Đồ án tốt nghiệp Ngành Kỹ thuật cơng trình MỤC LỤC PHẦN I: TÀI LIỆU CƠ BẢN CHƯƠNG I: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 1.1 Vị trí địa lý, đặc điểm địa hình, địa mạo khu vực xây dựng cơng trình .1 1.1.1 Vị trí địa lý 1.1.2 Đặc điểm địa hình 1.3 Điều kiện thuỷ văn khí tượng .2 1.3.1 Các đặc trưng lưu vực 1.3.2 Các yếu tố khí tượng 1.3.3- Dòng chảy năm thiết kế 1.3.4- Dòng chảy lũ 1.3.5- Dòng chảy rắn .7 1.3.6-Nhu cầu nước dùng tháng 1.3.7- Quan hệ Q – Z hạ 1.4 Điều kiện địa chất 1.4.1.Tuyến đập phương án I (PA-I) .8 1.4.2-Tuyến đập phương án II .11 1.5 Tình hình vật liệu xây dựng .13 1.5.1- Vật liệu đất đắp 13 1.5.2-Vật liêu cát đá sỏi: 14 CHƯƠNG II : ĐIỀU KIỆN DÂN SINH KINH TẾ 16 2.1.Tình hình dân sinh, kinh tế 16 2.1.1-Tình hình dân sinh 16 2.1.2-Tình hình kinh tế 16 2.2 Hiện trạng thủy lợi điều kiện cấp thiết xây dựng cơng trình 16 2.3 Phương hướng phát triển kinh tế 16 2.2.1-Quan điểm phát triển 16 2.2.2-Mục tiêu phát triển kinh tế 16 2.4 Các phương án sử dụng nguồn nước nhiệm vụ cơng trình 17 2.4.1-Mục tiêu nhiệm vụ dự án 17 2.4.2-Chọn giải pháp cơng trình 17 PHẦN III: THIẾT KẾ CƠ SỞ .20 CHƯƠNG III: PHƯƠNG ÁN KỸ THUẬT VÀ KẾT CẤU CƠNG TRÌNH 20 3.1 Giải pháp cơng trình thành phần cơng trình 20 3.2.Cấp bậc cơng trình tiêu thiêt kế 20 3.2.1- Cấp bậc cơng trình 20 3.2.2-Các tiêu thiết kế 20 3.3 Vị trí cơng trình đầu mối 21 3.4 Xác định thông số hồ chứa 22 3.4.1- Tính tốn cao trình bùn cát 22 3.4.2-Tính tốn cao trình mực nước chết (MNC) 22 SVTH: Phạm Thùy Linh Lớp: 53LT Đồ án tốt nghiệp Ngành Kỹ thuật cơng trình 3.4.3-Tính tốn cao trình mực nước dâng bình thường (MNDBT), dung tích hữu ích 23 3.5 Tính toán điều tiết lũ 29 3.5.1 Mục đích, ý nghĩa tính tốn điều tiết lũ: .29 3.5.2 Tính tốn điều tiết lũ 30 3.5.3 Tài liệu tính tốn: 31 3.5.4 Nội dung tính tốn: 31 3.5.5 Tính tốn điều tiết lũ: 33 3.6 Thiết kế đập dâng .52 3.6.1-Tài liệu cho trước 52 3.6.2 Xác định cao trình đỉnh đập dâng: 53 3.6.3-Bề rộng đỉnh đập 56 3.6.7-Thiết bị chống thấm: 58 3.6.8-Thiết bị thoát nước .58 3.7 Tràn xả lũ 59 3.7.1-Hình thức, quy mơ tràn xả lũ 59 3.7.2-Tính toán thủy lực: .61 3.7.3 Tính tốn đường mặt nước dốc nước : .64 3.7.4 Xác định chiều cao tường bên chiều dày đáy dốc nước 73 3.8 Tính tốn khối lượng đập dâng đường tràn 79 3.8.1-Tính khối lượng phương án 80 CHƯƠNG IV: KIỂM TRA KHẢ NĂNG THÁO CỦA ĐẬP TRÀN 89 4.1 Kiểm tra khả tháo tràn 89 4.1.1 Tính hệ số 89 4.1.2 Kiểm tra khả tháo 90 PHẦN III: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CÁC CƠNG TRÌNH ĐẦU MỐI .91 CHƯƠNG V: THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT 91 5.1 Xác định kích thước đập 91 5.1.1 Cao trình đỉnh đập dâng: 91 5.1.2 Chiều rộng cấu tao đỉnh đập 91 5.1.3 Mái bảo vệ mái đập, đập 92 5.1.4 Thiết bị chống thấm .94 5.1.5 Thiết bị thoát nước 95 5.2 Tính thấm qua đập 96 5.2.1 Mục đích 96 5.2.2.Các trường hợp tính tốn 96 5.2.3 Các mặt cắt tính tốn 96 5.2.4 Tài liệu dùng cho tính tốn 96 5.2.5.Cơ sở tính toán : 97 5.2.6.Tính thấm cho mặt cắt lịng sơng : 99 5.2.7.Tính thấm cho mặt cắt sườn đồi: 102 5.2.8 Tính tốn tổng lưu lượng thấm 105 5.3 Tính tốn ổn định đập 107 5.3.1-Mục đích tính tốn .107 5.3.2-Trường hợp tính tốn 107 SVTH: Phạm Thùy Linh Lớp: 53LT Đồ án tốt nghiệp Ngành Kỹ thuật cơng trình 5.3.4-Tính tốn ổn định mái đập theo phương pháp cung trượt 108 CHƯƠNG VI THIẾT KẾ ĐƯỜNG TRÀN .125 6.1 Vị trí, hình thức phận đường tràn .125 6.2 Lựa chọn hình thức cấu tạo phận tràn : 125 6.2.1 Kênh dẫn thượng lưu: 125 6.2.3 Ngưỡng tràn .125 6.2.4 Dốc nước 126 6.3 Tính tốn thủy lực đường tràn 126 6.3.1-Tính tốn thủy lực ngưỡng tràn: 126 6.3.2-Tính toán thủy lực dốc nước: .127 6.3.3-Tính tốn thủy lực kênh tháo hạ lưu: 143 6.3.4-Lưu lượng tính tốn tiêu 144 6.4 Cấu tạo chi tiết phận tràn 148 5.5.Kiểm tra ổn định tràn: 154 5.5.1- Kiểm tra ổn định ngưỡng tràn 154 5.6 Tính tốn ổn định cho tường cánh thượng lưu 159 CHƯƠNG VII:THIẾT KẾ CỐNG NGẦM 164 7.1 Những vấn đề chung 164 7.1.1.Nhiệm vụ, cấp cơng trình 164 7.1.2 Các tiêu thiết kế 164 7.1.3 Vị trí tuyến cống 164 7.1.4.Hình thức cống 164 7.2.Thiết kế kênh hạ lưu cống 164 7.2.1 Thiết kế mặt cắt kênh 164 7.2.2 Kiểm tra điều kiện khơng xói .165 7.2.3.Tính độ sâu dòng chảy kênh ứng với cấp lưu lượng 166 7.2.4.Xác định chiều cao bờ kênh .167 7.3 Tính toán diện cống 167 7.3.1 Tài liệu tính tốn 167 7.3.2 Trường hợp tính tốn 167 7.2.3.Sơ đồ tính tốn .167 7.3.4 Xác định chiều rộng cống : .168 7.3.5-Xác định chiều cao cống cao trình đặt cống 175 7.4 Kiểm tra trạng thái chảy cống 176 7.4.1 Mục đích .176 7.4.2.Nội dung tính tốn .176 7.4.3-Kiểm tra chế độ chảy cống .179 CHƯƠNG VIII: CHUYÊN ĐỀ KỸ THUẬT 188 8.1 Mục đích, trường hợp tính tốn vị trí cơng trình 188 8.1.1-Mục đích .188 8.1.2-Trường hợp tính tốn 188 8.1.3 Xác định ngoại lực tác dụng lên mặt cống 188 8.2 Xác định nội lực tác dụng lên cống 192 8.2.1-Mục đích .193 8.2.2-Phương pháp tính .193 SVTH: Phạm Thùy Linh Lớp: 53LT Đồ án tốt nghiệp Ngành Kỹ thuật cơng trình 8.2.3-Xác định biểu đồ mômen kết cấu 194 8.4 Tính tốn cốt thép .203 8.4.1- Số liệu tính tốn 203 8.4.2- Sơ đồ mặt cắt tính tốn 204 8.4.3-Tính tốn bố trí cốt thép dọc cống .205 8.4.5- Tính tốn kiểm tra nứt .211 KẾT LUẬN 215 TÀI LIỆU THAM KHẢO 216 SVTH: Phạm Thùy Linh Lớp: 53LT Đồ án tốt nghiệp Ngành Kỹ thuật cơng trình PHẦN I: TÀI LIỆU CƠ BẢN CHƯƠNG I: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 1.1 Vị trí địa lý, đặc điểm địa hình, địa mạo khu vực xây dựng cơng trình 1.1.1 Vị trí địa lý Lâm Đồng tỉnh miền núi phía nam Tây Nguyên Địa hình tỉnh chủ yếu núi cao nguyên, độ cao trung bình từ 800-1000m so với mặt nước biển Diện tích tự nhiên tồn tỉnh 974.590 Cơng trình thuỷ điện Đa Khai lấy nguồn nước từ suối Đa Khai, phụ lưu cấp sông Đa Nhim Vị trí đầu mối cơng trình toạ độ 12 005’20” vĩ độ bắc, 108035’45” độ kinh đông Tồn cơng trình nằm địa bàn xã Đa Chay huyện Lạc Dương tỉnh Lâm Đồng 1.1.2 Đặc điểm địa hình 1.1.2.1 Địa hình khu vực lịng hồ Khu vực lịng hồ chủ yếu rừng thơng tái sinh thứ sinh Ven suối có nhiều bụi, bãi lầy, lịng hồ có số bãi bồi nhỏ, nhân dân địa phương khai phá trồng hoa màu Phía thượng lưu hồ có tuyến đường tỉnh lộ 723 từ Đà Lạt Nha Trang Khu vực lịng hồ có nhánh suối lớn độ dốc nhỏ nên lòng hồ có dáng hẹp kéo dài 1.1.2.2 Địa hình khu vực đầu mối Khu vực tuyến Đập Phương án I: Vai phải có eo đồi nhơ suối, sườn đồi vai trái có địa hình tương đối dốc Khu vực chủ yếu rừng thông già to cao Phía hạ lưu dự kiến nước tràn có hố xói rộng sâu Tuyến đập phương án I: Dự kiến phương án đập đất có chiều dài khoảng 196 m có mặt thuận lợi cho bố trí thi cơng Khu vực tuyến Đập phương án II : Vị trí mặt cắt ngang hẹp, địa hình dốc nhiều thơng lớn, lịng suối dốc nước chảy mạnh Đập đất phương án có chiều dài khoảng 160 m Phương án II có chiều dài kênh dẫn ngắn phương án I khoảng 800m Tuy nhiên bố trí thi cơng phức tạp SVTH: Phạm Thùy Linh Lớp: 53LT Đồ án tốt nghiệp Ngành Kỹ thuật cơng trình Bảng 1-1 Quan hệ Z - F –V hồ Đa Khai - Tuyến Z (m) F (m2) V (103m3) 1.374 1.600,0 1,6 1.376 4.800,0 7,7 1.378 20.800,0 31,4 1.380 35.200,0 86,8 1.382 68.800,0 189,0 1.384 96.000,0 353,0 1.386 136.000,0 583,8 1.388 179.200,0 898,1 1.390 217.600,0 1.294,2 1.392 268.800,0 1.779,7 1.394 328.000,0 2.375,5 1.396 404.800,0 3.107,0 1.398 475.200,0 3.986,1 1.400 574.400,0 5.034,1 1.402 646.400,0 6.254,2 1.404 849.600,0 7.745,6 1.406 1.102.400,0 9.692,1 1.408 1.320.000,0 12.111,2 1.410 1.572.800,0 15.000,3 1.412 1.888.000,0 18.456,3 1.414 2.284.800,0 22.622,8 1.416 2.739.200,0 27.640,0 1.418 3.108.800,0 33.484,1 1.420 3.569.600,0 40.157,2 1.3 Điều kiện thuỷ văn khí tượng 1.3.1 Các đặc trưng lưu vực Lưu vực Đa Khai có độ cao trung bình 1600m, độ cao khu vực cơng trình đầu mối khoảng 1410m Thảm phủ chủ yếu rừng thứ sinh tái sinh, rừng kim bụi thưa thớt mức độ giữ nước khơng tốt, mưa lũ đến mức độ tập trung nước nhanh, thường gây lũ lớn nhanh Đặc trưng lưu vực tuyến cơng trình bảng sau: SVTH: Phạm Thùy Linh Lớp: 53LT Đồ án tốt nghiệp Ngành Kỹ thuật cơng trình Bảng 1-2: Đặc trưng lưu vực tuyến cơng trình Flv L sơng L lưu vực Blưu vực Js Jd Đặc trưng 0 (km ) (km) (km) (km) ( /00) ( /00) Đập 95 14,9 15,0 6,3 5,6 25,3 1.3.2 Các yếu tố khí tượng 1.3.2.1 Đặc điểm khí hậu Khí hậu Lưu vực suối Đa Khai mang tính chất khí hậu Tây nguyên vùng núi cao Mùa khô kéo dài từ tháng XI đến cuối tháng III năm sau Từ tháng IV đến tháng X mùa mưa, lượng mưa mùa mưa chiếm khoảng 87% lượng mưa năm phân bố nhiên tháng IX tháng X có xu mưa nhiều 1.3.2.2 Nhiệt độ khơng khí Nhiệt độ khơng khí vùng có biến động tương đối lớn Nhiệt độ trung bình năm khoảng 180C Nhiệt độ thấp quan trắc xấp xỉ 0C cao khoảng 300C Biến động nhiệt độ ngày đêm lớn, khoảng 140C÷150C 1.3.2.3 Độ ẩm khơng khí Độ ẩm tương đối trung bình năm thay đổi không nhiều vùng, khoảng từ 85 ÷ 86% Độ ẩm tương đối nhỏ vùng xuất 8% xuất vào tháng III Các tháng mùa mưa có độ ẩm lớn Độ ẩm tương đối (%) tháng năm tỉnh Lâm Đồng bảng sau: Bảng 1- 3: Độ ẩm tương đối Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm TBình 81 78 79 84 88 90 90 91 91 89 86 84 86 Min 32 25 23 35 49 57 57 58 56 53 47 42 45 1.3.2.4 Gió Chịu ảnh hưởng gió mùa Đơng Bắc nên từ tháng 10 - 12 tháng hướng gió thịnh hành hướng Bắc Đơng Bắc biến tính qua biển mang nhiều ẩm với tác động địa hình gây mưa nhiều kéo dài Từ tháng - thịnh hành hướng Tây Tây Nam thời kỳ gió Tây cực đới tín phong Nam bán cầu xen kẽ chiếm ưu Khu vực miền trung chịu nhiều ảnh hưởng dải hội tụ nhiệt đới, thường xuyên phát triển thành bão gây mưa to gió lớn Tốc độ gió trung bình 2,3m/s; lớn đạt 30m/s Tốc độ gió trung bình, lớn tháng vận tốc gió lớn tính tốn năm nêu bảng sau: Bảng 1-4: Tốc độ gió trung bình, lớn tháng (m/s) Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm TBình 2,2 1,8 1,6 1,2 1,3 2,3 2,9 2,8 1,8 2,0 3,6 3,9 2,3 Max 25 22 20 16 16 20 22 18 18 20 24 30 30 Bảng 1- 5: Vận tốc gió lớn tính tốn Vo Vp (m/s) Hướng Cv Cs SVTH: Phạm Thùy Linh Lớp: 53LT Đồ án tốt nghiệp Ngành Kỹ thuật cơng trình (m/s) 17,8 14,5 13,5 19,7 2% 32,57 21,75 21,33 31,72 4% 29,90 20,59 19,98 29,55 20% 22,61 17,11 16,20 23,64 40% 18,51 15,08 14,04 20,29 Đông Bắc (NE) 0,34 0,78 Tây (W) 0,22 0,44 Tây Bắc (NW) 0,25 0,50 Không kể hướng 0,25 0,75 1.3.2.5 Bốc Tổng lượng bốc trung bình nhiều năm vùng khoảng 875 mm Tháng có lượng bốc nhỏ năm thường tháng VIII tháng IX Các tháng thời tiết khô, lượng bốc lớn tháng II III Phân phối lượng tổn thất bốc hơi, theo mơ hình bốc ống Piche trung bình nhiều năm kết ghi bảng sau: Bảng 1-6: Kết tính toán bốc vùng dự án Y/tố I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII năm Zmn(mm) 11,48 12,06 13,2 8,77 7,15 5,93 5,85 5,46 5,04 6,05 8,68 10,34 100,00 ΔZ(mm) 41,37 43,45 47,55 31,6 25,75 21,36 21,08 19,69 18,16 21,79 31,27 37,27 360,3 1.3.2.6 Tính toán mưa vùng dự án Từ số liệu quan trắc mưa trạm Đà lạt điểm đo mưa lân cận, tính mưa trung bình cho vùng dự án, tính có xem xét tính hiệu chỉnh thay đổi thảm phủ, biến động lượng mưa theo địa hình, theo thời gian Mùa mưa thường tháng IV kết thúc vào tháng X, tháng lại mùa khơ Sau tính tiêu chuẩn mưa năm vùng dự án bảng sau: Bảng 1-7: Lượng mưa năm ứng với tần suất tính tốn Xo Cv Cs XP% (mm) 25 50 75 85 95 1.891,6 0,25 1,25 2.134,2 1.797,4 1.548,8 1.448,3 1.314,7 Bảng 1-8: Phân phối mưa năm thiết kế Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm XĐH (mm) 3,9 40,9 7,1 77,9 103 194,6 137,5 242,4 156,3 265,9 101,0 24,3 1.355,1 Ki (%) 0,30 3,02 0,52 5,75 7,62 14,36 10,15 17,89 11,53 19,62 7,45 1,79 100,0 X85% (mm) 4,3 43,7 7,5 83,3 110,4 208,0 147,0 259,1 167,0 284,2 107,9 25,9 1.448,3 Tính mưa ngày lớn nhất: Số liệu mưa ngày lớn tính từ số liệu mưa trạm khí tượng Đà Lạt Kết tính tốn sau: Bảng 1-9: Lượng mưa ngày lớn Lượng mưa ứng với tần suất P% Xmaxo Cv Cs 0,1 0,2 0,5 1,0 1,5 2,0 5,0 79,0 0,25 1,25 177,0 166,5 152,6 142,0 135,8 131,3 116,7 1.3.3- Dòng chảy năm thiết kế SVTH: Phạm Thùy Linh Lớp: 53LT Đồ án tốt nghiệp Ngành Kỹ thuật cơng trình 1.3.3.1- Tính tốn dịng chảy năm thiết kế Bảng 1-10: Kết tính chuẩn dịng chảy theo kết mơ hình tank TB Giá trị tính theo tần suất Đặc trưng Cv Cs 15% 25% 50% 75% 85% 90% năm 0,3 Q (m3/s) 2,83 1,50 3,64 3,23 2,63 2,22 2,06 1,96 M(l/s.km2) 29,79 38,3 34,0 27,7 23,4 21,7 20,6 Wp năm 89,24 114,791 101,861 82,940 70,010 64,964 61,811 (10 m ) 1.3.3.2-Phân phối dòng chảy năm thiết kế Bảng 1-11: Kết chọn năm điển hình P (%) 15 50 85 Năm 1979 (năm nhiều nước) 1993 (năm TB) 1987 (năm nước) Bảng - 12: Phân phối dịng chảy năm nước P = 85% Tháng I III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm QP85% 0,681 0,525 0,410 0,393 0,672 1,383 1,844 3,157 5,943 5,366 3,233 1,115 2,06 (m3/s) W85% 1.823,99 1.270,081.098,141.018,66 1.799,88 3.584,74 4.938,97 8.455,7 15.404,3 14.372,38.379,942.986,4265.133,07 (103m3) Bảng 1- 13: Kết phân phối dịng chảy năm nước trung bình (P = 50% năm 1993 năm điển hình) Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm QP50% 0,870 0,670 0,523 0,502 0,857 1,767 2,354 4,031 7,588 6,852 4,127 1,424 2,63 (m3/s) W50% 2.330,21 1.620,861.400,81.301,182.295,39 4.580,1 6.305,010,796,6 19.668,1 18.352,4 10,697,183.814,0483.161,81 (103m3) Bảng 1-14: Kết tính phân phối dòng chảy năm nhiều nước (P = 15% năm 1979 năm điển hình) Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm QP15% ( m3/s) 1,367 1,181 1,054 1,542 2,084 2,455 4,213 5,691 10,75 8,357 2,963 1,943 3,64 W15% 3.661,37 2.857,08 2.823,03 3.996,86 5.581,79 6.363,4 11.284,1 15.242,8 27.864,0 22.383,4 7.680,10 5.204,13 114.941,98 ( (103m3) 1.3.4- Dịng chảy lũ 1.3.4.1-Tính tốn lưu lượng tổng lượng lũ thiết kế Tổng lượng lũ xác định theo số liệu mưa lớn thiết kế theo công thức: Wp = 103.α.Hp.Flv (m3) Với α hệ số dòng chảy lượng lũ (chọn α = 0,65) Khi tính thực đồng thời q trình tính lưu lượng đỉnh lũ Kết tính tốn lưu lượng đỉnh lũ tổng lượng lũ bảng sau: Bảng 1-15:Kết tính dịng chảy lũ SVTH: Phạm Thùy Linh Lớp: 53LT Đồ án tốt nghiệp Ngành Kỹ thuật cơng trình Diện tích lưu vực: 95 km2 Độ dốc lịng sơng: 5,60/00 Chiều dài sơng: 14,9 km Độ dốc sườn dốc: 25,30/00 Chiều dài sông nhánh: 28,5 km Hệ số m dốc: 0,15 Phân khu mưa: Hệ số m sơng: Tần suất Lượng mưa HS dịng chảy Qmaxp Wp Tl Tx 3 P% Hp(mm) đỉnh lũ lượng lũ (m /s) (Tr m ) (phút) (phút) 0,1 177,0 0,65 0,65 609 10,95 240 1678 0,2 166,5 0,65 0,65 562 10,30 244 1708 0,5 152,6 0,65 0,65 503 9,44 250 1751 1,0 142,0 0,65 0,65 456 8,79 257 1796 2,0 131,3 0,65 0,65 411 8,13 263 1843 5,0 116,7 0,65 0,65 348 7,22 276 1932 1.3.4.2- Đường trình lũ thiết kế Quá trình lũ thiết kế tính tốn theo qui phạm thuỷ văn thiết kế QPTL C6-77 có dạng cơng thức là: Trong đó: y tung độ trình lũ: y = Qi/Qmaxp x hồnh độ q trình lũ: x = ti/tl a thơng số phụ thuộc hình dạng lũ l Kết tính tốn q trình lũ theo cơng thức cường độ giới hạn bảng sau: P = 0,1% P = 0,2% P = 0,5% P = 1% P= 2% P= 5% 3 3 T ( h ) Q(m /s) T ( h ) Q(m /s) T ( h ) Q(m /s) T ( h ) Q(m /s) T ( h ) Q(m /s) T ( h ) Q(m3/s) 0,40 0,00 0,41 0,00 0,42 0,00 0,43 0,00 0,44 0,00 0,46 0,00 0,80 0,00 0,81 0,00 0,83 0,00 0,86 0,00 0,88 0,00 0,92 0,00 1,20 13,39 1,22 12,37 1,25 11,06 1,28 10,03 1,32 9,04 1,38 7,66 1,60 73,03 1,63 67,46 1,67 60,32 1,71 54,73 1,76 49,31 1,84 41,80 2,00 188,65 2,03 174,27 2,08 155,83 2,14 141,38 2,19 127,37 2,30 107,99 2,40 328,61 2,44 303,57 2,50 271,44 2,57 246,27 2,63 221,87 2,76 188,12 2,80 450,32 2,85 416,00 2,92 371,97 2,99 337,48 3,07 304,05 3,22 257,79 3,20 541,60 3,25 500,32 3,34 447,37 3,42 405,89 3,51 365,68 3,68 310,05 3,59 590,29 3,66 545,30 3,75 487,58 3,85 442,37 3,95 398,55 4,14 337,92 3,99 608,54 4,07 562,16 4,17 502,66 4,28 456,05 4,39 410,88 4,60 348,37 SVTH: Phạm Thùy Linh Lớp: 53LT Đồ án tốt nghiệp 9,215 A 9,835 Ngành Kỹ thuật cơng trình 9,215 B 3,605 18,477 D 9,947 3,945 C 9,835 10,586 Biểu đồ Mcc (tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn) SVTH: Phạm Thùy Linh A 199 9,947 B 3,671 20,261 D 3,998 C 10,586 Biểu đồ Mcc (tổ hợp tải trọng tính tốn) Lớp: 53LT Đồ án tốt nghiệp Ngành Kỹ thuật cơng trình 8.2.3.5-Xác định biểu đồ lực cắt kết cấu Biểu đồ lực cắt Qcc suy từ biểu đồ mô men MCC theo công thức : QAB = Q AB ± ∆M L AB Trong : + QAB: lực cắt cần tìm tiết diện A đoạn AB + QoAB: lực cắt tiết diện A tải trọng gây AB coi đoạn dầm đơn giản + ∆M: hiệu đại số tung độ mô men hai đầu A, B + ∆M L AB : lấy dấu dương từ trục quay thuận chiều kim đồng hồ đường biểu diễn mô men ( đường thẳng nối hai tung độ A B ) góc nhỏ 90o, ngược lại ∆M L AB lấy dấu âm + LAB: chiều dài đoạn AB Để giải toán ta phải giải toán phụ : Xác định biểu đồ lực cắt Q với lực tác dụng phân bố q phân bố tam giác dầm đầu khớp q q Y Y l X1=ql/2 l X2=ql/2 X2=ql/6 X1=ql/3 ql/8 Q Q * Tính tốn với trường hợp tải trọng tiêu chuẩn: Sơ đồ 1: Ta có : QAB = Q AB ± ∆M L AB = QAB0 = = 25, 64.2, = 25,64 T QBA = - QAB = -25,64 ( T ) QDC = - = - 27,56.2, = -27,56 T QCD = - QDC = 27,56 ( T) Sơ đồ : Ta có : QCB = Q = - = - SVTH: Phạm Thùy Linh 16,543.2,5 = -20,679 T 200 Lớp: 53LT Đồ án tốt nghiệp Ngành Kỹ thuật cơng trình QBC = -QAD = 20,679 ( T ) QDA = QBC = 20,679 ( T) Sơ đồ 3: pt LDA M D − M A 2,5 9,835 − 9, 215 − = 5,512 − = 4,345 T LDA 2,5 Ta có : QDA = QCB = - QDA = -4,345 T M − MA pL 2,5 9,835 − 9, 215 QAD = − t DA + D = − 5,512 + = −2, 049T LDA 2,5 QBC = -QAD = 2,049 ( T ) Bảng 8-3 : Tổng hợp kết tính tốn giá trị Qcc Tính lực cắt (Q) Với tải trọng tiêu chuẩn Với tải trọng tính toán QAB(= -QBA) 25,64 27,235 QDC( = -QCD) 27,56 29,167 QAD -22,728 -24,793 QDA 25,024 27,299 Q1A 4,078 4,273 QBC=-QAD 22,024 24,793 QCB=-QDA -25,024 -27,299 25,64 A 22,728 27,235 B 22,024 A 24,793 25,64 4,078 25,024 D B 24,793 27,235 4,273 4,078 27,56 25,024 4,273 29,167 27,299 C 27,299 D 27,56 C 29,167 Biểu đồ Qcc.( tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn) Biểu đồ Qcc.( tổ hợp tải trọng tính tốn) 8.2.3.6-Biểu đồ lực dọc cuối Để xác định biểu đồ lực dọc Ncc thanh, ta dựa vào biểu đồ lực cắt Qcc xác định Bằng phương pháp cân nút, ta tách riêng nút dặt tất lực lên nút Dựa vào phương trình cân lực ta xác định chiều giá trị lực dọc tác dụng lên qua nút Lần lượt tách nút A, B, C, D ta SVTH: Phạm Thùy Linh 201 Lớp: 53LT Đồ án tốt nghiệp Ngành Kỹ thuật công trình xác định lực dọc tất thanh, từ ta vẽ biểu đồ lực dọc cuối Ncc Hình - 5: Sơ đồ xác định giá trị lực dọc N Xét nút A: NAB =QAD (lực nén ) NAD =QAB(lực nén ) Xét nút B: NBA =QBC (lực nén ) NBC =QBA (lực nén ) Xét nút C: NCB =QCD (lực nén ) NCD=QCB (lực nén ) Xét nút D: NDC =QDA(lực nén ) NDA =QDC (lực nén ) Ta có bảng kết tính tốn giá trị lực dọc nút Bảng - : Tổng hợp kết tính toán lực dọc Ncc Lực dọc (N) NAB = NBA NDC= NCD NAD NDA NBC NCB Với tải trọng tiêu chuẩn Với tải trọng tính tốn -22,728 -24,793 -25,024 -27,299 -25,64 -27,235 -27,56 -29,167 -25,64 -27,235 -27,56 -29,167 Từ kết tính tốn bảng ta thấy biểu đồ Ncc có dạng: SVTH: Phạm Thùy Linh 202 Lớp: 53LT Đồ án tốt nghiệp Ngành Kỹ thuật cơng trình 22,728 25,64 A D 27,56 25,024 24,793 27,235 A 22,728 25,64 B D 29,167 27,299 C 27,56 25,024 24,793 27,235 B C 29,167 27,299 Biểu đồ Ncc (tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn) Biểu đồ Ncc (tổ hợp tải trọng tính tốn) 8.4 Tính tốn cốt thép 8.4.1- Số liệu tính tốn Chọn bê tơng mác 200 (M 200), cốt thép nhóm CII để tính tốn bố trí cốt thép cống Ta có tiêu tính tốn sau: + Rn: cường độ tính tốn chịu nén bê tơng theo trạng thái giới hạn I nén dọc trục: tra bảng (trang 15) TCVN 4116 - 85 ta Rn = 90 kg/ cm2 + Rkc: cường độ chịu kéo tiêu chuẩn bê tông theo trạng thái giới hạn II kéo dọc trục: tra bảng TCVN 4116 - 85 ta Rkc = 11,5 kg/ cm2 + Rk: cường độ tính tốn chịu kéo bê tông trạng thái giới hạn I kéo dọc trục: tra theo bảng TCVN 4116 - 85 ta Rk = 7,5 kg/ cm2 + Kn: hệ số tin cậy, phụ thuộc cấp cơng trình: tra theo bảng TCVN 4116 - 85 ta được: Kn = 1,15 + nc: hệ số tổ hợp tải trọng tra bảng TCVN 4116 - 85 với tổ hợp tải trọng ta nc = 1,0 + ma: hệ số điều kiện làm việc cốt thép: tra theo bảng TCVN 4116 - 85 ta được: ma = 1,1 + mb: hệ số điều kiện làm việc bê tông: tra theo bảng TCVN 4116 - 85 ta được: mb = 1,0 + Ra: cường độ chịu kéo cốt thép: tra theo bảng TCVN 4116 - 85 ta Ra = 2700 kg/ cm2 + Ra’: cường độ chịu nén cốt thép: tra theo bảng TCVN 4116 - 85 ta Ra' = 2700 kg/ cm2 + Ea: mô đun đàn hồi cốt thép: tra theo bảng 13 (trang 24) TCVN 4116 - 85 ta được: Ea = 2,1.106 kg/ cm2 + Eb: mô đun đàn hồi ban đàu bê tông Eb = 0,24.106 kg/ cm2 Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép miền kéo miền nén a= a' = 4cm SVTH: Phạm Thùy Linh 203 Lớp: 53LT Đồ án tốt nghiệp Ngành Kỹ thuật cơng trình + Chiều cao hữu ích tiết diện là: ho = h - a = 50 - 4= 46 (cm) + Tra bảng 17 (trang 32) ta hệ số αo = 0,6 => Ao = αo(1 - 0,5 αo) = 0,42 + Chiều dài tính toán kết cấu lo = 0,5.H : thành cống   0,5.B : trần đáy cống  => l0 =  1,5 (m) : với thành cống 1,25 (m) : với trần cống đáy cống lo < ho + Độ mảnh λh cấu kiện: λh = + Hàm lượng cốt thép tối thiểu µmin = Fa + Fa ' 100% = 0,05% (bảng (4 – 1) - giáo b.ho trình '' Kết cấu bê tơng cốt thép '') + Hàm lượng cốt thép lớn µmax = 3,5% + Fa, Fa': diện tích cốt thép miền kéo miền nén kết cấu Yêu cầu: Fa , Fa' > µmin.b.ho   Fa + Fa' < µmax.b.ho 8.4.2- Sơ đồ mặt cắt tính tốn Biểu đồ nội lực để tính tốn bố trí cốt thép theo phương ngang cho cống sau: 9,947 A 10,586 3,671 B D C 27,235 24,793 B24,793 27,235 A 24,793 27,235 20,261 3,671 9,947 4,273 29,167 27,299 10,586 27,299 D 29,167 4,273 C A 29,167 D 27,299 24,793 27,235 B C 29,167 27,299 Biểu đồ nội lực cuối để tính cốt thép • Các mặt cắt tính tốn: Để thuận tiện cho việc bố trí cốt thép theo phương ngang ta tính toán cốt thép cho mặt cắt sau: + Với trần cống: chọn mặt cắt qua A mặt cắt có giá trị mơ men căng ngồi lớn để tính tốn bố trí cốt thép phía ngồi trần cống Chọn mặt cắt qua mặt cắt SVTH: Phạm Thùy Linh 204 Lớp: 53LT Đồ án tốt nghiệp Ngành Kỹ thuật cơng trình có giá trị mơ men căng lớn để tính tốn bố trí cốt thép phía trần cống Mặt cắt A (trần cống) có : MA = -9,947(T.m); QA = 27,235 (T); NA = -24,793 (T) Mặt cắt (trần cống) có: M2 = 3,671(T.m); Q2 = (T); N2 = -24,793(T) + Với thành bên: chọn mặt cắt qua C mặt cắt có giá trị mơ căng ngồi lớn để tính tốn bố trí cốt thép phía thành bên chọn mặt cắt qua mặt cắt có giá trị mơ men căng lớn để tính tốn bố trí cốt thép phía cho thành bên cống Mặt cắt C (thành bên) có: Mc = -10,586 (T.m); Qc = -27,299 (T); Nc = - 29,167(T) Mặt cắt (thành bên) có: M3 = 20,261(T.m); Q3 = 4,273 (T); N3= -28,201 (T) + Với đáy cống: chọn mặt qua D mặt cắt có giá trị mơ men căng ngồi lớn để tính tốn bố trí cốt thép phía ngồi cho đáy cống Chọn mặt cắt qua mặt cắt có mơ men căng lớn để tính tốn bố trí cốt thép phía đáy cống Mặt cắt D (đáy cống) có: MD = -10,586(T.m); QD = 29,167(T) ; ND = - 27,299 (T) Mặt cắt (đáy cống) có: M4 = 3,671(T.m); Q4 = (T); N4 = -27,299(T) 8.4.3-Tính tốn bố trí cốt thép dọc cống 8.4.3.1- Tính tốn bố trí cốt thép cho trần cống a Mặt cắt A (trần cống): MA = -9,947(T.m); QA = 27,235 (T); NA = -24,793 (T) Tiết diện tính tốn hình chữ nhật có kích thước b x h = 100 x 50 (cm) Trình tự tính tốn cốt thép cho mặt cắt sau: - Xét uốn dọc: + lo 0,5.B 0,5.2, = = = 2, < 10 nên ảnh hưởng uốn dọc với cấu kiện h h 0,5 khơng đáng kể, ta lấy η = + Xét độ lệch tâm eo: eo = M 9,947 = = 0, 401m = 40,1cm (cm) N 24, 793 Ta thấy η.eo = 40,1(cm) > 0,3.ho = 13,8 (cm) nên cấu kiện cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn - Tính tốn cốt thép: + Sơ đồ ứng suất: Sơ đồ ứng suất cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn thể hình SVTH: Phạm Thùy Linh 205 Lớp: 53LT Đồ án tốt nghiệp Ngành Kỹ thuật cơng trình η.eo Sơ đồ ứng suất cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn Trong đó: e =η eo+ 0,5.h - a = 40,1+0,5.50 – 4=65,1 (cm): khoảng cách từ điểm đặt lực dọc N đến trọng tâm cốt thép chịu nén Fa e': = η.eo - 0,5.h + a' =19,1 (cm) : khoảng cách từ điểm đặt lực nén dọc N đến trung tâm cốt thép Fa' x: chiều cao vùng nén cấu kiện + Công thức (các phương trình bản) kn.nc.N ≤ mb.Rn.b.x + ma.Ra'.Fa' - ma.Ra.Fa kn.nc.N.e ≤ mb.Rn.b.x.( ho - (1) x ) + ma.Ra'.Fa'.( ho- a' ) (2) + Đây toán xác định F a Fa' biết điều kiện b, h, M, N, cấu kiện Chọn x = αo.ho (α = αo, A = Ao) thay vào phương trình (2) ta được: k n nc N e − mb Rn b.h02 Ao 1,15.1.24793.65,1 − 1.90.100.46 2.0, 42 Fa' = = = - 49,42(cm2) ' ma Ra (ho − a ' ) 1,1.2700.(46 − 4) Vì Fa' < nên ta chọn Fa' theo điều kiện sau: + Đk hàm lượng cốt thép Fa' = µmin.b.ho = 0,0005.100.46 =2,30(cm2) + Đk cấu tạo: Fa' = 5φ12 = 5,65 (cm2) Vậy ta chon Fa' = 5φ12, khoảng cách cốt thép 20 (cm) + Bây toán trở thành toán xác định Fa biết Fa' điều kiện khác Đặt A = α.( 1- 0,5.α ), từ phương trình (2) ta có: A= ' kn nc N e − ma Ra Fa' (ho − a ') 1,15.1.24793.65,1 − 1,1.2700.5, 65(46 − 4) = = 0, 06 mb Rn b.h02 1.90.100.462 Có A ta tính α = 1- − A = 0,062 SVTH: Phạm Thùy Linh 206 Lớp: 53LT Đồ án tốt nghiệp Ngành Kỹ thuật cơng trình 2.a ' = = 0,174 ho 46 2.a' Ta thấy α < h chứng tỏ Fa' đạt σa' < Ra' Nên ta lấy x = 2.a' tính F a theo o cơng thức: Fa = kn nc N e ' 1,15.1.24793.19,1 = = 4,366 (cm2) ma Ra (ho − a ') 1,1.2700.(46 − 4) Fa > µmin.b.ho = 2,30 (cm2): Chọn Fa = 5φ12 = 5,65 (cm2) c Mặt cắt (trần cống): M2 = 3,671(T.m); Q2 = (T); N2 = -24,793(T) Ta có : e0 = M 3, 671 = = 0,148m = 14,807cm ; η e0 = 14,807cm > 0,3h0 = 13,8cm N 24, 793 → Nén lệch tâm lớn η e0 = 14,807cm > 0, 2h0 = 9, 2cm Suy x = 1,8.(0,3h0 − η e0 ) + α h0 x=25,784 cm < α0ho =0.6.46 =27,6 (cm) + Xác định e = η e0 + 0,5.h − a = 35,807(cm) e': = η.eo - 0,5.h + a' =-6,193 (cm) Fa' = kn nc N e − mb Rn b.h02 A0 ' ma Ra (ho − a ') 1,15.1.24793.35,807 − 1.90.100.46 2.0.420 F 'a = = −55,94(cm ) 1,1.2700.(46 − 4) → Chọn Fa’ theo cấu tạo : Fa’ = 5φ12 = 5,65 (cm2), khoảng cách cốt thép 25 (cm) Đặt A = α.( 1- 0,5.α ), từ phương trình (2) ta có: A= ' kn nc N e − ma Ra Fa' (h0 − a ' ) mb Rn b.h02 A= 1,15.1.24793.35,807 − 1,1.2700.5, 65.(46 − 4) = 0, 017(cm ) 1.90.100.46 Có A ta tính α = 1- − A = 0,017 2.a ' = = 0,174 ho 46 SVTH: Phạm Thùy Linh 207 Lớp: 53LT Đồ án tốt nghiệp Ngành Kỹ thuật cơng trình 2.a' Ta thấy α < h chứng tỏ Fa' đạt σa' < Ra' Nên ta lấy x = 2.a' tính F a theo cơng o thức: Fa = kn nc N e ' 1,15.1.24793.6,193 =− = −1, 416 (cm2) ma Ra (ho − a ') 1,1.2700.(46 − 4) Fa Nn = 13795,914 (kg) nên cấu kiện (thành cống) bị nứt Ta cần xác định bề rộng khe nứt xem có thoả mãn điều kiện cho phép không (a n ≤ angh) Nếu bề rộng khe nứt khơng thoả mãn điều kiện kết cấu bị ổn định trình làm việc nứt gây 8.4.5.3 Tính bề rộng khe nứt : - Bề rộng khe nứt xác định theo công thức thực nghiệm : an = k.c.η σa − σo 7.(4 − 100 µ) d Ea Trong : + k : hệ số phụ thuộc trạng thái tình trạng tác dụng tải trọng, với cấu kiện chịu nén lệch tâm k = + c : hệ số xét đến tính chất tác dụng tải trọng, với tải trọng dài hạn c = 1,3 + η: hệ số xét đến tính chất bề mặt cốt thép, với thép có gờ η = + µ = Fa /(b.h0) = 5,65/(100.50) = 1,13.10-3 < 2% : thoả mãn yêu cầu + σo : ứng suất kéo ban đầu cốt thép trương nở bê tông, với kết cấu ngâm nước σo = 200 ( kg/ cm2 ) N C (e − Z1 ) + σa : ứng suất cốt thép :Với cấu kiện chịu nén lệch tâm : σa= Fa Z1 + e : khoảng cách từ lực dọc lệch tâm đến trọng tâm cốt thép dọc chịu kéo Fa , e = η.e0 + 0,5.h - a = 1.71,84 + 0,5.50 - = 92,84 (cm) + Fa : diện tích cốt thép dọc chịu kéo, Fa = 5,65 (cm2) + Z1 : khoảng cách từ tâm cốt thép dọc chịu kéo đến điểm đặt hợp lực miền nén tiết diện có khe nứt Z1 xác định theo công thức kinh nghiệm : Z1 = η.h0 Với η hệ số phụ thuộc vào hàm lượng cốt thép chịu kéo, tra bảng 5-1 (trang 94) giáo trình '' Kết cấu bê tơng cốt thép '' ta η = 0,85 => Z1 = 0,85.46 = 39,1 (cm) => σa = 28201.(92,84 − 39,1) = 6860, (kg/cm2) 5, 65.39,1 Thay số vào công thức ta : SVTH: Phạm Thùy Linh 213 Lớp: 53LT ... 14 10.56 14 10.76 14 10.96 14 11. 16 14 11. 36 14 11. 56 14 11. 76 14 11. 96 14 12 .16 14 12 .36 14 12.56 14 12.76 14 12.96 14 13 .16 14 13. 36 14 13. 56 14 13. 76 14 13. 96 14 14 .1 1 414 .3 14 14.5 14 14.7 14 14.9 14 15 .16 14 15 .36 ... 14 09.76 14 09.96 14 10 .16 14 10 .36 14 10.56 14 10.76 14 10.96 14 11. 16 14 11. 36 14 11. 56 14 11. 76 14 11. 96 14 12 .16 14 12 .36 14 12.56 14 12.76 14 12.96 14 13 .16 14 13. 36 14 13. 56 14 13. 76 14 13. 96 14 14 .1 1 414 .3 14 14.5... 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 1 411 .7 14 11. 9 14 12 .1 1 412 .3 14 12.5 14 12.7 14 12.9 14 13 .1 1 4 13 .3 14 13. 5 14 13. 7 14 13. 9 14 14 .1 1 414 .3 14 14.5 14 14.7 14 14.9 14 15 .1 1 415 .3