A - Những vấn đề chung trong thiết kế công trình thủy lợi 95

Ch"ơng 3

tải trọng và tác động

!"#$%&'#($)*+$,* +$,/0#1$,/2#3$.4#$3.1. Tổng quát về tải trọng, tác động và những tổ hợp của chúng

Khi thiết kế các kết cấu xây dựng hoặc nền móng các công trình xây dựng nói
chung và công trình thủy nói riêng ng@ời ta phân biệt thành tải trọng th@ờng xuyên và
tải trọng tạm thời.
,5!$6/2#3$6178#3$9:;"# (tiêu chuẩn hoặc tính toán) là tải trọng tác động liên tục
trong suốt thời kỳ xây dựng và sử dụng công trình.
,5!$6/2#3$6'<$618! là tải trọng có thể không xuất hiện ở một thời điểm hoặc thời
kỳ nào đó trong quá trình xây dựng và sử dụng công trình.
Đối với các công trình thủy lợi trên sông thì ngoài các tải trọng và tác động đ@ợc
sử dụng để tính cho các kết cấu thông th@ờng cần phải kể đến những tải trọng và tác
động d@ới đây.
=>$?@!$#1A<$65!$6/2#3$6178#3$9:;"#$gồm có: áp lực thủy tĩnh, áp lực thấm và áp
lực kẽ rỗng của n@ớc, phản áp lực ở các mặt cắt tính toán và các khớp thi công trong các
kết cấu bêtông và bêtông cốt thép ứng với trạng thái mực n@ớc dâng th@ờng và điều
kiện làm việc bình th@ờng của kết cấu chống thấm và kết cấu thoát n@ớc, trọng l@ợng
của các thiết bị công nghệ có vị trí đặt lên công trình không thay đổi trong thời gian vận
hành (nh@ các tổ máy thủy lực, các máy phát, máy biến áp v.v ).
B>$?@!$#1A<$65!$6/2#3$6'<$618!$nh@ng có thời gian tác động t@ơng đối dài gồm có:

5#3$MNO+$.H$%P$QHC1$65!$R#>$

Tên các tải trọng và tác động Hệ số lệch tải (n)
!"#$%&!'()%&!*+%!, %!/0%&!,#1%-!23-0%&!34!,#$%&!'()%&!56,7!'89!:;!!
5(<%&!-=>?!
@7AB!2A7CB?!
!"#$%&!'()%&!*+%!, %!/DE!'89!:;!5(<%&!-=>!@7FA!2A7GA?!
- á9!'H/!,-I%&!J;!,#$%&!'()%&!56,!&.K!#E!
@7@A!2A7CA?!
- á9!'H/!*L%!/DE!56,!
@7FA!2A7GA?!
- á9!'H/!*M%!/:,!
@7FA!
- á9!'H/!5:N!
!
!!!!!O!"#$%&!'()%&!/DE!5:!3-P!,Q;!RS>!@7BA!
O á9!'H/!%&E%&!/DE!5:!
@7FA!2A7GA?!
!"#$%&!'()%&!,;T%!*U!'89!56,7!5:!,#L%!5(<%&!-=>!-;V/!,#$%&!'()%&!RM%&!*W!
9-:!-XY!RZRZZZ!2:9!'H/!,-I%&!5[%&!J;!,#$%&!'()%&!56,!&.K!#E?!
@7@A!2A7CA?!
- á9!'H/!%(8/!,#H/!,P\9!'L%!*]!>V,!/0%&!,#1%-!RT!%]%7!:9!'H/!%(8/!5^K!%&()/!
/_%&!%-(!:9!'H/!%(8/!,-6>7!:9!'H/!3`!#a%&!
@7AA!
- á9!'H/!,b%-!/DE!%(8/!%&=>!'L%!'89!:;!5(<%&!-=>!
@7@A!2A7C?!
- á9!'H/!%(8/!*L%!,#;%&!5(<%&!-=>!234!/+!%(8/!RE?!
@7AA!
- á9!'H/!>Q/-!5U%&!/DE!%(8/!
@7FA!

đ
đều lấy bằng 1,00 trừ
các tr@ờng hợp đ@ợc quy định cụ thể trong tiêu chuẩn khảo sát thiết kế chuyên ngành.
Khi thiết kế công trình thủy phải tính toán theo tổ hợp tải trọng cơ bản và kiểm tra
theo tổ hợp tải trọng đặc biệt.

3.2. Trọng l-ợng bản thân của công trình

Trọng l@ợng công trình cũng nh@ các ph@ơng tiện và thiết bị đặt trong đó đ@ợc
xác định theo kích th@ớc lấy từ bản vẽ thiết kế và dung trọng của vật liệu xây dựng.
Trong một số tr@ờng hợp để tính toán sơ bộ có thể sử dụng các công thức thực nghiệm,
ví dụ khi xác định trọng l@ợng của van.
Dung trọng của bê tông và các kết cấu đá xây trong công trình đ@ợc giữ ổn định
bằng trọng l@ợng bản thân của chúng đ@ợc xác định bằng thí nghiệm với độ chính xác
tới 0,005 T/m
3
.
ở những giai đoạn thiết kế khác nhau, dung trọng bê tông có thể sơ bộ lấy
2,4 T/m
3
, của bê tông cốt thép lấy 2,5 T/m
3
.
98 sổ tay KTTL * Phần 2 - công trình thủy lợi * Tập 1
3.3. áp lực thủy tĩnh và thủy động

áp lực thủy tĩnh của n@ớc đ@ợc xác định theo các công thức thủy lực. Mật độ của
n@ớc đ@ợc lấy bằng 1 T/m
3
. Khi có bùn cát lơ lửng trong n@ớc thì mật độ n@ớc đ@ợc lấy
r
0

r
đ

p
đ

p =
g
hcos
a
+ p
đ

p
đ

h
r
H

r
i

r
0

không áp với sự biến đổi nhanh về mực n@ớc ở th@ợng hạ l@u công trình.
Để xác định các tham số đặc tr@ng của dòng thấm khi tính toán các đập cấp
I - III cần sử dụng ph@ơng pháp t@ơng tự điện thủy động lực (EGĐA) và các ph@ơng
pháp mô hình t@ơng tự và mô hình số, trong đó đối với vùng lòng sông của đập cần xét
bài toán hai chiều đứng, còn với vùng tiếp giáp bờ - xét bài toán không gian hoặc bài
toán hai chiều trên bình diện và hai chiều mặt đứng theo các đ@ờng dòng.
Đối với đập cấp IV và khi tính sơ bộ cho đập cấp I - III trên nền đồng chất có thể
sử dụng các ph@ơng pháp giải tích gần đúng.
Nếu nền là đồng chất nh@ng dị h@ớng, khi giá trị tới hạn của hệ số thấm có thể
xảy ra cả theo ph@ơng đứng và ph@ơng ngang, thì qui @ớc xem xét bài toán theo sơ đồ
biến đổi của công trình đặt trên nền đồng chất đẳng h@ớng bằng cách nhân các kích
th@ớc thực tế theo ph@ơng ngang của đ@ờng viền thấm với hệ số qui đổi a:

đn
aKK
= (3.1)
trong đó: K
đ
và K
n
t@ơng ứng là hệ số thấm theo ph@ơng đứng và ph@ơng ngang.

Sử dụng các ph@ơng pháp tính toán nêu ở trên đối với tr@ờng hợp nền đồng chất
đẳng h@ớng, tiến hành xác định cột n@ớc ở các điểm khác nhau trong nền theo sơ đồ
biến đổi. Các giá trị cột n@ớc tính đ@ợc sau khi chia cho hệ số biến đổi a sẽ là các đại
l@ợng t@ơng ứng cho sơ đồ làm việc thực tế của công trình. Theo các giá trị này có thể
xác định phản áp lực cũng nh@ các yếu tố cần thiết của dòng thấm.
Trong tr@ờng hợp nền gồm hai lớp với hệ số thấm K
2
< 0,01 K

+
=
+
(3.3)
trong đó:
t
1
và t
2
- độ dày t@ơng ứng của lớp đất có hệ số thấm nhỏ và hệ số thấm lớn;
K
1
và K
2
- hệ số thấm t@ơng ứng của lớp đất có độ thấm nhỏ và lớn.

Sau khi biến đổi, việc tính toán thấm đ@ợc thực hiện nh@ đối với nền đồng chất
dị h@ớng.
Tr@ờng hợp nền có cấu tạo địa chất phức tạp ở phạm vi gọi là vùng thấm hoạt
động không thể qui đổi về sơ đồ đơn giản nh@ nêu ở trên thì tính toán thấm theo ph@ơng
pháp t@ơng tự EGĐA.

Tác động lực của dòng thấm trong thân đập và nền đ@ợc xét đến tuỳ thuộc vào
cấp của đập và vật liệu đập nh@ sau:
a) Đối với đập bêtông và bêtông cốt thép thuộc cấp III và IV, còn khi tính toán sơ
bộ - đ@ợc áp dụng cho mọi cấp của đập - d@ới dạng các lực bề mặt theo vùng tiếp xúc
của đập với nền (xem hình 3-1);

b) Đối với đập bê tông cốt thép cấp I và II và đập bêtông cấp II - d@ới dạng các
lực bề mặt theo vùng tiếp xúc đập với nền và gia tải lên nền ở phía th@ợng và hạ l@u

A - Những vấn đề chung trong thiết kế công trình thủy lợi 101

.V#1$MNb+$ !W:$FX$ZK$Q[C$#7@C$c$de#3$FfK$6!_K$9TC$d@!$#g#$FZ$^1!$CA$$
<4#$C1P#3$61`<$d4$61!_6$B0$61&Z6$#7@C$61`<$
$
a) Đập bê tông trọng lực; b) Đập bản tựa trọng lực; c) Đập vòm.
1- hành lang khoan phun xi măng; 2- hành lang thoát n@ớc thấm;
3- giếng thoát n@ớc thẳng đứng; 4- màn chống thấm bằng vữa xi măng;
5- mặt tiếp xúc bê tông với nền đá; 6- khoảng hở trong thân đập;
P
đn
- áp lực đẩy nổi; P
t
- áp lực thấm; H- cột n@ớc ở phía th@ợng l@u;
h- cột n@ớc ở phía hạ l@u; H
p
- cột n@ớc tính toán;
h
3
- cột n@ớc còn d@ của dòng thấm theo trục màn phun xi măng;
h
t
- cột n@ớc d@ của dòng thấm theo trục giếng thoát n@ớc;
B- bề rộng đáy đập; H
đ
- chiều cao đập.
.V#1$MNM+$*L$FX$6ZC$Eh#3$C\=$Q[C$Ei#3$

đ@ợc xác định theo biểu đồ hình chữ
nhật t@ơng ứng với độ sâu n@ớc ở hạ l@u, còn áp lực thấm P
t
dọc theo trục màn xi măng
h
3
và dọc trục giếng thoát n@ớc h
t
đ@ợc xác định theo số liệu trong bảng 3-2.

5#3$MNb+$)!Z$6/0$C\=$CZC$6:#3$F]$67L#3$FP!$1
M
j.
K
$d4$1
6
j.
K
$C\=$B!W:$FX$ZK$Q[C$61`<$
"n!-)9!,+P!,#$%&!'L%!5j9!
op!*+%!qV/!*Pk,
r
!
s;QP!5j9!
-
l
tu
9
!-
,

đất hạt lớn kể cả nền bằng đất sét và nền đá nếu có luận cứ xác đáng thì lấy hệ số a = 1.

3.5. Tác dụng của sóng (do gió)
3.5.1. Các thông số tính toán của sóng ở vùng mặt n-ớc thông thoáng!

Những thông số này đ@ợc xác định có kể đến tốc độ, h@ớng và thời gian kéo dài
của tác động gió trên bề mặt n@ớc, kích th@ớc, hình dạng và chiều sâu n@ớc của hồ
chứa, trong đó cần xét sự dao động mực n@ớc do gió gây ra và sự thay đổi mực n@ớc do
quá trình tích n@ớc hoặc xả n@ớc của hồ chứa. Khi xác định các yếu tố của sóng do gió
ở hồ chứa ng@ời ta chia thành những vùng sau:
?e#3$#7@C$%l: (H > 0,5
s
l
), trong đó đáy hồ không ảnh h@ỏng đến các đặc tr@ng sóng;
?e#3$#7@C$#a#3 (0,5
s
l
> H > H
K
), trong đó đáy hồ có ảnh h@ởng đến sự phát triển
sóng và các đặc tr@ng của nó;
?e#3$%A#3$FI (H
K
> H > H
K.II
), nơi bắt đầu và kết thúc quá trình sóng đổ;
A - Những vấn đề chung trong thiết kế công trình thủy lợi 103

?e#3$%A#3$6!_K$B8 (H < H
K.II

M:P!Jh/!/m!&PE!/hN!!!! !Bg%&!,6>!*L!,0%&!@!
!!!! !Bg%&!5:!5n!F!
S1T$61UC1($
DC E"9 F6/ GH'" $I9 $%J'( $6/ @K'( 8L' /;'( $%='" $"= MN @K'( /"9O1 /P& MQ'( 479
$R' M10$ GS /"& "
9
45 /"9O1 @59 MQ'( >'( 479 $6/ @K'( 87' '"0$ /TP MQ'( $%&'(
,"U3 49 VWX
l
á
DWY
l
C
ZC E"9 /"J' /P& G[ /;'( $%='" $";'( $"&6'( FA\ @?'( B 4]'( 3^$ ')7/ "B /"&
,"_, 80\ $R' M10$ $`'" $&6' /TP /"9O1 /P& MQ'( 85 VWDa '.1 /Q 81b' /> F6/
G6'(C

Khi xác định chiều cao sóng leo lên công trình thủy thì lấy tần suất sóng
bằng 1%.
Các yếu tố sóng và sóng leo đ@ợc tính toán với tần suất gió bo 2% hoặc nếu có
luận cứ thì lấy tần suất 1% đối với công trình cấp I và II và lấy tần suất 4% đối với công
trình cấp III và IV;
Khi chọn cao độ đỉnh và giới hạn gia cố phía d@ới của mái dốc công trình thì lấy
tần suất vận tốc gió lớn nhất tuỳ thuộc vào tần suất đ cho của mực n@ớc tính toán.
104 sổ tay KTTL * Phần 2 - công trình thủy lợi * Tập 1
Vận tốc gió tính toán W đ@ợc xác định ở độ cao 10m trên bề mặt n@ớc. Tài liệu
về vận tốc gió đo ở độ cao Z so với mặt n@ớc đ@ợc tính đổi theo công thức:
W = W
Z
k

w
- độ lặp lại của h@ớng gió nguy hiểm trong tổng số các h@ớng gió đ@ợc
quan sát thấy.
Vận tốc gió tính toán khi đà gió nhỏ hơn 100 km có thể xác định theo số liệu
quan trắc thực tế về giá trị vận tốc gió lớn nhất hàng năm không xét đến thời gian gió
thổi kéo dài liên tục.
SZC$61a#3$%P$%A#3$c$de#3$#7@C$%l: (H>0,5
s
l
): Chiều cao sóng trung bình
s
h
(m) và chu kỳ sóng trung bình
t
(giây) đ@ợc xác định bằng đồ thị hình 3-4 theo trình
tự sau: theo giá trị đại l@ợng không thứ nguyên gt/w và gD/ w
2
(g - gia tốc rơi tự do,
m/s
2
; D - chiều dài đà gió, km) và theo đ@ờng bao trên của đ@ờng cong tìm giá trị
g
h
s
/w
2
và từ trị số nhỏ nhất tìm đ@ợc, tính chiều cao sóng trung bình
s
h
. T@ơng tự nh@

xác định từ đồ thị hình 3-5a, phụ thuộc vào
đại l@ợng không thứ nguyên gD/w
2
.

.V#1$MNm+$nX$610$9ZC$F0#1$CZC$;_:$6P$%A#3$3!A$c$de#3$#7@C$%l:$d4$de#3$#7@C$#a#3$

Độ v@ợt cao của đỉnh sóng trên mực n@ớc tính toán h
s
(m) đ@ợc xác định theo đồ
thị hình 3-5b khi H/
l
= 0,5 tuỳ thuộc vào đại l@ợng h
i
/(gt
2
).

$$$$.V#1$MNo=+$nX$610$9ZC$F0#1$1H$%P$^
!
$$$$$$$$$$$$$$$.V#1$MNoB+$nX$610$9ZC$F0#1$
h
j1
!
$
106 sổ tay KTTL * Phần 2 - công trình thủy lợi * Tập 1
Trong tr@ờng hợp bờ hồ có hình dạng phức tạp thì các đại l@ợng
s
h
,

k
k
t
k
i
s
h
(3.8)
Trong đó:
k
b
- hệ số biến đổi, lấy theo đ@ờng cong 1 trên đồ thị hình 3-6 tuỳ thuộc vào
đại l@ợng H/
s
l
;
k
k
- hệ số khúc xạ của sóng, lấy theo quy phạm (ví dụ: CHu
P
II - 57 - 82);
k
t
- hệ số tổn thất phụ thuộc độ dốc đáy và chiều sâu t@ơng đối H/
l
(bảng 3-4);
với độ dốc 0,03 và lớn hơn k
t
= 1;
k

s
và theo đại l@ợng không thứ nguyên H/
s
l
và h
1%
/(g
2
t
).
A - Những vấn đề chung trong thiết kế công trình thủy lợi 107

Độ v@ợt cao
h
s
của đỉnh sóng trên mực n@ớc tính toán đ@ợc xác định theo đồ thị
hình 3-5a ứng với đại l@ợng H/
s
l
và h
i
/(g
2
t
) đ biết. .V#1$MNr+$nX$610$9ZC$F0#1$^
B
$RO>s$F'!$Q7J#3$

t
đ@ợc tính theo các giá trị
2
gh/w
và
g /w
t
, trong đó các đại l@ợng này tìm
theo đồ thị phụ thuộc vào đại l@ợng gD/w
2
và gH/w
2
.
Chiều dài trung bình của sóng
l
đ@ợc xác định nh@ đối với vùng n@ớc sâu theo
công thức (3.7).
Chiều cao sóng tần suất i% là h
i
đ@ợc xác định bằng cách nhân giá trị h với trị số
nhỏ nhất của hệ số k
i
lấy theo đồ thị trên hình 3-4 tuỳ thuộc vào đại l@ợng gH/w
2

và gD/w
2
.
Độ v@ợt cao h
s

/(g
2
t
) tìm giá trị H
k
/
s
l
và tính H
k
.
Giá trị H
k
có kể đến khúc xạ của sóng đ@ợc xác định bằng ph@ơng pháp gần đúng
dần nh@ sau. Tự cho một số giá trị H, tính các đại l@ợng h
i
/(g
2
t
) nh@ đối với vùng n@ớc
nông khi độ dốc đáy không nhỏ hơn 0,002 và sử dụng các đ@ờng cong 2 - 4 của đồ thị
hình 3-6 tìm các giá trị t@ơng ứng H
k
/(
s
l
).
Độ sâu phân giới sẽ là đại l@ợng có trị số bằng một trong các giá trị h tìm đ@ợc.
Để tính các thông số sóng gió trên vùng hồ chứa n@ớc nội địa, trong thực tế thiết
kế ng@ời ta sử dụng khá phổ biến ph@ơng pháp N.A. Lápdốpxki. Theo tác giả, chiều cao

o
có dạng sau:
h
o
= 0,073kw
10
D
e
; (3.11)

l
o
= 0,073w
10
D /
e
; (3.12)
Trong đó:
k - hệ số kể đến c@ờng độ phát triển sóng dọc theo đ@ờng đà sóng;
D - chiều dài đà sóng, km;
e
- độ dốc của con sóng,

e
=
10
14/W
1
9 19e
-

$
$$$$.V#1$MNOt+$nX$610$9ZC$F0#1$1H$%P$^$
.V#1$MNy+$nX$610$9ZC$F0#1$F]$EPC$C\=$
%A#3$Q@#$#1`6$
e
$61x&$6PC$F]$3!A$z$

.V#1$MNOO+$nX$610$ZK$Q[C$%A#3$F{#3$
Q"#$Ca#3$6/V#1$CA$<G6$61|#3$F{#3$
a- khi đỉnh sóng tiếp mặt công trình;
b- khi bụng sóng tiếp mặt công trình.

Để tham khảo, d@ới đây giới thiệu một số công thức tính toán các thông số sóng
đ@ợc áp dụng ở Trung Quốc và các n@ớc ph@ơng tây.
Công thức Andelieyangnoufu
2h = 0,028 V
5/4
D
1/3
; (3.16)
2L = 0,0304 V
D
; (3.17)
Trong đó:
2h - chiều cao sóng, m;
2L - chiều dài sóng, m;
110 sổ tay KTTL * Phần 2 - công trình thủy lợi * Tập 1

0,42
h
22
g2h
gD
0,283th0,0125
VV
ộự
ổử
=
ờỳ
ỗữ
ốứ
ờỳ
ởỷ
; (3.21)

0,25
h
2
gT
gD
7,54th0,077
V
V
ộự
ổử
=
ờỳ
ỗữ

ộự
ổử
=
ờỳ
ỗữ
ốứ
ờỳ
ởỷ
; (3.24)

Trong các công thức (3.21) á (3.24), 2h
h
và T
h
t@ơng ứng là chiều cao (m) và chu
kỳ (giây) của sóng hữu hiệu; H
o
- độ sâu n@ớc tr@ớc công trình thủy (m).
Dựa vào các công thức trên có thể xây dựng đồ thị quan hệ g2h
h
/V
2
với gD/V
2
và
đồ thị quan hệ gTh/V
2
với gD/V
2
để xác định chiều cao sóng và chu kỳ sóng hữu hiệu

- tỷ trọng n@ớc, N/m
3
;
k = 2
pl
- trị số sóng (
l
- chiều dài trung bình của sóng, m);
z - tung độ điểm tính toán (z
1
=
h
đ
; z
2
= 0 ; z
n
= H) tính bằng mét (m) kể từ
mực n@ớc tính toán. Đối với sóng tiếp công trình từ đỉnh z
1
=
h
đ
, đối với
sóng tiếp công trình từ đáy z
2
= z
6
= 0 thì lấy P = 0;
s

@!
h
5
!
P
@
!=!A!
F!A!
P
F
!=!3
F
g-!
l!A7FBu!
P
l
!=!3
l
g-!
z!A7BAu!
P
z
!=!3
z
g-!
B!u!
P
B
!=!3
B

a
(bảng 3-6).

.V#1$MNOb+$nX$610$FW$9ZC$F0#1$CZC$1H$%P$^
O
s$^
b
s$^
M
s$^
m
s$^
o
s$^
w
$d4$^
y
$$
RF78#3$F{6$#~6$Q4$C1$/=#1$3!@!$FI$C\=$%A#3$F{#3>$

$$$$$ 5#3$MNr+$$)!Z$6/0$C\=$1H$%P$^
a
$
a7!5U!3
a
!
zB!@7A!
{A!A7C!
7B!A77!


trong tr@ờng hợp này xác định theo công thức:
A - Những vấn đề chung trong thiết kế công trình thủy lợi 113

cos
s
t =
h(8 H/3)
l
ppl-
(3.27)
Khi H/
l
Ê 0,2 và trong các tr@ờng hợp khác khi giá trị tính theo công thức (3.18)
là cosst > 1 thì trong các tính toán tiếp theo lấy cosst = 1
3. Đối với cosst = -1 - khi giá trị lớn nhất của tải trọng ngang của sóng P
xII
trong
tr@ờng hợp đáy sóng nằm thấp hơn mực n@ớc tính toán một trị số h
II
(hình 3-11 b).

3.5.3. Độ cao sóng leo
Khi chiều sâu n@ớc tr@ớc mái dốc là H Ê 3h
s1%
và H 2h
1%
(h
s1%
- chiều cao sóng
di chuyển có tần suất 1% ở độ sâu H 0,5

ln
- hệ số lấy theo đồ thị hình 3-13 a.
5#3$MNv+$)!Z$6/0$C\=$CZC$1H$%P$#1Z<$^
D
$d4$1H$%P$61`<$C\=$<Z!$EPC$^
Q6
$
qV/!,~%-!'89!&PE!/h!>:P!Jh/!
qU!%-:>!,(p%&!5hP!Dt-
@
! K
D
!
K
',
!
"6>!*L!,0%&!2*L!,0%&!/h,!,-x9?! !@7AA!A7CA!
q:!/XUP!5:!Jf>7!5:!-;V/!3-hP!*L!,0%&!2*L!
,0%&!/h,!,-x9?!
<!A7AAF!
A7AAB! !A7A@!
A7AF!
A7AB!
A7@A!
!>!A7FA!
!!
S1T$61UC1( E`/" $")7/ '"63 G^/ $%)'(
D
W 3 /R' 80\ <e'( G)*'( -`'" $%1'( <='" /TP 49L' G6
(9P /2 369 @2/ "&^/ -`/" $")7/ $%1'( <='" /TP -"29 <L $;'( f<L $;'( /2$ $"_,gC

1%
, đ@ợc giới thiệu trên hình 3-13 a (trong ngoặc đơn).
Để xác định chiều cao sóng leo có tần suất bất kỳ tính theo công thức (3.28) thì
kết quả tính đ@ợc nhân với hệ số k
i
(bảng 3-9).
.V#1$MNOM=+$nX$610$9ZC$F0#1$1H$%P$^
Q#
$
a) Khi 0,1 Ê m
a
Ê 3; b) Khi 3Ê m
a
Ê 40.

5#3$MNy+$)!Z$6/0$C\=$1H$%P$^
!
$
Tần suất theo độ tr-ờn
lên mái dốc i,%
k
i

Tần suất theo độ tr-ờn
lên mái dốc i,%
k
i

D
h = 2.10
-6
2
W D
gH
cos
a
, (3.29)
Trong đó:
W - vận tốc gió ứng với tần suất tính toán ở độ cao 10m trên mặt n@ớc, m/s;
D - chiều dài mặt n@ớc có gió thổi, m;
H - chiều sâu n@ớc tính toán, m;
a
- góc tạo giữa trục dọc của hồ so với h@ớng gió, độ.

3.6. áp lực bùn cát
áp lực bùn cát lắng đọng tr@ớc đập phụ thuộc vào kích th@ớc của hạt bùn cát.
áp lực của các hạt cát và cát sỏi đ@ợc xác định theo công thức tính áp lực của vật liệu
rời có kể đến sự đẩy nổi của hạt. ở các hồ có độ sâu lớn th@ờng tr@ớc đập là các hạt bùn
cát rất nhỏ lắng đọng, trong đó xen kẽ giữa các hạt là n@ớc tự do và n@ớc màng. Theo
tính chất cơ học các lớp lắng đọng này có dạng gần nh@ chất lỏng với góc nội ma sát
gần bằng không.
áp lực bùn cát lên mặt thẳng đứng đ@ợc xác định theo công thức:
P =
g
b
h
b
tg

- góc ma sát trong của bùn cát.

Với độ thô trung bình của các hạt trong phạm vi 0,01 á 0,05 mm có thể lấy
g
1
= (0,9 á 1,3)10
4
N/m
3
; đối với bùn g
1
= (0,4 á 0,8)10
4
N/m
3
.

3.7. tải trọng động đất
Khi thiết kế các công trình thủy lợi ở vùng có động đất từ cấp 7 đến cấp 9 cần
thực hiện theo các yêu cầu chuyên môn của quy phạm Nhà n@ớc.
3.7.1. Đánh giá cấp động đất ở địa điểm xây dựng công trình thủy
1. Khi thiết kế các công trình dâng n@ớc cấp III và IV, trong đó sự h@ hỏng hay
phá huỷ công trình không dẫn đến các hậu quả có tính tai hoạ hoặc các công trình thủy
không áp thuộc mọi cấp, thì cấp động đất ở địa điểm xây dựng đ@ợc lấy theo bản đồ
phân vùng động đất của quốc gia. Tiếp sau đó cấp động đất đ@ợc chuẩn xác lại khi bản
thiết kế đ@ợc phê duyệt bởi cơ quan có thẩm quyền. Việc chuẩn xác tính chất động đất
có thể dựa theo số liệu tham khảo ở bảng 3-11.
116 sổ tay KTTL * Phần 2 - công trình thủy lợi * Tập 1
5#3$MNOO+$S`K$F]#3$F`6$c$F0=$F!W<$9l;$E[#3$F7JC$C1:ẩ#$9ZC$61x&$64!$Q!H:$$
^15&$%Z6$F0=$C1`6$Ca#3$6/V#1$

dâng n@ớc thuộc cấp I và II đ@ợc thực hiện ở vùng có động đất cấp 6 và lớn hơn, thì cấp
động đất ở địa điểm xây dựng cần đ@ợc hiệu chỉnh trên cơ sở các khảo sát nghiên cứu
chuyên môn bao gồm:
a) Tìm hiểu trạng thái động đất của diện tích xây dựng để lấy tài liệu tính toán và
thiết kế khả năng ổn định động của công trình, nền công trình và các s@ờn bờ tiếp giáp
công trình;
b) Phát hiện các vùng có khả năng xuất hiện biến dạng d@ trong nền và đánh giá
trị số của chúng cho từng vùng;
c) Phát hiện các dạng tác dụng động nguy hiểm khác, ví dụ hiện t@ợng sập
đổ đá núi với khối l@ợng lớn vào hồ chứa, hiện t@ợng rơi những khối đá lớn vào công
trình, v.v;
d) Xác định các đặc tr@ng biến dạng động và đặc tr@ng c@ờng độ của vật liệu
công trình và đất nền có kể đến sự thay đổi tính chất của chúng khi ngâm n@ớc;
đ) Đánh giá khả năng thay đổi cấp động đất ở địa điểm xây dựng sau khi tích
n@ớc vào hồ chứa.

4. Trong giai đoạn thi công các công trình thủy, trừ công trình cấp I và II và
những công trình tham gia vào quá trình tạo nên tuyến áp lực, cấp động đất tính toán ở
địa điểm xây dựng đ@ợc hạ xuống một cấp.
A - Những vấn đề chung trong thiết kế công trình thủy lợi 117

3.7.2. Xác định tải trọng động đất
Trong tính toán c@ờng độ và ổn định của các công trình thủy d@ới tác dụng của
động đất cần kể đến các tác động động đất của khối l@ợng công trình (tải trọng quán
tính động đất), của khối n@ớc sáp nhập vào công trình (hay áp lực thủy động), tác động
sóng trong hồ chứa do động đất và tải trọng động của áp lực bùn cát.
Trong giai đoạn lập dự án tiền khả thi đối với các công trình thủy thuộc cấp I và II
và ở tất cả các giai đoạn thiết kế công trình thủy thuộc cấp III và IV, để xác định tải
trọng động đất có thể sử dụng các công thức gần đúng chỉ xét đến nhịp dao động thứ
nhất (cơ bản) và ứng với nhịp dao động đó là dạng biến dạng gần đúng của công trình.

k
đ
- hệ số động đất lấy theo bảng 3-12; trong tr@ờng hợp xét đồng thời thành
phần ngang và thẳng đứng của lực động đất thì giá trị của k
đ
ở công thức
(3.31) đ@ợc nhân với cos
a
, trong đó
a
- góc tạo bởi h@ớng tác dụng động
đất và ph@ơng nằm ngang;
b
i
o
- hệ số động học,

b
i
o
= m
o

b
i
(3.32)
ở đây m
o
- hệ số thuộc vào loại vật liệu và kết cấu công trình (bảng 3-13);
b

C!A7@AA!

5#3$MNOM+$)!Z$6/0$C\=$1H$%P$<
&
$
Loại công trình m
o

o0%&!,#1%-!*L!,0%&!RT!*L!,0%&!/h,!,-x9!3-P!'T>!RPk/!,#;%&!5P]X!3Pk%!JE;!
5U%&!3-0%&!*W!-w!/:/!3-89!%hP!
@!
o0%&!,#1%-!*L!,0%&!*P\%!JQ%&!,H!J;!3-P!JE;!5U%&!/m!-w!>U,!9-=%!/:/!
3-89!%hP!
A7G!
o0%&!,#1%-!*g%&!56,!RT!*g%&!5:!5n!A77!Đối với các công trình thủy cho phép chỉ xét thành phần chuyển vị ngang, thì hệ
số h
ik
đ@ợc xác định theo công thức:

h
ik
=
( )
(
)
( )
n

b
i
o
h
ik
= 1, còn đối với các t@ờng chắn thì lấy b
i
o
h
ik
= 1,5.
Thành phần thẳng đứng của tải trọng động đất S
k
đ
ở điểm k của công trình đ@ợc
xác định theo công thức:

đ
k
S
= Q
k
mk
đ
sin
a

A - Những vấn đề chung trong thiết kế công trình thủy lợi 119

Trong đó a là góc giữa ph@ơng ngang và h@ớng tác động của động đất, lấy không

Đối với chu kỳ nhịp dao động bản thân thứ nhất không lớn hơn 0,3 s thì ứng lực
N
p
đ@ợc tính theo công thức:
N
p
=
n
22
maxi
i1
N0,5N
=
+
ồ
(3.35)
Trong đó:
N
max
- giá trị lớn nhất của ứng lực trong mặt cắt xem xét đ@ợc xác định từ so
sánh các biểu đồ lực động đất ứng với mỗi dạng dao động riêng của
công trình;
N
i
- giá trị ứng lực cũng ở mặt cắt xem xét đó theo các biểu đồ khác, (ngoài
giá trị N
max
).

ứng lực trong các kết cấu N