thiết kế trạm bơm như quỳnh, hưng yên

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế trạm bơm Như Quỳnh, Hưng Yên MỤC LỤC CHƯƠNG I TÌNH HÌNH CHUNG CỦA HỆ THỐNG 1.1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 1.1.1.Vị trí địa lý 1.1.2 Đặc điểm địa hình 1.1.3 Đất đai thổ nhưỡng 1.1.4 Điều kiện khí tượng 1.1.5 Điều kiện thủy văn 1.1.6 Địa chất, địa chất thủy văn 1.1.7 Nguồn vật liệu xây dựng 11 1.1.8 Tình hình dân sinh kinh tế 11 1.1.9 Phương hướng phát triển kinh tế khu vực 13 CHƯƠNG II 15 HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG THỦY LỢI VÀ BIỆN PHÁP CÔNG TRÌNH 15 2.1.Hiện trạng hệ thống thủy lợi 15 2.1.1 Hệ thống tưới 15 2.2.2 Hệ thống tiêu 17 2.2 Tình hình úng hạn khu vực nguyên nhân 19 2.2.1 Tình hình hạn 19 2.2.2 Tình hình úng 22 2.2.3 Biện pháp công trình 23 CHƯƠNG III 24 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN 24 3.1 Xác định vị trí trạm bơm bố trí tổng thể công trình 24 3.1.1 Vị trí trạm bơm 24 Vị trí xây dựng trạm bơm phải cân đối điều kiện sau đây: 24 3.1.2.Bố trí tổng thể công trình đầu mối: 24 3.2 Xác định cấp công trình vị trí thiết kế 25 3.2.1.Xác định cấp công trình: 25 SVTH : Đồ án tốt nghiệp Thiết kế trạm bơm Như Quỳnh, Hưng Yên 3.2.2 Tần suất thiết kế: 26 3.3 Tính toán xác định yếu tố thủy văn khí tượng 26 3.3.1 Phương pháp tính toán 26 3.3.2.Tính lượng mưa thiết kế 31 3.3.3 Tính mực nước thiết kế (dựa vào tài liệu mực nước ngày.) 31 3.4.Tính toán lưu lượng trạm bơm 34 3.4.1.Tính toán giản đồ hệ số tưới 34 3.4.2.Tính toán giản đồ lưu lượng tưới 44 3.4.3.Xác định Qtk, Qmax, Qmin 46 CHƯƠNG 48 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRẠM BƠM 48 4.1 Thiết kế kênh dẫn (kênh tháo) 48 4.1.1 Xác định kích thước kênh tháo 49 4.1.2 Thiết kế kênh dẫn 52 4.2.Tính toán mực nước 52 4.3 Tính toán cột nước trạm bơm 53 4.31 Tính cột nước thiết kế Htk 53 4.3.2 Trường hợp kiểm tra 54 4.3.3.Tính toán cột nước lớn nhỏ ứng với tần suất kiểm tra (P1% P95%) 54 4.4 Chọn động kéo máy bơm 56 4.4.1 Chọn máy bơm 56 4.4.3 Chọn máy biến áp 60 4.4.4 Xác định cao trình đặt máy bơm 63 4.6 Thiết kế nhà máy 67 4.6.1 Nguyên lý thiết kế nhà máy 67 4.6.2 Xác định kích thước phận tầng nhà máy 68 4.6.3 Xác định kích thước chủ yếu nhà máy 81 4.7.THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH NGOÀI NHÀ MÁY 86 4.7.1 Thiết kế ống đẩy 86 4.7.2 Thiết kế bể hút 87 SVTH : Đồ án tốt nghiệp Thiết kế trạm bơm Như Quỳnh, Hưng Yên 4.7.3.Thiết kế bể tháo 90 4.8.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC HỆ THỐNG THIẾT BỊ TRONG NHÀ MÁY 96 4.8.1 Hệ thống tiêu nước nhà máy 96 4.8.2 Hệ thống bơm mỡ 101 4.8.3 Hệ thống thông gió 101 4.8.4 Hệ thống cứu hoả 107 CHƯƠNG 108 THIẾT KẾ SƠ BỘ HỆ THỐNG ĐIỆN 108 5.1.CHỌN SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY HỆ THỐNG ĐIỆN 108 5.1.1.Yêu cầu sơ đồ lưới điện: 108 5.1.2.Chọn sơ đồ đấu dây điện: 108 5.2.TÍNH TOÁN HỆ THỐNG ĐIỆN CAO ÁP 109 5.2.1 Tính toán chọn máy biến áp 109 5.2.2 Chọn dây dẫn động lực 110 5.2.3 Chọn dây dẫn cao 110 5.2.4.Tính chọn thiết bị bảo vệ cho mạng điện cao áp 112 5.3 Chọn thiết bị cho mạng điện hạ áp 114 5.3.1 Chọn dây dẫn động lực 114 5.3.2 Chọn thiết bị bảo vệ cho mạch điện hạ áp 117 5.4 Các thiết bị khác 119 5.4.1 Chọn máy biến dòng cho mạch động mạch tự dùng 119 5.4.2.Chọn thiết bị đo đếm 120 5.4.3 Tính chọn tụ bù điện cho động 121 5.4.4 Chọn 121 5.4.4.Chọn thiết bị chiếu sáng lắp đặt 122 5.5.Bố trí hệ thống điện 122 5.5.1 Phần điện cao áp 122 5.5.2.Phần hạ áp 122 CHƯƠNG 123 TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO NHÀ MÁY 123 SVTH : Đồ án tốt nghiệp Thiết kế trạm bơm Như Quỳnh, Hưng Yên 6.1 Tính ứng suất đáy móng tải trọng công trình gây  max,min 123 6.1.1 Trường hợp vừa thi công xong 123 6.1.2 Trường hợp trạm bơm làm việc bình thường, mực nước bể hút mực nước lớn 124 6.2 Kiểm tra sức chịu tải 126 6.2.1.Trường hợp thi công xong chưa có nước 127 6.2.2.Trường hợp công trình làm việc bình thường 127 6.3 Kiểm tra khả chịu tải 127 6.3.1 Trường hợp vừa thi công xong 128 6.4 Kiểm tra trượt công trình 128 6.4.1.Trường hợp công trình trạm bơm vừa thi công xong, chưa tháo nước 128 6.5.Kiểm tra lật công trình 129 6.5.1 Trường hợp nhà máy vừa thi công xong 130 6.5.2 Trường hợp công trình làm việc bình thường, mực nước bể hút ứng với tần suất thiết kế 130 6.6.Kiểm tra lún công trình 130 6.6.1.Trình tự thực 130 6.6.2.Tính lún điểm O tâm đáy móng 131 CHƯƠNG 133 TÍNH TOÁN KẾT CẤU KHUNG NHÀ MÁY 133 7.1 SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN 133 7.2 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG TRONG NHÀ MÁY 133 2.1 Tải trọng mái q1 133 7.2.2 Tường đỡ mái tôn q2 134 7.2.3 Bản thân xà ngang q2 135 7.2.4 Hoạt tải q3 135 7.2.5 Tải trọng gió đẩy q5 135 7.2.6 Tải trọng gió hút q6 136 7.2.7 Tải trọng cột 136 7.2.8 Tải trọng gió đẩy phần mái P1 136 I.2.9 Tải trọng gió hút phần mái P2 136 SVTH : Đồ án tốt nghiệp Thiết kế trạm bơm Như Quỳnh, Hưng Yên 7.2.10 Tải trọng tường dọc mái P3 136 7.2.11 Tải trọng xà dọc P4 137 7.2.12 Tải trọng vai đỡ cầ trục gây 137 7.2.13 Tải trọng lớn cẩu máy 137 7.2.14 Tải trọng máng nước 138 7.2.15 Tải trọng đặc biệt 138 7.4 TÍNH TOÁN NỘI LỰC 138 7.5 TÍNH TOÁN CỐT THÉP 139 7.5.1 Tính toán cốt thép cho dầm ngang 139 7.5.2 Tính cốt thép cho cột phía thượng lưu trường hợp cầu trục lệch phía hạ lưu (hoặc trường cột phía hạ lưu trường hợp cầu trục lệch phía thượng lưu) 146 7.5.3 Tính cốt thép cho cột phía thượng lưu trường hợp cầu trục lệch phía thượng lưu 151 7.6 KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN CHỊU LỰC SAU KHI BỐ TRÍ THÉP 155 CHƯƠNG 157 TÍNH TOÁN HIỆU QUẢ KINH TẾ 157 8.1 MỤC ĐÍCH, Ý NHĨA, PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG TÍNH TOÁN 157 8.1.1 Mục đích, ý nghĩa 157 8.1.2.Phương pháp nội dung tính toán 157 8.2.TÍNH TOÁN KINH TẾ CỦA DỰ ÁN 159 8.2.1.Tổng vốn đầu tư dự án 159 8.2.2 Tính toán lượng tiêu thụ 159 8.3.CHI PHÍ QUẢN LÝ HẰNG NĂM 160 8.3.1 Chi phí sửa chữa năm 160 8.3.2.Chi phí tiền lương Ctl 160 8.3.3.Chi phí điện Cđn 161 8.3.4.Chi phí khác Ck 161 8.4 TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ 161 SVTH : Đồ án tốt nghiệp Thiết kế trạm bơm Như Quỳnh, Hưng Yên CHƯƠNG I TÌNH HÌNH CHUNG CỦA HỆ THỐNG 1.1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 1.1.1.Vị trí địa lý Khu vực dự định xây dựng trạm bơm Như Quỳnh nằm khu quản lý Xí nghiệp thủy nông Như Quỳnh trực thuộc Công ty Khai thác công trình thủy lợi Nam Đuống Khu vực nằm 20059’09’’ vĩ độ Bắc 105058’47’’ kinh độ Đông, phía Đông giáp giáp sông Đình Dù, phía Tây giáp làng Ngọc Quỳnh-Như QuỳnhHưng Yên, phía Nam giáp quốc lộ phía Bắc giáp kênh Ngọc Quỳnh 1.1.2 Đặc điểm địa hình Địa hình tự nhiên khu tưới trạm bơm Như Quỳnh có độ dốc theo hướng Tây bắc xuống Đông nam thấp dần sông nội địa Các huyện Thuận Thành, Văn Lâm Gia Lâm dốc theo trục sông Đình Dù sông Lang Tài Huyện Gia Bình Lương Tài dốc theo sông Ngụ sông Bùi sông Thái Bình Cao độ mặt đất tự nhiên thay đổi từ +6,0 ÷ +1,0 Khu vực dự định xây dựng trạm bơm Như Quỳnh có cao độ mặt đất tự nhiên thay đổi từ +2,0 ÷ +6,0 Cao độ đáy sông Đình Dù thay đổi từ -0,5 ÷ +1,5 Khu đất trống dọc kênh tiêu Ngọc Quỳnh bờ phải kênh Chung rộng khoảng 1,5 có cao độ thay đổi từ +4,0 ÷ +4,7 Khu vực có địa hình thuận lợi cho việc bố trí mặt thi công vận chuyển vật liệu xây dựng 1.1.3 Đất đai thổ nhưỡng Đất khu vực chủ yếu đất phù sa sông Đuống sông Thái Bình có tầng đất canh tác dày, thành phần giới đất từ thịt nhẹ tới trung bình nên đất đai khu vực màu mỡ thích hợp với nhiều loại trồng, đặc biệt lúa nước 1.1.4 Điều kiện khí tượng Trong vùng dự án có trạm khí tượng sau: - Trạm Hải Dương đo yếu tố khí hậu từ năm 1956 đến - Các trạm Gia Lương, Thuận Thành, Hải Dương đo mưa từ năm 1956 đến Vùng dự án mang đặc điểm chung khí hậu nhiệt đới gió mùa với mùa đông lạnh khô, mùa hè nóng mưa nhiều thường xuyên xuất trận mưa lớn ( lượng mưa chiếm 85% lượng mưa năm ) Những nét chủ yếu khí hậu thể qua số liệu trung bình nhiều năm trạm khí tượng Hải Dương sau: SVTH : Đồ án tốt nghiệp Thiết kế trạm bơm Như Quỳnh, Hưng Yên a, Nhiệt độ không khí Nhiệt độ bình quân nhiều năm 23,40C, nhiệt độ cao 38,20C, nhiệt độ thấp 3,20C Nhiệt độ trung bình tháng nhiều năm thể bảng sau: Bảng 1.1: Nhiệt độ trung bình, lớn nhất, nhỏ tháng, năm Đơn vị: 0C Tháng 10 11 12 Năm Bìnhquân 16,0 16,9 19,9 23,4 27,1 28,7 29,2 28,4 27,3 24,6 21,3 17,7 23,4 Cao 29,6 31,6 33,2 34,1 37,0 38,0 38,2 35,9 34,1 33,3 32,7 29,7 38,2 Thấp 4,1 3,2 5,6 10,2 12,4 16,9 18,9 21,5 21,8 16,5 13,0 8,1 3,2 b, Độ ẩm không khí Độ ẩm bình quân nhiều năm 84%, độ ẩm thấp năm 59%, cao 90% Độ ẩm trung bình tháng nhiều năm thể bảng sau Bảng 1.2: Độ ẩm tương đối trung bình, thấp tháng, năm Đơn vị: % Tháng 10 11 12 Năm Bìnhquân 82 85 88 89 85 84 83 86 85 83 80 80 84 Thấp 66 72 78 77 68 66 67 71 69 64 59 61 59 c, Bốc Khu vực điểm đo bốc hơi, theo tài liệu trạm lân cận Phả Lại lượng bốc trung bình tháng 81,93mm, lượng bốc trung bình nhiều năm 983,1mm Riêng tháng 6, lượng bốc thường lớn lượng mưa nên lượng nước cấp để tưới căng thẳng hoàn toàn phải lầy nước từ sông Lượng bốc trung bình tháng năm gần Bắc Ninh thể bảng sau: Bảng 1.3: Lưu lượng bốc trung bình tháng, năm Đơn vị: mm Tháng Bìnhquâ n 10 11 12 Năm 75, 56, 52, 59, 89, 96, 109, 80, 81, 93, 97, 90, 81,9 d, Gió SVTH : Đồ án tốt nghiệp Thiết kế trạm bơm Như Quỳnh, Hưng Yên Hướng gió thịnh hành mùa hè gió nam đông nam, mùa đông gió bắc đông bắc Tốc độ gió trung bình 2-3m/s, từ tháng - 10 tốc độ gió lên tới cấp 7, cấp làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến sinh trưởng, phát triển trồng Đặc điểm gió khu vực nghiên cứu, theo số liệu nhiều năm tổng hợp bảng sau : Bảng 1.4: Tốc độ gió trung bình, lớn tháng, năm Đơn vị: m/s Tháng 10 11 12 Năm Bìnhquân 2,4 2,5 2,3 2,4 2,5 2,4 2,5 2,1 2,1 2,2 2,3 2,4 2,3 Cao 18 14 16 >16 18 20 >40 >24 38 18 18 15 >40 e, Nắng Số nắng trung bình tháng năm gần khu vực thống kê ởbảng sau Bảng 1.5: Số nắng trung bình tháng, năm Đơn vị: h Tháng Bìnhquân 10 11 12 83,0 44,4 41,6 85,8 204,4 176,2 214,5 180,0 186,6 187,0 157,5 130,5 f, Mưa Khu vực Như Quỳnh nằm vùng nhiệt đới gió mùa, thời tiết chia làm hai mùa rõ rệt: mùa mưa mùa khô Mùa mưa trùng với mùa hạ từ tháng đến tháng 10, mùa khô trùng với mùa lạnh tháng 11 đến tháng Vào mùa khô lượng mưa tháng biến động từ (2.4 - 32.9)mm, vào mùa mưa lượng mưa tháng biến động từ 106.6mm (tháng 10) đến 614.4mm (tháng 6) Lượng mưa tháng mùa mưa chiếm 93.18% tổng lượng mưa năm Theo tài liệu đo đạc trạm Gia Lương (Lương Tài, Gia Bình) Thuận Thành: lượng mưa bình quân nhiều năm toàn khu vực 1470 mm, lớn 1779.2 mm, nhỏ 1050 mm Nói chung lượng mưa hàng năm toàn khu vực Nam Đuống tương đối lớn có biến động lớn năm Mưa chủ yếu tập trung vào thời gian SVTH : Năm 1691,5 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế trạm bơm Như Quỳnh, Hưng Yên ngắn, đặc biệt vào tháng 6, tháng 7, tháng địa bàn thường có lượng mưa lớn Ngược lại, vào mùa khô lượng mưa lại Đặc điểm lượng mưa tháng nhiều năm khu vực nghiên cứu tổng hợp bảng sau : Bảng 1.6: Lượng mưa trung bình tháng, năm Đơn vị: mm Tháng 10 11 12 Năm Bìnhquân 16,2 18,7 39,8 88,0 154,5 224,3 224,4 273,9 194,1 135,2 47,0 15,0 1429,9 1.1.5 Điều kiện thủy văn Bao quanh hệ thống thủy nông Nam Đuống sông lớn: sông Hồng, sông Đuống sông Thái Bình Các sông trục tiêu nguồn nước tưới hệ thống Ngoài hệ thống sông nội đồng sông Nội Trung, sông Bùi, sông Thứa, sông Tuần La, sông Ngụ Nguồn nước tưới cho hệ thống thủy nông Nam Đuống chủ yếu lấy từ sông Hồng, sông Đuống, sông Ngụ Sông Hồng sông lớn miền Bắc, nguồn cung cấp nước phù sa nhiều cho vùng châu thổ đồng Bắc Bộ, lưu lượng trung bình sông Hồng Hà Nội 710 m3/s, lưu lượng nhỏ sông Hồng Hà Nội 350 m3/s Sông Dâu Đình Dù sông đào thuộc hệ thống thủy nông Bắc Hưng Hải, dẫn nước từ sông Hồng qua cống Xuân Quan đến khu tưới tỉnh Hưng Yên Bắc Ninh Trạm bơm Như Quỳnh trạm bơm lấy nước từ sông Dâu Đình Dù Sông Đuống phụ lưu bên bờ trái sông Hồng, điểm phân dòng chảy cách Hà Nội km phía thượng lưu, dòng chảy sông Đuống chiếm khoảng 25% tổng lưu lượng dòng chảy sông Hồng Sông Ngụ sông tiêu nội đồng hệ thống 1.1.6 Địa chất, địa chất thủy văn 1.1.1.1Địa chất Địa tầng khu vực xây dựng trạm bơm Như Quỳnh gồm lớp đất sau: - Lớp 1: Đất đắp sét - sét lẫn sỏi sạn màu nâu, xám nâu Trạng thái cứng – dẻo cứng, kết cấu chặt vừa Chiều dày lớp từ 2,0 ÷ 5,0 m SVTH : Đồ án tốt nghiệp Thiết kế trạm bơm Như Quỳnh, Hưng Yên - Lớp 1b: Bùn sét lắng đọng đáy kênh màu nâu sẫm, lẫn nhiều hữu Trạng thái chảy, kết cấu chặt Chiều dày lớp từ 0,3 ÷ 0,5 m - Lớp 4a: Đất sét chứa nhiều hữu màu đen Hữu phân giải chưa phân giải hết Trạng thái dẻo mềm, kết cấu chặt Chiều dày lớp từ 1,0 ÷ 4,0 m Nguồn gốc thuộc tầng Thái Bình ( aQIV tb2 ) - Lớp 4b: Đất sét nặng – vừa, màu xám nâu, xám ghi Trạng thái dẻo chảy, có chỗ dẻo mềm, kết cấu chặt – chặt vừa Chiều dày lớp từ 1,0 ÷ 3,5 m Nguồn gốc thuộc tầng Thái Bình ( aQIV3 tb2 ) - Lớp 4c: Đất sét nhẹ màu xám ghi, xám xanh Trạng thái dẻo mềm – dẻo chảy, kết cấu chặt vừa Chiều dày lớp từ 1,0 ÷ 4,5 m Nguồn gốc thuộc tầng Thái Bình ( aQIV3 tb2) - Lớp 5: Đất cát màu xám nâu, xám ghi Trạng thái dẻo chảy, kết cấu chặt Chiều dày lớp từ 2,0 ÷ 7,0 m Nguồn gốc bồi tích thuộc tầng Thái Bình (aQIV3 tb2 ) - Lớp 6: Cát hạt vừa – nhỏ, có chỗ hạt thô màu xám ghi, xám nâu Kết cấu chặt vừa, bão hòa nước Chiều dày lướp khoảng m Nguồn gốc bồi tích thuộc tầng Thái Bình ( aQIV3 tb2 ) - Lớp 7: Đất sét, có chỗ sét nặng màu nâu vàng, loang lổ xám xanh, nâu đỏ Trạng thái cứng – nửa cứng, trạng thái chặt vừa – chặt Chiều dày lớp khoảng m, cách mặt đất tự nhiên khoảng 18 m Nguồn gốc bồi tích thuộc tầng Vĩnh Phúc (aQIII 2vp ) - Lớp 7a: Đất sét – sét nặng màu xám nâu Trạng thái dẻo mềm, kết cấu chặt vừa Chiều dày chưa xác định Nguồn gốc bồi tích thuộc tầng Vĩnh Phúc (aQIII 2vp) - Lớp 7b: Cát hạt thô màu xám nâu Kết cấu chặt vừa, bão hòa nước Chiều dày lớp khoảng 1,5 m Nguồn gốc bồi tích thuộc tầng Vĩnh Phúc ( aQIII 2vp ) 1.1.1.2 Địa chất thủy văn Nước mặt: Chủ yếu nước sông Dâu Đình Dù Kênh Chung Mực nước thay đổi theo mùa tùy thuộc vào chế độ đóng mở cống Xuân Quan Nước Kênh Chung sông Dâu Đình Dù có chất lượng tốt phục vụ cho nông nghiệp, nhiên lại có tính ăn mòn cacbonic loại xi măng Nước ngầm: Nước ngầm chủ yếu chứa tầng cát ( lớp ) Các lớp khác chứa nước Mực nước thay đổi theo mùa có quan hệ thủy lực với nước mưa mực nước sông Dâu Đình Dù Qua tìm hiểu cho thấy nước ngầm trong, không mầu, không mùi, không vị cặn lắng có tính ăn SVTH : 10 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế trạm bơm Như Quỳnh, Hưng Yên Trong : l = 7,4 m với tiết diện hai đầu ngàm ta có  = 0,5 theo giáo trình sức bền vật liệu l0 = 7,4.0,5 = 3,7 m Ta có h  80 cm, tính tỷ số l0 370   4,6  10   = h 80 + e0: độ lệch tâm ban đầu (cm) e0 = M 13,3   0,32(m)  32(cm) N 41,1 .e0 = 1.32 = 32(cm) 0,3.h = 0,3.80 = 24(cm) So sánh ta thấy .e0 > 0,3.h  cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn Chọn a = 4cm khoảng cách từ mép biên miền chịu kéo đến trọng tâm cốt thép Chọn a’ = 4cm khoảng cách từ mép biên miền chịu nén đến trọng tâm cốt thép + e : khoảng cách từ điểm đặt lực dọc N đến trọng tâm cốt thép chịu nén Fa: e = .e0 + x h 80 – a = 1.32 + – 4= 68(cm) 2 k n n c N 1,15.1.41100   8,6 (cm) m b R n b 1.110.50 x < 2a’ = 2.4 = 8(cm) α0.h0 = 0,65.46 = 29,9(cm) Vậy cấu kiện đảm bảo điều kiện hạn chế: α0.h0 >x > 2.a’ x k n n c N.e  m b R n b.x.(h  ) Fa  Fa'  ma R a (h o  a ' ) 1,15.1.41100.68  1.90.50.8,6.(76  Fa  Fa'  1,1.2100.(76  4) 8,6 )  2,6 (cm2) 7.5.2.2 Tính cho mặt cắt 4-4, sơ đồ b SVTH : 149 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế trạm bơm Như Quỳnh, Hưng Yên Tại mặt cắt 4–4 ta có: M = 26,43 T.m ; N = 29,2 T Đây trường hợp chịu nén ta cần phải xác định xem nén lệch tâm lớn hay nén lệch tâm bé Tương tự phần + l0 : chiều dài tính toán cấu kiện l0 = l. Trong : l = 7,4 m với tiết diện hai đầu ngàm ta có  = 0,5 theo giáo trình sức bền vật liệu l0 = 7,4.0,5 = 3,7 m Ta có h  40 cm, tính tỷ số l0 370   6,  10   = h 60 + e0: độ lệch tâm ban đầu (cm) e0 = M 26, 43   0,90(m)  90(cm) N 29, .e0 = 1.90 = 90(cm) 0,3.h = 0,3.60 = 18(cm) So sánh ta thấy .e0 > 0,3.h  cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn Chọn a = 4cm khoảng cách từ mép biên miền chịu kéo đến trọng tâm cốt thép Chọn a’ = 4cm khoảng cách từ mép biên miền chịu nén đến trọng tâm cốt thép + e : khoảng cách từ điểm đặt lực dọc N đến trọng tâm cốt thép chịu nén Fa: e = .e0 + h 60 – a = 1.90 + – 4= 116(cm) 2 + e’:khoảng cách từ điểm đặt lực dọc N đến trọng tâm cốt thép chịu nén ' a F e’ = .e0 – x h 60 + a’ = 1.90 + = 56(cm) 2 k n n c N 1,15.1.29200   7,6 (cm) m b R n b 1.110.40 x > 2a’ = 2.4 = 8(cm) α0.h0 = 0,65.46 = 29,9(cm) SVTH : 150 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế trạm bơm Như Quỳnh, Hưng Yên Vậy cấu kiện đảm bảo điều kiện hạn chế: α0.h0 >x > 2.a’ k n n c N.e' 1,15.1.29200.56 Fa  F    15,65 (cm2) ' m a R a (h o  a ) 1,1.2100.(56  4) ' a 7.5.3 Tính cốt thép cho cột phía thượng lưu trường hợp cầu trục lệch phía thượng lưu Do áp lực gió hướng ngang thay đổi chiều, nên mô men uốn sinh thay đổi dấu Do trường hợp nên tính cốt thép đối xứng Cột thượng lưu gồm cột phía vai cầu trục kích thước bxh = 60x40 cột phía vai cầu trục kích thước bxh = 80x50 Nhìn sơ đồ nội lực ta thấy mặt cắt nguy hiểm cột phía vai cầu trục 8-8, mặt cắt nguy hiểm phía vai cầu trục 9-9 10-10 Tổng hợp nội lực mặt cắt ba trường hợp sơ đồ tải trọng sau: Bảng 7.1.Tổng hợp nội lực mặt cắt nguy hiểm cột phía hạ lưu Trường hợp tải trọng Mặt cắt Loại nội lực Đơn vị a b c M Tm 17,8 20,8 12,2 N T - 26,9 - 28,5 -25,41 M Tm 16,2 18 13,1 N T - 47,8 - 48,2 -45,14 M Tm 10,6 25,1 4,7 N T - 52,2 - 52,48 -49,39 7-7 8-8 9-9 Các hệ số dùng cho tính toán + Kn: độ tin cậy công trình Tra bảng GTBTCT ta có Kn = 1,15 + nc : tổ hợp tải trọng tra bảng GTBTCT ta nc = 1,00 + mb : hệ số điều kiện làm việc bê tông tra phụ lục GTBTCT ta + mb = + Rn : cường độ tính toán nén dọc cột, với BT M250 tra phụ lục GTBTCT, ta có Rn = 110 Kg/cm2 + b : bề dày tiết diện b = 0,8 m + h0 : chiều cao hữu ích tiết diện = 0,46 m SVTH : 151 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế trạm bơm Như Quỳnh, Hưng Yên + F : diện tích tiết diện F = 50.80 = 4000 cm2 +  : hệ số ảnh hưởng lực dọc 7.5.3.1 Tính cho mặt cắt 9-9, sơ đồ b Tại nội lực khung là: M = 25,1 T.m; N = 52,5T Đây trường hợp chịu nén ta cần phải xác định xem nén lệch tâm lớn hay nén lệch tâm bé Dựa vào kinh nghiệm xác định hai trường hợp nén lệch tâm + Nén lệch tâm lớn .e0  0,3.h0 + Nén lệch tâm bé .e0 > 0,3.h0 + l0 : chiều dài tính toán cấu kiện l0 = l. Trong : l = 7,4 m với tiết diện hai đầu ngàm ta có  = 0,5 theo giáo trình sức bền vật liệu l0 = 7,4.0,5 = 3,7 m; Ta có h  50 cm, tính tỷ số l0 370   4,7  10   = h 80 + e0: độ lệch tâm ban đầu (cm) e0 = M 25,1   0,5(m)  50(cm) N 52,5 .e0 = 1.50 = 50(cm) 0,3.h = 0,3.80 = 24(cm) So sánh ta thấy .e0 > 0,3.h  cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn Chọn a = 4cm khoảng cách từ mép biên miền chịu kéo đến trọng tâm cốt thép Chọn a’ = 4cm khoảng cách từ mép biên miền chịu nén đến trọng tâm cốt thép + e :- khoảng cách từ điểm đặt lực dọc N đến trọng tâm cốt thép chịu nén F a: e = .e0 + SVTH : h 80 – a = 1.40 + – 4= 86(cm) 2 152 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế trạm bơm Như Quỳnh, Hưng Yên + e’:-khoảng cách từ điểm đặt lực dọc N đến trọng tâm cốt thép chịu nén ' a F e’ = .e0 – x h 80 + a’ = 1.86 – + = 50(cm) 2 k n n c N 1,15.1.52500   13,5 (cm) m b R n b 1.90.50 x < 2a’ = 2.4 = 8(cm), α0.h0 = 0,65.76 = 49,4(cm) Vậy cấu kiện đảm bảo điều kiện hạn chế: α0.h0 >x > 2.a’ x k n n c N.e  m b R n b.x.(h  ) Fa  Fa'  ' m a R a (h o  a ) 1,15.1.52500.86  1.90.50.13,5.(76  Fa  Fa'  1,1.2100.(76  4) 13,5 )  10, (cm2) 7.5.3.3 Tính cho mặt cắt 7-7 cột phía vai cầu trục, sơ đồ b Tại mặt cắt 7–7 ta có:M = 20,8 T.m ;N = 28,5 T Đây trường hợp chịu nén ta cần phải xác định xem nén lệch tâm lớn hay nén lệch tâm bé Tương tự phần Các hệ số sử dụng cho tính toán + Kn: độ tin cậy công trình Tra bảng GTBTCT ta có Kn = 1,15 + nc : tổ hợp tải trọng tra bảng GTBTCT ta nc = 1,00 + mb : hệ số điều kiện làm việc bê tông tra phụ lục GTBTCT ta + mb = + Rn : cường độ tính toán nén dọc cột, với BT M200 tra phụ lục GTBTCT, ta có Rn = 90 Kg/cm2 + b : bề dày tiết diện b = 0,4 m + h0 : chiều cao hữu ích tiết diện = 0,56 m + F : diện tích tiết diện F = 40.60 = 2400 cm2 +  : hệ số ảnh hưởng lực dọc SVTH : 153 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế trạm bơm Như Quỳnh, Hưng Yên + l0 : chiều dài tính toán cấu kiện l0 = l. Trong : l = 7,4 m với tiết diện hai đầu ngàm ta có  = 0,5 theo giáo trình sức bền vật liệu l0 = 7,4.0,5 = 3,7 m Ta có h  50 cm, tính tỷ số l0 370   6,  10   = h 60 + e0: độ lệch tâm ban đầu (cm) e0 = M 20,8   0,75(m)  75(cm) N 28,3 .e0 = 1.75 = 75(cm) 0,3.h = 0,3.60 = 18(cm) So sánh ta thấy .e0 > 0,3.h  cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn Chọn a = 4cm khoảng cách từ mép biên miền chịu kéo đến trọng tâm cốt thép Chọn a’ = 4cm khoảng cách từ mép biên miền chịu nén đến trọng tâm cốt thép + e :- khoảng cách từ điểm đặt lực dọc N đến trọng tâm cốt thép chịu nén F a: e = .e0 + h 60 – a = 1.75 + – 4= 101(cm) 2 + e’:-khoảng cách từ điểm đặt lực dọc N đến trọng tâm cốt thép chịu nén ' a F e’ = .e0 – x h 60 + a’ = 1.75 – + = 41(cm) 2 k n n c N 1,15.1.28300   (cm) m b R n b 1.90.40 x >2a’ = 2.4 = 8(cm), Vậy cấu kiện đảm bảo điều kiện hạn chế: α0.h0 >x > 2.a’ SVTH : 154 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế trạm bơm Như Quỳnh, Hưng Yên x k n n c N.e  m b R n b.x.(h  ) Fa  Fa'  ' ma R a (h o  a ) 1,15.1.28300.101  1.90.40.9.(56  )  13,5 (cm2) Fa  Fa'  1,1.2100.(56  4) So sánh với phần tính toán cầu trục lệch phía hạ lưu kết hợp tra phụ lục 12 Giáo trình Kết cấu BTCT ta chọn bố trí thép 328 Fa = Fa’ = 18cm2 Tổng hàm lượng cốt thép phải đảm bảo điều kiện: Fa = Fa’  μmin.b.ho (Fa  Fa' )  μ max = 3,5% b.h o Trong đó: + μmin : hàm lượng cốt thép tối thiểu, cấu kiện chịu nén lệch tâm μmin phụ thuộc vào độ mảnh λh = lo 7, = = 9,25 0,8 h Tra bảng 4-1 giáo trình BTCT μmin = 0,1 % μmin.b.ho = 0,001.50.46 = 2,3 (cm2) Vậy đảm bảo điều kiện Fa = Fa’ > μmin.b.ho (Fa  Fa' ) 36,95.2 = = 1,9 % < μmax 50.76 b.h o Vậy đảm bảo điều kiện Nhận thấy hệ khung nhà máy đối xứng, trường hợp chịu lực xảy với cột thượng lưu xảy với cột hạ lưu Do bố trí thép cột hạ lưu tương tự bố trí thép cột thượng lưu 7.5 KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN CHỊU LỰC SAU KHI BỐ TRÍ THÉP Theo công thức sách Giáo trình Kết cấu BTCT ta có: x= k n n c N  m a R a Fa  m a R 'a Fa' k n n c N  m b R n b m b R n b Trong đó: + Fa : diện tích phần chịu kéo cốt thép sau bố trí, ứng với mặt cắt + Fa’: diện tích phần chịu nén cốt thép sau bố trí, ứng với mặt cắt SVTH : 155 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế trạm bơm Như Quỳnh, Hưng Yên + N : lực dọc mặt cắt + Ra, Ra’ : cường độ cốt thép Tại mặt cắt 9-9 sơ đồ b ta có : M = 25,1 T.m; N = 52,5T N 1,15.1.52500  13, (cm) x= 1.90.50 Có o = 0,65 Ta có: 2.a = cm VT Vậy cốt thép có đủ khả chịu lực Tính toán tương tự cho mặt cắt lại ta thấy cốt thép có khả chịu lực SVTH : 156 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế trạm bơm Như Quỳnh, Hưng Yên CHƯƠNG TÍNH TOÁN HIỆU QUẢ KINH TẾ 8.1 MỤC ĐÍCH, Ý NHĨA, PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG TÍNH TOÁN 8.1.1 Mục đích, ý nghĩa Đối với trình sản xuất yêu cầu đầu tư để phát triển mở rộng điều tất yếu nhằm đáp ứng đòi hỏi ngày cao xã hội Tuy nhiên bỏ vốn để đầu tư dự án vấn đề mang lại hiệu quan tâm vấn đề quan trọng để xem xét sách đầu tư cho đắn phù hợp Mục đích việc tính toán hiệu kinh tế tính toán kiểm tra hiệu quả, xem xét dự án có khả thi hay không 8.1.2.Phương pháp nội dung tính toán Để đánh giá hiệu qủa kinh tế dự án thuỷ lợi thực hai phương pháp: - Phương pháp phân tích trạng thái tĩnh: Phương pháp không xét đến biến động theo thời gian hoàn vốn, chi phí hiệu Người ta thường sử dụng thời gian hoàn vốn, thời gian bù vốn chênh lệch, hệ số hiệu để so sánh chọn phương án khả thi - Phương án phân tích trạng thái động: Phương pháp xét đến biến động yếu tố thời gian vốn chi phí hiệu Với phương pháp thiết lập hệ thức tính đổi giá trị tương lai Trong đồ án dùng phương pháp phân tích trạng thái động để đánh giá hiệu kinh tế dự án 8.1.2.1 Các tiêu hiệu theo phương pháp động A.Chỉ tiêu giá trị thu nhập ròng NPV Chỉ tiêu thực chất tổng lượng thu nhập ròng suốt đời sống kinh tế dự án tính đổi thời điểm với lãi suất hành r trung ương quy định Theo phương pháp NPV xác định sau: T NPV = Bt  Ct  (1  r ) t - Co t 0 SVTH : 157 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế trạm bơm Như Quỳnh, Hưng Yên Trong đó: + Bt : Thu nhập dự án năm thứ t + Ct : Chi phí năm thứ t + Co: Chi phí năm đầu thực dự án + r : Lãi suất hành ngân hàng trung ương quy định, coi r đồng trình, r = 12  15% + T : Thời gian thực dự án thay dự án khác Phương án có NPV  chấp nhận, phương án có NPV lớn phương án tốt B.Hệ số nội hoàn IRR Hệ số nội hoàn IRR phương án trị số lãi suất mà ứng với lãi suất tính có trị số NPV = IRR thực chất lãi suất công trình hay dự án mang lại, IRR lớn hiệu kinh tế dự án lớn Vậy điều kiện để dự án đầu tư mang lại hiệu IRR  [r] Để xác định IRR phải tính thử dần: +Lấy lãi suất r1, tính NPV +Chọn tiếp r2 sau: r2 > r1 NPV1 > r1 > r2 NPV1 < Tính NPV2 +Xác định IRR theo công thức gần đúng: NPV1 IRR = r1 + NPV1  NPV2 (r2  r1 ) C.Tỷ số thu nhập chi phí BCR BCR tỉ số tổng lợi ích quy tổng chi phí quy Công thức xác định: T BCR  B  C T  B (1  r ) t 0 T  C (1  r ) t 0 SVTH : ' t B  t Dự án đạt hiệu t t t t 0 T C ' t t 0 B 1 C 158 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế trạm bơm Như Quỳnh, Hưng Yên Giữa ba tiêu NPV, IRR r = IRR NPV = lúc B có mối liên hệ chặt chẽ với nhau, C B = Ba tiêu phản ánh góc độ nhìn C nhận khác chúng hỗ trợ đánh giá hiệu dự án 8.2.TÍNH TOÁN KINH TẾ CỦA DỰ ÁN Xác định thời gian dự án: - Đời sống kinh tế dự án 30 năm - Thời gian thi công thực dự án năm Trong đó: Vốn xây lắp thiết bị : GXL = GDX+GTB = 24,917 tỷ Chi phí khác: GK = 2,025 tỷ Dự phòng: GDP = 2,694(tỷ) Tổng mức đầu tư phần nhà trạm: 29,636(tỷ) Tính toán chi tiết xem phụ lục 8.2.1.Tổng vốn đầu tư dự án Toàn hệ thống bao gồm công trình đầu mối (trạm bơm) công trình sau đầu mối (kênh mương) Coi vốn đầu tư ban đầu cho công trình sau đầu mối gấp 0,5 lần vốn đầu tư cho công trình đầu mối Khi đó: Kb= Khệ thống = Ktrạm bơm+ Kkênhmương= 1,5.Ktrạm bơm = 1,5.29,636 == 44,45(tỷ) Thời gian thi công thực dự án năm, Kb phân bổ thời gian năm Năm thứ : 70%.Kb= 0,7 37,15 = 31,11(tỷ) Năm thứ hai : 30%.Kb= 0,3 44,45 =13,34(tỷ) 8.2.2 Tính toán lượng tiêu thụ Đối với trạm bơm tiêu lượng điện hàng năm tiêu thụ lớn phụ thuộc vào thời gian bơm tiêu yêu cầu khu vực Năng lượng tiêu thụ hàng năm tính theo công thức sau: E = EM. Trong đó: SVTH : 159 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế trạm bơm Như Quỳnh, Hưng Yên + : Diện tích tưới  = 6200ha + E: Năng lượng điện tiêu thụ vụ mùa (KWh/ha/vụ) Theo phụ lục II-7 14 TCN112-1997 với trạm bơm tưới vùng đồng Bắc Bộ thì: Chỉ tính cho vụ mùa EM = 300 (KWh/ha/vụ) => E = 300.6200 = 1860000 KWh 8.3.CHI PHÍ QUẢN LÝ HẰNG NĂM 8.3.1 Chi phí sửa chữa năm a Chi phí sữa chữa thường xuyên Csctx Chi phí sữa chữa thường xuyên chi phí phải bỏ năm để thực công việc sữa chữa nhỏ công trình, bảo dưỡng máy móc thiết bị, nhằm đảm bảo cho chúng làm việc bình thường Theo kinh nghiệm chi phí sữa chữa thường xuyên xác định theo công thức: Csctx = s.Kb (đ) Trong đó: Kb - Vốn đầu tư ban đầu xây dựng công trình, Kb = 44,45 tỷ s - Hệ số sữa chữa thường xuyên, s = (1 2)%; Lấy s = 2% Csctx=2% 44,45 = 0,889(tỷ) b Chi phí sữa chữa lớn Cscl Theo kinh nghiệm chi phí sữa chữa lớn được xác định theo công thức: Cscl = 1,5% Kb :Cscl = 0,015 44,45= 0,667(tỷ) 8.3.2.Chi phí tiền lương Ctl Chi phí tiền lương Ctl tính theo công thức: Ctl = CN bq TLbq 12(đ) Trong đó: CNbq - Số lượng công nhân trạm bơm, trạm bơm Hưng Đông có diện tích tưới 6200 lấy CNbq= 12 người (Theo phụ lục II-6 tiêu chuẩn ngành 14 TCN 112-1997); TLbq - Chi phí tiền lương cho công nhân, lấy TLbq = 1.000.000 đ/tháng SVTH : 160 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế trạm bơm Như Quỳnh, Hưng Yên Thay trị số vừa xác định vào ta được: Ctl = 12.1.000.000.12 = 144.000.000 đ Vậy Ctl = 144.000.000 đ 8.3.3.Chi phí điện Cđn Chi phí điện Cđn tính theo công thức: Cđn = E1.g (đ) Trong đó: E1 :điện tiêu thụ năm, theo E1 = 1.860.000 Kwh g :giá thành Kwh, lấy g = 650 đ/Kwh Thay trị số vào ta được: Cđn = 1860000.650 = 1.209.000.000 đ Vậy: Cđn = 1.209.000.000đ 8.3.4.Chi phí khác Ck Đây thành phần chi phí phục vụ cho công tác quản lý hành chính, sơ ta lấy 100.000 đ cho Vậy chi phí khác xác định theo công thức: Ck = 100.000. = 100.000.6200 = 620.000 000 đ Như tổng chi phí quản lí năm là: Ct = Csctx + Cscl + Ctl + Cđn + CK Thay số vào ta có: Ct = 0,889 +0,667+ 0,144 + 1,209+ 0,62 = 3,529(tỷ) Vậy chi phí quản lí năm là: Ct = 3,529 tỷ 8.4 TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ Tổng thu nhập trội năm có dự án: Bt = 15,603 tỷ đồng Tổng chi phí năm: Ct =3,529 tỷ đồng Gía trị thu nhập dòng Giá trị thu nhập dòng lãi suất thực suất đời dự án quy thời điểm tại, tính theo công thức: T NPV = Bt  Ct  1  i  t t 0 SVTH : 161 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế trạm bơm Như Quỳnh, Hưng Yên Trong đó: T - Thời gian hoạt động dự án, T = 30 năm i - Là lãi suất, i = 12% Bt, Ct - xác định Kết tính toán phụ lục thu NPV = 9,342.8.106 đồng Hệ số nội hoàn kinh tế IRR IRR trị số lãi suất mà ứng với lói suất NPV = Bằng cách sử dụng hàm IRR EXEl ta IRR = 16,29% Tỷ số thu nhập với chi phí T B  C  B 1  i  1 t t 0 T 1  1,29 >1  1  i  t 0 Các tiêu kinh tế nằm phạm vi cho phép, chứng tỏ công trình đảm bảo hiệu kinh tế Kết tính toán thể phụ lục SVTH : 162 Đồ án tốt nghiệp SVTH : Thiết kế trạm bơm Như Quỳnh, Hưng Yên 163