THUYẾT MINH TÍNH TOÁN KẾT CẤU HỐ GA

Tính toán bản thành Bản thành được tính với áp lực đất bão hòa nước tác dụng, sau khi lấp đất... Xác định áp lực thủy tĩnh của nước tác dụng vào thành từ phía trong ra ngoài Giả sử mực n

TÍNH TOÁN KẾT CẤU HỐ GA 1.THÔNG SỐ

1.1 Thông số kích thước

- Hố ga của mạng lưới thốt nước mưa cĩ dạng như cống bản, kết cấu tồn bộ là bê tơng cố thép đổ tại chỗ

Qua hồ sơ khảo sát địa chất (tài liệu hố khoan LK16), đất nền tại đáy bể là sét nâu vàng, xám trắng, trạng thái nửa cứng Khả năng chịu lực của lớp đất này tốt, do đĩ đáy bể cĩ thể đặt trực tiếp trên nền thiên nhiên

1.2 Giải pháp vật liệu:

a/ Bê tơng:

Bê tơng vách, bản đáy, cĩ cấp độ bền chịu nén B22.5 (mác 300)

Bê tơng lĩt mĩng: Bê tơng đá dăm cấp độ bền chịu nén B10 (mác 150)

b/ Cốt thép:

Thép gân cường độ cao  ≥10 loại AII, cường độ chịu kéo tính tốn : Rs = 2800 kG/cm2

Thép trơn  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) cĩ các chỉ tiêu cơ bản như sau:

- Mơ tả: Sét nâu vàng, xám trắng, trạng thái dẻo cứng

- Dung trọng ướt   19 5kN/m3

- Gĩc nội ma sát   14 0 08 '

- Lực dính c 50 7kN/m2

2 TÍNH TOÁN

2.1 Tính toán bản nắp

2.1 a Tính toán ngoại lực

+ Tĩnh tải

- Áp lực thẳng đứng của đất đắp:

0 0 1.0 1.95 0.3 1.0 0.585 /

- Trọng lượng bản thân của bản nắp:

1 1 1.0 2.5 0.06 1.0 0.15 /

+ Hoạt tải sửa chữa

0 0.3 1.0 0.3 /

2.1 b Tính toán nội lực

+ Moment uốn ở giữa tấm:

5 0

0

0.186 10

0.005

100 4 2300

s

A

1

[1 1 2 ] 0.997

+ Diện tích cốt thép cần thiết là:

5

2

0.186 10

2.02 0.997 2300 4

a

s o



Bố trí 8a150 (3.35 cm2)

2.2 Tính toán bản thành

Bản thành được tính với áp lực đất bão hòa nước tác dụng, sau khi lấp đất

Tỷ số 2.1 1 3

2.1

a

5.2 1.24 1

2 2 2.1

h

Do đó, thành hố ga được tính như dạng bể cao

Thành hố ga được tính với hai phần

- Phần trên có chiều cao bằng 3 3 5.2 3.9

x

h  m: cắt theo phương mặt phẳng nằm ngang một dãi có

bề rộng b = 1m, tại độ cao Z bất kỳ, sơ đồ tính là khung kín, chịu tác dụng của áp lực đất pz

1.1 1.0 3.9 1.0 4.3 /

p n  Zb x x x  T m(bỏ qua trọng lượng bản thân)

Từ điều kiện cân bằng moment tại các nút khung:

Moment tại các nút:

3

a b

Moment tại nhịp:

1

4.3 2.1

1.58 0.8

z

2

4.3 2.1

1.58 0.8

z

Lực kéo tại các nút:

4.3 2.1

4.5

z

- Phần dưới có chiều cao bằng 1 1 5.2 1.3

x

h  m được tính như bản sàn, có sơ đồ bản kê bốn cạnh,

ba cạnh ngàm và 1 cạnh tự do

Áp lực nước p h n p n Hb1.1 1.0 5.2 1.0 5.72 /x x x  T m

Tỷ số 2

1

2.1

1.6 1.3

L

L   10.0177;2 0.0261;10.0765;2 0.0555

Xác định hệ số 1 2 1.3 2.1

Các giá trị moment như sau:

1 1 0.0177 7.8 0.138

2 2 0.0261 7.8 0.204

1 0.0765 7.8 0.60

I

2 0.0555 7.8 0.43

I

Khả năng chịu tải của đất nền

tc

m m

m1, m2 - hệ số điều kiện làm việc của nền đất và của công trình, lấy bằng 1

ktc - hệ số tin cậy, lấy bằng 1

Với   14 0  A = 0.29; B = 2.17; D = 4.69

3

/

95

1 T m

II 

 ; D f  1 9m; I 1.95T/m3; c II 5.07T /m3

b = 2.45 m - bề rộng bản đáy

 R II 0.29x2.45x1.952.17x1.9x1.954.69x5.0733.2T /m2

Tải trọng bản thân:

+ Vách:

Vách trục 1 = (3.15*1.9*0.2)*2.5 = 3 T Vách trục 2 = (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

T ổng tải trọng truyền xuống nền:

T N

N

N  bt  nuoc  31 52



2 8

* 45 2

52 31

m T F

N

/ 2

33 T m

R II 

 Nền đủ khả năng chịu lực

2.3 Xác định áp lực ngang của đất vào thành

Áp lực ngang của đất tác dụng vào thành bể, tại vị trí giáp với bản đáy, được tính theo công thức:

2 0

0 2 0

2

14 45 9

1 95 1 1 1 2 45

n































2.4 Xác định áp lực thủy tĩnh của nước tác dụng vào thành từ phía trong ra ngoài

Giả sử mực nước là cao nhất

2

/ 87 1 7 1 0 1 1 1

n

2.5 Xác định áp lực của nước tác dụng vào đáy bể

Giả sử mực nước là cao nhất

Áp lực nước tác dụng vào đáy bể được phân bố đều lên bề mặt đáy bể

2 / 65 1 5 1 0 1 1 1

n

3 TÍNH TOÁN NỘI LỰC

3.1 Tính toán thép cho thành bể

3.1.1 Thành bể trục 1

Kích thước như sau

Xét tỷ số   0 6  2 

15 3

9 1

x

y

L

L

bản thành được tính như bản kê 3 cạnh, cạnh phía đỉnh thành tự do

Tra bảng 60, [1] có:

0546

.

0

1  

x

m ; m x8  0 0169; m y8  0 0169; m y6  0 0833

Trường hợp 1: Xây dựng xong, chưa lấp đất và đã chứa đầy nước, không có nước ngầm tại đáy bể Thành bể chỉ chịu áp lực nước từ bên trong hướng ra ngoài.

2

/ 87 1 7 1 0 1 1 1

n

Xác định hệ số K p L x L y x x 3 82T

2

15 2 9 1 87 1



Các giá trị moment như sau:

m T x

K

m

M x1  x1  0 0546 3 82  0 21

m T x

K

m

M x8  x8  0 0169 3 82  0 065

m T x

K

m

M y8  y8  0 0169 3 82  0 065

m T x

K

m

M y6  y6  0 0833 3 82  0 32

Trường hợp 2: Bể xây dựng xong, đã lấp đất và bên trong bể không có nước, có nước ngầm tại mức cao nhất là mặt sân.

Thành bể đồng thời chịu áp lực đất và áp lực nước tác dụng từ bên ngoài vào bên trong.

2 0

0 2 0

2

14 45 9

1 95 1 1 1 2 45

n































2

/ 09 2 9 1 0 1 1 1

n

Xác định hệ số K P d P n L x L y x x 9 35T

2

15 2 9 1 ) 09 2 49 2 ( 2 )



Các giá trị moment như sau:

m T x

K

m

M x1  x1  0 0546 9 35  0 5

m T x

K

m

M x8  x8  0 0169 9 35  0 16

m T x

K

m

M y8  y8  0 0169 9 35  0 16

m T x

K

m

M y6  y6  0 0833 9 35  0 78

 Cốt thép chịu uốn thep phương ngang:

Lấy giá trị M x1  0 5T.mtrong hai trường hợp tải trọng để tính cốt thép

2 0.017 R

M

R bh

    ;   1 1 2  0.017;

A R bh R

;

min 0.05%

max 5%

với Rb = 130 kG/cm2; b = 100 cm; h0 = 15 cm; Rs = 3650 kG/cm2

m T x

P

M I  1   0 0765 13 7   1 048  A s 1 95cm2 /m



Bố trí thép hai lớp cho thành theo cả phương đứng và phương ngang 10a200 (A s  3 93cm2 )là

đủ chịu lực

3.1.2 Thành bể trục A, B

Xét đoạn trong trục 2-3

Tỷ số   5 83  2 

2

1

0

7

x

y

L

L

bản thành được tính như consol ngàm tại đáy

Cắt 1m theo chiều dài thành bể để tính

Trường hợp 1: Xây dựng xong, chưa lấp đất và đã chứa đầy nước, không có nước ngầm tại đáy bể Thành bể chỉ chịu áp lực nước từ bên trong hướng ra ngoài.

2

/ 1 1 0 1 0 1 1 1

n

Moment uốn tại đáy:

m T x

h

p

6

2 1 1 1 6

2 2







Trường hợp 2: Bể xây dựng xong, đã lấp đất và bên trong bể không có nước, không có nước ngầm tại đáy bể.

Thành bể đồng thời chịu áp lực đất và nước tác dụng từ ngoài vào bên trong.

2 0

0 2 0

2

14 45 2

1 95 1 1 1 2 45

n































2

/ 32 1 2 1 0 1 1 1

n

Moment uốn tại đáy:

m T x

xh P

P

6

2 1 ) 32 1 57 1 ( 6

)











Cốt thép chịu uốn:

Lấy giá trị Mmax = 0.7 T.m trong hai trường hợp tải trọng để tính cốt thép

2 R

M

R bh

   ;   1 1 2  ;A s R bh R b o s ; min 0.05%; max 5%

với Rb = 130 kG/cm2; b = 100 cm; h0 = 15 cm; Rs = 3650 kG/cm2

 As = 1.29 cm2/m

Bố trí thép hai lớp cho thành theo cả phương đứng và phương ngang 10a200 (A s  3 93cm2 )là

đủ chịu lực

3.2 Tính toán thép cho đáy bể

Xét hai trường hợp bất lợi nhất là bể đầy nước và bể không có nước

Trường hợp 1:

Khi bể đầy nước, bản đáy tính như một móng bản đặt trên nền đàn hồi, chịu toàn bộ tải trọng gồm:

- Tải trọng phân bố đều trên bản đáy gồm trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo đáy và nước

2

1 i .i i i p (0.05 1800 0.2 2500) 1.1 1000 1.7 1.1 2519 /

trong đó,



 0 05m

 chiều dày trung bình lớp vữa



 1800kG/m3



 1000kG/m3

i

 trọng lượng riêng nước



n hệ số



h 1 7 chiều cao mực nước trong bể

- Tải trọng phân bố đều theo chu vi bản đáy gồm trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo bản thành

3

2 2

10.63 10

550 / 2.45 7.9

x

x

Tổng tải trọng tác dụng lên bản đáy, hướng xuống

2 2

1 q 3069kG/m

q

Bản đáy được tính theo sơ đồ bản dầm, làm việc theo phương cạnh ngắn, cắt theo phuong dài 1m để tính Sơ đồ tính như sau:

Moment uốn giữa bản:

m T x

ql

8

45 2 069 3 8

2 2

Trường hợp 2:

Khi bể không có nước và có nước ngầm bản đáy chịu tác dụng của tải trọng gồm:

- Tải trọng phân bố đều bao trên bản đáy (hướng xuống)

2

1 i .i i i p (0.05 1.8 0.2 2.5) 1.1 0.590 /

- Phản lực đất nền dưới bản đáy (hướng lên), tính gần đúng như sau:

Theo mục 2.2,

2

9 7 45 2

2 8 21 6 42 1 0

.

3

m T x

ab

G

G - trọng lượng bản thân phần bê tông bể

- Lực đẩy nổi Archimede khi nước ngầm ngang mặt sân

2 / 32 1 2 1 0 1 1 1

Lực tính toán:

2 1

3

2 q q 1 32 0 973 0 59 1 7T/m

q

Bản đáy được tính theo sơ đồ bản dầm, làm việc theo phương cạnh ngắn, cắt theo phuong dài 1m để tính Sơ đồ tính như sau:

Moment uốn giữa bản:

m T x

ql

8

45 2 7 1 8

2 2

Lấy giá trị Mmax = 2.3 T.m trong hai trường hợp tải trọng để tính cốt thép

2 R

M

R bh

   ;   1 1 2  ;A s R bh R b o s ; min 0.05%; max 5%

với Rb = 130 kG/cm2; b = 100 cm; h0 = 15 cm; Rs = 3900 kG/cm2

 A s 4 1cm2 /m



Bố trí thép cho bản đáy cả hai lớp và theo cả hai phương 12a200 (A s  5 66cm2 ) là đủ chịu lực