tính toán hồ nước mái

TÍNH TỐN HỒ NƯỚC MÁI  -I.TỔNG QUAN: - Nước nhu cầu khơng thể thiếu cho nhu cầu sinh hoạt người Do đáp ứng đày đủ lượng nước phục vụ cho sinh hoạt phòng cháy điều kiện cho cơng trình kiến trúc nào,đặt biệt nhà cao tầng trọng - Cơng trình sử dụng nước máy kết hợp với nước ngầm nhằm đáp ứng tốt nhu cầu người sử dụng Do cơng trình có thiết kế bể nước ngầm bể nước mái nhằm tích trữ lượng nước nhằm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt xảy nước -Nước lấy từ hệ thống cấp nước thành phố dẫn vào bể nước ngầm, sau dùng máy bơm đưa nước lên bể nước mái để cung cấp cho tồn nhu cầu Đồng thời xây dựng bể nước ngầm nhằm chứa nước thải để xử lí trước thải hệ thống cống thành phố -Do thời gian hạn chế nên khơng thể tính bể nước ngầm bể nước mái nên chọn bể nước mái để tính tốn - Bể nước mái kết cấu bê tơng đổ tồn khối gồm có : thành bể , đáy bể, nắp bể, hệ dầm đáy bể Tồn hệ dầm đáy đặt lên hệ cột cách sàn mái 1.2m kích thước cột chọn sơ 0.3mx0.3m SVTH: LÊ THANH TRÚC - MSSV: 09XD0001 GVHD: TS PHAN THIỆU HUY II.LỰA CHỌN TIẾT DIỆN CÁC CẤU KIỆN 1.Bản nắp Ơ sàn có kích thước: S1= x 5(m) => sàn làm việc phương Chọn hb theo cơng thức kinh nghiệm:hb Vậy ta chọn chiều dày nắp hb = 10cm = 2.Bản thành: chiều cao thành 1.5m Chọn chiều dày thành theo điều kiện: hb Vậy ta chọn chiều dày thành: hb = 12cm 3.Bản đáy: cách sàn sân thượng 120cm Ơ sàn có kích thước: S1= x 5(m) => sàn làm việc phương Do đáy vừa phải chịu tải trọng thân, vừa phải chịu cột nước cao 1,5m (1,5 T/m2) có u cầu chống nứt, chống thấm Vậy sơ ta chọn chiều dày đáy hb = 14(cm) 4.Dầm nắp dầm đáy bể Dầm nắp có kích thước DN (20x30)cm Dầm đáy có kích thước DD(20x45)cm Cột: Sơ chọn cột có kích thước C(30x30)cm VẬT LIỆU SỬ DỤNG - Bê tơng cấp bền B22.5 có đặc trưng sau:  Cường độ nén dọc trục: Rb 13(MPa)  Cường độ kéo dọc trục: Rbt 1,0(MPa) SVTH: LÊ THANH TRÚC - MSSV: 09XD0001 GVHD: TS PHAN THIỆU HUY  Mơ đun đàn hồi ban đầu bê tơng nén kéo: Eb 28.5x103(MPa) Cốt thép sử dụng có đặc trưng sau: -  Thép AII (∅ 8): Rs = Rsc  Thép AI (∅ làm việc phương tính kê cạnh ngàm (vì ) liên kết với DN1, DN2 SVTH: LÊ THANH TRÚC - MSSV: 09XD0001 GVHD: TS PHAN THIỆU HUY 1.4 Xác định nội lực nắp Ơ nắp thuộc số 9.Tính tốn theo đơn, dùng sơ đồ đàn hồi Cắt dải có bề rộng 1m theo phương cạnh ngắn cạnh dài để tính tốn Nhịp tính tốn khoảng cách hai trục dầm Tổng tải trọng tác động lên đáy bể : q = 3,506 + 0,975= 4,481 (kN/m2) Momen dương bản: Momen âm gối: Mnhịp= Mgối = = = = 4,67 (kN.m) = 9,34 (dkN.m) 1.5 Tính thép: Ơ nắp tính cấu kiện chịu uốn Chọn a = 15mm, h0 = 100 – 15 = 85mm Với =0.9 ; b = 1000mm; - Cơng thức sử dụng: ; ; Bảng 3.1: Tính tốn thép nắp bể nước Kí hiệu M (kN.m) h0 (cm ) Mnhịp 4,67 8,5 0,055 Mgối 9,34 8,5 0,072 Kiểm tra hàm lượng cốt thép: As tính (cm2) Chọn thép 0,057 252 ∅8a150 % 335 0,39 0,075 332 ∅8a150 335 0,39 μ hợp lý = ( 0,3 – 0,9 ) SVTH: LÊ THANH TRÚC - MSSV: 09XD0001 GVHD: TS PHAN THIỆU HUY As chọn (cm2) Cốt thép gia cường cho lỗ thăm 600x600 mm lấy lớn diện tích thép bỏ lỗ thăm: Fgc =0,6 (A gối + Anhịp )= 8,04 cm2 Chọn thép gia cường 4Φ16có Fgc = 8,04 cm2 bố trí cho phương , đoạn neo là: lneo≥ 30d = 30x16 = 480 mm Bản Thành 2.1 Tĩnh tải thành Bảng 7.2 Các lớp cấu tạo thành Thành phần Chiều dày (m) Tải tiêu chuẩn (kN/m3) Hệ số an tồn Tải tính tốn gtt(kN/m2) Lớp vữa xi măng 0.02 18 1.2 0.432 Bản bê tơng cốt thép 0.12 25 1.1 3.30 Vữa trát chống thấm 0.015 18 1.2 0.324 Tổng 4.056 2.2 Áp lực nước Áp lực thủy tĩnh tác động vào thành tính sau: pn = n n.h = 1.2 x 10 x 1.5 = 18 kN/m2 2.3 Áp lực gió tĩnh: phân bố theo bề rộng mặt đón gió bể nước mái cơng trình tính sau: Wtt = W0 n C k B (kG/m) Trong đó: + Wo: giá trị áp lực gió lấy theo đồ phân vùng Cơng trình xây dựng Huyện Tân Thạnh tỉnh Long An vực nên thuộc vùng II.A có Wo= 0,83(kN/m2) + C: hệ số khí động, xác định cách tra bảng Phía đón gió : C= +0,8 Phía khuất gió: C= -0,6 + K: hệ số tính đến thay đổi áp lực gió theo độ cao + n: hệ số độ tin cậy tải trọng gió lấy 1,2 + B: bề rộng mặt đón gió Bảng 7.3 Áp lực gió theo phương OX & OY SVTH: LÊ THANH TRÚC - MSSV: 09XD0001 GVHD: TS PHAN THIỆU HUY + Chịu áp lực nước gió hút cao trình nắp hồ nước: q1tt = b.Whtt = 1.82 kN/m cao trình đáy hồ nước q1tt =b.Pntt + b.Whtt = 18 + 1.82 = 19.82 kN/m; +hồ khơng có nước gió đẩy cao trình nắp hồ nước: q2tt = b.Wđtt = 2.53 kN/m cao trình đáy hồ nước: q2tt = b.Wđtt = 2.43 kN/m - So sánh : q1 >> q2 => tính nội lực cho q1 2.4.Sơ đồ tính tải trọng thành: Xét tỉ số cạnh dài cạnh ngắn: Trục 1-2 C-D: => Bản phương -Biểu đồ lực cắt moment thành: -Dùng phương pháp học kết cấu giải nội lực cho trường hợp tải kết tóm ta: M nhịp = 2.5.Tính cốt thép: = 1.5 kN.m ; Ơ thành tính cấu kiện chịu uốn Chọn a = 15mm, h0 = 120 – 15 = 105mm - Cơng thức sử dụng: ; Với γb = 0.9 ; ; b = 1000mm SVTH: LÊ THANH TRÚC - MSSV: 09XD0001 GVHD: TS PHAN THIỆU HUY M gối = = 7,3 kN.m Vị trí M(KN.m) a (mm2) (mm ) Nhip 1.5 0,012 0,012 84 200 252 0,24 Gối 7.3 0,057 0,059 414 120 419 0,4 Kiểm tra hàm lượng cốt thép: μ hợp lý =( 0,3 – 0,9 ) 3.Bản Đáy 3.1 Tĩnh tải đáy Bảng 7.4 Các lớp cấu tạo đáy Tải tiêu chuẩn (kN/m2) 18 20 25 18 3.2 Hoạt tải nước: Áp lực thủy tĩnh tính sau: pn = n n.h = 1.2 x 10 x 1.5 = 18 kN/m2 3.3.Sơ đồ tính đáy: Bản đáy có => làm việc phương tính kê cạnh SVTH: LÊ THANH TRÚC - MSSV: 09XD0001 GVHD: TS PHAN THIỆU HUY ngàm (vì ) liên kết với DD1, DD2 3.4 Xác định nội lực đáy Ơ đáy thuộc số 9.Tính tốn theo đơn, dùng sơ đồ đàn hồi Cắt dải có bề rộng 1m theo phương cạnh ngắn cạnh dài để tính tốn Nhịp tính tốn khoảng cách hai trục dầm Tổng tải trọng tác động lên đáy bể : q =5,26 + 18= 23,26 (kN/m2) Momen dương bản: Momen âm gối: Mnhịp= Mgối = = = = 13,29(kN.m) = 26,6 (dkN.m) 3.5 Tính thép: Ơ đáy tính cấu kiện chịu uốn Chọn a = 15mm, h0 = 140 – 15 = 125mm Với =0.9 ; b = 1000mm; - Cơng thức sử dụng: ; ; Bảng 3.1: Tính tốn thép đáy bể nước Kí hiệu M (kN.m) h0 (cm ) Mnhịp 6,05 12,5 0,073 Mgối 9,34 12,5 0,146 As tính (cm2) Chọn thép 0,076 494 ∅12a200 566 % 0,45 0,159 1024 ∅12a100 1028 0,82 SVTH: LÊ THANH TRÚC - MSSV: 09XD0001 GVHD: TS PHAN THIỆU HUY As chọn (cm2) Kiểm tra hàm lượng cốt thép: μ hợp lý =( 0,3 – 0,9 ) Kiểm tra võng đáy: có tiết dịên (5 x m ) Điều kiện đảm bảo độ võng : Độ võng ngàm cạnh xác định theo cơng thức (betong – võ bá tầm ) - Trong : α hệ số phụ thuộc vào tỷ số l2/l tra bảng sau 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 0.00 0.0 0.00 0.00 0.00 0.002 0.002 0.00 0.002 0.002 0.00 126 015 172 191 207 20 30 238 45 49 254 α Ta α = 0,0026 , q = 23,26 kN/m2 , l = m độ cứng trụ , Eb = 2,7.105 daN/cm2 , h = 12,5 cm , µ = 0,2 SVTH: LÊ THANH TRÚC - MSSV: 09XD0001 GVHD: TS PHAN THIỆU HUY Độ võng : < [f] = Kết luận: Theo kết tính tốn bảng trên, hàm lượng cốt thép chọn thỏa u cầu Thép phân bố cấu tạo chọn φ6a250 Tại vị trí tiếp giáp thành đáy có xuất giá trị momen M t người ta gọi hiệu ứng biên.Thơng thường già trị M t nhỏ nên cốt thép thường đặt theo cấu tạo đủ ,do chọn 12a100 Hình 7.3 Hiệu ứng biên d12a100 Với x= để tiện cho thi cơng chọn x=0.3m 4.Tính tốn dầm Dầm nắp: DN Tải trọng tác dụng lên dầm: -Trong lượng thân dầm 20x30cm gbt = n b.(hd – hb).γb = 1,1.0,2.(0,3 – 0,10).25 = 1,1 (kN/m) -Do nắp truyền vào có q =4,481kN/m2 SVTH: LÊ THANH TRÚC - MSSV: 09XD0001 GVHD: TS PHAN THIỆU HUY qbn = với : => qbn = Tổng tải trọng: Sơ đồ tính nội lực : Dầm đáy: DD Tải trọng tác dụng lên dầm: -Trong lượng thân dầm 20x45cm gbt = n b.(hd – hb).γb = 1,1.0,2.(0,45 – 0,14).25 = 1,71 (kN/m) -Do đáy truyền vào có q =23,26 kN/m2 qbn = với : => qbn = -Do trọng lượng thành hồ tác dụng vào: chọn sơ thành hồ dày 0.12m, thành hồ cao 1.5m: gthanh = 1.1x0.12x1.5x2500= 495(daN/m) Tổng tải trọng: q1= gbt + qbn + gthanh= 1,71 + 36,34 + 4,95=43 (kN/m) Sơ đồ tính nội lực : SVTH: LÊ THANH TRÚC - MSSV: 09XD0001 GVHD: TS PHAN THIỆU HUY ; 4.1.Tính tốn cốt thép cho dầm nắp (20x30cm) Chọn a=3cm → ho =30-3 = 27cm Diện tích cốt thép: Chọn thép cấu tạo : 4φ12 (Aschon=452,4 mm2) Kiểm tra hàm lượng cốt thép: c.Tính tốn cốt đai - Kiểm tra khả chịu cắt bê tơng: Qgối = 22.9(kN) - Xét điều kiện: ϕb3(1 + ϕf + ϕn)Rbtbho = 0,6 x (1 + + 0) x 10 x20x27 = 3240(daN) =32.4(kN) Vậy Qmax = 20.25(kN) < ϕb3(1 + ϕf + ϕn)Rbtbho = 32.4(kN), bê tơng đủ khả chịu cắt, cốt đai chọn theo cấu tạo Chọn đai φ 6, đai nhánh Bước đai: →Chọn s = 150mm bố trí đoạn 1/4 đoạn đầu dầm - Đoạn dầm nhịp, bước đai chọn theo cấu tạo: →Chọn s = 200mm bố trí đoạn lại dầm 3.4.2.Tính tốn cốt thép dầm đáy(20x45cm) SVTH: LÊ THANH TRÚC - MSSV: 09XD0001 GVHD: TS PHAN THIỆU HUY - Chọn a=3cm → ho =45-3 = 42cm - Diện tích cốt thép: Chọn : 4φ18 (Aschon=1018 mm2) - Kiểm tra hàm lượng cốt thép: c.Tính cốt đai: - Kiểm tra khả chịu cắt bê tơng: Qgối = 123.8(kN) Xét: ϕb3(1 + ϕf + ϕn)Rbtbho = 0,6 x (1 + + 0) x 10 x20x42 = 4680(daN)=46.8kN Vậy Qmax = 107(kN) > ϕb3(1 + ϕf + ϕn)Rbtbho = 46.8(kN), bê tơng khơng đủ khả chịu cắt phải tínhcốt đai: Chọn đai φ 6, đai nhánh - Vùng gần gối tựa: stt = RswnAs φb2(1+φf+φn)γbRbtbho2 = = 0.145m =145mm smax = φb4(1+φf+φn)γbRbtbho2 = SVTH: LÊ THANH TRÚC - MSSV: 09XD0001 GVHD: TS PHAN THIỆU HUY s = min(stt ,smax,sct) →Chọn s = 100mm bố trí đoạn 1/4 đoạn đầu dầm  Đoạn dầm nhịp, bước đai chọn theo cấu tạo: →Chọn s = 200mm bố trí đoạn lại dầm * Kiểm tra khả chịu cắt cốt đai bêtơng: Hệ số =2 bê tơng nặng Rbt =1.0 :cấp độ bền chịu kéo dọc trục bêtơng ( bê tơng nặng) Qwb=1670KN > Q= 107KN (thỏa) *Kiểm tra khả chống nén vỡ bê tơng: Cốt đai bố trí đủ chịu lực cắt 5.Tính tốn cột hồ nước - Phản lực gối tựa dầm nắp: DN SVTH: LÊ THANH TRÚC - MSSV: 09XD0001 GVHD: TS PHAN THIỆU HUY - Phản lực gối tựa dầm đáy: DD - Do trọng lượng thân cột : Gcột = 0,3.0,3.(1,5+1,2).25.1,1 = 6,68 kN - Tống lực nén N = 20,25 + 107,5 + 6,68 = 134 kN -Đề đơn giản tính tốn xem kết gần ta xem cột cấu kiện chịu nén tâm bỏ qua mơmen tải trọng gió Chọn tiết diện ngang cột 300 x 300, bố trí 4φ16( A’s= 8,04 cm2) - Kiểm tra khả chịu lực cột: [N] = ±ϕ(AbRb + AsRs ) = (30 x 30 x 130 + 8,04 x 2800)x10-2 = 1395(kN) Kết luận: N = 134(kN)