Zalo QR
Zalo QR
5.1.5 Tính toán đường ống và các cấu kiện của đường ống cũng như phần xây dựng thủy công, mố néo, mố đỡ trung gian, được tiến hành trên cơ sở tổ hợp các tải trọng tính toán. Khi thiết kế cần lựa chọn trường hợp bất lợi nhất mà thực tế công trình có thể xảy ra các trường hợp đó.
5.2 Các tổ hợp tính toán đường ống
5.2.1 Tổ hợp cơ bản thứ nhất, gồm các tải trọng sau:
a) Áp lực nước lớn nhất trong đường ống bằng áp lực thủy tĩnh ứng với mức nước cao nhất của hồ chứa và áp lực nước va tăng lớn nhất khi cơ cấu điều chỉnh của tuabin thủy lực làm việc bình thường;
b) Lực ly tâm tại các đoạn ống cong do nước chảy qua gây ra;
c) Trọng lượng kết cấu của đường ống và trọng lượng nước chứa đầy bên trong;
d) Áp lực nước tác dụng lên các đoạn ống cong;
e) Lực ma sát ở các mố đỡ trung gian, các mối bù co giãn khi nhiệt độ môi trường thay đổi;
f) Lực ma sát giữa nước với thành ống;
g) Áp lực nước tác dụng lên các đoạn ống có đường kính thay đổi;
h) Lực tác dụng của đường ống không cắt đoạn lên các mố néo, mố đỡ khi nhiệt độ của môi trường thay đổi.
5.2.2 Tổ hợp cơ bản thứ hai, gồm các tải trọng sau:
a) Áp lực khí quyển bên ngoài đường ống khi giảm áp lực bên trong do quá trình điều tiết bình thường của tubin gây ra;
b) Trọng lượng bản thân kết cấu thép của đường ống;
c) Lực ma sát tại các mố đỡ trung gian khi đường ống tháo cạn hết nước và lực ma sát ở mối bù co giãn khi nhiệt độ môi trường thay đổi;
d) Lực gây ra do đường ống co giãn dưới tác dụng của nhiệt độ môi trường thay đổi đối với đường ống không cắt đoạn, trong đường ống không có nước.
5.2.3 Tổ hợp vận hành thứ nhất, gồm các tải trọng sau:
a) Áp lực nước trong đường ống bằng tổng áp lực thủy tĩnh ứng với mực nước gia cường của hồ chứa và áp lực nước va tăng lớn nhất khi tổ máy thủy lực xả toàn bộ phụ tải. Với trường hợp có tháp điều áp thì phải kể đến cột nước dềnh trong tháp;
b) Các tải trọng khác tác động đồng thời lấy theo tổ hợp cơ bản thứ nhất, quy định tại 5.2.1.
5.2.4 Tổ hợp vận hành thứ hai, gồm các tải trọng sau:
a) Áp lực khí quyển bên ngoài đường ống, bên trong đường ống xuất hiện chân không trong trường hợp đường ống tháo cạn mà ống thông hơi ở đầu đường ống bị tắc;
b) Các tải trọng khác tác động đồng thời lấy theo tổ hợp cơ bản thứ hai, quy định tại 5.2.2.
5.2.5 Tổ hợp vận hành thứ ba, gồm các tải trọng sau:
a) Áp lực khí quyển bên ngoài đường ống, bên trong đường ống phát sinh chân không xuất hiện nước va âm do cơ cấu điều chỉnh tua bin bị hỏng;
b) Các tải trọng khác lấy theo tổ hợp cơ bản thứ hai, quy định tại 5.2.2.
5.2.6 Tổ hợp vận hành thứ tư, gồm các tải trọng sau:
a) Tải trọng do động đất gây nên;
b) Các tải trọng khác lấy theo tổ hợp cơ bản thứ nhất, quy định tại 5.2.1.
5.2.7 Tổ hợp thời kỳ thi công xây dựng, gồm các tải trọng sau:
a) Trọng lượng bản thân kết cấu thép của đường ống;
b) Lực ma sát ở mố đỡ trung gian, mối bù co giãn đối với đường ống cắt đoạn;
c) Lực do đường ống co giãn dưới tác dụng của nhiệt độ môi trường thay đổi đối với đường ống không cắt đoạn;
d) Tải trọng của bê tông thời kỳ thi công lên các đoạn mố néo kiểu kín.
5.2.8 Tổ hợp thử nghiệm thủy lực, gồm các tải trọng sau:
a) Áp lực thủy tĩnh bên trong đường ống khi bơm nén nước thử nghiệm;
b) Trọng lượng kết cấu thép của đường ống và nước chứa đầy trong đường ống;
c) Lực ma sát ở mố đỡ trung gian, khớp bù co giãn đối với đường ống cắt đoạn;
d) Lực do đường ống co giãn khi nhiệt độ môi trường thay đổi đối với đường ống không cắt đoạn;
e) Các hệ số vượt tải khi tính toán đường ống, mố néo, mố đỡ trung gian lấy theo bảng B.3 phụ lục B.
6 Tính toán độ bền và ổn định đường ống áp lực
6.1 Tất cả các đường ống áp lực của công trình thủy lợi, thủy điện, khi thiết kế mới hay phục hồi, sửa chữa đều phải tính toán, kiểm tra sức bền và ổn định theo các tải trọng và các tổ hợp tính toán bất lợi nhất quy định tại điều 6.
6.2 Đường kính tiêu chuẩn, chiều dày cấu tạo nhỏ nhất cho phép của thành ống lấy theo phụ lục C.
6.3 Tính toán sức bền và ổn định của vỏ ống tại các tiết diện nguy hiểm nhất gồm:
a) Các tiết diện chính giữa các khoảng nhịp của mố néo đến mố đỡ trung gian số một kế đến của hai mố đỡ trung gian liên tiếp;
b) Các tiết diện tại các vành đai của mố đỡ trung gian;
c) Các tiết diện tại các vành đai tăng cứng;
d) Các tiết diện tại các vành đai néo của mố néo.
6.4 Trạng thái giới hạn độ bền của vỏ ống tại các tiết diện quy định tại 6.3, được kiểm tra bằng ứng suất tính đổi stđ theo lý thuyết bền thứ ba và thuyết ứng suất pháp lớn nhất, xem công thức (5) và công thức (6):
trong đó:
sx là ứng suất dọc trong vỏ ống, MPa;
sz là ứng suất vòng trong vỏ ống, MPa;
txz là ứng suất tiếp tác dụng trong mặt phẳng XZ, MPa;
R là cường độ tính toán của vật liệu, MPa.
6.5 Đối với các chi tiết cơ bản khác của đường ống, trạng thái giới hạn độ bền được kiểm tra theo điều kiện st £ R, trong đó st là ứng suất tính toán (ứng suất pháp tuyến hay ứng suất tiếp tuyến).
6.6 Khi thiết kế các đường ống áp lực của công trình thủy lợi, thủy điện có đường kính trong nhỏ hơn 2 400 mm, chiều dày vỏ ống nhỏ hơn 14 mm và góc nghiêng của trục tim ống theo đường nằm ngang nhỏ hơn 150 phải tính toán kiểm tra sức bền và độ ổn định của vỏ ống tại các tiết diện quy định tại các khoản a và b của 6.3.
6.7 Đối với đường ống đặt tự do chịu áp lực bên ngoài là áp lực khí quyển khi trị số r0/d ³ 66 (r0 là bán kính của đường ống và d là chiều dầy vỏ ống) phải có các vành đai tăng cứng cho vỏ ống để tránh vỏ ống bị bẹp khi bên trong đường ống phát sinh chân không. Khoảng cách lớn nhất của các vành đai quy định ở phụ lục D.
6.8 Khi đã chọn khoảng cách các vành đai tăng cứng, vỏ ống cần được kiểm tra ổn định theo điều kiện sau, xem công thức (7):
trong đó:
sz là ứng suất vỏ ống, MPa: sz = PH.r/d;
PH là áp suất khí quyển: PH = 0,1 MPa ;
r là bán kính ngoài của đường ống, cm;
d là chiều dày vỏ đường ống, cm;
m là hệ số tính toán: m = 0,75;
skpz là ứng suất tới hạn ứng với áp lực tới hạn, MPa, xác định như sau:
- Khi l/r ³ 20: skpz = 0,17;
- Khi 0,5 £ l/r £ 10: skpz = 0,55
- Khi 10 < l/r < 20: cho phép nội suy tuyến tính giá trị skpz;
Nếu kết quả tính toán cho skpz > 0,5 sT thì đưa thêm hệ số điều chỉnh z lấy theo bảng B.4 phụ lục B;
sT là ứng suất vòng tổng cộng, MPa ;
l là khoảng cách các vành tăng cứng;
E là mô đun đàn hồi của thép làm ống, MPa.
6.9 Đối với đường ống không cắt đoạn, kiểm tra ổn định theo công thức (8):
trong đó:
m = 0,9
sx là ứng suất nén dọc trục của vỏ ống, MPa;
sz là ứng suất vỏ ống, MPa: sz = PH.r/d;
z là hệ số điều chỉnh ứng suất tới hạn, xác định theo 6.8 ;
skpz là ứng suất tới hạn ứng với áp lực tới hạn, MPa: skpx = C*.E.d/r.
C* là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào tỷ số r/d. Trị số C* lấy theo bảng 1:
Bảng 1
|
r/d |
C* |
|
50 |
0,30 |
|
100 |
0,22 |
|
200 |
0,18 |
|
300 |
0,16 |
6.10 Đối với những đoạn ống có đường kính thay đổi (hình côn), kiểm tra ổn định theo công thức (9):
trong đó:
N là tổng các lực dọc trục: ;
skpx, skpz, sz tính theo r*
Hệ số m lấy bằng 0,495
Hình 1 - Sơ đồ đoạn ống hình côn
