Thiết kế hồ chứa nước EADREK phương án 1

Cấp công trình

Các chỉ tiêu thiết kế

Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Thiết kế hồ chứa nước EaDrek- PA1 Tần suất gió lớn nhất khi tính toán sóng do gió gây ra ( Bảng 3 TCVN.

Xác định các thông số hồ chứa

Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Thiết kế hồ chứa nước EaDrek- PA1 Trong đồ án này ta chọn phương pháp lập bảng: Đây là phương pháp xuất hiện sớm nhất và cách giải đúng theo nguyên lý cân bằng nước. Khi tích nước, nếu với dòng chảy đến ta tích nước vượt quá dung tích hiệu dụng của hồ đã tính được, thì về nguyên tắc ta chỉ được phép tích đến khi bằng dung tích hiệu dụng, lượng nước còn lại sẽ phải xả xuống hạ lưu.

Tính toán điều tiết lũ .1 Tài liệu tính toán

Tài liệu về tràn xả lũ

Đồán tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Ea Drek- PA1 xiết phải qua trạng thái phân giới hk.Vì vậy độ sâu tại cuối ngưỡng tràn, đầu đoạn thu hẹp là độ sâu hk. Tính toán thủy lực kênh hạ lưu nhằm xác định độ sâu dòng đều trong kênh ứngvới các cấp lưu lượng khác nhau, sao cho kênh dẫn nước ra hạ lưu không bị xói lở.

Chọn hình thức tiêu năng đáy: làm bể tiêu năng

+ Để đi lại thuận tiện trong quá trình thi công cũng như trong quá trình quản lý, kiểm tra, khai thác công trình ta bố trí cầu giao thông cho người và phương tiện đi lại, bề rộng bằng 6 m, cao trình mặt cầu bố trí ngang cao trình đỉnh đập. Ta đã xác định được chiều cao tường bên của các đoạn trên tuyến tràn, trong đó đoạn tường bên của dốc nước tiếp giáp cuối ngưỡng tràn có chiều cao lớn nhất h = 3 m, mặt khác địa chất ở vị trí này thường rất xấu, vậy ta chọn đoạn tường bên của kênh thượng lưu để tính toán kiểm tra ổn định.

Kiểm tra ổn định về trượt, lật

Đồán tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Ea Drek- PA1 nt = 1,1 – Áp lực thẳng đứng do trọng lượng đất gây ra.

Xác định các lực tác dụng lên tường

Kiểm tra ổn định của tường

• Xác định cao trình đỉnh đập

Đập đất là một loại công trình dâng nước và làm bằng vật liệu xốp (đất) đập đất chịu tác dụng của cột nước và hình thành dòng thấm đi xuyên qua thân đập và nền từ thượng lưu xuống hạ lưu. - Xác định građien thấm của nền và đập, nhất là chỗ dòng thấm thoát ra ở hạ lưu để đánh giá mức độ hiện tượng xói ngầm, trôi đất và xác định cấu tạo, kích thước hợp lý của thân đập, thoát nước, chống thấm và tầng lọc ngược.

Kích thước mặt cắt ngang đập

Đồán tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Ea Drek- PA1 7.2.3 Các mặt cắt tính toán. Do địa hình thay đổi nên tại các mặt cắt khác nhau của đập, mặt cắt đập có kích thước khác nhau.

Chỉ tiêu cơ lý của đất đá

Đồán tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Ea Drek- PA1 7.2 TÍNH TOÁN THẤM CHO MẶT CẮT LềNG SễNG.

Trường hợp thượng lưu là MNDBT, hạ lưu không có nước (

Trường hợp thượng lưu là MNLKT, mực nước hạ lưu cao trình = 3,55(m)

Với đập đất, độ bền thấm bình thường (xói ngầm cơ học, trồi đất ) có thể đảm bảo nhờ bố trí tâng lọc ngược ở thiết bị thoát nước ( mặt tiếp giáp thân đập và nền ). Ngoài ra cần kiểm tra độ bền thấm đặc biệt để ngăn ngừa sự cố trong trường hợp xảy ra hang thấm tập trung tại 1 điểm bất kì trong thân đập.

Trường hợp thượng lưu là MNDBT

Trường hợp thượng lưu là MNLTK

Trường hợp thượng lưu là MNLKT

• Tính toán thấm cho mặt cắt sườn đồi trái
• Tính tổng lượng thấm

Mục đích: Kiểm tra sự tổn thất để đánh giá sự hợp lý của việc chọn loại đập, hình thức chống thấm ở trên. Chia đập ra nhiều đoạn nhỏ , sao cho trong mỗi đoạn có nhưng đặc trưng về thấm như nhau.

Tính lượng thấm mất nước trong một tháng của hồ

• Tính toán ổn định đập đất
• Vị trí và hình thức cống .1 Nhiệm vụ

Thượng lưu là MNLTK, hạ lưu tương ứng, các thiết bị làm việc bình thường(tổ hợp cơ Nguyễn Văn Hải 94 Lớp 53C- TL4. Đồán tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Ea Drek- PA1 bản) và kiểm tra cung có với trường hợp thượng lưu là MNLKT. Đường bão hòa lấy từ kết quả thấm. 3.Tính toán ổn định mái bằng phương pháp cung trượt a. Tìm vùng tâm có cung trượt nguy hiểm. Để tìm vùng tâm có cung trượt nguy hiểm, có nhiều phương pháp của nhiều tác giả khác nhau, trong đồ án này ta sử dụng kết hợp hai phương pháp :. Tâm cung trượt nằm ở lân cận đường MM1. M và xác định như sau:. Từ đó ta xác định được đường MM1 như sau:. Hình 7.2 Xác định vùng tâm cung trượt nguy hiểm theo phương pháp Filennít. Tâm cung trượt nguy hiểm nằm ở lân cận hình thang cong bcde như trên hình vẽ. Đồán tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Ea Drek- PA1 khác nhau nên ta lấy hệ số mái trung bình) ta kẻ một đường thẳng đứng và đường hợp với mái dốc trung bình một góc 85o. Chương trình SLOPE/W được xây dựng dựa trên một số lý thuyết tính ổn định mái dốc như: Phương pháp Ordinary (hay còn gọi là phương pháp Fellenius), phương pháp Bishop đơn giản hoá, phương pháp Janbu đơn giản hoá, phương pháp Spencer, phương pháp Morgen-price, phương pháp cân bằng tổng quát Gle, phương pháp ứng suất phần tử hữu hạn.

Hình thức cống

Cống ngầm lấy nước có nhiệm vụ lấy nước từ hồ chứa cung cấp nước tưới cho khu tưới thuộc hai xã Ia HDreh và Ia RMook với quy mô diện tích khoảng 600ha bao gồm 350ha lúa và 250ha hoa màu và cung cấp nước phục vụ cho dân sinh và phát triển kinh tế trong vùng dự án. Cấp công trình xác định theo nhiệm vụ và theo cấp chung của cả công trình đầu mối, với nhiệm vụ của cống ngầm như trên, cống ngầm lấy nước được thiết kế là công trình cấp II.

Thông số dùng trong tính toán MNC = 184(m)

Tuyến cống phụ thuộc vào vị trí khu tưới tự chảy, cao trình khống chế tưới tự chảy, điều kiện địa chất nền và quan hệ với các công trình khác. Vì ở đây khu tưới nằm ở bên phải đập đất nên ta bố trí tuyến cống ở bên nhánh đập đất phải.

Sơ bộ bố trí cống

• Thiết kế kênh hạ lưu cống
• Tính khẩu diện cống .1 Trường hợp tính toán

Đồán tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Ea Drek- PA1 Từ cao trình MNC và cao trình bùn cát lắng đọng trong hồ, sơ bộ chọn cao trình ngưỡng cống tại cửa vào là Zcv = +183 m. Tháp van nếu bố trí lùi vào trong thân đập thì điều kiện làm việc của tháp tốt hơn như lún ít chênh lệch so với bộ phận thân cống vì lực chịu tương đối đều, tháp tránh được sóng gió, cầu công tác giảm được chiều dài, song bộ phận phía trước cống làm việc có áp sẽ dài, khó kiểm tra tu sửa, yêu cầu nối tiếp tháp với đập phải tốt, tránh gây thấm ở mặt tiếp xúc, bất lợi cho sự làm việc của đập.

Tổn thất cửa ra

Với mỗi trị số bc, ta xác định các tổn thất cột nước dọc theo chiều dài cống (tính toán ngược từ hạ lưu lên), sau đó tính tổng tổn thất ΣZi , lập quan hệ bc~ ΣZi. + Vv : Lưu tốc dòng chảy ngay sau cửa van, ở đây ta coi dòng chảy trong cống là dòng đều với độ sâu h1 nên có thể coi chiều sâu dòng chảy ngay sau cửa van là.

Tổn thất đoạn cửa vào

Qua kết quả tính toán các tổn thất qua cống ta xác định được bề rộng cống Bảng 8.6:Tổng tổn thất qua cống ứng với từng bc. Mặt khác theo điều kiện cấu tạo cần khống chế bc≥ 1 ÷ 1,2 m để tiện kiểm tra, sửa chữa, đảm bảo điều kiện thi công.

Chiều cao mặt cắt cống

Cao trình đặt cống

• Kiểm tra trạng thái chảy và tính toán tiêu năng

Thường với các mực nước cao ở thượng lưu, cần khống chế không cho nước nhảy trong cống để tránh những rung động bất lợi. Còn với các mực nước thấp ở thượng lưu, nước nhảy trong cống là không tránh khỏi, tuy nhiên khi đó năng lượng của dòng chảy không lớn nên mức độ rung động gây nguy hiểm là không đáng kể.

Định tính đường mặt nước trong cống

Đồán tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Ea Drek- PA1 + Độ sâu dòng đều h0: với Q, bc, i đã biết tính độ sâu dòng đều trong cống theo phương pháp đối chiếu mặt cắt lợi nhất về thuỷ lực. Nên suy ra có thể đường nước dâng CI chưa chạm đường K – K đã nhảy hoặc nước nhảy gần sát cửa ra.

Xác định vị trí và chiều cao nước nhảy a. Mục đích

Khi tính toán cống với lưu lượng Qtk thì xảy ra nước nhảy trong cống, nhưng khi cống làm việc với nhiều mực nước khác nhau (trường hợp bất lợi khi mực nước khống chế thấp ứng với MNC) thì có thể xảy ra trường hợp nước nhảy ngoài cống. Đồán tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Ea Drek- PA1 Do khẩu diện cống khác với khẩu diện kênh hạ lưu, vì sự thay đổi đột ngột của mặt cắt cống và mặt cắt kênh nên sẽ phát sinh năng lượng cũng như vận tốc dòng chảy trong cống lớn hơn vận tốc dòng chảy ngoài kênh gây xói.

Mặt cắt ngang cống

Chọn t=0,5 (m).Tại chỗ nối tiếp các đoạn cống, làm thành các gờ để nối tiếp cống với đất được tốt hơn.Trước khi đổ bê tông cống ta đổ một lớp bê tông lót M100 dày 10 cm ở mặt tiếp xúc giữa cống và nền. Có bố trí lỗ thông hơi sau tháp để tránh hiện tượng chân không trong cống do có nước nhảy, trong tháp có bố trí cầu thang lên xuống.Mặt cắt ngang cống làm dạng chữ nhật, chiều dày thành cũng.

Tính toán ngoại lực tác dụng lên cống ngầm .1. Mục đích tính toán

Mục đích của việc tính toán kết cấu cống ngầm là xác định các thành phần lực tác dụng lên cống, từ đó xác định nội lực trong các bộ phận cống ứng với các trường hợp làm việc khác nhau để bố trí cốt thép và kiểm tra tính hợp lý của chiều dày thành cống. Do có sự hạn chế về mặt thời gian và ta thấy trong trường hợp khi thượng lưu là MNLTK, cống đóng thì áp lực tác dụng lên cống là lớn nhất ta chọn trường hợp này để tính toán.

Xác định ngoại lực tác dụng lên mặt cắt cống

Kết cấu của cống ngầm phải đảm bảo yêu cầu về chịu lực và yêu cầu về cấu tạo theo cả hai phương dọc và ngang cống. Mục đích: Xác định được vị trí đường bão hòa trên đỉnh cống, từ đó xác định được chiều cao mực nước ngầm tại mặt cắt tính toán.

Xác định các thành phần lực

Biểu đồ phân bố phản lực nền phụ thuộc vào loại nền và cách đặt cống.Thường r phân bố không đều nên trong tính toán ta xem gần đúng nó phân bố đều. Ta tiến hành chuyển mặt cắt thực tế của cống (có độ dày) về mặt cắt có thể áp dụng được các công thức của cơ học kết cấu (không có độ dày).

Tài liệu tính toán

Mặt cắt tính toán

Đồán tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Ea Drek- PA1 Căn cứ vào biểu đồ nội lực chọn các mặt cắt nguy hiểm nhất để tính toán cốt thép. Chọn mặt cắt qua B là mặt cắt có giá trị mômen căng ngoài lớn nhất để tính và bố trí cốt thép phía ngoài trần cống.

Tính toán cốt thép trần cống

+ Điều kiện x ≤ α0 0hnhằm đảm bảo cấu kiện xảy ra nén lệch tâm lớn, ứng suất trong bê tông miền nén đạt Rn và ứng suất trong cốt thép miền kéo Fa đạt Ra. + Điều kiện x ≤ α0 0hnhằm đảm bảo cấu kiện xảy ra nén lệch tâm lớn, ứng suất trong bê tông miền nén đạt Rn và ứng suất trong cốt thép miền kéo Fa đạt Ra.

Tính toán cốt thép cho tấm bên

Đồán tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Ea Drek- PA1 Trong đó l0 là chiều dài tính toán của dầm, coi như dầm 2 đầu ngàm. Đồng thời x phải thoả mãn điều kiện x >α0h0 để đảm bảo điều kiện nén lệch tâm bé.

Điều kiện tính toán

Trường hợp tính toán

Mặt cắt tính toán

- Với cốt thép ngang trong cống ta thường chỉ bố trí cốt thép xiên nên khi tính toán cốt thép ngang cho cống ta chỉ tính toán và bố trí cốt thép xiên cho cống mà không tính toán và bố trí cốt đai cho cống. + Từ trọng tâm của phần diện tích thép xiên này dóng lên trục dầm ta xác định được vị trí của lớp thép xiên.

Mục đích tính toán

Đồán tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Ea Drek- PA1 Trong phần này, chỉ tính toán sự hình thành và mở rộng khe nứt do tải trọng tác dụng. Để hạn chế khe nứt do các nguyên nhân khác, trong bê tông cốt thép cần dùng các biện pháp cấu tạo.

Nội dung tính toán

Với giả thiết coi biểu đồ ứng suất miền bê tông chịu nén và chịu kéo có dạng tam giác có thể sử dụng công thức của sức bền vật liệu để tính toán ứng suất, nhưng chỉ dùng cho các cấu kiện làm bằng vật liệu đồng chất, để đảm bảo yêu cầu đó cần phải quy đổi diện tích cốt thép thành diện tích bê tông tương đương. Trong đó: xn là chiều cao của miền bê tông chịu nén (khoảng cách từ mép biên chịu nén đến trọng tâm của tiết diện quy đổi).