LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGHÀNH VẬT LIỆU XÂY DỰNG: THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ỐNG NƯỚC VÀ TRỤ ĐIỆN HẠ THẾ BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUAY LY TÂM HỖN HỢP BÊ TÔNG (kèm bản vẽ)

Luận chứng thiết kế nhà máy:Kể từ khi nước ta, dưới sự lãnh đạo của Đảng, mở cửa phát triển đất nước theo xu hướng của nền kinh tế thị trường theo định hướng xã hội chủ nghĩa, nền kinh t

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN1.1 Luận chứng thiết kế nhà máy:

Kể từ khi nước ta, dưới sự lãnh đạo của Đảng, mở cửa phát triển đất nước theo

xu hướng của nền kinh tế thị trường theo định hướng xã hội chủ nghĩa, nền kinh tếcủa nước ta đã và đang phát triển khá nhanh để hy vọng một ngày không xa có thểtheo kịp các nước trong khu vực và vươn xa ra thế giới Trong công cuộc phát triểnkinh tế thì cơ sở vật chất hạ tầng kỹ thuật của ta cũng cần phải phát triển songhành Do đó ngành xây dựng là một ngành rất quan trọng trong nền kinh tế quốcdân Nó thực hiện có kế hoạch quá trình tái sản xuất giản đơn và tái sản xuất mởrộng tài sản cố định sản xuất và tài sản cố định phi sản xuất, bằng hình thức xâydựng mới, xây dựng lại, khôi phục lại và củng cố mở rộng Qua đó nó mới đáp ứngyêu cầu sản xuất có kế hoạch vời tốc độ đủ nhanh, góp phần trực tiếp xây dựng cơsở vật chất - kỹ thuật cho nền sản xuất lớn xã hội chủ nghĩa Tuy nhiên, trong tìnhhình nước ta hiện nay thì cơ sở vật chất hạ tầng của ta chỉ mới đáp ứng một phầnnhu cầu phát triển vật chất kỹ thuật của nước nhà vì thế việc cải thiện và tiến hànhxây dựng cơ sở vật chất kỹ thuật hạ tầng là điều kiện tất yếu

Trong hệ thống cơ sỡ vật chất cơ sở vật chất kỹ thuật đáp ứng nhu cầu chonền phát triển kinh tế cũng như phục vụ lợi ích con người thì việc cấp thoát nước vàchiếu sáng đóng một vai trò rất quan trọng Cấp thoát nước một hệ thống các côngtrình, thiết bị và giải pháp kỹ thuật nhằm thực hiện nhiệm vụ cấp thoát nước phụcvụ sinh hoạt cho người dân, phục vụ sản xuất công-nông-ngư nghiệp Cung cấpđiện cũng là một hệ thống công trình để vận hành các máy móc thiết bị phục vụsản xuất, vận hành các phương tiện thông tin đại chúng, bưu chính viễn thông vàchiếu sáng công cộng đem lại mỹ quan đô thị và nông thôn hiện đại

Khu vực thành phố Hồ Chí Minh và các tỉnh lân cận như Long An, cùng với sựphát triển công nghiệp và đô thị hoá nhanh chóng trên mọi miền đất nước nóichung, nhu cầu xây dựng điều kiện vật chất kỹ thuật, trong đó có lĩnh vực cấp thoátnước và hệ thống cung cấp điện, là rất lớn và quan trọng nhằm đem lại cơ sở vậtchất cho sản xuất, sinh hoạt và mỹ quan đô thị phục vụ lợi ích của con người vàbảo đảm vệ sinh môi trường Xuất phát từ nền nông nghiệp lạc hậu lại phải chịu

1

hậu quả của một cuộc chiến khốc liệt, công cuộc xây dựng này là một quá trình lâudài, đòi hỏi nhiều công sức Trong những năm qua công tác nghiên cứu, thiết kếxây dựng các công trình hệ thống thoát nước và chiếu sáng đã được Đảng và nhànước ta quan tâm đầu tư Tuy nhiên những kết quả đạt được vẫn còn hạn chế, chưathể phục vụ triệt để, xuyên suốt và chu đáo đến mọi mặt của đời sống Chính vìvậy các sản phẩm phục vụ cho các công trình cấp thoát nước và cung cấp điệnnăng, mà cụ thể là hai sản phẩm: ống cống và trụ điện đang rất cần sự quan tâmđầu tư, khai thác và phát triển thêm Đây là những sản phẩm cơ bản trong hệ thống

cơ sở hạ tầng kỹ thuật của xã hội, trong bất cứ lúc nào và hoàn cảnh xã hội nào.Với những đặc tính ưu việt của cấu kiện bêtông cốt thép đúc sẵn và việc phát triểnngày càng nhanh của đất nước thì việc thành lập ngày càng nhiều nhà máy sảnxuất ống cống và trụ điện bằng phương pháp quay ly tâm là cần thiết trong điềukiện hiện nay Trong phạm vi đồ án này, ta sẽ thiết kế một nhà máy đặt ở khu côngnghiệp Đức Hòa, nhằm phát triển cơ sở hạ tầng của tỉnh Long An, Thành phố HồChí Minh và các tỉnh thành trong khu vực

1.2 Địa điểm xây dựng nhà máy:

Nhà máy sản xuất ống thoát nước và trụ điện hạ thế ứng suất trước bằngphương pháp quay ly tâm hỗn hợp bê tông được thiết kế đặt tại khu công nghiệpĐức Hòa thuộc huyện Đức Hòa, tỉnh Long An Đức Hòa là một huyện nằm phíaĐông Bắc tỉnh Long An, tiếp giáp với Tp Hồ Chí Minh ở phía Đông, phía Bắc giáphuyện Trảng Bàng tỉnh Tây Ninh, phía Tây giáp huyện Đức Huệ và phía Tây Namgiáp huyện Bến Lức Đức Hòa có vị trí địa lý vô cùng thuận lợi trong phát triểnkinh tế Nhà máy được thiết kế có công suất 20000 m3/năm nhằm phục vụ nhu cầuxây dựng, đặc biệt là thoát nước và chiếu sáng cho tỉnh Long An ,Tp Hồ Chí Minhvà các khu công nghiệp thuộc huyện và các tỉnh lân cận như Bình Dương, TâyNinh, Đồng Nai

Việc đặt nhà máy tại đây có nhiều điểm thuận lợi:

1.2.1 Nguồn cung cấp nguyên vật liệu :

- Xi măng: được cung cấp bởi nhà máy ximăng Hà Tiên 1 và được vận chuyểnđến nhà máy bằng xe stec

- Đá: dùng đá của mỏ đá Hóa An.

- Thép: sử dụng thép từ các công ty trong nước hoặc liên doanh có mặt trên thịtrường

1.2.2 Nguồn tiêu thụ sản phẩm :

Nhà máy sản xuất các cấu kiện nhằm phục vụ cho các công trình thoát nướcvà chiếu sáng cho các khu công nghiệp của huyện Đức Hoà và tỉnh Long An.Ngoài ra, nó còn có khả năng cung cấp các sản phẩm cho các tỉnh lân cận nhưThành phố Hồ Chí Minh, Tây Ninh, Bình Dương, Đồng Nai

1.2.3 Điều kiện khí hậu thủy văn : (theo tài liệu khí hậu thuỷ văn của huyện)

Huyện Đức Hòa chịu ảnh hưởng của khí hậu gió mùa, mưa nhiều với lượngmưa trung bình hằng năm là 1805 mm, nhiệt độ trung bình là 27.7 oC Nhìn chungthì khí hậu của huyện Đức Hòa có những điều kiện thuận lợi cơ bản so với nhiềuđịa phương khác, độ chiếu sáng lớn, độ ẩm cao và ít bị ảnh hưởng của thiên tai.Bảng 1.1: Bảng thống kê số liệu thủy văn: (dựa theo số liệu thuỷ văn của tỉnh)

Tháng

Nhiệt độ oC Độ ẩm không khí Thời gian

có nắngtrongngày(giờ )

Trung

bình

Caotuyệtđối

Thấptuyệtđối

Trungbình

Thấptuyệtđối

Tuyệtđối

+ Đường bộ: Trên địa bàn huyện Đức Hòa có 7 tỉnh lộ: tỉnh lộ 825, tỉnh lộ

824, tỉnh lộ 823, tỉnh lộ 821, tỉnh lộ 830 và tỉnh lộ 831 Tổng chiều dài các tuyếntỉnh lộ là 97.7 km Hương lộ bao gồm 33 tuyến đường với tổng chiều dài 142 km

+ Đường thủy: huyện Đức Hoà có hệ thống kênh rạch rất thuận lợi cho vận

chuyển Kênh cấp I : có 36 kênh với độ dài 138.4 km và nhiều hệ thống kênh cấp

II Sông Vàm Cỏ Đông phía tây và kênh Thầy Cai phía đông rất có ý nghĩa trongvận chuyển hàng hóa

1.2.5 Hệ thống điện - nước:

Huyện Đức Hòa hiện đang sử dụng mạng lưới điện quốc gia Nhìn chung,Huyện Đức Hòa có nguồn nước mặt rất phong phú tuy nhiên nguồn nước nàythường bị nhiễn phèn, nhiễm mặn, nguồn nước cung cấp chủ yếu là nguồn nướcngầm

1.2.6 Nguồn nhân lực :

Tính đến 2001 dân số của huyện có 192.025 người Số người trong độ tuổi laođộng là 86.400 người chiếm 45% dân số, mật độ dân số toàn huyện là 455người/km2, cao nhất là thị trấn Đức Hòa Tình hình dân nhập cư vào huyện càngngày càng tăng làm cho nguồn lao động của huyện phong phú hơn và tình hình nàycòn phát triển trong vài năm tới Nhìn chung nguồn lao động ở huyện Đức Hòa rấtdồi dào, lao động cần cù, thích hợp cho việc tuyển dụng công nhân

1.2.7 Tài nguyên đất :

Tổng diện tích tự nhiên của huyện là 42.169 ha trong đó đất nông nghiệpchiếm 80.43%, đất lâm nghiệp chiếm 2.68, đất ở là 6.03%, đất chuyên dùng 9.88%,đất chưa sử dụng chiếm 5.59%

Nhìn chung, tài nguyên đất của huyện Đức Hòa có nhiều điều kiện thuận lợicho phát triển công nghiệp, nguồn đất chưa sử dụng còn nhiều, địa hình tương đốibằng phẳng thuận tiện cho san lắp mặt bằng và xây dựng kết cấu hạ tầng.

1.3 Giới thiệu sản phẩm:

Sản phẩm của nhà máy là các loại ống thoát nước tròn bằng bê tông cốt thépcó đường kính 800, 1000, trụ điện hạ thế dài 8.4 m và 10.5 m Mỗi loại trong 4sản phẩm này đều có công suất thiết kế là 5000 m3 bê tông/năm

1.3.1 Ống thoát nước :

Bảng 1.2 Các thông số kĩ thuật của ống thoát nước

Khốilượng(T)00

1.3.2 Trụ điện hạ thế :

Bảng 1.3 Các thông số kĩ thuật của trụ điện hạ thế

Chiều

dài

(m)

Đường kínhngọn (mm)

Đường kínhgốc (mm) Thể tích

Trọnglượng

Lực đầutrụ

Dng Dtr Dng Dtr V(m3) Tấn kgf

5

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN KẾT CẤU

Tài Liệu tham khảo: [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12]

2.1 Tính toán kết cấu ống thoát nước:

2.1.1 Loại ống thoát nước F800 :

2.1.1.1 Các giả thiết cơ bản để tính toán:

1 Cống tròn bê tông cốt thép thuộc loại ống tròn cứng , khi tính toán khôngtính đến biến dạng bản thân cống

2 Chiều sâu chôn cống có ảnh hưởng nhất định đến việc tính toán nội lực

3 Trong các đốt ống cứng , ảnh hưởng của lực dọc trục đối với ứng suất tínhtoán rất nhỏ nên có thể bỏ qua ứng suất dọc trục

2.1.1.2 Số liệu thiết kế:

ĐKngoài

Dng(mm)

ĐKtrong

Dtr(mm)

ThểtíchV(m3)

Khố

i lượng(T)F8

- Bê tông mác: 300

- Cường độ chịu nén khi uốn của bê tông: Ru = 130 (kG/cm2)

- Cốt thép loại: AI có cường độ chịu kéo Ra = 2100 (kG/cm2)

Tải trọng thiết kế:

- Đoàn xe ô tô tiêu chuẩn: H30

- Xe bánh đặc biệt: XB80

+ Đường kính trong của cống : 0.8 (m)

+ Chiều dày thành cống : t = 8 (cm)

+ Dung trọng của bê tông : gb = 2.5 (T/m3)+ Chiều cao đất đắp : H = 0.5 (m)

+ Dung trọng của đất đắùp : go = 2.2 (T/m3)+ Góc nội ma sát của đất đắp: 30o

Hệ số vượt tải :

+ Dùng cho áp lực đất : 1.2

+ Dùng cho trọng lượng bản thân cống: 1.1+ Dùng cho hoạt tải ô tô : 1.4

+ Dùng cho hoạt tải bánh xe đặc biệt XB80: 1.1

Hình 2.1 Ống thoát nước F800

2.1.1.3 Tính toán kết cấu :

+ o : Trọng lượng riêng của đất đắp

+ H : Chiều sâu chôn cống hay chiều cao lớp đất đắp

- Áp lực do trọng lượng bản thân cống gây ra :

gtc = b * t = 2.5*0.08 = 0.2 (T/m2)

gtt = 1.1*0.225 = 0.22 (T/m2)

Trong đó :

+ 1 = 2,5 T/m3 : Trọng lượng riêng của bê tông cốt thép

+ t = 0.08 (m) : Chiều dày của thành cống

b – Áp lực thẳng đứng do hoạt tải xe gây ra :

Theo qui định chiều cao đất đắp trên cống không nhỏ hơn 0.5 m , vì vậykhông xét đến lực xung kích

+ Chiều rộng phân bố tải trọng của ô tô H30 :

a = 0.6 + 2*H*tg30o = 0.6 + 2*0.5* tg30o = 1.18 (m)+ Chiều dài phân bố tải trọng của ô tô H30 :

b = 0.2 + 2*H*tg30o = 0.2 + 2*0.5* tg30o = 0.78 (m)+ Chiều rộng phân bố tải trọng của xe đặc biệt XB80 :

a’ = 0.8 + 2*H*tg30o = 0.8 + 2*0.5* tg30o = 1.38 (m)+ Chiều dài phân bố tải trọng của xe đặc biệt XB80 :

b’ = 0.2 + 2*H*tg30o = 0.2 + 2*0.5* tg30o = 0.78 (m)+ Tải trọng phân bố của ô tô H30:

P1tc =

b a

P2tc = 1.3810*0.78 = 9.29 (T/m2)

P2tt = 1.1*9.29 = 10.22Như vậy :

+ Áp lực thẳng đứng của đất đắp và hoạt tải ô tô H30 :

a Moment trong ống tròn do tác dụng của áp lực đất đắp và tải trọng xe gây

ra được tính theo công thức :

M1 = M2 = M3 = 0.137*(q + p)*R2*(1 - )

9

Trong đó :

+ q, P : các đại lượng đã tính ở trên

+  : Hệ số sức kháng đàn hồi của đất, với cứng ta lấy bằn gáp lực hông củađất :  = tg2(45o -

2

30o ) = 0.333+ R : Bán kính của đốt cống kể từ trục trung hòa (lấy bằng bán kính tính toánbình quân): R = 0.8 0.08

2



= 0.44 (m)+ Đối với ô tô H30:

M1tc = M2tc = M3tc = 0.137*7.62*0.442*(1 – 0.333) = 0.1348 (Tm)

M1tt = M2tt = M3tt = 0.137*10.45*0.442*(1 – 0.333) = 0.1849 (Tm)

+ Đối với xe bánh XB80:

M’1tc = M’2tc = M’3tc = 0.137*10.39*0.442*(1 – 0.333) = 0.1838 (Tm)M’1tt = M’2tt = M’3tt = 0.137*11.54*0.442*(1 – 0.333) = 0.2042 (Tm)

b Moment trong cống tròn do trọng lượng bản thân cống gây ra: tính theo các

M2tt’’ = 0.337*0.22*0.442 = 0.0144 (Tm)

M3tc’’ = 0.369*0.2*0.442 = 0.0143 (Tm)

M3tt’’ = 0.369*0.22*0.442 = 0.0157 (Tm)

3 Tổ hợp moment :

Ta tổ hợp moment do áp lực đất thẳng đứng , do áp lực hoạt tải thẳng đứng và

do trọng lượng bản thân cống gây ra theo sơ đồ sau:

4 Tính chọn tiết diện cốt thép :

a Tính cốt vòng :

Hình 2.4 Sơ đồ tính toán cốt thép

Ta sử dụng cốt thép AI có đường kính F8, bê tông mác 300

+ Cường độ chịu kéo : Ra = 2100 (KG/cm2)

+ Cường độ chịu nén của bê tông : Rn = 130 (KG/cm2)

Chiều dày lớp bê tông bảo vệ (chọn giống nhau cho cả phía trong lẫn phíangoài) : ao = ao’ = 3.6 (cm)

Khoảng cách từ mép bê tông đến tâm cốt thép:

a = a’ = 3.6 + 0.8/2 = 4 (cm)

Chiều cao có ích của tiết diện : ho = 8-4 = 4 (cm)

Tính cho chiều dài 1 m cống nên b = 100 cm

Xác định giá trị của hệ số ro theo công thức :

ro =

b R M h

u

tt max o

(2.2) =

4 21990 130*100

= 3.076Tra bảng 5.5, [9] ta có a = 0.113, go = 0.944

Tiết diện cốt thép cần thiết :

Fa =

a o o

tt max

R h

M



(2.3)

= 0.944*4*210021990 = 2.773 (cm2)Với diện tích cốt thép tính toán cần thiết ta chỉ cần bố trí 6F8 (Fa =3.018 cm2 ) là đủ nhưng để bảo đảm an toàn và thỏa yêu cầu về cường độ cũngnhư kiểm tra nứt, ta bố trí 11F8 , Fa = 5.53 cm2

b) Bố trí cốt dọc :

Theo TCVN, đối với tiết diện hình vành khuyên thì lượng cốt dọc có từ 6thanh trở lên và đặt đều theo chu vi Vì vậy ta chọn lượng cốt dọc bố trí cho ốngthoát nước là 12F6, có diện tích cốt thép Fa = 3.396 cm2

5 Kiểm tra điều kiện bảo đảm cường độ và kiểm toán nứt:

a) Kiểm tra điều kiện cường độ:

Thành cống bê tông cốt thép tiết diện hình chữ nhật bố trí hai hàng cốt thép11F8 , Fa = 5.53 cm2 vì vậy ta kiểm tra cường độ theo công thức sau:

M  Rubx (ho - x2) + RaFa’ (ho – a’)

x =

u

a a

bR

F R

M = 21990  130*100*0.893*(4 - 0.893

2 )+ 2100*5.53*(4 - 4)

M = 34000  41253 (kGcm) : ThỏaNhư vậy là bảo đảm yêu cầu về cường độ

+ a : ứng suất trong cốt thép dọc chịu kéo, đối với cấu kiện chịu uốn:

+ 1 = 0.7 : hệ số xét đến ảnh hưởng của bê tông vùng chịu kéo, ứngvói bê tông mác 300 tra bảng 5-21_Tiêu chuẩn kỹ thuật giao thông đường bộ-tập II

+ Rr = (n d n dF n d )

n n 2

2 1 1

+ b : Hệ số xét đến sự bố trí cốt thép thành các bó thanh Ở đây

do sử dụng cốt thép rời nên lấy b = 1

+ ni = 11 : số lượng thanh ứng với đường kính di

Rr = 880

1*11*0.8= 100 (cm)+ D = 0.02 : Trị số giới hạn của bề rộng vết nứt Ta có :

aT = 0.5*21000001152.97 * 0.7*100 = 0.0192 (cm)

Vậy aT  D : thỏa mãn điều kiện về nứt

6 Thống kê thép : bảng 2.2

Ký hiệu Đường kính Chiều dài Số lượng

Tổng chiềudài

Tổng khốilượng

2.1.2 Loại ống thoát nước F1000 :

2.1.2.1 Các giả thiết cơ bản để tính toán: tương tự ống F800

2.1.2.2 Số liệu thiết kế:

Bảng 2.3 Số liệu thiết kế ống thoát nước F1000

ĐK ngoàiDng(mm)

ĐK trongDtr(mm)

Thể tíchV(m3)

Khốilượng(T)

Vật liệu, tải trọng thiết kế, hệ số vượt tải : tương tự ống F800

15

Hình 2.5 Ống thoát nước F1000

2.1.2.3 Tính toán kết cấu :

Trong đó :

+ t = 0.09 (m) : Chiều dày của thành cống

b – Áp lực thẳng đứng do hoạt tải xe gây ra : tương tự như đối với cống F800.Như vậy :

+ Áp lực thẳng đứng của đất đắp và hoạt tải ô tô H30 :

a Moment trong ống tròn do tác dụng của áp lực đất đắp và tải trọng xe gây

ra được tính theo công thức :

b Moment trong cống tròn do trọng lượng bản thân cống gây ra: tính theo các

3 Tổ hợp moment :

Ta tổ hợp moment do áp lực đất thẳng đứng , do áp lực hoạt tải thẳng đứng và

do trọng lượng bản thân cống gây ra theo sơ đồ sau:

Q = 0

+ Đối với ô tô H30:

4 Tính chọn tiết diện cốt thép :

Hình 2.8 Sơ đồ tính toán cốt thép

a Tính chọn cốt vòng:

Ta sử dụng cốt thép AI có đường kính F8, bê tông mác 300

Chiều dày lớp bê tông bảo vệ (chọn giống nhau cho cả phía trong lẫn phíangoài): ao = ao’ = 4.1 (cm)

Khoảng cách từ mép bê tông đến tâm cốt thép:

a = a’ = 4.1 + 0.8/2 = 4.5 (cm)

Chiều cao có ích của tiết diện : ho = 90 - 45 = 45 mm = 4.5 cm

Tính cho chiều dài 1 m cống nên b = 100 cm

Xác định giá trị của hệ số ro theo công thức (2.2)

19

ro =

100

* 130 34000

5 4

= 2.783Tra bảng 5.5 [9] ta có a = 0.14, go = 0.93

Tiết diện cốt thép cần thiết theo công thức (2.3):

Fa = 0.93*340004.5*2100= 3.87 (cm2)Với diện tích cốt thép tính toán cần thiết ta chỉ cần bố trí 8F8 (Fa = 4.024

cm2) là đủ nhưng để bảo đảm an toàn và thỏa yêu cầu về cường độ cũng như kiểmtra nứt, ta bố trí 13F8 , Fa = 6.54 cm2

b Bố trí cốt dọc :

Chọn 15F6, có diện tích cốt thép Fa = 4.245 cm2

5 Kiểm tra điều kiện bảo đảm cường độ và kiểm toán nứt: tương tự ống F800,

do giới hạn về số trang luận văn nên không thể trình bày cụ thể ở đây

6.Thống kê thép :

Bảng 2.4

Ký hiệu

Đườngkính

Chiềudài

Sốlượng

Tổngchiều dài

Tổng khốilượng

Cơ sở thiết kế:

Trụ điện hạ thế là là cột bê tông cốt thép ứng suất trước đúc sẵn theo phươngpháp căng trước và quay ly tâm theo các chỉ tiêu sau:

Bảng 2.5 Chỉ tiêu kỹ thuật của trụ điện hạ thế

Trọnglượng

Lực thử đầutrụ

Bê tông mác 300 có Rn = 130 kG/cm2

Thép gia cường nhiệt AT-K có các tiêu chuẩn sau:

- Giới hạn chảy : 14000 Kg/cm2

- Cường độ chống cắt : 16000 Kg/cm2

- Cường độ tính toán Ra = R’a = 12250 Kg/cm2

Phương pháp tính toán :

Tính toán kết cấu trụ điện dựa trên việc xác định các thành phần lực tác dụnglên cột, từ đó xác định khả năng chịu uốn của các loại cột và bố trí cốt thép mộtcách hợp lý

Nội dung tính toán kết cấu cột bê tông cốt thép theo đường dây dẫn truyền tảinhư sau:

+ Lực gió tác động lên mặt cột :

Pc = 916.81 a C v2 F , (N)(2.4)

+ Lực gió tác động lên dây dẫn :

Pd = 916.81 a C v2 d l , (N) (2.6)

Hay :

21

Pd = g2 F l , (N)Với :

g2 = PF = 32

10

* F 16

Cdv 81

, (N/m.mm2)+ Tổng moment ngoại lực tác động lên cột :

MS = MPd + MPc

Mtt = n(MS + 10% MS)Trụ điện là cấu kiện chịu nén lệch tâm, tính toán kiểm tra dựa theo TCVN5574-1991, thì :

(2.7)

j =

a a a b b

a a

F ) ' R R ( F R

) N F R (

Mx  XTd (Nm)+ Kiểm tra thép đai :

Mx  2mmaRa a

Fd

Fl (Nm)+ Kiểm tra thép dọc chịu xoắn :

Mx 

l

l a a a

u

F F R mm 2

(Nm)

2.2.1 Trụ điện dài 8.4 m.

Sơ đồ tính toán khả năng chịu uốn của các loại cột trong trạng thái bìnhthường hay gặp được cho theo bảng 2.6

2.2.1.1 Lực tác động lên cột :

Thiết kế trụ điện chịu tải trên đường dây hạ thế, bước cột 40 m, dây nhômA50, diện tích tiết diện F = 50 mm2, đường kính tiết diện là :

d =



F 4

=



50

* 4

=8 mm

Các lực tác động lên cột trong sơ đồ tính toán xác định như sau :

- Lực gió tác động lên cột theo công thức (2.4) trong đó :

+ F : Diện tích mặt cột chịu gió có cạnh trên a1 = 0.16 m, cạnhdưới

+ v = 30 m/s : lực gió lớn nhất.

+ a = 0.75+ C = 1.1 với dây có d < 20 mm

Pc = 916.810.75*1.1*302*1.48 = 674 (N) Lực gió tác động lên cột đặt ở đặt ở trọng tâm mặt cột (hình thang) xác địnhtheo công thức :

H =

2 1

2 1

a a

a a 2





* 3h(2.5)

= 20*.016.16 0.024.24





* 73.4 = 3.45 (m)

- Lực gió tác động lên dây theo công thức (2.6):

Pd = 816.91 0.75*1.1*302*0.008*40 = 132 (N)

2.2.1.2 Tổng moment tác động lên cột ứng với tiết diện sát mặt đất :

Với sơ đồ tính I :

Với sơ đồ tính II :

MS = 4*132*7.4 + 4*132*(7.4-0.5) + 674*3.45

= 9875.7 (Nm)

M = 1.2*1.1*9875.7

= 13035.92 (Nm)

= 1303.592 (kGm)

Mttmax = 1303.592 (kGm) ứng với sơ đồ tính II Từ đây ta chọn sơ đồ tính II đểtính moment max cho các tiết diện cột

2.2.1.3 Tính chọn và kiểm tra cốt thép dọc :

Theo tiêu chuẩn, đối với cột có tiết diện hình vành khuyên thì số cốt thép dọctừ 6 thanh trở lên và đặt đều theo chu vi

* Tại tiết diện sát mặt đất : Ta chọn cốt thép là 12F5 có Fa = 2.352 cm2 trongđó 6F căng trước Tính theo công thức (2.7),(2.8)

Trong đó :

+ Ra : Cường độ chịu kéo của thép

+ N = 2500*0.24 = 600 (kG) : trọng lượng bản thân cột

+ rb : Bán kính trung bình của tiết diện sát mặt đất, cách đỉnh cột 7.4 m

ra = r1 – a =12 - 2.5 = 9.5 cm

a = 2.5 cm : Lớp bê tông bảo vệ

25

+ Diện tích của tiết diện:

F = p(r12 – r22) = p(122 – 62) = 339 (cm2)+ Rb =130 (kG/cm2) : Cường độ chịu nén của bê tông + Fb : diện tích bê tông của tiết diện

Fb = F - Fa - FH = 339 – 2.352 = 336.648 (cm2)Vậy

b) Kiểm tra xoắn với cột :

Do cột điện hạ áp treo 4 hay 8 dây dẫn (đi 2 tầng) nên cho dù đứt 1 dây cũngkhông gây moment xoắn lớn cho cột, nên ta có thể không cần xét đến

2.2.1.5 Bố trí cốt đai:

Dùng thép đai xoắn có đường kính 3 mm, bước đai a = 75 mm, có cường độ R

= 6000 kG/cm2

Fa=12

a75

Hình 2.9 Bố trí cốt thép trụ điện 8.4 m

2.2.1.7 Thống kê thép :

Bảng 2.7 Thống kê thép

Ký hiệu

Đườngkính

Chiềudài Số lượng

Tổngchiều dài

Khốilượng

2.2.2 Trụ điện dài 10.5 m

Sơ đồ tính toán khả năng chịu uốn của các loại cột trong trạng thái bìnhthường hay gặp được cho theo bảng:

Bảng 2.8 Bảng sơ đồ tính toán trụ điện 10.5 m

27

2.2.2.1 Lực tác động lên cột :

Thiết kế trụ điện chịu tải trên đường dây hạ thế, bước cột 40 m, dây nhômA50, diện tích tiết diện F = 50 mm2, đường kính tiết diện là :

Các lực tác động lên cột trong sơ đồ tính toán xác định như sau :

- Lực gió tác động lên cột , theo (2.4), trong đó :

Pd = 816.91 0.75*1.1*302*0.008*40 = 132 (N)

2.2.2.2 Tổng moment tác động lên cột ứng với tiết diện sát mặt đất :

Với sơ đồ tính I :

2.2.2.3 Tính chọn và kiểm tra cốt thép dọc :

Theo tiêu chuẩn, đối với cột có tiết diện hình vành khuyên thì số cốt thép dọctừ 6 thanh trở lên và đặt đều theo chu vi

* Tại tiết diện sát mặt đất : Cốt thép là 12F6 có Fa = 3.96 cm2 trong đó 6Fcăng trước Với

+ N = 2500*0.401 = 1002.5 (kG) : trọng lượng bản thân cột

a = 2.5 cm : Lớp bê tông bảo vệ

+ Diện tích của tiết diện:

29

F = p(r12 – r22) = p(15.852 – 9.932) = 479.46 (cm2)

+ Rb =130 (kG/cm2) : Cường độ chịu nén của bê tông

+ Fb : diện tích bê tông của tiết diện

b) Kiểm tra xoắn với cột :

Do cột điện hạ áp treo 4 hay 8 dây dẫn (đi 2 tầng) nên cho dù đứt 1 dây cũngkhông gây moment xoắn lớn cho cột, nên ta có thể không cần xét đến

2.2.2.5 Bố trí cốt đai:

Dùng thép đai xoắn có đường kính 3 mm, bước đai a = 75 mm, có cường độ R

= 6000 kG/cm2

Fa=12

3a75

Hình 2.10 Bố trí cốt thép trụ điện 10.35 m.

2.2.2.7 Thống kê thép :

Bảng 2.9

Ký hiệu

Đườngkính

Chiềudài Số lượng

Tổngchiều dài

Khốilượng

CHƯƠNG 3 YÊU CẦU NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ KẾ HOẠCH SẢN XUẤT 3.1 Các chỉ tiêu cơ lý của nguyên vật liệu:

1 Ximăng : Ta sử dụng loại ximăng PCB40 có các chỉ tiêu sau :

ga = 3.12 (g/cm3)

go = 1.15 (g/cm3)

Mác ximăng được xác định bằng phương pháp dẻo Thời gian bắt đầu ninh kếtvà kết thúc ninh kết được xác định bằng dụng cụ Vika

- Bắt đầu : không sớm hơn 45 phút

- Kết thúc : không chậm hơn 10 giờ

2 Đá dăm :

Ta sử dụng đá dăm Hoá An có các chỉ tiêu sau :

- ga = 2.62 (g/cm3)

- go = 1.36 (g/cm3)

- Hàm lượng bụi bùn sét và chất bẩn : 0.2% thoả mãn TCVN 1772 – 1987

- Hàm lượng hạt dài dẹt : 6% thoả mãn TCVN 1772 – 1987

3 Cát :

Cát được sử dụng ở cảng cát Hựu Thạnh , Đức Hoà có các chỉ tiêu sau :

- ga = 2.65 (g/cm3)

- go = 1.42 (g/cm3)

- Hàm lượng bụi bùn sét 1.5% thoã mãn yêu cầu TCVN 343 – 1986

Để biết thành phần hạt ta dùng bộ sàng tiêu chuẩn có đường kính lỗ sàng nhưsau: 0.16; 0.315 ; 0.63 ; 1.25 ; 2.5 ; 5

4 Phụ gia :

Ta dùng phụ gia tăng dẻo cho hỗn hợp bêtông là loại phụ gia Sikament FFcủa hãng Sika Sikament FF Là tác nhân giảm nước hiệu quả cao và là chất siêuhóa dẻo để thúc đẩy nhanh quá trình đông cứng cho bê tông và bê tông có độ chảylỏng cao

Ưu điểm:

33

Sikament đem lại các đặc tính sau:

- Là một chất siêu hóa dẻo: Cải thiện tính thi công một cách đáng kể màkhông tăng lượng nước hoặc tăng rủi ro bị phân tầng Ninh kết bình thường không

bị làm trì hoãn ngay cả khi dùng quá liều Cải thiện độ đặc chắc và bề mặt hoànthiện

- Là một tác nhân giảm nước: Giảm nước đến 30% Đạt cường độ cao sau 8giờ Tăng khả năng kháng sương giá Tăng tính chống thấm Cho phép giảm ximăng đáng kể so với bê tông thường

Bảng 3.3 Thông số kỹ thuật của phụ gia Sikament FF:

Gốc Polyme loại phân tán

Khối lượng thể tích 1.19-1.22 kg/lítHàm lượng clorua Không cóLiều lượng 0.8-2.0 lít/100 kg xi măngKhả năng giảm

3.2 Tính cấp phối bê tông:

3.2.1 Chỉ tiêu cơ lý của nguyên vật liệu :

Bảng 3.4 Chỉ tiêu cơ lý của nguyên vật liệu:

Loại vật liệu

Các tính chất

Ghi chúga

(g/cm3)

go(g/cm3)

- Ximăng PCB :

Rx = 400 KG/cm2

3.12 1.15 - Mác ximăng được xác

định bằng phương pháp dẻo

Dmax =20 (mm)

- Cát sông :

Mdl =2.3

cầu qui phạm

- Nguyên vật liệu có chấtlượng trung bình

3.2.2 Tính cấp phối cho 1 m 3 bêtông mác 300 : ( khi chưa cóphụ gia )

Các dữ liệu thiết kế :

- Mác ximăng PCB40 : Rx = 400 KG/cm2

- Mác bêtông : Rb = 300 KG/cm2

- Độ sụt của hỗn hợp bêtông : SN = 1 - 2 cm

a) Xác định lượng nước dùng cho 1 m3 bêtông :

Bảng 3.5 Xác định lượng nước sơ bộ với cốt liệu nhỏ là đá dăm:

-< 55-1010-1515-3030-5050-8080-120120-200

230220210200175165160150

215205195185170160155145

200190180170160150140135

185175165155

Ta có Dmax = 20 và SN = 1 - 2 cm, tra bảng suy ra lượng nước cần dùng là : N

=185 (lít)

* Do ta sử dụng xi măng pouzolan nên lượng nước cần tăng thêm một lượng15-20 lít

35

* Từ module độ lớn của cát Mđl = 2.30 ta có bảng chỉ tiêu về độ lớn của cát:

Bảng 3.6 Chỉ tiêu độ lớn của cát

Cỡ hạt Mđl Sy , cm2/g Nyc , %

Trung bình 2  2,5 - 7  7,5Nhỏ 1,5  2 100  200 > 7Rất nhỏ 1  1,5 201  300 -Theo bảng này, Nyc của cát tăng lên hoặc giảm đi cứ 1% thì lượng nước tănglên hay giảm đi 5 lít

Sau khi áp dụng nội suy theo bảng trên ta được Nyc = 7.3 %, tương ứng vớilượng nước phải tăng lên là (7.3 - 7)* 5 = 1.5 lít:

* Vậy lượng nước sơ bộ cần dùng là 185 + (15-20) + 1.5, ta chọn N = 202 lít b) Xác định lượng ximăng dùng cho 1 m3 bêtông :

Mác bêtông thiết kế có mác 300 (nhỏ hơn 500 ) Bê tông cần thiết kế là loạibê tông nặng, nguyên vật liệu thoảû mãn yêu cầu quy phạm Nên ta có thể dùngcông thức Bolemey – Skramtaev :

vật liệu dùng

chế tạo bê

tông

Hệ số A khi thí nghiệm mác

xi măng theo phương pháp

Hệ số A1 khi thí nghiệm mác

xi măng theo phương pháp

0.650.60.55

0.330.300.27

0.430.40.37

b R A

R N

Ở đây ta sử dụng cốt liệu có chất lượng trung bình và mác ximăng được xácđịnh bằng phương pháp dẻo nên : A = 0.6

5 0 400

* 6

.

0

300 N

Bảng tra lượng xi măng tối thiểu:

Điều kiện làm việc của kếtcấu công trình Phương pháp đầm chặt

Bằng tay Bằng máyTrực tiếp tiếp xúc nước 265 240

Bị ảnh hưởng của mưa giókhông có phương tiện bảo vệ 250 220Không bị ảnh hưởng mưa gió 220 200Đối với sản phẩm là ống thoát nước chịu ảnh hưởng trực tiếp của dòng nướcvà trụ điện chịu ảnh hưởng mưa gió Trong quá trình sản xuất, các công đoạn đầmbê tông đều thực hiện bằng máy (theo phương pháp đầm rungbằng máy rung) Dođó theo bảng trên lượng xi măng tối thiểu là: 240 kg/1m3 bê tông Vậy lượng ximăng tính toán trong trường hợp trên đã thoảû lượng xi măng tối thiểu

c) Xác định lượng đá dăm cho 1 m3 bêtông :

r

1000 D

(

a

d o d

36 1 1

rd  

a : hệ số phụ thuộc loại bêtông và liều lượng bêtông theo bảng sau:

3.2.3 Tính lại cấp phối cho 1 m 3 bêtông mác 300 khi có sử dụng phụ gia :

Lượng xi măng trong 1m3

bê tông (kg)

Hệ số Đá dăm Sỏi

1 36

1

48 0

* 42 1

1000 D





c a x

a

d a

N X D 1000

* 202 12 3

5 353 62

2

69 1132 1000

Để rút ngắn chu kì sản xuất cũng như giải quyết về vấn đề kinh tế , chi phí vềnguyên vật liệu ta nên sử dụng phụ gia trong hỗn hợp bêtông Loại phụ gia được sử

dụng là Sikament FF của hãng Sika với liều lượng 1 lít/100 kg ximăng

Khi trong hỗn hợp bêtông có thêm phụ gia thì lượng nước sẽ giảm từ đó dẫnđến lượng ximăng, cát và đá cũng thay đổi Do đó ta phải tính lại cấp phối bê tông

 Lượng nước dùng cho 1 m3 khi có sử dụng phụ gia :

N = 0.9* 202

=181.8 lít

 Lượng ximăng cho 1 m bêtông khi có sử dụng phụ gia3 :

Khi ta sử dụng phụ gia tăng dẻo, đóng rắn nhanh thì trong thực tế nó sẽ thayđổi tỷ lệ N/X Khi đó nếu lượng nước giảm thì dẫn đến lượng ximăng cần thiết sẽgiảm nhưng không cùng tỉ lệ Trong thực tế thì giảm lượng xi măng có thể làm chohỗn hợp bê tông kém bền, không đủ hydrát hóa do đó ta giữ nguyên lượng ximăng

1 36

1

48 0

* 42 1

1000 D





c a x

a

d a

N X D 1000

3

5 353 62

2

69 1132 1000

r

1000 D

Vậy nguyên vật liệu cho 1m3 bêtông mác 300 khi có sử dụng phụ gia :

X =353.5 kg

N = 181.8 lít

C = 720.38 kg

Đ = 1132.69 kg

Bảng tổng kết nguyên vật liệu cho 1 m3 bêtông mác 300

Loại nguyên vật liệu Bêtông mác 300

Chưa có phụ gia Có sử dụng phụ gia

3.3 Tính cân bằng vật chất và kế hoạch sản xuất

3.3.1 Chế độ làm việc của nhà máy :

Chế độ làm việc của nhà máy : 1 ngày làm việc 1 ca

Một ca làm việc 8 giờ :

Sáng : 7 giờ – 11 giờ

Chiều : 13 giờ – 17 giờ

Một năm có 365 ngày Trong đó

Chủ nhật : 52 ngày

Lễ tết : 8 ngày

Duy tu sữa chữa : 5 ngày

Vậy số ngày làm việc trong 1 năm :

365 –( 52 + 8 +5 ) =300 ngày

3.3.2 Kế hoạch sản xuất :