NNT- KC BTCT DAC BIET- Chuong 3_ BE CHUA

25/10/2017 KẾT CẤU BTCT ĐẶC BIỆT NỘI DUNG CHÍNH Special Reinforced Concrete Structure I Khái niệm chung Phần 4: BỂ CHỨA II Bể chứa trụ III Bể chứa chữ nhật IV Tháp nước TS Nguyễn Ngọc Thắng DĐ: 0912 640 081 Email: thangnn@tlu.edu.vn I Khái niệm chung I Khái niệm chung Khái niệm Bể dùng để chứa chất lỏng, nhu cầu sinh hoạt nhu cầu ngành cơng nghiệp Phần lớn cơng trình lọc dung tích hệ thống cống, kênh nước, có hình dạng, kết cấu, tính tốn tương đương với bể chứa nước… Một số cơng trình bể chứa 25/10/2017 I Khái niệm chung I Khái niệm chung Phân loại Phân loại Bể chứa phân loại theo đặc điểm sau:   Theo hình dáng: + Bể chứa chữ nhật Theo chức sử dụng: + Bể chứa nước + Bể chứa trịn: + Bể chứa hóa chất + Bể chứa vng + Bể chứa dầu thô + Bể đa giác… + Đôi để làm bãi đỗ ô tô ngầm, hay để chứa loại máy + Bể chữ nhật  móc… Cách chọn loại bể chứa theo thể tích + V=50÷200m3 – Về mặt chịu lực hợp lý + V=200÷1000m3 – Bể trịn với D5000m3 – Bể chứa chữ nhật I Khái niệm chung I Khái niệm chung Phân loại  Phân loại Theo cách tiếp xúc với mặt đất: + Bể + Bể nửa + Bể chìm  Theo đặc điểm cấu tạo + Bể lắp ghép, bể toàn khối bể bán lắp ghép + Bể BTCT dùng loại BTCT thường BTCT ứng lực trước + Bể có mái khơng có mái a - Bể nổi; b – Bể nửa nổi; c,d – Bể chìm 25/10/2017 I Khái niệm chung I Khái niệm chung Các yêu cầu với bể chứa chất lỏng Các yêu cầu với bể chứa chất lỏng b Bể chứa nhiên liệu a Với bể chứa nước sinh hoạt, sản xuất - BT phải đặc chắc, chống thẩm thấu - Bể chứa nước sinh hoạt: Sử dụng biện pháp ƯST BT có - Mặt bể phải nhẵn, phẳng để dễ dàng thau rửa phun độ đặc để chống nứt chống thấm lên mặt lớp chống thấm, chống ăn mòn - Bể chứa nước thải chưa xử lý: cần tuân thủ theo yêu - Nhiên liệu bể không bị thay đổi đặc trưng lý hóa cầu chống ăn mịn BT thời gian dài không gây nên tác động hoá b Bể chứa nhiên liệu học với BT - Không cho phép xuất vết nứt kết cấu chịu lực - Chống thẩm thấu xăng dầu cho bể BTCT - Không để ảnh hưởng t0 tới chất chứa bể yêu cầu quan trọng - BT bể phải không bị thành phần nhiên liệu nước - Đặc biệt ý công tác cháy nổ: thường sử dụng bể ngầm ăn mịn chìm nửa chìm nửa 10 II Bể chứa trụ Những nét chung  Dung tích yêu cầu bể chứa xác định tính tốn quy trình cơng nghệ  Hình dạng kích thước khn khổ xác định phân tích kĩ thuật phân tích kinh tế giải pháp kết cấu  Theo kinh nghiệm thực tế đúc kết từ nhiều quốc gia bể chứa nước chơn sâu có dung tích khoảng từ 2000÷3000 m3  Giá thành xây dựng bể chứa chi phí cho vật liệu xây dựng chủ yếu phụ thuộc vào chiều cao bên bể, độ sâu bể chôn 11 12 25/10/2017 II Bể chứa trụ II Bể chứa trụ Giải pháp kết cấu Giải pháp kết cấu Trong thực tế dựa khảo sát kinh tế kĩ thuật người ta thống hóa kích thước tất cơng trình có dung tích Bể chứa trụ có dung tích 6000m3 13 14 II Bể chứa trụ II Bể chứa trụ Giải pháp kết cấu Giải pháp kết cấu - Mái bể chứa trịn vỏ tròn xoay, mái phẳng hệ mái liên hợp - Những bể chứa ngầm người ta thường thiết kế có mái phẳng đáy phẳng Bể chứa trụ có mái vỏ trịn 15 Bể chứa trụ có mái cupol 16 25/10/2017 II Bể chứa trụ II Bể chứa trụ Giải pháp kết cấu Giải pháp kết cấu 1- Tường (thành bể); 2- Lỗ thăm; 3- Mái không sườn; 4- Cột; 5- Mũ cột; 6- Đáy bể; 7- Rãnh Bể chứa BTCT mái khơng sườn Bể chứa trụ trịn BTCT tồn khối với mái không sườn 17 18 II Bể chứa trụ II Bể chứa trụ Giải pháp kết cấu Giải pháp kết cấu  Bể lắp ghép 1- Tường trụ (thành trụ); 2- Cột; 3- Dầm vành (theo phương vòng tròn); 4- Tấm trịn phẳng; 5- Tấm hình thang có gờ chạy theo chu vi Sơ đồ lắp ghép mái bể chứa trụ Bể chứa BTCT mái có sườn (dầm) 19 20 25/10/2017 II Bể chứa trụ II Bể chứa trụ Giải pháp kết cấu Giải pháp kết cấu  Bể lắp ghép  Bể lắp ghép a) b) c) 1- Lớp bê tông phun; 2- Thép căng vòng; 3- Tấm panel tường; 4- Đáy bể; 5- BT đá dăm nhóm nhỏ; 6- Lớp san dung dịch; 7- Nhựa đường matit; 8- Dung dịch xi măng amian 21 Các chi tiết bể trụ lắp ghép a- Cấu tạo tường (thành bể); b- Liên kết cứng tường với đáy bể; c- Liên kết khớp động tường với đáy bể II Bể chứa trụ 22 Tấm panel tường bể trụ a- Dạng chung; b- Bố trí cốt thép II Bể chứa trụ Giải pháp kết cấu Giải pháp kết cấu  Bể chứa trịn bêtơng cốt thép ứng lực trước  Bể chứa trịn bêtơng cốt thép ứng lực trước Mặt cắt đứng bể chứa trịn bêtơng cốt thép ULT Bể chứa trịn bêtơng cốt thép ứng lực trước, V=45000m 23 1- Thành bể; 2- Đáy bể; 3- Vỏ mái; 4- Vành tựa ULT; 5- Cột; 6- Cấu tạo chống thấm; 7- Đệm chống thấm 25/10/2017 II Bể chứa trụ II Bể chứa trụ Giải pháp kết cấu Giải pháp kết cấu  Bể chứa trịn bêtơng cốt thép ứng lực trước  Bể chứa trịn bêtơng cốt thép ứng lực trước a) b) Mặt cắt đứng bể chứa trịn bêtơng cốt thép ULT a) Liên kết động thành với đáy b) Liên kết động thành với nắp 1- Thành bể; 2- Đáy bể; 3- Vỏ mái; 4- Vành tựa ULT; 5- Cột; 6- Cấu tạo chống thấm; 7- Đệm chống thấm Liên kết vành tựa mái với thân vỏ trụ bể chứa; Liên kết đàn hồi thành bể với đáy bể a, Vị trí đệm đàn hồi trước căng cáp ƯLT; b, Sau căng cáp 26 II Bể chứa trụ 27 II Bể chứa trụ Tính tốn bể chứa trụ Tính tốn bể chứa trụ  Tải trọng tác dụng  Tổ hợp tải trọng + Trọng lượng thân cấu kiện thiết bị + Áp lực chất lỏng chứa bể (hoạt tải ngắn hạn, áp lực thủy tĩnh) + Áp lực đất lên thành bể (hoạt tải dài hạn) + Áp lực nước ngầm lên thành bể (hoạt tải dài hạn) + Áp lực đẩy nước ngầm tác động lên đáy bể (hoạt tải ngắn hạn dài hạn tùy thuộc vào vị trí mực nước ngầm) + Trọng lượng đất đắp nắp (tĩnh tải) + Tải trọng người, xe cộ (hoạt tải ngắn hạn) + Tải trọng gió, động đất, cháy nổ (hoạt tải ngắn hạn) TH1: Bể chứa đầy chất lỏng không lấp đất TH2: Bể chứa rỗng lấp đất xung quanh TH3: Bể chứa có phần đầy chất lỏng, lấp đất bị đốt nóng làm lạnh bên TH4: Tính tốn đẩy bể 28 25/10/2017 II Bể chứa trụ II Bể chứa trụ Tính tốn bể chứa trụ Tính tốn bể chứa trụ  Sơ đồ tính tốn • Áp lực tác dụng lên thành bể px tính sau: Trong đó: • : hệ số vượt tải • : trọng lượng riêng chất lỏng a – Mặt cắt dọc; b – Biểu đồ lực kéo vòng; c – Biều đồ chuyển vị theo bán kính tường; d – Mặt bể chứa ( nửa vòng) – Tiết diện xét – Cao trình chất lỏng 29 • Lực kéo vịng: Trong đó: : Bán kính bể chứa 30 II Bể chứa trụ II Bể chứa trụ Tính tốn bể chứa trụ Tính tốn bể chứa trụ  Trường hợp liên kết tường đáy liên kết ngàm  Lực kéo vòng Momen uốn tường cao trình cách đáy khoảng x là: Trong : s - đặc tính đàn hồi tường Sơ đồ tính tốn góc liên kết tường bể chứa đáy bể 31 Tường bị uốn cong liên kết ngàm với đáy – tường trước bị uốn; – tường sau bị uốn h: độ dầy tường; : tọa độ khơng kích thước; 32 25/10/2017 II Bể chứa trụ II Bể chứa trụ Tính tốn bể chứa trụ Tính tốn bể chứa trụ Trên cao trình đáy với x=0 giá trị  Liên kết tường đáy liên kết khớp (tường lắp ghép): Từ biểu thức tính Mx phía ta tìm Mmax: Thành tường bị chuyển vị liên kết khớp động với đáy – tường trước bị uốn; – tường sau bị uốn Các biểu đồ lực kéo vịng mơ men uốn a – Liên kết tường đáy liên kết cứng; b – Liên kết khớp 33 34 II Bể chứa trụ II Bể chứa trụ Tính tốn bể chứa trụ Tính tốn bể chứa trụ  Liên kết tường đáy liên kết khớp (tường lắp ghép): Do chuyển vị hướng tâm tường nên lực ma sát tạo ra: Trong đó: N - áp lực pháp tuyến theo rìa tường từ trọng lượng với phần tiếp nối với mái với đất đắp mái; μ - Hệ số ma sát tường với đáy ; Lực kéo vòng tường cao trình x từ đáy xác định : Các biểu đồ lực kéo vịng mơ men uốn a – Liên kết tường đáy liên kết cứng; b – Liên kết khớp Mô men lớn lúc bằng: 35 Momen max nằm khoảng cách đáy là: 36 25/10/2017 II Bể chứa trụ II Bể chứa trụ Tính tốn bể chứa trụ Tính tốn bể chứa trụ  Chọn bố trí cốt thép  Các phận khác bể chứa trụ: xem sách BTCT đặc biệt tác giả Võ Bá Tầm  Cốt thép vòng tường xác định cấu kiện chịu kéo tâm, tính theo Nx  Cốt thép chịu uốn theo phương đứng: đặt theo cấu tạo  Khối lượng chất lỏng phía đáy cân phản lực đất dẫn đến không gây uốn đáy Chỉ vùng tiếp giáp với tường móng cột, đáy phát sinh momen uốn cục bộ, chỗ cần bố trí thép đặc biệt, phần cịn lại bố trí thép cấu tạo 37 38 III Bể chứa chữ nhật Giải pháp kết cấu • Lựa chọn bể Bể chứa chữ nhật thường sử dụng với dung tích chứa từ 6000 đến 20000 m3 lớn 39 40 10 25/10/2017 III Bể chứa chữ nhật III Bể chứa chữ nhật Giải pháp kết cấu • Bể chữ nhật tồn khối Mái có sườn Mái không sườn b: mặt cắt với phương án mái bể có sườn; Phương án liên kết tường đáy, cột - đáy, cột - mái bể chứa chữ nhật đổ tồn khối • a: mặt bể; 41 c: mặt cắt với phương án mái bể không sườn 42 III Bể chứa chữ nhật III Bể chứa chữ nhật Giải pháp kết cấu • Giải pháp kết cấu • Bể chữ nhật lắp ghép a: mặt bể; b: mặt cắt phương án mái bể có dầm đỡ panen; c: mặt cắt phương án mái bể khơng có dầm đỡ Các mối nối bể chứa chữ nhật lắp ghép 1- panen thành bể; 2- cột biên; 3- móng cột giữa; 4- cột giữa; 5- móng cột biên; 43 1- panen tường; 2- cột biên; 3- bloc móng; 4- cột giữa; 5- móng cột biên; 6- đáy đổ toàn khối; 7- dầm mái; 8- panel mái 6- móng lắp ghép; panen 1,5x6m 7- dầm đỡ mái bể; 8- panen mái bể; 9,10- thép chờ; 11- bêtông đổ chỗ 44 11 25/10/2017 III Bể chứa chữ nhật III Bể chứa chữ nhật  Chọn kích thước mái bể  Cấu tạo khe biến dạng cho bể • Đối với mái khơng sườn (không dầm): a, Khe biến dạng cho thành bể, đáy bể dùng thép không gỉ; b, khe biến dạng cho thành bể dùng gioăng cao su tổng hợp c, Khe biến dạng cho đáy bể Trong đó: hm bề dầy mái; khoảng từ 150 - 300mm kích thước nhịp lớn Thường lấy • Đối với mái có sườn (có dầm): Trong hdc: chiều cao dầm; l: kích thước nhịp lớn trục 45 1- vữa xi măng nguyên chất đánh màu; 2- chèn vữa xi măng có phụ gia chống thấm; 3,4- chèn vữa hỗn hợp nhựa đường sợi vải nhân tạo; 5- thép không gỉ dày 1-2mm; 6- gioăng cao su tổng hợp; 7- lớp lót đáy bể; 8- cát vàng; 9- vải thủy tinh tẩm sơn chống thấm; 10- bê tơng lót đáy • Chiều rộng dầm chính: 46 III Bể chứa chữ nhật III Bể chứa chữ nhật  Chọn kích thước mái bể  Đáy bể - Kích thước đáy bể xác định theo điều kiện chống chọc thủng đáy Đối với dầm phụ : cột, ngồi chiều dầy đáy bể cịn phụ thuộc vào dạng tính chất lý đất - Thường lấy chiều dầy đáy từ 300-500mm, đáy bể người ta Chiều rộng dầm phụ là: đặt lớp bê tơng lót có bề dầy 100mm  Thành bể : 47 48 12 25/10/2017 III Bể chứa chữ nhật III Bể chứa chữ nhật Tính tốn bể chứa chữ nhật + Áp lực đất lên thành bể (hoạt tải dài hạn)  Tải trọng tác dụng + Trọng lượng thân cấu kiện thiết bị (nếu có) qd - áp lực đất lên thành bể (daN/m2) p – hoạt tải người, ô tô… tác động lên bể (daN/m2) + Áp lực đất đắp lên nắp bể (tĩnh tải) γd – Khối lượng riêng đất đắp (T/m3) h – Chiều dầy đất đắp lên thành bể hdd: chiều dầy lớp đất đắp nắp bể (m) φ- góc ma sát đất đắp γdd: trọng lượng riêng đất đắp (T/m3) nd: Hệ số tin tưởng ndd: hệ số tin tưởng 49 50 III Bể chứa chữ nhật III Bể chứa chữ nhật + Áp lực nước ngầm lên thành bể đáy bể (hoạt tải ngắn hạn) + Áp lực chất lỏng chứa bể (hoạt tải ngắn hạn) (tác động lên thành bể đáy bể) qn - áp lực đất lên thành bể (daN/m2) γn – Khối lượng riêng nước (T/m3) qcl - áp lực chất lỏng lên thành bể hn – Chiều cao mực nước ngầm từ đáy (daN/m2) γcl – Khối lượng riêng chất lỏng (T/m3) bể đến cao trình mực nước hcl – Chiều cao lớn mực chất nn – Hệ số tin tưởng lỏng chứa bể ncl – Hệ số tin tưởng 51 52 13 25/10/2017 III Bể chứa chữ nhật III Bể chứa chữ nhật 2.1 Tính tốn nắp bể:  Tổ hợp tải trọng: Bể chứa đầy chất lỏng không lấp đất a Bản nắp đổ toàn khối: Bể chứa rỗng lấp đất xung quanh Bản nắp làm việc giống sàn có kích thước (a x b) Bể chứa có phần đầy chất lỏng, lấp đất bị - Sơ đồ tính nắp bể tùy thuộc vào tỉ số a/b: + Nếu a/b ≤ 2: nắp thuộc loại kê cạnh làm việc đốt nóng làm lạnh bên phương Tính tốn đẩy bể +Nếu a/b > 2: Bản nắp thuộc loại dầm làm việc phương 54 53 III Bể chứa chữ nhật III Bể chứa chữ nhật 2.2 Tính tốn đáy: b, Trường hợp nắp lắp ghép: Bản nắp thiết kế panen đúc sẵn vận chuyển đến - Khi bể chứa đầy chất lỏng: Bản móng đàn hồi lắp đặt Panen thường thiết kế theo phương cạnh ngắn, panen Tải trọng bao gồm: Trọng lượng thân lớp cấu tạo tựa lên dầm theo phương cạnh dài thuộc loại dầm Sơ đồ tính đáy phân bố đều, trọng lượng chất lỏng, tải trọng phân bố toán dầm đơn giản theo chu vi đáy gồm trọng lượng thân lớp cấu tạo thành, nắp, cột 2.2 Tính tốn đáy: - 55 - Khi bể khơng có nước đáy tính sàn Bản đáy đặt trực tiếp đất, đáy tính nhu Các tải trọng: Trọng lượng thân lớp cấu tạo móng đặt đàn hồi đáy phân bố đều, phản lực đất đáy Hai loại tải Cần xét trường hợp bất lợt : bể đầy chất lỏng bể trọng có chiều ngược nhau, thiên an toàn thường bị tháo cạn không xét q 56 14 25/10/2017 III Bể chứa chữ nhật III Bể chứa chữ nhật 2.2 Tính tốn đáy: 2.3 Tính tốn cột : Kiểm tra đẩy nổi: - Cột tính tốn theo trạng thái giới hạn thứ 1, sơ đồ tính tốn dầm ngàm đầu Cột chịu nén - Khi bể chứa bị tháo cạn mực nước ngầm cao đáy bể, bể nước bị đẩy nên cần xét thêm áp lực đẩy kiểm tra - Điều kiện để bể nước không bị đẩy nổi: Trong đó: G – Trọng lượng tồn bể chứa không kể chất lỏng bể γdn hnn- dụng trọng đẩy nổi, chiều cao lớn mực nước ngầm so với đáy bể Sơ đồ tính tốn cột bể chứa 57 58 III Bể chứa chữ nhật III Bể chứa chữ nhật 2.4 Tính toán thành bể:  H/a >  chia bể thành khung kín khác 2.4.1 Tính tốn thành bể khơng sườn:  Bể hở khơng sườn • Lực dọc xác định cách cân nội lực ngoại lực: 1- mối nối dọc (không hàn thép ngang); 2- panen mái (lắp ghép); 3- panen tường (thành bể); 4- mối nối lắp ghép thành bể với đáy; 59 • Nếu bể vng (a=b) mơ men uốn có giá trị sau: p- áp lực thủy tĩnh chất lỏng; p1- áp lực đất; F- ap lực từ mái truyền vào thành bể Tính tốn thành bể chứa chữ nhật làm việc theo sơ đồ dầm a, Sơ đồ lắp ghép panen bể; b, Sơ đồ tính tốn thành bể; c, Biểu đồ mơmen 60 Sơ đồ tính tồn thành bể hở 15 25/10/2017 III Bể chứa chữ nhật III Bể chứa chữ nhật 2.4.2 Tính tốn thành bể có sườn: Câu hỏi : Khi H/a < tính tốn thành bể nào? 1- Sườn đứng; 2- Liên kết khớp; 3- Liên kêt ngàm; 4- Đường không mô men; 5- Mô men dọc nhịp l2; 6- mô men dọc nhịp l1; p1- áp lực thủy tĩnh; p- áp lực đất; q- áp lực từ mái bể truyền xuống 62 61 III Bể chứa chữ nhật Sơ đồ tính tốn thành bể chứa chữ nhật kê cạnh a, Sơ đồ cấu tạo; b, liên kết ngàm; c, biểu đồ mơ men; III Cấu tạo bố trí thép  Cấu tạo cốt thép bố trí cốt thép h>H/3 63 64 16 25/10/2017 III Bể chứa chữ nhật IV THÁP NƯỚC Bể chứa nước đặt độ cao định  Diện tích tiết diện thép dọc tường chịu mô men uốn Cấu tạo: xác định tính tốn chịu uốn Bầu đài, KC đỡ móng chịu tác động áp lực thủy tĩnh từ bên áp lực đất Bầu đài: đắp từ bên  Khối lượng chất lỏng phía đáy cân Dày 120-150mm, đáy dày 100mm, dung tích lớn, đáy dày 150200mm phản lực đất dẫn đến ko gây uốn đáy Chỉ Bệ đỡ cứng, dày 300-400mm vùng tiếp giáp với tường móng cột, đáy Dung tích 1500 đến 2000 m3 dùng đáy nón mặt cầu phát sinh momen uốn cục bộ, chỗ cần bố trí thép đặc biệt, phần cịn lại bố trí thép cấu tạo 65 IV THÁP NƯỚC IV THÁP NƯỚC Bầu đài Kết cấu đỡ bầu đài: -Kết cấu đặc: công xôn -Kết cấu đỡ dạng thanh: hệ khung không gian -Chiều -Cấu cao thường chọn, H = 9, 12, 15, 18, 21, 24, 30, 32, 42m tạo thân dạng trịn chọn D =(0,15-0,25)H, lấy 5-7m Chiều dày thành >= 150mm V>=1000m3, D