Bài giảng Công trình thủy: Chương 2 - PGS.TS. Nguyễn Thống

* Taûi troïng vaø löïc taùc duïng taïm thôøi ñaëc bieät: • (Ñoäng ñaát, noå mìn, gioù khi baõo, nöôùc va khi. caét taûi hoaøn toaøn)[r]

(1)

7/21/2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM

Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng - BM KTTNN

Giảng viên: PGS TS NGUYỄN THỐNG

E-mail: nthong56@yahoo.fr

Web: www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong/index Tél (08) 38 691 592 -098 99 66 719

7/21/2014

NỘI DUNG MÔN HỌC

Chương Tổng quan Tài nguyên nước VN Chương Cơ sở kỹ thuật thiết kế công trình

thủy lợi (CTTL) Chương Hồ chứa nước Chương Đập dâng nước Chương Cơng trình tháo lũ Chương Cơng trình dẫn nước Chương Máy thủy lực Chương Thủy điện Chương Trạm bơm

CÔNG TRÌNH THỦY

PGS Dr Nguyễn Thống

7/21/2014

CƠ SỞ KỸ THUẬT THIẾT KẾ CTTL Bốn giai đoạn thực dự án:

1- Khảo sát 2- Thieát keá :

- Lập Báo cáo kỹ thuật (nghiên cứu Tiền khả thi), Lập Dự án đầu tư (nghiên cứu Khả thi) - Thiết kế kỹ thuật

- Thieát keá thi công 3- Thi công

4- Quản lý PGS Dr Nguyễn Thống

Chương 2: Cơ sở thiết kế Cơng trình thủy

7/21/2014

CƠ SỞ DỮ LIỆU THIẾT KẾ

1- Địa hình (tỷ lệ 1/50000, 1/10000,1/2000, 1/1000, 1/500)

2- Địa chất: Địa chất kiến tạo, điạ chất thủy văn, địa chất cơng trình, địa chất thổ nhưỡng

3 Khí tượng - Thủy văn

4 Mơi trường PGS Dr Nguyễn Thống

CƠ SỞ TÍNH TỐN 1 Phân cấp CTTL (cấp I, II,III,IV,V) - Công trình (CT) lâu dài

- CT tạm thời - CT chủ yếu - CT thứ yếu

ý nghóa phân cấp ??? CÔNG TRÌNH THỦY

2 NỘI DUNG TÍNH TỐN - Tính tốn thủy văn;

- Tính tốn thủy năng;

- Tính tốn thủy lực;

- Tính tốn lực tác dụng lên CTTL;

- Tính tốn thấm;

(2)

7/21/2014 - Tính tốn ổn định biến dạng;

- Tính tốn kết cấu;

- Tính tốn dự báo tác động mơi trường;

- Tính tốn kinh tế

7/21/2014

TẢI TROïNG, LỰC

* Tải trọng lực tác dụng thường xuyên: Bao gồm: Áp lực nước tỉnh, động, đẩy nổi,

thấm, áp lực nước lỗ rỗng ứng với MNDBT thiết bị chống thấm, thoát nước làm việc bình thường, áp lực đất có xét đến tải trọng mặt, ứng suất trước kết cấu

7/21/2014

* Tải trọng lực tác dụng tạm thời dài hạn: • (áp lực đất bổ sung biến dạng nền, kết cấu, nhiệt, áp lực bùn cát, từ biến, co ngót kết cấu)

* Tải trọng lực tác dụng tạm thời ngắn hạn: • (Thiết bị nâng, tàu thuyền vật trơi va chạm,

sóng, gió, nước va)

* Tải trọng lực tác dụng tạm thời đặc biệt: • (Động đất, nổ mìn, gió bão, nước va

cắt tải hoàn toàn) PGS Dr Nguyễn Thống

7/21/2014 10

TỔ HỢP TẢI TRỌNG

7/21/2014 11

1- Tổ hợp TT bản = thường xuyên + tạm thời dài hạn + tạm thời ngắn hạn

2- Tổ hợp TT đặc biệt = thường xuyên + trong số tạm thời đặc biệt

 Xét tổ hợp chọn trường hợp nguy hiểm

7/21/2014 12

ÁP LỰC NƯỚC

(3)

7/21/2014 13 PGS Dr Nguyễn Thống

A hA

F

M

N

pA=ghA

Nước p

A áp suất nước tác dụng tại A

pA áp suất nước tác dụng tại A

F lực tác dụng

lên mặt MN

7/21/2014 14

ÁP SUẤT NƯỚC TÁC DỤNG LÊN THÀNH PHẲNG

ÁP SUẤT: Biểu diễn vectơ:

• Phương : thẳng góc với mặt tác dụng

• Chiều: hướng vào mặt tác dụng

• Cường độ:

(p tỷ lệ tuyến tính với chiều sâu)

p h

2

pgh(N / m )

Nước,  A

7/21/2014 15

1 ÁP LỰC THỦY TỈNH:

Áp suất nước p độ sâu h so với mặt thoáng:

với =1000kg/m3: khối lượng riêng nước

Áp lực tương đương tác dụng lên mặt phẳng S:

p0: áp suất tâm mặt xét, S diện tích mặt xét

) /

(N m2

gh p

) N ( S p

F 0

7/21/2014 16

2H/3 H

A B

C A’

H/2

pA

po

A

p  gH

F

G

p0=gH/2

F=p0S=p0bH= gbH2/2 CÔNG TRÌNH THỦY

• Tính vẽ áp lực tương đương F

A

B H

C

hC

pC

C c gh

p 

gH pA 

0

 B p



(vì hB=0)

G

F 2H/3

A’

(4)

1H 1 Hệ số giảm áp Màng chống thấm

7/21/2014 20

Bài tập:

Cho đập bê tơng có kích thước hình vẽ Xác định áp lực nước tác dụng lên cơng trình (tính cho b=1m chiều rộng):

- Thủy tỉnh - Đẩy

- Thấm (hệ số giảm áp lực 1=1)

- Bùn cát với dung trọng đẩy đn=0.7 t/m3 và góc nội ma sát =200.

!!! Đẩy nổi+Thấm  Áp lực ngược

7/21/2014 21

Chương 2: Cơ sở thiết kế Cơng trình thủy MNDBT=55m

MNHL=20m

C/t m/đ=15m

a=5m b=25m

A

B C

Bùn cát, +30m

7/21/2014 22

ÁP LỰC THỦY ĐỘNG

Khi nước đến gần vật cản cố định, ngồi áp lực thủy tỉnh cịn có thêm tác dụng lực bổ sung

 áp lực thủy động P

với V vận tốc trung bình,  góc hướng dịng chảy mặt tác dụng, A diện tích, kv hệ số chảy

vòng lấy sau:

) N ( ) cos 1 ( A V k

P V  

7/21/2014 23

ÁP LỰC THỦY ĐỘNG

kv =1

kv =0.7

kv =0.4



7/21/2014 24

Bài tập:

Xác định áp lực thủy động tác dụng lên trụ pin có dạng lượn trịn.Diện tích A=80m2,

(5)

7/21/2014 25 ÁP LỰC SÓNG

7/21/2014 26

λs

Trục soùng

Mực nước hồ tỉnh

h' s

hs  Bước sóng

7/21/2014 27

Vận tốc gió:

 vận tốc gió thực đo cao độ Z, 10 tốc độ gió cao

độ 10m so với mặt hồ

kω hệ số quy đổi Z khác cao độ 10 m so với mặt

hoà

) / (

10 k  m s   

Chiều cao

thực đo (m) 2 6.5 8 10 12 17 20 k 1.25 1.05 1.03 98 94 89

7/21/2014 28

Tần suất phụ thuộc cấp công trình:

Chương 2: Cơ sở thiết kế Cơng trình thủy Cấp CT Tần suất gió p%

MNDBT MNGC

I 2 20

II 2 20

II 4 30

IV 4 50

V 10 50

ĐÀ GIĨ (D): Phụ thuộc hình dạng hồ.

XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ SÓNG CÔNG TRÌNH THỦY

(6)

COÂNG TRÌNH THỦY

H=s/2

Hpg

Khu sâu Khu cạn

Khu xô va

Khu tiếp bờ

Đáy

CÁC KHU NƯỚC TRONG VÙNG GÂY RA SÓNG

7/21/2014 32

XÁC ĐỊNH THƠNG SỐ SĨNG - Khu nước sâu: H > λs/2 đáy không ảnh hưởng đến

hình dạng kích thước sóng

- Khu nước cạn: Hpg < H < λs/2 đáy có ảnh hưởng

đến hình dạng kích thước sóng

với m=ctg(α) mái dốc bờ PGS Dr Nguyễn Thống

COÂNG TRÌNH THỦY

2 s

pg s

s

1 m H h (0, 47 0, 23 )

h m

 

 

7/21/2014 33

Công thức thực nghiệm tính thơng số sóng: Andreanov:

Đà gió D tính km PGS Dr Nguyễn Thống

5/ 1/

s 10

h 0, 0208 D 1/

s 0,304 10D

  

7/21/2014 34

Lapzovski - Khu nước sâu:

với  độ dốc sóng: PGS Dr Nguyễn Thống

0s s 10

h 0, 073k D

0s 10

D 0, 073

 





7/21/2014 35

10 0,4D s

k 1 e 

  

10 0s

14 0s

h 1

9 19e



 

 



7/21/2014 36

Lapzovski - Khu nước cạn: s s s

s kh , k

h    

H/s 0.01 0.1 0.2 0.4 0.6 1

k1 .119 .435 .652 .823 .904 1

(7)

Chương 2: Cơ sở thiết kế Cơng trình thủy BIỂU ĐỒ TÍNH ÁP LỰC SÓNG

hs+h's

3hs P3h H P0 PH 3hs B A

C D

E

7/21/2014 38

Độ dâng cao trục sóng so với mực nước tỉnh:

Chương 2: Cơ sở thiết kế Cơng trình thủy '

0 s s

P (h h ) s H s h P 2 H ch    ' s s s s

h 2 H h  cth 

 



7/21/2014 39

CƠNG THỨC GẦN ĐÚNG TÍNH ÁP LỰC TƯƠNG ĐƯƠNG P

2 H 2 ) p H )( h h H ( P n H s s n

s 

     

) x ( sh ) x ( ch ) x ( cth ; ) x ( ch ) x ( sh ) x ( th 2 e e ) x ( sh ; 2 e e ) x ( ch x x x x        

7/21/2014 40

Trường hợp mặt nghiêng

H 3hs

hs

p' 3h

β

'

3h 3h

P P ( 1) 45



 

Bài tập: Cho biết vận tốc gió cao độ 10m so với mặt hồ 20m/s Đà gió hồ D=2 km Kích thước mực nước hồ như hình vẽ sau

- Tính áp lực sóng (Andreanov) tác dụng lên mặt đập bê tông thẳng đứng - Giả thiết mặt đập nghiêng 600 so

với phương ngang Tính áp lực sóng tương ứng

Bài giảng Công trình thủy: Chương 2 - PGS.TS. Nguyễn Thống

Thông tin tài liệu

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan