CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN hồ nước mái

CHƯƠNG TÍNH TỐN HỒ NƯỚC MÁI  -3.1.TỔNG QUAN: - Nước nhu cầu 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 toàn 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 tông đổ tồn khối gồm có : thành bể , đáy bể, nắp bể, hệ dầm đáy bể Toàn hệ dầm đáy đặt lên hệ cột cách sàn mái 1.2m kích thước cột chọn sơ 0.3mx0.3m 3.2.LỰA CHỌN TIẾT DIỆN CÁC CẤU KIỆN 3.2.1.Bản nắp Ơ sàn có kích thước: S1= L1 x L2=3.6x 7.5(m) SINH VIÊN: BÙI NHẬT TIẾN MSSV: 09XD0026 Page  L2 �2 L1 Khi  �2 , tính tốn sàn làm việc theo hai phương Khi   , tính tốn sàn làm việc theo phương, theo phuơng cạnh ngắn L1, bỏ qua tính tốn theo phương cạnh dài L2 => sàn làm việc phương � �1 hb  � � � L1 40 50 � � Ô sàn làm việc hai phương: 1 �l �360  7.2cm Chọn hb theo công thức kinh nghiệm: hb �50 = 50 Vậy ta chọn chiều dày nắp hb = 100cm 3.2.2.Bản thành: chiều cao thành 1.5m 1 �H  �150  7.5cm 20 Chọn chiều dày thành theo điều kiện:hb �20 Vậy ta chọn chiều dày thành: hb = 12cm 3.2.3.Bản đáy: cách sàn sân thượng 120cm Ơ sàn có kích thước: S1= 3.6 x 7.5(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 yêu cầu chống nứt, chống thấm Vậy sơ ta chọn chiều dày đáy hb = 14(cm) 3.2.4.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 3.2.5VẬT LIỆU SỬ DỤNG - Bê tông cấp đô bền B22.5 có đặc trưng sau:  Cường độ nén dọc trục: Rb �13(MPa)  Cường độ kéo dọc trục: Rbt �1,0(MPa)  Mô đun đàn hồi ban đầu bê tông nén kéo: E b 28.5x103(MPa) - Cốt thép sử dụng có đặc trưng sau:  Thép AII ( �8): SINH VIÊN: BÙI NHẬT TIẾN MSSV: 09XD0026 Rs = Rsc �280(MPa); Page Rsw �225(MPa) �  Thép AI ( làm việc phương Liên kết dầm DN1, DN2 với liên kết ngàm ngàm (vì hd 300  3 hb 100 ) 3.3.1.4 Xác định nội lực nắp Ơ nắp thuộc số 9.Tính tốn theo ô 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) q �l 4, 481�3.62 24 24 Momen dương bản: Mnhịp= = = 2.42(kN.m) 2 q �l 4, 481�3.6 12 12 Momen âm gối: Mgối = = = 4.84(dkN.m 3.3.1.5 Tính thép: Ơ nắp tính cấu kiện chịu uốn Chọn a = 15mm, h0 = 100 – 15 = 85mm Với  b =0.9 ; b = 1000mm; - Công thức sử dụng: m  M  b Rbbh02 ;     2 m ; As   b Rb bh0 Rs Tính tốn thép nắp bể nước Kí hiệu M (kN.m) h0 (cm ) SINH VIÊN: BÙI NHẬT TIẾN MSSV: 09XD0026 m  As tính (cm2) Page Chọn thép As chọn (cm2)  % Mnhịp Mgối 2.42 4.84 8,5 0,02 0,02 129 8a200 252 0,30 8,5 0,05 0,05 261 8a180 279 0,33 Kiểm tra hàm lượng cốt thép: μ hợp lý = ( 0,3 – 0,9 )   0.05%    Aschon  R 0.9 �13   max   R * b b  0.663* *100  3.4% b.h0 Rs 225 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 416có Fgc = 8,04 cm2 bố trí cho phương , đoạn neo là: lneo≥ 30d = 30x16 = 480 mm 3.3.2 Bản Thành 3.3.2.1 Tĩnh tải thành Các lớp cấu tạo thành Thành phần Chiều dày Tải tiêu chuẩn Hệ số Tải tính tốn (m) (kN/m3) an toàn gtt(kN/m2) Lớp vữa xi măng 0.02 18 1.2 0.432 Bản bê tông cốt thép 0.12 25 1.1 3.30 Vữa trát chống thấm 0.015 18 1.2 0.324 Tổng 4.056 3.3.2.2 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 3.3.2.3 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) SINH VIÊN: BÙI NHẬT TIẾN MSSV: 09XD0026 Page Trong đó: + Wo: giá trị áp lực gió lấy theo đồ phân vùng Cơng trình xây dựng thành phố Tân An 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 Áp lực gió theo phương OX W0 Z(m) k Cđ Ch B(m) Wđtt Whtt (KN/m) (KN/m) (KN/m) 0.83 36.6 1.4096 0.8 -0.6 3.75 4.2 3.2 Áp lực gió theo phương OY W0 Z(m) (KN/m) 0.83 36.6 k Cđ Ch B(m) 1.4096 0.8 -0.6 1.8 Wđtt Whtt (KN/m) (KN/m) 2.0 1.5 + Chịu áp lực nước gió hút theo phương OX cao trình nắp hồ nước: q1tt = b.Whtt = 3.2 kN/m cao trình đáy hồ nước q1tt =b.Pntt + b.Whtt = 18 + 3.2= 21.2 kN/m; +hồ nước gió hút theo phương OX cao trình nắp hồ nước: q2tt = b.Wđtt = 4.2 kN/m cao trình đáy hồ nước: q2tt = b.Wđtt = 4.2 kN/m - So sánh : q1 >> q2 => tính nội lực cho q1 + Chịu áp lực nước gió hút theo phương OY cao trình nắp hồ nước: q1tt = b.Whtt = 1.5 kN/m cao trình đáy hồ nước q1tt =b.Pntt + b.Whtt = 18 + 1.5= 19.5 kN/m; +hồ khơng có nước gió hút theo phương OY cao trình nắp hồ nước: q2tt = b.Wđtt = 2.0 kN/m cao trình đáy hồ nước: q2tt = b.Wđtt = 2.0 kN/m - So sánh : q1 >> q2 => tính nội lực cho q1 3.3.2.4.Sơ đồ tính tải trọng thành: SINH VIÊN: BÙI NHẬT TIẾN MSSV: 09XD0026 Page Xét tỉ số cạnh dài cạnh ngắn: ld 7.5  5 l 1.5 n Trục 3-4 => Bản phương -Biểu đồ lực cắt moment thành: -Dùng phương pháp học kết cấu giải nội lực cho trường hợp tải kết tóm ta: 18.1,52 9.3, 2.1,52  128 = 1.7 kN.m ; 15 M nhịp = 18.1,52 9.3, 2.1,52  M gối = 15 = 10.8 kN.m ld 3.6   2.4 l 1.5 n Trục A-B => Bản phương Dùng phương pháp học kết cấu giải nội lực cho trường hợp tải kết tóm ta: 18.1,52 9.1,5.1,52  128 = 1.4 kN.m ; 15 M nhịp = M gối = 18.1,52 9.1,5.1,52  15 = 6.5 kN.m 3.3.2.5.Tính cốt thép: Ơ thành tính cấu kiện chịu uốn Chọn a = 15mm, h0 = 120 – 15 = 105mm - Công thức sử dụng: m  Với M  b Rbbh02 ;     2 m ; γb = 0.9 ; As  b = 1000mm Theo phương OX SINH VIÊN: BÙI NHẬT TIẾN MSSV: 09XD0026 Page  b Rb bh0 Rs Vị trí M(KN.m)  m Astt (mm Nhip 1.7 Gối  10.8  a Aschon (mm ) % ) 0,01 0,012 65.52 200 252 0,24 0,08 0,088 480 100 503 0.48 Theo phương OY Vị trí M(KN.m)  m Astt (mm Nhip 1.4 Gối  6.5  a Aschon (mm ) % ) 0,01 0,011 60.06 200 252 0,24 0,05 0,051 278.5 160 335 0.32 Kiểm tra hàm lượng cốt thép: μ hợp lý =( 0,3 – 0,9 )  Aschon  R 0.9 �13  0.05%      max   R * b b  0.663* *100  3.4% b.h0 Rs 225 3.3.3.Bản Đáy 3.3.3.1 Tĩnh tải đáy Các lớp cấu tạo đáy Thành phần Chiều dày (m) Tải tiêu chuẩn (kN/m2) Hệ số an tồn Tải tính tốn gtt(kN/m2) Lớp vữa ximăng tạo dốc 2% 0.04 18 1,2 0.864 SINH VIÊN: BÙI NHẬT TIẾN MSSV: 09XD0026 Page Lớp chống thấm 0.01 20 1,1 0.22 Sàn bêtông cốt thép 0.14 25 1,1 3.85 Vữa trát 0.015 18 1,2 0.324 Tổng cộng 5.26 3.3.3.2 Hoạt tải nước: Áp lực thủy tĩnh tính sau: pn = n  n.h = 1.2 x 10 x 1.5 = 18 kN/m2 3.3.3.3.Sơ đồ tính đáy: l2 7.5  �2 l 3.6 Bản đáy có => làm việc phương Liên kết dầm DD1, DD2 với liên kết ngàm ngàm (vì hd 450   3.2  hb 140 ) 3.3.3.4 Xác định nội lực đáy SINH VIÊN: BÙI NHẬT TIẾN MSSV: 09XD0026 Page Ô 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 Theo phương OY Tổng tải trọng tác động lên đáy bể : q = 5.26 + 18= 23.26 (kN/m2) q �l 23.26 �3.62 24 24 Momen dương bản: Mnhịp= = = 12.56(kN.m) 2 q �l 23.26 �3.6 12 12 Momen âm gối: Mgối = = = 25.12(kN.m) 3.3.3.5 Tính thép: Ơ đáy tính cấu kiện chịu uốn Chọn a = 15mm, h0 = 140 – 15 = 125mm Với  b =0.9 ; b = 1000mm; - Công thức sử dụng: m  M  b Rbbh02 ;     2 m ; As   b Rb bh0 Rs Theo phương OY M (kN.m) h0 (cm ) m Mnhịp 12.56 12, 0,06 Mgối 25.12 12, 0,13 Kí hiệu As tính (cm2) Chọn thép As chọn (cm2) 0,07 468 12a200 565 0,14 962 12a110  Kiểm tra hàm lượng cốt thép: μ hợp lý =( 0,3 – 0,9 ) SINH VIÊN: BÙI NHẬT TIẾN MSSV: 09XD0026 Page 10  % 0,45 1028 0,82  Aschon  R 0.9 �13  0.05%     max   R * b b  0.663* *100  3.4% b.h0 Rs 225 Kieåm tra võng đáy: có tiết dịên (3.6x 7.5 m ) f f [ ] l l 200 - Điều kiện đảm bảo độ võng : Độ võng xác định theo công thức (bê tông – Võ Bá Tầm ) w  .q l 14 D Trong : α hệ số phụ thuộc vào tỷ số l2/l 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 l 7.5  �2 l1 3.6 1.6 tra bảng sau 1.7 1.8 1.9 2.0 α 0.00 0.0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 126 230 249 01 172 191 207 220 238 245 254 Ta α = 0,00254 , q = 23,26 kN/m2 , l = 3.6m Eb.h3 D 12(1    ) độ cứng trụ , Eb = 2,7.105 daN/cm2 , h = 12,5 cm , µ = 0,2 2, 7.105.12,53 D  5, 49.107 12(1  0, ) Độ võng ô : w  0, 00254.23, 26.103 5004 500  0, 067cm  2,5cm 5,49.10 < [f] = 200 Kết luận: Theo kết tính tốn bảng trên, hàm lượng cốt thép chọn thỏa yêu cầu SINH VIÊN: BÙI NHẬT TIẾN MSSV: 09XD0026 Page 11 phân bố cấu tạo chọn 6a200 vị trí tiếp giáp thành đáy có xuất giá trị momen M t người ta gọi hiệu ứng biên.Thông thường già trị M t nhỏ nên cốt thép thường đặt theo cấu tạo đủ ,do chọn 6a200 � Thép � Tại Hiệu ứng biên Với x= 0.6 � R.hbt  0.6 � 2.5 �0.12  0.31m để tiện cho thi cơng chọn x=0.3m d6a200 3.3.4.Tính tốn dầm 3.3.4.1Dầm 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 DN1 có l=7.5m qbn = (1  2   ) q => qbn = Tổng tải trọng: l2 (1  2( với :  lng 2.ld ; lng  3.6m; ld  7.5m 3.6 3.6 7.5 ) ( ) )4.481 �  1.1KN / m �7.5 �7.5 q1  g bt  qbn  1.1  1.1  2.2 KN / m Sơ đồ tính nội lực : M max  Q max  ql 2, 2.7,52   15.6kN m 8 ql 2, 2.7,5   8.3kN 2 DN2 có l=3.6m SINH VIÊN: BÙI NHẬT TIẾN MSSV: 09XD0026 Page 12 l (1  2   ) q 2 qbn = => qbn = với : (1  2(  lng 2.ld ; lng  3.6m; ld  7.5m 3.6 3.6 3.6 ) ( ) )4.481 �  0.996 KN / m �7.5 �7.5 q1  g bt  qbn  1.1  0.996  2.1KN / m Tổng tải trọng: Sơ đồ tính nội lực : M max  Q max  ql 2,1.3, 62   3.4kN m 8 ql 2,1.3,   3.8kN 2 3.3.4.2 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 DD1 có l=7.5m l (1     ) q 2 qbn = => qbn = (1  2( với :  lng 2.ld ; lng  3.6m; ld  7.5m 3.6 3.6 7.5 ) ( ) ) �23, 26 �  2.1KN / m �7.5 �7.5 -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 + 2.1+ 4,95=8.76(kN/m) Sơ đồ tính nội lực : SINH VIÊN: BÙI NHẬT TIẾN MSSV: 09XD0026 Page 13 M max  Q max  ql 8, 76.7,52   61.5kN m 8 ; ql 8, 76.7,5   32.85kN 2 DD2 có l=3.6m qbn = (1  2   ) q => qbn = (1  2( l2 với :  lng 2.ld ; lng  3.6m; ld  7.5m 3.6 3.6 3.6 ) ( ) ) �23, 26 �  1.46 KN / m �7.5 �7.5 -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 + 1.46+ 4,95=8.12(kN/m) Sơ đồ tính nội lực : M max  Q max  ql 8,12.3,   13.15kN m 8 ; ql 8,12.3,   14.6 kN 2 3.3.5.Tính tốn cốt thép cho dầm nắp (20x30cm) 3.3.5.1 DN1 có l=7.5m Chọn a=3cm → ho =30-3 = 27cm Mn 15.6 �10 m    0.091  b Rb b.h02 0.9 �13 �200 �2702     2 m  0.096 Diện tích cốt thép:  b Rbbh0 As  Rs  0.096 �0.9 �13 �200 �270  216.6 mm 280 Chọn thép cấu tạo : 412 (Aschon=452,4 mm2) SINH VIÊN: BÙI NHẬT TIẾN MSSV: 09XD0026 Page 14 Kiểm tra hàm lượng cốt thép: min Aschon 452,  0.05%     *100  0.84% b.h0 200 �270   max   R *  b Rb 0.9 �13  0.644* *100  2.69% Ðat Rs 280 3.3.5.2 DN2 có l=3.6m Chọn a=3cm → ho =30-3 = 27cm Mn 3.4 �106 m    0.020  b Rb b.h02 0.9 �13 �200 �270     2 m  0.020 Diện tích cốt thép:  b Rbbh0 As  Rs  0.020 �0.9 �13 �200 �270  45.1mm 280 Chọn thép cấu tạo : 212 (Aschon=226 mm2) Kiểm tra hàm lượng cốt thép: min  0.05%      max   R * Aschon 226  *100  0.42% b.h0 200 �270  b Rb 0.9 �13  0.644* *100  2.69% Ðat Rs 280 3.3.5.3Tính tốn cốt đai - Kiểm tra khả chịu cắt bê tông: - Xét điều kiện: b3(1 + f + n)Rbtbho = 0,6 x (1 + + 0) x 10 x20x27 = 3240(daN) =32.4(kN) Vậy Qmax = 8.3(kN) < b3(1 + f + n)Rbtbho = 32.4(kN), bê tông đủ khả chịu cắt, cốt đai chọn theo cấu tạo Chọn đai  6, đai nhánh Bước đai: � h 300  150 (mm) � �  � � 2 s �sct  � � � � � 150 (mm) � � →Chọn s = 150mm bố trí đoạn 1/4 đoạn đầu dầm - Đoạn dầm nhịp, bước đai chọn theo cấu tạo: SINH VIÊN: BÙI NHẬT TIẾN MSSV: 09XD0026 Page 15 � � 3h * 300  225 (mm) � �  s �sct  �4 � � � 500 (mm) � →Chọn s = 200mm bố trí đoạn lại dầm 3.3.6.Tính tốn cốt thép dầm đáy(20x45cm) 3.3.6.1 DD1 có l=7.5m Chọn a=3cm → ho =45-3 = 42cm Mn 61.5 �106 m    0.149  b Rb b.h02 0.9 �13 �200 �420     2 m    �0.149  0.162 - Diện tích cốt thép:  b Rb bh0 0.162 �0.9 �13 �200 �420 As   Rs 280  568.62mm Chọn : 416 (Aschon=804 mm2) - Kiểm tra hàm lượng cốt thép: min Aschon 804  0.05%     *100  0.96% b.h0 200 �420   max   R *  b Rb 0.9 �13  0.644* *100  2.69% Ðat Rs 280 3.3.6.2 DD2 có l=3.6m Chọn a=3cm → ho =45-3 = 42cm Mn 13.15 �106 m    0.032  b Rb b.h02 0.9 �13 �200 �420     2 m    �0.032  0.033 - Diện tích cốt thép:  b Rbbh0 0.033 �0.9 �13 �200 �420 As   Rs Chọn : 216 (As chon 280  115.83mm 2 =402 mm ) - Kiểm tra hàm lượng cốt thép: min  0.05%      max   R * SINH VIÊN: BÙI NHẬT TIẾN MSSV: 09XD0026 Aschon 402  *100  0.48% b.h0 200 �420  b Rb 0.9 �13  0.644* *100  2.69% Ðat Rs 280 Page 16 3.3.6.3.Tính cốt đai: - Kiểm tra khả chịu cắt bê tông: Xét: b3(1 + f + n)Rbtbho = 0,6 x (1 + + 0) x 10 x20x42 = 4680(daN)=46.8kN Vậy Qmax = 32.85(kN)