THUYẾT MINH TÍNH TOÁN KẾT CẤU HỐ GA

Tính toán kết cấu hố ga TC30 - đường Trường Chinh TÍNH TOÁN KẾT CẤU HỐ GA 1.THÔNG SỐ 1.1 Thông số kích thước - Hố ga mạng lưới nước mưa có dạng cống bản, kết cấu tồn bê tơng cố thép đổ chỗ Qua hồ sơ khảo sát địa chất (tài liệu hố khoan LK16), đất đáy bể sét nâu vàng, xám trắng, trạng thái nửa cứng Khả chịu lực lớp đất tốt, đáy bể đặt trực tiếp thiên nhiên 1.2 Giải pháp vật liệu: a/ Bê tông: Bê tông vách, đáy, có cấp độ bền chịu nén B22.5 (mác 300) Bê tơng lót móng: Bê tơng đá dăm cấp độ bền chịu nén B10 (mác 150) b/ Cốt thép: Thép gân cường độ cao φ ≥10 loại AII, cường độ chịu kéo tính tốn : Rs = 2800 kG/cm2 Thép trơn φ 〈10 loại AI, cường độ chịu kéo tính tốn : Rs = 2300 kG/cm2 1.3 Địa chất Địa chất tải đáy bể (-1.3 m so với mặt sân hồn thiện) có tiêu sau: - Mô tả: Sét nâu vàng, xám trắng, trạng thái dẻo cứng - Dung trọng ướt γ = 19.5kN / m - Góc nội ma sát ϕ = 14 08' - Lực dính c = 50.7kN / m Tính toán kết cấu hố ga TC30 - đường Trường Chinh TÍNH TỐN 2.1 Tính tốn nắp 2.1 a Tính tốn ngoại lực + Tĩnh tải - Áp lực thẳng đứng đất đắp: q0 = γ Hx1.0 = 1.95 x 0.3x1.0 = 0.585T / m - Trọng lượng thân nắp: g1 = γ 1.hx1.0 = 2.5 x0.06 x1.0 = 0.15T / m + Hoạt tải sửa chữa p0 = 0.3 x1.0 = 0.3T / m 2.1 b Tính tốn nội lực + Moment uốn tấm: 1 M = (q0 + g1 + p0 )l = (0.585 + 0.15 + 0.3) x1.2 = 0.186T m 8 A0 = M0 0.186 x105 = = 0.005 bh0 Rs 100 x 42 x 2300 γ = [1 + − A ] = 0.997 + Diện tích cốt thép cần thiết là: M 0.186 x105 Fa = = = 2.02cm γ Rs ho 0.997 x 2300 x Bố trí φ8a150 (3.35 cm2) 2.2 Tính tốn thành Bản thành tính với áp lực đất bão hòa nước tác dụng, sau lấp đất Tính toán kết cấu hố ga TC30 - đường Trường Chinh Tính toán kết caáu hố ga TC30 - đường Trường Chinh Tỷ số a 2.1 h 5.2 = =1< 3; = = 1.24 > b 2.1 2a x 2.1 Do đó, thành hố ga tính dạng bể cao Thành hố ga tính với hai phần 3x5.2 h= = 3.9m : cắt theo phương mặt phẳng nằm ngang dãi có 4 bề rộng b = 1m, độ cao Z bất kỳ, sơ đồ tính khung kín, chịu tác dụng áp lực đất pz - Phần có chiều cao pz = n pγ n Zb = 1.1x1.0 x3.9 x1.0 = 4.3T / m (bỏ qua trọng lượng thân) Từ điều kiện cân moment nút khung: Moment nút: M A = M B = MC = M D = M = − a + b3 1 2.13 + 2.13 PZ = − x 4.3x = −1.58T m 12 a+b 12 2.1 + 2.1 Moment nhịp: pz b 4.3 x 2.12 M1 = −M = − 1.58 = 0.8T m 8 M2 = pz a 4.3 x 2.12 −M = − 1.58 = 0.8T m 8 Lực kéo nút: Ta = Tb = pz b 4.3x 2.1 = = 4.5T 2 - Phần có chiều cao 1x5.2 h= = 1.3m tính sàn, có sơ đồ kê bốn cạnh, 4 ba cạnh ngàm cạnh tự Áp lực nước ph = n p γ n Hb = 1.1x1.0 x5.2 x1.0 = 5.72T / m Tỷ số L2 2.1 = = 1.6 →α1 = 0.0177;α = 0.0261; β1 = 0.0765; β = 0.0555 L1 1.3 Xác định hệ số K = p L1 L2 1.3x 2.1 = 5.72 x = 7.8T 2 Các giá trị moment sau: M = α1 K = 0.0177 x7.8 = 0.138T m M = α K = 0.0261x7.8 = 0.204T m Tính toán kết cấu hố ga TC30 - đường Trường Chinh M I = β1.K = 0.0765 x7.8 = 0.60T m M I = β K = 0.0555 x7.8 = 0.43T m Khả chịu tải đất RII = m1m2 ( Abγ II + BD f γ I + DcII ) ktc m1, m2 - hệ số điều kiện làm việc đất cơng trình, lấy ktc - hệ số tin cậy, lấy Với ϕ = 14 →A = 0.29; B = 2.17; D = 4.69 γ II = 1.95T / m ; D f = 1.9m ; γ I = 1.95T / m ; c II = 5.07T / m b = 2.45 m - bề rộng đáy → RII = 0.29 x 2.45 x1.95 + 2.17 x1.9 x1.95 + 4.69 x5.07 = 33.2T / m Tải trọng thân: + Vách: Vách trục = (3.15*1.9*0.2)*2.5 = T Vách trục = (3.15*0.9*0.2)*2.5 = 1.42 T Vách trục A, B = 2*(6.7*0.9*0.2)*2.5 = 6.21 T + Đáy = 8.2*2.45*0.2*2.5 = 10.05T Tải trọng nước = 1.6*2.7*0.8*1.0 + 8.2*0.9*1.0= 10.84 T Tổng tải trọng truyền xuống nền: ∑N = N bt + N nuoc = 31.52T Áp lực đáy: ptc = ∑N = F 31.52 = 1.57T / m < RII = 33.2T / m 2.45 * 8.2 Tính toán kết cấu hố ga TC30 - đường Trường Chinh → Nền đủ khả chịu lực 2.3 Xác định áp lực ngang đất vào thành Áp lực ngang đất tác dụng vào thành bể, vị trí giáp với đáy, tính theo cơng thức:  φ 14    = 2.49T / m Pd = n.γhtg  45 −  = 1.1x1.95 x1.9 xtg  45 − 2    2.4 Xác định áp lực thủy tĩnh nước tác dụng vào thành từ phía ngồi Giả sử mực nước cao Pn = n.γ h = 1.1x1.0 x1.7 = 1.87T / m 2.5 Xác định áp lực nước tác dụng vào đáy bể Giả sử mực nước cao Áp lực nước tác dụng vào đáy bể phân bố lên bề mặt đáy bể Pup = n.γ h = 1.1x1.0 x1.5 = 1.65T / m TÍNH TỐN NỘI LỰC 3.1 Tính tốn thép cho thành bể 3.1.1 Thành bể trục Kích thước sau Tính toán kết caáu hố ga TC30 - đường Trường Chinh Xét tỷ số Ly Lx = 1.9 = 0.6 < → thành tính kê cạnh, cạnh phía đỉnh thành tự 3.15 Tra bảng 60, [1] có: m x1 = −0.0546 ; m x = 0.0169 ; m y = 0.0169 ; m y = 0.0833 Trường hợp 1: Xây dựng xong, chưa lấp đất chứa đầy nước, khơng có nước ngầm đáy bể Thành bể chịu áp lực nước từ bên hướng Pn = n.γ h = 1.1x1.0 x1.7 = 1.87T / m Xác định hệ số K = p Lx L y = 1.87 x 1.9 x 2.15 = 3.82T Các giá trị moment sau: Tính toán kết cấu hố ga TC30 - đường Trường Chinh M x1 = m x1 K = 0.0546 x3.82 = 0.21T m M x8 = m x8 K = 0.0169 x3.82 = 0.065T m M y = m y K = 0.0169 x3.82 = 0.065T m M y = m y K = 0.0833x3.82 = 0.32T m Trường hợp 2: Bể xây dựng xong, lấp đất bên bể khơng có nước, có nước ngầm mức cao mặt sân Thành bể đồng thời chịu áp lực đất áp lực nước tác dụng từ bên vào bên 14   φ 2   = 2.49T / m Pd = n.γhtg  45 −  = 1.1x1.95 x1.9 xtg  45 − 2    Pn = n.γ h = 1.1x1.0 x1.9 = 2.09T / m Xác định hệ số K = ( Pd + Pn ) Lx L y = (2.49 + 2.09) x 1.9 x 2.15 = 9.35T Các giá trị moment sau: M x1 = m x1 K = 0.0546 x9.35 = 0.5T m M x8 = m x8 K = 0.0169 x9.35 = 0.16T m M y = m y K = 0.0169 x9.35 = 0.16T m M y = m y K = 0.0833 x9.35 = 0.78T m • Cốt thép chịu uốn thep phương ngang: Lấy giá trị M x1 = 0.5T m hai trường hợp tải trọng để tính cốt thép M = 0.017 ≤ α R ; ξ = − − 2α = 0.017 ; Rbbho2 As = ξ Rbbho Rs ; ; α= µ = 0.05% µ max = 5% với Rb = 130 kG/cm ; b = 100 cm; h0 = 15 cm; Rs = 3650 kG/cm M I = − β1 P = −0.0765 x13.7 = −1.048T m → As = 1.95cm / m Bố trí thép hai lớp cho thành theo phương đứng phương ngang φ10a 200( As = 3.93cm ) đủ chịu lực Tính toán kết cấu hố ga TC30 - đường Trường Chinh 3.1.2 Thành bể trục A, B Xét đoạn trục 2-3 Tỷ số Ly Lx = 7.0 = 5.83 > → thành tính consol ngàm đáy 1.2 Cắt 1m theo chiều dài thành bể để tính Trường hợp 1: Xây dựng xong, chưa lấp đất chứa đầy nước, khơng có nước ngầm đáy bể Thành bể chịu áp lực nước từ bên hướng Pn = n.γ h = 1.1x1.0 x1.0 = 1.1T / m Moment uốn đáy: p n h 1.1x1.2 M= = = 0.264T m 6 Trường hợp 2: Bể xây dựng xong, lấp đất bên bể khơng có nước, khơng có nước ngầm đáy bể Thành bể đồng thời chịu áp lực đất nước tác dụng từ vào bên 14   φ 2   = 1.57T / m Pd = n.γhtg  45 −  = 1.1x1.95 x1.2 xtg  45 − 2    Pn = n.γ h = 1.1x1.0 x1.2 = 1.32T / m Moment uốn đáy: M= ( Pd + Pn ) xh (1.57 + 1.32) x1.2 = = 0.7T m 6 Tính toán kết cấu hố ga TC30 - đường Trường Chinh Cốt thép chịu uốn: Lấy giá trị Mmax = 0.7 T.m hai trường hợp tải trọng để tính cốt thép α= M ≤ α R ; ξ = − − 2α ; As = ξ Rbbho Rs ; µ = 0.05% ; µ max = 5% Rbbho2 với Rb = 130 kG/cm ; b = 100 cm; h0 = 15 cm; Rs = 3650 kG/cm → As = 1.29 cm2/m Bố trí thép hai lớp cho thành theo phương đứng phương ngang φ10a 200( As = 3.93cm ) đủ chịu lực 3.2 Tính tốn thép cho đáy bể Xét hai trường hợp bất lợi bể đầy nước bể khơng có nước Trường hợp 1: Khi bể đầy nước, đáy tính móng đặt đàn hồi, chịu toàn tải trọng gồm: - Tải trọng phân bố đáy gồm trọng lượng thân lớp cấu tạo đáy nước q1 = ∑ δ i γ i ni + λi h.n p = (0.05 x1800 + 0.2 x 2500) x1.1 + 1000 x1.7 x1.1 = 2519kG / m đó, δ = 0.05m − chiều dày trung bình lớp vữa γ = 1800kG / m − trọng lượng riêng vữa λi = 1000kG / m − trọng lượng riêng nước n − hệ số h = 1.7m − chiều cao mực nước bể - Tải trọng phân bố theo chu vi đáy gồm trọng lượng thân lớp cấu tạo thành q2 = 10.63 x103 = 550kG / m 2.45 x7.9 Tổng tải trọng tác dụng lên đáy, hướng xuống q = q1 + q = 3069kG / m Bản đáy tính theo sơ đồ dầm, làm việc theo phương cạnh ngắn, cắt theo phuong dài 1m để tính Sơ đồ tính sau: 10 Tính toán kết cấu hố ga TC30 - đường Trường Chinh Moment uốn bản: M max ql 3.069 x 2.45 = = = 2.3T m 8 Trường hợp 2: Khi bể khơng có nước có nước ngầm đáy chịu tác dụng tải trọng gồm: - Tải trọng phân bố bao đáy (hướng xuống) q1 = ∑ δ i γ i ni + λi h.n p = (0.05 x1.8 + 0.2 x 2.5) x1.1 = 0.590T / m - Phản lực đất đáy (hướng lên), tính gần sau: Theo mục 2.2, q2 = G 3.0 + 1.42 + 6.21 + 8.2 = = 0.973T / m ab 2.45 x7.9 G - trọng lượng thân phần bê tông bể - Lực đẩy Archimede nước ngầm ngang mặt sân q3 = nxγ n xh = 1.1x1.0 x1.2 = 1.32T / m2 Lực tính tốn: q = q + q3 − q1 = 1.32 + 0.973 − 0.59 = 1.7T / m Bản đáy tính theo sơ đồ dầm, làm việc theo phương cạnh ngắn, cắt theo phuong dài 1m để tính Sơ đồ tính sau: 11 Tính toán kết cấu hố ga TC30 - đường Trường Chinh Moment uốn bản: M max = ql 1.7 x 2.45 = = 1.275T m 8 Lấy giá trị Mmax = 2.3 T.m hai trường hợp tải trọng để tính cốt thép α= M ≤ α R ; ξ = − − 2α ; As = ξ Rbbho Rs ; µ = 0.05% ; µ max = 5% Rbbho2 với Rb = 130 kG/cm ; b = 100 cm; h0 = 15 cm; Rs = 3900 kG/cm → As = 4.1cm / m Bố trí thép cho đáy hai lớp theo hai phương φ12a 200( As = 5.66cm ) đủ chịu lực 12 ... Trường Chinh Tính toán kết cấu hố ga TC30 - đường Trường Chinh Tỷ số a 2.1 h 5.2 = =1< 3; = = 1.24 > b 2.1 2a x 2.1 Do đó, thành hố ga tính dạng bể cao Thành hố ga tính với hai phần 3x5.2 h= =... RII = 33.2T / m 2.45 * 8.2 Tính toán kết cấu hố ga TC30 - đường Trường Chinh → Nền đủ khả chịu lực 2.3 Xác định áp lực ngang đất vào thành Áp lực ngang đất tác dụng vào thành bể, vị trí giáp với... Cốt thép chịu uốn thep phương ngang: Lấy giá trị M x1 = 0.5T m hai trường hợp tải trọng để tính cốt thép M = 0.017 ≤ α R ; ξ = − − 2α = 0.017 ; Rbbho2 As = ξ Rbbho Rs ; ; α= µ = 0.05% µ max =