TOÀN BỘ PHẦN TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH BỂ XỬ LÝ THOÁT NƯỚC THẢI CHO 1 KHU DÂN CƯ HẠ TẦNG ĐẢM BẢO THEO CÁC TRẠNG THÁI GIỚI HẠN MỜI ANH EM XEM VÀ THAM KHẢO. BỂ THOÁT NƯỚC TỰ CHẢY KHÔNG ÁP........................................................................................................
TíNH TOáN cốt thép ĐáY Bể dảI rộng 1m theo TCXDVN 5574:2012 0.95 Chiều sâu đáy bể tính từ mực nước ngầm là: h=1.65-0.4= 1.05 t/m2 áp lực nước đẩy tác dụng lên đáy bể: P= h*d nước=1.25*1= Nhịp tính toán dảI sàn đáy bể : l= 7.6 m Moment dảI sàn đáy bể rộng 1m là: M= P*l*l/8= Vt liu: * Bê tông: Cấp ®é bỊn chÞu nÐn: B20.0 (M 250) Cường độ tÝnh toán nén dọc trục theo TTGHT1 Modul đàn hồi m Rb = 11.5 Mpa Eb= 210000 Mpa 7.54 Tm * Cèt thÐp: ThÐp däc chÞu lùc Cấp độ bền thÐp A-II Cng tính toán chịu kéo theo TTGHT1 Kéo dọc trục: Rsc = 260.0 Mpa Es= 210000 Mpa Modul đàn hồi Công thức tính toán cốt thép dọc: Công thức bản: M = Rb bx(h0 - 0.5 x ) M Rb bh02 M = R s h0z a= ==> R s A s = R b bx As Trong đó: Mbxh0 hax- Moment uốn tiết diện Chiều rộng tiết diện Chiều cao vùng bê tông chịu nÐn ChiỊu cao lµm viƯc cđa tiÕt diƯn: h0 = h-a Chiều cao tiết diện Khoảng cách từ mép chịu kéo tiết diện tới trọng tâm cốt thép chịu kéo Chiều cao tương đối vùng bê tông chịu nÐn: x = x/h0 a = x (1-0.5x) ==> z = 0.5 + - 2a z = 1-0.5x = Giới hạn v chiều cao tương đối vùng bê tông chịu xnén: 0.623 R aR = 0.429 ( m max = Hàm lượng cốt thép tối đa: x R Rb Rs Hàm lượng cốt thép tối thiểu: mmax = 2.8% mmin = 0.40% ) TÝnh to¸n thÐp: Dải strip KÝch thíc d¶I strip ho a h (cm) b (cm) đáy bể 25 100 (cm) (cm) 20 M«men (Ton.m) 7.5449 a 0.164 z 0.910 Asyc cm 15.95 Thép sàn Chọn thép Khoảng cách 18 a150 + Φ0 a200 As cm2 17.81 m (%) 0.7% TÍNH TOÁN VÁCH THEO TTGH II-VỀ SỬ DỤNG Cấu kiện: VÁCH BỂ XỬ LÝ TCVN 5574:2012 Vật liệu Bêtông mác: 250 Cốt thép dọc mác: C-II Rb = 11.5 MPa Rs = 260 MPa Rbt = 0.9 MPa Es = 210000 MPa Rb,ser = 15 MPa Rbt,ser = 1.4 MPa Eb = 20000 MPa Số liệu Tiết diện chữ nhật: b= Lớp bảo vệ cốt thép: 1000 mm h= 200 mm ho = 122 mm α = Es/Eb = 10.5 70 mm Cốt thép lớp dưới: As = = = ℎ Φ16 a150 1340 mm 0.010987 Cốt thép lớp trên: Φ16 a150 A's = 1340 mm a' = 78 mm Đặc trưng tiết diện làm việc đàn hồi 228,149 mm2 Ared = bh + α(As+A's) = Diện tích tiết diện tính đổi: Moment tĩnh Ared trục qua mép chịu nén: Sred = bh2/2 + α(A'sa' + Asho) = 22,814,867 mm3 Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến mép chịu nén: xo = Sred/Ared = Moment quán tính Ared trục qua trọng tâm: = ℎ− + + ℎ − + ′ 100 mm Ired = Ib + I'b + αIs + αI's − ′ = 6.680E+08 mm4 Moment chống uốn tiết diện lấy với mép chịu kéo: = ℎ− Khoảng từ trọng tâm đến đỉnh lõi tiết diện xa vùng kéo: = ro = W red/Ared = 29 mm BE = Độ cứng tiết diện bêtông đàn hồi: 6,679,642 mm3 1.33E+13 Nmm2 Đặc trưng tiết diện có biến dạng dẻo Moment chống uốn (dẻo) tiết diện lấy với mép chịu kéo: W pl = γW red → W pl = 11,689,373 mm3 γ = 1,75 với tiết diện hình chữ nhật Khoảng từ trọng tâm đến đỉnh lõi tiết diện xa vùng kéo: rpl = ro = 1/3 29 mm TÍNH TỐN VÁCH THEO TTGH II-VỀ SỬ DỤNG 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) = 3.14 kNm Mcr = Rbt,serW pl - Mrp = Khả chống nứt: 13.23 kNm Với tác dụng dài hạn tải trọng Moment uốn lớn nhất: M= 22 kNm/m →Cấu kiện có Mcr > xuất vết nứt Tính tốn với cấu kiện có xuất vết nứt Hệ số β = 1,8 = ℎ , = 0.09854 Hệ số đàn hồi dẻo vùng nén: ν= ′ 0.000287 = =2 = ℎ Tính = 0.15 với x chiều cao vùng nén tiết diện nứt, theo công thức: = ≤ = 0.323086 1+5 + + 10 Ab = (φf+ξ)bho = 39451 mm2 ℎ Cánh tay đòn nội lực: = 1− 2( + ) 102 mm ℎ = 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: φls = Khi tính với tác dụng dài hạn tải trọng: 0.8 Hệ số liên quan đến trình mở rộng khe nứt: = , + ≤1= 0.650972 Hệ số xét đến biến dạng không cốt thép chịu kéo tham gia chịu lực bêtông chịu kéo kheo nứt: Ψs = 1,25 - φlsφm = 0.729223 Độ cứng chống uốn tiết diện có xuất vết nứt tác động dài hạn tải trọng: ℎ = = 1.22E+12 Nmm + Hệ số điều chỉnh độ cứng với cấu kiện có vết nứt: k = Bcr/BE = 0.09 Tính tốn với cấu kiện không xuất vết nứt Hệ số xét đến từ biến ngắn hạn bêtông: φbl = 0,85 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 2/3 TÍNH TỐN VÁCH THEO TTGH II-VỀ SỬ DỤNG Độ cứng chống uốn tiết diện không xuất vết nứt tác động dài hạn tải trọng: = 5.68E+12 Nmm2 = k = B/BE = Hệ số điều chỉnh độ cứng với cấu kiện khơng có vết nứt: 0.43 Tính tốn bề rộng khe nứt thẳng góc acr = 20 3,5 − 100 Đường kính cốt thép chịu kéo: Φ= 16 mm Hệ số cấu kiện, với cấu kiện chịu uốn nén lệch tâm: δc = Hệ số bề mặt cốt thép: η= Tỷ lệ cốt thép chịu kéo (μ≤0,02): μ = 0.010987 φl - Hệ số tác dụng tải trọng σs - Ứng suất cốt thép chịu kéo lớp cùng, với cấu kiện chịu nén lệch tâm: N: lực nén đáy vách bêtông: N= = − 0.600 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 = 100 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 Có xét thêm yêu cầu TCVN 9346-2012 chống ăn mòn ■ Bề rộng a cr tác dụng dài hạn tải trọng (thường xuyên + tạm thời dài hạn): φl = 1,6-15μ = Kiểm tra: 1.435 với bêtông nặng điều kiện độ ẩm tự nhiên eo = 3667 mm es = 3689 mm Z= 102 mm σs = 154 MPa acr = 0.13 mm acr acr2 = < 0.2 mm OK ■ Bề rộng a cr(1) tác dụng ngắn hạn: φl = M= 22 kNm Tải trọng tạm thời ngắn hạn Z= 102 mm δ= σs = 154 MPa eo = 3667 mm Δacr = 0.09 mm es = 3689 mm acr(1) = acr + Δacr = 0.22 mm Kiểm tra: acr(1) < acr1 = 0.09854 0.3 mm 3/3 ξ = 0.323086 OK TÍNH TỐN VÁCH BỂ XỬ LÝ Cấu kiện: VÁCH BỂ XỬ LÝ Tiêu chuẩn: TCVN 5574:2012 Vật liệu Bêtông mác: 250 Rb = 11.5 MPa Cốt thép mác: C-II Rs = 260 MPa Hình học Chiều cao vách bể đất: H= 2.95 m Chiều sâu từ mặt đất đến nắp bể: ho = 0.6 m Chiều cao mực nước bể: Hw = 2.5 m tw = 200 mm Chiều dày vách bể: Chiều dày lớp bêtông bảo vệ cốt thép: 70 mm qs = 1.5 T/m2 Trọng lượng riêng: γ= 1.69 T/m3 Góc ma sát tính tốn: φ= Tải trọng phân bố mặt đất: Đất lấp xung quanh bể: 30 o Tác động áp lực nước bể Tải trọng tiêu chuẩn áp lực thuỷ tĩnh: q w = H w γw = H w T/m2 = 2.5 T/m2 Hệ số độ tin cậy tải trọng áp lực thuỷ tĩnh: nw = 1.1 NỘI LỰC TRONG VÁCH BỂ: MOMENT UỐN: Tại đáy bể (mặt bể): Moment lớn mặt bể: = 15 = với x khoảng cách từ đáy bể lên LỰC CẮT: = = 10 Giá trị x = 0,553Hw 33,6 Tiêu chuẩn Tính tốn x (m) MA (Tm/m) 1.0 1.1 Mmax (Tm/m) 0.5 0.5 1.3825 QA (T/m) 2.5 2.8 QB (T/m) 0.6 0.7 2.5 Tác động áp lực ngang đất lên mặt bể Các tải trọng tiêu chuẩn: qe1 = Kaγho + Kaqs = 0.838 T/m2 qe2 = Kaγ(ho + H) + Kaqs = 2.500 T/m2 = với Ka - Hệ số áp lực đất chủ động 1/3 45 − = 0.333 TÍNH TỐN VÁCH BỂ XỬ LÝ 1.662 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: (m) MA (mặt ngoài) (Tm/m) 1.0 Mmax (mặt trong) (Tm/m) x Sơ đồ Sơ đồ Tổ hợp 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) QB (T/m) 2.95 0.4 2.0 0.5 0.9 0.5 1.5 0.2 0.9 1.9 (Tm/m) QA 1.631 0.9 3.5 0.2 1.4 2.2 1.1 4.0 0.2 1.6 2/3 TÍNH TỐN VÁCH BỂ XỬ LÝ Tính tốn cốt thép dọc Dựa vào moment để tính cốt thép tương ứng theo: (với b=1m) = ζ=0,5 + − ζℎ Mặt bể Mặt bể = ℎ =ℎ− ℎ ℎ= 1.631 1.3825 M (Tm/m) 1.1 1.1 2.2 0.5 As (cm2/m) 3.6 3.4 7.1 1.6 Φ14 a423 a458 a218 a967 (Khoảng cách tối đa theo tính tốn -mm) Φ14 a423 a458 a218 a967 x (m) 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, không cần tính tốn cốt thép là: ≤ = 1+ giới hạn: Qb3 ≤ Qbo ≤ 2,5Rbtbho φb4 = 1,5 với bêtông nặng ℎ với Qb3 = φb3(1+φn)Rbtbho = 0,1 ℎ Rbt - Cường độ tính tốn chịu kéo bêtông Rbt = ≤ 0,5 b = 1m 0.9 MPa φb3 = 0,6 với bêtông nặng 1+ = + ℎ φb2 = 2,0 với bêtông nặng φf = q1 - Tải trọng phân bố gây lực cắt Q q1 = 2.5 T/m cho b=1m Việc kiểm tra tiến hành theo mặt cắt sau: x N Q Qbo m T T T 0.6 4.0 6.8 Đạt 2.95 0.0 1.6 6.8 Đạt Khả chịu cắt 3/3