Hồ chứa nước xuân hoa được xây dựng tại sườn phía đông bắc của dãy núi hồng lĩnh, thuộc địa phận xã cổ đạm và xã xuân liên (bản vẽ + thuyết minh)

Trang Đồ án tốt nghiệp kỹ s lợi Ngành công trình thủy PHN I TI LIU C BN Sinh viên: Nguyễn Thành Tuyến Lớp 47LT Đồ án tốt nghiệp kỹ s lợi Trang Ngành công trình thủy CHNG I: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 1.1 Vị trí địa lý Hồ chứa nước Xuân Hoa xây dựng sườn phía Đơng Bắc dãy núi Hồng Lĩnh, thuộc địa phận xã Cổ Đạm xã Xuân Liên Cách thị trấn Xuân An khoảng 12 km thị trấn Nghi Xuân km Vị trí địa lý sau: - Kinh độ Đơng: 105045' ÷ 105048'30'' - Vĩ độ Bắc: 18032'40'' ÷ 18034'50'' - Phía Bắc giáp xã Xn Mỹ Xuân Thành - Phía Nam giáp Xuân Liên - Phía Đơng giáp với Biển Đơng 1.2 Điều kiện địa hình, địa mạo 1.2.1.Địa hình địa hình Địa hình vùng lòng hồ: Lòng hồ thung lũng nằm núi Lai núi Hồng Lĩnh Lịng hồ có diện tích rộng, phẳng; đất canh tác xã Cổ Đạm Ba phía đồi núi cao; lâm nghiệp dày tốt Phía lịng hồ có số trang trại nhỏ, có cơng trình tiểu thuỷ nông đập Đồng Quốc xã Cổ Đạm, đập Đồng Bản xã Xuân Liên Nhìn chung địa hình, địa mạo thuận lợi để xây dựng hồ chứa nước Địa hình khu hưởng lợi: Về khu tưới dốc dần từ Bắc sang Nam, cao độ khu tưới biến đổi từ từ +5 đến +1, Phía cuối khu tưới xã Xuân Thành Xuân Mỹ cao độ từ +3,2 đến +4,8 Khu tưới trãi rộng xã: Cổ Đạm , Xuân Liên, Xuân Thành Xuân Mỹ Địa hình thuận lợi cho việc bố trí hệ thống tưới tự chảy Khu tưới bị chia cắt rào Mỹ Dương khe lạch Cao độ thị trấn Xuân An thi trấn Nghi Xuân từ +4 đến + 4,5 1.2.2 Tình hình khảo sát địa hình Tài liệu khảo sát địa hình Bình đồ khu đầu mối: 1/2000 1.3 Khí tượng thủy văn 1.3.1 Điều kiện khí tượng Sinh viªn: Nguyễn Thành Tuyến Lớp 47LT Đồ án tốt nghiệp kỹ s lợi Trang Ngành công trình thủy - Nhit độ: Vùng nghiên cứu dự án có nhiệt độ năm trung bình đạt 24 oC Mùa nóng nhiệt độ trung bình đạt cao 29,8 oC Mùa khơ có nhiệt độ trung bình thấp đạt 17,5 oC Trong năm nhiệt độ cao đạt 42 oC, thấp đạt 6,6 oC (ngày 14/8/1974) - Bốc hơi: Theo tài liệu trạm đo khí tượng thị trấn Kỳ Anh tháng có lượng bốc lớn 237,4 mm tháng có lượng bốc nhỏ 33.3 mm Độ ẩm: Độ ẩm tương đối năm trung bình đạt 44%, tháng mùa mưa độ ẩm đạt 8891%, mùa nắng nóng độ ẩm thấp vào tháng 70% - Mưa: Chế độ mưa vùng nghiên cứu nằm khu vực có lượng mưa năm lớn tỉnh Hà Tĩnh Lượng mưa trung bình xấp xỉ 3100 mm/năm Lượng mưa năm lớn quan trắc vị trí sau: - Tại Bàu Nước 4586 mm - Tại thị trấn Kỳ Anh 4386 mm - Tại Rào Nậy 3960 mm - Tại Kỳ Lạc 4450 mm Lượng mưa tập trung từ tháng đến tháng 11, lớn vào tháng 10 hàng năm Một đặc điểm khu vực miền Trung mưa tiểu mãn vào tháng 5, có mưa tiểu mãn đạt giá trị lớn năm Sau mưa tiểu mãn lượng mưa giảm dần đạt thấp vào tháng Khi có bão lượng mưa thường lớn Mưa ngày lớn đạt 519 mm Kỳ Anh; 501 Kỳ Lạc; 760 mm Bàu Nước Lượng mưa ngày lớn đạt 1175 mm trạm Kỳ Anh; 1008 mm Kỳ Lạc; 1985 mm Bàu Nước 1.3.2 Các đặc trưng thủy văn dịng chảy cơng trình đầu mối Lượng nước n hng nm Sinh viên: Nguyễn Thành Tuyến Lớp 47LT Trang Đồ án tốt nghiệp kỹ s lợi Ngành công trình thủy Tng lng dũng chy nm thit k P=75% W75%= 13.077.000 m3 Bảng 1:Phân phối lượng nước đến với tần suất P=75% Tháng 10 11 12 Tổng Kpp(%) 4,65 3,76 3,20 3,56 6,14 4,73 4,39 8,94 21,8 23,2 10,64 4,99 100% W75%x106 (m3) 0,608 0,491 0,419 0,465 0,803 0,618 0,574 1,169 2,851 3,034 1,391 0,653 13,077 - Phù sa lượng bồi lắng lòng hồ Vbc = 3,24x103 (m3/năm) - Gió lưu vực: Theo số liệu thống kê quan trắc gió lớn hướng trạm Hà Tĩnh sau: - Tốc độ gió lớn năm:V4%= 47 m/s - Tốc độ gió lớn trung bình nhiều năm: Vtb= 25 m/s - Thời gian gió thổi liên tục: t=6 Tổn thất bốc ∆Z Tổn thất bốc ta chọn theo số liệu bốc bình quân nhiều năm trạm Hà Tĩnh nhiều năm để tính cho Hồ chứa nước Đồng Cuốc , với phân phối cho tháng năm nh sau: Sinh viên: Nguyễn Thành Tuyến Lớp 47LT Trang Đồ án tốt nghiệp kỹ s lợi Ngành công tr×nh thđy Bảng 2: Phân phối tổn thất bốc năm Thg I II III IV V VI VII IIX IX X XI XII Năm ∆Z 28 25 26 38 63 99 112 94 50 45 34 39 653 1.3.3 Đặc trưng kho nước Bảng 3: Quan hệ lòng hồ TT 10 11 12 13 14 15 16 Cao trình 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 F(m2) 25.600 94.880 288.420 584.000 877.280 1.144.640 1.345.440 1.504.480 1.692.160 1.832.520 1.941.280 2.025.760 2.083.200 2.138.240 2.183.040 2.232.160 Sinh viên: Nguyễn Thành Tuyến W(m3) 8.533 65.121 248.029 675.639 1.401.323 2.409.323 3.653.011 5.077.230 6.674.630 8.436.504 10.323.142 12.306.512 14.360.925 16.471.585 18.632.186 20.839.740 Líp 47LT Trang §å án tốt nghiệp kỹ s lợi Ngành công trình thủy Bảng 4: Đường trình lũ thiết kế Thết kế P = 1.5% Kiểm tra P = 0,5% T(h) Q(m3/s) T(h) Q(m3/s) 0 0 0.5 85 0.5 112 170 224 1.5 256 1.5 335 341 447 2.5 426 2.5 514 383 458 3.5 341 3.5 402 299 346 4.5 256 4.5 291 213 235 5.5 171 5.5 179 128 123 6.5 86 6.5 67 43 11 7.5 7.5 1.4 điều kiện Địa chất 1.4.1 Địa chất tuyến đập Lớp 1- Đất bề mặt - kí hiệu (1) Đất bề mặt, sét lẫn sạn cát, rễ cây, màu xám nâu, xám đen, trạng thái mềm xốp Diện phân bố hầu hết tồn tuyến, chiều dày trung bình 0.3m Lớp khơng đồng nhất, khơng ổn định cho xây dựng, cần bóc bỏ thi cơng cơng trình nên chúng tơi khơng lấy mẫu đất thí nghiệm Lớp 2- Hỗn hợp đất, cát cuội sỏi lịng suối - kí hiệu (1a) Hỗn hợp đất cát cuội sỏi, màu xám vàng, nâu, đen Trạng thái mềm xốp Trong hỗn hợp lẫn thân Lớp gặp hố (Đ5), dày 1.5m Lớp 3- Đá tảng lăn - kí hiệu (1b) Sinh viên: Nguyễn Thành Tuyến Lớp 47LT Đồ án tốt nghiệp kỹ s lợi Trang Ngành công trình thủy Đá tảng lăn, tảng lăn đá Granít hạt thơ, màu xám sáng đốm đen Đá bị phong hoá nhẹ, cứng vừa Tảng lăn kích thước 1-2 đến 4-5m Diện phân bố từ K0 đến K0+40m Chiều dày khoảng 4m Lớp 4- Hỗn hợp đất sét tảng lăn - kí hiệu (1c) Hỗn hợp đất sét, rễ đá tảng lăn, màu xám nâu xám đen Tảng lăn kích thước 0.4-1.0m, Trạng thái xốp Chiều dày trung bình 0.8m Lớp 5- Đất sét, màu xám vàng - kí hiệu (2) Đất sét, trạng thái dẻo mềm Thành phần chủ yếu hạt cát Đất thường có màu xám vàng, nâu vàng Diện phân bố gần rộng khắp khu vực Chiều dày trung bình 2.0m Hệ số thấm K = 7.3*10-5 cm/s Lớp 6- Đất sét lẫn cát sạn, màu xám vàng - kí hiệu (3) Đất sét lẫn cát sạn, trạng thái dẻo mềm Thành phần chủ yếu hạt cát Đất thường có màu xám vàng, nâu vàng, xám xi măng Lớp phân bố đoạn K0+80 đến K0+900 Chiều dày trung bình 1.0m Hệ số thấm K = 3.1*10-4 cm/s Lớp 7- Đất cát, màu xám vàng - kí hiệu (4) Đất cát màu xám vàng, kết cấu chặt vừa Thành phần chủ yếu cát hạt thơ Đất thường có màu xám, xám vàng Lớp phân bố đoạn K0+90m Chiều dày chưa xác định Hệ số thấm K = 6.8*10-3 cm/s Lớp 8- Đất sét, màu xám vàng - kí hiệu (5) Đất sét, trạng thái dẻo mềm Thành phần chủ yếu hạt sét Đất thường có màu xám vàng, nâu vàng, ghi, xám xi măng Lớp phân bố hố khoan ĐC8 (K0+211) đến hố khoan ĐC6 (K0+666) Dày trung bình 1.5m Hệ số thấm K = 4.4*10-5 cm/s Lớp 9- Đất cát, màu xám sáng - kí hiệu (6) Đất cát có lẫn thân cây, trạng thái chặt Thành phần chủ yếu cát hạt mịn Đất thường có màu xám sáng, xám đen Lớp gặp hố khoan ĐC4 (K1+11.5m) dày 0.8m Hệ số thấm K = 4.8*10-5 cm/s Lớp 10- Cát hạt thơ - kí hiệu (7) Cát hạt thơ, trạng thái bảo hoà nước, chặt Lớp phân bố khoảng K0+700 đến K1+370 Hệ số thấm K = 8.2*10-3 cm/s Sinh viên: Nguyễn Thành Tuyến Lớp 47LT Đồ án tốt nghiệp kỹ s lợi Trang Ngành công tr×nh thđy Lớp 11- Đất sét nhẹ, màu xám xanh - kí hiệu (8) Đất sét nhẹ, trạng thái dẻo mềm, màu xám xanh Lớp gặp hố khoan ĐC1 (K1+440) dày 2.0m Hệ số thấm K = 2.46*10-5 cm/s Lớp 12- Đất sét, màu xám đen - kí hiệu (9) Đất sét, màu xám đen (Dạng bùn) Trong đất có thân phân huỷ Trạng thái dẻo mềm Lớp gặp hố khoan CĐ1 (K0+440) dày 0.9m Hệ số thấm K = 5*10-5 cm/s Lớp 13- Đất sét, màu xám xanh - kí hiệu (10) Đất sét, trạng thái dẻo cứng Thành phần chủ yếu hạt sét Đất thường có màu xám, phớt đen, xám Lớp gặp hố khoan ĐC1 dày 1.2m Hệ số thấm K = 3.8*10-5 cm/s Lớp 14- Đất sét, màu xám đen - kí hiệu (11) Đất sét nặng, màu xám đen (Dạng bùn) Trạng thái dẻo mềm Lớp gặp hố khoan ĐC4 (K1+11.5) đến hố ĐC3 (K1+150), dày 0.5m Các tiêu lý tham khảo Lớp 12 kí hiệu (9) Lớp 15- Đất cát, màu xám vàng - kí hi ệu (12) Đất cát, trạng thái chặt Thành phần chủ yếu cát hạt mịn đến thơ Đất thường có màu xám vàng, xám xi măng Đất không đồng đôi chỗ xen kẹp đất sét dẻo mềm Diện phân bố từ hố khoan ĐC8 đến ĐC4 Chiều dày trung bình 1.2m Hệ số thấm K = 7.2*10-5 cm/s Lớp 16- Đất sét, màu xám xanh - kí hiệu (13) Đất sét, lẫn vón kết xít sắt, trạng thái dẻo mềm Thành phần chủ yếu hạt cát Đất thường có màu xám xanh, nâu vàng, nâu Diện phân bố khoảng từ K0+100 đến K0+400 Chiều dày, dày 4.0m, bé 2.3m, trung bình 3.0m Hệ số thấm K = 3.6*10-5 cm/s Lớp 17- Đất cát vón kết- kí hiệu (14) Sinh viên: Nguyễn Thành Tuyến Lớp 47LT Đồ án tốt nghiệp kỹ s lợi Trang Ngành công trình thđy Đất cát bị vón kết hố, màu xám đen Thành phần chủ yếu cát hạt mịn Trạng thái chặt, cứng Chiều dày trung bình 0.5m Diện phân bố khoảng K0+400 đến K1+400 Hệ số thấm K = 3.2*10-5 cm/s Trong hố khoan có mặt lớp đất khoan qua chúng tơi thấy có nước áp lực xuất Có lẽ khoảng dao động mực nước đất xít sắt tạo cho lớp vón kết, lớp vón kết thành mái tầng chứa nước có áp Lớp 18- Cát hạt mịn - kí hiệu (15) Cát hạt mịn, đơi chỗ cát chảy, có chỗ cát thơ (hố khoan CĐ7) Càng xuống sâu hạt thô dần Cát thường có mầu xám đen, xám sáng Diện phân bố rộng khắp toàn tuyến chiều dày chưa xác định Trong lớp hố khoan CĐ8 có lớp thấu kính bùn sét dày 1.0m Hệ số thấm K = 5.75 *10-3 cm/s Lớp 19- Đất sét, màu xám xanh - kí hiệu (16) Đất sét, trạng thái dẻo mềm Thành phần chủ yếu hạt cát Đất thường có màu xám xanh, xám vàng, nâu vàng Lớp gặp hố khoan CĐ1, CĐ2 1.4.2 Địa chất tuyến cống Lớp 1- Đất bề mặt - kí hiệu (1) Đất bề mặt, sét lẫn sạn cát, rễ cây, màu xám nâu, xám đen, trạng thái mềm xốp Diện phân bố hầu hết toàn tuyến, chiều dày trung bình 0.3m Lớp 2- Đất sét - kí hiệu (2) Đất sét, trạng thái dẻo mềm Thành phần chủ yếu hạt cát Đất thường có màu xám vàng, nâu vàng Diện phân bố gần rộng khắp khu vực Chiều dày trung bình 0.9m Hệ số thấm K = 7.3*10-5 cm/s Lớp 3- Đất sét lẫn cát sạn - kí hiệu (3) Đất sét lẫn cát sạn, trạng thái dẻo mềm Thành phần chủ yếu hạt cát Đất thường có màu xám vàng, nâu vàng, nâu đỏ Diện phân bố rộng khắp toàn tuyến, chiều dày trung bình 1.0m Hệ số thấm K = 3.1*10-4 cm/s Lớp 4- Đất cát, màu xám vàng - kí hiệu (4) Đất cát màu xám vàng, kết cấu chặt vừa Thành phần chủ yếu cát hạt thơ Đất thường có màu xám, xám vàng Diện phân bố khoảng K0 đến K0+170m Hệ số thm K = 6.8*10-4 cm/s Sinh viên: Nguyễn Thành Tuyến Lớp 47LT Đồ án tốt nghiệp kỹ s lợi Trang 10 Ngành công trình thủy Lp 5- t sột, mu xám vàng - kí hiệu (5) Đất sét, trạng thái dẻo mềm Thành phần chủ yếu hạt sét Đất thường có màu xám vàng, nâu vàng, ghi, xám xi măng, đốm trắng Diện phân bố rộng khắp toàn tuyến Chiều dày trung bình 2.0m Hệ số thấm K = 4.4*10-5 cm/s Lớp 6- Đất cát - kí hiệu (12) Đất cát, trạng thái chặt Thành phần chủ yếu cát hạt mịn đến thô Đất thường có màu xám vàng, xám xi măng Đất khơng đồng đôi chỗ xen kẹp đất sét dẻo mềm Diện phân bố rộng khắp toàn tuyến chiều dày trung bình 1.0m Hệ số thấm K = 7.8*10-5 cm/s Lớp 7- Đất sét - kí hiệu (12a) Đất sét, màu xám đen (Dạng bùn) trạng thái dẻo mềm Lớp gặp hố khoan ĐC9 dày 0.7m Lớp 8- Đất sét - kí hiệu (13) Đất sét, lẫn vón kết xít sắt, trạng thái dẻo mềm Thành phần chủ yếu hạt cát Đất thường có màu xám xanh, xám xi măng, xám sẫm, vân xanh Diện phân bố rộng khắp tồn tuyến Chiều dày trung bình 4.5m Hệ số thấm K = 3.6*10-5 cm/s Lớp 9- Cát hạt mịn - kí hiệu (15) Cát hạt mịn, trạng thái bảo hoà nước Chiều dày chưa xác định Trong lớp có xen kẹp thấu kính sét màu đen (dạng bùn) dày 1.0m 1.4.3 Địa chất tuyến tràn Lớp 1- Hỗn hợp tảng lăn đất sét - kí hiệu (1) Hỗn hợp tảng lăn đất sét, màu xám nâu, xám đen Trạng thái không chặt Tảng lăn đá Granít màu xám sáng đốm đen, kích thước 0.2-1.0m Diện phân bố rộng khắp tồn tuyến Chiều dày trung bình 0.8m Lớp 2- Đất sét lẫn cuội tảng - kí hiệu (2) Đất sét, lẫn cuội lăn, màu xám xanh, xám vàng, đốm trắng Đất trạng thái dẻo mềm Cuội lăn kích thước 5-15cm Diện phân bố rộng khắp toàn tuyến Chiều dày chưa xác định Lớp 3- Đất sét - kí hiệu (3) Đất sét sét, màu xám nâu, xám xanh, đốm trắng Trạng thái dẻo cứng chiều dày chưa xác định Sinh viên: Nguyễn Thành Tuyến Lớp 47LT Trang 105 Đồ án tốt nghiệp kỹ s lợi Ngành công trình thủy Bng 9.2: Giá trị Mcc ứng với qn q MA=MB MC=MD M1=M3 M2 M4 -1,909 -0,060 -0,984 3,378 1,297 -2,004 -0,063 -1,033 3,546 1,362 Biểu đồ mô men ứng với qn q sau: 2.004 2.004 H=200 B A D 0.063 C 0.063 B=140 Hình 9.5: Biểu đồ Mcc ứng với q qn 9.3.2 Sơ đồ Tải trọng phân bố hai bên thành cống p, cống khơng có tải trọng tác dụng * Sơ đồ tính: Sơ đồ tính thể hình J1 P D B J1 J2 B=140 A C P D B H=200 J2 H=200 A C B=140 Hình 9.6: Sơ đồ xác định Mcc ứng với p * Công thức xác định mụ men ti cỏc im: Sinh viên: Nguyễn Thành Tuyến Lớp 47LT Trang 106 Đồ án tốt nghiệp kỹ s lợi Ngành công trình thủy Di tỏc dng ca lc phân bố P, mô men điểm xác định sau MA = MB = MC = MD = - P h K 12( K + 1) M2 = M4 = MA M1 = M3 = P h ( K + 3) 24( K + 1) Kết tính tốn ghi bảng sau : Bảng 9.3 : Giá trị M ứng với tải trọng phân bố P MA=MB MC=MD M1=M3 M2 M4 -0,178 -0,178 0,302 -0,178 -0,178 -0,178 -0,178 0,302 -0,178 -0,178 Biểu đồ mô men Mcc ứng với P: 0.178 A B D 0.178 H=200 0.178 C 0.178 B=140 Hình 9.7:Biểu đồ mơ men Mcc ứng với P 9.3.3 Sơ đồ 3: Tải trọng phân bố hai bên thành cống có dạng tuyến tính, đỉnh đáy cống khơng có lực tác dụng * Sơ đồ tính: Sơ đồ tính thể hình sau : Sinh viên: Nguyễn Thành Tuyến Lớp 47LT Trang 107 Đồ án tốt nghiệp kỹ s lợi J1 J2 B=140 D Pt A B D C Pt H=200 J1 B J2 H=200 A Ngành công trình thủy C B=140 Hỡnh 9.8: Sơ đồ xác định Mcc ứng với p’ * Công thức xác định mômen điểm Dưới tác dụng lực phân bố dạng tuyến tính, mơ men điểm phân bố sau : MA = MB =− MC = MD = − Pt h K (2 K + 7) 60( K + K + 3) Pt h K (3K + 8) 60( K + K + 3) M = M A;M = M D Pt h K + M1 = M = 48 K + Kết tính tốn ghi bảng sau : Bảng 9.4: Giá trị MCC ứng với tải trọng phân bố tuyến tính p’ MA=MB MC=MD M1=M3 M2 M4 Sinh viên: Nguyễn Thành Tuyến -0,830 -1,026 1,577 -0,830 -1,026 -0,912 -1,129 1,735 -0,912 -1,129 Líp 47LT Trang 108 Đồ án tốt nghiệp kỹ s lợi Ngành công trình thủy Biu mụ men Mcc ng với p’: 0.912 A B H=200 0.912 D 1.129 C 1.129 B=140 Hình 9.9: Biểu đồ mô men Mcc ứng với Pt * Tổng hợp sơ đồ ta có giá trị MCC ghi bảng sau : Bảng 9.5: Giá trị MCC kết cấu MA=MB MC=MD M1=M3 M2 M4 -2,916 -1,263 0,895 2,370 0,093 -3,095 -1,369 1,004 2,456 0,056 A B Mcc D C H=200 Biểu đồ mơ men cuối (MCC)có dạng sau: B=140 Hình 9.10: Biểu đồ Mômen cuối Mcc 9.3.4 Xác định biểu đồ lực cắt cuối QCC Biểu đồ lực cát Qcc suy từ biểu5 đồ mô men MCC theo công thức : QAB = Q AB ± ∆M L AB Trong : Sinh viªn: Ngun Thành Tuyến Lớp 47LT Trang 109 Đồ án tốt nghiệp kỹ s lợi Ngành công trình thủy QAB: lc ct cần tìm tiết diện A đoạn AB QoAB: lực cắt tiết diện A tải trọng gây AB coi đoạn dầm đơn giản ∆M: hiệu đại số tung độ mô men hai đầu A, B ∆M : lấy dấu dương từ trục quay thuận chiều kim đồng L AB hồ đường biểu diễn mô men ( đường thẳng nối hai tung độ A B ) góc nhỏ 90o, ngược lại ∆M L AB lấy dấu âm + LAB: chiều dài đoạn AB Bảng 9.6: Giá trị Qcc kết cấu Lực cắt Nội lực ứng với tải Nội lực ứng với tải (T) QAB =-QBA QCD = -QDC QAD QDA QBC QCB trọng tiêu chuẩn 13,216 3,392 -11,806 10,154 -11,806 10,154 trọng tính tốn 13,877 3,5616 -12,845 11,119 -12,845 11,119 Từ kết tính tốn bảng ta thấy biểu đồ Qcc có dạng: B A D Qcc C Hình 9.11: Biểu đồ lực cắt cuối Qcc 9.3.5 Biểu đồ lực dc cui cựng: Sinh viên: Nguyễn Thành Tuyến Lớp 47LT Trang 110 Đồ án tốt nghiệp kỹ s lợi Ngành công trình thủy xỏc nh c biu lc dọc N cc thanh, ta dựa vào biểu đồ lực cắt Qcc xác định Bằng phương pháp cân nút, ta tách riêng nút dặt tất lực lên nút Dựa vào phương trình cân lực ta xác định chiều giá trị lực dọc tác dụng lên qua nút Lần lượt tách nút A, B, C, D ta xác định lực dọc tất thanh, từ ta vẽ biểu đồ lực dọc cuối Ncc Hình 9.12: sơ đồ lực dọc cuối Bảng 9.7: Giá trị Ncc kết cấu Lực dọc Nội lực ứng với tải Nội lực ứng với tải (T) trọng tiêu chuẩn trọng tính tốn NAB = NBA -11,806 -12,845 NCD = NDC -10,154 -11,119 NAD -13,22 -13,88 NDA -3,392 -3,562 NBC -13,22 -13,88 NCB -3,392 -3,562 N1 -8,304 -8,719 N2 -11,81 -12,84 N3 -8,304 -8,719 N4 -10,15 -11,12 Từ kết tính tốn bảng ta thấy biểu đồ Ncc có dạng: Hình 9.13: Biểu đồ lực dọc cuối Ncc 9.4 Tính tốn cốt thép 9.4.1 Số liệu tính tốn: Sinh viên: Nguyễn Thành Tuyến Lớp 47LT Đồ án tốt nghiệp kỹ s lợi Trang 111 Ngành công trình thủy Chọn bê tông mác 250 ( M 250), cốt thép nhóm C II để tính tốn bố trí cốt thép cống Ta có tiêu tính tốn sau: + Rn: cường độ tính tốn chịu nén bê tông theo trạng thái giới hạn I nén dọc trục: tra bảng (trang 15) TCVN 4116 - 85 ta Rn = 110 kg/ cm2 + Rkc: cường độ chịu kéo tiêu chuẩn bê tông theo trạng thái giới hạn II kéo dọc trục: tra bảng TCVN 4116 - 85 ta Rkc = 13 kg/ cm2 + Rk: cường độ tính tốn chịu kéo bê tông trạng thái giới hạn I kéo dọc trục: tra theo bảng TCVN 4116 - 85 ta Rk = 8,8 kg/ cm2 + Kn: hệ số tin cậy, phụ thuộc cấp cơng trình: tra theo bảng (trang 9) TCVN 4116 - 85 ta được: Kn = 1,15 + nc: hệ số tổ hợp tải trọng tra bảng TCVN 4116 - 85 với tổ hợp tải trọng ta nc = 1,0 + ma: hệ số điều kiện làm việc cốt thép: tra theo bảng (trang 22) TCVN 4116 - 85 ta được: ma = 1,1 + Ra: cường độ chịu kéo cốt thép: tra theo bảng TCVN 4116 - 85 ta Ra = 2700 kg/ cm2 + R’a: cường độ chịu nén cốt thép: tra theo bảng TCVN 4116 - 85 ta Ra' = 2700 kg/ cm2 + Ea: mô đun đàn hồi cốt thép: tra theo bảng 13 (trang 24) TCVN 4116 85 ta được: Ea = 2,1.106 kg/ cm2 + Eb: mô đun đàn hồi ban đầu bê tông Eb = 265.103 kg/ cm2 Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép miền kéo miền nén a = a' = cm + Chiều cao hữu ích tiết diện là: ho = h - a = 40 - = 35 cm + Tra bảng 17 (trang 32) ta hệ số αo = 0,6 => Ao = αo(1 - 0,5 αo) = 0,42 + Chiều dài tính tốn kết cấu lo = 0,5.H : với thành cống 0,5.B : với trần đáy cống.=> l0 = 1, m : với thành cống m : với trần cống đáy cống lo + Độ mảnh λh cấu kiện: λh = h < o Sinh viên: Nguyễn Thành Tuyến Lớp 47LT Trang 112 Đồ án tèt nghiƯp kü s lỵi + Hàm lượng cốt thép ti thiu àmin = Ngành công trình thủy Fa + Fa ' 100% = 0,05% (bảng - (trang b.ho 44) giáo trình '' Kết cấu bê tơng cốt thép '' + Hàm lượng cốt thép lớn µmax = 3,5% + Fa, Fa': diện tích cốt thép miền kéo miền nén kết cấu Fa , Fa' > µmin.b.ho Yêu cầu: Fa + Fa' < µmax.b.ho 9.4.2 Trường hợp tính tốn: Trong phạm vi chun đề ta tính tốn bố trí cốt thép theo phương ngang cống Chọn tải trọng tính tốn để tính tốn bố trí cốt thép cho cống Dựa vào bảng kết tính tốn nội lực ta chọn trị số nội lực để tính tốn bố trí cốt thép sau: Trường hợp nội lực gây bất lợi cho cống mặt ổn định cường độ trường hợp Do ta chọn tải trọng tính tốn ứng với trường hợp để tính tốn bố trí cốt thép cho cống Biểu đồ nội lực để tính tốn bố trí cốt thép theo phương ngang cho cống sau: 3.095 A 13.877 3.095 B 2.456 A 13.88 12.845 12.845 13.877 B A 12.845 B 13.88 12.845 1.044 1.044 M Q 11.119 1.069 D 0.056 C 1.069 N D 11.119 D 3.5616 C 3.562 3.5616 11.119 3.562 11.119 Hình 10.14: Biểu đồ nội lực để tính tốn cốt thép cống Các mặt cắt tính tốn: Để thuận tiện cho việc bố trí cốt thép theo phương ngang ta tính toán cốt thép cho mặt cắt sau: + Với trần cống: chọn mặt cắt qua A mặt cắt có giá trị mơ men căng ngồi lớn để tính tốn bố trí cốt thép phía ngồi trần cống Chọn mặt cắt qua mặt cắt có giá trị mơ men căng lớn để tính tốn bố trí cốt thép phía trần cng Sinh viên: Nguyễn Thành Tuyến Lớp 47LT Trang 113 Đồ án tốt nghiệp kỹ s lợi Ngành công trình thñy + Với thành bên: chọn mặt cắt qua C mặt cắt có giá trị mơ căng ngồi lớn để tính tốn bố trí cốt thép phía thành bên chọn mặt cắt qua mặt cắt có giá trị mơ men căng lớn để tính tốn bố trí cốt thép phía cho thành bên cống + Với đáy cống: chọn mặt qua D mặt cắt có giá trị mơ men căng ngồi lớn để tính tốn bố trí cốt thép phía ngồi cho đáy cống Chọn mặt cắt qua mặt cắt có mơ men căng lớn để tính tốn bố trí cốt thép phía đáy cống 9.4.3 Tính tốn cốt thép dọc chịu lực 9.4.3.1 Tính tốn bố trí cốt thép cho trần cống * Mặt cắt A (trần cống): MA = -3,935 (T.m); QA = 13.877 (T); NA = - 12.845 (T) Tiết diện tính tốn hình chữ nhật có kích thước b x h = 100 x 40 (cm) Qua tải trọng tác dụng vào tiết diện ta thấy cấu kiện chịu nén lệch tâm Trình tự tính tốn cốt thép cho mặt cắt sau: - Xét uốn dọc: + l o 0,5.B 0,5.1.6 = = = 0.2 < 10 nên ảnh hưởng uốn dọc với cấu kiện h h 0,4 khơng đáng kể, ta lấy η = + Độ lệch tâm eo: eo = M 3,905 = = 0,2409m = 24,09 (cm) N 12.845 Ta thấy η.eo = 24,09 > 0,3.ho = 0,3.35=10,5 (cm) nên cấu kiện cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn - Tính tốn cốt thép: + Sơ đồ ứng suất: η.eo Hình 10.15: Sơ đồ ứng suất cấu kiện chu nộn lch tõm ln Sinh viên: Nguyễn Thành Tuyến Lớp 47LT Đồ án tốt nghiệp kỹ s lợi Trang 114 Ngành công trình thủy Trong ú: e = eo+ 0,5.h - a =1 24,09+0,5.40-5 = 30,09 (cm): khoảng cách từ điểm đặt lực dọc N đến trọng tâm cốt thép chịu kéo Fa e'= η.eo - 0,5.h + a' = 1.24,09-0,5.40+5 = 9,029 (cm) : khoảng cách từ điểm đặt lực dọc N đến trọng tâm cốt thép chịu nén Fa' x: chiều cao vùng nén cấu kiện + Công thức (các phương trình bản) : kn.nc.N ≤ mb.Rn.b.x + ma.Ra'.Fa' - ma.Ra.Fa kn.nc.N.e ≤ mb.Rn.b.x.( ho - x ) + ma.Ra'.Fa'.( ho- a' ) + Đây toán xác định Fa Fa' biết điều kiện b, h, M, N, cấu kiện Chọn x = αo.ho (α = αo, A = Ao) thay vào phương trình (2) ta được: k n nc N e − mb Rn b.h02 Ao Fa' = ma Ra' (ho − a' ) => 1,15.1.12845.39,09 − 1.110.140.352.0,42 Fa' = = - 82,44 (cm2) 1,1.2700.(35 − 5) Vì Fa' < nên ta chọn Fa' theo điều kiện sau: -Điều kiện hàm lượng cốt thép Fa' = µmin.b.ho = 0,0005.140.35 = 2,1 cm2 -Điều kiện cấu tạo: Fa' = φ12 = 5,65 cm2 Vậy ta chon Fa' = 5φ12, khoảng cách cốt thép 20 (cm) Bây toán trở thành toán xác định Fa biết Fa' điều kiện khác Đặt A = α.( 1- 0,5.α ), từ phương trình (2) ta có: k n n c N e − m a R a' Fa' (ho − a' ) 1,15.1.13845.39,09 − 1,1.2700.5,65.(35 − 5) = = 0,004 A= mb R n b.h02 1.110.140.35 Có A ta tính α = 1- 1− A = 0,004 2.a ' 2.5 = = 0,286 ho 35 2.a' Ta thấy α < h chứng tỏ Fa' đạt σa' < Ra' Nên ta lấy x = 2.a' tính F a o theo cụng thc: Sinh viên: Nguyễn Thành Tuyến Lớp 47LT Đồ án tốt nghiệp kỹ s lợi Fa = Trang 115 Ngành công trình thủy k n n c N e' 1,15.1.13845.9,092 = = 1,507 ( cm2 ) m a R a ( ho − a ' ) 1,1.2700.(35 − 5) Fa > µmin.b.ho = 2,1cm2 : thoả mãn yêu cầu đặt * Mặt cắt (trần cống): M2 = 2,456 (T.m) ; Q2 = (T) ; N2 = -12,84 (T) + Độ lệch tâm eo: eo = M 2,456 = = 0,19m = 19cm (cm) N 12,84 Ta thấy η.eo = 19 > 0,3.h o = 0,3.35=10,05 (cm) nên cấu kiện cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn +e = η eo+ 0,5.h - a =19+0,5.40-5 = 34,12 (cm) + e'= η.eo - 0,5.h + a' = 19-0,5.40+5 = 4,112 (cm) + Đây toán xác định Fa Fa' biết điều kiện b, h, M, N, cấu kiện Chọn x = αo.ho (α = αo, A = Ao) thay vào phương trình (2) ta được: k n nc N e − mb Rn b.h02 Ao Fa' = ma Ra' (ho − a' ) => 1,15.1.12840.34,12 − 1.110.140.35 0,42 Fa' = = - 83,27(cm2) 1,1.2700.(35 − 5) Vì Fa' < nên ta chọn Fa' theo điều kiện sau: -Điều kiện hàm lượng cốt thép Fa' = µmin.b.ho = 0,0005.140.35 = 2,1 cm2 -Điều kiện cấu tạo: Fa' = φ12 = 5,65 cm2 Vậy ta chon Fa' = 5φ12, khoảng cách cốt thép 20 (cm) Bây toán trở thành toán xác định Fa biết Fa' điều kiện khác Đặt A = α.( 1- 0,5.α ), từ phương trình (2) ta có: A= k n n c N e − m a R a' Fa' (ho − a ' ) 1,15.1.12840.34,12 − 1,1.2700.5,65.(35 − 5) = = 0,00003 mb Rn b.h02 1.110.140.35 Có A ta tính α = 1- − A = 0,00003 2.a ' 2.5 = = 0,286 ho 35 Sinh viên: Nguyễn Thành Tuyến Lớp 47LT Đồ án tốt nghiệp kỹ s lợi Trang 116 Ngành công trình thủy 2.a' Ta thấy α < h chứng tỏ Fa' đạt σa' < Ra' Nên ta lấy x = 2.a' tính F a o theo cơng thức: Fa = k n n c N e' 1,15.1.12840.4,122 = = 0,683 ( cm2 ) m a R a ( ho − a ' ) 1,1.2700.(35 − 5) Fa < µmin.b.ho = 2,1 cm2 chon Fa theo điều kiện cấu tạo Vậy chọn Fa = 5φ12=5,65cm2 , khoảng cách cốt thép 20 (cm) * Căn vào kết tính tốn cốt thép hai mặt cắt ta chọn bố trí cốt thép cho trần cống sau: Cốt thép phía ngồi cống Fngồi = max( 5,65; 5,65 ) => Fngồi = 5,65 (cm2) Cốt thép phía cống Ftrong = max( 5,65; 5,65 ) => Ftrong = 5,65 (cm2) Ta tiến hành bố trí cốt thép cho trần cống sau: + Cốt thép phía ngồi cống : Fngoài = 5φ12 = 5,65 (cm2), a = 20 (cm) + Cốt thép phía cống: Ftrong = φ12 = 5,65 (cm2), a = 20 (cm) 9.4.3.2.Tính tốn bố trí cốt thép cho thành bên cống * Mặt cắt C (thành bên): Mc = -1,369 (T.m); Qc = -11,119 (T); Nc = - 3,562(T) Tiến hành tính tốn tương tự mặt cắt A ta kết sau: + eo = 38,4 (cm) + e =53,44(cm) + e' = 23,44 (cm) + Fa' = - 86,47 (cm2) => chọn Fa' = φ12 = 5,65 (cm2) + A = 0,015 => α = 0,015 +Fa=5,65cm2 * Mặt cắt (thành bên): M3 = 1,044 (T.m); Q3 = 1,726 (T); N3 = -8,719 (T) Tiến hành tính tốn tương tự mặt cắt A ta kết sau: + eo = 11,5 (cm) + e = 26,51 (cm) Sinh viên: Nguyễn Thành Tuyến Lớp 47LT Trang 117 Đồ án tốt nghiệp kỹ s lợi Ngành công trình thủy + e' = -3,488 (cm) + Fa' = - 85,942 (cm2) => chọn Fa' = φ12 = 5,65 (cm2) + A = -0,013 => α = -0,013 + Fa = -0,392 (cm2) chọn Fa =5 φ12 = 5,65 (cm2) * Căn vào kết tính tốn cốt thép hai mặt cắt ta chọn bố trí cốt thép cho thành bên cống sau: Cốt thép phía ngồi cống Fngồi = max( 5,65; 5,65 ) => Fngoài = 5,65 (cm2) Cốt thép phía cống Ftrong = max( 5,65; 5,65 ) => Ftrong = 5,65 (cm2) Ta tiến hành bố trí cốt thép cho thành bên cống sau: + Cốt thép phía ngồi cống : Fngồi = φ12= 5,65 (cm2), a = 20 (cm) + Cốt thép phía cống: Ftrong = φ12 = 5,65 (cm2), a = 20 (cm) 9.4.3.3 Tính tốn bố trí cốt thép cho đáy cống: * Mặt cắt D (đáy cống): MD = -1,369 (T.m);QD = - 3,562(T) ; ND = - 11,119 (T) Tiến hành tính tốn tương tự mặt cắt A ta kết sau: + eo = 12,3 (cm) + e = 27,31 (cm) + e' = -2,698 (cm) + Fa' = - 85,01 (cm2) => chọn Fa' = φ12 = 5,65 (cm2) + A = -0,008 => α = -0,008 + Fa = -0,386(cm2) < µmin.b.ho = 2,1 cm2 (cm2) * Mặt cắt (đáy cống): M4 = 0,056 (T.m); Q4 = (T); N4 = -11,12 (T) Tiến hành tính toán tương tự mặt cắt A ta kết sau: + eo = (cm) + e = 15,5 (cm) + e' = -14,45 (cm) + Fa' = -48,096 (cm2) => chọn Fa' = φ12 = 5,65 (cm2) + A = -0,016=> α = -0,016 Sinh viên: Nguyễn Thành Tuyến Lớp 47LT Trang 118 Đồ án tốt nghiệp kỹ s lợi Ngành công trình thđy + Fa = -2,081 (cm2) < µmin.b.ho = 2,1 cm2 =>chọn Fa =5 φ12 = 5,65 (cm2) * Căn vào kết tính tốn cốt thép hai mặt cắt ta chọn bố trí cốt thép cho đáy cống sau: Cốt thép phía cống Fngoài = max( 5,65; 5,65 ) => Fngoài = 5,65 (cm2) Cốt thép phía cống Ftrong = max( 5,65; 5,65 ) => Ftrong = 5,65 (cm2) Ta tiến hành bố trí cốt thép cho đáy cống sau: + Cốt thép phía ngồi cống : Fngồi = φ12 = 5,65 (cm2), a = 20 (cm) + Cốt thép phía cống: Ftrong = φ12 = 5,65 (cm2), a = 20 (cm) Vậy kết tính tốn cốt thép dọc chịu lực cống ngầm sau: Bảng 9.8: Kết tính tốn cốt thép dọc chịu lực cống ngầm Thành phần Cốt thép phía cống Diện tích Loại Khoảng Cốt thép phía ngồi cống Diện tích Loại Khoảng (cm2) thép cách (cm) Trần cống 5,65 20 φ12 Thành bên 5,65 20 φ12 Đáy cống 5,65 20 φ12 9.4.4 Tính tốn cốt thép ngang (cốt đai, cốt xiên) (cm2) 5,65 5,65 5,65 thép φ12 φ12 φ12 cách (cm) 20 20 20 Tính tốn cường độ mặt cắt nghiêng cấu kiện tiến hành theo phương pháp đàn hồi phương pháp trạng thái giới hạn Ở ta dùng phương pháp đàn hồi để tính tốn 9.4.4.1 Điều kiện tính tốn: Khi thoả mãn điều kiện sau cần phải tính tốn cốt xiên, cốt đai cho cấu kiện: 0,6.mb4.Rk < s1 = to = k n nc Q ≤ mb3.Rkc 0,9.b.ho Trong đó: Q: lực cắt lớn tải trọng tính tốn gây (kg) Rkc: cường độ chịu kéo tiêu chuẩn bê tông, Rkc = 13 (kg/cm2) Rk: cường độ chịu kéo bê tông, Rk = 8,8 (kg/cm2) Sinh viên: Nguyễn Thành Tuyến Lớp 47LT Đồ án tốt nghiệp kỹ s lợi Trang 119 Ngành công trình thủy mb3: h s iu kin lm việc bê tông kết cấu bê tông cốt thép Tra PL (trang 109-GTBTCT) mb3 = 1,15 mb4: hệ số điều kiện làm việc bê tông không cốt thép Tra PL (trang 109GTBTCT) mb4 = 0,9 to: ứng suất tiếp lớn mặt cắt tính tốn (kg/cm2) kn: hệ số tin cậy, phụ thuộc cấp cơng trình, kn = 1,15 9.4.4.2 Mặt cắt tính tốn: Trên cấu kiện ta cần chọn vị trí có lực cắt lớn để tính tốn bố trí cốt thép ngang cho cống Do ta cần tính tốn cho mặt cắt sau: - Với trần cống: tính tốn cho mặt cắt qua A có: MA = -3,095 (T.m); QA = 13.877 (T); NA = - 12.845 (T) - Với đáy cống: tính tốn cho mặt cắt qua D (đáy cống) có: MD = -1,369 (T.m);QD = - 3,562(T) ; ND = - 11,119 (T) -Với thành bên cống: tính tốn cho mặt cắt qua B C có: MB = -3,095 (m) ; QB = 12,845 (T) ; NB =- 13,88 (T) Mc = -1,369 (T.m); Qc = -11,119 (T); Nc = - 3,562(T) 9.4.4.3 Tính tốn cốt thép ngang cho đáy cống: Với cốt thép ngang cống ta thường bố trí cốt thép xiên nên tính tốn cốt thép ngang cho cống ta tính tốn bố trí cốt thép xiên cho cống (khơng tính tốn bố trí cốt thép ngang cho cống) Thay số ứng với giá trị nội lực mặt cắt D (đáy cống) vào công thức ta được: 0,6.mb4.Rk = 0,6.0,9.8,8 = 4,752 (kg/cm2) to = k n n c Q 1,15.1.35620 = = 0,93 (kg/cm2) 0,9.b.ho 0,9.140.35 mb3.Rkc = 1,15.13 = 14,95 (kg/cm2) Vậy ta nhận thấy: s1 = to = k n nc Q =0.93 < 0,6.mb4.Rk=4,752 < mb3.Rkc=14,95 0,9.b.ho nên tính tốn bố trí cốt thép xiên cho đáy cống Tương tự có to mặt cắt A: to = 3,61 B :to = 3,35 C :to = 2,9 Các mặt cắt không thỏa mãn cống khụng phi b trớ thộp xiờn Sinh viên: Nguyễn Thành TuyÕn Líp 47LT ... Vị trí địa lý Hồ chứa nước Xuân Hoa xây dựng sườn phía Đơng Bắc dãy núi Hồng Lĩnh, thuộc địa phận xã Cổ Đạm xã Xuân Liên Cách thị trấn Xuân An khoảng 12 km thị trấn Nghi Xuân km Vị trí địa lý... độ khu tưới biến đổi từ từ +5 đến +1 , Phía cuối khu tưới xã Xuân Thành Xuân Mỹ cao độ từ +3 ,2 đến +4 ,8 Khu tưới trãi rộng xã: Cổ Đạm , Xuân Liên, Xuân Thành Xuân Mỹ Địa hình thuận lợi cho việc... thuỷ nơng đập Đồng Quốc xã Cổ Đạm, đập Đồng Bản xã Xuân Liên Nhìn chung địa hình, địa mạo thuận lợi để xây dựng hồ chứa nước Địa hình khu hưởng lợi: Về khu tưới dốc dần từ Bắc sang Nam, cao độ khu