Đồ án Thiết kế thi công cống ngầm hồ chứa Xuân Bình(Đề2) Đại học bách khoa TPHCM

Xác định khối lượng XD công trình, phân khoảnh, phân đợt đổ bê tông: 2.1.2.. Khối lượng XDCT: Khi bóc tách khối lượng bê tông thường tính theo các khối đổ được giới hạn bởicác khe hoặc k

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG CÔNG TRÌNH BÊ TÔNG

1 Tài liệu cơ bản:

1.1 Bản vẽ thuỷ công cống ngầm-Hồ chứa Xuân Bình

1.3 Mác bê tông và xi măng dùng.

Mác Bê tông Mác Xi măng Mác Bê tông Mác Xi măng

2 Nội dung tính toán:

2.1 Xác định khối lượng XD công trình, phân khoảnh, phân đợt đổ bê tông:

2.1.2 Khối lượng XDCT:

Khi bóc tách khối lượng bê tông thường tính theo các khối đổ (được giới hạn bởicác khe hoặc khớp nối) của hạng mục công trình, tính cả khối lượng đá xây (nếu có);

Diễn giải tínhkhối lượng

Khốilượng(m3)

2 Cửa

cống

2.41*1.5*2.6+(0

2.84*2.3*2.6-3*0.3+0.3*0.3/2)

*2.3

7.715 250

3 Cống

ngầm

1.6*1.5)7.8

(2.4*2.3-24.336 250

4 Cống

5 Cống

ngầm

1.5*1.6)*7.2+0.1

31.12 250

[(2+2.5)/

2*1.6*0.4*2])*10

357.95 250

(4.4*2.1-83.25 250

Tổng: - Khối lượng bê tông M200: 689.123 m3

- Khối lượng bê tông M100: 52.546 m3

2.1.3. Phân khoảnh đổ: Ghi ký hiệu khoảnh trên bản vẽ.

Khoảnh đổ bê tông là vị trí đổ bê tông tại đó có cốt thép và ván khuôn đã lắp dựng.Kích thước khoảnh đổ được giới hạn bởi các khe thi công và khe kết cấu

2.1.4 Phân đợt đổ: Dựa vào các khoảnh đổ, kết cấu cống và sao cho cường độ mỗi đợt

gần bằng nhau hoặc Parabol lồi

Đợt đổ bê tông là khối lượng bê tông được đổ liên tục trong một khoảng thời giannhất định Một đợt đổ có thể đổ 1 hay một số khoảnh đổ

Mỗi đợt đổ gồm:

- Xử lý tiếp giáp

- Lắp dựng cốt thép

- Lắp dựng ván khuôn

- Đổ bê tông vào khoảnh đổ

- Dưỡng hộ bê tông và tháo dỡ ván khuôn

Phân chia khoảnh đổ dựa trên nguên tắc sau:

- Cường độ thi công gần bằng nhau để phát huy khả năng làm việc của máy và đội thicông

- Các khoảnh trong cùng một đợt không quá xa nhau để tiện cho việc bố trí thi công,nhưng cung không quá gần gây khó khăn cho việc lắp dựng ván khuôn và mặt bằng thicông quá hẹp

- Theo trình tự từ dưới lên trên (trước – sau)

- Tiện cho việc bố trí trạm trộn và đường vận chuyển

- Tiện cho việc thi công các khe, khớp nối (thông thường 2 khoảnh đổ sát nhau bố trí

ở 2 đợt khác nhau)

Thời gian mỗi đợt đổ kéo dài từ 5-7 ngày ( Cứ 5-7 đơn vị thời gian chuẩn thì có 1 đơn

vị thời gian đổ bê tông)

Số đợt đổ được tính theo công thức:

T

M

Với: N - Là số đợt đổ bê tông

M – Là tổng số ngày thực tế thi công

T – Số ngày đổ bê tông 1 đợt

Số ngày thực tế thi công có thể chọn phụ thuộc vào giai đoạn thi công:

- Mùa khô : 22-26 ngày/tháng

- Mùa mua : 14-16 ngày/tháng

TT Đợtđổ Khoảnh đổ

Khối lượng

BT thànhkhí (m3)

Khốilượng vữa

BT (m3)

Thờigian đổ(kíp)

Cường độ

đổ BT(m3/h)

2 II II1, II2, II3, II4,

II5, II6, II7,

3 III III1, III2, III3, III4,

III5, III6, III7, III8,

7 VII VII1, VII2, VII3,

VII4, VII5, VII6,

8 VIII VIII1, VIII2, VIII3,

VIII4, VIII5, VIII6,

Với : 1kíp = 4giờ Một tháng bố trí 5 đợt đổ Mỗi đợt kéo dài 6 ngày Đổ BT trong

1 ngày làm việc 6kíp Một đợt đổ tối đa là 10 kíp Mỗi kíp chỉ có 3 giờ là đổ BT tông còn 1giờ làm công tác chuẩn bị, nghiệm thu

Vvữa=1.025Vthành khí

BIỂU ĐỒ CƯỜNG ĐỘ ĐỔ Bấ TễNG

- Chọn cường độ thiết kế: QTK=QMax =5.492 m3/h (thoả món tất cỏc cỏc đợt)

2.1.5. Bảng dự trự vật liệu: ( Tra định mức Vật tư XDCB)

- Mục đớch: Từ khối lượng bờ tụng cần đổ người ta tớnh toỏn lượng vật liệu cần thiết

để cú phương ỏn chuẩn bị vật liệu (khối lượng cần mua, kế hoạch mua, bói tập kết, kho chứa….) cho từng đợt đổ hay toàn bộ cụng trỡnh

Căn cứ vào định mức vật t trong kiến thiết thiết kế cơ bản với xi măng PC400 ta có:

50 50

50

30 40

50

30

t

Chọn kích thước sơ bộ ván khuôn : a = 50(cm) ; b = 40(cm) ; c = 30(cm)

1.1.Các lực tác dụng ngang lên ván khuôn :

Ta có A- Áp lực ngang của bê tông lỏng : p=Pđ + R

Pd áp lực do đổ bê tông hay đầm bê tông gây ra : Pd =200daN/m2

Chiều cao sinh áp lực ngang ( Đổ bê tông lên đều ) =Pt 1

b

d

.tH

Pt- Năng suất thực tế vận chuyển bê tông Πt=Qttế=18,65(m3/h)

t1 - Thời gian ninh kết ban đầu của xi măng t1=1,5(h)

Fđ- Diện tích khoảnh đổ (m2)

Do đổ theo phương pháp đổ đều từng lớp H=0,8m

Mặt khác R : bán kính tác dụng của đầm (30¸ 40)cm < H chiều cao vành đổ

Ta có sơ đồ tính áp lực ngang : chọn R=0,35m

p= 200+2500.0,35=1075(daN/m2)=10,75(kN/m2)

Trong đó  =2500(daN/m3) là trọng lượng riêng của bê tông

Ta có chiều dày

[ ]

26M 6.5,59.0,5 100 6,55t

x

q l384EJ =384.2,1.10 0, 417.100 0,4(cm) 1.2.2.Tính cho nẹp ngang:

q l384EJ =384.2,1.10 340, 24.100=0,01(cm)

Mặt cắt tính toán của nẹp dọc ( kể thêm phần tham gia của ván mặt)

Biện pháp dung ván khuôn

Do tháp van khá cao nên ở đây ta sử dụng biện pháp treo ván khuôn vào cốt thép chịulực của tháp van Trước khi đổ bản thành cống ta phải đặt thép cho tháp van, 5 bu lông đểgiữ chân ván khuôn đổ tháp van sau này Chú ý đoạn thép nhô lên so với phần bê tông củathành cống không được nhỏ hơn 50 cm Sau đó ta hàn thép nối tiếp cao hơn

Để tiết kiệm thép giằng, phần còn thấp (<3m) ta kết hợp sử dụng cột gỗ để chống giữcho ván khuôn ổn định Phần cao hơn ta phải tăng cường thép giằng để giữ cho ván khuôn

ổn định

1.Tính toán chọn đường kính bulông

+ Lực tác dụng lên một bu lông bằng 1

4 tổng áp lực ngang tác dụng lên một tấm vánkhuôn :

Pbl =1075

4 =268,75(daN) + Theo điều kiện chịu lực của bulông:

Pbl  [N]kb =Fbl*Rkb= * 2

4

b k

D R



Trong đó: D - Đường kính phần có ren của bu lông (cm)

Rkb- Cường độ tính toán chịu kéo của bu lông:

Rkb =1700 daN/cm2

4*

*

bl b k

P D

R



3.14*1700 =0,45(cm)  Chọn D=0,8 (cm) và Do=1 (cm)

2.Chiều dài bu lông:

Vậy ta chọn dây néo là thanh thép 10

Trình tự lắp dựng ván khuôn như sau:

Do đặc điểm của tháp van và kích thước ván khuôn nên ta chia làm 3 đợt lắp dựngván khuôn và đổ bê tông

Đợt 1: Dựng ván khuôn theo phương đứng và đổ đến độ cao 2.5 m so với đáy thápvan

Đợt 2: Tháo dỡ xong ván khuôn đợt 1 đưa lên dựng lắp đợt 2 Ván khuôn cũng đượcdựng theo phương đứng và được đỡ bởi các bu lông giữ ván khuôn đổ đợt 1 (Mỗi vánkhuôn tựa trên hai đầu bu lông) Đổ bê tông đến độ cao 5m so với đáy tháp van.(Cánh đỉnhván khuôn 20 cm)

Đợt 3: Tháo dỡ xong ván khuôn đợt 2 đưa lên dựng lắp đợt 3 Ván khuôn được dựngtheo phương ngang và cũng được đỡ bởi các bu lông giữ ván khuôn đổ đợt 2 (Mỗi vánkhuôn tựa trên 3 đầu bu lông) Đổ bê tông đến độ cao 7.5 m so với đáy tháp van.(Cánhđỉnh ván khuôn 30 cm)

Các đợt còn lại tương tự

*Các bước lắp dựng như sau:

1- Đưa ván khuôn vào vị trí đã có bu lông đặt chính xác từ trước, dựng ván khuôn 2- bắt bu lông giữa các biên ván khuôn với nhau và giữa ván khuôn với đất

3- Bắt bu lông và đặt thanh thép chống khống chế

4- Điều chỉnh 2 tường ván khuôn vữa dựng cho chính xác về kích thước và độthẳng đứng bằng trắc đạc (quả dọi phải đặt trong nước hoặc dầu để tránh ảnhhưởng của gió)

5- Chống đỡ bằng cột gỗ (Đợt 1) hoặc giằng có tăng đơ điều khiển (Đợt 2 và 3).Mỗi tấm ván khuôn phải có 1 giằng nghiêng 1 góc 30O- 45O

6- Kiểm tra lại kích thước và độ đứng một lần nữa trước khi đổ

2.3 Tính toán cấp phối bê tông:

- Mục đích: Xác định thành phần cấp phối cho 1m3 bê tông theo mác thiết kế phù hợp với điều kiện cát, đá tại hiện trường đảm bảo 2 yêu cầu: Kỹ thuật và kinh tế

- Theo qui phạm: Với bê tông mác M100 có khối lượng không nhiều thì ta dùng bảng tra sẵn của TCN D6-78

Với bê tông có mác lớn hơn M100 phải tính toán cấp phối

2.3.2 Bê tông công trình chính:

2.3.2.1 Tính cho 1m3 bê tông theo giáo trình VLXD

a- Tỉ lệ N/X: Công trình cống lấy nước làm việc trong điều kiện chịu áp lực nước, các bộphận ngập nước, Tra bảng 5-20 giáo trình VLXD(ĐHTL) ta có N/X =0,55

b- Xác định tỉ lệ pha trọn trong 1 m3 bê tông

Với đường kính cốt liệu Dmax=40mm, độ sụt Sn = 30mm Tra biểu đồ 5-21 giáotrình VLXD (ĐHTL) lượng nước trong 1m3 bê tông là 175 (l/m3)

Với đk-Dung trọng khô của đá =1,65(T/m3) đa- Dung trọng hạt của đá = 2,65(T/m3) đ = 0,3774

65 , 1

7 , 1 3774 , 0 15 , 1

*Theo thể tích tuyệt đối ta có:

Vac + Vađ = 1000 - (VaX + Vanước)

VaX : Thể tích chặt của cát trong 1m3 bê tông

Vađ : Thể tích chặt của đá trong 1m3 bê tông

VaX : Thể tích Xi măng trong 1m3 bê tông

Vanước: Thể tích nứơc trong 1m3 bê tông

Vậy Vac + Vađ= 1000 - (Gx/ax + Vanước) , ax = 3,15 (T/m3)

Thay số ta có

Vac + Vađ= 1000 - (318/3,15 +175) = 724 ( l )

Ta có :

§ + C

γ

§.

+ γ C

= V

+ V

γ V + γ V

=

® a ac

® a

® a ac ac )

§ + C ( a

Với a(C+Đ) - Dung trọng hạt của cát và đá, đặt

C +

§

C

= m a(C+Đ)=m.ac + (1-m).ađ (*)

Thay vào (*) ta có a(C+Đ)= 0,309.2,5 + (1-0,309).2,65 = 2,604(T/m3)

Vậy khối lượng cốt liệu Đá+cát là:

C+Đ = a(C+Đ).(Vac + Vađ) = 2,604.0,724 = 1,885 (T/m3)

*Lượng cát đá trong 1 m3bê tông:

Vậy tỷ lệ X : C : Đ : N trong thực tế cho 1 m3 bê tông là:

2.4 Xác định khối lượng vật liệu cần thiết để XD công trình:

Loại vật liệu XM (Kg) Cát (m3) Đá (m3) Nước (m3)

2.5 Nêu và chọn phương án thi công

2.5.1 Phương án thi công:

- Phương án I: Ta vận chuyển cát, đá, xi,tại chỗ mua tới chân công trình tập kết tại

bãi vật liệu bằng ô tô Dùng xe cải tiến chở cát, đá, xi từ bãi tập kết vật liệu đến trạm trộn.Sau đó dùng xe cải tiến chở bê tông đến khoảnh đổ Theo khối lượng của 1 mẻ trộn ta chọnloại xe cải tiến có dung tích thùng là 150l, dùng đầm dùi để đầm chặt bê tông

- Phương án II: Theo cự ly vận chuyển ta vân chuyển cát, đá, xi,tại chỗ mua tới chân

công trình tập kết tại bãi vật liệu bằng ô tô Dùng bơm bê tông đẻ vận chuyển đến khoảnh

đổ và dùng đầm dùi để đầm chặt bê tông

ở đây ta chọn phương án I: vì khoảng cách vận chuyển ngắn (L<300m), và mặt băng thi công cũng tương đối thuận tiện cho vận chuyển bằng xe cải tiến.

2.5.2 Thiết kế trạm trộn Từ bảng tính toán phân đợt đổ tìm ra cường độ thiết kế thi

a- Chọn loại máy trộn bê tông

Việc chọn máy trộn dựa trên các căn cứ :

- Đường kính Dmax của cốt liệu đá , chọn Dmax=40mm

- Cường độ bê tông thiết kế

- Điều kiện cung cấp thiết bị

- Dựa vào các điều kiện trên tra cứu ST máy thi công Ta có thể chọn loại máy trộn bêtông là loại “ quả lê ,xe đẩy” Ký hiệu SB – 16V

với các thông số chính sau:

+ Dung tích thùng trộn V = 500 (lít) , nquay thùng=18(v/ph), Vxuất liệu=330(lít)

+ Thời gian một cối trộn : t = 60( giây)

+ Năng suất của máy theo lý thuyết

 V K n sx XL CK.K tg

Trong đó:

-Ktg : Hệ số lợi dụng thời gian, Ktg = 0,8

Vậy = 0,4.0,7.36.0,8 = 8,06(m = 0,4.0,7.36.0,8 = 8,06(m 3/h)

b- Tính vật liệu cho một lần trộn

Trong thi công để thuận tiện ta tính cho 1 số chẵn bao xi măng

Theo tỷ lệ tính toán ở trên khối lượng của X-C-Đ ứng với 1 bao xi măng là

c- Xác định năng suất thực tế của máy trộn

Năng suất thực tế của máy trộn được xác định theo công thức

1000

. XL CK tg tt

tt

K N K V

- Với Q:khối lượng bê tông của đợt đổ bê tông lớn nhất ,Q=115,33 m3

m:số ngày thi công của có khối lượng lớn nhất ,m=2 ngày

n:số giờ làm việc trong ngày, n=24 giờ

- K: Hệ số không đều về năng suất giữa các giờ sản xuất, thường lấy K = (1,2~1,5)

N

 Ta chọn số máy trộn là 2 máy

e- Xác định năng suất thực tế của trạm trộn (gồm m máy)

Đây là thông số quan trọng để tính toán chọn phương tiện vận chuyển cốt liệu, Vận chuyểnvữa bê tông và số máy đầm

Qtt = m.Ntt = 7,2(m3/h)

f- Tính toán thiết bị vận chuyển cốt liệu

Trong đồ án này ta chọn xe cải tiến để vận chuyển côt liệu để tính toán

 Tính năng suất xe cải tiến khi vận chuyển cốt liệu

Năng suất của xe cải tiến khi vận chuyển cốt liệu được tính theo công thức:

- t1 là thời gian nạp vật liệu vào xe ; t1 = 150s

- t2, t3 là thời gian đi và về của xe : t2+t3 = 2L/V ; Lấy L = 200(m)

- t2 +t3 = 2.200/1,389 = 288(giây)

- V là vận tốc trung bình của xe lấy V= 5(km/h) = 1,389(m/s)

- t4 là thời gian đổ cốt liệu ; t4 =30s

- t5 là thời gian trở ngại ; t5 =10s

- Vnạp là thể tích vật liệu nạp vào xe ; Vnạp = 150(lít)

- Kb là hệ số lợi dụng thời gian ; Kb = 0.9

3,6.150

.0,9 1,017(150 288 30 10)

CK xe

n m n

g- Tính toán thiết bị vận chuyển vữa bê tông

- Yêu cầu của vận chuyển vữa bê tông

+ Bê tông không bị phân cỡ Muốn vậy đường vận chuyển bê tông phải bằng phẳnggiảm số lần bốc dỡ không để bê tông rơi tự do từ trên cao xuống khi độ cao đổ bê tông lớnhơn 2,53 m thì phải có phễu , vòi voi hoặc máng

+ Đảm bảo cấp phối của vữa bê tông đúng yêu cầu thiết kế , thiết bị đựng bê tông

sinh khe lạnh ở khoảnh đổ

- Tính toán vận chuyển vữa bê tông

+ Tính năng suất xe cải tiến khi chở vữa bê tông

Tính toán giống như tính số xe vận chuyển cốt liệu chỉ khác là khi vận chuyển vữa bê tôngthì dung tích nạp của thùng ít hơn khi chở vật liệu để tránh rơi vãi bê tông

Ta có năng suất của một xe cải tiến khi chở vữabê tông là

B

t t t t t

V

.

6 , 3

5 4 3 2

1    





Trong đó

t1 : thời gian nạp bê tông vào thùng xe ; t1 = 30s

t2, t3 : thời gian vận chuyển vữa bê tông vào khoảnh đổ và quay lại:

t5 : thời gian trở ngại ; t5 =10s

V : thể tích thùng xe ; Lấy V = 100(lít) để tránh rơi vãi vữa bê tông

Kb : hệ số lợi dụng thời gian ; Kb = 0,9

33,6.100

Q n

 = 0,4.0,7.36.0,8 = 8,06(mxe : năng suất chở bê tông của một xe cải tiến ; = 0,4.0,7.36.0,8 = 8,06(mxe = 1,514(m3/h)

Vậy chọn 4 xe cải tiến để vận chuyển vữa bê tông và 1 xe dự trữ khi có sự cố

Qua tính toán ở trên ta thấy tổng số xe cải tiến để vận chuyển cốt liệu, vữa bê tông tính cả

dự trữ là 25 xe

2.5.3 Đổ, san, đầm

Tuỳ theo khoảnh đổ mà có cách đổ khác nhau

Đối với bản đáy của cống, và đỉnh của cống đổ theo phương pháp lớp nghiêng

Đối với thân cống ngầm và tháp điều áp đổ theo phương pháp lên đều

 San bê tông

Yêu cầu của công tác san bê tông là không để bê tông phân tầng, san bê tông có thểdùng máy hoặc dùng thủ công hay lấy dụng cụ đầm dùi là dụng cụ san bê tông, khi dùngđầm dùi để san bê tông thi không được cắm đầm thẳng đứng để san bê tông mà phải cắmnghiêng nhờ chấn động của đầm bê tông dần được san phẳng

Vữa bê tông do quá trình trộn và đổ hình thành nên những bọt khí muốn bê tông đảmbảo chất lượng về cường độ ta phải tiến hành đầm bê tông Đầm bê tông dùng máy đầm, tachọn loại đầm dùi trục mềm để đầm bê tông(Vì khối bê tông có thể tích nhỏ,hẹp mỏng ,cónhiều cốt thép)

Khi đầm bê tông phải chú ý đầm bê tông đủ thời gian nhưng không được đầm một chỗ quáthời gian cho phép, thời gian đầm thường thay đổi trong phạm vi 30 60 giây

 Chọn loại máy đầm :Ta chọn loại đầm chày C376 là loại đầm có năng suất 4m3/h

* Tính toán số máy đầm

5,516 1,38

4

tt d d

Q n

Khe lạnh là khe thường xuất hiện trong khoảnh đổ giữa hai lớp bê tông mà khi tiến hành đổ

bê tông lớp sau thì bê tông lớp trước đã quá thời gian ninh kết ban đầu Khe lạnh làm mấttính đồng nhất của khối bê tông Thường khó nhìn thấy khe lạnh bằng mắt thường mà chỉphát hiện thông qua ép nước thí nghiệm, việc xử lý khe lạnh đơn giản nhất là khi phát hiện

ra khe lạnh thì dừng thi công coi khe lạnh là khe thi công và xử lý như khe thi công

- Vì điều kiện nào đấy mà quá trình đổ bê tông phải ngừng lâu (do mưa hoặc điềukiện thiết bị không cho phép như hỏng máy trộn) không đảm bảo thi công liên tục

- Do phân khoảnh quá lớn hoặc chọn phương pháp đổ không hợp lý với điều kiệnthiết bị hiện có

c Kiểm tra điều kiện không phát sinh khe lạnh cho một khoảnh

đổ điển hình

 Chọn khoảnh đổ điển hình để kiểm tra

Căn cứ vào kết cấu công trình chọn ra một số khoảnh đổ điển hình tiến hành kiểm tra điềukiện không phát sinh khe lạnh cho các khoảnh đổ đó từ đó kết luận khoảnh đổ chọn là hợp

 Tiến hành kiểm tra

Ta đi kiểm tra cho khoảnh đổ số II3: Bản đáy ở đây khối lượng khoảnh đổ lớn vàcách xa trạm trộn Phưong pháp đổ ở đây là đổ lớp nghiêng

Điều kiện không phát sinh khe lạnh tại 1 khoảnh phải đổ thoả mãn công thức sau:

h

t t K

F . .(1  2)

Trong đó:

-  = 0,4.0,7.36.0,8 = 8,06(m là năng suất thực tế của trạm trộn  = 0,4.0,7.36.0,8 = 8,06(m Qtt = 11,03 (m3/h) Qtt = 11,03 (m3/h)

- K là hệ số xét đến chở ngại khi vận chuyển ; K = 0,9

- t1 là thời gian ninh kết ban đầu của bê tông ; t1 = 1,5h = 90s

- t2 là thời gian từ khi vận chuyển vữa bê tông ở trạm trộn đến nơi đổ,