Tài liệu Giáo trình xây dựng hồ nước vạch pdf

2.3.Dầm bao theo chu vi bản nắp: Ta bố trí thêm các cột phụ ở giữa nhịp biên nên làm giảm chiều dài tính toán của các dầm bao của sàn.. Tải trọng tác dụng: + Trọng lượng bản thân phân

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN HỒ NƯỚC MÁI

Nội dung tính toán

.TÍNH HỒ NƯỚC MÁI:

Đài nước đặt tại giữa khung trục 1,2 và khung trục C,D có kích thước mặt bằng L×B = 7m x 6m

Chiều cao đài: 1.8m

Chọn bề dày nắp bể h = 6 cm

Bề dày thành và đáy bể h = 15 cm

250

> 3

⇒ Xem liên kết giữa bản với dầm bao theo chu vi là ngàm

Ô bản có kích thước giống nhau L1 =3.5, L2 = 3m nên ta tính cho một ô bản độc lập rồi bố trí cho các ô còn lại tương tự.(không tính sự ảnh hưởng giữa các ô bản)

2.1.2.Tải tác dụng lên nắp bể:

- Tỉnh tải :

Thành phần Chiếu dày

(cm)

Tải tiêu chuẩn (kg/m2)

Hệ số an toàn

Tải tính toán (kg/m2)

1

L

L

,bản liên kết ngàm theo chu vi (thuộc loại ô thứ 9)

⇒ Tra bảng ta được các hệ số : k91= 0.0465

Bản làm việc như cấu kiện chịu uốn tiết diện bxh = 100x10 (cm)

Chọn vật liệu bê tông mác 200 Rn = 90 kG/cm2

M

n

Nếu A< A0 tra bảng tìm α

Fa =

a

n R

0 x

100% = 2.66%

Bảng kết quả tính toán thép bản nắp:

FacTiết

diện

M (kGm/cm)

2.2.Dầm trực giao bản nắp:

Sơ đồ tính của dầm trực giao bản nắp là dầm đơn giản hai đầu khớp

+Tải trọng phân bố đều trên bản nắp : q = 336.9kG/m2

* * Tải trọng truyền vào dầm L1có dạng tam giác với cường độ cực đại:

Trên một đoạn dầm L2 có 2 hình thang tải nên tải trọng khi qui về phân bố đều tương đương là:

5.0

Bản nắp có 2 dầm,tra bảng ta có:

X = 8

5(

25 0

3 0 7

09 1 1

09 1 6

* 85 642 7

* 4 742

1 2

6 85

6 85 642

2 2

74

7 4 742

−

x

= 2301.58 Kg

2.2.3.Cốt thép:

Đối với dầm L1

Cấu kiện chịu uốn tiết diện (20x25) cm

Với Ra = 2100 kG/cm2,betông mác 200 tra bảng ta được:

α0 = 0.62 , A0 = 0.428

Chọn a = 3 cm.⇒ h0 = h – a = 25- 3 = 22 cm

A = 2

0

bh R M n

222090

= 9.75 cm2Chọn 4Φ18(Fa = 10.18 cm2)

Suy ra Ho =25-(1.5+1.8/2)=22.6

µmin =0.05% <µ= 100

6 22 20

18 10

Vậy bêtông không đủ khả năng chịu cắt phải tính toán cốt đai

Chọn đai Φ6,có 2 nhánh, fd = 0.283 cm2

utt = k R ad nf d

Q

bh R

2

2 0

8

) 2076.96 (

) 6 22 ( 20 5 7 8

2

2

x x x

x x

=

2076.96

)6.22(205.75

= 55.3 cm

Trên đoạn dầm gần gối tựa ( đoạn L/4) :

Vậy ta chọn :Cốt đai giưa nhịp Φ6a200

Cốt đai gần gối Φ6a120 Kiểm tra và bố trí cốt thép chống lại lực cắt cục bộ do lực tập trung từ dầm trực giao L2 truyền xuống L1:

Lực tập trung X = 296.82 kG

Chọn cốt treo dạng vai bò

Điều kiện : N ≤ 2FaRasin450

⇒ Fa ≥ 0

45 sin

2Ra

N

45 sin 2100 2

296.82

Chọn cấu tạo 1Φ6

Đối với dầm L2

Cấu kiện chịu uốn tiết diện (20x30) cm

Với Ra = 2100 kG/cm2,betông mác 200 tra bảng ta được:

27 20 90

= 8.77 cm2Chọn 3Φ20 (Fa = 9.426 cm2)

Suy ra Ho =30-(1.5+2/2)=27.5 cm

µmin =0.05% <µ= 100

5.2720

426.9

2.3.Dầm bao theo chu vi bản nắp:

Ta bố trí thêm các cột phụ ở giữa nhịp biên nên làm giảm chiều dài tính toán của các dầm bao của sàn

2.3.1 Dầm theo phương ngắn (L1=3 m)

Chọn dầm có kích thước tiết diện 150x200

Sơ đồ tính toán là dầm đơn giản khớp hai đầu

Tải trọng tác dụng:

+ Trọng lượng bản thân phân bố đều:

q = gd + p = 82.5 + 315.84 = 398.3kG/m

Nội lực trong dầm:

Dầm đơn giản chịu tác dụng lực phân bố đều

Moment lớn nhất ở giữa dầm:

3 3

3 3

398 x

= 597.45 kG

Tính toán và bố trí thép:

Dầm bao là cấu kiện chịu uốn tiết diện (20x30) cm

Chọn a = 3 cm.⇒ h0 =20 – 3 = 17 cm

A = 2

0

bh R

M n

171590

100

*14.448

x

x = 0.115< A0 = 0.412 ⇒α = 0.123

= 1.34 cm2Chọn 2Φ12 (Fa = 2.262 cm2)

Suy ra Ho= 20 –(1.5+0.6)=17.9cm

µmin =0.05%<µ= 100

9.1715

262.2

Kiểm tra khả năng chịu cắt:

Với Ho = 17.9 cm

Ta có

k0Rnbh0 = 0.35x90x15x17.9 = 8457.75 kG > Q = 597.45 kG (Mac bêtông ≤ 400 thì k0 = 0.35)

⇒ bê tông đủ khả năng chịu nén

k1Rkbh0 = 0.6x7.5x15x17.9 = 1208.25 kG > Q = 597.45 kG

Vậy betông không đủ khả năng chịu cắt nên không phải tính toán cốt đai

Chọn đai cấu tạo

Cốt đai giưã nhịp Φ6a200 Cốt đai gần gối Φ6a100

2.3.2 Dầm theo phương dài (L2 =3.5m)

Chọn dầm có kích thước tiết diện 150x200

Sơ đồ tính toán là dầm đơn giản khớp hai đầu

505.35 Kg/m 82.5 K g/m

441.3 K g/m

3.5m

3.5m

Tải trọng tác dụng:

+ Trọng lượng bản thân phân bố đều:

Nội lực trong dầm:

Dầm đơn giản chịu tác dụng lực phân bố đều

Moment lớn nhất ở giữa dầm:

Moment do tải sàn gây ra:

5 3 3

441 x

+ =772.28 kG

Tính toán và bố trí thép:

Dầm bao là cấu kiện chịu uốn tiết diện (20x35) cm

Chọn a =3 cm.⇒ h0 = 20 – 3 =17 cm

A = 2

0

bh R

M

n

17 15 90

100

* 675.74

x

x = 0.173< A0 = 0.412 ⇒α = 0.192

0 x x x

= 2.1 cm2 Chọn 2Φ12 (Fa = 2.262 cm2)

Suy ra Ho=20-(1.5+0.6)=17.9 cm

µmin =0.05%<µ= 100

9 17 15

262 2

x % = 0.84% < µmax = 2.66%

Cốt thép trên gối chọn cấu tạo Chọn 2Φ12

***Kiểm tra khả năng chịu cắt:

Với Ho =17.9 cm

Ta có

k0Rnbh0 = 0.35x90x15x17.9 = 8457.75kG > Q = 772.28 kG (Mac bêtông ≤ 400 thì k0 = 0.35)

⇒ bê tông đủ khả năng chịu nén

k1Rkbh0 = 0.6x7.5x15x17.9 = 1208 kG > Q = 772.28 kG Vậy betông đủ khả năng chịu cắt nên không phải tính toán cốt đai Chọn đai cấu tạo

Cốt đai giưa nhịp Φ6a200 Cốt đai gần gối Φ6a100

2.4.Tính toán bản đáy:

Chọn chiều dày bản đáy H=15cm

2.4.1Sơ đồ tính toán:

Đáy hồ 7m x 6m,ta bố trí thêm dầm trực giao cho bản đáy Hệ dầm bao theo chu vi và dầm trực giao chia bản đáy thành các ô bản nhỏ Nắp phẳng,đổ toàn khối với dầm

⇒ Xem liên kết giữa bản với dầm bao theo chu vi là ngàm

Các ô bản có kích thước giống nhau L1 =3m, L2 = 3.5m nên ta tính cho một ô bản độc lập rồi bố trí cho các ô còn lại tương tự.(không tính sự ảnh hưởng giữa các ô bản)

2.4.2.Tải tác dụng lên đáy bể:

+ Tỉnh tải :

Thành phần Chiều

dày (cm)

Tải tiêu chuẩn (kg/m2)

Hệ số an toàn

Tải tính toán (kg/m2) Lớp vữa ximăng

1

L

L

,bản liên kết ngàm theo chu vi (thuộc loại ô thứ 9)

⇒ Tra bảng ta được các hệ số :

m91 = 0.0202

m92 = 0.0146

k91= 0.0465

k92 = 0.0335

Momen trong bản theo hai phương:

M1 = m91qL1L2 kGm/m

M2 = m92qL1L2 kGm/m

MI = k91qL1L2 kGm/m

MII = k91qL1L2 kGm/m Thay các giá trị tương ứng vào ta có:

M1 = 0.0202x2526.2x3.5x3 = 535.81 kGm/m

M2= 0.0146x2526.2x3.5x3 = 387.27 kGm/m

chọn thép và so sánh với µmin, µmax Bố trí thép

Với Ra = 2100 kG/cm2,betông mác 200 tra bảng ta được:

2.5 Dầm trực giao bản đáy:

Chọn kích thước dầm trực giao L1 :300x600

L2:300x650

Sơ đồ tính của dầm trực giao bản đáy là dầm đơn giản hai đầu khớp

x q td6000

2.5.1 Tải trọng tác dụng:

+Tải trọng phân bố đều trên bản đáy : q = 2526.2 kG/m2

* * Tải trọng truyền vào dầm L1có dạng tam giác với cường độ cực đại:

Trọng lượng bản thân dầm

gd2= 1.1(bhγ) = 1.1x0.3x0.65x2500 = 536.25 kG/m Vậy dầm chịu tải trọng phân bố đều tương đương là:

Q2 = qtd2 + gd2 = 4330.6 + 536.25= 4866.85 kG/m

2.5.2.Nội lưc:

Giải hai dầm trực giao với bảng tra có sẳn Xem mỗi dầm chịu tác dụng tải trọng tương đương như trên và một lực tập trung X đặt tại chỗ giao nhau của hai dầm

Bản nắp có 2 dầm,tra bảng ta có:

X = 8

5(

µ

µ

+

−1

1 1 2

6 0

65 0 7

8 0 1

8 0

* 6

* 3 4284 7

* 85 4866

1 2

63

6 3 4284

2 2

7 85

7 85 4866

−

x

= 14689.65 Kg

2.5.6.Cốt thép:

2.5.6.1.Đối với dầm L1

Cấu kiện chịu uốn tiết diện (30x60) cm

Với Ra = 2100 kG/cm2,betông mác 200 tra bảng ta được:

M

n

55 30 90

2631213

x

x = 0.322 < A0 = 0.428

⇒α = 0.404

Fa =

a

n R

= 28.54 cm2Chọn 6Φ25 (Fa = 29.454 cm2)

Suy ra

a=[19.636*(1.5+1.25)+9.818*(1.5+2.5+2.5+1.25)]/29.454 =4.42 cm

Suy ra Ho=60-4.42=55.58cm

µmin =0.05% <µ= 100

58 55 30

454 29

25 25

Kiểm tra khả năng chịu cắt:

Chọn đai Φ6,có 2 nhánh, fd = 0.283 cm2

utt = k R ad nf d

Q

bh R

2

2 0

8

) 15197.23 (

) 58 55 ( 30 5 7 8

2

2

x x x

x x

=

15197.23

) 58 55 ( 30 5 7 5

= 68.6 cm

Trên đoạn dầm gần gối tựa ( đoạn L/4) :

Vậy ta chọn :Cốt đai giưa nhịp Φ6300

Cốt đai gần gối Φ6a200 Kiểm tra và bố trí cốt thép chống lại lực cắt cục bộ do lực tập trung từ dầm trực giao L2 truyền xuống L1:

Lực tập trung X = 4688.65 kG

Chọn cốt treo dạng vai bò

Điều kiện : N ≤ 2FaRasin450

⇒ Fa ≥ 0

45sin

2Ra

N

45sin16802

4688.65

Chọn 2Φ12

2.5.6.2 Đối với dầm L2

Cấu kiện chịu uốn tiết diện (30x65) cm

Với Ra = 2100 kG/cm2,betông mác 200 tra bảng ta được:

M

n

62 30 90

= 18.81 cm2Chọn 4Φ25 (Fa = 19.636 cm2)

Suy ra Ho=65-(1.5+1.25)=62.25

µmin =0.05% <µ= 100

25 62 30

636 19

x % = 1.05% < µmax = 2.7%

Cốt thép trên gối chọn cấu tạo 40%Fa = 0.4x19.636 = 7.85 cm2 Chọn 2Φ25

Chọn đai Φ6,có 2 nhánh, fd = 0.283 cm2

utt = k R ad nf d

Q

bh R

2

2 0

8

) 14689.65 (

) 25 62 ( 30 5 7 8

2

2

x x x

x x

=

14689.65

)25.62(305.75

Vậy ta chọn :Cốt đai giưa nhịp Φ6a300

Cốt đai gần gối Φ6a200

2.6.Dầm bao chu vi đáy:

Ta bố trí thêm các cột phụ ở giữa thành hồ nên đã làm giảm phân nữa chiều dài tính toán của các dầm bao

2.6.1.Dầm bao chu vi đáy theo phương ngắn (L1=3m):

Chon kích thước dầm 200x300

Sơ đồ tính toán là dầm đơn giản khớp hai đầu

2.6.1.1.Tải trọng tác dụng:

+ Trọng lượng bản thân phân bố đều:

gd = 1.1(0.2x0.3x2500) = 165 kG/m + Tải trọng do bản đáy truyền xuống dạng tam giác với cường độ lớn nhất :

p1 = q1L1/2 =2526.2x3/2 = 3789.3 kG/m Qui về tải tương đương:

p = 5/8p1 = 5/8x3789.3 = 2368.3 kG/m + Tải trọng do thành truyền xuống:

g = 1.1(0.1x1.8x2500) = 495 kG/m Tổng tải trọng phân bố tác dụng lên dầm:

q = gd + p + g = 165 + 2368.3 + 495 =3028.3 kG/m

2.6.1.2.Nội lực trong dầm:

Dầm đơn giản chịu tác dụng lực phân bố đều

Với Ra = 2100 kG/cm2,betông mác 200 tra bảng ta được:

α0 = 0.62 , A0 = 0.428

Moment lớn nhất ở giữa dầm:

M = 8

2

ql

=8

33028.3x 2

= 3406.84 kGm

Lực cắt lớn nhất tại gối:

Q = 2

ql

+ 2

P

= 2

3

3028.3 x

= 4542.45 kG

2.6.1.3.Tính toán và bố trí thép:

Dầm bao là cấu kiện chịu uốn tiết diện (20x30) cm

Chọn a = 3 cm.⇒ h0 = 30 –3 = 27 cm

0

bh R M

n

27 20 90

= 7.1 cm2Chọn 3Φ18 (Fa = 7.635 cm2)

Suy ra Ho=30-(1.5+1.8/2)=27.6cm

6 27 20

635 7

utt = k R ad nf d

Q

bh R

2

2 0

8

) 4542.45 (

) 6 27 ( 20 5 7 8

2

2

x x x

x x

=

4542.45

)6.27(205.75

Vậy ta chọn :Cốt đai giưa nhịp Φ6a300

Cốt đai gần gối Φ6a150

2.6.2.Dầm bao chu vi đáy theo phương dài (L2=7m):

Chon kích thước dầm 200x300

Sơ đồ tính toán là dầm đơn giản khớp hai đầu

3789.3

165495

3350.43.5m

3500

2.6.2.1.Tải trọng tác dụng:

+ Trọng lượng bản thân phân bố đều:

gd = 1.1(0.2x0.3x2500) = 165 kG/m + Tải trọng do bản đáy truyền xuống dạng hình thang với cường độ lớn nhất :

p2 = q1L1/2 =2526.2x3/2 = 3789.3 kG/m Qui về tải tương đương:

p =p2 ( 2 3

2

1− β +β ) = 3789.3 (1-2* 2 3

43.043

=0.71*3789.3 kG/m

=2690.4 kg/m

với β=L1 /2L2 =3/(2*3.5)=0.43

+ Tải trọng do thành truyền xuống:

g = 1.1(0.1x1.8x2500) = 495 kG/m Tổng tải trọng phân bố tác dụng lên dầm:

q = gd + p + g = 165 + 2690.4 + 495 =3350.4 kG/m

2.6.2.2.Nội lực trong dầm:

Dầm đơn giản chịu tác dụng lực phân bố đều

Với Ra = 2100 kG/cm2,betông mác 200 tra bảng ta được:

α0 = 0.62 , A0 = 0.428

Moment lớn nhất ở giữa dầm:

M = 8

= 5130.3 kGm

Lực cắt lớn nhất tại gối:

Q = 2

ql

=

2

5 3

3350.4 x

= 5863.2 kG

2.6.2.3Tính toán và bố trí thép:

Dầm bao là cấu kiện chịu uốn tiết diện (35x70) cm

Chọn a = 3 cm.⇒ h0 = 30 – 3 = 27 cm

0

bh R

M n

272090

513030

= 12.34 cm2Chọn 4Φ20 (Fa = 12.568 cm2)

Suy ra Ho = 30-(1.5+1)=27.5 cm

5 27 20

568 12

x % = 2.29% < µmax = 2.66%

Cốt thép trên gối chọn cấu tạo 40%Fa = 0.4x12.568 = 5.027 cm2 Chọn 2Φ18

Chọn đai Φ6,có 2 nhánh, fd = 0.283 cm2

utt = k R ad nf d

Q

bh R

2

2 0

8

) 5863.2 (

) 5 27 ( 20 5 7 8

2

2

x x x

x x

=

5863.2

)5.27(205.75

Vậy ta chọn :Cốt đai giưa nhịp Φ6a300

Cốt đai gần gối Φ6a150

2.7.Tính toán bản thành hồ nước:

Do đó ta tính thành bể theo sơ đồ bản kê 4 cạnh chịu áp lực nước và gió

Bỏ qua trọng lượng bản thân khi tính thành.

2.7.2.Nội lực trong thành bể:

Aùp lực nước tại điểm giáp đáy bể:

po = (npγnh) = 1x1000x1.8 = 1800 kG/m2

Aùp lực gió lên thành bể :

Xem gió như phân bố đều trong phạm vi chiều cao hồ nước Xét

trường hợp nguy hiểm nhất là gió hút(tính với gió tĩnh)

W = (npW0kc) Với

c = 0.6 là hệ số khí động

np = 1.2 - hệ số vượt tải

k – hệ số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao

Tại đáy hồ cao cao trình 42m ⇒ k1 = 0.982

Tại đỉnh hồ cao cao trình 43.8m ⇒ k2 = 0.9928

Xem gió phân bố đều với ktb = (k1 + k2)/2 = (0.982 + 0.9928)/2 = 0.9874

W0 – giá trị áp lực gió tiêu chuẩn lấy theo bản đồ phân vùng Công trình xây dựng ở Tp.Hồ Chí Minh thuộc dạng địa hình C Tra TCVN 2737-1995

ta được W0 = 83 kG/m2

⇒ W = (1.2x83x0.9874x0.6) = 59 kG/m2

Nội lực tính toán cho thành hồ được lấy trong trường hợp nguy hiểm nhất là hồ đầy nước và có gió hút Cộng tác dụng nội lực do hai trường hợp tải tác dụng trên

2.6.3.Tính toán và bố trí cốt thép

Để tiện trong việc thi công ta chọn nội lực lớn nhất để tính thép cho cả

2 loại vách trên

M1 = 214.8Kgm/m

M2 = 93.6kGm/m

MI = -167.2 kGm/m

MII = -267 kGm/m Chọn a = 2.5 cm.⇒ h0 = 10 – 2.5 = 7.5 cm

Loại M M(kGcm) ho(cm) b(cm) Rn(Kg/m2) A α Fa(cm2) Fa chọn µ%

M 1 (kGcm) 21480 7.5 100 90 0.042 0.043 1.394 Φ6 a200 1.4 0.19 M2(kGcm) 9360 7.5 100 90 0.018 0.019 0.600 Φ6 a200 1.4 0.19 MI(kGcm) 16720 7.5 100 90 0.033 0.034 1.080 Φ6 a200 1.4 0.19 MII(kGcm) 26700 7.5 100 90 0.053 0.054 1.742 Φ6 a160 1.8 0.24