Mặt cắt hợp lý của đập bê tông trọng lực xây dựng trong vùng có động đất

Trong bài này giới thiệu quá trình xây dựng quy trình xác định mặt cắt hợp lý của đập có xét ảnh hưởng của động đất và kết quả nghiên cứu xác định các thông số của mặt cắt cho các đập có chiều cao khác nhau. Áp dụng tính toán cho đập Sơn La đã xác định được mặt cắt hợp lý dạng đa giác có diện tích mặt cắt giảm 7,5% so với mặt cắt thực tế đã xây dựng. Các kết quả nghiên cứu trong bài này dùng để tham khảo khi thiết kế đập bê tông trọng lực trên nền đá ở vùng có động đất.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Mặt cắt hợp lý của đập bê tông trọng lực xây dựng trong vùng có động đất MẶT CẮT HỢP LÝ CỦA ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC XÂY DỰNG TRONG VÙNG CÓ ĐỘNG ĐẤT Nguyễn Chiến1, Nguyễn Duy Hưng2 Tóm tắt: Việc xác định mặt cắt hợp lý trong thiết kế đập bê tông trọng lực có ý nghĩa quan trọng cả về mặt kỹ thuật và kinh tế. Trong bài này giới thiệu quá trình xây dựng quy trình xác định mặt cắt hợp lý của đập có xét ảnh hưởng của động đất và kết quả nghiên cứu xác định các thông số của mặt cắt cho các đập có chiều cao khác nhau. Áp dụng tính toán cho đập Sơn La đã xác định được mặt cắt hợp lý dạng đa giác có diện tích mặt cắt giảm 7,5% so với mặt cắt thực tế đã xây dựng. Các kết quả nghiên cứu trong bài này dùng để tham khảo khi thiết kế đập bê tông trọng lực trên nền đá ở vùng có động đất. Từ khóa: đập bê tông trọng lực, động đất, mặt cắt hợp lý, ổn định, ứng suất. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ1 nhỏ nhất (diện tích mặt cắt nhỏ nhất). Các đập bê tông trọng lực có chiều cao lớn Hiện nay tiêu chí về ổn định và độ bền của thường có khối lượng lớn, ảnh hưởng trực tiếp đập có sự khác nhau giữa các hệ tiêu chuẩn nên đến kinh phí đầu tư và các vấn đề kỹ thuật khác trong thiết kế các đập lớn thường quy định áp như tiến độ thi công, xử lý ứng suất nhiệt... dụng đồng thời các hệ tiêu chuẩn khác nhau (ví Trong lý thuyết tính toán mặt cắt đập bê tông dụ theo tiêu chuẩn Việt Nam và theo tiêu chuẩn trọng lực đã đưa ra phương pháp xác định mặt Mỹ), kích thước mặt cắt được lựa chọn theo tiêu cắt kinh tế (Bộ Nông nghiệp và PTNT, 2004; chuẩn nào có yêu cầu cao hơn (Công ty tư vấn Ngô Trí Viềng và nnk, 2004). Tuy nhiên khi áp xây dựng điện 1, 2004; TCXDVN 315:2005). dụng thực tế thường chỉ giới hạn kiểm tra điều 2.1.1. Theo tiêu chuẩn Việt Nam (QCVN kiện ổn định và bền trên lát cắt sát nền và chưa 04-05:2012/BNNPTNT, TCVN 9137:2012). xét đến ảnh hưởng của động đất. Vì vậy mặt cắt a) Điều kiện ổn định. kinh tế nhận được có dạng đa giác với độ - Chống trượt trên mặt cắt nằm ngang: nghiêng của mái thượng lưu, phần sát nền thường là lớn (n ≥ 0,3, xem bảng 3), làm cho Kt = ≥ Kcp; (1) chiều rộng đáy của phần đập có mặt thượng lưu - Chống lật quanh 1 trục nằm ngang: thẳng đứng bị thu hẹp, do đó thường không đảm bảo điều kiện bền. Khi đó người thiết kế phải Kl = ≥ Kcp, (2) thay đổi lại mặt cắt và tính toán lại từ đầu, khối lượng tính toán lớn nhưng chưa chắc sẽ tìm Trong đó: – tổng các lực thẳng đứng tác được mặt cắt kinh tế nhất . Vì vậy việc đề xuất dụng lên mặt trượt; f – hệ số ma sát trên mặt quy trình tính toán mặt cắt hợp lý của đập bê trượt; C – lực dính đơn vị trên mặt trượt; At – tông trọng lực là cần thiết. diện tích mặt trượt; – tổng momen chống 2. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH MẶT lật; – tổng momen gây lật; Kcp - hệ số an CẮT HỢP LÝ CỦA ĐẬP BÊ TÔNG. toàn cho phép, xác định theo QCVN 04- 2.1. Nguyên tắc chung. 05:2012/BNNPTNT. Mặt cắt hợp lý của đập bê tông trọng lực Trị số các lực tác dụng và các chỉ tiêu cơ lý được lựa chọn theo các tiêu chí: 1) đảm bảo ổn trên mặt trượt trong công thức (1) và (2) là các định (về trượt, lật); 2) đảm bảo điều kiện bền giá trị tính toán, xác định theo chỉ dẫn của (không bị phá hoại); 3) khối lượng công trình QCVN 04-05:2012/BNNPTNT. 1 b) Điều kiện bền. Trường Đại học Thủy lợi. 2 Công ty cổ phần Tư vấn xây dựng Thiên Long. Về kéo: σmax ≤ Rk (3); 30 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 50 (9/2015)  Về nén: ≤ Rn , (4) một số điểm khác biệt so với tiêu chuẩn Việt trong đó σmax, σmin là giá trị ứng suất max và Nam như sau: min tính toán (ở đây quy định: ứng suất kéo - Tổ hợp tải trọng: có tổ hợp bình thường, mang dấu +); Rk, Rn – cường độ kéo và nén tính bất thường (có động đất cơ sở vận hành OBE), toán của vật liệu (bê tông đập, hoặc nền), xác đặc biệt (có động đất cực đại MCE), và tổ hợp định bằng thí nghiệm, tuân theo các quy định sau động đất (trong đập có vết nứt, trị số C = 0 của QCVN 04-05:2012/BNNPTNT và các tiêu trên toàn chiều dài vết nứt). chuẩn khác. - Giá trị lực và chỉ tiêu vật liệu lấy theo trị số 2.1.2. Theo tiêu chuẩn Mỹ (Công ty Tư vấn tiêu chuẩn. xây dựng Điện 1, 2004; EM1110-2-2200, 1995). - Tiêu chuẩn an toàn không phân biệt theo Tính toán đập bê tông theo tiêu chuẩn Mỹ có cấp công trình, và lấy theo bảng 1. Bảng 1. Các tiêu chí an toàn theo tiêu chuẩn Mỹ (EM1110-2-2200, 1995). TT Loại tổ hợp tải Điểm đặt hợp lực Hệ số an Ứng suất ƯS cho phép của BT trọng cho phép trên mặt toàn Kcp nền cho đáy phép Nén Kéo 1 Bình thường 1/3 giữa 3,0 Rn 0,3f’c 0 2 Bất thường ½ giữa 1,7 Rn 0,5f’c 0,6f’t 3 Đặc biệt Trong đáy 1,3 1,33Rn 0,9f’c 0,9f’t 4 Sau động đất 1,3 Ghi chú: Rn – cường độ nén cho phép của đá nền; f’c và f’t - ứng suất nén và kéo cho phép tương ứng của vật liệu trong điều kiện tải trọng tĩnh. 2.2. Xác định mặt cắt cơ bản 2.4. Điều ...