Tải bản đầy đủ
…..TÍNH TOÁN CỐT THÉP.

…..TÍNH TOÁN CỐT THÉP.

Tải bản đầy đủ

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Thiết kế hồ chứa

Chọn mặt cắt qua B là mặt cắt có giá trị mômen căng ngoài lớn nhất để tính toán và
bố trí cốt thép phía ngoài trần cống:
MB = 45,95 (KN.m)=4,595 (T.m); QB = 146,87 (KN)=14,687 (T);
NB = 158,24 (KN)=15,824 (T)
* Với thành bên:
Chọn mặt cắt qua A là mặt cắt có giá trị mômen căng ngoài lớn nhất để tính toán và
bố trí cốt thép phía ngoài thành bên:
MA = 48,45 (KN.m)=4,845 (T.m); QA = 173,31 (KN)=17,331 (T);
NA = 167,03 (KN)=16,703 (T).
Chọn mặt cắt qua H là mặt cắt có giá trị mômen căng trong lớn nhất để tính toán và
bố trí cốt thép phía trong thành bên:
MH = 35,69 (KN.m)=3,569(T.m); QH = 1,89 (KN)=0,189(T),
NH = 156,95 (KN)=15,695 (T).
* Với đáy cống:
Chọn mặt cắt qua D là mặt cắt có giá trị mômen căng ngoài lớn nhất để tính toán và
bố trí cốt thép phía ngoài đáy cống:
MD = 48,45 (KN.m)=4,845(T.m); QD = 159,03 (KN)=15,903(T),
ND = 173,31 (KN)=17,331 (T).
9.5.2 Tính toán cốt thép dọc chịu lực.
9.5.2.1. Tính toán và bố trí cốt thép cho trần cống.
a. Mặt cắt B:
Giá trị nội lực tại mặt cắt B:
MB = 4,545 (T.m); QB = 14,687 (T); NB = 15,824 (T).
Tiết diện tính toán là hình chữ nhật có các kích thước (bxh) = 100 x 40(cm).
Trình tự tính toán cốt thép cho mặt cắt như sau:
Qua tải trọng tác dụng vào tiết diện ta thấy đây là cấu kiện chịu kéo lệch tâm.
* Xét ảnh hưởng uốn dọc:
l0 0,5.B
=
= 1,75 < 10. Do đó bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc, η= 1.
h
h

Trang 176

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư
Độ lệch tâm: e0 =

Thiết kế hồ chứa

M
4,545
=
= 0,287 (m)
N 15,824

Ta thấy ηe0 = 0,287 m > 0,3h0 = 0,3.(0,4 - 0,04) = 0,108 m nên cấu kiện là cấu kiện
chịu nén lệch tâm lớn.
• Sơ đồ ứng suất:
Trong đó:
+ e: Là khoảng cách từ điểm đặt của lực nén dọc N đến trọng tâm cốt thép chịu kéo
Fa.
e = ηe0 + 0,5h – a = 1.0,287 + 0,5.0,4 – 0,04 = 0,447m = 44,7cm.
+ e’: Là khoảng cách từ điểm đặt của lực nén dọc N đến trọng tâm cốt thép chịu nén
Fa’.
e’ = ηe0 – 0,5h + a’ = 1.0,287 – 0,5.0,4+ 0,04 = 0,127 m = 12,7cm.

Hình 8-20: Sơ đồ ứng suất để tính cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn.
* Công thức cơ bản:
Phương trình cân bằng hình chiếu:
kn .nc.N. η.mb .Rn .b.x + ma. Ra’.Fa’ – ma. Ra .Fa
Phương trình cân bằng mômen đối với các điểm của hợp lực cốt thép Fa
kn.nc. N.e. η. mb.Rn.b.x .(h0-x/2) + ma.Ra’.Fa’ .(ho – a’)
Chọn x = αo.ho (α = αo, A = Ao).
Tra phụ lục 11- Giáo trình BTCT ta được hệ số giới hạn αo = 0,6.

Trang 177

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Thiết kế hồ chứa

Ao = αo.(1 - 0,5. αo) = 0,42.
Fa ' =

kn .nc .N .e − mb .Rn .b.h02 . Ao
ma .Ra' .(ho − a ')

Thay giá trị vào ta có:
1,15.0,95.15824.44,7 − 1.90.100.36 2.0,42
F =
= -43,41 (cm2)
1,1.2700.(36 − 4)
'
a

Vì Fa’ < 0 nên ta chọn Fa’ theo điều kiện sau:
+ Điều kiện về hàm lượng cốt thép: Fa’ = µmin.b.ho
Với µmin: Hàm lượng cốt thép tối thiểu phụ thuộc vào độ mảnh cấu kiện ηb
λb =

lo
h

Trong đó:
lo: là chiều dài tính toán cấu kiện.
b: là cạnh nhỏ nhất của tiết diện.
=> λb =

0,5.1, 4
= 1,75. Tra bảng 4-1 sách kết cấu BTCT ta có µmin = 0,05%
0, 4

Khi đó Fa’ = 0,0005.100.36 = 1,8 cm2
+ Điều kiện cấu tạo: chọn Fa’ = 5φ12 = 5,65 cm2.
Vậy ta chọn Fa' = 5φ12, khoảng cách giữa các thanh cốt thép là 25 (cm)
Bài toán trở thành xác định Fa khi biết Fa' và các điều kiện khác.
Tính lại A:
Đặt A = α.( 1- 0,5.α )

k n .n c .N.e − m a .R a' .Fa' .(h 0 − a ')
Ta có: A =
m b .R n .b.h 02
=

1,15.0,95.15824.44,7 − 1,1.2700.5,65.32
=0,02
1.90.100.36 2

⇒ α = 1 − 1 − 2 A = 0,02

Trang 178

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư
Ta thấy:
⇒ Fa =
=

Thiết kế hồ chứa

2.a '
< α < α0
h0

1
(mb .Rn .b.h0 .α + ma Ra' Fa' − k n nc N )
m a Ra

1
(1.90.100.36.0.02 + 1,1.2700.5,65 − 1,15.0,95.15824)
1,1.2700

= 2,01(cm 2 )

So sánh Fa > µmin.b.h0 = 1,8 cm2: Thoả mãn yêu cầu đặt ra.
Điều kiện cấu tạo: Chọn Fa = 5φ12 = 5,65cm2.
Ta thấy 5φ12 > Fa > µmin bh0 = 1,8 cm2 nên diện tích thép tính ra đạt yêu cầu. Chọn
thép bố trí theo yêu cầu cấu tạo Fa = 5φ12 = 5, 65 cm2, khoảng cách các thanh cốt thép là
25cm.
Vậy bố trí cốt thép phía ngoài cống là 5φ14, khoảng cách giữa các thanh là 25cm.
b.Mặt cắt H.
Giá trị nội lực tại mặt cắt E: MH = 3,569 (T.m); QH = 0,189 (T), NH= 15,695 (T).
Tiến hành tính toán tương tự như mặt cắt B ta được kết quả như sau:
e0 =

M
3,569
=
= 0,206 >
N 17,331
0,3.h0 = 0,3.(0,4 - 0,04) =0,108m nên cấu kiện chịu nén

lệch tâm lớn.
Tính toán cốt thép:

Trang 179

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Thiết kế hồ chứa

Hình 8-21: Sơ đồ ứng suất để tính cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn.
Tính toán tương tự như trên ta chọn bố trí cốt thép theo điều kiện cấu tạo ta chọn F
a

’= Fa = 5φ12 = 5, 65 (cm2), khoảng cách giữa các thanh cốt thép là 25cm.

c. Các mặt cắt khác.
Các mặt cắt khác cũng tính tương tự mặt cắt B ta có giá trị tính toán như bảng sau:

Bảng 8-5: Bảng tính toán cốt thép dọc tại các mặt cắt
Fa

Fa' (tính

Fa'

toán)

(chọn)

(m) (m)

(cm2)

(cm2)

B 4.545 15.824 0.27 0.43 0.11 0.36

-41.95

5.65 0.058 0.059 2.454 5.65

A 4.845 17.331 0.21 0.37 0.05 0.36

-40.54

5.65 0.069 0.072 1.412 5.65

H 3.569 15.695 0.06 0.22 0.10 0.36

-53.68

5.65

D 4.845 17.331 0.26 0.42 0.10 0.36

-41.57

5.65 0.061 0.063 2.443 5.65

Mặt

M

N

e0

e

e'

ho

A

α

cắt
(T.m)

(T)

(m)

(m)

(tính
toán)

Fa
(chọn)

(cm2) (cm2)

-104.4 5.65

Vậy kết quả cốt thép dọc chịu lực của cống ngầm như sau:
Bảng 8-6: Cốt thép bố trí theo phương ngang cống.
Cốt thép phía trong cống
Diện tích
Khoảng
Loại
thép
(cm2)
cách (cm)
Trần cống
5,65
25
φ12
Thành cống
5,65
25
φ12
Đáy cống
5,65
25
φ12
Thành phần

Trang 180

Cốt thép phía ngoài cống
Diện tích
Khoảng
Loại
thép
(cm2)
cách (cm)
7,69
25
φ14
7,69
25
φ14
7,69
25
φ14

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Thiết kế hồ chứa
TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Giáo trình thuỷ công, tập I + II, NXB Xây dựng - 2005.
[2]. Đồ án môn học thuỷ công Trường Đại Học Thuỷ Lợi - 2004.
[3]. Giáo trình thuỷ lực, tập I + II, NXB Nông nghiệp - 2006.
[4]. Bài tập thuỷ lực, tập I + II.
[5]. Các bảng tính thủy lực, NXB Xây dựng - 2005.
[6]. Giáo trình thuỷ văn công trình NXB Nông nghiệp - 1993.
[7]. Công trình tháo lũ trong đầu mối công trình thủy lợi, NXB Xây dựng - 2005.
[8]. Thiết kế đập đất - Nguyễn Xuân Trường – Xuất bản 1972.
[9]. Sổ tay tính toán thủy lực, NXB Nông Nghiệp.
[10]. Các quy định chủ yếu về thiết kế,QCVN 0405 : 2012.
[11]. Quy phạm thiết kế đập đất đầm nén, TCVN 8216 - 2009.
[12]. Yêu cầu kỹ thuật tính toán Thủy lực đập tràn TCVN9147 – 2012.
[13]. Tải trọng và lực tác dụng lên công trình do sóng và tàu TCVN 8421 – 2010.
[14]. Yêu cầu kỹ thuật tính toán thuỷ lực cống dưới sâu TCVN 9151 – 2012.
[15]. Nền các công trình thuỷ công TCVN 4253 – 2012.
[16]. Giáo trình cơ học đất, Trường đại học thuỷ lợi,NXB Xây Dựng 2003.
[17]. Quy trình tính toán thủy lực công trình xả kiểu hở và xói lòng dẫn bằng đá do dòng
phun, 14 TCVN 8420 – 2010
[18]. Hệ thống kênh tưới – Yêu cầu thiết kế TCVN 4118 – 2012.

Trang 181

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Thiết kế hồ chứa
i. PHỤ LỤC I : TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐẬP ĐẤT.

Phụ lục I-1: Sơ đồ xác định hệ số ổn định K2 cho cung trượt tâm O2

O2

80

Trang 182

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Thiết kế hồ chứa

Tên
dải

b
6
5
4
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4

Z1
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8

K=1,46

Trang 183

Z2
4.5
2.8
1.7
1.1
0.7
0.4
0.1
0.7
0.6
0.5
0.4

Z3
8.8
13.8
17
18.6
18.4
16.5
14.6
12.7
10.8
8.8
5.8

1
2.2
2.1
1.9
1.1

sin∝
cos ∝
Gn
Tn
Nn
Ln
hn
Wn
tan ϕ
0.6
0.800
212.460
127.476 169.968
10.000
8.80 88.000
0.466
0.5
0.866
266.054
133.027 230.410
9.238 13.80 127.479
0.466
0.4
0.917
300.166
120.066 275.106
8.729 17.00 148.388
0.466
0.3
0.954
316.433
94.930 301.858
8.386 18.60 155.985
0.466
0.2
0.980
306.910
61.382 300.709
8.165 18.40 150.235
0.466
0.1
0.995
289.227
28.923 287.777
8.040 17.50 140.705
0.577
0
1.000
275.065
0.000 275.065
8.000 16.80 134.400
0.577
-0.1
0.995
252.214
-25.221 250.949
8.040 14.80 118.996
0.577
-0.2
0.980
216.565
-43.313 212.189
8.165 12.70 103.695
0.577
-0.3
0.954
168.748
-50.624 160.975
8.386
9.90 83.024
0.577
-0.4
0.917
99.571
-39.828
91.259
8.729
5.80 50.627
0.466
406.817

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Thiết kế hồ chứa

Phụ lục I-2: Sơ đồ xác định hệ số ổn định K3 cho cung trượt tâm O3

O3

81.5

Trang 184

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Tên
dải
6
5
4
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4

b
8.15
8.15
8.15
8.15
8.15
8.15
8.15
8.15
8.15
8.15
8.15
K=1,53

Trang 185

Z1
3.4
2.2
1.4
1
0.7
0.3
0.1
0.6
0.6
0.5
0.4

Z2
2
7.8
11.5
13.8
15
15.4
14.6
12.9
11.1
9.4
6.8

Thiết kế hồ chứa

Z3

0.4
1.1
1.1
0.5

sin∝
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
-0.1
-0.2
-0.3
-0.4

cos ∝
0.800
0.866
0.917
0.954
0.980
0.995
1.000
0.995
0.980
0.954
0.917

Gn
87.379
163.116
210.876
242.128
256.967
257.094
247.948
240.683
211.196
170.983
117.820

Tn
52.428
81.558
84.351
72.639
51.393
25.709
0.000
-24.068
-42.239
-51.295
-47.128
203.347

Nn
69.904
141.262
193.271
230.976
251.775
255.805
247.948
239.476
206.929
163.107
107.984

Ln
10.188
9.411
8.892
8.544
8.318
8.191
8.150
8.191
8.318
8.544
8.892

hn
2.00
7.80
11.50
13.80
15.00
15.40
15.00
14.00
12.20
9.90
6.80

Wn
20.375
73.404
102.262
117.901
124.771
126.142
122.250
114.675
101.480
84.581
60.468

tan ϕ
0.466
0.466
0.466
0.466
0.466
0.466
0.577
0.577
0.577
0.577
0.466

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Thiết kế hồ chứa

Phụ lục I-3: Sơ đồ xác định hệ số ổn định K4 cho cung trượt tâm O4

O4

83

Trang 186