CHƯƠNG III :
TÍNH TOÁN CẦU HỒ NƯỚC MÁI
I/ KHÁI NIỆM:
-Bể nước mái cung cấp nước cho sinh hoạt của các bộ phận trong công trình và lượng nước cho cứu hỏa
MẶT CẮT HỒ NƯỚC MÁI
II/TÍNH TOÁN CẤU KIỆN:
1/Bản nắp
a/Tải trọng tác dụng
Chọn chiều dày bản nắp hbn= 80(mm), kích thước ô bản (4,25x4m)
Chọn kích thước dầm nắp Dn1= 300x500 Dn2= 300x500
Dn3= 200x400 Dn4= 200x400
+Tỉnh tải :
Gồm trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo
Bảng tính tải trọng các lớp cấu tạo bản nắp
Các lớp cấu tạo
20 trang |
Chia sẻ: huyen82 | Lượt xem: 1785 | Lượt tải: 1
Tóm tắt tài liệu Thiết kế cao ốc Nguyễn Hữu Cảnh, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
g(Kg/m3)
d(m)
n
gbntc(Kg/m2)
gbntt(Kg/m2)
Vữa lót
1800
0.02
1.2
36
43.2
Bản BTCT
2500
0.08
1.1
250
220
Vữa trát
1800
0.015
1.2
27
32.4
Tổng cộng =295.6(Kg/m2)
+ Hoạt tải sửa chữa
Theo TCVN2737:1995, hoạt tải sửa chữa có giá trị tiêu chuẩn là Ptc=75(Kg/m2), n=1.3 Ptt=1.3x75=97.5(Kg/m2)
+Tổng tải trọng tác dụng
q=295.6+97.5=393.1(Kg/m2)
P=ql1l2 =393.1x4.25x4=6682.7(Kg)
b/Sơ đồ tính
Xét tỉ số = bản nắp thuộc loại bản kê 4 cạnh
Ta có vậy liên kết giữa bản nắp và dầm nắp là liên kết ngàm
sơ đồ tính thuộc sơ đồ 9
Hình 4.4: Sơ đồ tính bản nắp
c/xác định nội lực
Các ô bản được tính theo bản đơn , nội lực được tính theo công thức sau :
+Moment dương lớn nhất ở nhịp
M1=m91P
M2=m92P
+Moment âm lớn nhất ở gối
MI=k91P
MII=k92P
Bảng tính các hệ số
Kí hiệu
Kích thước
Tỷ số
m91
m92
k91
k92
ô bản
L1
L2
L2/L1
S1
4.25
4
1.06
0.019
0.017
0.044
0.039
Bảng tính nội lực của bản nắp
Kí hiệu ô bản
Tổng tải trọng tác dụng q(Kg)
Các hệ số
Giá trị moment (Kgm)
m91
m92
k91
k92
M1
M2
MI
MII
S1
6682.7
0.019
0.017
0.044
0.039
125.90
112.94
293.77
260.36
d/Tính toán cốt thép
-Cắt dãy bản có bề rộng b=1m ra để tính
αm= ; ζ= ; As=
-Các số liệu ban đầu :
+Bê tông B20 có :Rb=115(Kg/)
+Cốt thép AII có :Rs=2800(Kg/)
+b=8 (cm); giả thiết a=1.5cm ho=h-a= 8-1.5=6.5
Bảng kết quả tính thép bản nắp
Ô
M (Kgcm)
αm
ζ
As
chọn thép
μ(%)
sàn
(cm2)
Ø(mm)
a(mm)
As(cm2)
S1
M 1
12590
0.032
0.984
0.7
6
200
1.415
0.27
M 2
11294
0.029
0.985
0.63
6
200
1.415
0.27
M I
29377
0.076
0.96
1.68
6
200
1.415
0.27
M II
26036
0.067
0.965
1.48
6
200
1.415
0.27
2/Tính dầm đỡ bản nắp
Chọn sơ bộ kích thước dầm nắp Dn1= 300x500 Dn2= 300x500
Dn3= 200x400 Dn4= 200x400
a/Tải trọng tác dụng
+Tĩnh tải
- Dầm Dn1 gồm:
Trọng lượng bản thân dầm Dn1:
=γb(hd-hs)n =2500x0.3(0.5-0.08)1.1=346.5(Kg/m)
Do bản nắp truyền vào có dạng hình tam giác:
(Kg/m)
- Dầm Dn2 gồm:
Trọng lượng bản thân dầm Dn2:
=γb(hd-hs)n =2500x0.3(0.5-0.08)1.1=346.5(Kg/m)
Do bản nắp truyền vào có dạng hình thang:
(Kg/m)
- Dầm Dn3 gồm:
Trọng lượng bản thân dầm Dn3:
=γb(hd-hs)n =2500x0.2(0.4-0.08)1.1=176(Kg/m)
Do bản nắp truyền vào có dạng hình tam giác:
(Kg/m)
- Dầm Dn4 gồm:
Trọng lượng bản thân dầm Dn3:
=γb(hd-hs)n =2500x0.2(0.4-0.08)1.1=176(Kg/m)
Do bản nắp truyền vào có dạng hình thang:
(Kg/m)
b/Sơ đồ tính
Dùng phần mền sap 2000 để xác định nội lực:
SƠ ĐỒ TÍNH HỆ DẦM NẮP
BIỂU ĐỒ MOMEN CỦA HỆ DẦM NẮP
c/Xác định nội lực:
Nội lực được giải bằng phần mềm sap200 cho kết quả:
Tiết diện
Dầm Dn1
Dầm Dn2
Dầm Dn3
Dầm Dn4
(T.m)
(T.m)
(T.m)
(T.m)
7.232
10.08
1.51
8.08
18.08
7.015
6.74
3.61
Qmax
5.98
5.92
4.25
5.37
d/Tính toán cốt thép
αm= ; ζ= ; As=
-Các số liệu ban đầu :
+Bê tông B20 có :Rb=115(Kg/)
+Cốt thép AII có :Rs=2800(Kg/)
+αR= 0.425
BẢNG KẾT QUẢ TÍNH THÉP DẦM NẮP
Dầm
b
ho
Tiết
M
am
z
Astính
Aschọn
μ(%)
(cm)
(cm)
diện
(Kgcm)
(cm2)
(cm2)
Dn1
30
46
Gối
723200
0.099
0.948
5.925
2Ø20(6.284)
0.45
Nhịp
1808000
0.248
0.855
16.414
4Ø22(15.204)
1.1
Dn2
30
46
Gối
1008000
0.138
0.925
8.457
4Ø16(8.044)
0.58
Nhịp
701500
0.096
0.949
5.737
2Ø20(6.284)
0.45
Dn3
20
36
Gối
151000
0.051
0.974
1.538
2Ø10(1.57)
0.22
Nhịp
674000
0.226
0.870
7.685
4Ø16(8.044)
0.58
Dn4
20
36
Gối
808000
0.271
0.838
9.562
4Ø18(10.18)
1.4
Nhịp
361000
0.121
0.935
3.829
2Ø16(4.022)
0.56
Tính cốt đai:
- Chọn đai Ø6, As= 0.283 cm2, hai nhánh n = 2, U=150,thép AI có Rsw = 1750 kG/cm2
Khả năng chịu lực của cốt đai và bê tông:
Ta thấy > Kg (thỏa)
Vậy chọn đai Ø6a150
3/Tính toán bản thành
a/Sơ đồ tính
Liên kết của bản thành với dầm đáy được xem là liên kết ngàm, liên kết của bản thành vào cột được xem như ngàm, liên kết của bản thành vào dầm nắp được xem là liên kết khớp
Xét tỉ số vậy bản thành làm việc theo phương cạnh ngắn
Cắt dãy bản theo phương cạnh ngắn có bề rộng b=1m ta có sơ đồ tính sau
b/Tải trọng tác dụng
-Chọn bề dày bản thành hbt=100mm
-Tải trọng tác dụng lên bản thành gồm trọng lượng bản thân, áp lực nước , tải trọng gió. Để đơn giản có thể bỏ qua trọng lượng bản thân của bản thành , xem bản thành làm việc như cấu kiện chịu uốn
+Áp lực nước
P nước= γ.n.h=1.1x1000x2=2200(Kg/m2)
+Áp lực gió
Gió đẩy
Wđ =Wo.n.k.c
Trong đó
Wo =83(Kg/m2) giá trị áp lực gió
n=1.3 hệ số vượt tải
k=1.54 hệ số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao
c hệ số khí động =0.8 đối với gió đẩy, =0.6 đói với gió hút
Wđ=83x1.3x1.54x0.8=133(Kg/m2)
Wh=83x1.3x1.54x0.6=99.7(Kg/m2)
- Các trường hợp tải trọng nguy hiểm tác dụng lên bản thành:
+ Trong trường hợp hồ có nước thành phần áp lực nước và gió hút sẽ gây nguy hiểm cho thành trong của hồ
+ Trong trường hợp hồ không có nước thì áp lực gió đẩy sẽ nguy hiểm cho thành ngoài của hồ
- Trong trường hợp hồ không có nước bản thành chỉ chịu tác dụng của gió đẩy với giá trị tải trọng nhỏ hơn so với tải trọng khi hồ có nước và có gió hút nên ta chỉ tính thép cho trường hợp hồ có nước rồi dùng giá trị thép đó để bố trí cho trường hợp hồ không có nước
c/Tính toán nội lực
Nội lực tính theo phương pháp cộng tác dụng của từng trường hợp tải trọng
+Tại gối
Mg=
+Tại nhịp
Mn=
d/Tính toán cốt thép
αm= ; ζ= ; As=
-Các số liệu ban đầu :
+Bê tông B20 có :Rb=115(Kg/)
+Cốt thép AI có :Rs=2250(Kg/)
+αR= 0.437
+b=1000(mm); giả thiết a=15(mm) ho=h-a= 100-15=85(mm)
Bảng kết quả tính thép bản thành
M (Kgcm)
αm
ζ
As
chọn thép
μ(%)
(cm2)
Ø(mm)
a(mm)
As(cm2)
M g
63650
0.077
0.960
3.47
8
140
3.521
0.41
M n
28990
0.035
0.982
1.54
6
160
1.57
0.18
e/Kiểm tra vết nứt của bản thành (trạng thái giới hạn thứ II)
- Theo TCXDVN 356:2005
Điều kiện acrc[a]
Với [a]=0.3(mm)
Bề rộng vết nứt của cấu kiện tính theo công thức
Trong đó:
+acrc bề rộng vết nứt tính bằng mm
+δ =1 đối với cấu kiện chịu uốn
+φl=1,6-15μ=1,6-15x0.0024=1.564 hệ số kể đến ác dụng của tải trọng dài hạn
+η=1,3 hệ số kể đến ảnh hưởng của bề mặt thanh thép
+Es=21x104(Mpa) Mô đun đàn hồi của cốt thép
+μ hàm lượng cốt thép chịu kéo
+d đường kính cốt thép
+σs ứng suất trong các thanh cốt thép lớp ngoài cùng
σs=
β hệ số =1.8 đối với bê tông nặng
δ= ; với Rser=15Mpa
φf=o không kể cốt thép chịu kéo
; với Eb=27x103Mpa
Bảng tính bề rộng vết nứt của bản thành
Bản
thành
M
Kg.cm
ho
(mm)
As
(mm2)
δ
μ
ξ
Z
acrc
(mm)
Nhịp
28990
85
157
0.267
0.0018
0.165
77.99
23.68
0.078
Gối
63650
85
352.1
0.583
0.0041
0.047
83.01
21.78
0.163
Ta có acrc<[a]=0.3(mm) bản thành đảm bảo điều kiện vết nứt
4/Tính bản đáy
a/Sơ đồ tính
- Ta có vậy liên kết giữa bản nắp và dầm nắp là liên kết ngàm
sơ đồ tính thuộc sơ đồ 9
Hình 4.4: Sơ đồ tính bản nắp
b/Tải trọng tác dụng
Chọn chiều dày bản đáy hb=120(mm)
+Tĩnh tải
Bảng tính tải trọng các lớp cấu tạo của bản đáy
Các lớp cấu tạo
g(Kg/m3)
d(m)
n
gbdtc(Kg/m2)
gbdtt(Kg/m2)
Vữa lót
1800
0.02
1.2
36
43.2
Bản BTCT
2500
0.12
1.1
300
330
Vữa chống thấm
2000
0.01
1.1
20
22
Vữa trát
1800
0.015
1.2
27
32.4
Tổng cộng g=427.6(Kg/m2)
+ Áp lực thủy tĩnh
gn=n.h.γn=1.1x1000x2=2200(Kg/m2)
+ Tổng tải trọng tác dụng
qtt =g+gn=427.6+2200=2627.6(Kg/m2)
P=qttl1l2 =2627.6x4x4.25=44669.2(Kg)
c/Xác định nội lực
Các ô bản được tính theo bản đơn , nội lực được tính theo công thức sau :
+Moment dương lớn nhất ở nhịp
M1= m91P
M2= m92P
+Moment âm lớn nhất ở gối
MI= k91P
MII= k92P
Bảng tính các hệ số
Kí hiệu
Kích thước
Tỷ số
m91
m92
k91
k92
ô bản
L1
L2
L2/L1
S1
4.25
4
1.06
0.019
0.017
0.044
0.039
Bảng tính nội lực của bản nắp
Kí hiệu ô bản
Tổng tải trọng tác dụng P(Kg)
Các hệ số
Giá trị moment (Kgm)
m91
m92
k91
k92
M1
M2
MI
MII
S1
44669.2
0.019
0.017
0.044
0.039
841.57
754.91
1,963.65
1,740.31
d/Tính toán cốt thép
-Cắt dãy bản có bề rộng b=1m ra để tính
αm= ; ζ= ; As=
-Các số liệu ban đầu :
+Bê tông B20 có :Rb=115(Kg/cm2)
+Cốt thép AI có :Rs=2250(Kg/cm2)
+αR= 0.437
+b=1000(mm); giả thiết a=15(mm) ho=h-a= 120-15=105(mm)
Bảng kết quả tính thép bản đáy
Ô
M (Kgcm)
αm
ζ
As
chọn thép
μ(%)
sàn
(cm2)
Ø(mm)
a(mm)
As(cm2)
Bản đáy
M 1
84157
0.07
0.964
3.69
10
200
5.925
0.56
M 2
75491
0.06
0.969
3.29
10
200
5.925
0.56
M I
196365
0.15
0.918
9.05
12
120
9.048
0.86
M II
174031
0.14
0.924
7.97
12
140
7.917
0.75
e/Kiểm tra độ võng bản đáy
- Độ võng của bản ngàm 4 cạnh được xác định theo công thức:
Trong đó: ( tra bảng phụ lục 17)
q=2627.6(Kg/)
a= 4 (m)
D= Độ cứng trụ
Với: E modun đàn hồi của BT(B20)E=2.7x
h=12(cm) chiều dày bản đáy
: hệ số poison lấy = 0.2
Độ võng của ô bản:
Độ võng cho phép:
Vậy chọn chiều dày bản h=12 cm thõa điều kiện về độ võng
f/ Kiểm tra vết nứt của bản đáy
- Theo TCXDVN 356:2005
Điều kiện acrc[a]
Với [a]=0.3(mm)
Bề rộng vết nứt của cấu kiện tính theo công thức
Trong đó:
+acrc bề rộng vết nứt tính bằng mm
+δ =1 đối với cấu kiện chịu uốn
+φl=1,6-15μ=1,6-15x0.0024=1.564 hệ số kể đến ác dụng của tải trọng dài hạn
+η=1,3 hệ số kể đến ảnh hưởng của bề mặt thanh thép
+Es=21x104(Mpa) Mô đun đàn hồi của cốt thép
+μ hàm lượng cốt thép chịu kéo
+d đường kính cốt thép
+σs ứng suất trong các thanh cốt thép lớp ngoài cùng
σs=
β hệ số =1.8 đối với bê tông nặng
δ= ; với Rser=15Mpa
φf=o không kể cốt thép chịu kéo
; với Eb=27x103Mpa
Bảng tính bề rộng vết nứt của bản đáy
Bản
thành
M
Kg.cm
ho
(mm)
As
(mm2)
δ
μ
ξ
Z
acrc
(mm)
nhịp
84157
105
592.5
0.424
0.0056
0.162
96.49
14.72
0.086
gối
196365
105
904.8
0.989
0.0086
0.109
99.28
19.54
0.284
Ta có acrc<[a]=0.3(mm) bản thành đảm bảo điều kiện vết nứt
5/Tính toán dầm đáy
a/Tải trọng tác dụng
- Chọn kích thước dầm đáy Dd1= 400x800 Dd2= 400x800
Dd3= 300x600 Dd2= 300x600
+Tĩnh tải
Bảng tính tải trọng các lớp cấu tạo của thành hồ
STT
Các lớp cấu tạo
g(Kg/m3)
d(m)
h
n
(Kg/m2)
1
Gạch men
2000
0.01
2
1.1
44
2
Vữa láng
1800
0.02
2
1.2
86.4
3
Bản BTCT
2500
0.01
2
1.1
550
4
Vữa trát
1800
0.015
2
1.2
64.8
Tổng cộng: =745.2(Kg/m2)
- Dầm Dd1gồm:
Trọng lượng bản thân dầm Dd1
=γb(hd-hs)n =2500x0.4(0.8-0.12)1.1=748(Kg/m)
Do bản đáy truyền vào có dạng hình tam giác:
(Kg/m)
- Dầm Dn2 gồm:
Trọng lượng bản thân dầm Dd2
=γb(hd-hs)n =2500x0.4(0.8-0.12)1.1=748(Kg/m)
Do bản đáy truyền vào có dạng hình thang:
(Kg/m)
- Dầm Dd3 gồm:
Trọng lượng bản thân dầm Dd3
=γb(hd-hs)n =2500x0.3(0.6-0.12)1.1=396(Kg/m)
Do bản đáy truyền vào có dạng hình tam giác:
(Kg/m)
- Dầm Dd4 gồm:
Trọng lượng bản thân dầm Dn3:
=γb(hd-hs)n =2500x0.3(0.6-0.12)1.1=396(Kg/m)
Do bản nắp truyền vào có dạng hình thang:
(Kg/m)
b/Sơ đồ tính
Dùng phần mền sap 2000 để giải ta có:
SƠ ĐỒ TÍNH HỆ DẦM ĐÁY
BIỂU ĐỒ MOMEN CỦA HỆ DẦM ĐÁY
Kết quả tính toán
c/Xác định nội lực
Nội lực được giải bằng phần mềm sap200 cho kết quả:
Tiết diện
Dầm Dd1
Dầm Dd2
Dầm Dd3
Dầm Dd4
(T.m)
(T.m)
(T.m)
(T.m)
29.84
51.88
7.95
19.42
74.61
35.88
33.84
43.47
Qmax
31.01
30.37
21.86
28.63
d/Tính toán cốt thép
αm= ; ζ= ; As=
-Các số liệu ban đầu :
+Bê tông B20 có :Rb=115()
+Cốt thép AII có :Rs=2800 ()
+αR= 0.425
BẢNG KẾT QUẢ TÍNH THÉP DẦM ĐÁY
Dầm
b
ho
Tiết
M
am
z
Astính
Aschọn
μ(%)
cm
cm
diện
(Kgcm)
(cm2)
(cm2)
Dd1
40
76
Gối
2984000
0.112
0.940
14.913
4Ø22(15.204)
0.5
Nhịp
7461000
0.281
0.831
42.189
4Ø30+4Ø20(40.84)
1.34
Dd2
40
76
Gối
5188000
0.195
0.890
27.382
4Ø25+2Ø22(27.23)
0.89
Nhịp
3588000
0.135
0.927
18.185
4Ø25(19.636)
0.65
Dd3
30
56
Gối
795000
0.073
0.962
5.272
2Ø18(5.09)
0.3
Nhịp
3384000
0.313
0.806
26.778
4Ø25+2Ø22(27.23)
0.89
Dd4
30
56
Gối
1942000
0.179
0.900
13.757
4Ø20(12.568)
0.75
Nhịp
4347000
0.402
0.722
38.419
4Ø28+4Ø20(37.2)
1.89
Tính cốt đai:
- Chọn đai Ø6, As= 0.283 cm2, hai nhánh n = 2, U=150,thép AI có Rsw = 1750 kG/cm2
Khả năng chịu lực của cốt đai và bê tông:
Ta thấy > Kg (thỏa)
Vậy chọn đai Ø6a150
e/Tính cốt treo
-Ở chỗ dầm phụ Dđ2 kê lên dầm chính phải gia cố thêm cốt đai hay cốt vai bò cho dầm chính , gọi là cốt treo . khi dùng cốt đai làm cốt treo thì diện tích tất cả các thanh là :
Trong đó:
P1- Lực tập trung từ dầm phụ truyền lên dầm chính ,
P1=21320.6 (daN)
Rs-Cường độ tính toán chịu kéo của cốt thép, Rs=280(Mpa)
Vậy
Số cốt treo cần thiết là
Số cốt treo này phải đặt sát hai bên mép dầm phụ và chỉ đặt trong khoảng Str=2bdp+2h1= 2x300+2x100=800(mm)
Vậy đặt mỗi bên mép dầm phụ 4 đai trong đoạn bdp+h1=300+100=400
._.