Tải trọng tác dụng

TÍNH TOÁN SÀN PHẲNG

3.4. Tải trọng tác dụng

Tải trọng tác dụng lên bể nước bao gồm tỉnh tải và hoạt tải 3.4.1 Tĩnh tải

Tĩnh tải của của các cấu kiện dạng bản chủ yếu là do trong lượng các lớp cấu tạo gây nên.Xét cụ thể từng ô bản :bản nắp và bản đáy.

3.4.1.1Bản nắp:

Trọng lượng các lớp cấu tạo được mô tả trong bản sau:

STT Vật liệu hi(m)  i(kG/m3) n gtti(kG/m2)

33

Sinh viên:Đỗ Đình Thanh GVHD:TS.Lê Văn Phước Nhân

1 Lớp XM láng mặt 0.020 1800 1.2 43.20

2 Bản BTCT 0.100 2500 1.1 275.00

3 Lớp vữa trát 0.015 1800 1.2 32.40

Tổng cộng 350.60

Vậy tĩnh tải bản nắp là gtt 350.60(kG/m2) 3.4.1.2 Bản đáy:

Trọng lượng các lớp cấu tạo được mô tả trong bảng sau:

STT Vật liệu hi(m)  i(kG/m3) n gtti(kG/m2)

1 Lớp gạch men 0.010 2000 1.2 24.00

2 Lớp vữa lót 0.020 1800 1.2 43.20

3 Lớp chống thấm 0.020 2200 1.2 52.80

4 Bản đáy BTCT 0.12 2500 1.1 330.00

5 Lớp vữa trát 0.015 1800 1.2 32.40

Tổng cộng 482.40

Vậy tĩnh tải bản đáy là gtt 482.40(kG/m2)

Tĩnh tải của các cấu kiện dạng dầm bao gồm trọng lượng bản thân của dầm và do bản nắp truyền dưới dạng hình thang hay tam giác.Xét từng hệ dầm cụ thể như sau:

3.4.1.3 Hệ dầm nắp:

Trọng lượng bản thân của hệ dầm nắp tính theo công thức sau: gDN nb(hd hb)

Dầm b

(m) h

(m) n 

(kG/m3)

gDN

(kG/m)

DN1 0.3 0.5 1.1 2500 330.00

DN2 0.3 0.5 1.1 2500 330.00

DN3 0.3 0.4 1.1 2500 247.50

DN4 0.3 0.4 1.1 2500 247.50

Do bản nắp truyền vào dạng hình thang hay tam giác: pDN 1/2qbnl1

Dầm l1 l2 qBN

(kG/m2)

pDN

(kG/m) DN1 4.5 4.7 448.10 1008.23 DN2 4.5 4.7 448.10 1008.23 DN3 4.5 4.7 448.10 2016.45 DN4 4.5 4.7 448.10 2016.45 3.4.1.4 Hệ dầm đáy bể:

Trọng lượng bản thân của hệ dầm đáy bể được tính theo công thức:

( )



 

DN d b

g n b h h

34

Sinh viên:Đỗ Đình Thanh GVHD:TS.Lê Văn Phước Nhân Dầm b

(m) h

(m) n 

(kG/m3)

gDN (kG/m) DĐ1 0.5 0.8 1.1 2500 935.00 DĐ2 0.5 0.8 1.1 2500 935.00 DĐ3 0.4 0.6 1.1 2500 528.00 DĐ4 0.4 0.6 1.1 2500 528.00 Do bản đáy truyền vào dạng hình thang và tam giác: 1 1

 2

DD bd

p p l

Dầm l1 l2

qBN (kG/m2)

pDN (kG/m) DĐ1 4.5 4.7 2132.40 4797.9 DĐ2 4.5 4.7 2132.40 4797.9 DĐ3 4.5 4.7 2132.40 9595.8 DĐ4 4.5 4.7 2132.40 9595.8

Ngoài ra các dầm DĐ1,DĐ2 còn chịu tải trọng do do các lớp cấu tạo thành bể tác dụng lên.

Trọng lượn các lớp cấu tạo bản thanh

STT Vật liệu hi(m)  i(kG/m3) n gtti(kG/m2)

1 Lớp gạch men 0.010 2000 1.2 24.00

2 Lớp vữa lót 0.020 1800 1.2 43.20

3 Lớp chống thấm 0.020 2200 1.2 52.80

4 Bản đáy BTCT 0.12 2500 1.1 275.00

5 Lớp vữa trát 0.015 1800 1.2 32.40

Tổng cộng 427.40

Vậy trọng lượng thành bể tác dụng lên DĐ1,DĐ2 427.40 1.5 641.10

p   (kG/m).

3.4.2.Hoạt tải

Tùy thuộc vào các ô bản ,hoạt tải được tính toán khác nhau:

3.4.2.1 Bản nắp:

Tra TCVN 2737-1995,ta có hoạt tải sữa chữa ptc 75 (daN/m2) 1.3 75 97.5

tt tc

p np    (daN/m2).

3.4.2.2 Bản đáy:

Không kể vào hoạt động sữa chữa vì tải trọng do khối nước trong bể có thể bù vào hoạt tải sữa chữa .Vậy hoạt tải tác dụng lên đáy bể chủ yếu là trọng lượng của khối nước đầy bể (h=1.5m).

1.1 1000 1.5 1650



    

ptt n h (daN/m2).

3.4.2.3 Bản thành:

35

Sinh viên:Đỗ Đình Thanh GVHD:TS.Lê Văn Phước Nhân Các trường hợp tác dụng của hoạt tải lên thành

+Bể nước đầy không có gió +Bể nước đầy có gió đẩy +Bể nước đầy có gió hút

+Bể không có nước có gió đẩy hoặc hút.

Tác trọng gió nhỏ hơn nhiều so với áp lực nước lên thành bể ,ta nhận thấy trường hợp hoạt tải nguy hiểm nhất là bể nước đầy có gió hút.

Áp lực thủy tĩnh hình tam giác và lớn nhất ở đáy bể ,cột nước tối đa trong bể là

max 1.5

h m:

1.1 1000 1.5 1650



    

ptt n h (daN/m2).

Áp lực gió:

Vị trí xây dựng công trình :II-A Áp lực gió tiêu chuẩn : Wo = 83 kG/m2 Địa hình khu vực xây dựng:B

Cao trình nắp bể: 49.2m Hệ số k=1.33

Hệ số khí động:c=0.6 Hệ số vượt tải:n=1.2

Tải trọng gió hút: Wgio W k n co. . . .1( )m 79 (kG/m2) 3.4.3.Xác định nội lực:

Bản nắp và bản đáy sơ đồ liên kết ngàm bốn cạnh tính theo công thức sau:

Moment M M1, 2 ở nhịp được tính:

1 91  s 1 2

M m q l l

2  92  s 1 2

M m q l l

Và moment M MI, II ở gối được tính :

91 1 2

   s MI k q l l

92 1 2

   s MII k q l l Trong đó:

Cạnh dài l2 Cạnh ngắn l1

Các hệ số m91,m92,k91,k92 được tra phụ thuộc vào ô bản.

qs:Tĩnh tải +hoạt tải của từng bản.

3.4.3.1. Bản nắp:

Kết quả nội lực cho ở bảng sau:

Ô sàn l1(m) l2(m) L2/l1

qs

(kG/m2) Hệ số Moment

(kG.m)

BẢN NẮP 4.5 4.7 1.04 448.10

m91 0.0185 M1 175.33 m92 0.0173 M2 163.96 k91 0.0433 MI 410.37 k92 0.0399 MII 378.14

36

Sinh viên:Đỗ Đình Thanh GVHD:TS.Lê Văn Phước Nhân 3.4.3.2. Bản đáy:

Kết quả nội lực được cho ở bản sau:

Ô sàn l1(m) l2(m) L2/l1

q

(kG/m2) Hệ số Moment

(kG.m)

BẢN ĐÁY 4.5 4.7 1.04 2132.40

m91 0.0185 M1 834.35 m92 0.0173 M2 780.23 k91 0.0433 MI 1952.84 k92 0.0399 MII 1799.50 3.4.3.3.Bản thành:

Dùng phương pháp cơ học kết cấu để giải nội lực Mg,Mn kết quả như sau +Tại gối

2 2

247.5 22.22 269.72

15 8

n g

p h wh

M         (kG.m)

+Tại nhịp (tính gần đúng)

2 2

9 110.49 12.50 122.99 33.6 128

n n

p h wh

M      (kG.m).

1.5m

pn=1650kG/m

Wg=79kG/m

Mgoái=269.72kG.m

Mnhòp=122.99kG.m

Hình 3.5.Biểu đồ moment thành bể 3.4.3.4.Dầm nắp:

37

Sinh viên:Đỗ Đình Thanh GVHD:TS.Lê Văn Phước Nhân Hình 3.6.Mô hình và tải trọng nhập váo Etabs

(Ghi chú:Dầm song song trục X là DN2;dầm song song trục Y là dầm DN1) Giả ra ta được nội lựctrong dầm

Hình 3.7.Biểu đồ moment hệ dầm nắp

38

Sinh viên:Đỗ Đình Thanh GVHD:TS.Lê Văn Phước Nhân Hình 3.8.Biểu đồ lực cắt hệ dầm nắp

3.4.3.5.Dầm đáy:

Hình 3.9.Mô hình và tải trọng nhập vào Etabs

(Ghi chú:Dầm song song trục X là dầm DĐ2,dầm song song trục Y là dầm DĐ1) Giải ra được nội lực trong dầm:

39

Sinh viên:Đỗ Đình Thanh GVHD:TS.Lê Văn Phước Nhân Hình 3.10.Biểu đồ Moment hệ dầm đáy

Hình 3.11.Biểu đồ lực cắt hệ dầm đáy(kG)

3.4.4 .Tính toán cốt thép:

Kết quả tính toán cốt thép lần lượt như sau:

Tính toán cốt thép bản nắp, bản đáy,bản thành như cấu kiện chịu uốn cm

h cm

b100 ; b 10 ,chọn a=1.5cm, có h0 hba,Bê tông M350 có Rn 145(kG

40

Sinh viên:Đỗ Đình Thanh GVHD:TS.Lê Văn Phước Nhân /cm2), Rk 10.5(kG /cm2),cốt thép 10dung thép AI có Ra 2300(kG /cm2), cốt thép 10dung thép AII có Ra 2800(kG /cm2).

m = 2

n o

M R  b h =>  = 1 - 1 2 m => Fa = 0

a

.R R

nbh



Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

R R





 

 (Tra bảng E2, phụ lục E - TCXDVN 356 – 2005 với

2 1

b  )

min <  < max

max = R. b

s

R R



min = 0.1%

Thỏa điều kiện : min <  < max

`

3.4.4.1 Bản nắp:

Moment (kG.cm/m)

ho

(cm) m   Fa (cm2)

Chọn thép

Fa chọn (cm2)

 (%)

Kiểm tra M1 17533 8.5 0.017 0.017 0.91 6 a200 1.41 0.17 thỏa M2 16396 8.5 0.016 0.016 0.85 6 a200 1.41 0.17 thỏa MI 41037 8.5 0.040 0.041 1.97 8 a200 2.51 0.3 thỏa MII 37814 8.5 0.036 0.037 1.98 8 a200 2.51 0.3 thỏa

Bảng tính cốt thép bản nắp 3.4.4.2.Bản đáy:

Môment (kG.cm/m)

ho

(cm) m   Fa

(cm2)

Chọn thép

Fa chọn (cm2)

(%) Kiểm tra M1 83435 10 0.057 0.059 3.74 10 a200 3.93 0.39 thỏa M2 78023 10 0.055 0.055 3.46 10 a200 3.93 0.39 thỏa MI 195284 10 0.135 0.145 7.52 12 a150 7.54 0.75 thỏa MII 179950 10 0.124 0.133 6.89 12 a160 7.07 0.71 thỏa

Bảng tính cốt thép bản đáy

3.4.4.3. Bản thành:

41

Sinh viên:Đỗ Đình Thanh GVHD:TS.Lê Văn Phước Nhân Moment

(kG.cm/m)

ho

(cm) m   Fa

(cm2)

Chọn thép

Fa chọn (cm2)

(%) Kiểm tra Mg 26972 8.5 0.026 0.026 1.64 8 a200 2.51 0.3 thỏa Mnh 12299 8.5 0.012 0.012 0.76  a200 1.41 0.17 thỏa

Bảng tính cốt thép bản thành 3.4.4.4.Dầm nắp và dầm đáy:

Để đơn giản thuận lợi cho việc tính toán vàn an toàn ta có thể bỏ qua phần tham gia chịu lực của bản sàn mà tính theo tiết diện chữ nhật .

Sử dụng bê tông M350 có Rn 145(kG /cm2), Rk 10.5(kG /cm2),cốt thép AII có

2800

Ra (kG /cm2),cốt thép đai có Rađ 2250(kG /cm2).

3.4.4.4.1 Tính cốt dọc:

Tính toán cốt thép theo trình tự sau: : m = 2

n. . o

M

R b h ;  = 1 1 2 m ;

Fa = . n. . 0

a

R b h R



Kiểm tra hàm lượng cốt thép : min = 0.1% <  = .

achon o

F

b h < max = R n

a

R

R = 100 x 0.595x 145

2800=3.08%

Ta tính cốt thép ứng với moment dương ở nhịp ,cốt thép tại gối lấy bằng 40% cốt thép tại nhịp.

Cốt thép dọc cho hệ dầm được tính như bảng sau:

Dầm M b h a m  Thép nhịp

(kG.m) (cm) (cm) (cm) Fatt Chọn thép Fachon m(%) DẦM

NẮP

Dn1 22555.03 30 50 6 0.268 0.318 21.74 622+ 22.81 1.73 Dn2 23831.18 30 50 6 0.283 0.341 23.31 522+220 25.29 1.92 Dn3 12167.29 30 40 4 0.216 0.246 13.76 222+220 13.88 1.29 Dn4 11960.97 30 40 4 0.212 0.241 13.49 222+220 13.88 1.29 DẦM

ĐÁY

Dd1 103365.14 50 80 8 0.275 0.329 61.37 628+625 66.4 1.84 Dd2 109856.34 50 80 8 0.292 0.355 66.18 828+425 68.89 1.91 Dd3 44323.8 40 60 7 0.272 0.325 35.68 628 36.95 1.74 Dd4 44650.12 40 60 7 0.274 0.327 35.90 628+025 36.95 1.74 Bảng tính cốt thép tại gối:

Dầm Thép gối

Fatt Chọn thép Fachon DẦM

NẮP

Dn1 9.12 320 9.42

Dn2 10.12 220+122 10.08

Dn3 5.55 220 6.28

42

Sinh viên:Đỗ Đình Thanh GVHD:TS.Lê Văn Phước Nhân

Dn4 5.55 220 6.28

DẦM ĐÁY

Dd1 26.56 228+325 27.05 Dd2 27.56 328+225 28.29

Dd3 14.78 325 14.73

Dd4 14.78 325 14.73

3.4.4.4.2 Tính cốt đai:

Kiểm tra điều kiện hạn chế về lực cắt: Q  ko.Rn.b.ho

Trong đó : ko =0.35 đối với bê tông M400 trở xuống.Tính toán và kiểm tra điều kiện : Q  0.6.Rk.b.ho ,nếu thỏa thì không cần tính toán cốt đai mà chỉ đặt theo cấu tạo,ngược lại nếu không thỏa thì phải tính cốt thép chịu lực cắt.

Lực cắt mà cốt đai phải chịu là : : qd =

2 2

8. k. . 0

Q

R b h ;chọn đường kính cốt đai và diện tích tiết diện cốt đai là fđ ;số nhánh cốt đai là 1,2, ……

Khoảng cách tính toán giữa các cốt đai là: Utt = ad. . d

d

R n f q

Khoảng cách cực đại giữa 2 cốt đai là: Umax =

1.5.R b hk. . o2

Q

Khoảng cách cốt đai không được chọn vượt quá Utt và Umax ;đồng thời tuân theo yêu cầu về cấu tạo như sau:

Trên đoạn dầm gần gối tựa(

4

Lnhịp dầm).

2

150 ct

h

u u

mm

  khi chieàu cao daàm h450mm

3

500 ct

h

u u

mm

  khi chieàu cao daàm h450mm Trên đoạn còn lại giữa dầm

3 4

500 ct

h

u u

mm

  khi chieàu cao daàm h300mm

Vậy khoảng cách cốt đai chọn như sau: umin( ; ;u u uct tt max) nhưng đồng thời khoảng cách cốt đai phải lấy chẵn để dễ thi công.

43

Sinh viên:Đỗ Đình Thanh GVHD:TS.Lê Văn Phước Nhân Kết quả tính cốt đai được trình bày trong bảng sau:

Dầm Q Kiểm tra cắt

(kG) ho(cm) ko.Rn.b.ho(kG) 0.6.Rk.b.ho(kG) Kết luận DẦM

NẮP

Dn1 6729.66 43.8 66686 8278 C.TẠO

Dn2 6922.18 43.8 66686 8278 C.TẠO

Dn3 5952.28 36.4 55419 6879 C.TẠO

Dn4 5802.04 36.4 55419 6879 C.TẠO

DẦM ĐÁY

Dd1 30476.61 73.2 185745 23058 C.ĐAI

Dd2 31552.57 73.2 185745 23058 C.ĐAI

Dd3 25177.76 53.2 107996 13406 C.ĐAI

Dd4 24780.1 53.2 107996 13406 C.ĐAI

Bảng kiểm tra khả năng chịu cắt.

DẦM Cốt đai Bước đai (cm)

 (mm) Fađ(cm2) n Uct Utt Umax Ugối Unhịp

DẦM NẮP

Dn1 6 0.283 2 15 - - 15 30

Dn2 6 0.283 2 15 - - 15 30

Dn3 6 0.283 2 15 - - 15 30

Dn4 6 0.283 2 15 - - 15 30

DẦM ĐÁY

Dd1 8 0.503 4 25 109 138 20 30

Dd2 8 0.503 4 25 102 134 20 30

Dd3 8 0.503 4 25 68 71 20 30

Dd4 8 0.503 4 25 70 72 20 30

Bảng tính cốt đai 3.4.4.4.3 Tính cốt treo:

Diện tích cốt treo : Ftreo =P1/Ra Trong đó:

Ra :cường độ kéo tính toán của cốt thép

P1 :lực tập trung truyền từ dầm phụ cho dầm chính.

Số cốt treo cần thiết: m = .

tr d

F n f n:số nhánh đai chọn làm cốt treo fđ: diện tích một nhánh đai

Khoảng cách đặt cốt treo : Str = bdp + 2.(hdc – hdp)

Lực P1 có thể tìm được nhờ vào độ chênh giá trị lực cắt tại điểm đặt lực tập trung(cũng là vị trí dầm phụ).

DẦM P1(Kg)  (mm) Fađ(cm2) n Ftreo(cm2) Số cốt treo

DN1 5952.28 8 0.503 2 2.706 3

DN2 5802.04 8 0.503 2 2.637 3

44

Sinh viên:Đỗ Đình Thanh GVHD:TS.Lê Văn Phước Nhân

DD1 25177.8 10 0.785 4 11.444 4

DD2 24780.1 10 0.785 4 11.264 4