Tải bản đầy đủ
CHƯƠNG 5. TÍNH TOÁN KIỂM TRA ỔN ĐỊNH CÔNG TRÌNH.

CHƯƠNG 5. TÍNH TOÁN KIỂM TRA ỔN ĐỊNH CÔNG TRÌNH.

Tải bản đầy đủ

Thuyết minh ĐATN

ST
T

Nâng cấp, cải tạo hệ thống cấp nước khu vực đỉnh Bà Nà

Tên lực

Hệ số
vượt tải
n

Lực tác dụng
TH1


TH2


( T)

(T)





( T)

(T)

1

Áp lực nước thượng lưu

1,2

6,53

6,53

2

Áp lực nước động TL

1,2

0

13,58

3

Áp lực thấm

1,1

-8,62

-8,62

4

Áp lực đẩy nổi

1,1

0

-10,45

5

Trọng lượng đập G1

1,05

3,47

3,47

6

Trọng lượng đập G2

1,05

37,60

37,60

7

Trọng lượng đáy đập G3

1,05

6,23

6,23

8

Trọng lượng chân khay G4

1,05

3,94

3,94

9

Trọng lượng chân khay G5

1,05

3,94

3,94

10

Trọng lượng chân khay G6

1,05

1,97

1,97

11

Trọng lượng chân khay G7

1,05

2,95

2,95

12

Trọng lượng nước TL

1,00

1,65

2,15

TỔNG

53,12

6,53

43,17

20,11

KẾT QUẢ

Ktrượt =

6,56

Ktrượt =

1,81

Trang 27

Thuyết minh ĐATN

Nâng cấp, cải tạo hệ thống cấp nước khu vực đỉnh Bà Nà

Cánh tay đòn

ST
T

Tên lực

Momen đối với điểm A ( chân hạ lưu)

d(m)

TH1 (T.M)

TH1

TH2

-3,10

-3,10

0

-3,80

-3,17

3,17

0

2,38

Mcl

TH2 (T.M)

Ml

Mcl

1

Áp lực nước thượng lưu

20,26

2

Áp lực nước động TL

3

Áp lực thấm

4

Áp lực đẩy nổi

5

Trọng lượng đập G1

4,05

4,05

13,37

13,37

6

Trọng lượng đập G2

2,70

2,70

96,67

96,67

7

Trọng lượng đáy đập G3

2,38

2,38

14,10

14,10

8

Trọng lượng chân khay G4

4,25

4,25

15,94

15,94

9

Trọng lượng chân khay G5

0,50

0,50

1,88

1,88

10

Trọng lượng chân khay G6

3,42

3,42

6,41

6,41

11

Trọng lượng chân khay G7

1,25

1,25

3,52

3,52

12

Trọng lượng nước TL

4,25

4,25

7,01

9,14

Ml
20,26
51,61

27,30

27,30
24,82

TỔNG

158.89

47,56

161,01

123,98

KẾT QUẢ

Klật=

3,34

Klật=

1,30

5.1.5. Kiểm tra ổn định lật của tràn.
K cp =

∑M
∑M

Đập tràn ổn định lật nếu thỏa mãn điều kiện :
Theo bảng tổng hợp kết quả tính toán :
- TH1 : Klật = 3,34 > Kcp =1,1
- TH2 : Klật = 1,30 > Kcp =1,1

Vậy đập tràn đảm bảo điều kiện ổn định lật.
5.1.6. Kiểm tra ổn định trượt của tràn.
Đập đảm bảo điều kiện ổn định trượt :
K=

V . f + B.C
≥ K cp = 1,1
H

g
t



nc K n
m

=

0,95 x1,15
= 1,10
1

(5.1)

Trong đó :
• V- tổng các lực thẳng đứng tác dụng lên đập
Trang 28

Thuyết minh ĐATN

Nâng cấp, cải tạo hệ thống cấp nước khu vực đỉnh Bà Nà

• H- tổng các lực nằm ngang tác dụng lên đập
• B- chiều rộng đáy tường
• f, C- các đặc trưng chống trượt giữa đáy tường và nền.
với f=0,65 và C=1,76 T/m2.
Theo kết quả tính toán ta được :
- TH1 : Ktrượt = 6,56 > Kcp = 1,1
- TH2 : Ktrượt = 1,81 > Kcp = 1,1

Vậy đập tràn đảm bảo điều kiện ổn định trượt phẳng.
5.1.7. Kiểm tra khả năng chịu tải của đất nền.
-

tc

Cường độ chịu tải của đất nền : R = (A.b+ B.h)
Công thức tính ứng suất pháp :
G 6. M
σ min = ∑ − ∑
bi
bi

G 6. M
σ max = ∑ + ∑
bi
bi

γo

+D.Ctc ( T/m2)

(5.2)

(T/m2)

(5.3)

(T/m2)

(5.4)

Trong đó:
• Tổng G : Tổng các lực thằng đứng
• Tổng M : Tổng mô men đối với trọng tâm mặt cắt
Lực tác dụng tương tự như lực tác dụng phần tính ổn định, riêng momen là lấy đối
với trọng tâm đáy (O).

STT

Danh mục

Đơn vị

Giá trị
TH2

TH1

1

-

Tổng tải trọng thẳng đứng N

T

53,12

43,17

2

-

Tổng momen đối với điểm A

T.m

111,33

37,03

3

-

Tổng momen đối với điểm O

T.m

14,83

65,50

4

-

Độ lệch tâm eo

m

0,28

1,52

σ max

T/m2

15,13

26,51

σ min

T/m2

7,24

-8,33

5
6

-

ứng suất lớn nhất
ứng suất lớn nhất

Trang 29

Thuyết minh ĐATN

7
-

-

Nâng cấp, cải tạo hệ thống cấp nước khu vực đỉnh Bà Nà

ứng suất

σ tb

T/m2

9,09

Tính ứng suất đập :
Trường hợp
TH1

-

11,18

σ max

2

(T/m )
15,13

σ min

2

(T/m )
7,24

TH2
26,10
-8,33
Tính cường độ chịu tải tiêu chuẩn của nền móng.

σ tb

(T/m2)
11,18
9,09

γo

tc

R = (A.b+ B.h) +D.Ctc = (0,46 x4,75+2,856 x 2,0)x1,97+5,45x1,76 =25,17( T/m2)
- So sánh bảng tính trên và Rtc ta nhận thấy :
σ tb

tc

2

< R = 25,17 (T/m ) ;

hoặc :

σ max

=26,10 < Rtc *1,2= 30,20 (T/m2)



Vậy kích thước móng đập như thiết kế, nền đảm bảo chịu tải, không bị phá hoại.
5.2. TÍNH TOÁN KIỂM TRA ỔN ĐỊNH CHO NHÀ MÁY BƠM.
5.2.1. Nội dung kiểm tra.
 Kiểm tra ổn định lât.
 Kiểm tra ổn định trượt phẳng.
 Kiểm tra sức chịu tải của đất nền.
5.2.2. Trường hợp kiểm tra.
 TH1: Thi công hoàn thành, nước ngầm thượng lưu 4,0m , nước ngầm hạ lưu 2,0m ;
trong bể chưa chứa nước.
 TH2: Thi công hoàn thành, trong bể đã chứa nước, không có nước ngầm, có tải trọng
gió đẩy từ thượng lưu.
5.2.3. Các chỉ tiêu thiết kế.
-

-

γW

ϕ = 18055'

Nền đá phong hóa mạnh có
=1.97 T/m3,
, C= 1.76 (T/m2)
Cấp công trình : cấp IV
Hệ số tổ hợp tải trọng :
• nc=1,00 với tổ hợp tải trọng cơ bản.
• nc=0,90 với tổ hợp đặc biệt.
• nc=0,95 với tổ hợp tải trọng trong thời kỳ thi công.
Hệ số tin cậy : Kn= 1,15 ứng với công trình cấp IV.
Hệ số vượt tải được chọn theo QCVN 04-05:2010/BNNPTNT
• n = 0,95 đối với trọng lượng bản thân.
Trang 30

Thuyết minh ĐATN

Nâng cấp, cải tạo hệ thống cấp nước khu vực đỉnh Bà Nà

• n= 1,0 áp lực nước.
- Hệ số điều kiện làm việc : m=1.
5.2.4. Tính toán xác định kích thước nhà máy bơm.
5.2.4.1. Nhà trạm bơm chính ( đầu mối ).
 Bể chứa ( 02 giai đoạn ).
- Chiều rộng bể : B= 2 x 0,3+2 x D +1,2 = 0,6+0,6+1,5=2,4 (m)
- Chiều dài bể : L= 0,5+2 x D+1,0+Bsc = 0,5+0,6+1,0+2=4,1 (m)

- Thể tích bể chứa :Wchứa 42,0 m3.

Từ trên ta chọn kích thước bể chứa (tầng nhà trạm bơm): B*L*H=2,5*4,0*5,0 (m).
 Nhà trạm ( 02 giai đoạn )
- Bố trí trên bể chứa ( tầng hai nhà trạm ): kích thước B*H như kích thước bể chứa ;
- Chiều cao nhà H =
5.2.4.2. 03 nhà trạm bơm trung gian.
 Bể chứa : ( 02 giai đoạn ) :
- Kích thước bể chứa bố trí như trạm bơm chính (đầu mối)
 Nhà trạm : ( 02 giai đoạn ) :
- Chiều cao nhà H=
5.2.5. Lực tác dụng lên nhà trạm.
- Trọng lượng bản thân bể, nhà trạm.\
- Áp lực đất, nước thượng và hạ lưu nhà trạm.
- Áp lực đẩy nổi, thấm từ dưới lên.

Trang 31

Thuyết minh ĐATN

STT
1

2

Nâng cấp, cải tạo hệ thống cấp nước khu vực đỉnh Bà Nà

Tên lực
Bản thân bể
Bản đáy bể G1
Chân khay G2
Chân khay G3
Chân khay G3'
Chân khay G4
Chân khay G5
Chân khay G5'
Chân khay G6
Chân khay G7
Chân khay G7'
Nhà trạm
Trụ
Tường gạch

Hệ số
vượt tải n

Lực tác dụng
TH1
↓ (T)
→ (T)

TH2
↓ (T)
→ (T)

8,86
1,10
1,10
2,72
0,21
0,21
0,41
3,94
3,94
10,50

8,86
1,10
1,10
2,72
0,21
0,21
0,41
3,94
3,94
10,50

0,38
0,38
4,99
4,99

0,38
0,38
4,99
4,99

1,05

1,05

Trang 32

Thuyết minh ĐATN

3
4
5
6
7
8
9
10
11

STT
1

2

13,64
6,72
2,10
7,20

13,64
6,72
2,10
2,40
55,0

Sàn mái
Thiết bị
1,05
Người bộ hành
1,20
Tải trọng nước trong bể
Áp lực đất thượng lưu
1,20
12,0
12,0
Áp lực đất hạ lưu
1,20
-6,0
-6,0
Áp lực đẩy nổi
1,00
-27,00
Áp lực thấm
1,00
-13,50
Áp lực gió đẩy
8,86
1,9
Áp lực gió hút
1,10
1,4
Tổng các lực tác dựng/ m ngang
10,96
2,00
41,19
3,12
Kết quả
Ktruot= 8,04 Ktruot=
11,46
Cánh tay đòn
Momen đối với điểm A (chân hạ lưu)
Tên lực
d (m)
TH1 (T.m)
TH2 (T.m)
TH1
TH2
Mcl
Ml
Mcl
Ml
Bản thân bể
Bản đáy bể G1
2,25
2,25
19,93
19,93
Chân khay G2
0,20
0,20
0,22
0,22
Chân khay G3
4,30
4,30
4,74
4,74
Chân khay G3'
2,25
2,25
6,12
6,12
Chân khay G4
0,45
0,45
0,09
0,09
Chân khay G5
4,05
4,05
0,84
0,84
Chân khay G5'
2,25
2,25
0,93
0,93
Chân khay G6
0,20
0,20
0,79
0,79
Chân khay G7
4,30
4,30
16,93
16,93
Chân khay G7'
2,25
2,25
23,63
23,63
Nhà trạm
Trụ
0,10
0,10
0,04
0,04
Tường gạch

3

Nâng cấp, cải tạo hệ thống cấp nước khu vực đỉnh Bà Nà

Sàn mái
Thiết bị

4,40
0,10
4,40
2,25
2,25
1,50

4,40
0,10
4,40
2,25
2,25
1,50

1,66
0,50
21,95
30,69
15,12
3,15

1,66
0,50
21,95
30,69
15,12
3,15
Trang 33

Thuyết minh ĐATN

Nâng cấp, cải tạo hệ thống cấp nước khu vực đỉnh Bà Nà

4 Người bộ hành
2,25
5 Tải trọng nước trong bể
6 Áp lực đất thượng lưu
2,50
7 Áp lực đất hạ lưu
1,67
8 Áp lực đẩy nổi
2,25
9 Áp lực thấm
3,00
10 Áp lực gió đẩy
11 Áp lực gió hút
Tổng mô mem tác dung/m ngang
Kết quả
5.2.6.Kiểm tra ổn định lật của nhà trạm.

2,25
2,25
2,27
1,43

5,40
123,75
30,07

10,02

27,26
8,62

60,75
40,50
6,90
6,90
57,85
Klat=
K cp =

Đập tràn ổn định lật nếu thỏa mãn điều kiện :
Theo bảng tổng hợp kết quả tính toán :
- TH1 : Klật = 1,32 > Kcp =1,1
- TH2 : Klật = 5,66 > Kcp =1,1

Vậy nhà trạm đảm bảo điều kiện ổn định lật.
5.2.7. Kiểm tra ổn định trượt của nhà trạm.
Đập đảm bảo điều kiện ổn định trượt :
K=

16,20

∑M
∑M

g
t



43,77
1,32

nc K n
m

V . f + B.C
≥ K cp = 1,1
H

=

95,03
Klat=

0,95 x1,15
= 1,10
1

(5.5)

Trong đó :
• V- tổng các lực thẳng đứng tác dụng lên đập
• H- tổng các lực nằm ngang tác dụng lên đập
• B- chiều rộng đáy tường
• f, C- các đặc trưng chống trượt giữa đáy tường và nền.
với f=0,65 và C=1,76 T/m2.
Theo kết quả tính toán ta được :
- TH1 : Ktrượt = 8,04 > Kcp = 1,1
- TH2 : Ktrượt = 11,46 > Kcp = 1,1

Vậynhà trạm đảm bảo điều kiện ổn định trượt phẳng.

Trang 34

13,20
9,90
16,79
5,66

Thuyết minh ĐATN

Nâng cấp, cải tạo hệ thống cấp nước khu vực đỉnh Bà Nà

5.2.8. Kiểm tra khả năng chịu tải của đất nền.
-

tc

Cường độ chịu tải của đất nền : R = (A.b+ B.h)
Công thức tính ứng suất pháp :
G 6. M
σ min = ∑ − ∑
bi
bi

G 6. M
σ max = ∑ + ∑
bi
bi

γo

+D.Ctc ( T/m2)

(5.6)

(T/m2)

(5.7)

(T/m2)

(5.8)

Trong đó:
• Tổng G : Tổng các lực thằng đứng
• Tổng M : Tổng mô men đối với trọng tâm mặt cắt
Lực tác dụng tương tự như phần tính ổn định, riêng momen là lấy đối với trọng tâm
đáy.
Bảng: Tính giá trị momen đối với trọng tâm đáy.
STT
1

2

Tên lực
Bản thân bể
Bản đáy bể G1
Chân khay G2
Chân khay G3
Chân khay G’3
Chân khay G4
Chân khay G5
Chân khay G’5
Chân khay G6
Chân khay G7
Chân khay G’7
Nhà trạm
Trụ
Tường gạch

Hệ số
vượt tải
n

Cánh tay đòn
d (m)

Momen
TH1
TH2

TH1

TH2

∑M

∑M

2,25
0,20
4,30
2,25
0,45
4,05
2,25
0,20
4,30
2,25

2,25
0,20
4,30
2,25
0,45
4,05
2,25
0,20
4,30
2,25

19,93
0,22
4,74
6,12
0,09
0,84
0,93
0,79
16,93
23,63

19,93
0,22
4,74
6,12
0,09
0,84
0,93
0,79
16,93
23,63

0,10
4,40
0,10
4,40

0,10
4,40
0,10
4,40

0,04
1,66
0,50
21,95

0,04
1,66
0,50
21,95

1,05

1,05

Trang 35

Thuyết minh ĐATN

3
4
5
6
7
8
9
10
11
TỔNG
-

Nâng cấp, cải tạo hệ thống cấp nước khu vực đỉnh Bà Nà

Sàn mái
Thiết bị
Người bộ hành
Tải trọng nước trong bể
Áp lực nước thượng lưu
Áp lực đất hạ lưu
Áp lực đẩy nổi
Áp lực thấm
Áp lực gió đẩy
Áp lực gió hút

1,20
1,20
1,00
1,00

2,50
1,67
2,25
3,00

2,25
2,25
1,50
2,25
2,25
2,27
1,43

30,69
15,12
3,15
16,20

30,69
15,12
3,15
5,40
123,75
27,26
8,62

30,07
10,02
60,75
40,05

6,90
6,90

13,20
9,90
78,25

14.08

Tính ứng suất đập :
Trường hợp

-

1,05
1,20

2,25
2,25
1,50
2,25

σ max

2

TH1

(T/m )
2,92

TH2

7,79

σ min

2

(T/m )
0,25
4,15

σ tb

(T/m2)
1,59
5,97

Tính cường độ chịu tải tiêu chuẩn của nền móng.
γo

tc

R = (A.b+ B.h) +D.Ctc = (0,462 x4,5+2,856 x 2,0)x1,97+5,45x1,76 =27,75( T/m2)
- So sánh bảng tính trên và Rtc ta nhận thấy :
σ tb

tc

2

=5,97< R = 27,75 (T/m ) ;

hoặc :

σ max

=7,75 < Rtc *1,2= 33,3 (T/m2)



Vậy kích thước móng nhà trạm như thiết kế, nền đảm bảo chịu tải, không bị phá
hoại.
5.3. Đường ống dẫn nước thô D150 .
5.3.1. Các thông số đường ống.
Dựa vào mặt bằng bố trí đường ống và các mố đỡ, tải trọng tác động, chọn sơ đồ
tính toán đường ống là dầm liên tục 2 đầu conson với các thông số chính.
Đường ống thép không gỉ D150 dày 3,96mm, dầm liên tục 2 nhịp, 2 đầu coson với
chiều dài mỗi nhịp 9m, chiều dài đầu conson 6m.
Modun đà hồi của thép E = 2,1.106 kG/cm2
Trang 36

Thuyết minh ĐATN

Nâng cấp, cải tạo hệ thống cấp nước khu vực đỉnh Bà Nà

Diện tích tiết diện đường ống : S = 19,15 cm2
5.3.2. Tải trọng.
Bao gồm :
- Tính tãi : TT ( tải trọng bản thân đường ống, hệ số vượt tải k=1,1 )
- Hoạt tải : HT ( tải trọng do dòng chảy trong đường ống, hệ số vượt tải k=1,8 ).
Tên tải trọng
Bản thân đường ống

Giá trị tiêu
chuẩn
15,036

Đơn vị
kG/m

Hệ số vượt
tải
1,1

Tổng tính tãi qtt
Hoạt tải qht

Giá trị tính
toán
16,5
16,5

17,7

kG/m

1,8

31,8

Tổng tải trọng tác dụng lên đường ống : q=TT + TH = 48,3 kG/m.
5.3.3. Sơ đồ và kết quả tính toán.

Trang 37