Thuyết minh tính toán bể nước mái bằng sap đầy đủ nhất

THIẾT KẾ BỂ NƯỚC MÁI 6.1. Kiến trúc. Trong công trình nhà cao tầng, việc cung cấp nước cho người dùng ở mỗi căn hộ là rất cần thiết. Việc cấp nước có thể thông qua bể nước mái hoặc bể nước ngầm. Trong phạm vi đồ án, sinh viên chỉ tính toán và thiết kế cho bể nước mái 6.2. Kích thước bể nước. Dung tích bể nước mái cung cấp nước sinh hoạt cho các bộ phận của công trình phụ thuộc vào tổng số căn hộ, số người trong căn hộ của chung cư. Bảng 6.1 – Bảng thống kê tính toán dung tích bể nước. Block Loại căn hộ Số căn hộ 1 tầng tổng số căn hộ Số người 1 căn hộ ΣN qtb (lng.ngđ) B B1 1 (70 m2) 16 6 96 150 B2 1 (57 m2) 16 4 64 150 B3 1 (70 m2) 16 6 96 150 B4 1 (70 m2) 16 6 96 150 B5 1 (57 m2) 16 4 64 150 B6 1 (70 m2) 16 6 96 150 Trong đó: qtb (lng.ngđ): Tiêu chuẩn dùng nước trung bình, qtb = 150 (lng.ngđ) theo TCVN 33 – 2006. Số người1 căn hộ: Phụ thuộc vào diện tích sử dụng trên 1 căn hộ theo TCVN 4450 – 1987. → Tổng số người trong 1 block. ΣNB = 96 . 4 + 64 . 2 + 4 = 516 người. (với 4 người là số người quản lý 1 block). → Lượng nước cấp cho sinh hoạt. Trong đó:

THIẾT KẾ BỂ NƯỚC MÁI6.1 Kiến trúc.

Trong công trình nhà cao tầng, việc cung cấp nước cho người dùng ở mỗi căn hộ là rấtcần thiết Việc cấp nước có thể thông qua bể nước mái hoặc bể nước ngầm Trong phạm

vi đồ án, sinh viên chỉ tính toán và thiết kế cho bể nước mái

Số người /1 căn hộ ΣN

q tb (l/ng.ngđ)

(với 4 người là số người quản lý 1 block)

→ Lượng nước cấp cho sinh hoạt

max max (516.150.1,1)/1000 85,14 3

Trong đó:

=(1.1 1.2)�

Chọn

max

ngñ

K

= 1,1 (tiết kiệm chi phí)

→ Lượng nước dùng cho thương mại

Bản nắp, bản thành và bản đáy bề nước mái.

Bản nắp chịu trọng lượng bản thân và hoạt tải sửa chửa

Sơ bộ chọn chiều dày nắp bể theo công thức như sàn hai phương:

1

0.8

3100 6240

Do dầm nắp chịu chỉ chịu tải trọng bản thân và bản nắp.

Chọn kích thước sơ bộ dầm nắp b x h = 200 x 300 mm (phương ngang giữa nhịp)

Chọn kích thước sơ bộ dầm nắp b x h = 200 x 400 mm (phương ngang tại 2 đầu cột và phương dài)

Dầm đáy.

Do dầm đáy chịu tải trọng lớn bao gồm tải trọng bản thân, áp lực nước, bản đáy và bản thành

Chọn kích thước sơ bộ cho dầm đáy theo công thức:

Dầm dọc và dầm ngang tại 2 đầu cột

Hình 6.1 – Kích thước chiều cao bể nước.

Chiều cao áp lực đủ để đáp ứng sử dụng thiết bị cao nhất trong nhà (vòi sen) h2 = 2m

→ Kích thước bể nước mái là 3,4 x 7,7 x 1,9 m

Bể nước mái ngoài tính toán theo độ bền, võng còn kiểm tra nứt Do đó để giảm võng và

nứt cho bể nước mái, bố trí thêm dầm ngang tại vị trí giữa nhịp theo phương cạnh ngắn

dài bể nước Các kích thước sơ bộ như sau:

Bảng 6.2 –Kích thước sơ bộ bể nước mái

Hình 6.1 – Kích thước dầm sàn đáy bể và nắp bể 6.3.2 Vật liệu.

Bê tông B30:R b 17MPa R; bt 1.2MPa E; b  32.5�103MPa

Tĩnh tải: gồm trọng lượng các lớp cấu tạo bản nắp

Bảng 6.3 -Bảng trọng lượng các lớp cấu tạo bản nắp

Tải trọng Vật liệu

Chiềudày (mm)

i



(kN/m3)

Tải tiêuchuẩn(kN/m2)

HSVTn

Tải tínhtoán(kN/m2)

Nắp bể chỉ có hoạt tải sửa chữa, không có hoạt tải sử dụng

Hoạt tải sửa chữa là: p tc 75 (daN/m )2 theo TCVN 2737 - 1995

Hoạt tải tính toán: p tt n p. tc 1,3.0, 75 0,975 (kN/m ) 2

6.3.3.2 Bản thành.

Tải trọng ngang của nước (thủy tĩnh):

Biểu đồ áp lực có dạng tam giác tăng dần theo độ sâu:

Trong đó:P - Khu vực thành phố Hồ Chí Minh thuộc khu vực II-A, lấy giá trị áp lực

gió W o 83(daN m/ 2) và theo TCVN 2737-1995, công trình thuộc địa hình

c: hệ số phụ thuộc vào công trình

Vậy áp lực gió tác dụng vào thành bể:

Gió đẩy: p d W kc o 0, 83.1, 41.0,8 0, 94(kN/m ) 2

Gió hút: p h W kc o 0, 83.1, 41.0, 6 0, 7 02 (kN/m ) 2

6.3.3.3 Bản đáy.

Tĩnh tải: gồm trọng lượng các lớp cấu tạo bản đáy.

Bảng 6.4 -Bảng trọng lượng các lớp cấu tạo bản đáy

Tải

Chiềudày(mm)

γ(kN/m3)

Tải tiêuchuẩn(kN/m2)

Hệ SốVượtTải n

Tải tínhtoán(kN/m2)

Tải trọng nước khi đầy bể (h  1, 9 m) : p n n n h1.10.1, 9 19 (kN/m ) 2

Đối với bản đáy không kể đến hoạt tải sửa chữa, vì khi sửa chữa bể không chứa nước

6.5.1 Các trường hợp tải trọng tác dụng lên bể nước mái.

DEAD: Tải trọng bản thân

SDEAD: Tải trọng các lớp cấu tạo và hoàn thiện

LIVE: Hoạt tải sử dụng, hoạt tải sửa chữa

WX: Tải trọng gió theo phương X

-WX: Tải trọng gió ngược chiều phương X

WY: Tải trọng gió theo phương Y.

-WY: Tải trọng gió ngược chiều phương Y

ALN: Áp lực nước

6.5.2 Tổ hợp tải trọng.

Bảng 6.5 – Bảng tổ hợp tải trọng tính toán bể nước mái.

6.6 Tính toán bể nước mái.

6.6.1 Tính toán bản nắp.

Các giá trị moment của bản nắp được xác định bằng biểu đồ bao mô men

Hình 6.3 – Mô men tại nhịp theo phương cạnh dài (M11)

Hình 6.4 – Mô men tại gối theo cạnh dài (M11)

Hình 6.5 – Mô men tại nhịp theo phương cạnh ngắn (M22)

Hình 6.6 – Mô men tại gối theo phương cạnh ngắn (M22)

3 0.03 179.23 0.21 5 8 200 251.33Cạnh

dài

Nhịp 1000 100 15 85 1.2 0.01 0.01 63.05 0.07 5 8 200 251.33 Gối 1000 100 15 85 3.01 0.02 0.02 159.36 0.19 5 8 200 251.33

6.6.3 Tính toán bản đáy.

Các giá trị moment của bản đáy được xác định bằng biểu đồ bao mô men

Hình 6.7 – Mô men tại nhịp theo phương cạnh dài (M11).

Hình 6.8 – Mô men tại gối theo phương cạnh dài (M11).

Hình 6.9 – Mô men tại nhịp theo phương cạnh ngắn (M22).

Hình 6.10 – Mô men tại gối theo phương ngắn (M22).

Cạnh

dài

Nhịp 1000 200 25 175 7.91 0.02 0.02 162.67 0.09 7 10 150 523.6 Gối 1000 200 25 175 15.4 0.0

3 0.03 319.08

0.1

8 7 10 150 523.6

6.6.5 Tính toán bản thành.

6.6.5.1 Mô men âm và mô men dương của bản thành

Các giá trị moment của bản thành được xác định bằng biểu đồ bao mô men

Nội lực bản thành (kích thước 1,9x7,7m)

Hình 6.11 – Mô men dương theo phương cạnh dài (M11).

Hình 6.12 – Mô men âm theo phương cạnh dài (M11).

Hình 6.13 – Mô men dương theo phương cạnh ngắn (M22).

Hình 6.14 – Mô men âm theo phương cạnh ngắn (M22) Nội lực bản thành (kích thước 1,9x3,4m)

Hình 6.15 – Mô men dương theo phương cạnh dài (M11).

Hình 6.16 – Mô men âm theo phương cạnh dài (M11).

Hình 6.17 – Mô men dương theo phương cạnh ngắn (M22).

Hình 6.18 – Mô men âm theo phương cạnh ngắn (M22).

Bảng 6.10 – Bảng tổng hợp mô men bản thành.

Kích thước bản thành Moment dươngTheo phương cạnh ngắn Moment phương cạnh dài

M22 kNm

Moment âmM22 kNm

Moment dươngM11 kNm

Moment âm M11kNm

Ghi chú: Nội lực trong bảng 6.10 được lấy từ phụ lục tính toán được xuất ra từ

SAP2000

Thiên về an toàn và dễ dàng cho thi công, ta chọn bản thành có nội lực lớn hơn để tính

thép sau đó bố trí thép cho cả hai bản thành (lấy nội lực bản thành 1,9x7,7 m)

6.6.6 Tính toán dầm đáy và dầm nắp bể

6.6.6.1 Nội lực dầm đáy và dầm nắp bể.

Đối với dầm đáy và dầm nắp bể nước mái, sinh viên nhận thấy sử dụng phần mềm ETABS để hổ trợ tính toán Do hai bản thành của bể nước trong SAP2000 theo hai phương vuông góc với dầm đáy và dầm nắp có khả năng chống uốn lớn nên nội lực truyền xuống dầm đáy và dầm nắp nhỏ do đó cốt thép bố trí cho dầm là cấu tạo

Sinh viên nhận thấy rằng kết quả nội lực của dầm đáy và dầm nắp như trên không hợp lý,

do không huy động hết khả năng làm việc của dầm đáy và dầm nắp do đó sử dụng

ETABS để tính toán

Tải trọng khai báo và được thay đổi như sau:

Hình 6.19 – Tĩnh tải (SDEAD) tải trọng các lớp cấu tạo.

Hình 6.20 – Tĩnh tải (SDEAD) tải trọng bản thành bề nước.

Hình 6.21 – Hoạt tải (LIVE) hoạt tải sửa chửa

Hình 6.22 – (ALN) Áp lực nước tác dụng lên đáy bể.

Hình 6.23 – (WX) Gió X tác dụng lên bể nước.

Hình 6.24 – (WY) Gió Y tác dụng lên bể nước.

Tải trọng gió tác dụng lên bể nước tính toán như sau:

Tổng giĩ đẩy và giĩ hút

2 2

0,94 0,702 1,642( / ) (ứng với k = 1,41 tại z = 66,8m)0,93 0,697 1,63( / ) (ứng với k = 1,4 tại z = 64,9m)

Hình 6.26 – Biểu đồ bao mô men dầm theo phương cạnh dài Bảng 6.15 – Bảng nội lực dầm đáy D300x600 L = 3,4m.

Story Beam Load Loc V2 M3

6.6.6.2 Tính toán và bố trí cốt thép cho dầm đáy và dầm nắp.

Bê tông B30 Rn = 17 MPa

L=3.4m Gối 2 200 400 30 370 8.42 0.02 0.02 82.02 0.11 2Ф16 402.2

Nhịp 200 400 30 370 7.74 0.02 0.02 75.34 0.10 2Ф16 402.2 DN20x40

L=7.7m

Gối 1 200 400 30 370 38.41 0.08 0.09 387.46 0.52 2Ф16 402.2 Gối 2 200 400 30 370 38.41 0.08 0.09 387.46 0.52 2Ф16 402.2 Nhịp 200 400 30 370 34.01 0.07 0.08 341.24 0.46 2Ф16 402.2DĐ30x60

L=3.4m

Gối 1 300 600 35 565 0.95 0.00 0.00 6.01 0.00 2Ф16 402.2Gối 2 300 600 35 565 0.95 0.00 0.00 6.01 0.00 2Ф16 402.2 Nhịp 300 600 35 565 67.44 0.04 0.04 435.51 0.26 3Ф16 603.3 DĐ30x70

L=3.4m

Gối 1 300 700 35 665 19.12 0.01 0.01 103.12 0.05 2Ф16 402.2 Gối 2 300 700 35 665 19.12 0.01 0.01 103.12 0.05 2Ф16 402.2 Nhịp 300 700 35 665 64.8 0.03 0.03 353.16 0.18 2Ф16 402.2

DĐ30x70

L=7.7m

Gối 1 300 700 35 665 114.1 0.05 0.05 629.12 0.32 2Ф25 981.8 Gối 2 300 700 35 665 114.1 0.05 0.05 629.12 0.32 2Ф25 981.8 Nhịp 300 700 35 665

2 0

Hình 6.27 – Biểu đồ bao lực cắt dầm theo phương cạnh ngắn

Hình 6.28 – Biểu đồ bao lực cắt dầm theo phương cạnh dài

Bảng 6.17 – Bảng tính thép đai cho dầm đáy và dầm nắp.

S ct

S chọn S (KN) (mm ) (mm ) (mm ) (mm ) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm)

DN20x30 (3.4m) 8.18 200 300 30 270 36801.04 3208.31 100.00 100.0

DN20x40 (3.4m) 13.33 200 400 30 370 26024.49 3697.22 133.33 133.33 100 DN20x40 (7.7m) 31.53 200 400 30 370 4651.52 1563.08 133.33 133.33 100 DĐ30x60 (3.4m) 41.4

6.6.8 Kiểm tra độ võng bề nước mái.

6.6.8.1 Kiểm tra độ võng bản đáy.

Tính toán kiểm tra độ võng bản đáy áp dụng TCVN 5574 – 2012 theo công thức:

1 2 3 4

ff    ���ff ff ��

Trong đó:

f1: Độ cong do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng dùng để tính toán biến dạng

f2: Độ cong do tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn

f3: Độ cong do tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn

f4: Độ vồng do co ngót và từ biến của bê tông khi chịu lực nén trước

Bỏ qua co ngót và từ biến của bê tông khi chịu lực nén trước do trong thiết kế sinh viên không thiết kế ứng lực trước

Ta có:

f1: Ứng với tổ hợp tải DEAD + SDEAD + ALN

f2: Ứng với tổ hợp tải DEAD + SDEAD + ALN

f3: Ứng với tổ hợp tải ε ( DEAD + SDEAD + ALN)

Với ε: Hệ số từ biến của bê tông, ε = 2

(DEAD + SDEAD + ALN) - (DEAD + SDEAD + ALN )+ (2DEAD + 2SDEAD + 2ALN )

= 2DEAD + 2SDEAD + 2ALN

Hình 6.30 – Áp lực nước (ALN) tác dụng lên đáy bể.

Hình 6.31 – Độ võng bản đáy trong mô hình SAFE.

Trong đó:

f1: Độ cong do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng dùng để tính toán biến dạng

f2: Độ cong do tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn

f3: Độ cong do tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn

f4: Độ vồng do co ngót và từ biến của bê tông khi chịu lực nén trước

Bỏ qua co ngót và từ biến của bê tông khi chịu lực nén trước do trong thiết kế sinh viên không thiết kế ứng lực trước

f1: Ứng với tổ hợp tải DEAD + SDEAD + LIVE

f2: Ứng với tổ hợp tải DEAD + SDEAD + 0,5 LIVE

f3: Ứng với tổ hợp tải ε ( DEAD + SDEAD + 0,5 LIVE)

Với ε: Hệ số từ biến của bê tông, ε = 2

1 2 3

(DEAD + SDEAD + LIVE) - (DEAD + SDEAD + 0,5LIVE)+ (2DEAD + 2SDEAD + LIVE )

= 2DEAD + 2SDEAD + 1,5LIVE

Hình 6.32 – Tĩnh tải (SDEAD) tác dụng lên nắp bể.

Hình 6.33 – Hoạt tải sữa chửa (LIVE) tác dụng lên nắp bể.

Hình 6.34 – Độ võng bản nắp trong mô hình SAFE.

→ Bản nắp thỏa điều kiện độ võng

6.6.9 Kiểm tra nứt bản đáy và bản thành.

6.6.9.1 Kiểm tra nứt cho bản đáy.

Kiểm tra sự hình thành vết nứt được áp dụng theo TCVN 5574 – 2012 theo điều kiện:

Mô mennhịp 3.85m

Mô mengối 3.4m

Mô mengối 3.85m

6.6.9.2 Tính toán bề rộng khe nứt cho bản đáy.

Bản đáy chịu tác dụng của tĩnh tải (trọng lượng bản thân kết cấu và các lớp cấu tạo) và nước (tải trọn tạm thời dài hạn) nên cần kiểm tra với giá trị bề rông vết nứt giới hạn acrc2 =0,2 mm

: Hàm lượng cốt thép , 0

s

A bh

 

1

 : Hệ số lấy như sau:

Lấy =1 đối với tải trọng tác dụng ngắn hạn

Lấy = 1,6 – 15 đối với tải trọng tác dụng dài hạn.

: Hệ số lấy = 1 với cốt thép có gờ.

z

 : Ứng suất trong cốt thép chịu kéo.

s s

M

A z

 Trong đó:

z: Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo As đến điểm đặt của hợp lực vùng nén

21

Mô mennhịp 3.85m

Mô mengối 3.4m

Mô mengối 3.85m

-6.6.9.3 Kiểm tra nứt cho bản thành.

Bảng 6.20 – Bảng kiểm tra điều kiện hình thành vết nứt cho bản thành

Các đặc

trưng

Giá trị tính toán (bản thành 1.9 x 7.7 m)

Đơn vị

Mô men dương

M22 Mô men âmM22 Mô men dươngM11 Mô men âmM11

acrc ≤ [acrc2] THỎA THỎA THỎA THỎA

-6.6.10 Tính toán cốt thép gia cường.

Tại vị trí dầm phụ kê lên dầm chính xuất

hiện lực tập trung từ dầm phụ truyền

vào, lực tập trung đó chính là phản lực

(lực cắt) do dầm phụ gây ra Ta cần gia

cường cốt treo cho dầm chính để tránh

70 1 8, 2.10 1

370 0, 2 2.100, 48.175

3 0

65 1 40,5.10 1

665 1,04 2.100, 48.175

→ Chọn m = 8, bố trí mỗi bên dầm chính 4 đai, khoảng cách các cốt treo là 50mm

6.6.11 Tính toán cột bể nước mái.

- Lý thuyết tính toán cột nén lệch tâm xiên theo GS.TS Nguyễn Đình Cống

- Điều kiện áp dụng phương pháp này là

y

C C

, cốt thép được đặt theo chu

vi, phân bố đều

- Tiết diện chịu lực nén N, momen uốnM x, M y

, độ lệch tâm ngẫu nhiên e e ax, aySaukhi xét uốn dọc theo 2 phương, tính được hệ sốx,y Momen đã gia tăngM 1,

cr

N N

 



- N cr theo từng phương được tính toán như sau: (6.1.2.5 TCVN 5574-2012)

2 0

0.1 0.1

b cr

E I N

I là momen quán tính của tiết diện bê tông và của toàn bộ cốt thép dọc đối với trục qua

trọng tâm tiết diện và vuông góc với mặt phẳng uốn

a

L e

M e N



Hệ số qui đổi

s b

E E

   

- Trong đó, M lấy bằng lực dọc N nhân với khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đếncạnh bị kéo hoặc nén ít hơn cả do tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạngây ra Với tiết diện hình chữ nhật, 2

h

- Sau khi có được M x1 và My1

, tùy theo tương quan giữa giá trị M x1,My1

với kíchthước các cạnh mà đưa về một trong 2 mô hình tính toán (theo phương x hoặc y).Điều kiện kí hiệu theo bảng sau:

M M

- Tiến hành tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng:

1

b

N x

- Dựa vào độ lệch tâm e0 và giá trị x1 để phân biệt các trường hợp tính toán

 Trường hợp 1 : Nén lệch tâm rất bé khi

0 0 0.3

e h

, tính toán gần như nén đúngtâm

+ Diện tích toàn bộ cốt thép dọc A st:

e b e st

N

R bh A

+ Cốt thép ở công thức tính toán này chỉ tính là cốt thép cho 1 phía còn tínhtoán cho toàn bộ cốt thép thì cần chia Ast cho hệ số k=0.4

 Trường hợp 2 : Khi

0 0 0.3

e h

1

1 50

R R

e h

 

+ Diện tích toàn bộ cốt thép A st tính theo công thức sau:

b st

sc

Ne R bx h x A

kR Z

+ Lấy k = 0.4

 Trường hợp 3 : Khi

0 0 0.3

e h

Hình 6.36 – Biểu đồ bao mô men cột.

2.5124

DAYB

A s μ s Chọn

thép A

s bố trí Thép đai