.1,75 = 1,75(T/m2). - Phản lực nền σmax = 20,77(T/m2), σmim = 11,05(T/m2) Tổng hợp lại ta có sơ đồ lực tác dụng lên bản đáy như sau: Hình 7-7: Sơ đồ tính toán M, Q tại bản đáy (TH2). Từ sơ đồ lực ta có :  0, 27.lcd2 1 (7, 08 − 0, 27).lcd2 + . 2 3  2 Mc = n.    ÷= 50,292(T.m)   1 Qc = n.  0, 27.lcd + .(7, 08 − 0, 27).lcd ÷ = 24,255(T). 2   Trong đó: n – hệ số vượt tải (Tra bảng (6-1) TCXDVN 285-2002) ta có n = 1,1. Bảng tổng hợp kết quả tính toán nội lực cho hai trường hợp Mặt cắt Trường hợp 1 M (T.m) Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy N (T) Trường hợp 2 Q (T) M (T.m) N (T) Q (T) Lớp 47LT Trang 179 Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Nghành công trình Thủy Lợi Lưng tuờng 3,66 8,91 2,57 4,834 11,53 7,22 Đáy tường 163,53 23,76 5,7 102,11 34,21 55,12 73,953 50,292 Bản đáy 205,425 24,255 Kết luận: Từ kết quả tính toán trên ta chọn trường hợp tính toán với các giá trị nội lực như sau: - Tại mặt cắt sát chân tường: M = 163,53 (T.m), N = 23,76(T), Q = 5,7(T). - Tại mặt cắt lưng tường: M = 4,834 (T.m), Q = 7,22(T). - Tại mặt cắt bản đáy: M = 205,425(T.m), Q = 73,953(T). 7.5. Tính toán và bố trí cốt thép 7.5.1. Tính toán kết cấu cho tường cánh tại mặt cắt sát chân tường Căn cứ vào biểu đồ nội lực đã vẽ ở trên thì trong hai trường hợp trên ta chọn TH1 để tính toán. Tính toán với tiết diện chữ nhật bxh = 1 x 1,5(m). Chọn mặt cắt có mô men lớn nhất là mặt cắt chân tường để tính toán: M = 163,53(T.m), N = 23,76(T). 7.5.2.1. Kiểm tra ảnh hưởng uốn dọc Đối với tiết diện chữ nhật: lo > 10 h - Chiều dài tính toán l0 = 11(m). - Chiều cao tiết diện trung bình h = 1,5 Ta có lo 11 = = 7,33 < 10 → Không cần xét đến ảnh hưởng của uốn dọc h 1,5 (η = 1). Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy Lớp 47LT Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Ta có độ lệch tâm e0 = Trang 180 Nghành công trình Thủy Lợi M 163,53 = = 6,88 (m). N 23, 76 Trong đó : - M: Mômen tính toán do tải trọng tác dụng dài hạn. - N: Lực dọc tính toán do tải trọng tác dụng dài hạn. → ηe0 = 1.6,88 = 6,88(m) = 688(cm). Ta có: e = ηe0 + h 150 - a = 688 + - 0,05 = 763(cm). 2 2 0,3.h0 = 0,3.(h – a) = 0,3.(1,5- 0,05) = 0,435(m) = 43,5(cm). Vậy ηe0 = 688(cm) > 0,3.h0 = 43,5(cm).Do đó cấu kiện thuộc trường hợp chịu nén lệch tâm lớn. Hình 7-8: Sơ đồ ứng suất để tính cấu kiện nén lệch tâm lớn Xác định cấu kiện nén lệch tâm lớn tiết diện chữ nhật cốt thép không đối xứng 7.5.2.2. Tính Fa’ khi biết các giá trị b, h, l0, M, N, ma Áp dụng công thức tính cốt thép miền chịu nén. Fa' = kn .nc .N .e − mb .Rn .b.ho2 . Ao ma .Ra' .(ho − a ') (7-6) Trong đó: Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy Lớp 47LT Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Trang 181 Nghành công trình Thủy Lợi - Công trình cấp III: - Hệ số tin cậy của công trình cấp III: kn = 1,15. - Hệ số tổ hợp tải trọng cơ bản nc = 1. - Mác bê tông M200: - Cường độ tính toán của bê tông theo cường độ chịu nén R n = 90(kg/cm2). - Cường độ tính toán của bê tông theo cường độ chịu kéo R k = 7,5(kg/cm2). - Cường độ tiêu chuẩn của bê tông kéo dọc trục Rkc = 11,5(kg/cm2). - Mô đun đàn hồi ban đầu của bê tông Eb = 240.103(kg/cm2) - Cốt thép nhóm AII: - Cường độ tính toán của cốt thép Ra = Ra’ = 2700(kg/cm2) - Mô đun đàn hồi của cốt thép Ea = 2100.106(kg/cm2). - mb: Hệ số làm việc của bê tông mb = 1,15. - ma :Hệ số làm việc của cốt thép ma = 1,1. - Hệ số giới hạn α0 = 0,6.(Phụ thuộc vào mác bê tông và nhóm cốt thép). - Hệ số tính đổi: n = Ea/Eb = 8,75. - Hệ số lệch tải đối với trọng lượng bản thân công trình : n = 1,05. - Hệ số lệch tải đối với áp lực thẳng đứng do trọng lượng đất gây ra n =1,1. - Chiều rộng của tiết diện b = 1,0(m). - Chiều cao của tiết diện h = 1,4(m). - Lớp bảo vệ cốt thép vùng chịu nén a’ = 5cm. Ta có: x = α .ho . ( A = Ao ; α = α o ), (Tổng diện tích Fa + Fa’ nhỏ nhất). Chọn αo = 0,6 → Ao = α o (1 − 0,5.α o ) = 0,42. Ta có h0 = h - a = 1,5 - 0,05 = 1,45(m). Chiều dài của cấu kiện tính toán: l0 = 9,5m, λ = 9,5/1,5 = 6,33. Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy Lớp 47LT Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Trang 182 Hàm lượng cốt thép tối thiểu: µmim = Nghành công trình Thủy Lợi Fa + Fa' .100% = 0, 05% (Bảng 4-1 GT b.ho BTCT) Hàm lượng cốt thép phải đảm bảo điều kiện: Fa + Fa' ≤ µ max = 3,5% b.ho Thay các giá trị trên vào công thức (7-6) ta có: Fa' = kn .nc .N .e − mb .Rn .b.ho2 . Ao 1,1.1.23760.763 − 1,15.90.100.1452.0, 42 = = -171,85 < ma .Ra' .(ho − a ') 1,1.2700.(145 − 5) 0. Do đó phải lấy cốt thép Fa' theo cấu tạo: Khi Fa' < µmim .b.ho thì lấy Fa' = µmim .b.ho = 0,0005.100.145 = 7,25(cm 2). ' Tra trong phụ lục 12 của GT BTCT ta chọn được 5φ14 có Fa = 7,69(cm2) - Bố trí cốt thép chịu lực theo phương thẳng đứng: 5φ14 Áp dụng công thức tính: A= 1,1.1.23760.763 − 1,1.2700.6, 79(145 − 5) K n .nc .N .e − ma .Ra' .Fa' (ho − a ') = = 0,078 2 1,15.90.100.1452 mb .Rn .b.ho Ta có A = 0,078 → α = 1 − 1 − 2.A = 0,08 Xét điều kiện 2.a ' 2.5 = =0,067 < α = 0,08 < α0 = 0,6 h 150 Vậy Fa được tính theo công thức sau: Fa = mb .Rn .b.ho .α + ma .Ra' .Fa' − kn .nc .N ma .Ra = 1,15.90.100.145.0, 08 + 1,1.2700.6, 75 − 1,1.1.23760 = 38,37(cm2). 1,1.2700 Tra trong phụ lục 12 của GT BTCT ta chọn được 5φ20, 5φ25, có Fa = 40,25 cm2. - Bố trí cốt thép chịu lực theo phương thẳng đứng: 5φ20 chạy suốt theo chiều cao tường - Phần dưới mặt cắt lưng tường bố trí thêm 5φ25 xen kẽ. Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy Lớp 47LT Trang 183 Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Nghành công trình Thủy Lợi Kiểm tra hàm lượng cốt thép µ% = Fa + Fa' 40, 25 + 6, 79 .100 = .100 = 0,3% b.ho 100.145 → Đảm bảo hàm lượng cốt thép. 7.5.2.3. Tính cốt thép xiên Kiểm tra điều kiện cường độ theo lực cắt: k1.mb 4 .Rk .b.ho > kn .nc .Q (7-7) Trong đó: - mb4: Hệ số điều kiện làm việc của kết cấu bê tông không có cốt thép mb4=0,9. - Rk : Cường độ chịu nén tính toán của bê tông M200, ta có R k = 7,5(kg/cm2). - Q : Lực cắt lớn nhất do tải trọng gây ra Q = 5,7T Thay các giá trị vào công thức (7-7) ta có: k1.mb 4 .Rk .b.ho = 0,8.0,9.7,5.100.145 = 78300 > k n .nc .Q = 1,15.1,1.5700 = 7210,5 → Không cần đặt thép xiên. 7.5.2.4. Kiểm tra nứt bản đáy Điều kiện kiểm tra để cấu kiện không bị nứt: nc .M c ≤ M n = γ 1.RKc .Wqd Trong đó: - (7-8) Mc: Mô mem uốn do tải trọng tiêu chuẩn gây ra Mc = 205,425(T). - Mn: Mô mem chống nứt mà tiết diện có thể chịu được trước khi bị nứt. - e0: Độ lệch tâm của dọc lực nén dọc tiêu chuẩn eo = 688(cm). - Wqđ: Mômen chống uốn của tiết diện quy đổi lấy với mép biên chịu kéo của tiết diện. Wqd = - J qd h − Xn (7-9) h: Là chiều cao tiết diện h = 150cm. Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy Lớp 47LT Trang 184 Đồ án tốt nghiệp kĩ sư - Nghành công trình Thủy Lợi xn: Chiều cao của miền bê tông chịu nén. Xn = 0,5.b.h 2 + n.Fa' .a ' + n.Fa .ho 0,5.100.1502 + 8, 75.6, 79.5 + 8, 75.40, 25.145 = b.h + n.Fa' + n.Fa 100.150 + 8, 75.6, 79 + 8, 75.40, 25 = 76,24(cm). Với n = Ea/Eb = 8,75. Tính mômen quán tính chính trung tâm của tiết diện quy đổi: J qd = b. X n3 b.(h − X n )3 + + nFa' .( X n − a ' ) 2 + n.Fa .(ho − X n )2 3 3 = 100.76, 23 100.(150 − 76, 2)3 + + 8, 75.6, 79.(76, 2 − 5) 2 + 8, 75.36,95.(145 − 76, 2) 2 3 3 = 30021703(cm4). Thay các giá trị vào công thức (7-9) ta có: w qd = J qd h − Xn = 30021703 = 407018,7(cm3). 150 − 76, 24 - γ1: Hệ số biến dạng bê tông miền kéo γ1 = γ.mh. - γ: Hệ số chảy dẻo của bê tông. Với γ, mh: Lấy theo phụ lục 13,14/159 – GT BTCT với γ = 1,75; mh = 1 → γ1 = γ.mh = 1,75.1 = 1,75. - RKc : Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn của bê tông RKc = 11,5(kg/cm2). Diện tích tiết diện quy đổi: Fqđ = b.h + n.Fa + n.Fa’ = 100.150 + 8,75.38 + 8,75.6,79 = 15391,91(cm2). → nc .N c = 1.5, 7 = 5, 7 ≤ N n = 1, 75.11,5 688 1 = 1238,79(kg) = 12,38(T). − 407018, 7 15391,91 Kết luận: Mặt cắt sát chân tường không bị nứt. 7.5.2. Tính toán kết cấu cho tường cánh tại mặt cắt lưng tường Tính toán với tiết diện chữ nhật bxh = 1 x 1(m). Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy Lớp 47LT Trang 185 Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Nghành công trình Thủy Lợi Chọn mặt cắt mômen lớn nhất tại lưng tường M = 4,83(T.m), Q = 7,22(T). Ta có ứng suất của tiết diện cốt đơn: Hình 7-9: Sơ đồ ứng suất của tiết diện chữ nhật cốt đơn Xác định cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn tiết diện chữ nhật cốt thép không đối xứng. 7.5.2.1. Tính Fa khi biết các giá trị b, h, M, các hệ số khác Nội dung tính toán theo tiêu chuẩn thiết kế kết cấu BTCT thủy công TCVN4116-85. Tra phụ lục 11 Giáo trình BTCT- Trường ĐHTL-2001 ta có: αo = 0,6. Xác định Ao = αo(1-0,5αo) = 0,42. K n .nc .M 1,15.1.483000 → A = m .R .b.h 2 = =0,059 1,15.90.100.952 b n o → Tra phụ lục 10 ta có α = 0,06 Ta có A < Ao có nghĩa là α < αo nên Fa được tính theo công thức sau: Fa = mb .Rn .b.ho .α 1,15.90.100.95.0, 06 = = 19,86(cm2) ma .Ra 1,1.2700 Tra phụ lục 12- GT BTCT ta chọn 10φ16 có Fa = 20,1(cm2). Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy Lớp 47LT Trang 186 Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Nghành công trình Thủy Lợi 7.5.2.2. Kiểm tra diện tích cốt thép µ% = Fa 20,1 .100 = .100 = 0, 21% b.ho 100.95 Ta có µ% = 0,21% > µmim = 0,1% Đảm bảo diện tích cốt thép. 7.5.3. Tính toán kết cấu bản đáy của tường cánh 7.5.3.1. Tính toán cốt thép Chọn mặt cắt mômen lớn nhất là mặt cắt có mômen và lực cắt lớn: M = 205,425(T.m), Q = 73,953(T). Tính theo kết cấu chịu uốn. ho = 1,5 – 0,05 = 1,45m, α = 0,6 → Ao = 0,42 A= K n .nc .M 1,15.1.205, 425.105 = 0,125 2 = mb .Rn .b.ho 1,15.90.100.1452 A µmim .b.ho = 0,001.100.145 = 14,5(cm 2) Chọn và bố trí thép chịu lực như sau: Theo phương dọc: 10φ28/m (Fa = 61,6cm2) Chọn thép chịu lực hai lớp thép bản đáy là như nhau. 7.5.3.2. Tính cốt thép xiên Kiểm tra điều kiện cường độ theo lực cắt. k1.mb 4 .Rk .b.ho = 0,8.0,9.7,5.100.145 = 78300 > k n .nc .Q = 1,15.1,1.7395 = 9354, 7 → Không cần đặt thép xiên. 7.5.3.3. Kiểm tra nứt Điều kiện kiểm tra để cấu kiện không bị nứt: nc .M c ≤ M n = γ 1.RKc .Wqd Trong đó: Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy Lớp 47LT Trang 187 Đồ án tốt nghiệp kĩ sư - Nghành công trình Thủy Lợi Mc: Mô men uốn do tải trọng tiêu chuẩn gây ra Mc = 205,425(T.m). - Mn: Mô men giới hạn mà tiết diện có thể chịu được trước khi bị nứt. - Wqđ: Mômen chống uốn của tiết diện quy đổi lấy với mép biên chịu kéo của tiết diện. Wqd = J qd h − Xn - h: Là chiều cao tiết diện h = 150cm. - Xn: Chiều cao của miền bê tông chịu nén. Xn = 0,5.b.h 2 + n.Fa' .a ' + n.Fa .ho 0,5.100.1502 + 8, 75.61, 6.5 + 8, 75.61, 6.145 = b.h + n.Fa' + n.Fa 100.150 + 8, 75.61, 6 + 8, 75.61, 6 = 75(cm). Với n = Ea/Eb = 8,75. Tính mômen quán tính chính trung tâm của tiết diện quy đổi: J qd b. X n3 b.(h − X n )3 = + + nFa' .( X n − a ' ) 2 + n.Fa .(ho − X n )2 = 3 3 100.753 100.(150 − 75)3 + + 8, 75.61, 6.(75 − 5) 2 + 8, 75.61, 6.(145 − 75) 2 3 3 = 33407200 (cm4). Thay các giá trị vào công thức (7-9) ta có: w qd = J qd h − Xn = 33407200 = 445429,3(cm3). 150 − 75 - γ1: Hệ số biến dạng dẻo của bê tông miền kéo γ1 = γ.mh. - γ: Hệ số chảy dẻo của bê tông. Với γ, mh: Lấy theo phụ lục 13,14/159 – GT BTCT với γ = 1,75; mh = 1 → γ1 = γ.mh = 1,75.1 = 1,75. - RKc : Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn của bê tông RKc = 11,5(kg/cm2). c → nc .M c > M n = γ 1.RK .Wqd = 1, 75.11,5.445429,3 Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy Lớp 47LT Trang 188 Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Nghành công trình Thủy Lợi = 8964265,3 (kg.cm) Kết luận: Mặt cắt bản đáy bị nứt. 7.5.3.4. Tính toán bề rộng khe nứt ( theo TCVN 4116-85). an = k .c.η Với σa −σo .7(4 − 100 µ ). d Ea k = 1cấu kiện chịu uốn , c = 1,3 với tải trọng dài hạn, η = 1, thép có gờ Mc 205, 425.105 = σa : ứng suất trong thép = = 2552(kg/cm2) Fa .Z1 61, 66.(0,9.145) σ0 = 200 (kg/cm2), do cấu kiện nằm trong nước. F 61, 66 a µ = b.h = 100.145 = 0,00425 o d = 28mm. Thay vào ta có an = 1.1,3.1 2552 − 200 .7(4 − 100.0, 00425). 28 = 0,12mm.< [an] = 0,2mm. 2100000 Chi tiết lựa chọn, bố trí cốt thép cho bản mặt, bản đáy của tường bể tiêu năng được thể hiện trong bản vẽ N-7. Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy Lớp 47LT Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Trang 189 Nghành công trình Thủy Lợi KẾT LUẬN Qua thời gian 14 tuần làm đồ án tốt nghiệp, với sự nỗ lực của bản thân và sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Chiến em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Với đề tài là “ Thiết kế hồ chứa Lanh Ra phương án II”. Trong thời gian làm đồ án em đã có điều kiện hệ thống lại những kiến thức đã được học ở trường. Ngoài ra, đây cũng là dịp để em tập áp dụng kiến thức đã học vào thực tế, qua đó kiểm chứng và so sánh giữa lý thuyết với thực tiễn, và điều này sẽ giúp em chuẩn bị hành trang tốt nhất cho mình trước khi trở thành một kỹ sư Thủy lợi. Do sự hạn chế về thời gian nên không tránh khỏi những sai sót trong đồ án của mình, em mong muốn nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô giúp cho đồ án của em được hoàn chỉnh hơn. Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô trong bộ môn Thủy công, đặc biệt là thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Chiến đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình học tập trong nhà trường cũng như trong thời gian làm đồ án. Hà Nội, ngày 20 tháng11 năm 2009 Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Thủy Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy Lớp 47LT Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy Trang 190 Nghành công trình Thủy Lợi Lớp 47LT Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy Trang 191 Nghành công trình Thủy Lợi Lớp 47LT Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Sinh viên : Nguyễn Thị Thủy Trang 192 Ngành công trình Thủy Lợi Lớp : 47LT [...]... dùng nước 1.3.1 Đặc điểm dân sinh Hồ chứa Lanh Ra thuộc địa bàn xã Phước Sơn - Huyện Ninh Phước - Tỉnh Ninh Thuận Xã Phước Sơn nằm về phía Tây Bắc Huyện Ninh Phước, có tổng diện tích tự nhiên là 59.2 Km2 Có khoảng 50% diện tích là vùng núi 50% diện tích đồng bằng Xã Phước Sơn có tổng số dân là 21.325 người, mật dộ dân cư là 360 người/km 2 Số người trong độ tuổi lao động chiếm 48 % dân số của xã Dân... MNC = 28,2 + 1+ 0,5 = 29,7 m (2) Từ 2 kết quả ( 1 ), ( 2 ) ta xác định được mực nước chết ( MNC ) của hồ = 31 m Tra quan hệ Z ~ V ta có dung tích chết của hồ là Vc = 2,525.106 ( m3 ) 2.3 Tính toán mực nước dâng bình thường và dung tích hồ 2.3.1 Khái niệm Mực nước dâng bình thường ( MNDBT ) là mực nước trữ cao nhất trong hồ ứng với điều kiện thuỷ văn và chế độ làm việc bình thường của hồ chứa Dung tích...Trang 11 Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Nghành công trình Thủy Lợi a Nước chứa trong ngầm tích đệ tử: Nham thạch chủ yếu là cát trung đến thô lẫn nhiều sạn sỏi, bở rời, thấm và thoát nước tốt Tầng này nước phong phú nhưng phân bố không đều, phụ thuộc vào lượng nước và nước mặt ngấm xuống b Nước chứa trong đá gốc: Chủ yếu là nước chứa trong khe nứt của đá gốc (Riolit và... Tính toán mực nước chết của hồ 2.2.1 Khái niệm Mực nước chết (MNC) là mực nước thấp nhất trong hồ trong quá trình làm việc bình thường của hồ Dung tích chết (V c) là dung tích từ đáy hồ đến MNC, V c không tham gia vào quá trình điều tiết dòng chảy Mực nước chết và dung tích chết phải đảm bảo yêu cầu tưới tự chảy và chứa đủ lưu lượng bùn cát lắng đọng trong suốt thời gian làm việc của hồ chứa 2.2.2 Tính... công trình hồ chứa nước Lanh Ra với các điều kiện địa hình, địa chất cụ thể vạch ra được hai tuyến là tuyến (I) và tuyến (II) Tuyến I : Chiều dài tuyến đập theo tuyến này là ngắn, nhưng đi qua phần đất yếu và trũng Lòng sông và thềm sông có lớp cát dày 12m dẫn đến khả năng thấm và mất nước là rất lớn Biện pháp xử lý bằng cách làm tường hoặc sân phủ Theo tuyến này thì vùng thượng lưu lòng hồ có diện... lũ theo phương pháp Pôtapốp Từ phương trình cân bằng nước dưới dạng sai phân ta có thể biến đổi như sau  Q1 + Q2 q1 + q 2  V2 − V1 −  = 2  ∆t  2 Q1 + Q2  V1 q1   V2 q 2  + −  = +  2  ∆t 2   ∆t 2  ⇒ Đặt  V1 q1   −  = f1(q)  ∆t 2  (3-3)  V2 q2   +  = f2(q)  ∆t 2  (3-4) ⇒ f2(q) = f1(q) + Q1 + Q2 2 hay là f2(q) = f1(q) + Q (3-5) (3-4) và (3-5) gọi là hai quan hệ phụ trợ Trong... tích kho chứa Vt = Vt-1 ± ∆V Dấu (+) khi tháng thừa nước Dấu (-) khi tháng thiếu nước Vc ≤ V t ≤ V c + V h Cột (14): Lượng nước xả thừa Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy Lớp 47LT Trang 30 Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Nghành công trình Thủy Lợi Bảng 2.3 : Tính tổn thất lần 2 Tháng Chênh lệch 1 Vi Vbq Fh ΔZi Wb Wt Wtt WD Wq (m3) (m3) (m2) (mm) (m3) (m3) (m3) (m3) (m3) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 mực nước ΔV (m3) ΔV+ ΔV- 11... đập chính trên nền đá cứng Nếu bố trí tràn ở đây thì rất tốt vì toàn bộ tràn nằm trên nền đá tốt sẵn có và mặt cắt kênh có thể giảm nhỏ do độ dốc kênh tháo tương đối lớn • Căn cứ vào điều kiện địa hình ta chọn phương án và hình thức tràn như sau: Đập tràn đỉnh rộng có cửa van điều tiết 3.1.3 Vị trí cống lấy nước Do phải cấp nước cho hai khu tưới xa nhau về hai phía của sông Lanh Ra nên để thuận tiện... Dòng chảy lũ thiết kế khu vực Lanh Ra: Bảng 1.18: Dòng chảy lũ thiết kế khu vực Lanh Ra P% 0.20% 1% 1.5% 2% 5% 10% Xp(mm) Qmax W(106m3) 334 750 23.0 323 720 22.4 266 576 18.3 250 535 17.2 197 404 13.5 158 325 10 C Một số yếu tố khác: a Đường đặc tính dung tích hồ: Bảng 1.19: Đường đặc tính dung tích hồ Lanh Ra Z(m) Sinh viên: Nguyễn Thị Thủy Tuyến I Tuyến II Lớp 47LT Trang 16 Đồ án tốt nghiệp kĩ sư... thiết của kho nước, hoặc là với điều kiện dung tích kho nước đã định, thông qua tính toán điều tiết tìm được lượng nước dùng có thể cung cấp được (lưu lượng điều tiết) của kho nước Tính toán dung tích hồ và MNDBT theo phương pháp lập bảng.Sử dụng phương pháp lập bảng để so sánh lượng nước dùng và lượng nước đến.Nguyên lý cơ bản của phương pháp này là tiến hành tính toán cân bằng lượng nước trong kho ... trình đầu mối Hồ chứa nước Lanh Ra nằm sông Lanh Ra thuộc xã Phước Sơn, huyện Ninh Phước, tỉnh Ninh Thuận, cách thị xã Phan Rang khoảng 50 km hướng Tây - Tây Bắc Công trình hồ chứa nước nằm toạ độ... kinh tế, nhu cầu dùng nước 1.3.1 Đặc điểm dân sinh Hồ chứa Lanh Ra thuộc địa bàn xã Phước Sơn - Huyện Ninh Phước - Tỉnh Ninh Thuận Xã Phước Sơn nằm phía Tây Bắc Huyện Ninh Phước, có tổng diện tích... mắt lâu dài, công trình hồ chứa nước Lanh Ra hệ thống công trình thuỷ lợi có nhiệm vụ sau: • Cung cấp nước tưới 1.050 đất canh tác xã Phước Sơn, huyện Ninh Phước, tỉnh Ninh Thuận với qui mô sản