Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư ngành Kỹ thuật công trình

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành kỹ thuật cơng trình Type equation here.II TÍNH THỦY LỰC, TIÊU NĂNG, THẤM,… Vẽ sơ đồ trình bày cách tính diện cống kiểm tra diện cống? + Sơ đồ tính MNTL MNHL Zhp -2.50 H h -2.50 hn hh P=0 20m Sơ đồ chảy qua đập tràn đỉnh rộng + Điều kiện để cống làm việc đập tràn đỉnh rộng Theo mục 3.1, QPTL C8-76, điều kiện làm việc đập tràn đỉnh rộng: (2÷3)H < L < (8÷10)H Trong đó: + H: chiều sâu dòng chảy vào ngưỡng (m) Bài tốn tưới: H = Zbiển - Zđk Bài tốn tiêu: H = Zđồng - Zđk + L: chiều dài ngưỡng, chọn sơ L = 20m + Điều kiện chảy ngập Theo mục 3.4, QPTL C8-76 chảy ngập khi: h n  nH Trong đó: + h n : chiều sâu nước hạ lưu kể từ ngưỡng cống (m) + H : cột nước trước cống, có xét đến lưu tốc tới gần (m) H0  H  αV02 2g + H : cột nước thượng lưu cống kể từ đỉnh ngưỡng (m) + V0 : lưu tốc tới gần, V0  Q/Ω T (m/s) + n : hệ số ngập, nằm phạm vi 0,75 ≤ n ≤ (0,83÷0,87) Theo R.R.Tsugaep, n=f( v H , m ) Trong đó, m hệ số lưu lượng vH = B h n /Ω H Tra hình 3-4 (Thiết kế cống – Nhà xuất nơng nghiệp – 1988) tìm n Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành kỹ thuật cơng trình + Lưu lượng tháo qua cống Chảy khơng ngập: Q  m.ε  b 2.g H 3/2 Trong đó: + Q: lượng tháo qua cống (m3/s) + m: hệ số lưu lượng lấy gần theo Cu-min, bảng 14-3 bảng tra thủy lực, với cửa vào tương đối thuận có tường cánh thẳng thu hẹp dần m = 0,34÷0,36 Chọn m=0,35 + ε : hệ số co hẹp bên mố trụ gây nên, tính theo cơng thức ε0  + Σb 7,5  1 Σb  Σd 7,5   b : tổng bề rộng qua nước khoang cống (m) + H : cột nước tràn có kể đến lưu tốc tới gần (m) + g=9,81 (m/s2): gia tốc trọng trường Chảy ngập: - Lưu lượng tháo qua cống: Q   n  g h  b 2g.(H  h ) Trong đó: +  g : hệ số co hẹp bên,  g = 0,5 ε +0,5 = 0,5.1+0,5 = + n : hệ số lưu tốc trường hợp chảy ngập, phụ thuộc vào hệ số lưu lượng m Tra theo bảng 14-3 giáo trình thủy cơng tập II ứng với m = 0,35 n =0,93 + h1: chiều sâu nước ngưỡng cống, h  h n  Z hp + Z hp : độ cao hồi phục dòng chảy khỏi cống, Z hp  ξ hp h k + ξ hp : độ cao hồi phục tương đối xác định biểu đồ 20 (QPTL C8-76) phụ thuộc vào hệ số mở rộng v H dòng chảy xuống hạ lưu độ ngập tương đối ξ n vH  B.h n ΩH ξn  hn hk αq + hk : độ sâu phân giới (m) h k  g + q: lưu lượng đơn vị qua cống, q=Q/Bc (m2/s) Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành kỹ thuật cơng trình + Bc: chiều rộng thơng nước cống, Bc =7,5m + Tính diện cống – giả thiết Q B Kiểm tra khả tháo Chế độ chảy qua cống trường hợp chảy ngập nên lưu lượng tháo qua cống tính theo cơng thức tính lưu lượng qua đập tràn đỉnh rộng chảy ngập (theo QPTL C8-76) Q kt   n  g h  b 2g.(H  h ) Kiểm tra: Trong tất trường hợp tính tốn trên, diện cống chọn đảm bảo khả tháo u cầu ( Qkt >Q) Kết luận: Khẩu diện cống thỏa mãn Vẽ sơ đồ trình bày phương pháp tính tốn tiêu hạ lưu cơng trình? + Sơ đồ tính MNTL -2.50 MNHL H -2.50 h''c hc hh P=0 20m Sơ đồ tính tiêu Khi bước tính tốn tiêu cống sau: + Bước 1: Xác định trạng thái chảy: Nếu trạng thái chảy chảy ngập: Nối tiếp sau cống nước nhảy ngập khơng có nước nhảy Nếu trạng thái chảy chảy khơng ngập: Ta tiếp tục làm bước + Bước 2: Xác định hình thức nối tiếp sau cống cách so sánh h 'c' h h Nếu h 'c' > h h : Nối tiếp sau cống nước nhảy phóng xa Nếu h 'c' = h h : Nối tiếp sau cống nước nhảy phân giới Nếu h 'c' < h h : Nối tiếp sau cống nước nhảy ngập + Bước 3: Nếu nối tiếp sau cống nước nhảy phóng xa, phân giới phải thiết kế tiêu Nếu nối tiếp sau cống nước nhảy ngập bố trí tiêu theo cấu tạo Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành kỹ thuật cơng trình + Cơng thức tính h’c h”c Xác định hình thức nối tiếp sau cống: So sánh hc'' hh Trước tiên ta tính Fτ theo cơng thức : Fτ c  c q  E 3/2 Trong đó: + E : Năng lượng đơn vị dòng chảy thượng lưu cống so với đáy kênh hạ lưu α.V02 E0  H  2.g + H: Chiều cao cột nước thượng lưu so với đáy kênh hạ lưu α.V02 Q + : Cột nước lưu tốc tới gần V0  ωk 2.g +  k : Diện tích mặt cắt ướt kênh thượng lưu + Q: Lưu lượng tiêu + q: Lưu lượng đơn vị tính tốn q  Q b +  : Hệ số lưu tốc cống Đối với đập tràn đỉnh rộng lấy 0,95÷ 0,85 ( theo giáo trình Thủy lực tập trang 176) Chọn  = 0,95 h c  τ c E h 'c'  τ 'c' E + τ c , τ 'c' tra phụ lục 15-1 trang 62 – Các bảng tính thủy lực + Tính chiều sâu bể tiêu Có thể tính theo bước sau đây: Tính d gần lần thứ theo biểu thức: d1  h "c - h h giả định trị số xấp xỉ trị số Với chiều sâu d1 chọn, tính độ sâu co hẹp (hc) độ sâu liên hiệp (h”c) theo cột nước E’0=E0+d1 phương pháp trình bày (PP GS I.I.Agơrơtskin) Định chiều sâu nước bể tiêu năng: h b   (h "c ) Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Tính ΔZ theo CT: z  q2 g '2 hh2  Ngành kỹ thuật cơng trình q2   g hc" Tính chiều sâu d2 (gần lần thứ hai) bể theo CT: d   (h "c )  (hh  z ) Nếu giá trị d2 tính hay gần giá trị d1 chọn việc chọn d d2 độ sâu bể cần đào Nếu hai giá trị d chưa cần lấy giá trị d2 để tính lại lần theo trình tự + Tính chiều dài bể tiêu Trong thiết kế người ta thường dùng cơng thức kinh nghiệm Bể tiêu q dài khơng cần thiết, q ngắn lại khơng hình thành nước nhảy bể , bể khơng khơng thực nhiệm vụ tiêu mà dòng chảy vọt làm xói lở phá hoại lớp gia cố lòng dẫn hạ lưu sau bể Chiều dài bể theo cơng thức GS M.Đ Tréctơuxốp: lb   ln  l1 Với  =0,8 l1=0 ta có: lb = 0,8ln Tính chiều dài nước nhảy ln theo cơng thức Saphơranét: ln = 4,5h”c + Tính chiều dài sân sau L2  k q H Trong đó: ΔH: chênh lệch mực nước thượng hạ lưu (m) q: Lưu lượng đơn vị cuối sân (m3/s.m) k: hệ số phụ thuộc tính chất đất lòng sơng Khi lòng sơng cát mịn, cát pha k=10÷12, đất cát to, đất có tính dính k=8÷9, đất sét cứng k=6÷7 Trình bày cách chọn, bố trí thiết bị tiêu Nêu tác dụng bể tiêu năng, ngưỡng tiêu năng, sân sau, hố xói…? + Bố trí thiết bị tiêu Bể tiêu phía biển phía đồng làm bê tơng cốt thép M300, phía có BT lót M100 dày 5cm, gia cố cừ tràm Do đặc điểm làm việc cống làm việc chiều nên ta bố trí bể tiêu phía Phía biển làm việc nhiều kết hợp phần thân cống phía biển làm bể tiêu Cao trình đáy bể tiêu chọn -3.50 m ,thấp cao trình ngưỡng cống m Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành kỹ thuật cơng trình Phần cuối phần sân tiêu có bố trí lỗ nước ngưỡng Các lỗ nước bố trí thành hàng so le phía có đặt tầng lọc ngược để bảo vệ đất khơng bị ổn định thấm, khoảng cách lỗ nước m Chiều dài sân tiêu theo kết thí nghiệm mơ hình Lb = 12m Chiều dày bể tiêu t = 0,5m (theo mục 6.3.4) Nhằm tăng độ mở cửa van, bể tiêu phía đồng thiết kế thêm ngưỡng bể tiêu + Tác dụng kết cấu tiêu năng: bể tiêu năng, ngưỡng, sân sau, hố xói… Bể tiêu năng: Tiêu bảo vệ lòng kênh sau cống Chiều dài bể: L1=(2÷3,5)ΔH ΔH: chênh lệch mực nước thượng hạ lưu Chiều dày sân tiêu theo cơng thức Đơmbrơpxki: t  0,15v1 h1 Trong đó: t: chiều dày sân v1, h1: lưu tốc chiều sâu dòng chảy trước nước nhảy Chiều dày khoảng 0,5-1,5m Ngưỡng: Nhằm tăng độ mở cửa van, bể tiêu phía đồng thiết kế thêm ngưỡng bể tiêu Sân sau: Sân sau có tác dụng tiêu hao bớt phần lượng lại sau qua bể tiêu năng, bảo vệ lòng kênh Hố xói: Để đảm bảo phân bố lại dòng chảy, tiêu hao hết lượng, phòng chống xói lở phía hạ lưu ta cần làm thêm hố phòng xói sau sân sau Trình bày phương pháp tính thấm đáy cơng trình? Phương pháp cho kết tin cậy nhất? + Sự cần thiết phải tính thấm Do có chênh lệch mực nước thượng hạ lưu, bên bờ có tính thấm nước nên xuất dòng thấm đáy bên cơng trình Ta phải tiến hành giải tốn thấm nhằm mục đích:  Xác định lưu lượng thấm q  Lực thấm tác dụng lên đáy cơng trình Wt  Gradient thấm trung bình gradient thấm cục cửa để tiến hành kiểm tra độ bền thấm chung độ bền thấm cục + Các giả thiết Lời giải lý thuyết tốn thấm có áp đưa sở số giả thiết đơn giản hóa mơi trường thấm dòng thấm Các giả thiết sau: Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành kỹ thuật cơng trình     Đất mơi trường đồng đẳng hướng Nước chứa đầy miền thấm khơng ép co Dòng thấm ổn định Dòng thấm chảy tầng tn theo định luật Darcy v  k.J Trong đó: v: Lưu tốc thấm bình qn m/c ướt k: Hệ số thấm đất J: Gradien thủy lực Đối với tốn thấm có áp, có giả thiết bổ sung:  Trong miền thấm khơng có điểm tiếp nước điểm rút nước  Bài tốn thấm phẳng + Các phương pháp tính thấm Hiện có Có nhiều phương pháp tính thấm như: _Tính thấm phương pháp giải tích:  Phương pháp học chất lỏng (N.N.Pavlopxki)  Phương pháp học chất lỏng gần đúng: Do Trugaep phát triển phương pháp phân đoạn N.N.Pavlopxki thành phương pháp hệ số sức kháng  Phương pháp tỉ lệ đường thẳng: Do Blai đề xướng sau Len đề xuất việc cải tiến phương pháp Blai cho phù hợp với thực tế _Tính thấm phương pháp sử dụng lưới thấm: Trong phương pháp xây dựng lưới thấm phương pháp khác như:  Phương pháp giải tích  Phương pháp thí nghiệm tương tự điện  Phương pháp thí nghiệm mơ hình khe hẹp  Phương pháp vẽ lưới thấm tay _Tính thấm phương pháp số:  Phương pháp sai phân  Phương pháp phần tử hữu hạn Các phương pháp phổ biến nhất: Phương pháp tỉ lệ đường thẳng Lane Phương pháp hệ số sức kháng Trugaep Phương pháp vẽ lưới thấm tay Phương pháp vẽ lưới thấm tay có độ xác cao so với phương pháp tỉ lệ đường thẳng, lưới thấm vẽ dày mức độ xác tính cao Mức độ xác phương pháp phụ thuộc vào trình độ kinh nghiệm người vẽ, nói chung đạt độ xác u cầu tốn kỹ thuật Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành kỹ thuật cơng trình Trình bày phương pháp kiểm tra ổn định thấm phương pháp tỉ lệ đường thẳng? + Sơ đồ tính MNTL MNHL H -2.50 -2.70 -3.50 -3.50 B C 500 G H DE F 50 50 60 60 120 R P I J 600 240 800 K L M N 60 60 5050 O 50 50 -3.50 A 500 Sơ đồ xác định chiều dài đường viền thấm + Các cơng thức Xác định chiều dài đường viền thấm tính tốn Ltt (m) Theo phương pháp Lane dọc theo đoạn đường viền thẳng đứng, mức độ tiêu hao cột nước thấm lớn so với đoạn đường viền nằm ngang Chiều dài đường viền thấm xác định sau : Ltt = Lđ + Ln m Trong đó: + Lđ : Chiều dài tổng cộng đoạn thẳng đứng đoạn xiên có góc nghiêng   450 so với phương ngang (m) L = LAB + LCD + LFG + LKL + LNO + LPR + Ln : Chiều dài tổng cộng đoạn nằm ngang đoạn xiên có góc nghiêng   450 so với phương ngang (m) Ln = LBC + LDE + LEF + LGH + LHI + LIJ + LJK + LLM + LMN + LOP + m : Hệ số hiệu tiêu hao cột nước thấm đoạn thẳng đứng so với đoạn nằm ngang, phụ thuộc vào số hàng cừ có sơ đồ đường viền thấm Khi khơng có hàng cừ : m = Kiểm tra độ bền thấm Theo phương pháp để đảm bảo độ bền thấm chung, trị số Ltt phải thỏa mãn điều kiện: L tt  C.H (m) Trong đó: Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành kỹ thuật cơng trình + C: Hệ số phụ thuộc vào tính chất đất nền, theo bảng 2.2 trang 27 giáo trình Thủy cơng tập I với đất sét mềm lấy C =2,2 + H: Chênh lệch cột nước thượng hạ lưu (m) Xác định áp lực thấm Cột nước thấm điểm cách điểm cuối đường viền thấm đoạn Xi: hx  X tt H L tt Trong đó: + H: Chênh lệch cột nước thượng hạ lưu (m) + Xtt: Xác định tính Ltt (m) Theo sơ đồ tính thấm, tổng áp lực thấm lên đáy cống: Wth   Wthi   γ n h i  h i 1 L 2i (T/m) Trong đó: + n : trọng lượng riêng nước (T/m3) + hi, hi+1: cột nước thấm điểm i i+1 (m) + L2i: Khoảng cách điểm i i+1 Xác định áp lực thủy tĩnh đẩy ngược Áp lực thủy tĩnh đẩy ngược lên đáy cống xác định theo cơng thức : Wtt   Wtti   γ n (h  t i ) tb L 2i (T/m) Trong : + hmin : cột nước phía mực nước thấp (m) + t i : chiều dày đáy cống vị trí xét Tính gradien thấm lưu tốc thấm trung bình - Gradient thấm lưu tốc thấm trung bình đoạn đường viền thẳng đứng là: Jđ  H L tt Vđ  k H (m/s) L tt - Gradient thấm lưu tốc thấm trung bình đoạn đường viền nằm ngang là: Jn  Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí H m.L tt Lớp: S10-49C2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 10 Vn  k Ngành kỹ thuật cơng trình H (m/s) m.L tt Trong : K hệ số thấm đất (m/s) Để đảm bảo độ bền thấm cục cần thỏa mãn : J đ  J  J n  J  Trong : + Jđ gradient thấm trung bình đoạn đường viền thẳng đứng + Jn gradient thấm trung bình đoạn đường viền nằm ngang + J  gradien thấm cho phép J  tra theo biểu đồ Istomina phụ thuộc vào hệ số khơng hạt  d 60 d10 Phạm vi sử dụng: + Đối với cơng trình nhỏ, tầng thấm mỏng, đường viền thấm đơn giản, giải theo pp TLĐT cho kết xác theo u cầu kỹ thuật + Đối với cơng trình lớn: thường dùng pp TLĐT để sơ kiểm tra chiều dài đường viền thấm trước vào tính tốn theo pp xác + Đối với cơng trình đá: thường áp dụng pp để tính tốn áp lực thấm lên đáy cơng trình Trình bày phương pháp kiểm tra ổn định thấm phương pháp hệ số sức kháng? a) Mơ hình tính Để đơn giản hóa tính tốn nên suy biến mơ hình tính tốn tương tự sau: Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 27 Ngành kỹ thuật cơng trình SƠ ĐỒTÍNH ĐỘSÂ U CHỊU LÚ N Ha 2000 -2.70 -3.50 90 150 -5.00 -23.6 12.40 2.48 -27.1 ĐMQƯ 3.15 9.70 Ha=9.90 m 15.75 25.13 5.00 27.60 3.91 5.52 + Tính chiều sâu lún S Theo cơng thức (5-6)/169, GT học đất độ lún tổng cộng là: n ε1i  ε 2i hi i 1  ε 1i n S   Si   i 1 (10-6) Trong đó: + Si: Độ lún ổn định lớp đất thứ i, i =1,2,3,…n + hi: Độ dày lớp đất thứ i + ε1i , ε 2i : Hệ số rỗng trung bình lớp đất thứ i trước sau nén lún xác định sau: Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 28 Ngành kỹ thuật cơng trình Dựa vào biểu đồ phân bố ứng suất thân σzđ ứng suất tăng thêm σz để xác định giá trị trung bình σzđi σzi (lấy giá trị lớp làm giá trị trung bình) Giá trị ε1i ε 2i xác định dựa vào hình 10-7 (Biểu đồ nén lún lớp 2) nhờ giá trị σzđi σzđi + σzi Điều kiện: S < Sgh với Sgh độ lún giới hạn cho phép cơng trình + Kết luận: Căn vào kết tính tốn trên, cọc chọn đảm bảo khả chịu tải IV CHUN ĐỀ KỸ THUẬT – TÍNH KẾT CẤU BẢN ĐÁY Nêu tổng qt phương pháp tính kết cấu đáy lí chọn phương pháp dầm đàn hồi? + Các phương pháp tính Phương pháp dầm đảo ngược Mơ hình phương pháp dầm đảo ngược Phương pháp xem phản lực theo phương dòng chảy phân bố theo quy luật bậc theo phương vng góc Phản lực theo phương dòng chảy tính theo cơng thức nén lệch tâm Phương pháp tiến hành tính tốn sau: + Xét cho tồn cống, xác định lực, tính phản lực + Cắt băng 1m mặt cắt vng góc với phương dòng chảy Sơ đồ tính dầm liên tục mà gối tựa mố + Coi phản lực tải trọng với tải trọng khác tính nội lực từ tính tốn cốt thép kiểm tra nứt Ưu điểm: tính tốn đơn giản Nhược điểm: chưa xét đến tính chất biến dạng đáy, chưa xét đến tính liền khối cống, khơng xác xem phản lực theo phương vng góc với dòng chảy Ứng dụng phương pháp dùng cho trường hợp tốt, cống nhỏ Phương pháp dầm đàn hồi Mơ hình phương pháp dầm đàn hồi Theo phương pháp người ta tiến hành phân tích lực xét cho tồn cống, dùng cơng thức nén lệch tâm để xác định phản lực Sơ xem phản lực theo phương vng góc với dòng chảy phân bố Sau xét dải Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 29 Ngành kỹ thuật cơng trình thân cống có chiều rộng đơn vị, tiến hành phân tích lực khơng đẩy tác dụng lên dải Tính tải trọng tác dụng lên Dưới tác dụng tải trọng cơng trình phản lực dầm bị uốn trục võng xác định theo phương trình vi phân Do điều kiện tiếp xúc đáy nên chuyển vị đứng dầm độ lún mặt Để xác định phản lực độ võng dầm (độ lún nền) cần phải lập thêm phương trình thứ mơ tả quan hệ độ lún mặt với áp lực đáy móng Vì có quan niệm khác việc chọn quan hệ nên có nhiều phương pháp tính Có thể chia phương pháp tính thành nhóm: + Nhóm phương pháp tính xem biến dạng đàn hồi cục + Nhóm phương pháp tính xem biến dạng đàn hồi tồn Ưu điểm: có xét đến tính chất độ cứng dầm, có xét đến tính tồn khối cơng trình ảnh hưởng tải trọng bên Tuy nhiên xét theo phương ngang để đặt cốt thép Thực tế thường sử dụng phương pháp để tính tốn phương pháp phản ánh thực tế ảnh hưởng điều kiện làm việc cơng trình q trình tính tốn đơn giản sử dụng bảng tra sẵn Do đồ án tính tốn kết cấu theo phương pháp Kết luận: Tính tốn kết cấu đáy cống theo phương pháp dầm đàn hồi (Phương pháp M.I Gurbunop - Poxadop) Nêu trường hợp tính tốn lí chọn tổ hợp tính tốn? + Các trường hợp tính tốn Trong TK cần tính nhiều trường hợp thi cơng xong phần cơng trình, vận hành… thời gian có hạn nên phạm vi đồ án GV u cầu tính với trường hợp thi cơng thi cơng xong + Trường hợp 1: Mới thi cơng xong đáy, chưa chứa vật liệu thiết bị thi cơng bề mặt + Trường hợp 2: Mới thi cơng xong đáy, chứa vật liệu thiết bị thi cơng bề mặt dày 0,5m + Trường hợp 3: Mới thi cơng xong đáy trụ biên, chưa đắp đất mang cống, khơng chứa vật liệu thiết bị thi cơng + Trường hợp 4: Mới thi cơng xong tồn thân cống (bao gồm cầu cơng tác cầu giao thơng, lắp đặt cửa van, thiết bị khí), đắp đất mang cống, khơng chứa vật liệu thiết bị thi cơng + Lý chọn tổ hợp Các tổ hợp lực xảy thực tế thi cơng vừa thi cơng xong để tính, vẽ đường bao moment phục vụ tính kết cấu, bố trí thép Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 30 Ngành kỹ thuật cơng trình Vẽ sơ đồ ngoại lực tác dụng lên dải tính tốn cách tính tốn lực cắt khơng cân Q? + Sơ đồ tính: cách chọn dải tính tốn, chia dải, tính ltt, độ cứng t Chia đáy cống thành 10 băng có bề rộng 1m, băng nằm cách 1m +3.87 +3.00 +2.00 +1.16 240 600 240 920 -2.50 -2.70 -3.50 -5.00 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 10 100 100 100 2000 1/2 d 1/2 100 d 100 L=B-d P2 P1 P1 100 Ltt = l = (1.05÷1.1) L Xác định độ cứng băng theo cơng thức: E l t  10   E δ Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 31 Ngành kỹ thuật cơng trình Trong đó: + E: Mođun đàn hồi vật liệu làm đáy Bản đáy BTCT M300 có E = 2,65.106 T/m2 + E0: Mođun biến dạng đất Theo tài liệu địa chất, đất lớp có E0 = 26,34 T/m2 + l = 5,2m : Nửa chiều dài băng tính tốn +  = 0,9m: Chiều dày đáy Nếu: t < 1: Dầm cứng < t  10: Dầm cứng có hạn t > 10: Dầm dài 3 E l 26,34  5,2   t  10    10    0,019 < E δ 2,65.10  0,9  Kết luận: Vậy xem băng dầm cứng, tính tốn với t = + Các lực tác dụng lên dải TH1: đáy, bêtơng lót TH2: đáy, bêtơng lót, vật liệu TH3: đáy, bêtơng lót, trụ biên TH4: đáy, bêtơng lót, trụ biên, cầu giao thơng, cầu cơng tác, cửa van Ứng suất đáy móng tính theo cơng thức chung: σ max  P  M F W Ứng suất đáy móng tính theo cơng thức móng hình chữ nhật : σ max   P 1  6.e F    L  + Cơng thức tính lực cắt khơng cân bằng-ý nghĩa thành phần thuộc cơng thức Lực cắt khơng cân Q xác định từ phương trình cân tĩnh học (cơng thức 13-1): Q   Pk'  2l  q i  Trong đó: +  Pk' : Tổng áp lực tập trung trụ băng truyền cho đáy +  q i : Tổng áp lực phân bố tác dụng lên băng tính tốn, ta quy ước lực hướng xuống mang dấu (+) lực hướng lên mang dấu (-) Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 32 Ngành kỹ thuật cơng trình + 2l: chiều dài băng xét, 2l = 10,4m + Cách vẽ biểu đồ moment tĩnh Sx tính hệ số phân phối η Biểu đồ moment tĩnh Sc xác định theo cơng thức: Sc = Fc.yc (13-7) Trong đó: + Fc: Phần diện tích bị cắt + yc: Khoảng cách từ trọng tâm phần diện tích bị cắt tới trục trung hòa d y tb d c1 F F tb Sc c1 y A1 y c1 c1 x o A2 td l l Sơ đồ tính tốn vẽ biểu đồ moment tĩnh Phân phối Q cho trụ biên (Qtb) đáy (Qđ) Sau vẽ biểu đồ Sc tính diện tích tương ứng với phần A1, A2 băng tính tốn Q phân phối cho mố đáy theo tỷ lệ diện tích biểu đồ moment tĩnh Sc tương ứng với trụ biên đáy: Q tb  Q A1 A1  A Qđ = Q – Qtb P' '  Ftb q4  Q tb  Ftb Qđ 2l Trong đó: + A1, A2: Diện tích biểu đồ moment tĩnh Sc tương ứng với trụ biên (A1) đáy (A2) + Qtb : Lực cắt khơng cân phân phối cho trụ biên + Qđ : Lực cắt khơng cân phân phối cho đáy Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 33 Ngành kỹ thuật cơng trình + Ftb : Diện tích trụ biên + P" : Lực cắt khơng cân phân phối cho trụ biên + q4 : Lực phân bố lên đáy Đặt hệ số phân phối lực cắt khơng cân sau: A2 A1  A - Hệ số phân phối đáy:  đ  - Hệ số phân phối trụ:  t  - Hệ số phân phối trụ biên: η tb  η t A1 A1  A Ftb  η t (vì Ftg=0) Ftb  Ftg Trong đó: η đ  η t  η đ  η tb  + Cách tính thành phần ngoại lực (q, Pi, M) + Vẽ sơ đồ ngoại lực cuối lên dải tính tốn Sơ đồ lực tác dụng lên băng tính tốn TH1 q1 = qbt q3 l l Sơ đồ lực tác dụng lên băng tính tốn TH1 Sơ đồ ngoại lực cuối TH1 qtt l l Lựccùng phântrường bố tr hợp Sơ đồBảng ngoại13-2: lực cuối Sơ đồ lực tác dụng lên băng tính tốn TH2 Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 34 Ngành kỹ thuật cơng trình q = qbt+qvl q3 l l Sơ đồ lực tác dụng lên băng tính tốn TH2 Sơ đồ ngoại lực cuối TH2 qtt l l Sơ đồ ngoại lực cuối trường hợp Sơ đồ lực tác dụng lên băng tính tốn TH3 P P q q3 l l Sơ đồ ngoại lực cuối TH3 P tt P tt qtt l Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí l Lớp: S10-49C2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 35 Ngành kỹ thuật cơng trình Sơ đồ lực tác dụng lên băng tính tốn TH4 M P P q M q3 l l Sơ đồ ngoại lực cuối TH4 M P tt P tt M qtt l l Vẽ biểu đồ nội lực dải tính tốn-cách chọn giá trị nội lực để tính tốn chọn thép? BIỂU ĐỒ MOMENT BĂNG – BẢN ĐÁY CỐNG -40.00 Moment (Tm) -20.00 0.00 TH1 TH2 20.00 TH3 TH4 40.00 60.00 80.00 -1 -0.9 -0.8 -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 x/l Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 36 Ngành kỹ thuật cơng trình BIỂU ĐỒ LỰC CẮT BĂNG – BẢN ĐÁY CỐNG 30.00 Lực cắt Q (T) 20.00 10.00 TH1 TH2 0.00 TH3 TH4 -10.00 -20.00 -30.00 -1 -0.9 -0.8 -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 x/l + Biểu đồ Q dùng để tính cốt thép ngang (cốt xiên, cốt đai) + Biểu đồ M dùng để tính cốt thép dọc (chịu lực) + Cách xác định đường bao noment, ý nghĩa đường bao moment, cách chọn giá trị nội lực tính thép Xác định dải có giá trị M lớn để tính thép Nêu cơng thức tính chọn thép tính nứt? Lấy với trường hợp phá hoại dẻo giai đoạn III trạng thái ứng suất – biến dạng làm sở tính tốn, ứng suất cốt thép miền kéo Fa đạt cường độ tính tốn Ra, bê tơng miền kéo bị nứt xem khơng làm việc Ứng suất bê tơng miền nén đạt cường độ tính tốn Rn Sơ đồ ứng suất tiết diện chữ nhật cốt đơn chịu uốn sau: Sơ đồ ứng suất tiết diện chữ nhật cốt đơn Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 37 Ngành kỹ thuật cơng trình Cơng thức dùng tính tốn: maRaFa = mbRnbh0α (15-1) knncM ≤ Mgh = mbRnbh02A (15-2) knncM ≤ Mgh = maRaFah0γ (15-3) Trong đó: + h0: Chiều cao hữu ích tiết diện, h0 = h - a + α = x/h0 ; A = α(1-0.5α); γ = (1-0.5α); + α, A, γ có quan hệ với (tra theo PL 10 Giáo trình kết cấu bê tơng cốt thép) Tính tốn cốt thép dọc (cốt thép chịu lực) Bố trí thép cốt đơn tiết diện hình chữ nhật thõa mãn điều kiện sau: A ≤ A0 (15-4) Trong đó: + A0: Hệ số A lớn nhất, tính theo cơng thức: A0 = α0(1 - 0.5α0) + A tính theo cơng thức (15-2): A k n ncM m b R n b.h 02 Nếu điều kiện (15-4) thỏa mãn tính diện tích thép chịu lực theo cơng thức (15-1): Fa  m b R n bh α ma R a Kiểm tra hàm lượng cốt thép Theo kết thí nghiệm để Fa khơng q nhiều hàm lượng cốt thép phải thỏa mãn điều kiện sau: μ ≤ μmax (15-5) Trong đó: + μ: Hàm lượng cốt thép; μ  Fa b.h + μmax: Hàm lượng cốt thép tối đa; μ max  α0mbR b  3,14% ma R a Để tránh tượng kết cấu khơng bị phá hoại dòn cốt thép cần đảm bảo: μmin ≤ μ (15-6) Với: μmin : Hàm lượng cốt thép tối thiểu, μmin = 0,15% (tra bảng 3-1 - Giáo trình kết cấu bê tơng cốt thép) Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 38 Ngành kỹ thuật cơng trình Tính tốn cốt thép ngang (cốt xiên, cốt đai) Điều kiện để tính tốn cốt đai, cốt xiên thõa mãn điều kiện sau: 0,6m b4 R k  σ1  k n n cQ  m b3R ck 0,9bh (15-7) Trong đó: + Q: Lực cắt lớn tải trọng tính tốn gây ra, kG Q = 30×103 + Rkc : Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn bê tơng, kG/cm2 Rk c = 15 + Rk : Cường độ chịu kéo tính tốn bê tơng, Rk = 10 kG/cm2 + mb3: Hệ số điều kiện làm việc bê tơng kết cấu bê tơng cốt thép, mb3 = 1,15 + mb4 : Hệ số điều kiện làm việc bê tơng khơng cốt thép, mb4 = 0,90 Nếu σ1 ≤ 0,6mb4Rk khơng phải đặt cốt thép ngang bê tơng đủ sức chịu kéo Nếu σ1 > mb3Rkc vết nứt nghiêng q rộng, cần mở rộng tiết diện hay tăng số hiệu bê tơng σ1 thỏa mãn (15-7) tính cốt thép ngang Tính tốn được: k n n c Q 1,2  1 30 ×10 0,6m b4 R k  0,6  0,9 10  5,40  σ1    4,71(kG/cm ) 0,9bh 0,9 100  85 Như khơng phải đặt cốt thép ngang mà bố trí theo cấu tạo Bố trí cốt thép dọc Với kết tính tốn bố trí thép dọc (chịu lực) sau: Thớ Ftta = 16,44cm2, chọn Fa = 19,01cm2 (5 Ø22 1m dài) Thớ Ftta = 35,99cm2, chọn Fa = 49,09cm2 (10 Ø25 1m dài) Cốt thép ngang bố trí theo cấu tạo, thép Ø14 cho thớ Ø16 cho thớ KIỂM TRA NỨT Khe nứt phát sinh kết cấu bê tơng cốt thép tác dụng tải trọng, thay đổi nhiệt độ, co ngót bê tơng ngun nhân khác Khi ứng suất kéo bê tơng vượt q trị số cường độ giới hạn, bê tơng bị nứt Nếu khe nứt mở rộng nước khí ẩm xâm nhập, làm cho cốt thép bị ăn mòn, ảnh hưởng tới làm việc bình thường tuổi thọ cơng trình Khơng phải khe nứt nguy hiểm Ngay có tải trọng tác dụng cho phép Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 39 Ngành kỹ thuật cơng trình khơng cho phép nứt Đối với bê tơng cốt thép thường, cho dù tính tốn khơng cho nứt xuất khe nứt nhiều yếu tố ngẫu nhiên Với cơng trình cống Kênh Thứ Bảy cho phép xuất khe nứt bề rộng khe nứt khơng vượt q trị số cho phép, trị số quy phạm quy định xuất phát từ điều kiện ngăn ngừa xâm thực nguy hiểm mơi trường hạn chế thấm nước a) Kiểm tra nứt Đối với cấu kiện chịu uốn, điều kiện để cấu kiện khơng bị nứt sau: ncMc ≤ Mn = γ1RkcWqđ Trong đó: nc _Hệ số tổ hợp tải trọng, nc=1 Mc _Momen uốn tác dụng tải trọng tiêu chuẩn Mc  M 159.67  10   15.21  10 kG.cm 1.05 1.05 Mn _Momen uốn tiết diện chịu trước xuất khe nứt γ1 _Hệ số xét đến biến dạng dẻo bê tơng miền kéo, γ1 = γmh Với chiều cao mặt cắt h ≥ 100cm mh = 0.9 + 10/h, tiết diện hình chữ nhật nên γ = 1.75 γ1 = (0.9 + 10/100)×1.75 = 1.75 Rkc _Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn bê tơng, Rkc = 13 kG/cm2 Wqđ _Momen chống uốn tiết diện quy đổi lấy mép biên chịu kéo tiết diện Wqđ  Jqđ xn J qđ h  xn _Momen qn tính trung tâm tiết diện quy đổi _Chiều cao miền bê tơng chịu nén (khoảng cách từ mép biên chịu nén đến trọng tâm tiết diện quy đổi) xn  S qđ Fqđ Sqđ _Momen tĩnh tiết diện quy đổi lấy với mép biên chịu nén đến trọng tâm tiết diện quy đổi Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 40 Ngành kỹ thuật cơng trình Với tiết diện chữ nhật có: 0.5bh  nFa' a   nFa h0 0.5  100  100  7.92  15.27   7.92  81.43  95 xn    47 bh  nFa'  nFa 100  100  7.92  15.27  7.92  81.43 J qđ bxn3 b(h  xn )    nFa' ( xn  a ' )  nFa (h0  xn )  10.1  10 cm 3 n _Hệ số quy đổi, n = Ea/Eb = 2100/265 = 7.92 Vậy: Wqđ  J qđ h  xn  10.1  10  0.19  10 cm 100  47.2 Thay tất vào cơng thức kiểm tra được: nc M c  115.21106  M n   Rck Wqđ  1.75 13  0.19 10  4.32 10 Kết luận: cấu kiện bị nứt, phải tiến hành tính tốn bề rộng khe nứt b) Tính bề rộng nứt Theo cơng thức thực nghiệm (TCVN 4116 -85) bề rộng khe nứt tính theo cơng thức: a n  k.c.η σa  σ0 74  100 μ  d Ea (15-8) Trong đó: + an: Bề rộng khe nứt (mm) + k: Hệ số lấy cấu kiện chịu uốn + c: Hệ số xét đến tác dụng tải trọng, lấy 1,3 tải trọng dài hạn + η: Hệ số xét đến tính chất bề mặt cốt thép, η=1 cốt thép có gờ + σa: Ứng suất kéo cốt thép dọc tiết diện có khe nứt tải trọng tiêu chuẩn Với cấu kiện chịu uốn: σa  Mc Fa Z1 (15-9) + Mc: Moment uốn tiết diện có khe nứt tải trọng tiêu chuẩn gây Mc  M M  n 1,05 (15-10) + Fa: Diện tích cốt thép dọc chịu kéo Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 41 Ngành kỹ thuật cơng trình + Z1: Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép dọc chịu kéo đến điểm đặt hợp lực miền nén tiết diện có khe nứt Đối với tiết diện chữ nhật: Z1 = η.h0 với η tra bảng (5-1) giáo trình Kết cấu bê tơng cốt thép phụ thuộc vào Fa bh +  : Ứng suất ban đầu cốt thép trương nở bê tơng, kết cấu nằm nước  = 200 kG/cm2 + Ea: Mơ đun đàn hồi thép, Ea = 2,1.106 kG/cm2 +  : Hàm lượng cốt thép   Fa  2% bh + d: Đường kính cốt thép, d = 25mm + [an]: Bề rộng khe nứt giới hạn Tra phụ lục 17, giáo trình Kết cấu bê tơng cốt thép có [an] = 1,3.0,15 = 0,195mm Bảng 15-2: Kiểm tra nứt M (T.m) Mc (T.m) Fa (cm2) Z1 (cm) σa (kG/cm2) µ (%) an (mm) [an] (mm) 73,32 69,83 49,09 71,59 1986,99 0,578 0,132 0,195 Kết luận: So sánh ta có an < [an] Vậy kết cấu bê tơng cốt thép đáy cơng trình đảm bảo an tồn nứt Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2