- Đối với cống ngầm qua đập đất : có cột nước H lớn nhưng lưu lượng riêng q bé - Đối với cống ngầm qua đê, đường giao thông : q lớn thì H lại bé
- Vì vậy vấn đề tiêu năng sau cống không phức tạp lắm.
- Sau khi kiểm tra chế độ chảy với các trường hợp khai thác khác nhau nếu có nước nhảy phóng xa sau cống (h”ra >hh) thì có thể dùng biện pháp xây dựng hố tiêu năng tại cửa ra của cống để tiêu hao năng lượng dòng chảy trước khi vào kênh. Ngược lại, chỉ cần thiết kế tiêu năng theo cấu tạo.
ò8. Tính toán kết cấu và ổn định thân cống Nội dung tính toán
- Chọn tr−ờng hợp tính toán bất lợi: Cống có thể đ−ợc tính trong các tr−ờng hợp : + Cống mới thi công xong chưa có nước (áp lực đất lớn, không có áp lực nước từ phía trong -> bất lợi cho nắp cống , thành cống và đáy cống
+ Cống Chảy đầy một khoang còn khoang kia không có n−ớc -> bất lợi cho thành phân cách giữa hai khoang cống
+ Cống không hoạt động, Mực nước trước đập lớn, đường bão hòa cao, phần đất dưới đường bão hòa trên mực nước hạ lưu có dung trọng bão hòa gây áp lực tăng thêm lên các bộ phận của cống.
- Chọn mặt cắt tính toán điển hình : Có thể tính cho các mặt cắt giữa đỉnh đập, tại chân đập và mặt cắt trung gian
- Sau khi có khẩu diện, dựa vào kinh nghiệm sơ bộ chọn chiều dày thân cống t>D 10 - Xác định các lực tác dụng lên thân cống, tổ hợp lực
- Tính toán nội lực.
- Tính toán cốt thép và kiểm tra tiết diện (về cường độ và không cho phép nứt) I. Xác định các lực tác dụng lên thân cống ngầm
1. Trọng lượng bản thân cống : dựa vào kích thước và vật liệu để tính (G1.T/m).
2. áp lực thủy tĩnh của nước: G2- tác dụng lên bản đáy, thành bên và cả nắp cống(khi chảy có áp) – tính từ cột n−ớc và kích th−ớc cống.
3. áp lực đứng của đất :
115
a) b)
Hình 6.20. Sơ đồ áp lực đất thẳng đứng Trị số áp lực đất thẳng đứng tác dụng lên cống ngầm :
G3 = k3.γ®.H.D1 T/m γđ - dung trọng của đất đắp trên cống H - chiều sâu lớp đất
D1 - đ−ờng kính ngoài của cống
k3 - hệ số phụ thuộc tính chất nền, độ cứng của cống và tỷ số H/D (tra bảng)
Độ cứng λ của cống tính theo công thức:
λ = E® Ec .(r
t )3
Eđ , Ec lần l−ợt là mođul đàn hồi của đất và vật liệu cống r, t là bán kính và chiều dày của cống tròn
- Khi λ<1 : cống tuyệt đối cứng (hình 6.20a), phần đất hai bên lún xuống gây ma sát hướng xuống với phần đất trên cống tạo nên áp lực phụ thêm do đó k3 >1 (cống nhỏ bằng BTCT thuộc loại này)
- Khi λ>1 cống mềm (hình 6.20b) – biến dạng dạng lún của khối đất phía trên lớn hơn khối đất ở hai bên gây lực ma sát hướng lên vì vậy áp lực đất thẳng đứng sẽ nhỏ hơn trọng l−ợng khối đất, có thể lấy k3=1 (cống Lớn và vừa bằng BTCT thuộc loại này)
Hình 6.21
áp lực ngang của
đất 4. áp lực ngang của đất
Cường độ tại tâm cống:
G4 = γ®.Ho.tg2(45o-ϕ 2 ) 5. Phản lực nền tại đáy cống
a. Cống có bản đáy phẳng hoặc đặt trên bệ phẳng (hình 6.22a)
116
a) b) c)
Hình 6.22 :Phản lực tại đáy cống a. Trên bệ bê tông
b. Trên nền mềm c. Trên nền cứng Phản lực nền phân bố theo đ−ờng cong nh− hình vẽ 6.22a Trị số qo và q1 của biểu đồ phụ thuộc loại nền, Q và B
- Nền sét pha cát : qo = 0,81.Q B q1 = 1,37.Q
B - Nền sét : qo = 0,73.Q
B q1 = 1,66.Q
B
- Nền cát : qo = q1 = Q
B (phân bố đều) b. Cống tròn đặt trực tiếp trên nền
Kết quả tính theo mô hình nền Winkler nh− sau - Với nền cứng (hình 6.22c)
qθ = 2.Q.cosθ r(sin2α + 2α) - Với nền mềm (hình 6.22b)
qθ = 3Q.(cosθ - cosθ).cosθ r(3.sinα + sin3α - 3α.cosα)
6. Tải trọng tĩnh trên mặt đất : Khi có một lực tập trung P tác dụng trên mặt đất, tại điểm có độ sâu H và cách điểm đặt lực một khoảng R chịu một lực là :
σz =3.P.H3 2.π.R5
117
7. Tác dụng của tải trọng động trên mặt đất
Tính toán tương tự như tải trọng tĩnh nhưng phải nhân thêm 1 hệ số động lực à.
Thông thường cống trong công trình thủy lợi đặt sâu nên lấy à = 1 II.Tính toán Nội lực và cốt thép
Xem kết cấu thân cống là một kết cấu siêu tĩnh bậc 3, vận dụng các ph−ơng pháp của cơ học kết cấu để tính nội lực cho từng trường hợp, sau đó tổ hợp nội lực, tính toán cốt thép và kiểm tra nứt. Nếu t đã chọn không bảo đảm yêu cầu thì phải chọn lại và tính lại từ đầu.