KẾT CẤU BỂ CHỨA BÊ TÔNG CỐT THÉP

ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO, PHẠM VI SỬ DỤNG  Dung tích bể chứa nước sạch, nước thải, hệ thống xử lý, ....  Bể chứa nhiên liệu: ngoài các yêu cầu trên, còn phải o Không cho phép nứt trong các kết

 Theo công nghệ xây dựng: bể toàn khối, bể lắp ghép

hay bán lắp ghép; dùng bêtông thường hay bêtông ứng lực trước

 Theo hình dạng, kích thước: trụ tròn, lăng trụ (mặt bằng chữ nhật, vuông), hình đặc biệt; bể nhỏ (V<1000 m3), bể trung bình (V<10000m3), bể lớn và rất lớn (V>100000

m3),

 Vị trí: ngầm, nổi, trên mái

 Có nắp, không nắp

1 KHÁI QUÁT

1.2 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO, PHẠM VI SỬ DỤNG

 Dung tích bể (chứa nước sạch, nước thải, hệ thống xử lý, ) →tính toán tùy yêu cầu, mục đích sử dụng

 Chọn hình dạng và kích thước của bể → cần so sánh các phương án về các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật Theo kinh nghiệm:

 Bể nước ngầm: V = 2000 ÷ 3000 m3 thì bể trụ tròn kinh tế hơn bể chữ nhật; khi V = 5000 ÷ 6000 m3 thì dùng bể chữ nhật

 Chi phí xây dựng, khối lượng vật liệu → tùy chiều cao và chiều sâu bể

 Chiều cao tăng → tăng áp lực nước lên thành bể

 Chiều sâu chôn bể ngầm → tăng áp lực đất Ở những nơi có mực nước ngầm cao, việc xây dựng càng trở nên phức tạp.Bể càng đặt sâu, áp lực nước ngầm lên đáy bể càng lớn

18×24 24×30 36×36 48×48 66×66

 Một số kích thước bể chứa điển hình (dựa trên các nghiên cứu

khảo sát kinh tế-kỹ thuật của Nga)

1.2 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO, PHẠM VI SỬ DỤNG

1 KHÁI QUÁT

So sánh

Bể tròn: khó bố trí mặt bằng, tốn đất; chịu lực hợp lý

Bể chữ nhật: dễ bố trí mặt bằng; thành bể chịu kéo, uốn

Thi công: toàn khối, lắp ghép, bán lắp ghép

Lắp ghép: tiết kiệm bêtông và cốt thép khoảng 15÷20%, thi công nhanh, giá thành giảm khoảng 5÷7%

Kích thước bể phù hợp với các sơ đồ kết cấu bể, trước hết là hệ lưới cột đỡ sàn nắp bể, ví dụ:

Bể chứa chữ nhật toàn khối: lưới cột 6×6m có dầm, và lưới cột

4×4m không dầm; thành cao ≤ 4m có thể không cần sườn, thành cao > 4m nên có sườn.

Bể tròn ngầm: mái phẳng (không dầm) gối lên cột có mũ cột

tại đầu và chân, thành không sườn, sàn đáy không dầm Nếu dung tích hơn 500m 3 , nên dùng bêtông ứng lực trước để chống

1.2 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO, PHẠM VI SỬ DỤNG

Precast circular tank

1_cylindrical wall; 2_columns;

3_ring beams; 4_round flat slab;

5_trapezoidal slabs with ribs around the periphery

In-situ circular tank with a flat-slab roof

1_wall; 2_flat-slab roof; 3_floor; 4_columns;

5_capitals; 6_pit; 7_manhole

1 KHÁI QUÁT

1.2 ĐẶC ĐIỂM, PHẠM VI SỬ DỤNG

1 KHÁI QUÁT

1.2 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO, PHẠM VI SỬ DỤNG

1 KHÁI QUÁT

1 KHÁI QUÁT

1.2 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO,

PHẠM VI SỬ DỤNG

Ví dụ 1 Bể chứa dầu, dung tích 30000m 3 , đặt chìm dưới mặt đất

 Đáy: bản BTCT liền khối

 Thành và nắp: BTCT lắp ghép Tấm tường đúc sẵn có cốt thép ứng lực

trước, kích thước 21x9,64 m; dày 15,7÷ 26 cm; mỗi cấu kiện nặng 10 tấn.

 Các tấm tường liên kết nhau bằng cách hàn các cốt thép φ10 chờ sẵn, cách khoảng 1 m Khoảng cách khe nối giữa các tấm tới 15 cm  thuận lợi cho công tác hàn và đổ bêtông sau.

 Thành bể, móng, đáy, vành đai đỡ mái, tấm mái: bêtông ứng lực trước

Ví dụ 2 Bể chứa nước (Mỹ), dung tích 45000m 3 , mái vỏ cầu

 Đường kính bể 62,2m; chiều cao bể 12,2m; chiều dày thành bể ở đáy là

0,6m và ở đỉnh tường là 0,5m

Liên kết khớp trượt giữa thành và đáy (bằng đệm cao su chạy liên tục xung

quanh thành bể) có hiệu quả trong việc gây ứng suất trước trong bêtông thành bể , kể cả ở vùng giáp các biên

1.2 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO, PHẠM VI SỬ DỤNG

Bể chứa nhiên liệu 30 000m 3 đặt ngầm bằng BTCT1.2 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO, PHẠM VI SỬ DỤNG

Bể chứa nước (Mỹ)

45000 m 3 , mái vỏ cầu

Liên kết khớp giữa thành và đáy

1.2 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO, PHẠM VI SỬ DỤNG

Chịu lực hợp lý  tiết kiệm vật liệu

 Ví dụ 3

1.2 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO, PHẠM VI SỬ DỤNG

1 KHÁI QUÁT

1.3 YÊU CẦU ĐỐI VỚI BỂ CHỨA

 Bể chứa nước sinh hoạt và sản xuất:

o Nếu dùng ứng lực trước và bêtông có độ đặc chắc cao > chống nứt và chống thấm Không sợ nước ngọt ăn mòn bêtông.

o Nếu bể chứa nước thải chưa được xử ký > cần tuân thủ các yêu cầu chống ăn mòn bêtông.

o Chọn mác bêtông tùy yêu cầu sử dụng, điều kiện môi trường (nhiệt độ, độ ẩm của nền đất, tính ăn mòn của nước ngầm, )

o Tăng khả năng chống thấm: giảm tối đa thể tích lỗ rỗng trong bêtông; chú ý chất lượng cốt liệu; giảm tỷ lệ N/X, đầm chặt.

 Bể chứa nhiên liệu: ngoài các yêu cầu trên, còn phải

o Không cho phép nứt trong các kết cấu chịu lực

o Không để nhiệt độ ảnh hưởng đến chất lỏng trong bể

o Bêtông phải có khả năng chống ăn mòn

o Chống thẩm thấu, đặc biệt tại các mạch nối

o Chống cháy nổ > bể chìm hoặc nửa nổi nửa chìm

o Nhiên liệu chứa trong bể không bị thay đổi các đặc trưng lý hóa trong một thời gian dài, và không gây những tác động hóa học tới bêtông.

1 KHÁI QUÁT

1.3 YÊU CẦU ĐỐI VỚI BỂ CHỨA

2 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN BỂ CHỨA CHẤT LỎNG

 Bể chứa một phần hoặc đầy, có đất đắp

 Bể đầy có gió cùng chiều áp lực thủy tĩnh

2 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN BỂ CHỨA CHẤT LỎNG

2.2 BỂ TRỤ TRÒN

a Bể chịu áp lực thủy tĩnh

2 /

R T

2 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN BỂ CHỨA CHẤT LỎNG

2.2 BỂ TRỤ TRÒN

a Bể chịu áp lực thủy tĩnh

Thành bể có thể đúc toàn khối với bản đáy, hoặc cấu tạo joint trượt tại đáy bể để thành có thể tự do biến dạng

Áp lực thủy tĩnh gây lực kéo vòng trong thành, và thành có

xu hướng phình ra theo chu vi

Nếu thành được tự do trượt ở mặt đáy thì biến dạng và lực kéo vòng T0 sẽ tăng tuyến tính từ đỉnh thành xuống đáy

Nếu thành bể được ngàm tại đáy, biểu đồ biến dạng sẽ thay đổi (xem hình) có moment uốn phát sinh do sự ngàm cứng này, và lực kéo vòng trong thành bể sẽ giảm đáng kể (T0thành T)  cantilever action

2 NGUYÊN LÝ TÍNH TỐN BỂ CHỨA CHẤT LỎNG

ϕ η

δ

η η

η η

ϕ

ϕsincos

76,0

12

/

12

/1

2 1

max max

2 1

max

2 1

max 0

2 2

−

=

e e

r S

l

S S

p M

l s S

p M

l s r

p T

T

Tính thành hồ

nh h ng c a hi u ng biên:

2 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN BỂ CHỨA CHẤT LỎNG

Cốt thép đứng: chịu moment uốn theo phương dọc (phương

đứng) và lực dọc.( tính theo cấu kiện nén lệch tâm) Thường dùng thép φ = 10 ÷12mm, cách khoảng 150 ÷ 200mm

Nắp bể:

chiều dày nắp: ≥15cm (dạng sàn nấm), ≥8cm (dạng vỏ trụ)

Chiều dày bản đáy: 10 ÷ 30cm Tại phần nối giữa thành và

đáy, có thể tăng chiều dày đáy gấp đôi (hoặc hơn nữa)  tạo thành móng hình vành khuyên.

Đặt thép: lưới ô vuông (cách khoảng < 20cm), hoặc thép vòng

và thép hướng tâm.

Kiểm tra chống chọc thủng

c Hướng dẫn cấu tạo cốt thép

30

2 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN BỂ CHỨA CHẤT LỎNG

2.3 BỂ CHỮ NHẬT

Bể chịu áp lực thủy tĩnh

Bản nắp và bản đáy là bản chữ nhật, chịu tải trọng phân bố đều thiết kế tương tự bản sàn Chú ý phần moment truyền xuống bản đáy, bản nắp do bản thành, nếu chúng được đúc toàn khối với nhau

Bản thành cũng gây ra lực kéo trong bản đáy và bản nắp, lực kéo này bằng với lực cắt trong bản thành tại cạnh đáy và cạnh đỉnh của nó

Moment uốn trong bản thành phụ thuộc tỷ lệ các kích thước dài, rộng, cao của bể và điều kiện liên kết tại nắp và đáy

2 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN BỂ CHỨA CHẤT LỎNG

2.3 BỂ CHỮ NHẬT

Bể chịu áp lực thủy tĩnh

Tổng quát, mỗi tấm thành sẽ có moment theo cả hai phương:

Nếu chiều dài bể khá lớn so với chiều cao moment theo phương đứng là chủ yếu

Nếu chiều cao bể khá lớn so với chiều dài moment chủ yếu theo phương ngang

 Nếu chiều dài và chiều cao bể gần như nhau moment theo

cả hai phương đều quan trọng

Nếu các tấm thành đúc toàn khối với nhau, moment theo

phương ngang tại góc giao của hai tấm thành vuông góc nhau

sẽ bằng nhau, và có xu hướng gây kéo ở mặt trong thành hồ, còn moment theo phương ngang ở giữa tấm thành thì gây kéo ở mặt ngoài thành hồ.

2 2

8 8

) (

12

) (

2 2

3 3

a

p N

b

p N

M

b

p M

M

a

p M

b a

b a

p M

z b

z a

g

z b

g

z a

z g

2.3 BỂ CHỮ NHẬT

Bể chịu áp lực thủy tĩnh

Cắt dải vòng ngang thành hồ tạo thành khung kín

2.3 BỂ CHỮ NHẬT

Bể chịu áp lực thủy tĩnh

Tính thành bể như bản

sàn hai phương

Thiết kế hồ nước tròn cao 4m, đường

kính 10m, đáy và thành không đúc liền

khối với nhau

SV tự làm Nhớ tính toán về nứt.

(xem lại giáo trình BTCT 1)

2 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN BỂ CHỨA CHẤT LỎNG

2 NGUYÊN LÝ TÍNH TỐN BỂ CHỨA CHẤT LỎNG

2.4 MỘT SỐ VÍ DỤ

Hồ dài 15 m có mặt cắt ngang như

hình vẽ Bản đáy có dầm đỡ ở B và

C Thiết kế hồ nước và dầm đỡ

Do chiều dài hồ khá lớn so với chiều

rộng và chiều cao hồ, nên cắt 1m dài

hồ để tính như khung phẳng.

-Tải trọng:

+Bản thành: áp lực nước phân bố

theo hình tam giác

+Bản đáy:

*Trọng lượng bản đáy và trọng

lượng nước (γH): xem như phân bố

đều.

*Trọng lượng bản thành, xem như tác

dụng tại đầu bản đáy.

Ví dụ 5

Ví dụ 6

Thiết kế bể nước mái theo các số liệu chính sau:

* Bể chữ nhật, mặt bằng 8x8m, thành cao 2m

* Cao trình sàn mái là 48m; vùng áp lực gió II-A, địa hình dạng B

SV tự thực hiện bài tập, theo một số nội dung sau:

Bố trí kết cấu hồ nước mái (bản, dầm, cột ), chọn kích thước

tiết diện các cấu kiện chịu lực

Tính toán tải trọng và tác động

Xác định Nội lực

Tính toán và cấu tạo cốt thép

Tính toán theo trạng thái giới hạn thứ hai: độ võng, bề rộng

khe nứt

2 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN BỂ CHỨA CHẤT LỎNG

2.4 MỘT SỐ VÍ DỤ

trên cao  tạo áp lực cần

thiết để phân phối hay

điều hòa áp lực cho các

mạng cấp nước sinh hoạt

trong thành phố, các khu

công nghiệp

Các bộ phận: bể chứa,

thân tháp, móng tháp

Các dạng bể trên tháp nước

3 THÁP NƯỚC

3.1 ĐẶC ĐIỂM, PHẠM VI SỬ DỤNG

Lưới không gian

Các dạng thân tháp nước

3 THÁP NƯỚC

3.1 ĐẶC ĐIỂM, PHẠM VI SỬ DỤNG

Các dạng móng tháp nước đặt trên nền thiên nhiên hay nền cọc

3 THÁP NƯỚC

3.1 ĐẶC ĐIỂM, PHẠM VI SỬ DỤNG

3 THÁP NƯỚC

3.2 YÊU CẦU TÍNH TOÁN

Các bộ phận của tháp nước có thể tính toán riêng biệt sau đó mới xét đến điều kiện liên kết, cách thi công

Tải trọng thường xuyên, áp lực nước, trọng lượng thiết bị

 Tải trọng thường xuyên, tải trọng gió (khi bể không chứa nước)