Thiết kế hồ chứa nước suối đuốc PA II

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Suối Đuốc PA II MỤC LỤC MỤC LỤC PHẦN I: TÀI LIỆU CƠ BẢN CHƯƠNG I ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN KINH TẾ XÃ HỘI .4 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 1.1 Vị trí địa lý, đặc điểm địa hình .4 1.2 Điều kiện khí tượng, thủy văn 1.2.1 Tình hình lưu vực 1.2.2 Các yếu tố khí tượng 1.2.3 Yếu tố thủy văn 10 1.3 Điều kiện địa chất 16 1.3.1 Tồn vùng 16 1.4 Tình hình vật liệu xây dựng 20 ĐIỀU KIỆN DÂN SINH KINH TẾ .24 2.1 Phương pháp sử dụng nguồn nước .24 2.1.1.Đập dâng .24 2.1.2.Trạm bơm 25 2.1.3.Hồ chứa 25 PHẦN II PHẦN THIẾT KẾ CƠ SỞ 27 CHƯƠNG II 27 PHƯƠNG ÁN CƠNG TRÌNH ĐẦU MỐI .27 2.1 Giải pháp cơng trình thành phần cơng trình 27 2.1.1 Giải pháp cơng trình 27 2.1.2 Thành phần cơng trình 27 2.2.Cấp bậc cơng trình tiêu thiết kế 27 2.2.1 Xác định cấp cơng trình 27 2.2.2 Xác định tiêu thiết kế chủ yếu 28 2.3 Vị trí tuyến cơng trình đầu mối 28 2.4 Xác định thơng số hồ chứa 29 2.4.1 Xác định cao trình mực nước chết 29 2.5 Tính tốn cao trình mực nước dâng bình thường (MNDBT), dung tích hữu ích .32 2.5.1 Mục đích tính tốn đại lượng cần tính tốn 32 2.5.2 Ngun lý tính tốn .32 2.5.3 Trường hợp tính tốn phương pháp tính tốn 33 CHƯƠNG III TÍNH TỐN ĐIỀU TIẾT LŨ 42 3.1Khái niệm mục đích ý nghĩa việc tính tốn điều tiết lũ 42 3.1.1 Mục đích 42 3.1.2 Ý nghĩa 42 3.2 Tài liệu tính tốn 43 3.3 Chọn hình thức đập tràn 43 3.4 Xây dựng biểu đồ phụ trợ 44 PHẦN III THIẾT KẾ KỸ THUẬT 51 CHƯƠNG VI THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT 51 4.1 Những vấn đề chung 51 4.1.1 Tài liệu tiêu thiết kế sơ .51 4.2 Thiết kế đập đất 52 4.2.1 Cao trình đỉnh đập 52 SVTH: Cao Sỹ Dũng - Lớp ĐHTLQB Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Suối Đuốc PA II 4.2.2 Chiều rộng cấu tạo đỉnh đập .60 2.3 Mái đập đập 60 4.2.4 Tính tốn gia cố mái đập 62 4.3.Tính thấm qua đập đất .63 4.3.1 Tính thấm mặt cắt lòng sơng 64 3.2 Tính thấm cho trường hợp mặt cắt sườn đồi .70 4 Tính tổng lưu lượng thấm 76 4.4.1 Mục đích 76 4.4.2 u cầu 77 4.5 Tính tốn ổn định mái đập 79 4.5.1 Những vấn đề chung 79 4.5.2 Mục đích nhiệm vụ 79 5.3 Các trường hợp tính tốn 79 4.5.4 Phương pháp tính tốn 80 4.5.5 Tính tốn ổn định mái đập đất phương pháp cung trượt 81 CHƯƠNG V THIẾT KẾ TRÀN THÁO LŨ 89 5.1 Nhiệm vụ vị trí phận tràn 89 5.1.1 Nhiệm vụ 89 5.1.2 Các phận chủ yếu tràn 89 5.1.3 Vị trí tràn .89 5.1.4 Hình thức kích thước tràn .89 5.2 Kiểm tra khả tháo .90 5.2.1 xác định hệ số co hẹp bên 90 5.2.2 Kiểm tra khả tháo 91 5.3.Tính tốn thủy lực tràn .92 5.3.1 Xác định hệ số lưu lượng tràn 92 5.3.2 Tính thủy lực dốc nước đoạn thu hẹp 92 5.3.3 Tính tốn đường mực nước phần co hẹp 93 5.3.4 Xác định dạng đường mực nước dốc nước đoạn khơng đổi 83 5.4 Tính tốn kênh hạ lưu 89 5.5.Tính tốn tiêu 90 5.5.1Mục đích 90 5.5.2 Tài liệu tính tốn 90 5.5.3 Xác định lưu lượng tính tốn tiêu 90 5.5.4Tính tốn chiều dài bể tiêu .93 5.6.Tính tốn chiều cao tường bên chiều dày đáy 94 5.6.1 Chiều cao tường bên (htb) 94 5.7 Tính tốn ổn định tường bên thượng lưu tràn 96 5.7.1.Các trường hợp tính tốn .96 5.7.2 Phương pháp tính tốn 96 5.7.3.Các thơng số tính tốn 97 CHƯƠNG VI THIẾT KẾ CỐNG LẤY NƯỚC 105 6.1 Hình thức sơ bố trí cống lấy nước 105 6.1.1 Nhiệm vụ 105 6.1.2 Cấp cơng trình 105 6.2 Các tiêu thiết kế 105 6.3 Chọn tuyến hình thức cống 106 6.4 Thiết kế mặt cắt kênh 106 SVTH: Cao Sỹ Dũng - Lớp ĐHTLQB Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Suối Đuốc PA II 6.4.1 Kiểm tra điều kện khơng xói 107 6.5 Tính tốn diện cống 108 6.5.1 Trường hợp tính tốn 109 6.5.2 Sơ đồ tính tốn 109 6.5.3 Xác định chiều cao cống cao trình đặt cống 115 6.6 Kiểm tra trạng thái chảy tính tốn tiêu .116 6.6.1 Kiểm tra trạng thái chảy tính tốn tiêu 116 6.7.CHỌN CẤU TẠO CHI TIẾT CÁC BỘ PHẬN CỐNG 128 6.7.1.Bộ phận cửa vào cửa 128 6.7.2 Bộ phận thân cống 128 6.7 Bộ phận tháp van .129 PHẦN IV CHUN ĐỀ KỸ THUẬT 130 CHƯƠNG VII TÍNH TỐN KẾT CẤU CỐNG NGẦM .130 7.1 MỤC ĐÍCH VÀ TRƯỜNG HỢP TÍNH TỐN 131 7.1.1 Mục đích tính tốn 131 7.1.2.Trường hợp tính tốn 131 7.2 XÁC DỊNH NGOẠI LỰC TÁC DỤNG LÊN MẶT CẮT CỐNG 131 7.2.1 Lực tác dụng lên cống trường hợp tính tốn 131 7.2.2 u cầu kinh tế 132 7.3.Tính thấm cho mặt cắt đập có tuyến cống 132 7.3.1Sơ đồ tính .132 7.3.2 Xác định cao trình đường bão hồ mặt cắt tính tốn 134 7.3.3 Sơ đồ lực cuối cùng: 138 7.4 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC CỐNG NGẦM : 140 7.4.1 Mục đích tính tốn: 140 7.4.2 Phương pháp tính tốn: 140 7.4.3 Nội dung phương pháp: .140 7.4.4 Xác định biểu đồ mơ men kết cấu: 142 7.4.5 XÁC ĐỊNH BIỂU ĐỒ LỰC CẮT CUỐI CÙNG QCC: 148 7.4.5.3 Trường hợp tính tốn : 153 7.4.5.4 Tính tốn cốt thép dọc chịu lực 154 TÀI LIỆU THAM KHẢO 173 LỜI CẢM ƠN .174 SVTH: Cao Sỹ Dũng - Lớp ĐHTLQB Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Suối Đuốc PA II PHẦN I: TÀI LIỆU CƠ BẢN CHƯƠNG I ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN KINH TẾ XÃ HỘI ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 1.1 Vị trí địa lý, đặc điểm địa hình - Suối Đuốc nằm địa bàn xã Canh Hiệp - huyện Vân Canh - tỉnh Bình Định Cơng trình đầu mối xây dựng suối Đuốc vị trí có diện tích lưu vực khoảng 6,55km2, cách đường tỉnh lộ khoảng 2km, cách trung tâm huyện lỵ Vân Canh 3km có toạ độ địa lý: 130 18’30” vĩ độ Bắc 109059’00” kinh độ Đơng - Tồn khu tưới có chiều dài từ Tây Bắc xuống Đơng Nam khoảng 2km chiều rộng từ Đơng Bắc xuống Tây Nam khoảng 0,6km (chỗ hẹp nhất) 2,5km (chỗ rộng - dọc theo đường sắt) 1.2 Điều kiện khí tượng, thủy văn 1.2.1 Tình hình lưu vực Suối Đuốc bắt nguồn từ dãy núi cao phía Bắc nơi cao cao trình (+700.00 ÷ +800.00) chảy kẹp hai sườn núi theo hướng Bắc - Nam Vùng thượng lưu lòng hồ địa hình dốc, lòng suối nhỏ hẹp, hai bên rừng thưa, bụi diện tích rừng trồng cơng nghiệp nhân dân gieo trồng Dọc bờ phải suối có đường mòn nhỏ, sau bị ngập lòng hồ Đến vị trí đầu mối, suối chảy theo hướng Tây - Đơng, cao trình lòng suối khoảng (+40.00 ÷ +38.00), lòng suối thoải mở rộng dần, xuất nhiều đá tảng đá lăn lớn Lưu vực có đặc trưng chủ yếu sau đây: -Diện tích lưu vực : F = 6.55 km2 -Chiều dài suối : L = 4.2 km -Độ rộng bình qn lưu vực: Btb = 1.56 km -Chiều dài bình qn sườn dốc lưu vực: Itb = 780 m -Độ dốc bình qn lòng suối : Jstb = 0.094 -Độ dốc bình qn sườn dốc lưu vực : -Mật độ lưới sơng lưu vực : D = 0.64 SVTH: Cao Sỹ Dũng - Lớp ĐHTLQB Jsd = 0.515 Trang Đồ án tốt nghiệp -Hệ số hình dạng lưu vực Thiết kế hồ chứa nước Suối Đuốc PA II : -Tỉ lệ rừng che phủ (rừng thưa) Kd = 0.37 : fr = 0,80 1.2.2 Các yếu tố khí tượng Cách trung tâm lưu vực khoảng 31km phía Đơng Bắc có trạm Qui Nhơn quan trắc yếu tố khí tượng-khí hậu, đại biểu thời tiết khí hậu cho vùng phía nam tỉnh Bình Định Lượng mưa sử dụng tài liệu quan trắc mưa trạm Vân Canh cách lưu vực khoảng 3km phía Nam Đơng Nam + Nhiệt độ khơng khí Tỉnh Bình Định nằm vĩ độ nhiệt đới, thừa hưởng chế độ xạ mặt trời phong phú vùng nhiệt đới, tháng mùa Đơng tiêu biểu rõ nét chế độ vùng nhiệt đới Nhiệt độ trung bình năm: 26,90C, tháng nóng tháng 6, 7, có nhiệt độ trung bình 19 C÷ 300 C Nhiệt độ thấp vào tháng 12 tháng với nhiệt độ trung bình 190 C÷ 200 C Nhiệt độ cao tuyệt đối : 420C (ngày 15/06/1933) Nhiệt độ thấp tuyệt đối:150C (ngày 10/01/1984) + Độ ẩm - Độ ẩm tuyệt đối (mb) hay gọi sức trương nước: Trong tháng mùa hạ độ ẩm tuyệt đối đạt 29÷ 320mb - Độ ẩm tương đối (I%): Trong thời kỳ mùa hạ lượng nước thực tế có khí lớn xa với trạng thái bão hòa nước, ngược lại thời kỳ mùa đơng lượng nước có khí nhỏ gần với mức độ bão hòa hơn, biến trình năm có độ ẩm khơng khí tương đối có xu ngược lại với biến trình độ ẩm tuyệt đối, tức độ ẩm tương đối cao mùa đơng thấp thời kỳ mùa hạ Độ ẩm tương đối trung bình năm 79%, tháng mùa mưa độ ẩm tương đối đạt 83÷ 84% Các tháng có độ ẩm thấp tháng có chi phối gió mùa Tây Nam (trung bình từ 74÷ 76%) SVTH: Cao Sỹ Dũng - Lớp ĐHTLQB Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Suối Đuốc PA II + Khả bốc mặt đất khu vực (Z-mm) Trong tháng mùa mưa khả bốc chiếm 10÷ 20% lượng mưa Vào tháng mưa, khả bốc lớn, lớn lương mưa vài lần chí có nơi đến 4÷ lần + Nắng (giờ) Từ tháng 3÷ thời kỳ nhiều nắng, trung bình có khoảng 200÷ 260 giờ/tháng, tháng từ tháng 10 đến năm sau trung bình có khoảng 110-150 giờ/tháng.aw + Lượng mây Trong năm lượng mây tổng quan khơng có khác nhiều tháng mùa mưa mùa mưa Trung bình tháng mùa mưa lượng mây tổng quan chiếm 7/10÷ 8/10 bầu trời Mùa mưa khoảng 5/10÷ 6/10 bầu trời Tuy nhiên có khác đáng kể lượng mây chiếm khoảng 5/10÷ 6/10 bầu trời tháng mùa mưa, tháng mùa mưa chiếm khoảng 2/10÷ 3/10 bầu trời + Dơng (ngày) Khi có dơng kèm theo gió mạnh có lúc có mưa với cường độ lớn Mùa dơng trùng với mùa gió mùa mùa hạ từ tháng 4÷ năm Trong tháng nhiều dong có tới 10-15 ngày dong tháng ; tháng khác có độ 5-8 ngày/tháng + Gió Hằng năm chi phối hai mùa rõ rệt: Gió mùa mùa hạ gió mùa mùa đơng - Về mùa Đơng hướng gió thịnh hành hướng Bắc hay Đơng Bắc với tần suất từ 70÷80% - Về mùa Hạ hướng gió thịnh hành hướng Tây với tần suất từ 50÷60%, đến gió Tây Nam hay Tây Bắc với tần suất từ 18%÷20% Đặc trưng tốc độ gió mạnh khơng kể hướng khu vực hồ suối Đuốc: Tốc độ gió trung bình mạnh nhất: V max = 23.4m/ s Hệ số biến động: Cv= 0,47 Hệ số thiên lệch: Cs= 4Cv Sai số qn phương trung bình hệ số Cv SVTH: Cao Sỹ Dũng - Lớp ĐHTLQB : δCv= 0,05 Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Suối Đuốc PA II Bảng 1.1 Tần suất tốc độ gió thiết kế Yếu tố P% Kp Vtb(P% - m/s) 2.15 50 10 1.61 38 50 0.86 20 Hướng gió ảnh hưởng đến cơng trình: Có hướng: - Hướng Tây Bắc thổi tới mái đập thượng lưu cơng trình với tốc độ: V4%= 32,7m/s V10%= 24,8m/s (xem bảng 2) - Hướng Đơng Nam thổi tới mái đập hạ lưu cơng trình với tốc độ: V4%= 19.0m/s V10%= 16,4m/s (xem bảng 2) Bảng 1.2: Đặc trưng tốc độ gió ứng với tần suất thiết kế theo hướng (V P m/s) % Hướng E SE SW S W NW N NE V0 m/s 8.9 11.7 10.9 12.1 18.4 15.5 15.5 12.1 Đặc trưng Cv 0.45 0.30 1.21 0.75 0.67 0.47 0.44 0.36 Cv/Cs 3.5 4.5 4.5 5 18.2 19.0 40.0 33.2 48.1 32.7 31.9 20.6 P% 10 14.0 16.4 20.3 22.2 32.0 24.8 23.9 18.0 50 7.6 11.1 6.2 8.4 13.4 13.0 12.9 11.6 + Hoa gió Biểu thị sơ đồ hướng gió xuất theo tần suất phần trăm lần quan trắc dã bảng tính tần suất (%) hướng gió thịnh hành lớn năm đểû vẽ hoa gió SVTH: Cao Sỹ Dũng - Lớp ĐHTLQB Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Suối Đuốc PA II Bảng 1.3: Tần suất phần trăm (%) hướng gió thịnh hành lớn lưu vực hồ Thán g Hướng N I II III V VI VII VIII IX 36.0 23.1 18.4 9.2 7.8 4.3 4.5 5.2 25.3 33.5 48.7 31.5 48.1 NE 17.0 10.1 11.1 6.7 5.5 4.3 6.5 7.3 15.2 18.5 27.2 35.1 35.1 E 19.4 27.8 23.0 32.9 33.2 38.8 25.3 29.4 26.7 20.5 7.5 10.4 38.8 SE 8.5 30.5 44.2 49.2 44.7 38.8 41.6 38.3 10.5 7.7 1.3 2.2 49.2 S SW W NW 0.0 0.0 2.4 16.6 0.0 0.0 0.0 8.3 2.4 9.3 5.6 2.4 0.0 0.0 1.7 14.2 0.0 0.0 2.5 18.3 3.3 9.3 8.1 18.3 0.5 0.5 0.0 2.3 IV 0.4 0.0 0.0 1.7 1.4 2.3 3.2 1.8 2.4 1.4 8.1 2.4 3.3 7.3 5.3 6.1 3.3 1.9 7.1 10.0 X 0.0 0.8 1.2 17.7 XI XII + Mưa Nói chung tỉnh ven biển miền Trung Trung Bộ chế độ mưa tạo nên mùa mưa trái qui luật so với tình hình chung nước lý điều kiện hồn lưu gió mùa kết hợp với tổng quan địa hình, địa mạo, điều kiện tự nhiên địa phương ngun nhân định đặc điểm chế độ mưa trái qui luật Như mùa mưa khu vực bắt đầu vào nửa tháng đến tháng 12, cá biệt có năm sang tháng năm sau, mùa cạn từ tháng 1÷ Lượng mưa trung bình năm: trung tâm mưa lớn tỉnh ta nằm vùng An Lão với tổng lượng mưa trung bình năm 3000mm Còn huyện khác lượng mưa khoảng 2000mm Trong mùa mưa (tháng đến tháng 12) lượng mưa thường tập trung qua lớn vào tháng đến tháng 11 chiếm 70% lượng mưa năm lượng mưa gây lũ vào tháng giũa mùa mưa tháng 10 tháng 11 chiếm khoảng 45% tổng lượng mưa năm Mùa khơ kéo dài từ tháng đến tháng 8, lượng mưa mùa lượng mưa tháng 10 hay tháng 11 mà thơi SVTH: Cao Sỹ Dũng - Lớp ĐHTLQB Trang Năm Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Suối Đuốc PA II Đáng ý tháng từ tháng đến tháng xuất cực địa phụ (trong biểu tình năm ) vào cuối tháng cuối tháng với lượng mưa trung bình 150mm + Bốc Bảng 1.4 : Phân bố lượng bốc tháng năm Z (mm) Thán I II III IV V VI VII VIII XI X XI XII 61.7 5.91 57 77 20 73.5 7.05 69 92 23 73.4 7.04 68 92 23 92.1 8.83 86 115 29 112.0 10.74 105 140 35 122.0 11.69 114 152 39 141.5 84.3 13.57 8.08 132 79 178 105 45 27 73.1 7.01 68 91 23 64.8 6.21 60 81 21 năm g yếu tố Zpi(mm) 75.3 K% fân fối7.21 Zođ(mm) 70 Zon(mm) 94 ∆Zo(mm) 24 69.5 6.66 65 87 22 1043 100% 973 1304 331 Bảng 1.5: Tổng hợp yếu tố khí hậu khí tượng trạm Qui Nhơn Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Cả nă Yếu tố Nhiệt độ trung m 23 23 25 27 28 29 29.7 29.8 28.2 26.6 25.3 23.7 26.9 bình(0C) TMax 8 33 35 38 36 39 40 42.1 40.9 39.0 37.3 32.9 31.5 42.1 TMin 15 15 16 19 19 21 20.6 20.7 20.5 19.7 15.0 16.1 15.0 Độ ẩm (r%) rMax rMin Khả bốc 81 40 4 82 83 83 80 75 12 42 41 28 28 71 29 72 29 76 32 83 42 84 39 83 41 79 12 Zpiche(mm) 75 61 73 73 92 112 122 141 84.3 73.1 64.8 69.5 1043 Nắng (giờ) 5 163 204 255 264 27 238 269 236 202 178 126 130 2544 Lượng mây Tổng quan TB Dưới TB Dông (ngày) Gió(m/s) Gió trung bình Vtb Hướng VMax Tháng /Năm 49 6 6.3 5.2 4.6 5.7 6.1 6.8 6.0 5.6 4.6 3.2 3.2 4.2 3.2 3.2 0.1 0.4 2.0 2.0 2.0 2.0 2.1 7.1 4.4 2.1 6.8 4.2 1.6 7.1 5.4 2.2 7.3 6.3 2.9 7.6 7.1 2.8 6.4 4.6 1.9 2.3 2.0 2.2 2.0 1.7 2.0 1.8 NN NN N WS NW S W 2.0 W 1.5 SW 2.2 WS 2.8 2.7 2.1 N SSW SW W W W W 16 19 16 31 21 40 51 38 59 32 40 40 59 1/9 2/7 3/7 4/7 19 197 197 197 197 197 197 197 23/9 SVTH: Cao Sỹ Dũng - Lớp ĐHTLQB Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Suối Đuốc PA II 4 71 2 2 4 /72 Mưa(mm) Trạm Đề Gi 17 16 20 21 85 98 34.1 76.3 201 610 511 120 1814 Số ngày mưa 10 7 15 18 19 15 108 1.2.3 Yếu tố thủy văn + Đặc trưng mưa lưu vực -Lượng mưa bình qn nhiều năm : XF = 2177 mm -Hệ số biến động mưa : CV = 0.3 -Hệ số thiên lệch : CS = 2CV -Sai số qn phương trung bình tương đối hệ số CV: σCv = ± 0.04 Bảng 1.6 Tần suất lượng mưa thiết kế P% (XP%mm) P% Yếu tố KP XP% 50 75 80 0.968 2107 0.78 1698 0.736 1602 Bảng 1.7 Tần suất lưu lượng tổng lượng thiết kế(QP%,WP%) Yếu tố P% KP% QP% WP%*106 50 75 80 0.905 0.230 7.254 0.600 0.150 4.731 0.543 0.140 4.416 + Phân phối dòng chảy năm SVTH: Cao Sỹ Dũng - Lớp ĐHTLQB Trang 10 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Suối Đuốc PA II Bảng 7.8: Cốt thép bố trí theo phương ngang cống Thành phần Trần cống Thành cống Đáy cống Cốt thép phía cống Diện tích Loại thép Khoảng Cốt thép phía ngồi cống Diện tích Loại thép Khoảng (cm2) 3,93 3,93 3,93 (cm2) 3,93 3,93 3,93 cách(cm) 20 20 20 φ 10 φ 10 φ 10 φ 10 φ 10 φ 10 cách(cm) 20 20 20 7.4.5.7.Tính tốn cốt thép ngang (cốt xiên): Tính tốn cường độ mặt cắt nghiêng cấu kiện tiến hành theo phương pháp đàn hồi phương pháp trạng thái giới hạn Ở ta sử dụng phương pháp đàn hồi để tính tốn a) Điều kiện tính tốn: Khi thoả mãn điều kiện sau cần phải tính tốn cốt đai cho cấu kiện: 0, m b4 R k < σ1 = τ0 = k n n c Q < m b3 R k c            0,9.b.h (7.13) Trong đó: mb4: hệ số làm việc bê tơng khơng có cốt thép mb4 = 0,9 Rk: cường độ chịu kéo bê tơng, Rk = 75(T/m2) kn: hệ số tin cậy, phụ thuộc cấp cơng trình, kn = 1,15 nc: hệ số tổ hợp tải trọng, với tổ hợp tải trọng nc= Q: lực cắt lớn tải trọng tính tốn gây (T) mb3: hệ số điều kiện làm việc bê tơng kết cấu bê tơng cốt thép Tra bảng phụ lục giáo trình bê tơng cốt thép mb3 = Rkc : cường độ chịu kéo tiêu chuẩn bê tơng, Rkc = 115 (T/ m2) b) Mặt cắt tính tốn: Ta chọn mặt cắt có lực cắt lớn để tính tốn bố trí cốt thép ngang cho cống Do ta cần tính tốn cho mặt cắt sau: SVTH: Cao Sỹ Dũng - Lớp ĐHTLQB Trang 165 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Suối Đuốc PA II + Với đáy cống: Tính cho mặt cắt qua D :MD = -5,511T.m); QD = - 19,189(T) ; ND = - 17,577(T) + Với thành bên cống: Tính cho mặt cắt qua B : MB = -5,504 (T.m); QB = -17,74 (T); NB = 19,796(T) + Với trần cống: Tính cho mặt cắt qua A: MA = MA = -5,504 (T.m); QA = 19,796 (T); NA = 17,74(T) + Tính tốn cốt xiên cho đáy cống: 0,6.mb Rk = 0, 6.0,9.7,5 = 4,05( kg / cm ) kn nc Q 1,15.1.19189 = = 7(kg / cm ) 0,9.b.h0 0,9.100.35 mb Rkc = 1.11,5 = 11,5(kg / cm ) So sánh: 0, m b4 R k < σ1 = τ0 = k n n c Q < m b3 R k c 0,9.b.h Nên phải tính tốn bố trí cốt ngang cho trần cống Sơ đồ tính tốn: 19,189 T QD 19,189 T 140 c m Hình 7.17 : Biểu đồ lực cắt SVTH: Cao Sỹ Dũng - Lớp ĐHTLQB Trang 166 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Suối Đuốc PA II x σ1 = τ0 σ1x σ1a 0,6.mb4.Rk Hình 7.18 Sơ đồ phân bố ứng suất kéo Phần ứng suất kéo cốt dọc chịu là: σ 1a = 0,225.σ = 0,225.7 = 1,575(kg / cm ) Theo điều kiện cấu tạo chọn đường kính cốt đai: d = 8mm ⇒ fđ = 0,503 (cm2); số nhánh nđ = 2; khoảng cách cốt đai ađ = 20 (cm) Phần ứng suất cốt đai chịu là: σ 1d = ma nd f d Rad 1,1.2.0,503.2150 = = 1,19(kg / cm ) b.ad 100.20 Phần ứng suất kéo cốt xiên phải chịu là: SVTH: Cao Sỹ Dũng - Lớp ĐHTLQB Trang 167 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Suối Đuốc PA II σ 1x = σ − (σ 1a + σ 1d ) = 7,0 − (1,575 + 1,19) = 4,235(kg / cm2 ) Ta có: x 4, 235 = ⇒ x = 42,35cm) 70 7,0 Cốt xiên đặt nghiêng góc 450, diện tích cốt thép xiên tính theo cơng thức: Fx = Ω x b ma Rax = 0,5.x.σ 1x b ma Rax = 0,5.42,35.4, 235.100 = 2, 68(cm ) 1,1.2150 Chọn bố trí thép: với Fx = 2,92(cm2) ta chọn 5φ10 = 3,93 (cm2) để bố trí từ cốt dọc có sẵn bố trí chúng thành lớp Xác định vị trí cốt xiên : +) 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 +) Khoảng cách từ mép ngồi trục cấu kiện tới vị trí thép xiên x1 thì: x1 = x 42,35 = = 14,12 (cm) 3 x σ σ τσ σ 1x 1= x Ω 0,6mb4Rk 1d 1a B/2 Hình 7.19 Sơ đồ bố trí cốt xiên Tính tốn cốt xiên cho mặt cắt khác tương tự mặt cắt D, ta có kết ghi bảng sau: +) Điều kiện bố trí cốt ngang cho trần cống cống: SVTH: Cao Sỹ Dũng - Lớp ĐHTLQB Trang 168 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Suối Đuốc PA II 0, m b4 R k = 0, 0,9.7,5 = 4, 05(kg / cm ) τ0 = k n n c Q 1,15.1.19,796 = = 7, 23(kg / cm ) 0,9.b.h 0,9.100.35 m b3 R k c = 11,5=11,5(kg / cm ) So sánh: 0, mb4 R k = 4, 05 < σ1 = τ0 = k n n c Q = 7, 23 < m b3 R k c = 11,5 0,9.b.h ⇒ Phải tính tốn bố trí cốt ngang +) Điều kiện bố trí cốt ngang cho thành cống: 0, m b4 R k = 0, 0,9.7,5 = 4, 05(kg / cm ) τ0 = k n n c Q 1,15.1.17740 = = 6, 48(kg / cm ) 0,9.b.h 0,9.100.35 m b3 R k c = 11,5=11,5(kg / cm ) So sánh: 0, m b4 R k = 4, 05 < σ1 = τ0 = k n n c Q = 6, 48 < m b3 R k c = 11,5 0,9.b.h ⇒ Phải tính tốn bố trí cốt ngang Vậy ta bố trí cốt xiên cho mặt cắt bảng sau: Bảng 7-9: Bảng tính tốn cốt thép xiên mặt cắt Mặt cắt Q 0,6mb4.Rk (kg) τ0 σ 1a (kg/cm2 (kg/cm2 ) ) x Fx F(chọn) x1 (cm) (cm2) (cm2) (cm) A 19796 4,05 7,23 1,627 43,726 2,82 3,93 (5φ10) 14,242 B 17740 4,05 6,48 1,458 41,395 2,37 3,93 (5φ10) 13,798 SVTH: Cao Sỹ Dũng - Lớp ĐHTLQB Trang 169 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Suối Đuốc PA II D 19189 4,05 7,0 1,665 42,35 2,68 3,93 (5φ10) 14,12 Vậy ta chọn diện tích thép xiên Fx =5 φ 10 = 3,93 (cm2); a = 20 (cm) 7.4.5.8 Kiểm tra khả chống nứt: a) Mục đích tính tốn: 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 Do ta phải tính tốn kiểm tra nứt Trong đồ án ta tính tốn khe nứt tác dụng tải trọng b) Mặt cắt tính tốn: Ta dùng tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn để tính tốn kiểm tra nứt cho kết cấu Chọn mặt cắt có mơmen lực dọc lớn ứng với tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn để tính tốn Dựa vào bảng tính tốn giá trị nội lực ta tính tốn kiểm tra nứt cho mặt cắtB thành cống có giá trị nội lực ứng với tải trọng tiêu chuẩn sau: MB = -5,504 (T.m); QB = -17,74 (T); NB = - 19,796(T) Điều kiện cấu kiện chịu nén lệch tâm khơng bị nứt: - γ1 Rkc nc Nc ≤ Nn = e0 − Wqd Fqd (7.14) Trong đó: Nc - lực nén dọc lệch tâm tải trọng tiêu chuẩn gây Nn - lực nén dọc lệch tâm mà tiết diện cóthể chịu trước nứt e0 - độ lệch tâm lực nén dọc tiêu chuẩn: SVTH: Cao Sỹ Dũng - Lớp ĐHTLQB Trang 170 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Suối Đuốc PA II M c σ = 5,504 = ld = 0,278(m) = 27,8 (cm) 19, 796 Nc e0 = γ1 = mh.γ - hệ số xét đến biến dạng dẻo bêtơng miền kéo Hệ số m h γ lấy sau: (theo phụ lục 13,14 giáo trình BTCT) Theo phụ lục 13, với chiều cao mặt cắt h ≤ 100cm mh = Theo phụ lục 14 với tiết diện hình chữ nhật γ = 1,75 ⇒ γ1 = mh.γ = 1,75 = 1,75 Fqd - diện tích tiết diện quy đổi: Fqd = Fb + n.Fa + n.Fa’ (7.15) n - hệ số quy đổi: n= Ea 2,1.106 = = 8,75 0, 24.106 Eb Fb = F (Fa/F