TÍNH TOÁN VÁCH BỂ Cấu kiện: Bể XLNT Tiêu chuẩn:TCVN 5574:2012 Vật liệu Bêtông mác: 300 Rb = 13 MPa Cốt thép mác: CII Rs = 280 MPa Hình học Chiều cao vách bể trong đất: H = 5.1 m Chiều sâu từ mặt đất đến nắp bể: ho = 0.5 m Chiều cao mực nước trong bể: Hw = 4.2 m Chiều dày thành bể: tw = 350 mm Chiều dày lớp bêtông bảo vệ cốt thép: 70 mm Tải trọng phân bố đều trên mặt đất: qs = 1 Tm2 Đất lấp xung quanh bể: Trọng lượng riêng: γ = 1.85 Tm3 Góc ma sát trong tính toán: φ = 33 o Tác động của áp lực nước trong bể
TÍNH TỐN VÁCH BỂ Cấu kiện: Bể XLNT Tiêu chuẩn:TCVN 5574:2012 Vật liệu Bêtông mác: 300 Rb = 13 MPa Cốt thép mác: C-II Rs = 280 MPa Hình học Chiều cao vách bể đất: Chiều sâu từ mặt đất đến nắp bể: H= 5.1 m ho = 0.5 m Chiều cao mực nước bể: Hw = 4.2 m tw = 350 mm Chiều dày thành bể: Chiều dày lớp bêtông bảo vệ cốt thép: 70 mm Tải trọng phân bố mặt đất: Đất lấp xung quanh bể: Trọng lượng riêng: qs = T/m2 γ= 1.85 T/m3 φ= Góc ma sát tính tốn: Tác động áp lực nước bể 33 o Tải trọng tiêu chuẩn áp lực thuỷ tĩnh: q w = H w γw = H w T/m2 = 4.2 T/m2 Hệ số độ tin cậy tải trọng áp lực thuỷ tĩnh: nw = 1.1 NỘI LỰC TRONG VÁCH BỂ: ଶ ௪ ௪ Tại đáy bể (mặt bể): 15 ଶ ௪ ௪ Moment lớn mặt bể: ௫ 33,6 MOMENT UỐN: x = 0,553Hw với x khoảng cách từ đáy bể lên LỰC CẮT: ௪ ௪ 10 ௪ ௪ Giá trị Tiêu chuẩn Tính tốn x (m) MA (Tm/m) 4.9 5.4 Mmax (Tm/m) 2.2 2.4 2.3226 QA (T/m) 7.1 7.8 QB (T/m) 1.8 1.9 4.2 Tác động áp lực ngang đất lên mặt bể Các tải trọng tiêu chuẩn: qe1 = Kaγho + Kaqs = qe2 = Kaγ(ho + H) + Kaqs = 0.567 T/m2 3.349 T/m2 1/3 TÍNH TỐN VÁCH BỂ với Ka - Hệ số áp lực đất chủ động ଶ 45 0.295 2.781 T/m2 qe2 - qe1 = Hệ số độ tin cậy tải trọng áp lực đất: ne = 1.15 NỘI LỰC TRONG VÁCH BỂ: Nội lực sơ đồ tương tự trường hợp tính tốn với áp lực nước Nội lực sơ đồ Tổ hợp nội lực bảng sau: Sơ đồ Sơ đồ Tổ hợp (m) MA (mặt ngoài) (Tm/m) 4.8 Mmax (mặt trong) (Tm/m) x QA (T/m) QB (T/m) MA (mặt ngoài) (Tm/m) Mmax (mặt trong) (Tm/m) QA (T/m) QB (T/m) MA (mặt ngoài) tiêu chuẩn Mmax (mặt trong) (Tm/m) (T/m) QB (T/m) Tổ hợp MA (mặt ngồi) (Tm/m) tính tốn Mmax (mặt trong) (Tm/m) QA (T/m) 5.1 2.2 5.7 1.4 1.8 1.0 1.8 0.2 1.1 6.7 (Tm/m) QA 2.820 3.2 7.5 0.2 2.5 7.7 3.6 8.6 2/3 0.2 TÍNH TỐN VÁCH BỂ QB (T/m) 2.9 Tính tốn cốt thép dọc Dựa vào moment để tính cốt thép tương ứng theo: (với b=1m) ௦ ζ ℎ ௦ ζ=0,5 2 Mặt bể ℎଶ ℎ ℎ ℎ ௪ Mặt bể 2.820 2.3226 M (Tm/m) 5.4 3.6 7.7 2.4 As (cm2/m) 7.2 4.8 10.3 3.2 a214 a323 a149 a487 (Khoảng cách tối đa theo tính tốn -mm) a279 a422 a195 a635 x (m) Φ14 Φ16 Tính tốn chịu cắt vách bể Các lực cắt áp lực ngang gây bêtông vách bể chịu Theo công thức (84) TCVN 5574:2012, điều kiện để bêtông đủ khả chịu lực cắt, khơng cần tính tốn cốt thép là: ସ ௧ ℎଶ với Qb3 = φb3(1+φn)Rbtbho giới hạn: Qb3 ≤ Qbo ≤ 2,5Rbtbho φb4 = 1,5 với bêtông nặng 0,1 0,5 ௧ ℎ b = 1m Rbt - Cường độ tính tốn chịu kéo bêtông Rbt = MPa φb3 = 0,6 với bêtông nặng ଶ ௧ ℎଶ ଵ φb2 = 2,0 với bêtông nặng φf = q1 - Tải trọng phân bố gây lực cắt Q q1 = 4.2 T/m cho b=1m Việc kiểm tra tiến hành theo mặt cắt sau: x N Q Qbo m T T T 1.0 8.6 16.7 5.1 0.0 2.9 16.6 Khả chịu cắt Đạt Đạt 3/3 TÍNH TỐN VÁCH THEO TTGH II-VỀ SỬ DỤNG Cấu kiện: Vách bể TCVN 5574:2012 Vật liệu 300 Bêtông mác: Cốt thép dọc mác: C-II Rb = 13 MPa Rs = 280 MPa Rbt = MPa Es = 210000 MPa Rb,ser = 16.75 MPa Rbt,ser = 1.5 MPa Eb = 22500 MPa Số liệu Tiết diện chữ nhật: b= Lớp bảo vệ cốt thép: 1000 mm h= 350 mm ho = 271 mm α = Es/Eb = As = ℎ a' = 79 mm Ared = bh + α(As+A's) = xo = Sred/Ared = Moment quán tính Ared trục qua trọng tâm: ℎ 381,667 mm2 Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến mép chịu nén: Φ18 a150 1696 mm Sred = bh2/2 + α(A'sa' + Asho) = 0.00626 A's = Moment tĩnh Ared trục qua mép chịu nén: ℎ 1696 mm Cốt thép lớp trên: Đặc trưng tiết diện làm việc đàn hồi Φ18 a150 Cốt thép lớp dưới: 9.333333 Diện tích tiết diện tính đổi: 70 mm 66,791,769 mm3 175 mm Ired = Ib + I'b + αIs + αI's ′ ′ Moment chống uốn tiết diện lấy với mép chịu kéo: 3.604E+09 mm4 20,595,348 mm ℎ Khoảng từ trọng tâm đến đỉnh lõi tiết diện xa vùng kéo: Độ cứng tiết diện bêtông đàn hồi: ro = W red/Ared = 54 mm BE = Đặc trưng tiết diện có biến dạng dẻo Moment chống uốn (dẻo) tiết diện lấy với mép chịu kéo: 8.04E+13 Nmm2 W pl = γW red → W pl = 36,041,858 mm3 γ = 1,75 với tiết diện hình chữ nhật Khoảng từ trọng tâm đến đỉnh lõi tiết diện xa vùng kéo: 1/4 TÍNH TỐN VÁCH THEO TTGH II-VỀ SỬ DỤNG rpl = ro = 54 mm Khả chống nứt Ứng suất cốt thép co ngót bêtơng, với bêtơng đóng rắn tự nhiên: σsc = 40MPa Moment Mrp = σscAs(ho-xo+rpl) - σscA's(xo-a'-rpl) = 7.32 kNm Mcr = Rbt,serW pl - Mrp = Khả chống nứt: 46.74 kNm Với tác dụng dài hạn tải trọng Moment uốn lớn nhất: M= →Cấu kiện 77 kNm/m có Mcr > xuất vết nứt Tính tốn với cấu kiện có xuất vết nứt 0.062595 ℎ , Hệ số β = 1,8 Hệ số đàn hồi dẻo vùng nén: ν= ′ 2 0.000115 ℎ Tính 0.15 với x chiều cao vùng nén tiết diện nứt, theo công thức: ℎ 0.247023 10 Ab = (φf+ξ)bho = Cánh tay đòn nội lực: 66974 mm2 1 ℎ 2 238 mm Hệ số xét đến phân bố không biến dạng thớ bêtông chịu nén cùng: Ψb = 0,9 Hệ số xét đến ảnh hưởng tác dụng dài hạn tải trọng: Khi tính với tác dụng dài hạn tải trọng: Hệ số liên quan đến trình mở rộng khe nứt: , 0.641136 1 φls = 0.8 Hệ số xét đến biến dạng không cốt thép chịu kéo tham gia chịu lực bêtông chịu kéo kheo nứt: Ψs = 1,25 - φlsφm = 0.737092 Độ cứng chống uốn tiết diện có xuất vết nứt tác động dài hạn tải trọng: ℎ 1.06E+13 Nmm ! ! Hệ số điều chỉnh độ cứng với cấu kiện có vết nứt: Tính tốn với cấu kiện không xuất vết nứt Hệ số xét đến từ biến ngắn hạn bêtông: φbl = 0,85 2/4 k = Bcr/BE = 0.13 TÍNH TỐN VÁCH THEO TTGH II-VỀ SỬ DỤNG Hệ số xét đến ảnh hưởng từ biến dài hạn bêtơng đến cấu kiện khơng có khe nứt, với bêtông nặng độ ẩm môi trường 40-75%: φb2 = 2,0 Độ cứng chống uốn tiết diện không xuất vết nứt tác động dài hạn tải trọng: ! 3.45E+13 Nmm2 Hệ số điều chỉnh độ cứng với cấu kiện khơng có vết nứt: k = B/BE = 0.43 Tính tốn bề rộng khe nứt thẳng góc acr " # 20 3,5 100 ! Đường kính cốt thép chịu kéo: Φ= Hệ số bề mặt cốt thép: η= య % 18 mm Hệ số cấu kiện, với cấu kiện chịu uốn nén lệch tâm: δc = μ= Tỷ lệ cốt thép chịu kéo (μ≤0,02): φl - Hệ số tác dụng tải trọng 0.00626 σs - Ứng suất cốt thép chịu kéo lớp cùng, với cấu kiện chịu nén lệch tâm: # N: lực nén đáy vách bêtông: N= & ' 7.463 T cho 1m chiều dài vách es - Khoảng cách từ điểm đặt lực dọc lệch tâm đến trọng tâm cốt thép chịu kéo, với cấu kiện chịu nén lệch tâm: es = eo + yt - a eo = M/N - Độ lệch tâm lực dọc yt - khoảng cách từ trục cấu kiện đến mép chịu kéo yt = 0,5h = 175 mm Cấu kiện thuộc cấp chống nứt cấp (bảng TCVN 5574:2012) Cần hạn chế chiều rộng vết nứt để đảm bảo hạn chế chống thấm cho kết cấu ■ Bề rộng a cr tác dụng dài hạn tải trọng (thường xuyên + tạm thời dài hạn): φl = 1,6-15μ = eo = 1032 mm es = 1128 mm Z= 238 mm σs = 162 MPa acr = Kiểm tra: với bêtông nặng điều kiện độ ẩm tự nhiên 1.506 acr 0.17 mm acr2 = < 0.2 mm ■ Bề rộng a cr(1) tác dụng ngắn hạn: φl = M= Z= σs = OK 49 kNm Tải trọng tạm thời ngắn hạn δ = 0.039833 236 mm eo = 95 MPa 3/4 657 mm ξ= 0.25951 TÍNH TỐN VÁCH THEO TTGH II-VỀ SỬ DỤNG Δacr = acr(1) = acr + Δacr = Kiểm tra: acr(1) es = 0.07 mm 753 mm 0.24 mm < acr1 = 0.3 mm 4/4 OK HỆ SỐ CHUYỂN ĐỔI ĐỘ CỨNG DẦM SÀN Cấu kiện: Dầm TCVN 5574:2012 Vật liệu 350 Bêtông mác: Cốt thép dọc mác: SD490 Rb = 14.5 MPa Rs = 490 MPa Rbt = 1.05 MPa Es = 190000 MPa Rb,ser = 18.5 MPa Rbt,ser = 1.6 MPa Eb = 25000 MPa Số liệu Tiết diện chữ nhật: Lớp bảo vệ cốt thép: b= 600 mm Cốt thép lớp dưới: h= 650 mm ho = 630 mm As = ℎ α = Es/Eb = 7.6 a' = Đặc trưng tiết diện làm việc đàn hồi Diện tích tiết diện tính đổi: Ared = bh + α(As+A's) = Sred = bh2/2 + α(A'sa' + Asho) = Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến mép chịu nén: xo = Sred/Ared = Moment quán tính Ared trục qua trọng tâm: ℎ 1890 mm2 40 mm 433,092 mm2 Moment tĩnh Ared trục qua mép chịu nén: ℎ 0.01 Cốt thép lớp trên: A's = 3780 mm2 1.45E+08 mm3 336 mm Ired = Ib + I'b + αIs + αI's ′ ′ Moment chống uốn tiết diện lấy với mép chịu kéo: 1.427E+10 mm4 45,411,126 mm ℎ Khoảng từ trọng tâm đến đỉnh lõi tiết diện xa vùng kéo: Độ cứng tiết diện bêtông đàn hồi: ro = W red/Ared = 105 mm BE = Đặc trưng tiết diện có biến dạng dẻo Moment chống uốn (dẻo) tiết diện lấy với mép chịu kéo: 3.43E+14 Nmm2 W pl = γW red → W pl = 79,469,471 mm3 γ = 1,75 với tiết diện hình chữ nhật Khoảng từ trọng tâm đến đỉnh lõi tiết diện xa vùng kéo: 1/3 20 mm HỆ SỐ CHUYỂN ĐỔI ĐỘ CỨNG DẦM SÀN rpl = ro = 105 mm Khả chống nứt Ứng suất cốt thép co ngót bêtơng, với bêtơng đóng rắn tự nhiên: σsc = 40MPa Moment Mrp = σscAs(ho-xo+rpl) - σscA's(xo-a'-rpl) = 45.91 kNm Mcr = Rbt,serW pl - Mrp = Khả chống nứt: 81.25 kNm Với tác dụng dài hạn tải trọng Moment uốn ô lớn nhất: M= →Cấu kiện 545 kNm/m có Mcr > xuất vết nứt Tính tốn với cấu kiện có xuất vết nứt 0.123706 ℎ , Hệ số β = 1,8 Hệ số đàn hồi dẻo vùng nén: ′ 2 ℎ Tính ν= 0.15 6.7E-05 với x chiều cao vùng nén tiết diện nứt, theo công thức: ℎ 0.254447 10 96206 mm2 Ab = (φf+ξ)bho = Cánh tay đòn nội lực: 1 ℎ 2 550 mm Hệ số xét đến phân bố không biến dạng thớ bêtơng chịu nén ngồi cùng: Ψb = 0,9 Hệ số xét đến ảnh hưởng tác dụng dài hạn tải trọng: Khi tính với tác dụng dài hạn tải trọng: Hệ số liên quan đến trình mở rộng khe nứt: , 0.21518 1 φls = 0.8 Hệ số xét đến biến dạng không cốt thép chịu kéo tham gia chịu lực bêtông chịu kéo kheo nứt: Ψs = 1,25 - φlsφm = 1.077856 Độ cứng chống uốn tiết diện có xuất vết nứt tác động dài hạn tải trọng: ℎ 8.67E+13 Nmm ! ! Hệ số điều chỉnh độ cứng với cấu kiện có vết nứt: Tính tốn với cấu kiện khơng xuất vết nứt Hệ số xét đến từ biến ngắn hạn bêtông: φbl = 0,85 2/3 k = Bcr/BE = 0.25 HỆ SỐ CHUYỂN ĐỔI ĐỘ CỨNG DẦM SÀN Hệ số xét đến ảnh hưởng từ biến dài hạn bêtơng đến cấu kiện khơng có khe nứt, với bêtơng nặng độ ẩm môi trường 40-75%: φb2 = 2,0 Độ cứng chống uốn tiết diện không xuất vết nứt tác động dài hạn tải trọng: ! 1.52E+14 Nmm2 Hệ số điều chỉnh độ cứng với cấu kiện khơng có vết nứt: k = B/BE = 0.44 Tính tốn bề rộng khe nứt thẳng góc acr " # 20 3,5 100 ! Đường kính cốt thép chịu kéo: Φ= Hệ số bề mặt cốt thép: η= య 25 mm Hệ số cấu kiện, với cấu kiện chịu uốn: δc = 1 μ= Tỷ lệ cốt thép chịu kéo (μ≤0,02): φl - Hệ số tác dụng tải trọng % 0.01 σs - Ứng suất cốt thép chịu kéo lớp # Cấu kiện thuộc cấp chống nứt cấp (bảng TCVN 5574:2012) Cần hạn chế chiều rộng vết nứt để bảo vệ an toàn cho cốt thép ■ Bề rộng a cr tác dụng dài hạn tải trọng (thường xuyên + tạm thời dài hạn): φl = 1,6-15μ = M= 545 kNm Z= 550 mm σs = 262 MPa acr = Kiểm tra: với bêtông nặng điều kiện độ ẩm tự nhiên 1.450 acr 0.29 mm acr2 = < 0.3 mm ■ Bề rộng a cr(1) tác dụng ngắn hạn: φl = M= 60 kNm Z= δ = 0.013619 ξ = 0.311932 30 MPa Δacr = 0.02 mm acr(1) = acr + Δacr = acr(1) Tải trọng tạm thời ngắn hạn 532 mm σs = Kiểm tra: OK 0.32 mm < acr1 = 0.4 mm 3/3 OK M¸c 200 250 300 350 400 500 600 Rb 8.5 11.5 13 14.5 17 22 25 11 15 16.75 18.5 22 29 32 0.75 0.9 1.05 1.2 1.4 45 15 20 22.5 25 30 40 37.5 23 27 29 30 32.5 36 1.15 1.4 1.5 1.6 1.8 1.95 Rb,ser Rbt B Eb Rbt,ser 1/1 2.1 C-I C-II C-III C-IV SD490 Rs 225 280 365 510 490 Rsw 175 225 290 405 Es 21 21 20 19 19 Rsc 225 280 365 450 490 1/1 x10 MPa