CSThietKeCTT chuong2

Xác định các lực tác dụng lên công trình.. Lê Ngọc Anh  Khi thiết kế công trình thuỷ lợi để đảm bảo an toàn và kinh tế, cần phải xác định các tải trọng và tác động lên công trình, mặt k

Trang 1

KHOA TÀI NGUYÊN NƯỚC

1

MÔN: CƠ SỞ THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THỦY

Ths.NCS Lê Ngọc Anh

CHƯƠNG 2: TẢI TRỌNG VÀ LỰC TÁC DỤNG

GV: Ths.NCS Lê Ngọc Anh

2.1 Lực tác dụng và tổ hợp lực.

2.2 Xác định các lực tác dụng lên công trình.

2.2.1 Áp lực thủy tĩnh.

2.2.2 Áp lực thủy động.

2.2.3 Tác dụng của sóng lên công trình.

2.2.4 Áp lực bùn cát

2.2.5 Áp lực do động đất (*)

NỘI DUNG CHÍNH

1

Trang 2

2.1 Lực tác dụng và tổ hợp lực (1)

3 Ths.NCS Lê Ngọc Anh

 Khi thiết kế công trình thuỷ lợi để đảm bảo an toàn và kinh

tế, cần phải xác định các tải trọng và tác động lên công

trình, mặt khác phải xác định đúng các trường hợp làm việc

điển hình để chọn các tải trọng đồng thời tác dụng lên công

trình đó (tổ hợp tải trọng)

 Giải quyết vấn đề đó không đơn giản, đòi hỏi người thiết kế

phải nắm chắc kỹ thuật thiết kế, đồng thời phải có kinh

nghiệm thực tiễn và nắm vững tình hình đặc điểm của địa

phương nơi xây dựng công trình

I Phân loại tải trọng

1 Tải trọng thường xuyên

Gồm: trọng lượng công trình và các thiết bị cố định đặt trên và

trong công trình (cửa van, thiết bị đóng mở v.v )

2 Tải trọng tạm thời

 Áp lực nước, áp lực thấm ứng với mực nước dâng bình

thường trong điều kiện thiết bị chống thấm và tiêu nước làm

việc trong điều kiện bình thường;

 Trọng lượng đất và áp lực bên của nó; áp lực của đất đá tác

dụng lên vỏ đường hầm;

2.1 Tải trọng tạm thời dài hạn

3

Trang 3

 Áp lực đất phát sinh do biến dạng của nền và kết cấu công

trình, do tải trọng bên ngoài khác;

 Tải trọng gây ra do kết cấu chịu ứng suất trước;

 Áp lực đất phát sinh do biến dạng của nền và kết cấu công

trình, do tải trọng bên ngoài khác

 Áp lực bùn cát;

 Lực gây ra do áp lực dư của kẽ rỗng trong đất bão hoà nước

khi đất chưa cố kết hoàn toàn;

 Tác động nhiệt lên công trình và nền;

 Tải trọng gió;

 Tải trọng động sinh ra trong đường dẫn có áp và không áp

ứng với MNDBT

2.1 Tải trọng tạm thời dài hạn (tt)

Gồm:

 Tải trọng do tàu thuyền và vật trôi (neo buộc, va đập);

 Tải trọng do thiết bị nâng, bốc dỡ, vận chuyển và các máy

móc, kết cấu khác;

 Áp lực nước va trong thời kỳ khai thác bình thường

2.2 Tải trọng tạm thời ngắn hạn

5

Trang 4

2.3 Tải trọng tạm thời đặc biệt

Gồm:

 Tải trọng do động đất hoặc nổ;

 Áp lực nước tương ứng khi xảy ra lũ kiểm tra;

 Tải trọng do áp lực kẽ rỗng khi đất chưa cố kết hoàn toàn,

ứng với mực nước lũ kiểm tra khi thiết bị tiêu nước làm việc

bình thường, hay ứng với mực nước dâng bình thường khi

thiết bị tiêu nước bị hỏng;

 Áp lực nước thấm khi thiết bị chống thấm và tiêu nước

không làm việc bình thường;

2.3 Tải trọng tạm thời đặc biệt (tt)

 Áp lực sóng khi xảy ra gió và tốc độ lớn nhất thiết kế;

 Áp lực nước va khi đột ngột cắt toàn bộ phụ tải; Tải trọng

động sinh ra trong đường dẫn nước khi thượng lưu có mực

nước lũ thiết kế; Áp lực phát sinh trong mái đất do mực

nước sông, hồ bị hạ thấp đột ngột (rút nhanh)

7

Trang 5

II Tổ hợp tải trọng

1 Tổ hợp tải trọng cơ bản

Tổ hợp tải trọng cơ bản = thường xuyên + tạm thời dài hạn +

tạm thời ngắn hạn

2 Tổ hợp tải trọng đặc biệt

Tổ hợp tải trọng đặc biệt = cơ bản + một số tạm thời đặc biệt

 Trong thiết kế cần phải tính toán với nhiều tổ hợp tải trọng cơ

bản và tổ hợp tải trọng đặc biệt khác nhau để xác đinh được

tổ hợp tải trọng bất lợi nhất

 Thường tổ hợp tải trọng cơ bản dùng để tính toán kích thước

công trình, và tổ hợp tải trọng đặc biệt dùng để kiểm tra sự

làm việc an toàn của nó

2.2.1 Áp lực thủy tĩnh

H = H1– H2 H1

α1 .H

2.2 Xác định các lực tác dụng và tổ hợp lực (1)

o Áp lực nước: W1, W2, W3, W4

o Áp lực bùn cát: Wb

o Áp lực đẩy ngược của nước: Wđn

o Áp lực thấm Wt

9

Trang 6

§2.2.1 Áp lực thủy tĩnh (tt)

a) Áp lực thủy tĩnh theo phương ngang

§2.2.1 Áp lực thủy tĩnh (tt)

a) Áp lực thủy tĩnh theo phương ngang (tt)

b) Áp lực thủy tĩnh theo phương thẳng đứng

Thành phần thẳng đứng (W3, W4) là trọng lượng của khối nước

abc, a’b’c’  W =

11

Trang 7

§2.2.2 Áp lực thủy động

Khi nước đến gần một vật cản cố định, ngoài áp lực thủy tĩnh

còn có thêm một tác dụng lực bổ sung  áp lực thủy động P.

2

d d

V

P C F

g





Sơ bộ có thể tính:

Trong đó:

Cd: hệ số cản phụ thuộc vào hình dạng bao của vật

F: diện tích hình chiếu của vật lên mặt phẳng vuông góc với

chiều dòng chảy

: khối lượng riêng của nước

V: vận tốc trung bình của dòng chảy

§2.2.3 Tác dụng của sóng lên công trình

I Các thông số sóng

Các thông số của sóng như chiều cao sóng h, chu kỳ sóng , bước

sóng , tốc độ gió w, thời gian gió thổi liên tục t, độ sâu của nước

trong hồ H, chiều dài đà sóng D

Các thông số sóng Hướng gió và đà sóng

13

Trang 8

1 Xác định thông số sóng vùng nước sâu ( ≥ , )

Xác định ; ;

Xác định chiều cao sóng với xác suất p%: h p  K h p

Xác định Kp bằng cách tra trên đồ thị 3-5 theo xác suất p và

thông số



2

W W W W

g h h

g g

g



 

 

2

g







Tra trên đồ thị 3-6

2 Xác định thông số sóng vùng nước nông ( < , )

Xác định ; ;

Xác định chiều cao sóng với xác suất p%: hp  K hp

Kptra trên đồ thị 3-5

Giống trường hợp nước sâu

K min f , P% ;f , P%

Lưu ý: Sau khi xác định các thông số sóng cần kiểm tra lại

điều kiện nước sâu hay nước nông

15

Trang 9

II Tác dụng của sóng lên công trình có bề mặt thẳng đứng

h

P k h H

2

    

Áp lực ngang lớn nhất của sóng tính cho 1m chiều rộng

Momen của áp lực sóng lấy đối với

đáy công trình

h hH H

Trong đó: kd, kmlấy theo đồ thị 3-7 d,e

 Xác định áp lực sóng (PP N.N Zagriadscaia)

Biểu đồ áp lực sóng lên

mặt đứng

III Tác dụng của sóng lên công trình có mặt nghiêng

sl1% 1 2 3 4 1%

h  k k k k k h

3.1 Xác định chiều cao sóng leo

Trong đó:

h1%: chiều cao sóng với xác suất 1%

k4 : xác định theo đồ hình H.3-8

kα : hệ số phụ thuộc vào góc giữa hướng gió và pháp tuyến của

trục đập (αs) – (Tra bảng 3-3)

k1,k2: phụ thuộc vào độ nhám mặt đập (tra bảng 3-1)

k3: hệ số phụ thuộc vào tốc độ gió và hệ số mái (tra bảng 3-2)

17

Trang 10

III Tác dụng của sóng lên công trình có về mặt nghiêng

2 no nb 2

p k k p h

3.2 Xác định áp lực sóng

Phân bố áp suất sóng lớn nhất trên

mái nghiêng bê tông

no

k 0,85 4,8 m 0, 028 1,15  

knb: hệ số tra bảng h: chiều cao sóng : áp suất sóng tương đối lớn nhất lên điểm 2

2

2 2

1

z A 1 2 m 1 A B

m

1 m

A h 0, 47 0, 023

h m

B h 0, 95 0, 84 m 0, 25

h

l 0, 0125L ;l 0, 0265L

l 0, 0325L ;l 0, 0675L

2

4

m

L









Bảng tra xác định knb

Bảng tra xác địnhp

19

Trang 11

§2.2.4 Áp lực bùn cát

Áp suất bùn cát

pb: áp suất bùn cát hướng ngang

hb: độ sâu bùn cát

: trọng lượng riêng của bùn cát trong nước

: hệ số áp lực bên của đất (bùn cát lắng đọng)

Hệ số áp lực bên của đất ( ) tính theo Culông:

b tg 45

2



    

2

b

2

c o s

2

c o s

2

  

 

  

 Mặt thượng lưu đập thẳng đứng

 Mặt thượng lưu đập nghiêng góc

α so với mặt phẳng ngang

Biểu đồ áp lực phân bố

có dạng hình tam giác

φ: góc ma sát trong của đất

Bảng 3-1: Hệ số k1, k2khi xác định chiều cao sóng leo

21

Trang 12

Đồ thị xác định các thông số sóng

H 3-8 – Đồ thị xác định hệ số k4

23

Trang 13

Bài tập

Cho một đập bê tông có kích thước như hình vẽ Xác định áp

lực nước tác dụng lên công trình (tính cho b = 1m chiều rộng)

Bùn cát có dung trọng đẩy nổi γđ = 0,7 t/m3 và góc ma sát

trong φ = 200

Xác định:

 Áp lực thủy tĩnh

 Áp lực đẩy nổi

 Áp lực thấm (hệ số

giảm áp lực α1= 0.7)

 Áp lực bùn cát

25

Định dạng
Số trang	13
Dung lượng	740,63 KB