Thiết kế hồ chứa nước đá vách – PA1

LỜI CẢM ƠN Với đề tài: “ Thiết kế hồ chứa nước Đá Vách – PA1”, sau thời gian 14 tuần làm đồ án tốt nghiệp, với hướng dẫn nhiệt tình, khóa học thầy giáo TS Lê Văn Thịnh cố gắng thân, em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Trong trình làm đồ án em cố gắng nghiên cứu, vận dụng kiến thức học, tham khảo tài liệu có liên quan, quy trình, quy phạm hành ….học hỏi kinh nghiêm quý báu thầy cô hướng dẫn đề hoàn tốt đồ án Quá trình làm đồ án thực giúp me tổng hợp nâng cao kiến thức nắm bắt kiến thức học thời gian ngồi giảng đường đại học nội dung việc thiết kế công trình thủy lợi Tuy nhiên thời gian làm đồ án có hạn, thiếu kinh nghiệm thực tế nên em chưa giải hết trường hợp thiết kế công trình thủy lợi Chắc chắn đồ án không tránh khỏi sai sót, em kính mong thông cảm thầy cô giáo, bảo, bổ sung phần thiếu sót để đồ án tốt nghiệp em hoàn thiện hơn.Giúp em bổ sung kiến thức, nâng cao hiểu biết để hoàn thành tốt nhiệm vụ sau tốt nghiệp trường Để đạt kết này, em thầy cô trường ĐHTL, từ thầy môn học sở đến thầy cô môn chuyên ngành dạy bảo tận tình Em xin chân thành cảm ơn thầy cô Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy cô môn Thủy Công đặc biệt thầy giáo Ts Lê Văn Thịnh tận tình hướng dẫn tạo điều kiện để em hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 03 tháng năm 2017 Sinh viên thực Đồng Mạnh Quang PHẦN I TÀI LIỆU CƠ BẢN CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH 1.1 Vị trí địa lý Hồ Đá Vách xây dựng Nghĩa Phương thuộc địa phận xã Nghĩa Phương, huyện Lục Nam, tỉnh Bắc Giang, cách thị trấn Lục Nam khoảng 12,0 km phía Đông - Đông Nam, phía Bắc giáp đường 293 Vị trí lưu vực giới hạn từ : 106o27'07" đến 106o29'50" kinh độ Đông 21o13' 30" đến 21o15'35" vĩ độ Bắc Khu hưởng lợi vùng dự án có vị trí địa lý sau: 21°16′10″ ÷ 21°17′50″ vĩ độ Bắc 106°26′50″ ÷ 106°30′10″ kinh độ Đông Ranh giới khu tưới xác định sau: Phía Bắc giáp xã Trường Giang bờ tả sông Lục Nam Phía Nam giáp dãy núi Tây Ngải Phía Đông giáp xã Vô Tranh Phía Tây giáp xã Cường Sơn Huyền Sơn Khu hưởng lợi vùng dự án thuộc địa bàn thôn: Mã Tẩy, Thôn Dùm, Đồng Man, Tân Hương, Làng Quỷnh, làng Cầu Gạo, làng ứng Hoè, Làng Chí Yên 1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo a Vùng lòng hồ đầu mối Đá Vách dòng suối nhỏ bắt nguồn độ cao >500m vùng Đá Vách Trại Xoan núi Tây Ngải, núi Bà thuộc dãy Huyền Đinh - Yên Tử, chảy theo hướng Nam Bắc vào Ngòi Gừng - phụ lưu cấp sông Lục Nam Lưu vực Đá Vách thuộc vùng đồi núi, có độ dốc lưu vực lớn, diện tích đồi núi chiếm khoảng 3/5 diện tích Sinh viên: ĐỒNG MANH QUANG Lớp: 54C-TL3 Khu vực tuyến công trình vùng đồi núi thấp có độ cao trung bình từ 130 ~ 150m Địa hình vùng đầu mối hẹp dốc Hai vai đập có độ dốc từ 400÷500 b Khu tưới Khu tưới Hồ Đá Vách có cao độ thấp dần theo hướng từ phía Nam xuống phía Bắc Địa hình khu tưới không dốc lắm, vùng cao có cao trình +22,0m, vùng thấp có cao trình +6,0m Các đặc trưng lưu vực tính đến tuyến đập xác định sau: Lưu vực Suối Mỡ Diện tích F (km2) Chiều dài sông Ls(km) 10,2 4,95 Độ dốc sông Độ dốc sdốc Js(%o) Js(%o) 24,85 Độ cao nguồn 536 m Sinh viên: ĐỒNG MANH QUANG Lớp: 54C-TL3 Bảng quan hệ Z - V, Z - F - Tuyến F (104m2) V (103m3) Số TT Z (m) 92 0.00 93 F (104m2) V (103m3) Số TT Z (m) 0.0 16 107 11.80 672.4 0.07 0.2 17 108 12.89 795.8 94 0.09 1.0 18 109 14.49 932.7 95 0.13 2.1 19 110 16.10 1085.5 96 0.16 3.6 20 111 18.40 1257.9 97 1.92 12.4 21 112 21.10 1455.3 98 2.85 36.1 22 113 24.30 1682.1 99 3.68 68.6 23 114 28.20 1944.3 100 4.51 109.5 24 115 32.30 2246.6 10 101 5.55 159.7 25 116 36.81 2591.9 11 102 6.40 219.4 26 117 40.01 2975.9 12 103 7.50 288.8 27 118 43.65 3394.1 13 104 8.45 368.5 28 119 47.85 3851.4 14 105 9.60 458.7 29 120 51.56 4348.3 15 106 10.68 560.1 30 121 55.39 4883.0 Sinh viên: ĐỒNG MANH QUANG Lớp: 54C-TL3 Bảng quan hệ Z ~ V, Z ~ F - tuyến F (104m2) V (103m3) Số TT Z (m) F (104m2) V (103m3) 0.0 16 108 11.75 666.8 0.05 0.2 17 109 12.82 789.7 95 0.08 0.8 18 110 14.45 925.9 96 0.12 1.8 19 111 16.05 1078.4 97 0.15 3.1 20 112 18.32 1250.1 98 1.90 11.7 21 113 21.01 1446.6 99 2.80 35.1 22 114 24.25 1672.7 100 3.60 67.0 23 115 28.15 1934.4 101 4.50 107.4 24 116 32.26 2236.3 10 102 5.50 157.3 25 117 36.75 2581.1 11 103 6.39 216.7 26 118 39.95 2964.5 12 104 7.45 285.9 27 119 43.51 3381.6 13 105 8.40 365.1 28 120 47.80 3838.0 14 106 9.50 454.5 29 121 51.50 4334.4 15 107 10.62 555.0 30 122 55.25 4868.0 Số TT Z (m) 93 0.00 94 Sinh viên: ĐỒNG MANH QUANG Lớp: 54C-TL3 1.3 Tình hình khí tượng thủy văn : Các trạm đo thuỷ văn thuộc khu vực trạm nghiên cứu thực nghiệm Sơn Động nằm phía Đông Bắc lưu vực từ 30 ~ 35km, có tài liệu đo đạc dòng chảy không dài từ năm 1969 đến năm 1975, 1978 ~ 1982 đồng có độ tin cậy cao Các trạm đo có diện tích không lớn, xấp xỉ diện tích lưu vực thiết kế, có điều kiện hình thành dòng chảy tương tự, thuận lợi cho tính toán thiết kế Các yếu tố đo đạc khí tượng thuỷ văn thống kê bảng Bảng Cỏc trạm đo đạc thuỷ văn TT Trạm đo F ( km2 ) Thời gian đo Các yếu tố đo đạc Vực Ngà 53,1 1969 - 1975 Lưu lượng, mực nước,mưa Đá Cổng 125,0 1969 - 1975 Lưu lượng, mực nước,mưa Làng Gà 23,7 1969 - 1975 Lưu lượng, mực nước,mưa Làng Bài 29,9 1969 - 1975 Lưu lượng, mực nước,mưa,bùn cát Suối Mây 9,86 68,77 - 1982 Lưu lượng, mực nước,mưa,bùn cát Lục Nam 1932 - 1979 Mực nước - Các đặc trưng khí tượng: Lưu vực nằm miền nhiết đới ẩm, giú Độ ẩm trung bỡnh trờn 81%, lớn vào cỏc thỏng mưa độ ẩm trung bỡnh từ 82 ~ 86% Mựa mưa thỏng V đến thỏng IX, lượng mưa chiếm khoảng 76% lượng mưa năm, khụ thỏng X đến thỏng IV năm sau Bảng Độ ẩm tương đối (% ) trung bỡnh thỏng năm An Chừu Thỏn g I II III IV V VI VII VII I IX X XI XII Nă m % 78` 80 82 81 79 82 82 86 84 82 79 77 81 Sinh viên: ĐỒNG MANH QUANG Lớp: 54C-TL3 Bảng Lượng mưa trung bình tháng năm An Chừu Lục Nam Thỏn g I II III IV LNam 16 15 35 97 161 217 232 239 159 41 21 23 AnCh ừu V VI VII VII I IX X XI XI I Nă m 91 16 25 11 133 40 106 181 230 288 293 178 104 9 29 24 152 Lượng bốc trung bình nhiều năm 992 mm ( đo ống Piche ), cao vào tháng V, thấp vào tháng I,II Bảng Lượng bốc trung bình tháng năm ( Piche ) Tháng Z mm I II III 71.1 62.7 74.7 IV 87 V VI 111 97.7 VII VIII IX X XI 95 81.1 71.8 81.3 79.7 XII 79 Năm 992 Sinh viên: ĐỒNG MANH QUANG Lớp: 54C-TL3 Nhiệt độ trung bình nhiều năm 22,6o C, nhiệt độ trung bình tháng cao vào tháng VI tháng VII, nhiệt độ cao 39,1o C (tháng năm 1966), nhiệt độ trung bình thấp vào tháng I, thấp -2,8oC xuất vào tháng I năm 1974 Bình quân năm có ngày có sương muối Bảng Nhiệt độ không khí trung bình, lớn nhỏ tháng năm Tháng I II III IV V XII Năm Tbình 15.0 16.5 19.8 23.7 27.0 27.9 28.2 27.4 26.2 23.4 19.7 16.4 22.6 Max 31.6 35.3 36.0 37.0 39.1 37.8 38.7 36.6 35.8 34.7 33.4 30.3 39.1 66 NN Min -2.8 2.0 5.1 10.6 15.6 17.9 21.1 21.1 14.5 Năm 74 74 NN 72 NN IX 73 67 67 VIII 69 84 83 VII Năm 69 66 VI 66 63 66 X XI 66 74 NN 66 8.0 3.6 -1.2 -2.8 78 75 73 74 Sinh viên: ĐỒNG MANH QUANG Lớp: 54C-TL3 Gió mạnh đạt 20 m/s xuất nhiều hướng, nhiều năm, tốc độ gió trung bình 1,1m/s Bảng Tốc độ gió trung bình, lớn tháng năm Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI Tbình 1.0 1.1 1.2 1.4 1.4 1.2 1.2 0.9 0.9 0.9 0.9 Max 12 16 >20 >20 >20 >20 >20 >20 >20 >20 >20 15 >20 Hướng nh ne ne nh nh nh nh nh nh nw ne ne nh Năm nn 62 74 nn nn nn nn nn 64 63 77 nn nn XII Năm 1.0 1.1 Vận tốc gió bình quân lớn 14,2 m/s Vận tốc gió lớn 20 m/s Bảng Số nắng ( ngày ) trung bình nhiều năm Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Nắng 2.30 1.81 1.86 3.19 6.05 5.82 6.42 5.25 5.37 4.93 4.54 3.92 Bảng 10: Các đặc trưng dòng chảy thiết kế công trình Đặc trưng thống kê Lưu lượng ứng với tần suất Qo m3/s Cv Cs Q25% Q50% Q75% 0,216 0,49 0,98 0,27 0,199 0,14 Sinh viên: ĐỒNG MANH QUANG Lớp: 54C-TL3 Phân phối dũng chảy năm thiết kế tần suất 85% xỏc định theo dạng phân phối điển hỡnh Suối Mỡ, chọn điển hỡnh bất lợi cú lượng dũng chảy trung bỡnh xấp xỉ lượng dũng chảy 85% năm 1977 ta có bảng 11 Bảng 11 Thán g γ% Phân phối dũng chảy năm thiết kế tần suất 85% ( l/s ) 10 11 12 Nă m 0.02 0.01 0.01 0.02 0.04 0.03 0.01 0.01 0.117 0.567 0.062 0.082 1.00 Q85 38.2 23.1 29.2 40.3 212.6 75.5 1027.9 111.8 154.2 54.4 27.2 30.2 % 8 2 140 Bảng 12 Đường trình lũ kiểm tra lũ thiết kế Qđến (m3/s) ( P= 0,2%) ∆t = 1344 giây 59.7 119.4 179.1 238.8 298.5 268.7 238.8 209 179.1 149.3 119.4 89.55 59.7 29.85 Đường quan hệ H ~Qhạ lưu Bảng 13- Kết tính Đường H ~ Q hạ lưu hồ Đá Vách Độ dốc sông: Z 0.009 ω χ Hệ số nhám C 0.03 R Q 10 Sinh viên: ĐỒNG MANH QUANG Lớp: 54C-TL3 Text m thành bên trần cống đáy cống Text 1.05 2.1 0.75 1.5 0.75 1.5 TH1 TH1 TH1 TH1 TH1 TH1 TH1 TH1 TH1 KN -287.4 -274.3 -261.2 -274.4 -274.4 -274.4 -293.3 -293.3 -293.3 KN 293.35 -1.412 -274.4 -261.2 261.18 270.6 -270.6 KN-m 88.772 -62.59 84.112 -84.11 13.83 -84.11 88.772 -19.01 88.772 Bảng 8-2 : Nội lực phần tử ứng với tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn Frame Text thành bên trần cống đáy cống Station m 1.05 2.1 0.75 1.5 0.75 1.5 OutputCase Text TH2 TH2 TH2 TH2 TH2 TH2 TH2 TH2 TH2 P KN -303.5 -289.7 -275.9 -297.3 -297.3 -297.3 -317.5 -317.5 -317.5 V2 KN 317.54 -1.57 -297.3 -275.9 275.93 285.01 -285 M3 KN-m 95.291 -68.54 90.394 -90.39 13.081 -90.39 95.291 -18.52 95.291 Số liệu tính toán : Để tính toán bố trí cốt thép cho cống ngầm ta sử dụng bê tông M200 cốt thép nhóm CII để tính toán + Cường độ tính toán chịu nén bê tông theo trạng thái giới hạn I nén dọc trục, Rn = 90 kG/cm2 + Cường độ tính toán chịu kéo bê tông theo THGH I kéo dọc trục, R k = 7,5 kG/cm2 + Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn bê tông theo TTGH II kéo dọc trục,Rkc = 11,5 kG/cm2 + Cường độ chịu nén tiêu chuẩn bê tông theo TTGH II nén dọc trục, Rnc = 115 kG/cm2 + Hệ số tổ hợp tải trọng,với tổ hợp tải trọng thời kì thi công, nc = 0,95 + Hệ số làm việc bê tông , mb = 201 Sinh viên: ĐỒNG MANH QUANG Lớp: 54C-TL3 + Modun đàn hồi ban đầu bê tông , Eb = 240.103 kG/ cm2 + Hệ số tin cậy công trình cấp III theo TCVN 8216 - 2010 k n = 1,15 + Modun đàn hồi cốt thép Ea = 2,1.106 (T/m2) ; + Cường độ chịu kéo chịu nén cốt thép : Ra = Ra’ = 2700 kG/cm2 ; + Hệ số điều kiện làm việc cốt thép :ma = 1,1 Tiết diện tính toán hình chữ nhật có kích thước b.h = 100x50 (cm ) Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép miền kéo a = a’ = 4cm Chiều cao hữu ích tiết diện ho = h – a = 50 – = 46 (cm) Chiều dài tính toán kết cấu : + Với thành cống lo = 0,5H = 0,5.2,1 = 1,05 (m) + Với trần đáy cống lo = 0,5B = 0,5.1,5 = 0,75 (m) Ao = α o (1 − 0,5α o ) = 0,6.(1 − 0,5.0, 6) = 0, 42 ( với αo tra phụ lục 11) Hàm lượng cốt thép tối thiểu,theo bảng – trang 62 µmin = Fa + Fa' 100% = 0, 05% bh0 Hàm lượng cốt thép lớn µmax = 3,5% Fa ; Fa’ : diện tích cốt thép miền kéo miền nén kết cấu Yêu cầu :  Fa , Fa' > µmin bh0   '   Fa + Fa < µmax bh 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 có giá trị momen căng lớn để tính bố trí cốt thép phía trần cống 202 Sinh viên: ĐỒNG MANH QUANG Lớp: 54C-TL3 - Với thành bên: Chọn mặt cắt có momen căng lớn để tính toán cốt thép phía bên thành bên cống Chọn mặt cắt có giá trị momen căng lớn để tính toán bố trí cốt thép phía bên thành cống - Với đáy cống: Chọn mặt cắt có momen căng lớn để tính toán bố trí cốt thép phía cho đáy cống 8.6.4.Tính toán cốt thép dọc chịu lực 8.6.4.1 Tính toán bố trí cốt thép cho thành cống a, Bố trí thép phía thành cống Các nội lực sau : M = 95,291 kNm ; N = 303,5 kN lo 1, 05 = = 2,1 < 10 h 0,5 Xét ảnh hưởng uốn dọc : nên không xét đến hệ số uốn dọc, lấy η =1 eo = M 95, 291 = = 0,314m = 31, 4cm N 303,5 Độ lệch tâm Ta thấy : η eo = 31, > 0,3ho = 13,8 cm nên cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn Ta có sơ đồ ứng suất sau : Hình 8-11 : Sơ đồ ứng suất để tính cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn Trong đó: e – Khoảng cách từ điểm đặt lực nén dọc N đến trọng tâm cốt thép chịu kéo Fa e = η eo + 0,5h − a = 31,4 + 0,5.50 – = 52,4 (cm) e’ – khoảng cách từ điểm đặt lực nén dọc N đến trọng tâm cốt thép chịu nén Fa’ 203 Sinh viên: ĐỒNG MANH QUANG Lớp: 54C-TL3 e' = η eo − 0, 5h + a ' = 31,4 - 0,5.50 + = 10,4 (cm) x – chiều cao vùng nén cấu kiện Phương trình hình chiếu : α= Đặt x ho ta có : kn nc N ≤ mb Rn bx + ma Ra' Fa' − ma Ra Fa kn nc N ≤ mb Rnbhoα + mRa' Fa' − ma Ra Fa Từ phương trình cân momen lấy với tâm Fa x kn nc Ne ≤ mb Rnbx (ho − ) + ma Ra' Fa' (ho − a ' ) Đặt A = α (1 − 0,5α ) ta có : kn nc Ne ≤ mb Rnbho2 A + ma Ra' Fa' (ho − a ' ) Đây toán xác định Fa Fa’ biết điều kiện cấu kiện Điều 2a ' ≤ x ≤ α o ho kiện hạn chế (nhằm đảm bảo xảy nén lệch tâm, ứng suất bê tông miền đạt Rn, ứng suất Fa đạt Ra , ứng suất Fa’ đạt Ra’ ) Từ phương trình (7.6) ta có : Fa' = kn nc Ne − mb Rnbho2 A 1,15.0,95.303,5.102.31, − 1.90.100.462.0, 42 ma Ra' (ho − a ' ) 1,1.2700.(46 − 4) = ’ a ’ Vì F < nên ta chọn Fa theo điều kiện Theo điều kiện cấu tạo cốt thép 20cm = -55,77 (cm2) Fa' ≥ µmin bho = 0, 0005.100.46 = 2, 3(cm ) Fa' = 5φ12 = 5, 65(cm ) , khoảng cách Bài toán trở thành xác định Fa biết Fa’ điều kiện khác Ta có : A= kn nc Ne − ma Ra' Fa' (ho − a ' ) mb Rnbho2 204 Sinh viên: ĐỒNG MANH QUANG Lớp: 54C-TL3 1,15.0,95.303,5.102.31, − 1,1.2700.5, 65.(46 − 4) = 1.90.100.462 Từ A ta có α = − − A = − − 2.0, 018 = 0,018 = 0,018 < 2a ' 2.4 = = 0,17 ho 46 Lấy x = 2a’ để tính Fa theo công thức: Fa = kn nc Ne' 1,15.0,95.303,5.102.10, = ma Ra (ho − a ' ) 1,1.2700.(46 − 4) Ta thấy Fa > µmin bho = 2, 3(cm ) Fa = 5φ12 tính Fa ta tra 20cm = 2,76(cm2) nên diện tích thép tính đạt yêu cầu Từ kết = 5,65 (cm2 ) khoảng cách cốt thép b, Bố trí thép bên thành cống Các nội lực sau : M = 68,54 kNm ; N = 289,7 kN Làm tương tự mục a ta kết sau : eo = M 68,54 = = 0, 237 = 23, 7cm N 289, > 0,3ho = 13,8 cm nên cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn Tính toán tương tự mục a Khi đó: e = η eo + 0,5h − a e' = η eo − 0, 5h + a ' = 23,7 + 0,5.50 – = 44,7(cm) = 23,7 - 0,5.50 + = 2,7 (cm) Từ phương trình (7.6) ta có : kn nc Ne − mb Rnbho2 A 1,15.0,95.289, 7.102.44,7 − 1.90.100.46 2.0, 42 F = ma Ra' (ho − a ' ) 1,1.2700.(46 − 4) ' a = Vì Fa’ < nên ta chọn Fa’ theo điều kiện = -52,78 (cm2) Fa' ≥ µmin bho = 0, 0005.100.46 = 2,3( cm ) 205 Sinh viên: ĐỒNG MANH QUANG Lớp: 54C-TL3 Theo điều kiện cấu tạo cốt thép 20cm Fa' = 5φ12 = 5, 65(cm ) , khoảng cách Bài toán trở thành xác định Fa biết Fa’ điều kiện khác Ta có : kn nc Ne − ma Ra' Fa' (ho − a ' ) A= mb Rnbho2 1,15.0,95.289,7.10 2.44, − 1,1.2700.5, 65.(46 − 4) = 1.90.100.46 Từ A ta có α = − − A = − − 2.0, 0372 = 0,0373 = 0,038 < 2a ' 2.4 = = 0,174 ho 46 Lấy x = 2a’ để tính Fa theo công thức: Fa = kn nc Ne ' 1,15.0,95.289,7.10 2.2, = ma Ra (ho − a ' ) 1,1.2700.(46 − 4) Ta thấy Fa > µmin bho = 2, 3(cm2 ) tính Fa ta tra 20cm Fa = 5φ12 = 1,865 (cm2) nên diện tích thép tính đạt yêu cầu Từ kết = 5,65 (cm2 ) khoảng cách cốt thép 8.6.4.2.Tính toán bố trí cốt thép cho trần cống đáy cống A Bố trí cốt thép cho trần cống - Bố trí cốt thép phía trần cống: Các nội lực sau : M = 90,39 kNm ; N = 297,3kN eo = M 90,39 = = 0,304 = 30, 4cm N 297,3 > 0,3ho = 13,8 cm → nên cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn Khi đó: 206 Sinh viên: ĐỒNG MANH QUANG Lớp: 54C-TL3 e = η eo + 0,5h − a = 30,4 + 0,5.50 – = 51,4(cm) e' = η eo − 0, 5h + a ' = 30,4 - 0,5.50 + = 9,4 (cm) Từ phương trình (7.6) ta có : kn nc Ne − mb Rnbho2 A 1,15.0,95.297,3.102.51, − 1.90.100.462.0, 42 F = ma Ra' (ho − a ' ) 1,1.2700.(46 − 4) ' a = Vì Fa’ < nên ta chọn Fa’ theo điều kiện Theo điều kiện cấu tạo cốt thép 20cm = -50,73 (cm2) Fa' ≥ µmin bho = 0, 0005.100.46 = 2, 3(cm ) Fa' = 5φ12 = 5, 65(cm ) , khoảng cách Bài toán trở thành xác định Fa biết Fa’ điều kiện khác Ta có : A= kn nc Ne − ma Ra' Fa' (ho − a ' ) 1,15.0,95.297,3.10 2.51, − 1,1.2700.5, 65.(46 − 4) = mb Rnbho2 1.90.100.462 Từ A ta có α = − − A = − − 2.0, 04 = 0,051 < = 0,05 2a ' 2.4 = = 0,174 ho 46 Lấy x = 2a’ để tính Fa theo công thức: Fa = kn nc Ne ' 1,15.0,95.297,3.102.9, = ma Ra (ho − a ' ) 1,1.2700.(46 − 4) Ta thấy Fa > µmin bho = 2, 3(cm2 ) tính Fa ta tra 20cm Fa = 5φ12 = 2,45 (cm2) nên diện tích thép tính đạt yêu cầu Từ kết = 5,65 (cm2 ) khoảng cách cốt thép b) Bố trí cốt thép cho đáy cống - Bố trí cốt thép phía đáy cống: 207 Sinh viên: ĐỒNG MANH QUANG Lớp: 54C-TL3 Các nội lực sau : M = 95,291 kNm ; N = 317,5 kN eo = M 95, 291 = = 0,3 = 30cm N 317,5 > 0,3ho = 13,8 cm nên cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn Khi đó: e = η eo + 0,5h − a e' = η eo − 0, 5h + a ' = 30 + 0,5.50 – = 51(cm) = 30 - 0,5.50 + = (cm) Từ phương trình (7.6) ta có : Fa' = kn nc Ne − mb Rnbho2 A 1,15.0,95.317,5.102.51 − 1.90.100.46 2.0, 42 ma Ra' (ho − a ' ) 1,1.2700.(46 − 4) = Vì Fa’ µmin bho = 2, 3(cm2 ) = 2,5 (cm2) nên diện tích thép tính đạt yêu cầu Từ kết tính Fa ta chọn thép theo thép cấu tạo cốt thép 20cm Fa = 5φ12 = 5,65 (cm2 ) khoảng cách - Bố trí cốt thép phía đáy cống: Bố trí theo cốt thép cấu tạo phía đáycống chịu nén Vậy chọn Fa = 5φ12 = 5,65 (cm2 ) Vậy kết cốt thép dọc chịu lực cống sau : Bảng 8-3 : Các loại cốt thép theo phương ngang cống Thành phần Trần cống Thành bên Đáy cống Cốt thép phía cống Diện tích Loại Khoảng cách (cm2) thép (cm) 5,65 20 5φ12 Cốt thép phía cống Diện tích Loại Khoảng cách (cm2) thép (cm) 5,65 20 5φ12 5,65 5φ12 20 5,65 5φ12 20 5,65 5φ12 20 5,65 5φ12 20 8.6.5.Tính toán cốt thép ngang Tính toán cường độ mặt cắt nghiêng cấu kiện tiến hành theo phương pháp đàn hồi phương pháp trạng thái giới hạn Ở sử dụng phương pháp đàn hồi để tính toán 8.6.5.1.Điều kiện tính toán Với cốt thép ngang cống ta thường bố trí cốt thép xiên nên tính toán cốt thép ngang cho cống ta tính toán bố trí cốt thép xiên cho cống (không tính toán bố trí cốt thép đai) Khi thoả mãn điều kiện sau cần phải tính toán cốt xiên, cốt đai cho cấu kiện: 209 Sinh viên: ĐỒNG MANH QUANG Lớp: 54C-TL3 0,6.mb4.Rk < σ1 = τo = k n nc Q 0,9.b.h0 ≤ mb3.Rkc Trong đó: Q: lực cắt lớn tải trọng tính toán gây (kG); Rkc: cường độ chịu kéo tiêu chuẩn bê tông, Rkc = 11,5 (kG/cm2); Rk: cường độ chịu kéo bê tông, Rk = 7,5 (kG/cm2); mb3: hệ số điều kiện làm việc bê tông kết cấu bê tông cốt thép, tra bảng trang 16 TCVN 4116-85 ta mb3 = 1; mb4: hệ số điều kiện làm việc bê tông không cốt thép, tra bảng trang 16 TCVN 4116-85 ta mb4 = 0,9; τo: ứng suất tiếp lớn mặt cắt tính toán (kG/cm2); kn: hệ số tin cậy, phụ thuộc cấp công trình, kn = 1,15; 8.6.5.2 Mặt cắt tính toán Ta chọn vị trí mặt cắt có lực cắt lớn để tính toán bố trí cốt thép xiên cho cống Chọn mặt cắt qua điểm B có: MB = 95,291 (kN.m); QB = 317,54 (kN); NB= 303,5 (kN) 8.6.5.3 Tính toán cốt xiên Thay số ứng với giá trị nội lực mặt cắt B (thành cống) ta được: 0,6.mb4.Rk = 0,6.0,9.7,5 = 4,05 (kG/cm2) τo = k n n c Q 1,15.1.31754 = = 8,82 0, 9.b.h o 0,9.100.46 (kG/cm2) mb3.Rkc = 1.11,5 = 11,5 (kG/cm2) Ta thấy: 0,6.mb4.Rk = 4,05< σ1 = τo = 8,82(kG/cm2) < mb3.Rkc = 11,5 (kG/cm2) Vậy phải tính toán bố trí cốt thép xiên cho cống ∗ Sơ đồ tính toán: 210 Sinh viên: ĐỒNG MANH QUANG Lớp: 54C-TL3 Hình 8-12: Sơ đồ ứng suất tính toán cốt xiên Trong đó: σ1a - ứng suất kéo cốt dọc chịu σ1X - ứng suất kéo cốt xiên phải chịu σ1= τo - ứng suất kéo cốt xiên cốt dọc phải chịu Ωx - phần diện tích biểu đồ ứng suất tiếp cốt xiên phải chịu a) Tính toán cốt xiên cho cống - Do biểu đồ ứng suất kéo có dạng tam giác nên ứng suất cốt dọc chịu tính theo công thức: σ1a = 0,225.σ1 = 0,225.8,82= 1,985 (kG/cm2) σ1X = σ1 - σ1a = 8,74– 1,967 = 6,8355 (kG/cm2) σ − 0, 6.mb Rk x 8,82 − 4, 05 = ⇒x= 0,5.160 = 43, 27(cm) 0,5.h σ1 8,82 - Đặt cốt xiên nghiêng với trục cấu kiện góc 45 o, diện tích cốt xiên tính theo công thức: FX = Ω X b 0,5.(4, 05 -1,985 + 6,8355).43, 27.100 = = 4,58 m a R ax 1,1.2700 (cm2) b) Chọn bố trí cốt thép Với FX = 4,53(cm2) ta chọn φ12 có F = 5,65 (cm 2) để bố trí cốt xiên cho cống Khoảng cách a = 20cm Vị trí cốt xiên xác định sau: + Xác định trọng tâm phần diện tích thép xiên ΩX + Từ trọng tâm phần diện tích thép xiên dóng lên trục dầm ta xác định vị trí lớp thép xiên 211 Sinh viên: ĐỒNG MANH QUANG Lớp: 54C-TL3 Hình 7-13: Sơ đồ bố trí cốt xiên Gọi khoảng cách từ mép trục cấu kiện tới vị trí thép xiên x1 thì: = σ − 3σ 1a + 2.0, 6mb Rk 8,82 − 3.1,985 + 2.4, 05 x = 43, 27 = 17,77(cm) 3.(0,6.mb Rk − 2σ 1a + σ ) 3.(4,05 − 2.1,985 + 8,82) x 8.6.6 Tính toán kiểm tra nứt Theo tiêu chuẩn kết cấu bê tông cốt thép công trình thủy công việc tính toán khả chịu lực phải tính toán chuyển vị, hình thành mở rộng khe nứt BTCT giai đoạn sử dụng Ta dùng tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn để tính toán kiểm tra nứt cho kết cấu Kết tính toán nội lực theo tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn thể mục 7.6.2.3 8.6.6.1 Mặt cắt tính toán Chọn mặt cắt có momen lớn để tính toán kiểm tra nứt cho kết cấu Ta tính cho mặt cắt thuộc thành bên cống có giá trị nội lực ứng với tải trọng tiêu chuẩn sau : M = 95,291kNm ; Q = 317,54kN ; N = 303,5kN Tính toán tương tự phần bố trí thép ta có : eo = M 95, 291 = = 0,314m = 34, 4cm N 303, > 0,3ho = 13,8 cm nên cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn e = η eo + 0,5h − a = 34,4 + 0,5.50 – = 55,4 (cm) 212 Sinh viên: ĐỒNG MANH QUANG Lớp: 54C-TL3 e' = η eo − 0, 5h + a ' Fa' = = = 34,4- 0,5.50 + = 13,4 (cm) kn nc Ne − mb Rnbho2 A ma Ra' (ho − a ' ) 1,15.0,95.303,5.10 2.55, − 1,1.90.100.46 2.0, 42 1,1.2700.(46 − 4) Chọn A= =-55,8 (cm2) Fa' = 5φ12 = 5, 65(cm ) kn nc Ne − ma Ra' Fa' (ho − a ' ) mb Rnbho2 1,15.0,95.303,5.102.55, − 1,1.2700.5, 65.(46 − 4) = 1.90.100.46 Từ A ta có α = − − A = − − 2.0, 06 = 0,06 = 0,062 < kn nc Ne' 1,15.0,95.303,5.10 2.13, Fa = = ma Ra (ho − a ' ) 1,1.2700.(46 − 4) 2a ' 2.4 = = 0,174 ho 46 = 3,56 (cm2) Tra bảng diện tích tiết diện trọng lượng cốt thép ta có (cm2 ) khoảng cốt thép 20cm Fa = 5φ12 = 5,65 Mặt cắt có Fa = 5,65 cm2 ; Fa’ = 5,65 cm2 n= Hệ số quy đổi : Ea 2,1.106 = = 8, 75 Eb 240.103 8.6.6.2 Tính toán kiểm tra nứt a) Xác định đặc trưng quy đổi - Sơ đồ tính toán : 213 Sinh viên: ĐỒNG MANH QUANG Lớp: 54C-TL3 Hình 7-14: Sơ đồ tính toán xn = S qd Fqd Chiều cao vùng nén : Trong đó: Sqđ – momen tĩnh tiết diện quy đổi lấy với mép biên chịu nén tiết diện quy đổi S qd = 0, 5bh + n(a '.Fa' + h0 Fa ) = 0,5.100.502 + 8,75(4.5,65 + 46.5,65) = 127471,875 (cm3) Fqđ – diện tích quy đổi diện tích tiết diện Fqd = bh + n( Fa + Fa' ) = 100.50 + 8,75(5,65 + 5,65) = 5098,875 (cm2 ) xn = 127471,875 = 25cm 5098,875 Wqđ = Modun chống uốn tiết diện J qđ h − xn Trong : Wqđ : modun chống uốn tiết diện quy đổi lấy mép chịu kéo tiết diện Jqđ : momen quán tính trung tâm tiết diện quy đổi J qd = b b xn + (h − xn )3 + nFa' ( xn − a ') + nFa (h0 − xn ) 3 214 Sinh viên: ĐỒNG MANH QUANG Lớp: 54C-TL3 = 100 100 25 + (50 − 25)3 + 8, 75.5, 65.(25 − 4) + 8, 75.5, 65.(46 − 25) 3 = 1085270,542 (cm4 ) Wqđ = 1085270,542 50 − 25 = 43410,82 (cm3) b) Khả chống nứt của tiết diện Với cấu kiện chịu nén lệch tâm khả chống nứt cho tiết diện xác Nn = γ 1Rkc e0 − Wqd Fqd định theo công thức sau : Trong : Nn – lực nén dọc lệch tâm mà tiết diện chịu trước nứt γ1 – hệ số kể đến biến dạng dẻo bê tông vùng kéo, với mặt cắt chữ nhật chọn γ1 = 1,75 Rkc – cường độ chịu kéo tiêu chuẩn theo trạng thái giới hạn II eo – độ lệch tâm lực nén dọc tiêu chuẩn; Nn = Mc eo = c N = 34,4 cm 1,75.11,5 34, − 43410,82 5098,875 = 33749,37 (kG) c) Kiểm tra nứt Để không xuất khe nứt thẳng góc phải thỏa mãn điều kiện : nc N c ≤ N n Nc = 303,5kN; Vậy ncNc = 0,95.303,5.102 = 28832,5(kG) < Nn = 33749,37 (kG) 215 Sinh viên: ĐỒNG MANH QUANG Lớp: 54C-TL3 ... địa chất công trình hồ chứa 1.Vấn đề nước của hồ chứa Hồ Đá Vách nằm vùng có cấu tạo địa chất tương đối phức tạp Bờ hồ đáy hồ cấu tạo đá cát bột kết xen kẹp sét kết, sỏi cuội kết mức độ phong... ĐỒNG MANH QUANG Lớp: 54C-TL3 Hồ chứa nước không lớn, lớp phủ bao quanh bờ hồ sét pha kết cấu chặt Thảm thực vật phát triển rậm rạp bờ hồ có khả gây ổn định Tuy nhiên bờ hồ có độ dốc lớn nên có khả... đến cứng, chứa dăm sạn, bề dày khoảng m đến m, có hệ số thấm nhỏ (10-4 cm/s đến 10-5 cm/s) tác dụng chống thấm cho bờ đáy hồ Chúng không phát thấy dấu hiệu đứt gẫy nên hồ chứa khả thấm nước 2.Vấn