Tính toán thiết kế bể nước mái

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ NƯỚC MÁI 4.1. Chọn sơ bộ kích thước bể nước Lượng nước cần dùng cho tòa nhà: • Số người sử dụng nước: Mỗi tầng gồm có 8 căn hộ. Số người trung bình cho mỗi căn hộ là 4 người. Tổng số người N = 13 × 8 × 4 = 416 người • Lưu lượng nước cấp cho sinh hoạt: Trong đó qsh = 200 (lngười.ngày đêm) được lấy theo tiêu chuẩn (TCVN 33 : 2006) cung cấp nước sinh hoạt cho vùng nội đô giai đoạn 2020. kngày.max lấy theo tiêu chuẩn TCVN 33 : 2006 : kngày.max = 1.1 ÷ 1.2 • Lưu lượng nước phục vụ trong việc chữa cháy: Trong đó qcc = 10 (ls) lấy cho khu chung cư có một đám cháy và dưới 5000 người. Thời gian tính chữa cháy là cho 2 giờ trong một ngày. • Tổng lưu lượng nước cung cấp cho công trình: Q = Qsh + Qcc = 100 +72 = 172 m3ngày.đêm • Chọn lựa 1 hồ nước và nước được bơm 1 lần trong một ngày. Vậy thể tích lượng nước cần thiết cho một ngày: 172 m3ngày.đêm • Hồ nước được thiết kế đặt trên sân thượng của công trình. • Chọn kích thước mặt bằng L × B = 8 × 16 m • Chiều cao đài bể: 1.34 m. Chọn chiều cao đài bể Hđài = 1.5 m • Chọn sơ bộ kích thước hồ nước mái như sau L × B × H = 16× 8 × 1.5 m, đáy bể cao hơn cao trình sàn tầng thượng là 1m. • Bể nước mái được đổ bê tông toàn khối, có nắp đậy. Lỗ thăm trên nắp bể nằm ở góc có kích thước 600 × 600 mm • Xét bể nước mái công trình này ta có:  Vậy bể nước mái công trình thuộc loại bể thấp.

CHƯƠNG 4.1 : TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỂ NƯỚC MÁI Chọn sơ kích thước bể nước Lượng nước cần dùng cho tòa nhà:  Số người sử dụng nước: Mỗi tầng gồm có hộ Số người trung bình cho hộ người Tổng số người N = 13 × × = 416 người  Lưu lượng nước cấp cho sinh hoạt: Qsh = q sh N 200 �416 k ngày.max = �1.2 = 99.8 �100 m /ngày.đêm 1000 1000 - Trong qsh = 200 (l/người.ngày đêm) lấy theo tiêu chuẩn (TCVN 33 : 2006) cung cấp nước sinh hoạt cho vùng nội đô giai đoạn 2020 - kngày.max lấy theo tiêu chuẩn TCVN 33 : 2006 : kngày.max = 1.1 ÷ 1.2  Lưu lượng nước phục vụ việc chữa cháy: Qcc = q cc �n �2 �3600 10 �2 �3600 �1 = = 72 m /ngày.đêm 1000 1000         Trong qcc = 10 (l/s) lấy cho khu chung cư có đám cháy 5000 người Thời gian tính chữa cháy cho ngày Tổng lưu lượng nước cung cấp cho công trình: Q = Qsh + Qcc = 100 +72 = 172 m3/ngày.đêm Chọn lựa hồ nước nước bơm lần ngày Vậy thể tích lượng nước cần thiết cho ngày: 172 m3/ngày.đêm Hồ nước thiết kế đặt sân thượng cơng trình Chọn kích thước mặt L × B = × 16 m H dai = V = L �B 1.34 m Chọn chiều cao đài bể Hđài = 1.5 m Chiều cao đài bể: Chọn sơ kích thước hồ nước mái sau L × B × H = 16× × 1.5 m, đáy bể cao cao trình sàn tầng thượng 1m Bể nước mái đổ bê tơng tồn khối, có nắp đậy Lỗ thăm nắp bể nằm góc có kích thước 600 × 600 mm Xét bể nước mái cơng trình ta có: - L 16 = =2Q Vậy cốt đai bố trí đủ khả chịu cắt 4.3.2 Bản thành Bản thành bể nước chịu tải trọng áp lực nước gây áp lực gió hút tác động Sơ chọn chiều dày thành hbt = 150 mm 4.3.2.1 Tải trọng tác dụng  Tĩnh tải Bảng 4.4: Tĩnh tải thành Chiều Tĩnh tải Khốilượng riêng, Hệ số vượt STT Lớp cấu tạo dày, δ qtt tc q (kN/m ) tải, n (mm) (kN/m2) Gạch lát 20 1.2 15 0.360 Lớp vữa láng 18 1.3 20 0.468 Bản BTCT 25 1.1 150 4.125 Lớp chống thấm 18 1.3 10 0.234 Tổng 5.187 Tải trọng thân thành quy đổi thành tải trọng phân bố tác dụng lên dầm đáy mô hình SAFE qtc = 5.187 × 1.5 = 7.78 kN/m  Hoạt tải nước: Ptt = γn × H × np = 10 × 1.5 × 1.1 = 16.5 kN/m2  Tải trọng gió:  Tải trọng gió tác dụng lên thành bể xét trường hợp nguy hiểm gió hút, có chiều tác dụng chiều với áp lực nước: W = Wo × k × c × n  Wo: Giá trị áp lực gió lấy theo đồ phân vùng áp lực gió theo địa danh hành (Phụ lục E): Cơng trình xây dựng TP Lào Cai thuộc vùng áp lực gió I.A địa hình B nên có giá trị áp lực gió Wo = 0.55 kN/m2  k: hệ số tính đến thay đổi áp lực gió theo độ cao (Theo bảng TCVN 2737 : 1995) - Tại cao độ z = + 54.3 m tính từ mặt đất tự nhiên ta có k = 1.487 - Tại cao độ z = + 55.8 m tính từ mặt đất tự nhiên ta có k = 1.493 k tb    1.487  1.493  1.49 Ta Hệ số khí động, c = 0.6 (gió hút) n: Hệ số vượt tải, n = 1.2  W = Wo × k × c × n = 0.55×1.49×0.6×1.2=0.59 kN/m2 4.3.2.2 Sơ đồ tính  Kích thước: 16 × 1.5 m L 16   10.67 >  Bản thành có tỷ số cạnh dài cạnh ngắn: h 1.5  Vậy thành thuộc loại làm việc phương, sơ đồ tính sau: Hình 4.10: Lực tác dụng vào thành bể Hình 4.11: Sơ đồ tính biểu đồ Moment 4.3.2.3 Tính tốn nội lực Vì thành hồ làm việc dầm theo phương nằm ngang khơng tính tốn, đặt thép cấu tạo  Cắt dãy có chiều rộng 1m để tính Sơ đồ tính hình vẽ:  Một cách gần theo phương pháp cộng tác dụng ta có: - Moment nhịp gối M n  M n1  M n 9W �h P �h    128 33.6 1.2 kN.m M g  M g1  M g  W �h P �h   15 2.64 kN.m 4.3.2.4 Tính tốn bố trí cốt thép  Chọn a = 25 mm ho = 150 - 25 = 125 mm b = 1000 mm  Áp dụng cơng thức tính tốn: αm = M  �R b �b �h o ,     � m , A s  R b ×b×h o Rs Bảng 4.5: Kết tính tốn cốt thép thành bể Kí hiệu M (KN.m ) Mg1 Mn 1.2 2.64 As αm ξ 0.0053 0.0053 0.0117 0.0118 Asbt (cm2) 0.427 0.951 Bố trí Ø8a200 Ø8a200 (cm2) 2.51 2.51 4.3.3 Tính tốn đáy 4.3.3.1 Tải trọng tác dụng  Tĩnh tải Gồm trọng lượng thân lớp cấu tạo đáy bể sau: Bảng 4.6: Tĩnh tải đáy STT Lớp cấu tạo Gạch lát Lớp vữa láng Bản BTCT Lớp chống thấm Khốilượng riêng, qtc (kN/m3) 20 18 25 18 Tổng Hệ số vượt tải, n 1.2 1.3 1.1 1.3  Hoạt tải nước: P = γn × H × np= 10 × 1.5 × 1.1= 16.5 kN/m2 4.3.3.2 Mơ hình, tính tốn đáy: Chiều dày, δ (mm) 15 20 200 10 Tĩnh tải qtt (kN/m2) 0.360 0.468 5.5 0.234 6.562 Hình 4.12: Mơ hình đáy safe Hình 4.13: Chia dãy strip Hình 4.14: Momen dãy strip theo phương x Hình 4.15: Momen dãy strip theo phương x  Tính tốn tương tự nắp ta có kết sau: Bảng 4.7: Tính tốn thép đáy ô SĐ1 SĐ2 Kí hiệu MgA Mn MgB Mg1 Mn Mg3 MgB Mn MgC Mg1 Mn Mg3 M αm ξ Chọn (cm2) kN.m -0.799 23.291 -12.42 -7.009 30.162 -1.111 -12.42 2.492 -12.42 -6.986 24.438 -0.944 As 0.0033 0.095 0.0507 0.0286 0.1231 0.0045 0.0507 0.0102 0.0507 0.0285 0.0997 0.0039 0.0033 0.1 0.0521 0.029 0.1318 0.0045 0.0521 0.0103 0.0521 0.0289 0.1052 0.0039 0.28 5.16 4.36 2.43 6.81 0.38 4.36 0.86 4.36 2.42 5.43 0.33 Ø8 Ø12 Ø8 Ø8 Ø12 Ø8 Ø8 Ø8 Ø8 Ø8 Ø12 Ø8 a200 a200 a100 a200 a160 a200 a100 a200 a100 a200 a200 a200 As chọn cm2 μ (%) 2.56 5.65 5.03 2.56 7.07 2.56 5.03 2.56 5.03 2.56 5.65 2.56  Kiểm tra độ võng đáy: Hình 4.16: Chuyển vị đáy (m)  Giá trị chuyển vị lớn nhất: fsàn = 1.65 cm Khi nhịp sàn nằm khoản m  L  10 m [f] = 25 mm (Theo TCVN 5574 : 2012 - Kết cấu bê tông bê tông cốt thép) fsàn = 1.6 cm < [f] = 2.5 cm  Giá trị võng đáy thỏa mãn giới hạn cho phép Kiểm tra yêu cầu độ chống nứt Theo TCVN 5574 – 2012, mục 4.2.7: Bảng 1-Cấp chống nứt giá trị bề rộng vết nứt giới hạn để đảm bảo hạn chế thấm cho kết cấu - Cấp chống nứt cấp : acrc2 = 0.3 mm Kiểm tra nứt theo điều kiện : acrc  acrc2 - Với : : hệ số phụ thuộc loại cấu kiện ; cấu kiện uốn = : hệ số kể đến tác dụng tải trọng dài hạn = 1.2  : phụ thuộc tính chất bề mặt cốt thép: Thép tròn trơn =1.3 ; Thép có gân  = Thép AIII có Es =  104 (MPa) ; Mtc = Mtt /1.15= 0.87Mtt; , 1.5   f  �  5(   ) e  11.5 s ,tot �5 10 ho Vì khơng có lực dọc nên : ,  1  5(   )  10  : bê tông hạt nặng  M bh Rb , ser d: đường kính cốt thép chịu lực 1×1.2×1  s �20(3.5  100 ) d 20×10 Vậy: an = Bảng 4.1: Kết kiểm tra vết nứt đáy hồ nước Vị trí Nhịp Gối Mtc kN.m 26.2 10.8 ho cm 13 13 As cm2 7.07 5.03 ξ 0.3053 0.23  z (cm) s MPa 100 acrc (mm) 0.847 0.988 11.1 17.79 3365.8 1505.3 0.54 0.65 0.39 0.19  Vậy tất vị trí thoả u cầu chống nứt 4.3.3.3 Tính tốn thép dầm đáy  Tính tốn cốt thép dọc: Hình 4.17: Momen dầm đáy Hình 4.18: Lực cắt dầm đáy Bảng 4.7: Tính tốn thép dầm đáy DẦM Kí hiệu M (KN.m) αm ξ As (cm ) μ (%) Bố trí Asbt (cm2) DĐ1 DĐ2 DĐ3 DĐ4 DĐ5 DĐ6 Mg1 -36.64 0.0259 Mn 137.42 0.0972 Mg2 -127.69 0.0903 Mg1 -106.06 0.075 0.026 0.102 0.094 0.078 Mn -40.46 0.0286 Mg2 -106.06 0.075 Mg1 -151.48 0.0776 Mn 337.87 Mg2 -151.48 0.0776 Mg1 -224.90 0.1152 Mn 506.49 0.2594 Mg2 -224.90 0.1152 Mg1 1.40 0.0035 Mn 135.58 0.3415 Mg2 -79.44 0.2001 Mg1 -85.06 0.2143 Mn -31.83 0.0802 Mg2 -85.06 0.2143 0.173 1.78 0.104 2Ø22 7.599 6.956 0.407 2Ø22 7.599 6.44 0.377 2Ø22 7.599 5.299 0.310 2Ø22 7.599 0.029 1.97 0.115 2Ø12 2.261 0.078 0.080 0.191 0.080 0.122 0.306 0.122 0.003 0.437 0.225 0.244 0.083 0.244 5.299 0.310 2Ø22 7.599 6.46 0.321 2Ø22 7.599 15.275 0.760 4Ø25 17.4 6.46 0.321 2Ø22 7.599 9.798 0.487 3Ø22 11.398 24.458 1.217 5Ø25 24.531 9.798 0.487 3Ø22 11.398 0.103 0.006 2Ø22 7.599 12.847 0.751 4Ø22 15.198 6.629 0.388 2Ø22 7.599 7.176 0.420 2Ø22 7.599 2.461 0.144 2Ø14 3.077 7.176 0.420 2Ø22 7.599  Tính cốt đai: Lực cắt lớn dầm: Q= 210,27 kN (D20) Chọn côt thép làm cốt dai: dws=6, số nhánh n=2, Rsw=175Mpa Khả chịu cắt bê tông: b (1   f  n ) Rbt bho  0.6 �(1   0) �1.05 �300 �670 /1000  126.63kN Bê tông không đủ khả chịu cắt, phải tính cốt đai cho dầm Chọn cơt thép làm cốt dai: dws=6, số nhánh n=2, Rsw=175Mpa Khoảng cách tính tốn cốt đai: Rsw n d s2w [b (1   f )] b Rbt bh02 stt  Q2 450mm Cốt đai vungv L/2 nhịp: sct  với h>300mm h /4 500 mm qsw Khả chịu cắt cốt đai bê tông: A 28.3  Rsw n w  175 �2 �  49.48 s 200 Qwb  b 2 b Rbt bh02 qsw Chọn giá trị nhỏ giá trị vừa tìm Kiểm tra diều kiện ứng suất chính: b   0.01 b Rb E nA w1   s w Eb bs Q  0.3b w1 b Rb bh Kết tính cốt đai cho dầm đáy bể: Bảng 4.8: Kết tính cốt đai dầm đáy Qmax Qbt stt Kí Kiểm hiệu tra (kN) (kN) (mm) DĐ1 DĐ2 DĐ3 163.70 112.73 172.90 107.73 Tính 107.73 Tính 126.63 Tính DĐ4 232.6 229.73 Tính DĐ5 48.991 46.62 Tính DĐ6 20.609 46.62 Cấu tạo 302.18 637.19 374.26 211.99 948 smax (mm ) sct (mm ) schọn (mm ) 937 200 200 1361 200 200 1226 923 880 233 233 230 200 200 200 200 200 qsw 49.52 49.52 43.06 49.52 49.52 49.52 Qwb Q (kN) (kN) 106 201 220 236 106 106 362 362 501 501 101 101 ... Mặt bố trí dầm nắp Hình 4.2: Mặt bố trí dầm đáy 4.3 Tính tốn thiết kế bể nước Sử dụng phần mềm Safe v12.3.2 để tính toán nội lực nắp, đáy bể nước 4.3.1 Bản nắp 4.3.1.1 Tải trọng tác dụng  Tĩnh... b Rb bh Kết tính cốt đai cho dầm đáy bể: Bảng 4.8: Kết tính cốt đai dầm đáy Qmax Qbt stt Kí Kiểm hiệu tra (kN) (kN) (mm) DĐ1 DĐ2 DĐ3 163.70 112.73 172.90 107.73 Tính 107.73 Tính 126.63 Tính DĐ4... 4.11: Sơ đồ tính biểu đồ Moment 4.3.2.3 Tính tốn nội lực Vì thành hồ làm việc dầm theo phương nằm ngang khơng tính tốn, đặt thép cấu tạo  Cắt dãy có chiều rộng 1m để tính Sơ đồ tính hình vẽ: