ĐỀ VÀ BÀI GIẢI THIẾT KẾ BỂ NƯỚC

Bài 1:Thiết kế theo trạng thái giới hạn 1 cho bể nước hình trụ tròn có kích thước và cấu tạo như hình vẽ. Bản nắp tựa lên bản thành.Vậy liệu: bê tông B20 ( ), cốt thép CI Với Chiều dày bản bê tông cốt thép: TLBT các lớp cấu tạo: Hoạt tải tiêu chuẩn trên bản nắp: Giả sử mực nước ngầm cách mặt đất 1m và trọng lượng riêng bảo hòa của đất . Kiểm tra đẩy nổi cho bể.Bài giải:1.Bản nắp:a)Tải trọng tác dụng:•Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo: •Hoạt tải sửa chữa: Tổng tải: b)Sơ đồ tính:•Bản tròn biên tựa đơn: Với :Tải trọng bản nắp : hệ số Poisson của bê tôngc)Nội lực:•Bản tròn biên tựa đơn:Nội lựcX=0(m)X=2.5(m)Mr (kN.mm)6.250Mt(kN.mm)6.253.125Q (kNm)06.25d)Tính toán và bố trí cốt thép:•Tính theo cấu kiện chịu uốn, tiết diện chữ nhật. , , Tính toán thép thep phương Mr tại X=0 (nhớ nhân 100)Chọn d8a100 với As=503(mm2m)Bảng tra diện tích cốt thép:

Bài 1: Thiết kế theo trạng thái giới hạn cho bể nước hình trụ tròn có kích thước cấu tạo hình vẽ Bản nắp tựa lên thành Vậy liệu: bê tông B20 (  b  0.9 ), cốt thép CI Với  d  18kN / m3 ,   150 Chiều dày bê tông cốt thép:  bn  80(mm),  bt  120mm,  bn  150mm TLBT lớp cấu tạo: gbn  4(kN / m ); gbt  4.5(kN / m ); gbd  5(kN / m ) Hoạt tải tiêu chuẩn nắp: P C  0.75kN / m (nP  1.3) Giả sử mực nước ngầm cách mặt đất 1m trọng lượng riêng bảo hòa đất  bh  22kN / m3 Kiểm tra đẩy cho bể Bài giải: Bản nắp: a) Tải trọng tác dụng:  Trọng lượng thân lớp cấu tạo: gbn  4(kN / m )  Hoạt tải sửa chữa: Pbn  n  P c  1.3  0.75  0.975(kN / m )  Tổng tải: qbn  gbn  Pbn   0.975  5(kN / m ) b) Sơ đồ tính:  Bản tròn biên tựa đơn: q  (3   )  ( R  x ) 16 q M t   (3   )  R  (1    )  x  16 qx Q Mr  Với q  qbn :Tải trọng nắp   0.2 : hệ số Poisson bê tông c) Nội lực:  Bản tròn biên tựa đơn: Nội lực Mr (kN.m/m) Mt(kN.m/m) Q (kN/m) X=0(m) 6.25 6.25 X=2.5(m) 3.125 6.25 d) Tính tốn bố trí cốt thép:  Tính theo cấu kiện chịu uốn, tiết diện chữ nhật b  1000mm, h   bn  80mm, h0  80  15  65mm Rb  0.9 11.5  10.35( MPa), Rs  225( MPa) m     Rb  b  h0 M   R ,    (1    m ) , As  ; Rb  b  h0 Rs As b  h0 Tính tốn thép thep phương Mr X=0 6.25 103 6.25 106   0.143 10.35 103 1000  652 10.35 1000  652       m  0.155 m  0.155 10.35 1000  65  463.45(mm ) 225 463.45   0.713% (nhớ nhân 100) 1000  65 As  Chọn d8a100 với As=503(mm2/m) Bảng tra diện tích cốt thép: BẢNG TRA DIỆN TÍCH CỐT THÉP PHÂN BỐ TRÊN 1m BỀ RỘNG BẢN (cm /m) Khỏang cách phân bố (mm) Đường kính (mm) 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 250 10 12 14 16 18 20 22 25 28 2.83 5.03 7.85 11.31 15.39 20.11 25.45 31.42 38.01 49.09 61.58 2.57 4.57 7.14 10.28 13.99 18.28 23.13 28.56 34.56 44.62 55.98 2.36 4.19 6.54 9.42 12.83 16.76 21.21 26.18 31.68 40.91 51.31 2.17 3.87 6.04 8.70 11.84 15.47 19.57 24.17 29.24 37.76 47.37 2.02 3.59 5.61 8.08 11.00 14.36 18.18 22.44 27.15 35.06 43.98 1.88 3.35 5.24 7.54 10.26 13.40 16.96 20.94 25.34 32.72 41.05 1.77 3.14 4.91 7.07 9.62 12.57 15.90 19.63 23.76 30.68 38.48 1.66 2.96 4.62 6.65 9.06 11.83 14.97 18.48 22.36 28.87 36.22 1.57 2.79 4.36 6.28 8.55 11.17 14.14 17.45 21.12 27.27 34.21 1.49 2.65 4.13 5.95 8.10 10.58 13.39 16.53 20.01 25.84 32.41 1.41 2.51 3.93 5.65 7.70 10.05 12.72 15.71 19.01 24.54 30.79 1.13 2.01 3.14 4.52 6.16 8.04 10.18 12.57 15.21 19.63 24.63 Ơ Mơ men (kN.m/m) m Mr Mt 6.25 6.25 0.143 0.143 Bố trí cốt thép:  As (mm2/m  (%) 0.155 463.45 0.713 0.155 463.45 0.713 Thép cấu tạo: chọn d6a200 Chọn cốt thép d a As (mm) (mm) (mm2/m) 100 503 100 503 Bản thành: a) Tải trọng tác dụng:  Xét trường hợp bất lợi  TH1: Áp lực nước+gió hút  TH2: Áp lực đất  Áp lực nước: Pn  n   n  h  110  2.5  25(kN / m )  Áp lực gió hút: Ph  n  w0  k  c  1.2  0.83  0.7  0.6  0.4(kN / m ) Địa điểm xây dựng, Thành phố hồ chí minh, địa hình B (giá trị áp lực gió hút khơng đáng kể nên khơng xét)  Áp lực đất  Pd  n   d  h2  tan (45  ) 15 1.1 18  ' ' tan (45  )  23kN / m 2 b) Sơ đồ tính  Cắt dải có chiều rộng b=1m, cách nắp đoạn z=2.5m Tải trọng tác dụng vị trí z  Áp lực nước Pz , n  Pn 1m  25 1  25(kN / m)  Áp lực đất Pz ,d  Pd 1m  23 1  23(kN / m) Sơ đồ tính khung kín: c) Nội lực  TH 1: N k  Pz ,n  R  25  2.5  62.5(kN )  TH 2: N n  Pz ,d  R  23  2.5  57.5(kN ) d) Tính tốn bố trí cốt thép  Thép vòng:  TH1: Lực kéo N=62.5(kN)  Tính theo cấu kiện chịu nén tâm tiết diện chữ nhật: b=120mm, h=1000mm, Rs=225Mpa  Diện tích cốt thép chịu kéo: Ast  t  N 62.5 103   278(mm / m) Rs 225 Ast 278   0.23%  2  0.2% (nhớ nhân 100) A 120 1000  TH2: Lực nén N=57.5(kN)  Tính theo cấu kiện chịu nén tâm tiết diện chữ nhật: B=120mm, h=1000mm, Rb=10.35MPa, Rsc=225Mpa Hệ số uốn dọc, vòng kín  1 Diện tích cốt thép dọc chịu nén: N Ast    Rb  Ab Rsc 27.5  10.35 120 1000   5519.87(mm / m)  225  Xét trường hợp (TH1và TH2) Ast,max=278mm2/m Chọn D6a200 bố trí lớp (Ast=2x141=282mm2/m) BẢNG TRA DIỆN TÍCH CỐT THÉP PHÂN BỐ TRÊN 1m BỀ RỘNG BẢN (cm /m) Khỏang cách phân bố (mm) Đường kính (mm) 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 250 10 12 14 16 18 20 22 25 28 2.83 5.03 7.85 11.31 15.39 20.11 25.45 31.42 38.01 49.09 61.58 2.57 4.57 7.14 10.28 13.99 18.28 23.13 28.56 34.56 44.62 55.98 2.36 4.19 6.54 9.42 12.83 16.76 21.21 26.18 31.68 40.91 51.31 2.17 3.87 6.04 8.70 11.84 15.47 19.57 24.17 29.24 37.76 47.37 2.02 3.59 5.61 8.08 11.00 14.36 18.18 22.44 27.15 35.06 43.98 1.88 3.35 5.24 7.54 10.26 13.40 16.96 20.94 25.34 32.72 41.05 1.77 3.14 4.91 7.07 9.62 12.57 15.90 19.63 23.76 30.68 38.48 1.66 2.96 4.62 6.65 9.06 11.83 14.97 18.48 22.36 28.87 36.22 1.57 2.79 4.36 6.28 8.55 11.17 14.14 17.45 21.12 27.27 34.21 1.49 2.65 4.13 5.95 8.10 10.58 13.39 16.53 20.01 25.84 32.41 1.41 2.51 3.93 5.65 7.70 10.05 12.72 15.71 19.01 24.54 30.79 1.13 2.01 3.14 4.52 6.16 8.04 10.18 12.57 15.21 19.63 24.63  Thép đứng: TLBT nắp: 52 Gbn  gbn  Abn      79(kN ) Hoạt tải nắp: Pbn  Pbn  Abn  0.975    52  19(kN ) TLBT thành: Gbt  gbt  Axqbt  4.5     2.5  177(kN ) Tổng lực nén: N  Gbn  Pbn  Gbt  79  19  177  275(kN ) Tính theo cấu kiện chịu nén tâm, tiết diện vành khun D=5000mm, D0=5000-2x120=4760mm, Rb=10.35Mpa, Rsc=225Mpa Chiều dài tính tốn: L0    L   2500  5000( mm) (nếu nắp ngàm sao) Diện tích tiết diện bê tông: Ab D  A   D02    (50002  47602 )  1838784(mm ) Hệ số uốn dọc: I D    D04  64  5000    47604  64  5.5 1012 (mm4 ) I 5.5 1012   1726(mm) A 1838784 L 5000     14  min  imin 1726 imin  Diện tích cốt thép dọc chịu nén: N Ast    Rb  Ab Rsc 275 103  10.35 1838784   83362  225 Chọn D6a200 bố trí lớp (Ast=2x141=282mm2/m) BẢNG TRA DIỆN TÍCH CỐT THÉP PHÂN BỐ TRÊN 1m BỀ RỘNG BẢN (cm /m) Khỏang cách phân bố (mm) Đường kính (mm) 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 250 10 12 14 16 18 20 22 25 28 2.83 5.03 7.85 11.31 15.39 20.11 25.45 31.42 38.01 49.09 61.58 2.57 4.57 7.14 10.28 13.99 18.28 23.13 28.56 34.56 44.62 55.98 2.36 4.19 6.54 9.42 12.83 16.76 21.21 26.18 31.68 40.91 51.31 2.17 3.87 6.04 8.70 11.84 15.47 19.57 24.17 29.24 37.76 47.37 2.02 3.59 5.61 8.08 11.00 14.36 18.18 22.44 27.15 35.06 43.98 1.88 3.35 5.24 7.54 10.26 13.40 16.96 20.94 25.34 32.72 41.05 1.77 3.14 4.91 7.07 9.62 12.57 15.90 19.63 23.76 30.68 38.48 1.66 2.96 4.62 6.65 9.06 11.83 14.97 18.48 22.36 28.87 36.22 1.57 2.79 4.36 6.28 8.55 11.17 14.14 17.45 21.12 27.27 34.21 1.49 2.65 4.13 5.95 8.10 10.58 13.39 16.53 20.01 25.84 32.41 1.41 2.51 3.93 5.65 7.70 10.05 12.72 15.71 19.01 24.54 30.79 1.13 2.01 3.14 4.52 6.16 8.04 10.18 12.57 15.21 19.63 24.63 Bản đáy: Xét hai trường hợp bất lợi: TH1: Bể đầy nước TH2:Bể khơng có nước  TH1: Khi bể đầy nước a) Tải trọng tác dụng:  Tải trọng phân bố đáy: TLBT đáy: gbd  5(kN / m ) Áp lực nước: Pn  n   n  h  110  2.5  25(kN / m ) q1  gbn  Pn   25  30(kN / m2 )  Tải trọng phân bố theo chu vi đáy: q2  Gbn  Pbn  Gbt 275   17.5(kN / m)  D  5 b) Sơ đồ tính: Bản đáy đặt đất >> Bản đàn hồi c) Nội lực: Lý thuyết đàn hồi: Sử dụng chương trình PTHH (SAP, ETABS, MIDAS, ANSYS ) d) Tính tốn bố trí cốt thép: Cấu kiện chịu uốn, tiết diện chữ nhật (b=1000mm, h=150mm)  TH2: Khi bể khơng có nước a) Tải trọng tác dụng: TLBT đáy: gbd  5(kN / m ) Phản lực đất toàn trọng lượng bể tải trọng tác dụng nắp: TLBT bể: 52 G  Gbn  Gbt  Gbd  79  177   (  )  354(kN ) Hoạt tải nắp: Pbn  19kN  q pl  G  Pbn 354  19   19(kN / m ) Abn  Áp lực đẩy nổi: Pdn    bh   n   hnm  (22  10)  (2  1)  12(kN / m2 ) Tổng tải trọng: q  qql  Pdn  gbd  19  12   26kN / m2 b) Sơ đồ tính: Bản tròn đàn hồi, cạnh ngàm, chịu tải phân bổ q=26kN/m2 q  [(1   ) R  (3   )  x ] 16 q M t    (1   )  R  (1    )  x  16 qx Q Mr  Với q :Tổng tải trọng   0.2 : hệ số Poisson bê tông c) Nội lực:  Bản tròn biên ngàm: Nội lực Mr (kN.m/m) Mt(kN.m/m) Q (kN/m) X=0(m) -12.2 -12.2 X=2.5(m) 20.3 4.1 -32.5 “dấu trừ (-) chi biết mô men căng thờ ngược lại d) Tính tốn bố trí cốt thép: Tính theo cấu kiện chịu uốn, tiết diện chữ nhật (b=1000mm, h=150mm) Cốt thép đáy bố trí lớp đối xứng Chọn giá trị cốt thép lớn trường hợp TH1 TH2 để bố trí Hiệu ứng biên: Giá trị Mt vị trí biên tiếp giáp thành với đáy Pcl  n   cl  h  110  2.5  25(kN / m ) S  0.76  R  hbt  0.76  2.5  0.12  0.416(m) x1  0.6  R  hbt  0.6  2.5  0.12  0.33m  S  0.416  M t   Pcl  S  1     25  0.4162  1    1.8(kN m / m) 2.5   h  Tính theo cấu kiện chịu uốn, tiết diện chữ nhật b=1000mm, h=120mm, h0=100mm, Rb=10.35(MPa), Rs=225MPa 1.8 103 1.8 106   0.017 10.35 103 1000 1002 10.35 1000 1002       m  0.018 m  As  83(mm / m) Chọn d10a150 với As=524(mm2/m) Bảng tra diện tích cốt thép: BẢNG TRA DIỆN TÍCH CỐT THÉP PHÂN BỐ TRÊN 1m BỀ RỘNG BẢN (cm /m) Khỏang cách phân bố (mm) Đường kính (mm) 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 250 10 12 14 16 18 20 22 25 28 2.83 5.03 7.85 11.31 15.39 20.11 25.45 31.42 38.01 49.09 61.58 2.57 4.57 7.14 10.28 13.99 18.28 23.13 28.56 34.56 44.62 55.98 2.36 4.19 6.54 9.42 12.83 16.76 21.21 26.18 31.68 40.91 51.31 2.17 3.87 6.04 8.70 11.84 15.47 19.57 24.17 29.24 37.76 47.37 2.02 3.59 5.61 8.08 11.00 14.36 18.18 22.44 27.15 35.06 43.98 1.88 3.35 5.24 7.54 10.26 13.40 16.96 20.94 25.34 32.72 41.05 1.77 3.14 4.91 7.07 9.62 12.57 15.90 19.63 23.76 30.68 38.48 1.66 2.96 4.62 6.65 9.06 11.83 14.97 18.48 22.36 28.87 36.22 1.57 2.79 4.36 6.28 8.55 11.17 14.14 17.45 21.12 27.27 34.21 1.49 2.65 4.13 5.95 8.10 10.58 13.39 16.53 20.01 25.84 32.41 1.41 2.51 3.93 5.65 7.70 10.05 12.72 15.71 19.01 24.54 30.79 1.13 2.01 3.14 4.52 6.16 8.04 10.18 12.57 15.21 19.63 24.63 Kiểm tra đẩy nổi: Trọng lượng thân “tiêu chuẩn” bể không chứa nước: Gc  G 354   308kN ntb 1.15 Lực đẩy nổi: Pdn    bh   n   hmn  Abd  (22  10)  (2  1)  (  Điều kiện: G c  308kN  Pdn  236kN Kết luận: Bể không bị đẩy 52 )  236(kN ) Một số lưu ý: BẢNG TRA DIỆN TÍCH CỐT THÉP Diện tích tíêt diện ngang, cm , ứng với số Đường kính (mm) 10 10 12 14 16 18 20 22 25 28 30 32 0 0 0 0 0 0 0.28 0.50 0.79 1.13 1.54 2.01 2.54 3.14 3.80 4.91 6.16 7.07 8.04 0.57 1.01 1.57 2.26 3.08 4.02 5.09 6.28 7.60 9.82 12.32 14.14 16.08 0.85 1.51 2.36 3.39 4.62 6.03 7.63 9.42 11.40 14.73 18.47 21.21 24.13 1.13 2.01 3.14 4.52 6.16 8.04 10.18 12.57 15.21 19.63 24.63 28.27 32.17 1.41 2.51 3.93 5.65 7.70 10.05 12.72 15.71 19.01 24.54 30.79 35.34 40.21 1.70 3.02 4.71 6.79 9.24 12.06 15.27 18.85 22.81 29.45 36.95 42.41 48.25 1.98 3.52 5.50 7.92 10.78 14.07 17.81 21.99 26.61 34.36 43.10 49.48 56.30 2.26 4.02 6.28 9.05 12.32 16.08 20.36 25.13 30.41 39.27 49.26 56.55 64.34 2.54 4.52 7.07 10.18 13.85 18.10 22.90 28.27 34.21 44.18 55.42 63.62 72.38 2.83 5.03 7.85 11.31 15.39 20.11 25.45 31.42 38.01 49.09 61.58 70.69 80.42 Trong trường hợp: Đề cho thép CII? Vách ngàm? Trọng lượng m dài (Kg/m) 0.222 0.395 0.617 0.888 1.208 1.578 1.998 2.466 2.984 3.853 4.834 5.549 6.313