Nhận xét:Kích thước công trình được xác định dựa theo nhu cầu lưu lượng tưới phục vụ cho diện tích gieo trồng.Do đó để xác định được kích thước cống ta phải giải bài toán ngược.Các bước tính toán gồm có: Xác định lưu lượng toàn bộ kênh phục vụ diện tích hoa màu Xác định lưu qua tràn Xác định hình chế độ chảy và kích thước bể tiêu năng Xác định kích thước cốngI. Căn cứ pháp lý và tài liệu tham khảo Đồ án môn học Thuỷ Công Đại Học Thuỷ LợiNXB Xây Dựng Hà Nội 2004 Giáo trình Thuỷ Lực Tập 2 Đại Học Thuỷ Lợi NXB Nông Nghiệp Hà Nội 2006 TCVN 44182012 Công Trình Thuỷ Lợi Hệ Thống Tưới Tiêu Yêu Cầu Thiết Kế
CHƯƠNG I: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC BỂ TIÊU NĂNG Nhận xét: Kích thước cơng trình xác định dựa theo nhu cầu lưu lượng tưới phục vụ cho diện tích gieo trồng Do để xác định kích thước cống ta phải giải tốn ngược Các bước tính tốn gồm có: - Xác định lưu lượng tồn kênh phục vụ diện tích hoa màu - Xác định lưu qua tràn - Xác định hình chế độ chảy kích thước bể tiêu - Xác định kích thước cống I Căn pháp lý tài liệu tham khảo - Đồ án môn học Thuỷ Công- Đại Học Thuỷ Lợi-NXB Xây Dựng - Hà Nội 2004 - Giáo trình Thuỷ Lực Tập 2- Đại Học Thuỷ Lợi - NXB Nông Nghiệp - Hà Nội 2006 - TCVN 4418-2012 Cơng Trình Thuỷ Lợi - Hệ Thống Tưới Tiêu - Yêu Cầu Thiết Kế Xác định lưu lượng chảy qua tràn 1.1 Xác định lưu lượng đầu kênh phục vụ diện tích hoa màu Lưu lượng tồn kênh cần chuyển vào đầu kênh tính đến tổn thất xác định sau: 𝑄𝑡𝑏 = 𝑄𝑡𝑡 𝑞 𝜔 10−3 = = 𝜂 𝜂 3.57 m3/s Công thức (4) (6)-TCVN 4418-2012 Trong đó: - q: hệ số tưới thiết kế Theo quy trình vận hành hệ thống thuỷ lợi Bắc Nam Hà q tưới = 1.25 l/s/ha - η: hệ số lợi dụng kênh tưới cho phép η = 0.7 (bảng trang TCVN 4418-2012) - ω: diện tích tưới kênh phụ trách ω = 2001 1.1 Xác định hình thức đập tràn - Bề dày đỉnh đập tràn δ δ = 14.05 m H - Cột nước thượng lưu = 2.05 m tl Đỉnh đập nằm ngang, có bề dày lớn, độ dốc thoả mãn: (2÷3)Htl 1 Vậy bố trí hai dầm 𝐻𝑣 Tính tốn dầm phụ Áp lực nước (tải trọng phân bố đều) tác dụng lên dầm phụ xác định sau: 𝑞 = 𝛾𝑛 𝐻𝑡𝑟 +𝐻𝑑 ∗ 𝑎+𝑏 𝑎+𝑏 =(𝑝𝑡 +𝑝𝑑 ) ∗ 2 (công thức 7-31 trang 192 Giáo trình Kết cấu thép-Đại Học Thủy lợi) Trong đó: - q : áp lực phân bố 1m dầm (m) - Htr :cột nước tác dụng lên điểm dầm xét dầm (m) - Hd : cột nước tác dụng lên điểm dầm xét dầm (với dầm đáy kể từ đáy) (m) - pt : cường độ áp lực thủy tĩnh trục dầm xét (m) - pd : cường độ áp lực thủy tĩnh trục dầm xét (m) - a : khoảng cách từ dầm xét đến dầm (m) - b : khoảng cách từ dầm xét đến dầm (m) - 𝛾𝑛 : dung trọng nước (T/m3𝛾),𝑛 = T/m3 Nhận xét: Theo thực tế thi công cửa van mặt hệ thống thủy nông vừa nhỏ, để thuận tiện cho gia công người ta thường bố trí các dầm đỉnh, đáy, ngang có kích thước đồng từ xuống Chính ta tính tốn chọn thơng số dầm phụ sau vào dầm phụ chọn để chọn thơng số dầm (bằng cách lấy thiên lớn thơng số dầm phụ) Từ đó, bố trí dầm (ở giữa) từ xuống theo thông số kích thước dầm chọn Khi cửa van thiết kế luôn đảm bảo ổn định Dự kiến bố trí dầm (phụ) cửa van sau 46 Dầ m Đỉnh Đáy Htr (m) 0.45 0.9 1.3 1.7 1.98 2.05 Hd (m) 0.5 0.9 1.3 1.7 2.1 a (m) 0.5 0.45 0.45 0.4 0.28 0.07 b 𝐻𝑡𝑟 + 𝐻𝑑 (m) 0.23 0.5 0.68 0.45 1.10 0.45 1.50 0.4 1.84 0.28 2.02 0.07 1.03 𝑎+𝑏 q (T/m 0.3 0.5 0.5 0.4 0.3 0.2 Ma 0.06 0.32 0.5 0.64 0.62 0.35 0.04 0.64 Nhận xét: - Ta thấy dầm số chịu tải trọng lớn nhất, ta tính tốn cho dầm số chọn dầm 1,2,4,5 tiết diện - Dầm số tính tốn kiểm tra trường hợp chịu lực bất lợi nhất, tính tốn độ bền theo trạng thái giới hạn thứ kiểm tra theo trạng thái giới hạn thứ (Căn theo điều 4.6.10 TCVN 8299-2009) Các thơng số tính tốn - L: nhịp tải trọng dầm L(= bề rộng cống) L = 2.50 m - c: Khoảng cách từ mép cửa cống tới khung dầm biên cửa cvan = 0.08 m - Ltt: nhịp tải trọng tính tốn dầm Ltt = 2.65 m - nc: hệ số vượt tải nc = 1.10 - qo: tải trọng lớn tính tốn tải phân bố qo = 0.64 T/m - qtt: tải trọng tính tốn (có kể đến hệ số vượt tải nc) qtt = 0.70 T/m -[f]: độ võng tính tốn cho phép cửa van mặt [f] = 1/600 0.001667 làm việc dòng chảy (điều 4.4.3.1) = (Căn mục 4.4.3.1: Dầm cửa van mặt, làm việc dòng chảy) 𝜎 - 𝜎 : ứng suất pháp cho phép = 1600 daN/cm2 𝜏 - 𝜏 : ứng suất tiếp cho phép = 1000 daN/cm2 - 𝜎 𝜏 ứng suất cho phép đồi với kết cấu thép làm thép cán ứng với tổ hợp tải trọng (Phụ lục bảng trang 259 giáo trình kết cấu thép) - Ru: Cường độ chịu uốn tính tốn thép (cửa van chính) Ru = 1127 daN/cm2 - Rc: Cường độ chịu cắt tính tốn thép (cửa van chính)Rc = 644 daN/cm2 (Tra Ru, Rc theo bảng 1.5 trang 10 Giáo trình kết cấu thép-ĐHTL) - E: Mô đun đàn hồi vật liệu thép = 2100000 daN/cm2 (Phụ lục bảng B.4 TCVN 8299-2009) Sơ đồ tính tốn * Tính tốn độ bền dầm theo trạng thái giới hạn thứ - Mô men lớn Mmax xuất dầm có giá trị tính theo cơng thức sau: 𝑀𝑚𝑎𝑥 = 𝑞𝑡𝑡 𝐿2𝑡𝑡 = 0.62 T.m (Công thức 7-điều 4.6.10) - Lực cắt lớn Qmax xuất dầm có tính theo cơng thức sau: 𝑄𝑚𝑎𝑥 = 𝑞 𝐿 𝑞𝑡𝑡 𝐿𝑡𝑡 = = 2 0.93 T 47 𝑄𝑚𝑎𝑥 = = = - Mô men chống uốn yêu cầu xác định theo công thức sau: 𝑊𝑦𝑐 = 𝑀𝑚𝑎𝑥 = 𝜎 38.5 cm3 (Cơng thức 7-điều 4.6.10) - Diện tích tiết diện yêu cầu dầm 𝐹𝑦𝑐 = 𝑄𝑚𝑎𝑥 = 𝜏 0.93 cm2 Sơ chọn dầm thép INo16 theo TCVN 1655-75 Thông số kĩ thuật thép là: bc = 8.1 cm h = 16 cm t = cm Jx = 873 cm4 Fx = 20 cm2 > Fyc OK Wx = 109 cm3 > Wyc OK - Tính toán chọn chiều dày bưng (bản mặt) Theo khoản b Điều 4.6.9 cửa van có nhịp lớn 10 m, chiều dày mặt cửa không nhỏ 10 m Trong trường hợp lại chiều dày mặt không nhỏ mm 𝛿 = 8.00 mm 6𝑚𝑚 < 𝛿 < 10𝑚𝑚 Do chiều dày bưng (bản mặt) Vậy ta chọn chiều dày bưng Sơ đồ tính tốn - Chiều rộng thiết diện tham gia chịu lực B = bc + 2*25 𝛿 = 48 cm - Thiết diện toàn tham gia chịu lực F* = Fx + Fbm = 59 cm2 - Mơ men tĩnh tồn tiết diện lấy với trục x-x 𝑆𝑥 = 𝑦𝑐1 𝐹1 + 𝑦𝑐2 𝐹2 Trong đó: + F1, F2 tương ứng với Fbm, Fx + yc1,2: khoảng cách từ tâm hình 1,2 đến tâm C 𝑆𝑥 = 𝑦𝑐1 𝐹1 + 𝑦𝑐2 𝐹2 = 170 cm3 - Trọng tâm di chuyển khoảng so với trọng tâm dầm 𝑦𝑐 = 𝑆𝑥 = 𝐹∗ 2.9 cm - Khoảng cách từ trọng tâm đến mép mặt: y5.91 = cm - Khoảng cách từ trọng tâm đến mép dầm I: y10.89 = cm - Mô men qn tính tiết diện có kể đến tham gia chịu lực mặt (theo công thức chuyển trục) 𝑗 ∗= 𝐽𝑥 + 𝐽𝑏𝑚 = 𝐵 𝛿 𝑦1⬚ 𝛿 − 2 + 𝐽𝑥 + 𝐹𝑥 𝑦𝑐2 + -Mô men chống uốn tiết diện 𝐵 𝛿 = 12 𝐽∗ 48 2211.5 cm4 𝐽∗ 𝑊𝑥𝑚𝑎𝑥 = 𝑊𝑥𝑚𝑖𝑛 = 𝑦1⬚ 𝐽∗ 𝑦2⬚ = 374 cm3 = 203 cm3 * Kiểm tra khả chịu lực theo trạng thái giới hạn thứ - Ứng suất tác dụng lên dầm 𝜎𝑡𝑡 = 𝑀𝑚𝑎𝑥 ≤ 𝜎 𝑊𝑥 Ta có: cơng thức (9) điều 4.6.10.d 𝑀𝑚𝑎𝑥 = 𝑊𝑚𝑎𝑥 𝑀𝑚𝑎𝑥 = = 𝑊𝑚𝑖𝑛 𝜎𝑚𝑖𝑛 = 𝜎𝑚𝑎𝑥 164 kg/cm2 303 kg/cm2 ≤ 𝜎 OK *Kiểm tra lại tiết diện chọn theo mục 4.2.1.2 trang 60-Giáo trình kết cấu thép ĐHTL - Ứng suất pháp 𝑀 𝑚𝑎𝑥 𝜎𝑡𝑡 = 𝑊𝑡ℎ 𝜎𝑡𝑡 = ≤ 𝑅𝑢 𝑀𝑚𝑎𝑥 = 𝑥 𝑊𝑚𝑖𝑛 303 ≤ 𝑅𝑢 OK - Ứng suất tiếp thiết diện đầu dầm 𝜏= 𝑄𝑚𝑎𝑥 𝑆𝑥 ≤ 𝑅𝑐 𝐽∗ 𝛿𝑏 𝜏= 𝑄𝑚𝑎𝑥 𝑆𝑥 = 𝐽∗ 𝛿𝑏 89.1 ≤ 𝑅𝑐 OK * Kiểm tra độ võng dầm để đảm bảo dầm ngang thoả mãn điều kiện biến dạng làm việc: 𝑓= 𝑞 𝐿4𝑡𝑡 ≤ 𝑓 384 𝐸 𝐽 (Công thức 10-điều 4.6.10) Đối với dầm đơn chịu tải trọng phân bố ta có 𝑓𝑡𝑐 𝑞𝑜 𝐿3𝑡𝑡 = ≤ 𝐿𝑡𝑡 384 𝐸 𝐽𝑥 𝑛𝑜 Thay số vào ta được: 𝑓𝑡𝑐 𝑞𝑜 𝐿3𝑡𝑡 = = 𝐿𝑡𝑡 384 𝐸 𝐽𝑥 8.43E-05 ≤ 𝑓 OK Vậy chọn dầm phụ dầm thép INo16 Để thuận lợi tính tốn q trình thi cơng, vào dầm phụ tính, chọn dầm chính, phụ số Như chọn dầm phụ thép INo16 số hiệu sau: bc = 100 cm h = 200 cm t = 5.2 cm Jx = 1840 cm4 Fx = 27 cm2 Wx = 184 cm3 * Tính tốn dầm đỉnh dầm đáy - Dầm đáy tính tương tự dầm Để thuận tiện cho thi cơng theo thực tế cơng trình thực ta chọn kích thước dầm đáy giống dầm 49 * Tính tốn dầm phụ đứng - Dầm phụ đứng chịu tải tập trung từ dầm phụ ngang truyền tới, ta coi dầm phụ ngang dầm đơn có gối tựa dầm chính, dầm đỉnh dầm đáy - Dầm phụ đứng chịu áp lực nước mặt trực tiếp truyền tới, chịu lực tập trung dầm ngang chuyền tới Cường độ tải trọng dầm phụ đứng tính theo cơng thức (7-33) trang-Giáo trình Kết cấu thép ĐHTL 𝛾.𝐻 ⬚ 𝑞1 = 𝑝1 𝑎𝑡 = 𝑎𝑡 (daN/cm) 𝑞2 = 𝑝2 𝑎𝑡 = 𝛾.𝐻2⬚ 𝑎𝑑 (daN/cm) Trong đó: - p1, p2 : cường độ áp lực thủy tĩnh tâm diện tích tải trọng thoi ứng với đoạn at ad (daN/cm2) - H1 : chiều cao cột nước áp lực tương ứng với at , H1= 1.1 m - H2 : chiều cao cột nước áp lực tương ứng với ad , H2= 1.5 m - at : khoảng cách dầm phụ ngang có liên quan tới dầm phụ đứng, at = 40 cm - ad : khoảng cách dầm phụ ngang có liên quan tới dầm phụ đứng, ad =40 cm Thay số: 𝛾.𝐻 ⬚ 𝑞1 = 𝑝1 𝑎𝑡 = 𝑎𝑡 = 2.2 (daN/cm) Max(q1,q2)= 3.01 (daN/cm) 𝛾.𝐻 ⬚ 𝑞1 = 𝑝1 𝑎𝑡 = 𝑎𝑡 = (daN/cm) Tải trọng phân bố dọc theo trục dầm có dạng hình thang, để thuận tiện cho tính tốn ta coi tải phân bố Tương tự tính tốn dầm chính, ta có: Mơ men uốn lớn dầm đơn: 𝑀𝑚𝑎𝑥 = 𝑞2 𝐿2𝑑 Trong đó: - Ld: chiều dài dầm phụ, Ld = 40 cm Thay số: 𝑞2 𝐿2𝑑 𝑀𝑚𝑎𝑥 = = 602 daN.cm - Lực cắt lớn Qmax xuất dầm có tính theo cơng thức sau: 𝑄𝑚𝑎𝑥 = 𝑞2 𝐿𝑑 = 60 daN - Mô men chống uốn yêu cầu xác định theo công thức sau: 𝑀𝑚𝑎𝑥 = 𝜎 0.38 cm3 𝑄𝑚𝑎𝑥 = 𝜏 0.06 cm2 𝑊𝑦𝑐 = - Diện tích tiết diện yêu cầu dầm 𝐹𝑦𝑐 = 50 Chọn thép có kích thướcb h = = 0.6 20 cm cm - Mô men chống uốn yêu cầu tiết diện dầm chọn 𝑏.ℎ = 40 cm3 ≥ 𝑊𝑦𝑐 OK Vậy dầm phụ đứng chọn đảm bảo yêu cầu chịu lực 𝑊= 51 ... trường hợp tính tốn a) Mục đích: Kiểm tra ổn định cống trượt, lật, đẩy b) Trường hợp tính tốn: Tính tốn trường hợp chênh lệch mực nước thượng hạ lưu cống lớn III Tính tốn ổn định trượt cho trường hợp. .. CỐNG Vì cống có cửa phần cửa van thân cống nằm mặt nước nên cống hở Mơ hình tính tốn thuỷ lực cống hở sau: Các thơng số tính tốn ban đầu - Lưu lượng chảy qua cống Qc Qc = 12.47 m3/s - Độ mở cống. .. 6.17E-07 Hình: Gradien XY đáy cống (XY-Gradient) Kết tính tốn kết luận Tổng hợp tính tốn Thơng số q cống J Kết luận Jtb 1.80 OK [Jtb] 1.13 Jra 0.20 OK [Jcb] 0.90 Vậy dòng thấm cống đảm bảo ổn định khơng