Tính toán và thiết kế bể nước ngầm

Đề xuất phương án, tính toán và thiết kế bể nước ngầm trong phạm vi đồ án tốt nghiệp ngành kỹ thuật xây dựng, tiến hành tính toán lưu lượng sử dụng, kích thước các cấu kiện trong bể, bố trí thép các cấu kiện, tiến hành kiểm tra ổn định của bể

CHƯƠNG 1:THIẾT KẾ BỂ NƯỚC NGẦM CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ BỂ NƯỚC NGẦM 1.1 ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH 1.1.1 Vị trí địa chất khu vực - Mã số hồ sơ địa chất: 089 - Báo cáo khảo sát địa chất lấy từ cơng trình: Cao ốc văn phịng DDM Office – Quận Bình Thạnh, thành phố Hồ Chí Minh - Địa điểm: Phường 25, quận Bình Thạnh, thành phố Hồ Chí Minh - Cấu trúc địa chất: Địa tầng khu vực khảo sát có cấu trúc tương đối đơn giản, bao gồm lớp có khả chịu tải khác 1.1.2 Phân loại mô tả lớp đất - Lớp 1: Bùn sét, xám xanh đen: Trạng thái chảy Bề dày thay đổi từ 22.0 m 23.7 m, trung bình 22.85 m - Lớp 2: Sét, sét pha, vàng- xám xanh, nâu Trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng Bề dày thay đổi từ 11.8 m 12.4 m, trung bình 12.1 m - Lớp 3: Cát pha, nâu, vàng, nâu đốm xám xanh Trạng thái dẻo Bề dày thay đổi từ từ 12.8m 14.6m, trung bình 13.7 m (giả thuyết lớp sâu vô tận) Trang / 41 CHƯƠNG 1:THIẾT KẾ BỂ NƯỚC NGẦM Hình 6-1: Trụ địa chất cơng trình 1.2 SƠ BỘ KÍCH THƯỚC BỂ Bể nước ngầm đặt cô lập khn viên cơng trình; chỉ cung cấp nước phục vụ cho cho sinh hoạt chữa cháy tức thời 10 phút Để thuận tiện cho việc bảo trì sửa chữa chọn cao trình mặt nắp bể bằng với cao trình mặt đất tự nhiên Sơ bợ tính nhu cầu sử dụng nước sau: cơng trình có 16 tầng tầng khu vực bn bán văn phịng, diện tích sinh hoạt khu thương mại lấy 10m 2/người, diện tích sinh hoạt 864 m2, số người tối đa tầng N* = 864/10 = 86 người Trang / 41 CHƯƠNG 1:THIẾT KẾ BỂ NƯỚC NGẦM Có tầng thương mại (tầng 1) 13 tầng văn phòng (tầng đến tầng 14) Vậy số người tối đa cho chung cư N = N*n = 86*14= 1204 người Theo bảng 3.1 TCXD 33-2006 Tiêu chuẩn cấp nước – mạng lưới đường ống cơng trình quy định: Tiêu chuẩn dùng nước trung bình cho nhân viên cửa hàng thương mại văn phòng lấy: qsh =50 lit/người.ngày.đêm Hệ số điều hịa Kngày = 1.2÷1.5 Dung lượng nước sinh hoạt ngày đêm tính bằng cơng thức: Q max ngaydem  q sh NK 1000  50 1204 1.35 81.27 (m / ngay.dem) 1000 Dung lượng nước chữa cháy thời gian 10 phút, qcc = 10l/s 10 10 60 Qcc  6m 1000 Dung lượng nước cần cung cấp cho cơng trình: Q Q max ngaydem  Qcc 81.27  87.27 (m / ngay.dem) Từ lượng nước cần cung cấp trên, ta chọn bể nước có kích thước: V=b×h=6×6×2.5 =90 m3 > Q=87.27 m3 Bể nước đổ toàn khối có nắp đậy, lỗ thăm dị nằm góc có kích thước 800mm 800mm Hình 6-2: Mặt cắt đứng bể nước ngầm Trang / 41 CHƯƠNG 1:THIẾT KẾ BỂ NƯỚC NGẦM Hình 6-3: Mặt bể nước ngầm 1.3 THÔNG SỐ THIẾT KẾ 1.3.1 Sơ tiết diện cấu kiện Bể nước ngầm (gồm đáy bể, thành bể, nắp bể) đúc bêtơng cốt thép tồn khối Sơ bộ sàn theo công thức: hs  D l1 m Trong đó: + m = 30  35 sàn phương, l1 cạnh phương chịu lực + m = 40  45 sàn phương, l1 cạnh ngắn + m = 10  15 công xôn + D= 0.8  1.4 phụ thuộc vào tải trọng Bản nắp chịu trọng lượng thân hoạt tải sửa chửa Xem nắp ô phương, chọn hệ số tải trọng D=0.8, m=45 hn  D   l1    1 6000  133.3 150  m  45 40  Chọn chiều dày nắp: hn = 150(mm) Bản thành đổ bêtông theo phương đứng làm việc tường chắn, chọn chiều dày thành ht = 250mm Trang / 41 CHƯƠNG 1:THIẾT KẾ BỂ NƯỚC NGẦM Bản đáy, đáy vừa phải chịu tải trọng thân, vừa phải chịu cột nước cao 2.5m, đặt trực tiếp đất yêu cầu chống nứt, chống thấm chiều dày đáy thông thường dày chiều dày thành thường từ (1.2 ÷ 1.5) lần Chọn chiều dày đáy hd = 350 (mm) Bản đáy mở rợng phía với chiều dài 800mm bên 1.3.2 Vật liệu sử dụng Sử dụng bê tông B30, cốt thép CB-240T CB-400V Các thơng số vật liệu trình bày mục Error: Reference source not found 1.4 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP MÓNG CHO BỂ NƯỚC NGẦM Trọng lượng thân bể nước: Bảng 6-1: Tĩnh tải nắp γ kN/m3 18 25 Cấu tạo Vữa láng thành + lớp chống thấm Bản BTCT Tổng Bảng 6-2: Tĩnh tải thành Cấu tạo gtc kN/m2 0.54 3.75 4.29 γ kN/m3 18 25 h mm 30 250 gtc kN/m2 0.54 6.25 6.79 γ kN/m3 18 25 h mm 30 350 gtc kN/m2 0.54 8.75 9.29 Vữa láng thành + lớp chống thấm Bản BTCT Tổng Bảng 6-3: Tĩnh tải đáy Cấu tạo h mm 30 150 Vữa láng thành + lớp chống thấm Bản BTCT Tổng Bảng 6-4: Trọng lượng thân bể nước gtc a b kN/m m m Bản nắp 4.29 6.5 6.5 Bản thành (4 mặt) 6.79 6.5 2.5 Bản đáy 9.29 6.5 6.5 Bản cánh 8.75 0.8 37.2 Trọng lượng thân bể Gb kN Tĩnh tải Trang / 41 Lỗ thăm mxm 0.8 0.8 G kN 178.51 441.35 392.5 260.4 1273 CHƯƠNG 1:THIẾT KẾ BỂ NƯỚC NGẦM Trọng lượng nước chứa đầy bể: G nuoc 6 6 2.5 10 900  kN  Phần đất phía đáy bể mở rợng trường hợp MNN ổn định G s  B L  b bn l bn   h A dsn  h1 '1   8.18.1  6.5 6.5   0.5 14.6  4.8  394.78  kN  Trọng lượng thân bể, nước chứa bể phần đất mở rộng:  G 1273  900  394.78 2567.78 kN Theo mục 4.6.9, TCVN 9362–2012: Tiêu chuẩn thiết kế nhà cơng trình quy định áp lực trung bình tác dụng đáy móng khơng vượt q áp lực R (kN/m 2) tính theo công thức: R II  m1m AbII  Bh'II  Dc II  II h   k tc Trong đó: + m1 m2 hệ số điều kiện làm việc đất hệ số điều kiện làm việc nhà hoặc cơng trình có tác dụng qua lại với nền, lấy theo mục 4.6.10, m1=1.2, m2=1.0 + ktc hệ số tin cậy lấy theo mục 4.6.11, k tc = (Các kết thí nghiệm lấy trực tiếp mẫu đất nơi xây dựng) + A, B, D: hệ số phụ tḥc vào góc ma sát lấy theo bảng 14 phụ tḥc vào góc ma sát xác định theo điều 4.3.1 đến 4.3.7 TCXD 93622012 Với φ=3o24’  A=0.0525 , B=1.2175, D=3.4625 + b cạnh bé (bề rộng) bể, b = 8.1 (m) + ’II trị trung bình (theo lớp) trọng lượng thể tích đất nằm phía đợ sâu đặt đáy bể nước, ’II = 6.4 (kN/m3) + II: dung trọng lớp đất từ đáy đáy bể trở xuống, II = 14.6 (kN/m3) + cII giá trị lực dính đơn vị đất nằm trực tiếp đáy bể, tính bằng kN/m cII = 5.6(kN/m2) + h chiều sâu đặt đáy bể so với cốt quy định đắp thêm, h = 2.97 (m) + h0 chiều sâu đến tầng hầm, h0=0 R II tc = 1.2 1  0.0525 8.1 14.6 +1.2175 2.97 6.4 + 3.4625 5.6  58.49 kN / m Ứng suất đáy móng quy ước: p tc =  N = 2567.78 = 39.14 kN / m A db 8.18.1  R tc 58.49 kN / m  Có thể đặt trực tiếp bể nước ngầm lên tự nhiên mà không cần gia cố Trang / 41 CHƯƠNG 1:THIẾT KẾ BỂ NƯỚC NGẦM 1.5 KIỂM TRA ĐẨY NỔI CHO BỂ NƯỚC NGẦM Kiểm tra bể không chứa nước để xem xét bể có bị đẩy áp lực nước đất Giả sử mực nước ngầm nằm mặt đất tự nhiên (điều kiện nguy hiểm áp lực nước) Điều kiện để bể không bị đầy nổi: kG ≥ Gdn Trong đó: + G tổng tải trọng chống đẩy bể không chứa nước + k: Hệ số an toàn đẩy k = 0.9 ( mục trang TCVN 2737:1995) + Gdn = γwV : Lực gây đẩy + γw dung trọng nước + V thể tích bể: V  8.18.10.35    6.5 6.5 2.5    6.5 6.5 0.15  134.93  m  Lực gây đẩy nổi: G dn =γ w V=10×134.93=1349.3  kN  Trọng lượng thân bể trọng lượng phần đất phía đáy móng mở rợng: + Trọng lượng bể: G be =1273  kN  + Phần đất phía đáy bể mở rộng (giả thiết MNN lên đến nắp bể để có trường hợp nguy hiểm nhất) G soil  8.18.1  6.5 6.5  2.65 4.8 297.14  kN  G=G be +G soil =1273+297.14=1570.14  kN  G dn 1349.3  0.95   Tỷ số: 0.9 G 0.9 1570.14 Bể thỏa điều kiện đẩy 1.6 XÂY DỰNG MƠ HÌNH 3D BỂ NƯỚC NGẦM Trang / 41 CHƯƠNG 1:THIẾT KẾ BỂ NƯỚC NGẦM Hình 6-4: Mơ hình 3D bể nước Sap2000 1.6.1 Các trường hợp tải trọng Tĩnh tải (trọng lượng lớp cấu tạo) Hoạt tải (bản nắp) Áp lực nước + Tác dụng lên đáy + Tác dụng lên thành Áp lực đất (xét bể không chứa nước) + Tác dụng lên thành + Phản lực đất tác dụng lên đáy 1.6.2 Xác định hệ số ks Theo công thức Bowles: Cz = As + Bs.Z n Trong đó: As - Hằng số phụ tḥc chiều sâu móng Bs - Hệ số phụ thuộc độ sâu Z - Độ sâu khảo sát n - Hệ số hiệu chỉnh để k có giá trị gần với đường cong thực nghiệm, trường hợp khơng có kết thí nghiệm lấy n =1  As Bs tính sau:     As = C (cNcSc + 0.5  BNgSg) Bs = C(  Nq) Trong       : C hệ số chuyển đổi đơn vị, với hệ SI, C = 40 c: Lực dính (kN/m2)  : Trọng lượng riêng tự nhiên đất kN/m3 B: Bề rợng móng (m) Sc = Sg = (Hệ số-không đơn vị) Nc; Nq; Ng: Hệ số tra bảng từ góc ma sát đất, khơng đơn vị  với tc =3o24’ ta hệ số sức chịu tải Nc= 6.7616; Nq= 1.403;  Xác định hệ số theo công thức Bowles Cz = As + Bs.Z n (*) Trang / 41 N  0.2924 CHƯƠNG 1:THIẾT KẾ BỂ NƯỚC NGẦM C z C  cN cSc  0.5BN Sg   CN q Zn 40  5.6 6.7616 1  0.5 14.6 8.1 0.2924 1  40 14.6 1.403 3 1 4664.24(kN / m3 ) Ks,3 = Cz =4664.24(kN/m/m2); Ks,2=Ks,1=Ks.3/3= 1554.7 (kN/m/m2) Hình 6-5: Gán lị xo cho mơ hình 1.6.3 Xác định tải trọng cho bể nước ngầm 1.6.3.1 Áp lực ngang đứng đất Trường hợp đất Theo mặt cắt địa chất, lớp đất bùn sét, xám, xanh đen, trạng thái chảy dày 22.85m có γ=14.6 kN/m3, γII’=7.02 kN/m3, lực dính c = 5.6 (kN/m2); góc ma sát  3 24' Mực nước ngầm -2m so với cao độ mặt đất tự nhiên Trang / 41 CHƯƠNG 1:THIẾT KẾ BỂ NƯỚC NGẦM Hình 6-6: Sơ đồ áp lực ngang đất Hệ số áp lực đất tĩnh K 1  sin  1  sin 3o 24' 0.94 Áp lực đất tác dụng lên thành cao độ cách MDTN 0.5m p K z1 0.94 14.6 0.5 6.862 kN/m Áp lực đất tĩnh tác dụng lên thành đáy bể p K  ' z ' K z1 0.94 4.8 2.15  6.862 kN/m 16.563 kN/m Áp lực đất tĩnh tác dụng lên cánh bể đáy bể: p0 z1   ' z 14.6 0.5  4.8 2.15 17.62 kN/m Hình 6-7: Áp lực tĩnh đất tác dụng lên thành bể (DAT1) Trang 10 / 41