›
›

Đồ án tốt nghiệp ngành Kỹ thuật công trình - Hoàng Đỗ Minh Trí

docx 41 trang ngocly 3470
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án tốt nghiệp ngành Kỹ thuật công trình - Hoàng Đỗ Minh Trí", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • docxdo_an_tot_nghiep_nganh_ky_thuat_cong_trinh_hoang_do_minh_tri.docx

Nội dung text: Đồ án tốt nghiệp ngành Kỹ thuật công trình - Hoàng Đỗ Minh Trí

  1. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 1 Ngành kỹ thuật cơng trình II. TÍNH THỦY LỰC, TIÊU NĂNG, THẤM, 1. Vẽ sơ đồ và trình bày cách tính khẩu diện cống hoặc kiểm tra khẩu diện cống? + Sơ đồ tính MNTL MNHL Zhp H -2.50 h -2.50 hn hh P=0 20m Sơ đồ chảy qua đập tràn đỉnh rộng + Điều kiện để cống làm việc như đập tràn đỉnh rộng Theo mục 3.1, QPTL C8-76, điều kiện làm việc như đập tràn đỉnh rộng: (2÷3)H < L < (8÷10)H Trong đĩ: + H: chiều sâu dịng chảy vào trên ngưỡng (m) Bài tốn tưới: H = Zbiển - Zđk Bài tốn tiêu: H = Zđồng - Zđk + L: chiều dài ngưỡng, chọn sơ bộ L = 20m + Điều kiện chảy ngập Theo mục 3.4, QPTL C8-76 chảy ngập khi: h nH n 0 Trong đĩ: + h n : chiều sâu nước hạ lưu kể từ ngưỡng cống (m) + H0 : cột nước trước cống, cĩ xét đến lưu tốc tới gần (m) 2 αV0 H 0 H 2g + H : cột nước thượng lưu cống kể từ đỉnh ngưỡng (m) + V0 : lưu tốc tới gần, V0 Q/ΩT (m/s) + n : hệ số ngập, nằm trong phạm vi 0,75 ≤ n ≤ (0,83÷0,87). Theo R.R.Tsugaep, n=f(v H ,m ). Trong đĩ, m là hệ số lưu lượng cịn v H = Bh n /Ω H . Tra hình 3-4 (Thiết kế cống – Nhà xuất bản nơng nghiệp – 1988) tìm n. Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  2. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 2 Ngành kỹ thuật cơng trình + Lưu lượng tháo qua cống Chảy khơng ngập: Q m.ε b. 2.g.H3/2 0  0 Trong đĩ: + Q: lượng tháo qua cống (m3/s) + m: hệ số lưu lượng lấy gần đúng theo Cu-min, bảng 14-3 bảng tra thủy lực, với cửa vào tương đối thuận và cĩ tường cánh thẳng thu hẹp dần m = 0,34÷0,36. Chọn m=0,35. + ε0 : hệ số co hẹp bên do các mố trụ gây nên, tính theo cơng thức Σb 7,5 ε 0 1 Σb Σd 7,5 0 +  b : tổng bề rộng qua nước của các khoang cống (m) + H 0 : cột nước tràn cĩ kể đến lưu tốc tới gần (m) + g=9,81 (m/s2): gia tốc trọng trường Chảy ngập: - Lưu lượng tháo qua cống: Q . .h . b. 2g.(H h ) n g 1  0 1 Trong đĩ: + g : hệ số co hẹp bên, g = 0,5ε0 +0,5 = 0,5.1+0,5 = 1 + n : hệ số lưu tốc trường hợp chảy ngập, phụ thuộc vào hệ số lưu lượng m. Tra theo bảng 14-3 giáo trình thủy cơng tập II ứng với m = 0,35 thì n =0,93 + h1: chiều sâu nước trên ngưỡng cống, h h Z 1 n hp + Z : độ cao hồi phục khi dịng chảy ra khỏi cống, Z ξ .h hp hp hp k + ξ hp : độ cao hồi phục tương đối xác định bởi biểu đồ 20 (QPTL C8-76) phụ thuộc vào hệ số mở rộng v H khi dịng chảy đi xuống hạ lưu và độ ngập tương đối ξ n . B.h v n H Ω H h ξ n n h k αq 2 3 + hk : độ sâu phân giới (m) h k g + q: lưu lượng đơn vị qua cống, q=Q/Bc (m2/s) Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  3. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 3 Ngành kỹ thuật cơng trình + Bc: chiều rộng thơng nước của cống, Bc =7,5m + Tính khẩu diện cống – giả thiết Q và B. Kiểm tra khả năng tháo Chế độ chảy qua cống trong các trường hợp đều là chảy ngập nên lưu lượng tháo qua cống được tính theo cơng thức tính lưu lượng qua đập tràn đỉnh rộng chảy ngập (theo QPTL C8-76) Q . .h . b. 2g.(H h ) kt n g 1  0 1 Kiểm tra: Trong tất cả các trường hợp tính tốn trên, khẩu diện cống đã chọn đều đảm bảo khả năng tháo yêu cầu (Qkt >Q). Kết luận: Khẩu diện cống thỏa mãn. 2. Vẽ sơ đồ và trình bày phương pháp tính tốn tiêu năng hạ lưu cơng trình? + Sơ đồ tính MNTL MNHL H -2.50 -2.50 h''c hh hc P=0 20m Sơ đồ tính tiêu năng Khi đĩ các bước tính tốn tiêu năng của cống như sau: + Bước 1: Xác định trạng thái chảy: Nếu trạng thái chảy là chảy ngập: Nối tiếp sau cống là nước nhảy ngập hoặc khơng cĩ nước nhảy. Nếu trạng thái chảy là chảy khơng ngập: Ta tiếp tục làm bước 2. '' + Bước 2: Xác định hình thức nối tiếp sau cống bằng cách so sánh h c và h h '' Nếu h c >h h : Nối tiếp sau cống là nước nhảy phĩng xa. '' Nếu h c =h h : Nối tiếp sau cống là nước nhảy phân giới. '' Nếu h c <h h : Nối tiếp sau cống là nước nhảy ngập. + Bước 3: Nếu nối tiếp sau cống là nước nhảy phĩng xa, phân giới thì phải thiết kế tiêu năng. Nếu nối tiếp sau cống là nước nhảy ngập thì bố trí tiêu năng theo cấu tạo. Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  4. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 4 Ngành kỹ thuật cơng trình + Cơng thức tính h’c và h”c Xác định hình thức nối tiếp sau cống: So sánh h ''và h . Trước tiên ta tính F c h τc q theo cơng thức : F τc .E 3/2 0 Trong đĩ: +E0 : Năng lượng đơn vị của dịng chảy thượng lưu cống so với đáy kênh hạ lưu. 2 α.V0 E 0 H 2.g + H: Chiều cao cột nước thượng lưu so với đáy kênh hạ lưu α.V 2 Q +0 : Cột nước lưu tốc tới gần. V 2.g 0 ω k +k : Diện tích mặt cắt ướt kênh thượng lưu. + Q: Lưu lượng tiêu năng Q + q: Lưu lượng đơn vị tính tốn q  b + : Hệ số lưu tốc của cống. Đối với đập tràn đỉnh rộng thì lấy bằng 0,95÷ 0,85 ( theo giáo trình Thủy lực tập 2 trang 176). Chọn = 0,95 h τ .E c c 0 h '' τ '' .E c c 0 +τ , τ'' tra phụ lục 15-1 trang 62 – Các bảng tính thủy lực. c c + Tính chiều sâu bể tiêu năng Cĩ thể tính theo các bước sau đây: 1. Tính d gần đúng lần thứ nhất theo biểu thức: d h " - h 1 c h hoặc giả định một trị số xấp xỉ trị số trên. 2. Với chiều sâu d 1 đã chọn, tính độ sâu co hẹp (h c) và độ sâu liên hiệp (h” c) theo cột nước E’0=E0+d1 bằng phương pháp được trình bày ở trên (PP của GS. I.I.Agơrơtskin) 3. Định chiều sâu nước trong bể tiêu năng: h  (h " ) b c Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  5. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 5 Ngành kỹ thuật cơng trình q 2 q 2 4. Tính ΔZ theo CT: z 2g '2 h 2 " 2 h 2ghc  5. Tính chiều sâu d2 (gần đúng lần thứ hai) của bể theo CT: d  (h " ) (h z) 2 c h 6. Nếu giá trị d2 tính ra bằng hay gần bằng giá trị d1 đã chọn thì việc chọn d đã đúng và d2 là độ sâu bể cần đào. Nếu hai giá trị d chưa bằng nhau cần lấy giá trị d2 để tính lại lần nữa theo trình tự trên. + Tính chiều dài bể tiêu năng Trong thiết kế người ta thường dùng các cơng thức kinh nghiệm. Bể tiêu năng quá dài thì khơng cần thiết, nhưng nếu quá ngắn lại cĩ thể khơng hình thành nước nhảy ở trong bể , bể khơng những khơng thực hiện được nhiệm vụ tiêu năng mà dịng chảy vọt ra cĩ thể làm xĩi lở và phá hoại lớp gia cố lịng dẫn hạ lưu sau bể. Chiều dài bể theo cơng thức của GS. M.Đ. Tréctơuxốp: l  .l l b n 1 Với  =0,8 và l1=0 ta cĩ: lb = 0,8ln Tính chiều dài nước nhảy ln theo cơng thức Saphơranét: ln = 4,5h”c + Tính chiều dài sân sau L k q H 2 Trong đĩ: ΔH: chênh lệch mực nước thượng hạ lưu (m) q: Lưu lượng đơn vị cuối sân (m3/s.m) k: hệ số phụ thuộc tính chất đất lịng sơng. Khi lịng sơng là cát mịn, cát pha k=10÷12, đất cát to, đất cĩ tính dính k=8÷9, đất sét cứng k=6÷7. 3. Trình bày cách chọn, bố trí thiết bị tiêu năng. Nêu tác dụng của bể tiêu năng, ngưỡng tiêu năng, sân sau, hố xĩi ? + Bố trí thiết bị tiêu năng Bể tiêu năng phía biển và phía đồng làm bằng bê tơng cốt thép M300, phía dưới cĩ BT lĩt M100 dày 5cm, gia cố bằng cừ tràm. Do đặc điểm làm việc của cống làm việc 2 chiều nên ta bố trí bể tiêu năng ở cả 2 phía. Phía biển làm việc nhiều hơn do vậy kết hợp một phần thân cống phía biển làm bể tiêu năng. Cao trình đáy bể tiêu năng chọn -3.50 m ,thấp hơn cao trình ngưỡng cống 1 m. Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  6. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 6 Ngành kỹ thuật cơng trình Phần cuối phần sân tiêu năng cĩ bố trí lỗ thốt nước và ngưỡng. Các lỗ thốt nước bố trí thành hàng so le và phía dưới cĩ đặt tầng lọc ngược để bảo vệ đất nền khơng bị mất ổn định thấm, khoảng cách giữa các lỗ thốt nước là 2 m. Chiều dài sân tiêu năng theo kết quả thí nghiệm mơ hình Lb = 12m. Chiều dày bể tiêu năng t = 0,5m (theo mục 6.3.4) Nhằm tăng độ mở cửa van, ở bể tiêu năng phía đồng thiết kế thêm 1 ngưỡng trong bể tiêu năng. + Tác dụng của các kết cấu tiêu năng: bể tiêu năng, ngưỡng, sân sau, hố xĩi Bể tiêu năng: Tiêu năng và bảo vệ lịng kênh sau cống. Chiều dài bể: L1=(2÷3,5)ΔH ΔH: chênh lệch mực nước thượng hạ lưu. Chiều dày sân tiêu năng theo cơng thức Đơmbrơpxki: t 0,15v h 1 1 Trong đĩ: t: chiều dày sân v1, h1: lưu tốc và chiều sâu dịng chảy trước nước nhảy. Chiều dày khoảng 0,5-1,5m. Ngưỡng: Nhằm tăng độ mở cửa van, ở bể tiêu năng phía đồng thiết kế thêm 1 ngưỡng trong bể tiêu năng. Sân sau: Sân sau cĩ tác dụng tiêu hao bớt phần năng lượng cịn lại sau khi đi qua bể tiêu năng, bảo vệ lịng kênh. Hố xĩi: Để đảm bảo phân bố lại dịng chảy, tiêu hao hết năng lượng, phịng chống xĩi lở ở phía hạ lưu ta cần làm thêm hố phịng xĩi ở sau sân sau. 4. Trình bày các phương pháp tính thấm dưới đáy cơng trình? Phương pháp nào cho kết quả tin cậy nhất? + Sự cần thiết phải tính thấm Do cĩ sự chênh lệch mực nước thượng hạ lưu, nền và 2 bên bờ cĩ tính thấm nước nên sẽ xuất hiện dịng thấm dưới đáy và 2 bên cơng trình. Ta phải tiến hành giải bài tốn thấm nhằm mục đích: Xác định lưu lượng thấm q Lực thấm tác dụng lên đáy cơng trình Wt Gradient thấm trung bình và gradient thấm cục bộ ở cửa ra để tiến hành kiểm tra độ bền thấm chung và độ bền thấm cục bộ. + Các giả thiết cơ bản Lời giải lý thuyết của bài tốn thấm cĩ áp được đưa ra trên cơ sở một số giả thiết cơ bản đơn giản hĩa mơi trường thấm và dịng thấm. Các giả thiết đĩ như sau: Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  7. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 7 Ngành kỹ thuật cơng trình  Đất nền là mơi trường đồng nhất đẳng hướng  Nước chứa đầy miền thấm và khơng ép co được  Dịng thấm ổn định  Dịng thấm chảy tầng và tuân theo định luật Darcy v k.J Trong đĩ: v: Lưu tốc thấm bình quân trên m/c ướt k: Hệ số thấm của đất J: Gradien thủy lực Đối với các bài tốn thấm cĩ áp, cịn cĩ 2 giả thiết bổ sung:  Trong miền thấm khơng cĩ điểm tiếp nước và điểm rút nước  Bài tốn thấm phẳng + Các phương pháp tính thấm Hiện nay cĩ rất Cĩ nhiều phương pháp tính thấm như: _Tính thấm bằng phương pháp giải tích:  Phương pháp cơ học chất lỏng (N.N.Pavlopxki)  Phương pháp cơ học chất lỏng gần đúng: Do Trugaep đã phát triển phương pháp phân đoạn của N.N.Pavlopxki thành phương pháp hệ số sức kháng.  Phương pháp tỉ lệ đường thẳng: Do Blai đề xướng sau đĩ Len đã đề xuất việc cải tiến phương pháp của Blai cho phù hợp với thực tế hơn. _Tính thấm bằng phương pháp sử dụng lưới thấm: Trong phương pháp này cĩ thể xây dựng lưới thấm bằng các phương pháp khác nhau như:  Phương pháp giải tích  Phương pháp thí nghiệm tương tự điện  Phương pháp thí nghiệm trên mơ hình khe hẹp  Phương pháp vẽ lưới thấm bằng tay. _Tính thấm bằng phương pháp số:  Phương pháp sai phân.  Phương pháp phần tử hữu hạn Các phương pháp phổ biến nhất: Phương pháp tỉ lệ đường thẳng của Lane Phương pháp hệ số sức kháng của Trugaep Phương pháp vẽ lưới thấm bằng tay. Phương pháp vẽ lưới thấm bằng tay cĩ độ chính xác cao hơn so với phương pháp tỉ lệ đường thẳng, lưới thấm vẽ càng dày thì mức độ chính xác khi tính càng cao. Mức độ chính xác của phương pháp phụ thuộc vào trình độ và kinh nghiệm của người vẽ, nĩi chung cĩ thể đạt được độ chính xác yêu cầu của bài tốn kỹ thuật. Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  8. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 8 Ngành kỹ thuật cơng trình 5. Trình bày phương pháp kiểm tra ổn định thấm bằng phương pháp tỉ lệ đường thẳng? + Sơ đồ tính MNTL MNHL H -2.70 -2.50 -3.50 -3.50 -3.50 A 5 0 R 0 5 B H I P C G O D E F J K L M N 500 5050 60 60 120 600 240 800 60 60 5050 500 Sơ đồ xác định chiều dài đường viền thấm + Các cơng thức Xác định chiều dài đường viền thấm tính tốn Ltt (m) Theo phương pháp Lane thì dọc theo đoạn đường viền thẳng đứng, mức độ tiêu hao cột nước thấm lớn hơn so với đoạn đường viền nằm ngang. Chiều dài đường viền thấm được xác định như sau : L n Ltt = Lđ + m Trong đĩ: + Lđ : Chiều dài tổng cộng của các đoạn thẳng đứng và các đoạn xiên cĩ gĩc nghiêng 450 so với phương ngang (m) L = LAB + LCD + LFG + LKL + LNO + LPR + Ln : Chiều dài tổng cộng của các đoạn nằm ngang và các đoạn xiên cĩ gĩc nghiêng 450 so với phương ngang. (m) Ln = LBC + LDE + LEF + LGH + LHI + LIJ + LJK + LLM + LMN + LOP + m : Hệ số hiệu quả tiêu hao cột nước thấm trên các đoạn thẳng đứng so với các đoạn nằm ngang, phụ thuộc vào số hàng cừ cĩ trong sơ đồ đường viền thấm. Khi khơng cĩ hàng cừ thì : m = 1. Kiểm tra độ bền thấm của nền Theo phương pháp này thì để đảm bảo độ bền thấm chung, trị số Ltt phải thỏa mãn điều kiện: L tt C.H (m) Trong đĩ: Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  9. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 9 Ngành kỹ thuật cơng trình + C: Hệ số phụ thuộc vào tính chất của đất nền, theo bảng 2.2 trang 27 giáo trình Thủy cơng tập I với đất sét mềm lấy C =2,2 + H: Chênh lệch cột nước thượng hạ lưu. (m) Xác định áp lực thấm Cột nước thấm tại một điểm nào đĩ cách điểm cuối của đường viền thấm một đoạn Xi: X tt h x .H L tt Trong đĩ: + H: Chênh lệch cột nước thượng hạ lưu (m) + Xtt: Xác định như khi tính Ltt (m) Theo sơ đồ tính thấm, tổng áp lực thấm lên bản đáy cống: h h W W γ . i i 1 L (T/m) th  thi  n 2 2i Trong đĩ: 3 + n : trọng lượng riêng của nước (T/m ) + hi, hi+1: cột nước thấm tại điểm i và i+1 (m) + L2i: Khoảng cách giữa 2 điểm i và i+1. Xác định áp lực thủy tĩnh đẩy ngược Áp lực thủy tĩnh đẩy ngược lên bản đáy cống được xác định theo cơng thức : W W γ .(h t ) L (T/m) tt  tti  n min i tb 2i Trong đĩ : + hmin : cột nước phía mực nước thấp (m) + t i : chiều dày bản đáy cống tại vị trí đang xét. Tính gradien thấm và lưu tốc thấm trung bình - Gradient thấm và lưu tốc thấm trung bình trên đoạn đường viền thẳng đứng là: H J đ L tt H Vđ k. (m/s) L tt - Gradient thấm và lưu tốc thấm trung bình trên đoạn đường viền nằm ngang là: H J n m.Ltt Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  10. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 10 Ngành kỹ thuật cơng trình H Vn k. (m/s) m.Ltt Trong đĩ : K là hệ số thấm đất nền (m/s) Để đảm bảo độ bền thấm cục bộ của nền cần thỏa mãn : J đ J  và J n J  Trong đĩ : + Jđ là gradient thấm trung bình trên đoạn đường viền thẳng đứng + Jn là gradient thấm trung bình trên đoạn đường viền nằm ngang + J  là gradien thấm cho phép J  tra theo biểu đồ Istomina phụ thuộc vào hệ số khơng đều hạt d  60 d10 Phạm vi sử dụng: + Đối với các cơng trình nhỏ, tầng thấm mỏng, đường viền thấm đơn giản, giải theo pp TLĐT cho kết quả chính xác theo yêu cầu kỹ thuật. + Đối với các cơng trình lớn: thường dùng pp TLĐT để sơ bộ kiểm tra chiều dài đường viền thấm trước khi đi vào tính tốn theo các pp chính xác hơn. + Đối với các cơng trình trên nền đá: thường áp dụng pp này để tính tốn áp lực thấm lên đáy cơng trình. 6. Trình bày phương pháp kiểm tra ổn định thấm bằng phương pháp hệ số sức kháng? a) Mơ hình tính Để đơn giản hĩa trong tính tốn nên suy biến mơ hình tính tốn tương tự như sau: Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  11. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 11 Ngành kỹ thuật cơng trình Mơ hình đơn giản hĩa b) Phân đoạn Dùng các đường thế đi qua các điểm đường viền chuyển tiếp từ đoạn thẳng đứng sang đoạn nằm ngang hoặc ngược lại để chia miền thấm thành các bộ phận khác nhau (bộ phận 1, 2, 3, ,9). Phân đoạn trong trường hợp giữ ngọt c) Xác định hệ số sức kháng từng bộ phận Với trường hợp giữ ngọt: Các hệ số sức kháng được xác định theo các biểu thức giải tích. Chúng được rút ra trên cơ sở giải hàng loạt các bài tốn thấm cĩ sơ đồ khác nhau bằng phương pháp cơ học chất lỏng gần đúng. Các cơng thức đĩ cụ thể như sau: Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  12. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 12 Ngành kỹ thuật cơng trình - Bộ phận cửa vào và cửa ra: ζ v,r = 0.44 + ζb + ζc Trong đĩ: ζb _Hệ số sức kháng của bậc (nếu cĩ) a b T a _Chiều sâu của bậc (m) T _Chiều dài tầng thấm phía trước bậc (m) ζc _Hệ số sức kháng của cừ (nếu cĩ) S 0,5. S  1,5. T c S T 1 0,75. T S _Chiều dài cừ (m) T _Chiều sâu tầng thấm phía sau cừ (m) - Bộ phận giữa: ζ g = ζb + ζc Chỉ áp dụng cơng thức trên khi cĩ bậc và cừ và đồng thời thỏa mãn điều kiện: T S 0,5 2 10 và 0 0,8 T1 T2 T1 _Bề dày tầng thấm ở bộ phận ngang phía trước bộ phận đang xét (m) T2 _Bề dày tầng thấm ở bộ phận ngang phía sau bộ phận đang xét (m) - Bộ phận nằm ngang: L 0,5.(S1 S2 ) n T T _Chiều dày tầng thấm trong đoạn tính tốn (m) Chỉ áp dụng cơng thức trên khi chiều dài đoạn đường viền thấm nằm ngang giữa 2 hàng cừ S1, S2 thỏa mãn điều kiện: S S L 1 2 2 Trường hợp ngăn mặn được thực hiện tương tự với chiều ngược lại. d) Áp lực thấm Cột nước thấm tiêu hao qua mỗi bộ phận xác định theo cơng thức: Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  13. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 13 Ngành kỹ thuật cơng trình H h  . i i   i Trong đĩ: H _Cột nước thấm (m) hi _Tổn thất cột nước thấm qua bộ phận thứ i (m)  i _Hệ số sức kháng của bộ phận đang xét i _Tổng hệ số sức kháng tồn miền thấm e) Áp lực thủy tĩnh đẩy ngược Áp lực thủy tĩnh đẩy ngược tác dụng lên bản đáy được tính theo cơng thức: hi = (Zh – Zbđ)×γn Trong đĩ: Zh _Cao trình mực nước hạ lưu (m) Zbđ _Cao trình bản đáy cống của đoạn tính tốn (m) γn _Trọng lượng riêng của nước 3 γn = 1T/m e) Lưu lượng thấm và gradient thấm Lưu lượng thấm đơn vị được tính theo cơng thức H q k. (m3/m.s) i Trong đĩ: K _Hệ số thấm (m/s) H _Cột nước chênh lệch (m) i _Tổng hệ số sức kháng miền thấm f) Gradien thấm Ở phương pháp này chỉ cĩ thể tính được gradien cột nước trung bình trong vùng thấm, theo cơng thức của Viện VNIIG: H J tb T.i Trong đĩ: T _Chiều dày tầng thấm. Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  14. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 14 Ngành kỹ thuật cơng trình Kiểm tra độ bền thấm chung: để đảm bảo độ bền thấm chung cần phải thỏa mãn J tb J k  Trong đĩ: J Tra bảng 2 TCVN 4253_86  k  PP này cĩ ưu điểm khơng cần bảng biểu, đồ thị, các kết quả tính tốn đảm bảo độ chính xác theo yêu cầu thiết kế. 7. Trình bày phương pháp kiểm tra ổn định thấm bằng phương pháp vẽ lưới bằng tay? Các nguyên tắc khi vẽ lưới thấm Lưới thấm hình thành bởi 2 họ đường cong trực giao nhau: + Đường dịng: biểu diễn quỹ đạo của các phần tử nước chuyển động trong miền thấm. + Đường thế: là tập hợp của các điểm cĩ cùng cột nước thấm. + Đường dịng và đường thế tạo thành một lưới cĩ các mắt lưới hình vuơng cong. + Tiếp tuyến của các đường đẳng thế vẽ từ điểm gĩc của đường viền phải trùng với phân giác của gĩc đĩ. Các đường dịng và đường thế giới hạn của lưới thấm. + Đường dịng đầu tiên là đường viền thấm dưới đáy cơng trình. + Đường dịng cuối cùng là mặt tầng khơng thấm nước. + Đường thế đầu tiên là mặt nền thấm phía thượng lưu. + Đường thế cuối cùng là mặt nền thấm phía hạ lưu. + Miền thấm giữa 2 đường thế kề nhau gọi là dải, miền giữa 2 đường dịng kề nhau gọi là ống dịng. Lưới thấm chỉ phụ thuộc vào dạng hình học của miền thấm mà khơng phụ thuộc vào hệ số thấm, cột nước, chiều dịng thấm và kích thước tuyệt đối của cơng trình. Dựa vào các đặc điểm của lưới thấm như đã mơ tả ở trên trên mà ta tiến hành vẽ bằng tay và sửa dần cho đến khi đạt được một lưới thấm trực giao cĩ các mắt lưới hình vuơng cong. Sơ đồ lưới thấm theo hình vẽ cĩ 20 dải và 7 ống dịng. Xác định áp lực thấm Gọi n là số dải của lưới thấm, cột nước thấm qua mỗi dải sẽ là: H ΔH n Cột nước thấm tại một điểm x bất kỳ cách đường thế cuối cùng i dải (i cĩ thể là số thập phân khi x khơng nằm trên một đường thế của lưới) Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  15. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 15 Ngành kỹ thuật cơng trình H h i. (m) x n Trong đĩ: + H: Chênh lệch cột nước thượng hạ lưu (m) + i: Dải thế thứ i (cĩ thể là số nguyên hay thập phân) + n: Số dải thế Xác định lưu lượng thấm Lưu lượng thấm xác định theo cơng thức m q k.H. (m2/s) n Trong đĩ: + K: Hệ số thấm K = 10-7 m/s + m: Số ống dịng + n: Số dải thế. Xác định Gradient thấm cửa ra và kiểm tra gradient thấm cửa ra Gradient thấm bình quân trong 1 mắt lưới là : H H J i Si n. Si Trong đĩ Si : Chiều dài trung bình mắt lưới cửa ra theo phương dịng thấm (m) Để đảm bảo độ bền thấm cục bộ của nền cần thỏa mãn, theo (8-10) : J ra J  Trong đĩ : J  là gradien thấm cho phép J  tra theo biểu đồ Istomina phụ thuộc vào hệ số khơng đều hạt d  60 d10 Phương pháp vẽ lưới thấm bằng tay cĩ độ chính xác cao hơn so với phương pháp tỉ lệ đường thẳng, hệ số sức kháng, lưới thấm vẽ càng dày thì mức độ chính xác khi tính càng cao. Mức độ chính xác của phương pháp phụ thuộc vào trình độ và kinh nghiệm của người vẽ, nĩi chung cĩ thể đạt được độ chính xác yêu cầu của bài tốn kỹ thuật. III. TÍNH TỐN ỨNG SUẤT XỬ LÝ NỀN 1. Trình bày cách chọn các trường hợp tính tốn ứng suất dưới đáy mĩng? Tính tốn ứng suất và kiểm tra sức chịu tải được thực hiện cho các trường hợp bất lợi nhất để đảm bảo cống được an tồn. Các trường hợp bất lợi đĩ là: - TH1: Cống vừa thi cơng xong chưa thơng nước (Tổng lực đứng ƩG max) - TH2:Ngăn mặn (cửa đĩng) – Tổng lực ngang ƩP max hướng từ biển ra đồng. Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  16. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 16 Ngành kỹ thuật cơng trình - TH3: Giữ ngọt (cửa đĩng) – Tổng lực ngang ƩP max hướng từ đồng ra biển. 2. Vẽ sơ đồ và trình bày cách tính tốn ứng suất bản đáy cống? + Phương pháp tính Tính ứng suất phần thân cống theo sơ đồ nén lệch tâm. + Sơ đồ tính Nn e0 o Sơ đồ nén lệch tâm + Cơng thức tính, ý nghĩa các thành phần thuộc cơng thức Theo sơ đồ nén lệch tâm, cơng thức tính tổng quát như sau:  P  M 0 σ max min F W Trong đĩ : + P : Tổng lực đứng (T) +  M0 :Tổng momen của các lực tác dụng lên mảng, lấy đối với tâm đáy mảng (T.m) + F: diện tích bản đáy (m2), F = 10,4.20 = 208 m2 + W: mođun chống uốn của đáy mảng (m3) Ứng suất dưới đáy mĩng được tính theo cơng thức đối với mĩng hình chữ nhật : P  6.e0 σmax . 1 min F L Trong đĩ : + σ : Ứng suất dưới đáy mĩng (T/m2) + e0 : Độ lệch tâm của lực tác dụng so với tâm bản đáy (m) M e  0 0  P + L : chiều dài bản đáy, L = 20m Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  17. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 17 Ngành kỹ thuật cơng trình + Các tải trọng tác dụng lên bản đáy cống Các lực đứng Trọng lượng các bộ phận tác dụng lên thân cống được tính bằng dung trọng riêng của vật liệu cấu tạo nhân với thể tích của bộ phận đĩ. Để đơn giản trong tính tốn, chia các bộ phận sau thành các khối hình học đơn giản để tính. - Trọng lượng bản đáy cống - Trọng lượng mố bên - Trọng lượng đất giữa 2 chân khay - Trọng lượng cầu giao thơng - Trọng lượng xe chạy trên cầu - Trọng lượng cầu cơng tác - Trọng lượng cửa van - Trọng lượng nước - Áp lực nước: gồm cĩ + Áp lực nước thấm + Áp lực nước đẩy nổi Các lực đứng được tính theo cơng thức : P n γ V (T) Trong đĩ : + P : lực tác dụng thẳng đứng (T). + n : hệ số vượt tải + γ : dung trọng vật liệu cấu tạo (T/m3) + V : thể tích của hạng mục cơng trình ( m3). Các lực ngang - Áp lực nước phía đồng - Áp lực nước phía biển Các lực ngang được tính theo cơng thức : T n  V (T ) 3. Trình bày cách tính tốn sức chịu tải của nền (R tc), ý nghĩa các thành phần thuộc cơng thức? + Cơng thức tính Để đảm bảo điều kiện kinh tế kỹ thuật cần chọn : σ tb R tc Do tải trọng tác dụng lên cơng trình đặt lệch tâm nên cần cĩ thêm điều kiện : σ max 1,2R tc Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  18. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 18 Ngành kỹ thuật cơng trình Trong đĩ: 2 + σtb : Ứng suất đáy mĩng trung bình (T/m ) 2 + σ max : Ứng suất đáy mĩng lớn nhất (T/m ) 2 + R tc : Cường độ tiêu chuẩn của đất nền (T/m ) R tc m.(A1/4 . .b B.q D.C) + m: Hệ số điều kiện làm việc của nền mĩng. Do nền khơng bão hịa nước nên chọn m=0,8. + b: Bề rộng mĩng b = 20 m +  : Dung trọng riêng của đất nền. 3 Mới thi cơng xong  = w = 1,57 T/m 3 Ngăn mặn và giữ ngọt  = đn = 0,62 T/m + q: Tải trọng bên 2 q =γbt .h bđ .n = 2,65.0,5.1,05 = 1,39 T/m + C : Lực dính đơn vị tiêu chuẩn của đất nền. Theo tài liệu địa chất, lớp 1 cĩ C = 0,12 kg/cm2 = 1,2 T/m2 + A1/4, B, D: Là các hệ số phụ thuộc vào gĩc ma sát trong của đất nền. Nền cĩ gĩc ma sát trong 40 , tra bảng II-1 phần phụ lục – Giáo trình nền mĩng được: A1/4 = 0,06 , B = 1,25 , D = 3,51. Nếu SCT nền > Ưs tiếp tục kiểm tra lún, kiểm tra ổn định trượt (trượt phẳng, trượt sâu, trượt hỗn hợp), kiểm tra ổn định lật. Nếu SCT nền < Ứ tiến hành tính tốn xử lý nền. 4. Trình bày các giải pháp xử lý nền cơng trình? + Đệm cát: thay thế lớp đất cũ bằng lớp đất tốt (đào lớp yếu đi đổ cát vào). Sử dụng khi chiều dày lớp đất nhỏ. + Cọc: - Theo tác dụng làm việc giữa đất và cọc, cọc được phân thành cọc chống và cọc treo: N N fi R R Hình 10-1: Cọc chống (trái) và cọc treo (phải) Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  19. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 19 Ngành kỹ thuật cơng trình + Cọc chống: truyền tải trọng lên lớp đất đá cĩ cường độ lớn, vì thế lực ma sát ở mặt xung quanh cọc thực tế khơng xuất hiện và khả năng chịu tải của cọc chỉ phụ thuộc khả năng chịu tải của đất mũi cọc (mũi cọc cắm vào đá). + Cọc treo: cịn gọi là cọc ma sát, đất bao quanh cọc là đất chịu nén (đất yếu) và tải trọng được truyền lên nền nhờ lực ma sát ở xung quanh cọc và cường độ của đất đầu mũi cọc (mũi cọc cắm vào đất). Qua khảo sát nền ở ĐBSCL là nền đất nên dùng cọc treo là hợp lý nhất. Theo vật liệu làm cọc, cọc được phân thành: cọc gỗ, cọc bê tơng, cọc bê tơng cốt thép, cọc thép, cọc tre. Đất nền cơng trình cống Kênh thứ bảy thuộc loại đất sét dẻo mềm, cọc đĩng bằng bê tơng cốt thép cĩ thể sử dụng trong bất kỳ loại đất nào cho phép thực hiện hạ cọc bằng búa , do vậy em lựa chọn cọc đĩng bằng bêtơng cốt thép. Theo phương pháp chế tạo cọc, chọn cọc bê tơng cốt thép chế tạo sẵn, hạ cọc bằng búa. Kết luận: Sau khi phân tích từng loại cọc em chọn loại cọc treo đĩng bằng bêtơng cốt thép chế tạo sẵn, hạ cọc bằng búa để gia tăng sức chịu tải của nền. 5. Vẽ sơ đồ và trình bày cách tính tốn khả năng chịu tải của cọc đơn (Pc) + Mục đích, nguyên tắc lựa chọn Sức chịu tải của cọc đơn là tải trọng lớn nhất tác dụng lên cọc nhằm đảm bảo: + Cọc đủ khả năng chịu lực. + Đất ở mũi cọc và quanh cọc khơng bị phá hoại về cường độ hoặc về biến dạng. Mục đích việc xác định sức chịu tải của cọc làm cơ sở khi thiết kế để chọn loại cọc và xác định số lượng cọc. Nguyên tắc lựa chọn: Pc = min (Pvl, Pđ) Trong đĩ: + Pvl : Sức chịu tải tính theo cường độ vật liệu làm cọc. + Pđ : Sức chịu tải tính theo cường độ đất ở mũi cọc và bao quanh cọc. Xác định sức chịu tải dọc trục theo điều kiện cường độ vật liệu cọc(Pvl) Tải trọng tính tốn cho phép tác dụng lên cọc theo điều kiện vật liệu được xác định theo cơng thức (5-5), giáo trình Nền mĩng: Pc = mcPvl = mc(mcbRbFb + RaFa) Trong đĩ: + Pvl : Sức chịu tải dọc trục theo cường độ vật liệu (T) + mc: Hệ số điều kiện làm việc, lấy bằng 0.6 với cọc chế tạo trong đất, bằng 1 với các cọc khác. mc = 1 + mcb: Hệ số điều kiện làm việc của bê tơng. mcb = 1 Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  20. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 20 Ngành kỹ thuật cơng trình + Rb: Sức kháng nén tính tốn của bê tơng. Tra phụ lục 2, giáo trình 2 Kết cấu bê tơng cốt thép, với bê tơng M300 R b = 135 (kG/cm )= 1350 (T/m2) + Ra: Sức kháng nén tính tốn của cốt thép. Tra phụ lục 7, giáo trình Kết cấu bê tơng cốt thép, với cốt thép thanh nhĩm AII R a = 2700 (kG/cm2) = 27000 (T/m2). 2 + Fb: Diện tích ngang của cọc bê tơng (m ) 2 Fb = 35x35 = 1225 (cm ) 2 2 + Fa: Diện tích tiết diện cốt thép (m ). Thép 8Ø20 = 25,13 (cm ) Thay vào cơng thức (10-1) ta cĩ: Pc = 1.135.1225+2700.25,13 = 233226 kG = 233,23 T Xác định sức chịu tải dọc trục theo điều kiện đất bao quanh cọc (Pđ) Cĩ 2 phương pháp để xác định là phương pháp phân tích lực và phương pháp thí nghiệm hiện trường. Kết quả chính thức lấy theo kết quả thí nghiệm hiện trường. Tuy nhiên trong phạm vi đồ án em xác định sức chịu tải dọc trục theo phương pháp phân tính lực. Theo phương pháp phân tích lực, khả năng chịu tải của cọc được xác định bởi 2 thành phần: + Cường độ đất đầu mũi cọc tạo nên: Pcm + Sức kháng của đất bao quanh cọc tạo nên: Pcb Như vậy sức chịu tải dọc trục cọc đơn nĩi chung là: Pđ = Pcm + Pcb Đối với cọc treo và hạ cọc bằng phương pháp đĩng cọc, theo cơng thức (5-10), giáo trình Nền mĩng: Pc = Kmc(mR R F + u ∑ mf fi li) (10-2) Trong đĩ: + K: Hệ số đồng nhất của đất. Lấy K = 0,7 + mc: Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất. mc = 1 + mR, mf: Hệ số điều kiện làm việc của đất tương ứng dưới mũi cọc và xung quanh cọc xét đến phương pháp hạ cọc và loại đất (bảng V-3 giáo trình nền mĩng với phương pháp đĩng hạ cọc đặc bằng búa) mR = 1; mf = 1 + F: Diện tích tựa lên đất nền của cọc, lấy bằng diện tích mặt cắt ngang của cọc hoặc đáy lớn nhất của phần mở rộng của cọc (m2) + u: Chu vi tiết diện ngang của cọc (m) + li: Chiều dày lớp đất thứ i tiếp giáp với mặt xung quanh cọc (m) Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  21. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 21 Ngành kỹ thuật cơng trình + R, fi: Sức kháng tính tốn của đất ở mũi cọc và mặt bên của cọc trong phạm vi lớp đất thứ i cĩ chiều dày li (tra bảng V-1 và V-2 giáo trình nền mĩng) R=(H, loại đất) với H là chiều sâu hạ cọc (kể từ cao trình đáy hố mĩng). f=(H1, loại đất) với H 1 tính từ giữa lớp đất tính tốn đến cao trình đáy hố mĩng. Do lớp 1 cĩ độ sệt B = 1 khơng cĩ bảng tra cho loại đất này nên khi tính tốn ta bỏ qua khơng tính cho lớp đất này. + Sơ đồ tính: SƠ ĐỒ TÍNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC -3.10 CTĐM -3.60 1 B = 1,0 0 1 i f 0 0 h 2 0 0 2 i 2 3 f 0 0 R 2 h 4 0 H 2 5 2 -23.6 -25.1 2 -26.1 0 0 -27.1 2 -28.1 0 0 2 B = 0,3 Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  22. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 22 Ngành kỹ thuật cơng trình 5. Trình bày cách tính tốn chọn kích thước cọc và chọn số lượng cọc? + Cơng thức tính, ý nghĩa các thành phần, số lượng cọc tính tốn Số lượng cọc cần thiết xử lý nền được tính theo cơng thức: N n β. tt tt P c Trong đĩ: + ntt: Số lượng cọc tính tốn + β: Hệ số xét đến độ khơng đồng đều của ứng suất β = 1,05 ÷ 1,2. + Ntt : Tổng các tải trọng thẳng đứng tính tốn tác dụng lên bản đáy (T) + Pc: Sức chịu tải của cọc đơn. + Nguyên tắc bố trí cọc để tạo thành mĩng quy ước Căn cứ vào kích thước bản đáy cống, bố trí cọc theo nguyên tắc sau: + nchọn ≥ ntt + Khoảng cách từ tâm cọc đến mép bản đáy ≥ 0,5m. + Khoảng cách giữa tâm của các cọc phải lớn hơn 3 lần và nhỏ hơn 6 lần cạnh cọc: 3d ≤ a ≤ 6d. + Bố trí đủ trong phạm vi bản đáy + Bố trí đều trên mặt bằng bản đáy. + Cách chọn chiều dài, số lượng cọc hợp lý với đáy mĩng cơng trình đang thiết kế, thể hiện bản vẽ bố trí cọc (MB, CD, CN) Khối lượng và chiều dài đĩng cọc so với các phương án khác tương đối hợp lý về kinh phí. 6. Nêu sơ đồ và cách tính kiểm tra khả năng chịu tải dưới đáy mĩng quy ước? + Sơ đồ tính Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  23. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 23 Ngành kỹ thuật cơng trình SƠ ĐỒ TÍNH MÓNG QUY ƯỚC 2000 CTĐM 0 9 Lớp 1: 3 γđn = 0,62 T/m φ = 40 C = 1,2 T/m2 0 5 3 2 -23.6 ĐMQƯ Lớp 2: 2036 3 γđn =0,95 T/m ỨNG SUẤT ĐÁY MÓNG QUY ƯỚC φ = 100 C = 0,5 T/m2 25,82 25,07 + Cơng thức tính - Các chỉ tiêu bình quân của khối mĩng quy ước: Tổng chiều dày lớp đất: bao gồm lớp 1 và lớp 2 tính từ đáy đài cọc tới mũi cọc. + Chiều dày lớp 1: h1 = 20m + Chiều dày lớp 2: h2 = 3,5m + Tổng chiều dày h = h1+ h2 = 20+3,5 = 23,5m + Gĩc ma sát trong bình quân: Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  24. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 24 Ngành kỹ thuật cơng trình 1h1 2 h 2 4.20 10.3,5 0 bq 4,9 h 23,5 + Dung trọng bình quân: lấy với dung trọng đẩy nổi γ1h1 γ 2 h 2 0,62.20 0,95.3,5 3 γ bq 0,67 (T/m ) h 23,5 Kích thước khối mĩng quy ước: + Chiều rộng khối mĩng quy ước: 4,90 bq Bqu B 2.li .tg 2.0,325 10,4 2.23,5.tg 2.0,325 10,76m 4 4 + Chiều dài khối mĩng quy ước: 4,90 bq Lqu L 2.li .tg 2.0,325 20 2.23,5.tg 2.0,325 20,36m 4 4 + Diện tích khối mĩng quy ước: 2 Fqu = Bqu.Lqu = 10,76.20,36 = 219,07m . + Các thành phần tải trọng: tải trọng cống, đất, cọc tc  P = Pct + Pc + Pđ Trong đĩ: tc + Pct : Trọng lượng tiêu chuẩn của cống (trường hợp mới thi cơng xong) tc Pct = 1998,48/1,05= 1903,31 T +Pc:Trọng lượng cọc Pc Vc .γ bt n c .lc .Fc .γ bt 39.23,5.0,1225.2,65 297,52 T + Pđ: Trọng lượng đất trong mĩng Pđ Vđ .γ bq 3 Vđ = Vm – Vc = 10,76.20,36.23,5 – 39.23.5.0,1225 = 5035,96 m Vđ: Thể tích đất trong khối mĩng quy ước Vm: Thể tích khối mĩng quy ước Vc: Thể tích cọc trong mĩng Pđ = 5035,96.0,67 = 3374,09 T  P = 1903,31 + 297,52 + 3374,09 = 5574,92 T Moment tiêu chuẩn lấy đối với tâm đáy mĩng quy ước chính là moment lấy với tâm đáy cống : M = 295,25/1,05 = 281,19 T.m Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  25. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 25 Ngành kỹ thuật cơng trình  M 281,19 Độ lệch tâm e: e 0,05m  P 5574,92 + Ứng suất dưới đáy mĩng quy ước Tính theo sơ đồ nén lệch tâm P 6.e σ  . 1 max min Fqu Lqu + Khả năng chịu tải đáy mĩng quy ước Đáy mĩng quy ước đảm bảo ổn định về ứng suất nếu:  tb Rtc  max 1,2Rtc Trong đĩ: 2 +  tb : Ứng suất trung bình ở đáy mĩng quy ước (T/m ) 2 +  max : Ứng suất lớn nhất ở đáy mĩng quy ước (T/m ) 2 + R tc : Cường độ tiêu chuẩn của đất nền ở đáy mĩng quy ước (T/m ) 2 R tc m.(A1/4 . .b B.q D.C) (T/m ) + m: Hệ số điều kiện làm việc của nền mĩng. Do nền khơng bão hịa nước chọn m = 0,8. + b: Bề rộng mĩng b = Lqu= 20,36 m +  : Dung trọng riêng của đất nền  0,95 T/m3 2 + q: Tải trọng bên, q γ bq .h m 0,67.23,5 15,75 (T/m ) + C : Lực dính đơn vị tiêu chuẩn của đất nền. Theo tài liệu địa chất, lớp 2 cĩ C = 0,05 kg/cm2 = 0,5 T/m2 + A1/4, B, D: Là các hệ số phụ thuộc vào gĩc ma sát trong của đất nền. Nền cĩ gĩc ma sát trong 100 , tra bảng II-1 phần phụ lục – Giáo trình nền mĩng được: A1/4 = 0,18, B = 1,73, D = 4,17. + Kết luận  tb Rtc Vậy nên nền dưới mĩng quy ước đủ khả năng chịu tải.  max 1,2Rtc 7. Vẽ sơ đồ và trình bày cách tính lún dưới đáy mĩng quy ước? + Tính ứng suất gây lún Ứng suất bản thân của đất tại đáy mĩng quy ước: 2 σđ = hmγbq = 23,5×0,67 = 15,75 T/m Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  26. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 26 Ngành kỹ thuật cơng trình Ứng suất gây lún Pl: 2 Pl = σtb - σđ = 25,45 – 15,75 = 9,7 T/m > 0. Vậy phải tính lún cho nền. + Tính chiều sâu tầng lún Ha Độ sâu chịu lún của nền là độ sâu mà tại đĩ σ z = 0.2σ zđ. Như vậy để xác định chiều sâu chịu lún của nền vẽ 2 biểu đồ quan hệ σz ~ z và σzđ ~ z. a. Ứng suất bản thân σzđ tại điểm cĩ độ sâu z σzđ = ∑γihi Trong đĩ: 3 + γi : Dung trọng đẩy nổi lớp đất thứ i (T/m ) + hi : Chiều dày lớp đất thứ i (m) b. Ứng suất tăng thêm dưới đáy mĩng σz Ứng suất tăng thêm được xác định theo cơng thức sau: σz = k(σtb - σđ) Trong đĩ: 2 + σtb : Ứng suất trung bình tại đáy mĩng quy ước (T/m ) + σđ : Ứng suất bản thân của đất tại đáy mĩng quy ước + k: Hệ số được tra theo bảng 3-2 trang 113 Giáo trình Cơ học đất với 2 hệ số n=z/b, m=l/b, với tâm nằm ở gĩc mĩng. Do điểm O đang xét nằm ở tâm mĩng nên chia mĩng thành 4 phần bằng nhau để xét ứng với điểm O nằm ở gĩc mĩng của mỗi phần. l Lqu /2 20,36/2 Nên k = 4k1 với k1 = f(m, n) với: m 1,89 b Bqu /2 10,76/2 z z z z n b Bqu /2 10,76/2 5,38 Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  27. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 27 Ngành kỹ thuật cơng trình SƠ ĐỒ TÍNH ĐỘ SÂU CHỊU LÚN Ha 2000 -2.70 -3.50 -5.00 90 0 5 1 1 -23.6 12.40 2.48 ĐMQƯ -27.1 15.75 3.15 9.70 m 0 9 2 . 9 = a H 25.13 5.00 27.60 5.52 3.91 + Tính chiều sâu lún S Theo cơng thức (5-6)/169, GT cơ học đất thì độ lún tổng cộng của cả nền là: n n ε1i ε 2i S Si  h i (10-6) i 1 i 1 1 ε1i Trong đĩ: + Si: Độ lún ổn định của lớp đất thứ i, i =1,2,3, n + hi: Độ dày của lớp đất thứ i. + ε1i , ε 2i : Hệ số rỗng trung bình của lớp đất thứ i trước và sau khi nén lún được xác định như sau: Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  28. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 28 Ngành kỹ thuật cơng trình Dựa vào biểu đồ phân bố ứng suất bản thân σ zđ và ứng suất tăng thêm σ z để xác định giá trị trung bình σzđi và σzi (lấy giá trị ở giữa lớp làm giá trị trung bình). Giá trị ε1i và ε 2i được xác định dựa vào hình 10-7 (Biểu đồ nén lún lớp 2) nhờ giá trị σ zđi và σzđi + σzi. Điều kiện: S < Sgh với Sgh là độ lún giới hạn cho phép của cơng trình. + Kết luận: Căn cứ vào kết quả tính tốn trên, cọc đã chọn đảm bảo khả năng chịu tải. IV. CHUYÊN ĐỀ KỸ THUẬT – TÍNH KẾT CẤU BẢN ĐÁY 1. Nêu tổng quát các phương pháp tính kết cấu bản đáy và lí do chọn phương pháp dầm trên nền đàn hồi? + Các phương pháp tính Phương pháp dầm đảo ngược Mơ hình phương pháp dầm đảo ngược Phương pháp này xem phản lực nền theo phương dịng chảy phân bố theo quy luật bậc nhất và theo phương vuơng gĩc là đều. Phản lực nền theo phương dịng chảy được tính theo cơng thức nén lệch tâm. Phương pháp này được tiến hành tính tốn như sau: + Xét cho tồn cống, xác định các lực, tính ra được phản lực nền. + Cắt băng 1m bởi 2 mặt cắt vuơng gĩc với phương dịng chảy. Sơ đồ tính là một dầm liên tục mà gối tựa là các mố. + Coi phản lực nền là một tải trọng cùng với các tải trọng khác tính ra nội lực rồi từ đĩ tính tốn cốt thép và kiểm tra nứt. Ưu điểm: tính tốn đơn giản. Nhược điểm: chưa xét đến tính chất và biến dạng của nền và bản đáy, chưa xét đến tính liền khối của cống, sự khơng chính xác khi xem phản lực nền theo phương vuơng gĩc với dịng chảy là đều. Ứng dụng của phương pháp này là dùng cho trường hợp nền tốt, cống nhỏ. Phương pháp dầm trên nền đàn hồi Mơ hình phương pháp dầm trên nền đàn hồi Theo phương pháp này đầu tiên người ta tiến hành phân tích lực và xét cho tồn cống, dùng cơng thức nén lệch tâm để xác định ra phản lực nền. Sơ bộ xem phản lực nền theo phương vuơng gĩc với dịng chảy là phân bố đều. Sau đĩ xét một dải Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  29. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 29 Ngành kỹ thuật cơng trình bất kỳ của thân cống cĩ chiều rộng 1 đơn vị, tiến hành phân tích lực khơng đẩy tác dụng lên dải đĩ. Tính ra tải trọng tác dụng lên nền. Dưới tác dụng tải trọng cơng trình và phản lực nền dầm bị uốn và trục võng của nĩ được xác định theo phương trình vi phân. Do điều kiện tiếp xúc giữa nền và bản đáy nên chuyển vị đứng của dầm bằng độ lún của mặt nền. Để xác định được phản lực nền và độ võng của dầm (độ lún của nền) cần phải lập thêm một phương trình thứ 2 mơ tả quan hệ giữa độ lún của mặt nền với áp lực đáy mĩng. Vì cĩ các quan niệm khác nhau trong việc chọn quan hệ trên nên hiện nay cĩ nhiều phương pháp tính. Cĩ thể chia phương pháp tính thành 2 nhĩm: + Nhĩm phương pháp tính xem nền biến dạng đàn hồi cục bộ + Nhĩm phương pháp tính xem nền biến dạng đàn hồi tồn bộ. Ưu điểm: cĩ xét đến tính chất của nền và độ cứng của dầm, cĩ xét đến tính tồn khối của cơng trình và ảnh hưởng của tải trọng bên. Tuy nhiên chỉ xét theo phương ngang để đặt cốt thép. Thực tế thường sử dụng phương pháp này để tính tốn do phương pháp này phản ánh thực tế ảnh hưởng của nền và điều kiện làm việc của cơng trình và quá trình tính tốn cũng đơn giản do cĩ thể sử dụng những bảng tra sẵn. Do vậy trong đồ án này tính tốn kết cấu theo phương pháp này. Kết luận: Tính tốn kết cấu bản đáy cống theo phương pháp dầm trên nền đàn hồi (Phương pháp M.I Gurbunop - Poxadop). 2. Nêu các trường hợp tính tốn và lí do chọn các tổ hợp tính tốn? + Các trường hợp tính tốn Trong TK cần tính nhiều trường hợp như mới thi cơng xong từng phần cơng trình, vận hành nhưng do thời gian cĩ hạn nên trong phạm vi đồ án GV yêu cầu tính với trường hợp đang thi cơng và mới thi cơng xong + Trường hợp 1: Mới thi cơng xong bản đáy, chưa chứa vật liệu hoặc thiết bị thi cơng trên bề mặt. + Trường hợp 2: Mới thi cơng xong bản đáy, chứa vật liệu hoặc thiết bị thi cơng trên bề mặt dày 0,5m. + Trường hợp 3: Mới thi cơng xong bản đáy và trụ biên, chưa đắp đất mang cống, khơng chứa vật liệu hoặc thiết bị thi cơng. + Trường hợp 4: Mới thi cơng xong tồn bộ thân cống (bao gồm cả cầu cơng tác và cầu giao thơng, lắp đặt cửa van, các thiết bị cơ khí), đã đắp đất mang cống, khơng chứa vật liệu hoặc thiết bị thi cơng. + Lý do chọn các tổ hợp Các tổ hợp lực xảy ra thực tế trong khi đang thi cơng cũng như vừa thi cơng xong để tính, vẽ đường bao moment phục vụ tính kết cấu, bố trí thép. Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  30. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 30 Ngành kỹ thuật cơng trình 3. Vẽ sơ đồ ngoại lực tác dụng lên dải tính tốn và cách tính tốn lực cắt khơng cân bằng Q? + Sơ đồ tính: cách chọn dải tính tốn, chia dải, tính ltt, độ cứng t Chia bản đáy cống thành 10 băng cĩ bề rộng 1m, các băng cũng nằm cách nhau 1m. +3.87 +3.00 +2.00 +1.16 240 600 240 920 -2.50 -2.70 -3.50 2 3 4 5 6 7 8 9 10 -5.00 1 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 2000 1/2 d 1/2 d 100 100 L = B - d P1 P2 P1 100 Ltt = 2 l = (1.05÷1.1) L Xác định độ cứng của băng theo cơng thức: 3 E l t 10. 0 . E δ Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  31. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 31 Ngành kỹ thuật cơng trình Trong đĩ: + E: Mođun đàn hồi của vật liệu làm bản đáy. Bản đáy là BTCT M300 cĩ E = 2,65.106 T/m2. + E0: Mođun biến dạng của đất nền. Theo tài liệu địa chất, đất nền là 2 lớp 2 cĩ E0 = 26,34 T/m . + l = 5,2m : Nửa chiều dài băng tính tốn +  = 0,9m: Chiều dày bản đáy Nếu: t 10: Dầm dài 3 3 E l 26,34 5,2  t 10. 0 . 10. 0,019 < 1 E δ 2,65.106 0,9 Kết luận: Vậy xem băng là dầm cứng, tính tốn với t = 0. + Các lực tác dụng lên dải TH1: bản đáy, bêtơng lĩt. TH2: bản đáy, bêtơng lĩt, vật liệu. TH3: bản đáy, bêtơng lĩt, trụ biên. TH4: bản đáy, bêtơng lĩt, trụ biên, cầu giao thơng, cầu cơng tác, cửa van. Ứng suất đáy mĩng được tính theo cơng thức chung:  P  M 0 σ max min F W Ứng suất dưới đáy mĩng được tính theo cơng thức đối với mĩng hình chữ nhật : P  6.e0 σ max . 1 min F L + Cơng thức tính lực cắt khơng cân bằng-ý nghĩa các thành phần thuộc cơng thức Lực cắt khơng cân bằng Q được xác định từ phương trình cân bằng tĩnh học (cơng thức 13-1): Q P' 2l q 0  k  i Trong đĩ: ' + Pk : Tổng áp lực tập trung do trụ ở băng truyền cho bản đáy +  qi : Tổng áp lực phân bố đều tác dụng lên băng tính tốn, ta quy ước lực hướng xuống mang dấu (+) và lực hướng lên mang dấu (-). Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  32. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 32 Ngành kỹ thuật cơng trình + 2l: chiều dài băng đang xét, 2l = 10,4m + Cách vẽ biểu đồ moment tĩnh Sx và tính hệ số phân phối η Biểu đồ moment tĩnh Sc được xác định theo cơng thức: Sc = Fc.yc (13-7) Trong đĩ: + Fc: Phần diện tích bị cắt. + yc: Khoảng cách từ trọng tâm phần diện tích bị cắt tới trục trung hịa. y dtb dtb c Fc1 Fc1 S yc1 yc1 A1 x o td A2 l l Sơ đồ tính tốn vẽ biểu đồ moment tĩnh Phân phối Q cho trụ biên (Qtb) và bản đáy (Qđ) Sau khi vẽ biểu đồ S c tính được diện tích tương ứng với các phần A 1, A2 ở mỗi băng tính tốn. Q được phân phối cho mố và bản đáy theo tỷ lệ diện tích của biểu đồ moment tĩnh Sc tương ứng với trụ biên và bản đáy: A Q Q 1 tb A1 A 2 Qđ = Q – Qtb Q P'' F tb tb  F tb Qđ q 4 2l Trong đĩ: + A1, A2: Diện tích của biểu đồ moment tĩnh S c tương ứng với trụ biên (A1) và bản đáy (A2). + Qtb : Lực cắt khơng cân bằng phân phối cho trụ biên + Qđ : Lực cắt khơng cân bằng phân phối cho bản đáy Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  33. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 33 Ngành kỹ thuật cơng trình + Ftb : Diện tích trụ biên + P" : Lực cắt khơng cân bằng phân phối cho trụ biên + q4 : Lực phân bố đều lên bản đáy Đặt các hệ số phân phối lực cắt khơng cân bằng như sau: A - Hệ số phân phối của bản đáy:  2 đ A A 1 2 A Hệ số phân phối của trụ:  1 - t A A 1 2 Ftb - Hệ số phân phối của trụ biên: η tb η t η t (vì Ftg=0) Ftb Ftg Trong đĩ: ηđ η t ηđ η tb 1 + Cách tính các thành phần ngoại lực (q, Pi, M) + Vẽ sơ đồ ngoại lực cuối cùng lên dải tính tốn Sơ đồ các lực tác dụng lên băng tính tốn TH1 q1 = qbt q3 l l Sơ đồ các lực tác dụng lên băng tính tốn TH1 Sơ đồ ngoại lực cuối cùng TH1 qtt l l Sơ đồBảng ngoại 13-2: lực cuối Lực cùng phân trường bố tr hợp 1 Sơ đồ các lực tác dụng lên băng tính tốn TH2 Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  34. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 34 Ngành kỹ thuật cơng trình q = qbt+qvl q3 l l Sơ đồ các lực tác dụng lên băng tính tốn TH2 Sơ đồ ngoại lực cuối cùng TH2 qtt l l Sơ đồ ngoại lực cuối cùng trường hợp 2 Sơ đồ các lực tác dụng lên băng tính tốn TH3 P P q q3 l l Sơ đồ ngoại lực cuối cùng TH3 Ptt Ptt qtt l l Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  35. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 35 Ngành kỹ thuật cơng trình Sơ đồ các lực tác dụng lên băng tính tốn TH4 P P M q M q3 l l Sơ đồ ngoại lực cuối cùng TH4 Ptt Ptt M qtt M l l 4. Vẽ biểu đồ nội lực của các dải tính tốn-cách chọn giá trị nội lực để tính tốn chọn thép? BIỂU ĐỒ MOMENT BĂNG 1 – BẢN ĐÁY CỐNG -40.00 -20.00 0.00 TH1 TH2 20.00 TH3 40.00 TH4 Moment (Tm) 60.00 80.00 -1 -0.9 -0.8 -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 x/l Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  36. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 36 Ngành kỹ thuật cơng trình BIỂU ĐỒ LỰC CẮT BĂNG 1 – BẢN ĐÁY CỐNG 30.00 20.00 10.00 TH1 TH2 0.00 TH3 -10.00 TH4 Lực cắt Q (T) -20.00 -30.00 -1 -0.9 -0.8 -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 x/l + Biểu đồ Q dùng để tính cốt thép ngang (cốt xiên, cốt đai) + Biểu đồ M dùng để tính cốt thép dọc (chịu lực) + Cách xác định đường bao noment, ý nghĩa của đường bao moment, cách chọn giá trị nội lực tính thép. Xác định dải cĩ giá trị M lớn nhất để tính thép. 5. Nêu cơng thức tính chọn thép và tính nứt? Lấy với trường hợp phá hoại dẻo của giai đoạn III trạng thái ứng suất – biến dạng làm cơ sở tính tốn, ứng suất trong cốt thép miền kéo F a đạt cường độ tính tốn R a, bê tơng miền kéo bị nứt xem như khơng làm việc. Ứng suất trong bê tơng miền nén đạt cường độ tính tốn R n. Sơ đồ ứng suất của tiết diện chữ nhật cốt đơn chịu uốn như sau: Sơ đồ ứng suất của tiết diện chữ nhật cốt đơn Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  37. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 37 Ngành kỹ thuật cơng trình Cơng thức dùng trong tính tốn: maRaFa = mbRnbh0α (15-1) 2 knncM ≤ Mgh = mbRnbh0 A (15-2) knncM ≤ Mgh = maRaFah0γ (15-3) Trong đĩ: + h0: Chiều cao hữu ích của tiết diện, h0 = h - a + α = x/h0 ; A = α(1-0.5α); γ = (1-0.5α); + α, A, γ cĩ quan hệ với nhau (tra theo PL 10 Giáo trình kết cấu bê tơng cốt thép). Tính tốn cốt thép dọc (cốt thép chịu lực) Bố trí thép cốt đơn trên tiết diện hình chữ nhật khi thõa mãn điều kiện sau: A ≤ A0 (15-4) Trong đĩ: + A0: Hệ số A lớn nhất, tính theo cơng thức: A0 = α0(1 - 0.5α0) + A được tính theo cơng thức (15-2): k n n c M A 2 m b .R n .b.h 0 Nếu điều kiện (15-4) thỏa mãn tính diện tích thép chịu lực theo cơng thức (15-1): m b R n bh 0α Fa ma R a Kiểm tra hàm lượng cốt thép Theo kết quả thí nghiệm để F a khơng quá nhiều thì hàm lượng cốt thép phải thỏa mãn điều kiện sau: μ ≤ μmax (15-5) Trong đĩ: F + μ: Hàm lượng cốt thép; μ a b.h 0 α 0 m b R b + μmax: Hàm lượng cốt thép tối đa; μ max 3,14% m a R a Để tránh hiện tượng kết cấu khơng bị phá hoại dịn do ít cốt thép thì cần đảm bảo: μmin ≤ μ (15-6) Với: μmin : Hàm lượng cốt thép tối thiểu, μ min = 0,15% (tra bảng 3-1 - Giáo trình kết cấu bê tơng cốt thép). Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  38. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 38 Ngành kỹ thuật cơng trình Tính tốn cốt thép ngang (cốt xiên, cốt đai) Điều kiện để tính tốn cốt đai, cốt xiên nếu thõa mãn điều kiện sau: k n Q 0,6m R σ n c m R c b4 k 1 0,9bh b3 k (15-7) 0 Trong đĩ: + Q: Lực cắt lớn nhất do tải trọng tính tốn gây ra, Q = 30×103 kG c c + Rk : Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn của bê tơng, Rk = 15 kG/cm2 2 + Rk : Cường độ chịu kéo tính tốn của bê tơng, Rk = 10 kG/cm + mb3: Hệ số điều kiện làm việc của bê tơng trong kết cấu bê tơng cốt thép, mb3 = 1,15 + mb4 : Hệ số điều kiện làm việc của bê tơng khơng cốt thép, m b4 = 0,90 Nếu σ1 ≤ 0,6mb4Rk thì khơng phải đặt cốt thép ngang vì bê tơng đã đủ sức chịu kéo. c Nếu σ1 > mb3Rk thì vết nứt nghiêng quá rộng, cần mở rộng tiết diện hay tăng số hiệu bê tơng để cho σ1 thỏa mãn (15-7) rồi mới tính cốt thép ngang. Tính tốn được: 3 k n n cQ 1,2 1 30×10 2 0,6m b4R k 0,6 0,9 10 5,40 σ1 4,71(kG/cm ) 0,9bh 0 0,9 100 85 Như vậy khơng phải đặt cốt thép ngang mà chỉ bố trí theo cấu tạo. Bố trí cốt thép dọc Với kết quả tính tốn như trên bố trí thép dọc (chịu lực) như sau: tt 2 2 Thớ trên F a = 16,44cm , chọn Fa = 19,01cm (5 thanh Ø22 trên 1m dài) tt 2 2 Thớ dưới F a = 35,99cm , chọn Fa = 49,09cm (10 thanh Ø25 trên 1m dài) Cốt thép ngang bố trí theo cấu tạo, thép Ø14 cho thớ trên và Ø16 cho thớ dưới. KIỂM TRA NỨT Khe nứt cĩ thể phát sinh trong kết cấu bê tơng cốt thép do tác dụng của tải trọng, sự thay đổi nhiệt độ, co ngĩt của bê tơng và những nguyên nhân khác. Khi ứng suất kéo trong bê tơng vượt quá trị số cường độ giới hạn, bê tơng bị nứt. Nếu khe nứt mở rộng thì nước và khí ẩm xâm nhập, làm cho cốt thép bị ăn mịn, ảnh hưởng tới sự làm việc bình thường và tuổi thọ của cơng trình. Khơng phải mọi khe nứt đều nguy hiểm. Ngay cả khi cĩ tải trọng tác dụng vẫn cĩ thể cho phép hoặc Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  39. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 39 Ngành kỹ thuật cơng trình khơng cho phép nứt. Đối với bê tơng cốt thép thường, cho dù đã tính tốn khơng cho nứt nhưng vẫn cĩ thể xuất hiện khe nứt do nhiều yếu tố ngẫu nhiên. Với cơng trình cống Kênh Thứ Bảy cho phép xuất hiện khe nứt nhưng bề rộng khe nứt khơng được vượt quá trị số cho phép, trị số này được quy phạm quy định xuất phát từ điều kiện ngăn ngừa sự xâm thực nguy hiểm của mơi trường và hạn chế sự thấm nước. a) Kiểm tra nứt Đối với cấu kiện chịu uốn, điều kiện để cấu kiện khơng bị nứt như sau: c c ncM ≤ Mn = γ1Rk Wqđ Trong đĩ: nc _Hệ số tổ hợp tải trọng, nc=1 Mc _Momen uốn do tác dụng của tải trọng tiêu chuẩn M 159.67 105 M 15.21 106 kG.cm c 1.05 1.05 Mn _Momen uốn tiết diện cĩ thể chịu được ngay trước khi xuất hiện khe nứt γ1 _Hệ số xét đến biến dạng dẻo của bê tơng miền kéo, γ1 = γmh Với chiều cao mặt cắt h ≥ 100cm thì m h = 0.9 + 10/h, tiết diện hình chữ nhật nên γ = 1.75 γ1 = (0.9 + 10/100)×1.75 = 1.75 c c 2 Rk _Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn của bê tơng, R k = 13 kG/cm Wqđ _Momen chống uốn của tiết diện quy đổi lấy đối với mép biên chịu kéo của tiết diện J qđ Wqđ h xn Jqđ _Momen quán tính chính trung tâm của tiết diện quy đổi xn _Chiều cao của miền bê tơng chịu nén (khoảng cách từ mép biên chịu nén đến trọng tâm của tiết diện quy đổi) S qđ xn Fqđ Sqđ _Momen tĩnh của tiết diện quy đổi lấy với mép biên chịu nén đến trọng tâm của tiết diện quy đổi Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  40. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 40 Ngành kỹ thuật cơng trình Với tiết diện chữ nhật cĩ: 2 ' 2 0.5bh nFa a nFa h0 0.5 100 100 7.92 15.27 5 7.92 81.43 95 xn ' 47.2cm bh nFa nFa 100 100 7.92 15.27 7.92 81.43 bx 3 b(h x )3 J n n nF ' (x a ' ) 2 nF (h x ) 2 10.1 106 cm 4 qđ 3 3 a n a 0 n n _Hệ số quy đổi, n = Ea/Eb = 2100/265 = 7.92 Vậy: 6 J qđ 10.1 10 6 3 Wqđ 0.19 10 cm h xn 100 47.2 Thay tất cả vào cơng thức kiểm tra được: 6 k 6 6 nc M c 1 15.21 10 M n  1.Rc .Wqđ 1.75 13 0.19 10 4.32 10 Kết luận: cấu kiện bị nứt, phải tiến hành tính tốn bề rộng khe nứt. b) Tính bề rộng nứt Theo cơng thức thực nghiệm (TCVN 4116 -85) bề rộng khe nứt tính theo cơng thức: σ σ a k.c.η a 0 7 4 100μ d n (15-8) Ea Trong đĩ: + an: Bề rộng khe nứt (mm) + k: Hệ số lấy bằng 1 đối với cấu kiện chịu uốn. + c: Hệ số xét đến tác dụng của tải trọng, lấy bằng 1,3 đối với tải trọng dài hạn. + η: Hệ số xét đến tính chất bề mặt cốt thép, η=1 đối với cốt thép cĩ gờ. + σa: Ứng suất kéo trong cốt thép dọc tại tiết diện cĩ khe nứt do tải trọng tiêu chuẩn. Với cấu kiện chịu uốn: M σ c (15-9) a Fa Z1 + Mc: Moment uốn tại tiết diện cĩ khe nứt do tải trọng tiêu chuẩn gây ra. M M M (15-10) c n 1,05 + Fa: Diện tích cốt thép dọc chịu kéo. Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2
  41. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 41 Ngành kỹ thuật cơng trình + Z1: Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép dọc chịu kéo đến điểm đặt hợp lực miền nén tại tiết diện cĩ khe nứt. Đối với tiết diện chữ nhật: Z1 = η.h 0 với η tra bảng (5-1) giáo trình Kết cấu bê tơng cốt thép phụ F thuộc vào a . bh 0 +  0 : Ứng suất ban đầu trong cốt thép do sự trương nở của bê tơng, đối 2 với kết cấu nằm trong nước  0 = 200 kG/cm . 6 2 + Ea: Mơ đun đàn hồi của thép, Ea = 2,1.10 kG/cm . F + : Hàm lượng cốt thép  a 2% bh0 + d: Đường kính cốt thép, d = 25mm. + [an]: Bề rộng khe nứt giới hạn. Tra phụ lục 17, giáo trình Kết cấu bê tơng cốt thép cĩ [an] = 1,3.0,15 = 0,195mm. Bảng 15-2: Kiểm tra nứt M Mc Fa Z1 σa µ an [an] (T.m) (T.m) (cm2) (cm) (kG/cm2) (%) (mm) (mm) 73,32 69,83 49,09 71,59 1986,99 0,578 0,132 0,195 Kết luận: So sánh ta cĩ a n < [an]. Vậy kết cấu bê tơng cốt thép bản đáy cơng trình đảm bảo an tồn về nứt. Sinh viên: Hồng Đỗ Minh Trí Lớp: S10-49C2