Thiết kế hồ chứa nước yên thắng PA2

LỜI CẢM ƠN Với đề tài tốt nghiệp “Thiết kế Hồ chứa nước Yên Thắng PA2’’, sau 14 tuần thực nghiêm túc hướng dẫn thầy giáo T.S Đào Tuấn Anh, em hoàn thành đồ án với nội dung sau: Tính tốn điều tiết lũ thơng số Hồ chứa, tính tốn sơ lựa chọn phương án, xác định kích thước Đập dâng, Tràn, Cống phương án lựa chọn, Thiết kế cốt thép Cống Trong nội dung, phần tính tốn thiết kế em phân tích yếu tố ảnh hưởng để chọn lựa tính tốn có phương án thiết kế tối hợp lý Tuy nhiên khả tổng hợp kiến thức hạn chế, thiếu kinh nghiệm ngồi thực tế thời gian có hạn nên đồ án khơng tránh thiếu sót, vướng mắc Với tinh thần ý thức cầu tiến ham học hỏi để mong muốn đồ án hồn thiện đặc biệt có thêm kiến thức để sau làm việc tốt mong góp phần cơng sức nhỏ bé vào cơng CNH- HĐH đất nước Em mong nhận từ thầy cô bạn bè dạy hữu ích Qua em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo –T.S Đào Tuấn Anh tận tình hướng dẫn em hồn thành đồ án này, cảm ơn thầy, cô giáo trường trình giảng dạy truyền đạt kiến thức cho chúng em để chúng em có tảng kiến thức vững Xin cảm ơn gia đình, bạn bè ln quan tâm giúp đỡ em hoàn thành đồ án Em xin chúc thầy cô sức khỏe, công tác tốt Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, 30/12/2016 Sinh viên thực Trần Ngọc Thăng MỤC LỤC PHẦN MỘT: TÀI LIỆU CƠ BẢN CHƯƠNG I ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 1.1Điều kiện tự nhiên : 1.1.1 Vị trí địa lý: Cơng trình hồ chứa nước n Thắng nằm sông Hội Nguyên thuộc xã Yên Thắng huyện Tương Dương tỉnh Nghệ An Sông Hội Nguyên phụ cấp Sông Lam, hai sông nhập lưu mà thành sơng Nâm Ngàn từ phía đơng Nâm Chou từ phía tây, sau Hội Nguyên qua Trung Thắng có thêm sơng Chỏm nhánh nhập lưu đáng kể vào sơng Ngun Tiếp sơng Nguyên chảy uốn khúc cuối đổ vào sông Cả ( sơng Lam).Vị trí nhập lưu sơng Hội Ngun với sơng Lam nằm Đình Tiến, xã n Thắng Cơng trình hồ chứa n Thắng dự kiến xây dựng sơng Hội Ngun với vị trí đầu mối phương án kiến nghị có tọa độ địa lý sau: Đầu mối: 19016’00’’ vĩ độ Bắc 104039’25’’’ kinh độ Đơng 1.1.2 Địa hình, địa mạo: Lưu vực suối Hội Ngun thuộc loại địa hình miền núi vùng Đơng Bắc Trường Sơn độ cao trung bình 460m Địa hình bị chia cắt mạnh với khối núi đá cao xen kẽ lũng sâu, sông suối ngắn, độ dốc lòng sơng lớn núi cao nhơ sát biển Khúc suối Hội Nguyên thuộc loại suối có độ dốc khơng lớn, i = 0.33% Chạy dài dọc theo hai sườn núi Cao độ đáy suối thay đổi từ 90m từ xã Yên Hoà, nơi bắt đầu suối Hội Nguyên đến 40m, nơi suối Hội Nguyên nhập lưu với Sơng Lam Lòng suối có chiều rộng biến đổi liên tục tuyến suối nhiều uốn khúc Độ dốc lòng suối tương đối thoải, mặt cắt lòng suối mở rộng có thềm suối phẳng Từ vị trí tuyến đập đến lòng hồ lòng suối mở rộng xuất bãi bồi nhỏ chạy dọc theo ven suối Cao độ lòng suối đến đỉnh chia nước có độ chênh lệch khoảng 100 – 300m Đây khu vực có rừng thứ sinh phát triển trung bình, cối chủ yếu bụi mọc đồi núi Sườn dốc tự nhiên tương đối ổn định 1.1.3 Đặc trưng hồ chứa: Đặc trưng hồ chứa tuyến I: Quan hệ Z ~ F ~ V trình bày bảng: Bảng 1-1: Đặc trưng Z ~ F ~ V hồ chứa tuyến I Z(m) F(km2) V(tr.m3) 80 0 90 0,874 8,961 100 2,154 18,973 110 5,182 49,410 120 7,542 104,653 1.2 Điều kiện địa chất: 1.2.1.Địa tầng địa chất: Khu vực dự án chủ yếu nằm đá phiến thạch anh, đá cát kết hạt nhỏ, màu xám nhạt, phân lớp vài centimét đến vài chục centimét, đá phiến sét – serisit màu xám đen, xen bột kết màu xám tro, xám sáng thuộc Phân hệ tầng – Hệ tầng Sông Cả (O3 – S1 sc2) Phía nam tiếp giáp với Hệ tầng Khe Bố (N kb) Phía đơng bắc tiếp giáp với hệ tầng La Khê (C1lk) hệ tầng Bắc Sơn (C – P bs) hệ tầng Đồng Trâu (T2a đt) Phía bắc tiếp giáp với thành tạo granit hai mica, granit biotit sẫm màu granođiorit thuộc Phức hệ Phia Bioc (γa T3n pb1) Ngồi có trầm tích đệ tứ phát triển khơng rộng rãi, chủ yếu phân bố bậc thềm ven Sông suối vài thung lũng suối lớn 1.2.2 Điều kiện địa chất thủy văn: Trên mặt cắt dự đốn mặt thống nghiêng theo địa hình hướng chảy phía suối Với đá gốc, nước tồn vận động khe nứt, phân lớp đất đá Phía tầng phủ mỏng tồn nước lỗ hổng vào mùa mưa Nước lỗ hổng nước khe nứt đới đất đá có quan hệ mật thiết với nước khe, suối Nguồn cung cấp cho phức hệ chứa nước nước mưa, miền thoát khe suối Có thể đánh giá sơ nước đất khu vực thuộc loại nghèo Đất thuộc lớp sườn tàn tích sét sét pha lẫn sạn sỏi hệ tầng Sông Cả - phân hệ tầng 1.2.3 Hiện tượng địa chất động lực: Nhìn chung địa hình khu vực dự án có sườn dốc tương đối thoải Các sườn dốc tương đối ổn định khơng có dấu hiệu sạt trượt khu vực dự án Hiện rừng thứ sinh phát triển, tượng địa chất động lực sói mòn, rửa trơi sạt trượt xảy ảnh hưởng phong hoá vật lý hoá học Tầng phủ mỏng, mặt khác thảm thực vật phát triển 1.2.4.Tính chất lý đất đá: Ta có số loại đất mềm rời đá nửa cứng đến đá cứng Các loại đất đá thí nghiệm xác định tính chất lý 1.3.Điều kiện khí tượng: Khí hậu lưu vực Suối Ngun nói chung lưu vực nghiên cứu nói riêng thuộc loại khí hậu nhiệt đới gió mùa 1.3.1.Nhiệt độ: Chế độ nhiệt năm chia làm hai mùa rõ rệt: Mùa đông mùa hè Mùa Đông từ tháng XII đến tháng III năm sau, tháng lạnh tháng I Biến đổi nhiệt độ mùa giảm dần từ đồng lên miền núi, nhiệt độ trung bình tháng từ 170C ÷ 210C 1.3.2.Gió: Gió hoạt động lãnh thổ miền Bắc nói chung lưu vực sơng Cả nói riêng chia làm hai mùa rõ rệt: Mùa Đông hướng gió Đơng - Đơng Nam, mùa hè hướng gió Tây Tây Bắc Tốc độ gió trung bình tháng mùa đơng đạt từ 1.3 ÷ 2.0 m/s, mùa hè đạt từ 1.3 ÷ m/s Tốc độ gió trung bình vùng gần bờ biển lớn vùng miền núi, Tương Dương đạt từ ÷ m/s Từ tháng IV đến tháng VII khối khơng khí ẩm vịnh Bangan tràn sang nên gây mưa lớn phía Tây Trường Sơn, khối khơng khí sau vượt qua dãy Trường Sơn trở nên khơ nóng tràn vào lưu vực Sông Cả tháng V đến tháng VIII gây nên lượng bốc lớn nhiệt độ cao Nhìn chung, hàng năm có từ đến đợt gió Tây khơ nóng trì khoảng 30 – 35 ngày mà ta thường gọi gió Lào Bảng 1-2:Tốc độ gió mạnh hướng ứng với tần suất thiết kế trạm Tương Dương: Trạm P% N NE E SE S SW W NW Tương Dương 20 50 18.2 15.5 9.40 5.80 15.4 14.1 10.7 8.30 18.9 17.2 13.1 10.1 17.7 16.2 12.6 9.90 13.7 12.2 8.70 6.20 18.4 15.8 10.0 6.70 24.4 21.6 14.6 9.90 27.3 23.6 15.2 10.0 Vô Hướng 27.6 24.8 18.2 14.0 1.3.3.Mưa: Mùa mưa kéo dài từ tháng V tới tháng X với lượng mưa chiếm tới 80 85% tổng lượng mưa năm Ba tháng có lượng mưa lớn tháng VIII, IX, X Mùa khô kéo dài tháng, từ tháng XI tới tháng IV năm sau Trong thời kỳ lượng mưa chiếm từ 15% đến 20% lượng mưa năm Những tháng có lượng mưa nhỏ tháng XII, tháng I tháng II Tổng số ngày mưa năm trung bình đạt khoảng 130 - 150 ngày Lượng mưa trung bình tháng lượng mưa ngày lớn đo trạm sau: Bảng 1-3: Lượng mưa trung bình tháng trạm lân cận lưu vực suối Nguyên Trạm I II III IV Quỳ Châu 13 13 26 87 X tháng (mm) V VI VII VII IX I 22 209 197 277 318 Năm X XI XII 22 53 18 166 Bảng 1-4: Lượng mưa ngày lớn ứng với tần suất thiết kế trạm Tương Dương HmaxTb (mm) 106 Cv 0.34 Cs 0.1 277 3Cv 0.2 262 Hmaxp (mm) 0.5 234 215 172 10 153 1.3.4 Lượng bốc hơi: Bảng 1-5: Phân phối tổn thất bốc sau xây dựng hồ chứa Yên Thắng Đặc trưng I II II IV Z tháng (mm) V VI VII VIII Năm IX X XI XII ∆Z 28 30 40 45 48 42 45 34.0 27 0 25 23 25 416 1.4.Điều kiện thủy văn: 1.4.1.Dòng chảy năm: Dòng chảy lưu vực biến đổi mạnh theo không gian thời gian, tăng dần từ hạ lưu đến thượng lưu Trong năm dòng chảy tháng lớn gấp từ ÷ lần dòng chảy tháng nhỏ Trong năm dòng chảy phân làm mùa: mùa lũ mùa kiệt - Mùa lũ tháng VI, kết thúc vào tháng XI chậm mùa mưa tháng Tổng lượng dòng chảy mùa lũ chiếm từ (70 ÷75)% tổng lượng dòng chảy năm Tháng có dòng chảy lớn thường xuất vào tháng IX, ba tháng liên tục có dòng chảy lớn VIII - X với tổng lượng dòng chảy chiếm khoảng 47% tổng lượng dòng chảy năm - Mùa kiệt tháng XII - V năm sau, với lượng dòng chảy mùa kiệt chiếm từ (25÷30)% tổng lượng dòng chảy năm Ba tháng liên tục có dòng chảy kiệt từ tháng II đến tháng IV, với tổng lượng dòng chảy ba tháng chiếm từ (8 ÷ 10)% so với lượng dòng chảy năm Dựa vào chuỗi lưu lượng dòng chảy tuyến Yên Thắng theo phương pháp mơ hình Tank xác định dòng chảy năm thiết kế tuyến đập Yên Thắng Kết phân tích tần suất tuyến đập Yên Thắng trình bày bảng sau đây: Bảng 1-6:Dòng chảy năm thiết kế tuyến đập n Thắng theo phương pháp mơ hình Tank Đặc trưng thống kê Qo Cv Cs 12.3 0.2 0.46 5% 15 % 25 % Qp%(m3/s) 50 75 % % 80 % 85 % 90 % 17.1 15.2 14.0 12.0 10.2 9.81 9.33 8.77 1.4.2.Dòng chảy lũ: Dòng chảy lớn lưu vực Suối Nguyên hệ thống sông Cả sông vùng Bắc Trung Bộ sinh từ nguyên nhân mưa rào Những trận mưa lớn xảy hoạt động mạnh gió mùa mùa Hạ kết hợp ảnh hưởng từ trận bão lớn đổ vào đất liền từ biển Đông nhiễu loạn thời tiết biển khác, đáng kể áp thấp nhiệt đới Từ nguyên nhân ta thấy hầu hết mưa lũ thường xảy tháng mùa mưa bão, tháng 7, hàng năm 1.4.2.1.Lưu lượng đỉnh lũ: Theo Qui Phạm Thủy Lợi QPTL.C–6–77 lưu vực có diện tích lớn 100 km2 dùng cơng thức triết giảm công thức XôKôlôpxKi để xác định lũ thiết kế Sau kết tính tốn lũ thiết kế tuyến đầu mối cơng trình thuỷ điện n Thắng theo công thức chọn - công thức XôKôlôpxKi Bảng 1-7: Lưu lượng đỉnh lũ Tuyến Qmaxp(m3/s) công 0.1 0.2 0.5 trình Đập 2945 2758 2410 2172 1642 1.4.2.2.Tổng lượng lũ: Tổng lượng lũ thiết kế tuyến Yên Thắng ghi bảng sau: Bảng 1-8:Tồng lượng lũ thiết kế tuyến cơng trình n Thắng Tần suất P (%) 0.1 0.2 0.5 10 10 1404 Tổng lượng lũ thời đoạn Wp(106m3) W1p W3p W5p 216.9 378.9 441.9 203.4 355.5 414 178.2 310.5 364.5 160.2 279.9 330.3 121.5 212.4 253.8 103.6 181.8 219.6 Qp (m3/s) 2945 2758 2410 2172 1642 1404 1.4.2.3.Lũ thi cơng: Mùa dẫn dòng thi cơng cơng trình n Thắng gồm tháng mùa kiệt: từ tháng XII năm trước đến tháng V năm sau Bảng 1-9: Lưu lượng lớn mùa kiệt tuyến đập Yên Thắng Tần suất P(%) 10 Qmax tháng (m3/s) XII 35.55 I 25.92 II 23.13 III 32.67 Max MK IV 62.1 V 150.3 150.3 1.4.2.4.Dòng chảy bùn cát: Đối với tuyến cơng trình chọn tỷ lệ tổng lượng phù sa di đẩy so với tổng lượng phù sa lơ lửng 30% tỷ trọng phù sa lơ lửng 1.18 tấn/m3, phù sa di đẩy 1.55 tấn/m3 Tổng lượng phù sa di đẩy lơ lửng đến tuyến cơng trình 47 200m3/năm 1.5.Tình hình vật liệu xây dựng địa phương: 1.5.1.Mỏ đất: Vị trí mỏ đất khảo sát sơ khai thác vị trí tuyến đập hạ lưu khoảng 1500m Tại đất sét nằm sát bên đường đi, lộ taluy đường 1.5.2.Mỏ cát: Trong giai đoạn chúng tơi tiến hành tìm kiếm mỏ cát quanh khu vực cơng trình (tại khu vực suối Hội Ngun) lưu vực sơng lân cận khơng có khả khai thác mỏ Tại cơng trình xây dựng thi công mua cát Thị trấn Hồ Bình Dự kiến cát phục vụ cơng trình mua tai Vị trí cách cơng trình khoảng 40km 1.5.3.Mỏ đá: Tại khu vực cơng trình chủ yếu đá phiến sericit, đá phiến thạch anh- sericit, đá cát bột kết thuộc hệ tầng Sông Cả với tính chất hai loại đá khơng có khả làm vật liệu cho bê tông Để sử dụng đá làm cốt liệu bê tơng phải khai thác đá vôi nằm khu vực Xã Xiềng Mi - huyện Tương Dương nằm cách cơng trình khoảng 25 - 30km Tại có cơng ty Cổ phần Đồng Tâm – 21 Nguyễn Văn Cừ – TP Vinh khai thác bán cho cơng trình xây dựng nhà cửa, đường xá Về chất lượng đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Phương án khai thác đá mua mở mỏ khai thác vị trí này, tuỳ theo hiệu kinh tế CHƯƠNG : ĐIỀU KIỆN DÂN SINH – KINH TẾ ************** 2.1.Tình hình dân sinh kinh tế: Cơng trình hồ chứa nước n Thắng nằm địa bàn xã Yên Thắng, huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An Huyện Tương Dương có tổng diện tích đất tự nhiên 2.806,36 km2, dân số toàn huyện 73095 người (theo thống kê năm 2005) có tộc người chủ yếu sinh sống gồm Thái, H’mông, Khơ mú Kinh Xã n Thắng có tổng diện tích tự nhiên 76,76 km2 dân số theo thống kê năm 2005 2854 người Nghề nghiệp đồng bào dân tộc sống xã chủ yếu sản xuất nông nghiệp lâm nghiệp Trong năm gần kinh tế nông, lâm nghiệp xã tiếp tục tăng trưởng Việc đẩy mạnh ứng dụng tiến khoa học kỹ thuật giống, phân bón gắn với chuyển đổi cấu mùa vụ, trồng tạo bước chuyển biến quan trọng sản xuất nông nghiệp đồng bào dân tộc xã nêu Công tác giao đất, giao rừng thực tương đối tốt nên nhân dân biết tác hại việc phá rừng, từ biết đầu tư trồng bảo vệ rừng Đến rừng phục hồi phát triển Hiện nhiều hộ vùng biết làm kinh tế vườn, nhiều mơ hình phát triển theo hướng kinh tế trang trại Thu nhập lương thực bình quân (quy thóc) xã phạm vi ảnh hưởng dự án năm 2002 Định canh, định cư xã đến hoàn thành, người dân có ruộng nước, đất để sản xuất, có điều kiện phát triển kinh tế vườn, kinh tế trang trại, chăm sóc, trồng bảo vệ rừng Tuy nhiên, xã Yên Thắng tỷ lệ số hộ ổn định định canh, định cư đạt 98,03% du canh số khó khăn kết cấu hạ tầng (chủ yếu giao thông thuỷ lợi), thiếu tư liệu sản xuất (đất ruộng) kiến thức hàng năm huyện phải giao rẫy dân sản xuất nhằm tự cân đối lương thực Xoá đói, giảm nghèo thực tương đối tốt, nhiên huyện Tương Dương huyện vùng cao, vùng xa tỉnh Nghệ An, có điều kiện thuận lợi để phát triển kinh tế, trình độ dân trí thấp, tập quán canh tác lạc hậu, tỷ lệ số hộ đói nghèo cao, tồn huyện có tỷ lệ đói nghèo chiếm 27,56% (số liệu năm 2001) Văn hố - xã hội nói chung quyền địa phương quan tâm đầu tư phát triển mạnh Về giáo dục xây dựng trường tiểu học, trung học sở trường mầm non xã, huy động trì tỷ lệ học sinh học đạt tỷ lệ cao Cơng tác xố mù chữ thực tốt, đến hết năm 2001 xã phổ cập giáo dục tiểu học đạt độ tuổi 12, phổ cập giáo dục trung học sở thực Về y tế, xã có cán y tế, có sở khám chữa bệnh cho nhân dân vùng, chương trình quốc gia lao, sốt rét, bướu cổ, phong, nghiện hút thực tốt Công tác giám sát dịch tễ thực thường xuyên, thuốc phòng chữa bệnh đưa xuống sở y tế đầy đủ kịp thời nên bệnh nguy hiểm Số hộ dùng nước huyện Tương Dương chưa nhiều, phấn đấu năm 2002 đạt 48,1% tồn huyện, thị trấn Quỳ Châu phấn đấu đạt 92,3% Ngoài chương trình vận động xây dựng cơng trình vệ sinh hợp vệ sinh, chuồng gia súc nhà thực tốt, đạt 60% Về văn hoá, phong trào xây dựng nếp sống văn minh, gia đình, làng văn hoá, phát huy sắc văn hoá dân tộc đẩy mạnh Đến hết năm 2001, tỷ lệ số gia đình văn hố đạt khá, chiếm 50% Phong trào đưa thông tin xuống sở triển khai đặn 12 buổi/năm/xã Phong trào thể dục, thể thao, văn hố đơng đảo quần chúng nhân dân hưởng ứng tham gia tích cực Tuy nhiên tệ nạn nghiện hút ma t nhiều, cơng tác tuyên truyền, vận động nhân dân cải tạo tập quán sản xuất sinh hoạt lạc hậu chưa đạt u cầu, tính ỷ lại, trơng chờ vào chế độ sách nhà nước phổ biến Cơ sở hạ tầng xã có đường giao thông điện lưới quốc gia Đường nhựa nối từ thị trấn Quỳ Châu đến uỷ ban nhân dân xã vừa xây dựng xong Con đường thuộc chương trình 135 đầu tư xây dựng từ năm 1999 nối quốc lộ 48 đến trung tâm xã Trước năm 2003 ôtô được, vào mùa mưa vất vả Theo dự kiến việc xây dựng nâng cấp đường đạt tiêu chuẩn đường cấp miền núi hoàn thành vào năm 2004 Con đường góp phần vào phục vụ công tác thi công xây dựng thuỷ điện Yên Thắng 2.2.Định hướng phát triển kinh tế xã hội giai đoạn 2005-2010: Phương hướng phát triển kinh tế - xã hội huyện Tương Dương nói chung xã phạm vi ảnh hưởng dự án nói riêng khai thác sử dụng có hiệu lợi so sánh nguồn lực tự nhiên xã hội sẵn có, tăng suất trồng, vật nuôi thông qua biện pháp áp dụng tiến khoa học kỹ thuật, chuyển đổi cấu mùa vụ, trồng, vật nuôi vào sản xuất Đối với xã tiếp tục thực hoàn thành cơng tác định canh, định cư, xố bỏ diện Hình 13 -5: Biểu đồ momen ứng với tải trọng tính tốn Hình 13-6 : Biểu đồ lực cắt ứng với tải trọng tính tốn Hình 13-7: Biểu đồ lực dọc ứng với tải trọng tính tốn 13.2 TÍNH TỐN CỐT THÉP TRÊN MẶT CẮT NGANG CỐNG Sau xác định nội lực cống, tiến hành bố trí cốt thép với trường hợp nội lực tải trọng tính tốn gây Với sơ đồ chịu lực tính tốn cấu kiện vừa chịu tác dụng mômen, lực cắt, lực dọc, nên tính kết cấu cho cống theo trường hợp cấu kiện nén lệch tâm Chọn bêtơng M200 cốt thép nhóm AII để tính tốn bố trí cốt thép cống Tra phụ lục giáo trình KẾT CẤU BÊ TƠNG CỐT THÉP, có tiêu tính tốn sau: + Với bê tơng M200 được: - Cường độ tính tốn chịu nén bêt ơng theo trạng thái giới hạn I nén dọc trục Rn = 90kG/cm2 = 90daN/cm2 - Cường độ chịu kéo dọc trục bêtông theo trạng thái giới hạn I, kéo dọc trục Rk=7,5 kG/cm2 - Cường, độ tiêu chuẩn chịu kéo dọc trục bêtông theo TTGH II kéo dọc trục, Rkc = 11,5kG/cm2 - Cấu kiện bê tông cốt thép có chiều dày h = 50 cm < 60 cm, hệ số điều kiện làm việc bêtông: mb3 = 1,0 - Cấu kiện bê tông, hệ số điều kiện làm việc bê tông: mb4 = 0,9 - Với cấu kiện BTCT có số cốt thép chịu lực mặt cắt ngang lớn 10, hệ số điều kiện làm việc cốt thép: ma2 = 1,1 + Đối với cốt thép nhóm AII: -Cường độ tính toán chịu kéo cốt thép theo TTGH I: Ra = 2700 kG/cm - Cường độ tính tốn chịu nén cốt thép theo TTGH I: R’a = 2700 kG/cm - Cường độ chịu kéo cốt ngang (cốt xiên, cốt đai) tính tốn cốt ngang mặt cắt xiên chịu tác dụng lực cắt : Rađ = Rax = 2150 kG/cm2 + Mô đun đàn hồi bê tơng: Eb =2,4×105 kG/cm2 + Mơ đun đàn hồi cốt thép: Ea = 2,1×106 kG/cm2 + Hệ số giới hạn chiều cao tương đối vùng chịu nén: α0 = 0,6 → A0 = α α (1 − ) = 0,42 Công trình cấp II, tra TCVN 04-05/2012-BNNPTNT ta hệ số: - Hệ số độ tin cậy : Kn = 1,15 - Hệ số tổ hợp tải trọng : nc = 1(đối với tổ hợp tải trọng bản) nc=0,9 (đối với tổ hợp tải trọng đặc biệt) + Chiều dày lớp BT bảo vệ cốt thép chọn a=a’=4cm  Căn vào biểu đồ nội lực ta chọn mặt cắt nguy hiểm để tính tốn cốt thép: a Với trần cống - Chọn mặt cắt qua B mặt cắt có giá trị mơmen căng ngồi lớn để tính tốn bố trí cốt thép phía ngồi trần cống - Do trần cống khơng có giá trị mơmen căng để tính tốn ta lấy thép bố trí phía ngồi cống để tiến hành bố trí thép cho phía bên trần cống b Với thành bên: - Chọn mặt cắt qua A mặt cắt có giá trị mơmen căng ngồi lớn để tính tốn bố trí cốt thép phía ngồi thành bên - Chọn mặt cắt qua mặt cắt có giá trị mơmen căng lớn để tính tốn bố trí cốt thép phía thành bên c Với đáy cống: - Chọn mặt cắt qua D mặt cắt có giá trị mơmen căng ngồi lớn để tính tốn bố trí cốt thép phía ngồi đáy cống - Do đáy cống khơng có giá trị mơmen căng để tính tốn ta lấy thép bố trí phía ngồi cống để tiến hành bố trí thép cho phía bên đáy cống 13.2.1 Tính tốn cốt thép dọc chịu lực a Tính tốn bố trí cốt thép cho trần cống Mặt cắt B: - Các nội lực sau: MB = 24,61 Tm; QB = 57,23 T; NB = 71,86 T - Tiết diện tính tốn hình chữ nhật có kích thước b x h = 100 x 50 (cm)  - Cấu kiện có tiết diện chữ nhật, đồng thời chịu tác dụng mô men M lực nén tâm N nên cấu kiện chịu nén lệch tâm Trình tự tính tốn sau: - Xét ảnh hưởng uốn dọc: l0 1, 25 = = 2,5 < 10 h 0,5 lấy η =1 nên ảnh hưởng uốn dọc đến kết cấu không đáng kể, e0 = - Độ lệch tâm e0: M 24, 61 = = 0,3225 N 71,86 η e0 = 32, 25 > 0,3h0 = 13,8 Ta thấy cm nên cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn - Tính tốn cốt thép Sơ đồ ứng suất sau: eo Trong đó: - e: Khoảng cách từ điểm đặt lực đến trọng tâm cốt thép chịu lực nén Hình Fa 13-8: Sơ đồ ứng suất cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn e = η e0 + 0,5h − a = 32, 25 + 0,5.50 − = 53, 25 (cm) - e’: Khoảng cách từ điểm đặt lực đến trọng tâm cốt thép Fa’: e' = η e0 − 0, 5h + a ' = 32, 25 − 0,5.50 + = 11, 25 - x : Chiều cao vùng nén cấu kiện (cm) Xuất phát từ cơng thức (các phương trình bản) sau: kn nc N ≤ mb Rn bx + ma Ra ' Fa '− ma Ra Fa x kn nc Ne ≤ mb Rn bx(h0 − ) + ma Ra ' Fa '(h0 − a ')  Đây toán xác định F a Fa’ biết điều kiện khác cấu kiện Điều 2a ' ≤ x ≤ α h0 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’) + Chon x = α h0 α = α , A = A0 ( ) ⇒ Fa' = kn nc Ne − mb Rnbh A0 ma Ra' (h0 − a ') ⇒ Fa' = 1,15.1.71860.53, 25 − 1.90.100.4620, 42 = −28,84 1,1.2700(46 − 4) (cm2) Vì Fa’ < nên ta chọn Fa’ theo điều kiện sau:    Điều kiện hàm lượng cốt thép tối thiểu Fa' = µmin.b.ho = 0,0005.100.46 = 2,3 cm2 Điều kiện cấu tạo: Fa' = φ12 = 5,65 cm2 Vậy chọn Fa' = 5φ12, khoảng cách cốt thép 20 (cm) Bài toán trở thành xác định Fa biết Fa’ điều kiện khác + Đặt A = α (1 − 0,5α ) , từ phương trình ta có: A= kn nc Ne − ma Ra' Fa' (h0 − a ') mb Rnbh02 A= 1,15.1.71860.53, 25 − 1,1.2700.5, 65.(46 − 4) = 0, 019 1.90.100.462 ⇒ α = − − A = − − 2.0, 019 = 0, 019 < α< 2a ' h0 Ta thấy: chứng tỏ Fa’ đạt ứng suất + Lấy x = 2a’ để tính Fa theo cơng thức: 2a ' 2.4 = = 0,174 h0 46 σ a ' < Ra ' Fa = kn nc Ne ' 1,15.1.71860.11, 25 = = 7, 45 ma Ra (h0 − a ') 1,1.2700.(46 − 4) Fa > µmin bh0 = 2,3 Fa = 3φ18 = 7, 63 Ta thấy cm Chọn cốt thép 33,33cm (cm2) cm2, khoảng cách b Tính tốn bố trí cốt thép cho thành bên cống Mặt cắt A: - Các nội lực sau: MA = 25,15 (Tm); - Xét ảnh hưởng uốn dọc: l0 1, 25 = = 2,5 ≤ 10 h 0,5 kể Chọn η =1 NA = 59,15 (T) nên ảnh hưởng uốn dọc với cấu kiện không đáng M e0 = = 0, 4252 N Ta thấy QA = 74,91 (T); (m) = 42,52 (cm) η e0 = 42,52 ≥ 0,3h0 = 13,8 cm nên cấu kiện cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn Tiến hành tính tốn tương tự kết sau: e = η e0 + 0,5h − a = 63,52 (cm) e ' = η e0 − 0,5.h + a ' = 21,52 ⇒ F = −29, 48 ' a Chon Fa' = 5φ12 = 5, 65 (cm2) (cm2) ⇒ A = 0, 022 ⇒ α = 0, 022 < ⇒ Fa = 11, 74 Mặt cắt 2a ' = 0,174 h0 (cm2) Fa > µ bh0 = 2,3 Ta thấy cốt thép 25cm (cm) cm ,chọn Fa = 4φ 20 = 12,56 cm2 Khoảng cách - Các nội lực sau: M3 = 20,99 (Tm); M e0 = = 0,353 N Q3 = 0,44(T); N3 = 59,49 (T) (m) = 35,3 (cm) η e0 ≥ 0,3h0 = 13,8 Ta thấy cm nên cấu kiện cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn Tiến hành tính tốn tương tự kết sau: e = η e0 + 0,5h − a = 56,3 (cm) e ' = η e0 − 0,5.h + a ' = 14,3 ⇒ F = −33, 24 ' a Chon Fa' = 5φ12 = 5, 65 (cm) (cm2) (cm2) ⇒ A = 0, 018 ⇒ α = 0, 019 < ⇒ Fa = 7,84 (cm2) Fa > µmin bh0 = 2,3 2a ' = 0,174 h0 Fa = 4φ16 = 8, 04 Ta thấy cm ,chọn cm2 Khoảng cách cốt thép 20cm Căn vào kết tính tốn cốt thép cho hai mặt cắt ta có kết bố trí cốt thép cho thành bên cống sau: + Cốt thép phía ngồi cống: Fngồi = + Cốt thép phía cống: Ftrong = 5φ12 = 5, 65 4φ16 = 8, 04 (cm2), a = 20 cm (cm2), a = 20 cm c Tính tốn bố trí thép cho đáy cống Mặt cắt D: - Các nội lực sau: MD =25,15 (Tm); QD = 59,61 (T); - Xét ảnh hưởng uốn dọc: l0 1, 25 = = 2,5 ≤ 10 h 0,5 kể Chọn e0 = η =1 nên ảnh hưởng uốn dọc với cấu kiện không đáng M = 0,336 N ND = 74,91 (T) (m) = 33,6 (cm) η e0 ≥ 0,3h0 = 13,8 Ta thấy cm nên cấu kiện cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn Tiến hành tính tốn tương tự kết sau: e = η e0 + 0,5h − a = 54, (cm) e ' = η e0 − 0,5.h + a ' = 12,6 ⇒ F = −26, 41 ' a Chon Fa' = 5φ12 = 5, 65 (cm) (cm2) (cm2) ⇒ A = 0, 032 ⇒ α = 0, 032 < ⇒ Fa = 8, Fa > µ bh0 = 2,3 (cm2) 2a ' = 1,174 h0 Fa = 3φ 20 = 9, 42 Ta thấy cm , chọn cm2 Khoảng cách cốt thép 33,33cm Căn vào kết tính tốn cốt thép cho hai mặt cắt ta có kết bố trí cốt thép cho thành bên cống sau: + Cốt thép phía ngồi cống: Fngồi = + Cốt thép phía cống: Ftrong = 5φ12 = 5, 65 3φ 20 = 9, 42 (cm2), a = 20 cm (cm2), a = 20 cm Tổng hợp lại ta có kết tính tốn cốt thép dọc chịu lực cống ngầm sau: Thành phần Bảng 13-1 Bố trí cốt thép dọc theo phương ngang cống Cốt thép phía cống Cốt thép phía ngồi cống Diện tích Khoảng Diện tích Khoảng Loại thép Loại thép 2 (cm ) cách (cm) (cm ) cách (cm) Trần cống 5,65 φ12 20 5,65 φ12 20 Thành cống 8,04 φ16 25 5,65 φ12 20 đáy cống 5,65 φ12 20 5,65 φ12 20 Như ta cần bố trí cốt thép dọc cấu tạo cho tồn mặt cắt ngang cống 13.2.2 Tính tốn cốt thép ngang (cốt xiên) 13.2.2.1 Tính tốn cốt thép xiên cho cống a Tính tốn cốt xiên cho trần cống (mặt cắt B) - Các nội lực sau: MB = - 24,61 Tm; QB = 45,79 T(hướng từ xuống); NB = 71,86 T - Ta có: 0,6.mb4.Rk = 0,6.0,9.7,5 = 4,05 (KG/cm2) τ0 = kn nc Q 1,15.1.45790 = = 6, 72 0,9.b.ho 0,9.100.46 (KG/cm2) mb3.Rkc = 1.11,5 = 11,5 (KG/cm2) k n n c Q 0,9.b.h o So sánh: 0,6.m b4.Rk=4,05 < σ1 = τo = = 8,82 < mb3.Rkc=11,5 Nên phải tính tốn bố trí cốt thép xiên cho đáy cống - Sơ đồ tính tốn: Q C D B Q x  1= 0  1x  x 0,6m R b4 k  1a 0,5B Hình 13-9 Sơ đồ ứng suất tính tốn cốt xiên Trong đó: - σ1a: Ứng suất kéo cốt dọc chịu - σ1X: Ứng suất 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 Do biểu đồ ứng suất kéo có dạng tam giác nên ứng suất cốt dọc chịu tính theo cơng thức: σ1a = 0,225 σ1 = 0,225.8,82 = 1,98 σ1X = σ1 - σ1a = 8,82 – 1,98 = 6,84 (kg/cm2) Do σ1a=1,98 Fx chọn thép cấu tạo để bố trí cốt xiên cho nắp, thành cống đáy cống (các cốt xiên thành lớp) 13.3 Tính tốn kiểm tra nứt Theo tiêu chuẩn kết cấu bê tông cốt thép cơng trình thủy cơng ngồi việc tính tốn khả chịu lực phải tính tốn chuyển vị hình thành mở rộng khe nứt cấu kiện BTCT giai đoạn sử dụng Ta dùng tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn để tính tốn kiểm tra nứt cho kêt cấu có xét đến tác động dài hạn tải trọng 13.4.1 Mặt cắt tính tốn - Chọn mặt cắt có mơ men lớn lực nén dọc nhỏ để tính toán kiểm tra nứt cho kết cấu ( ứng với tải trọng tiêu chuẩn ).Ta tính tốn cho mặt cắt qua B thuộc trần cống có giá trị nội lực ứng với tải trọng tiêu chuẩn sau: Mc = 21,01 (Tm); Qc = 52,03 (T); Nc = 59,89 (T) - Mặt cắt tính tốn có: Fa = 5,65 cm2; Fa’ = 5,65 cm2; n= - Hệ số quy đổi: Ea 2,1.106 = = 8, 75 Eb 240.103 13.4.2 Tính tốn kiểm tra nứt a Xác định đặc trưng quy đổi - Sơ đồ tính tốn: F'a xn h0 Hình 13-11 Sơ đồ a b Fa kiểm tra nứt - Chiều cao vùng nén: xn = Sqd Fqd Trong đó: - Sqd: Mơ hình tĩnh quy đổi tiết diện Sqd = 0,5bh + n(a '.Fa' + h0 Fa ) = 0,5.100.502 + 8, 75(4.5, 65 + 46.5, 65) = 161838, 45 (cm3) - Fqd: Diện tích quy đổi diện tích tiết diện Fqd = bh + n( Fa + Fa' ) = 100.50 + 8, 75.(5, 65 + 5, 65) = 5098,88 ⇒x= (cm2) 161838, 45 = 31, 74 5098,88 (cm) - Tính mơmen qn tính quy đổi tiết diện: J qd = = b b xn + (h − xn )3 + nFa' ( xn − a ')2 + nFa (h0 − xn ) 3 100 100 31, 743 + (50 − 31, 74)3 + 8, 75.5,65.(31,74 − 4) + 3 8, 75.5, 65.(46 − 29, 74) = 1316900,19 (cm4) - Tính mơdun chống uốn tiết diện Wqd = J qd h − xn = 1316900,19 = 72119,39 50 − 31, 74 (m3) - Khả chống nứt tiết diện Với cấu kiện chịu nén lệch tâm khả chống nứt cho tiết diện xác định theo công thức sau: Nn = γ Rkc e0 − Wqd Fqd Trong đó: - Nn: Lực nén dọc lệch tâm mà tiết diện chịu xảy nứt - γ1 : Hệ số kể đến biến dạng dẻo bê tơng vùng kéo, mặt cắt chữ nhật chọn - Rkc e0 γ = mhγ γ = 1, 75 Với : Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn theo trạng thái giới hạn II : Độ lệch tâm lực dọc: e0 = ⇒ Nn = M c 21, 01 = = 0,351 N c 59,89 (m) = 35,1(cm) 1, 75.11,5 = 69260, 07 35,1 − 72119,39 5098,88 (KG) b Kiểm tra nứt - Để không xuất khe nứt thẳng góc phải thỏa mãn điều kiện: nc N c ≤ N n Trong : - Nc: Lực nén dọc lệch tâm tải trọng tiêu chuẩn gây ra, Nc = 59,89 T nc N c = 59890( KG ) < N n = 69260, 07( KG ) Vậy phương dọc cống nên cấu kiện không bị nứt theo ... việc đầu tư xây dựng hồ chứa nước Yên Thắng cần thiết cấp bách.Dự án cơng trình hồ chứa nước n Thắng đầu tư xây dựng giải nước tưới cho 3800 đất canh tác nông nghiệp, cấp nước sinh hoạt cho khoảng... tuyến n Thắng theo phương pháp mơ hình Tank xác định dòng chảy năm thiết kế tuyến đập Yên Thắng Kết phân tích tần suất tuyến đập Yên Thắng trình bày bảng sau đây: Bảng 1-6:Dòng chảy năm thiết kế tuyến... HỒ CHỨA 5.1 Mực nước chết (MNC) Mực nước chết mực nước thấp mà hồ chứa làm việc bình thường đến hết tuổi thọ cơng trình Các yếu tố ảnh hưởng đến mực nước chết: - Mức độ lắng đọng bùn cát hồ chứa,