TÍNH TOÁN BẢN ĐÁY - THIẾT KẾ BỂ NƯỚC MÁI

CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ BỂ NƯỚC MÁI

4.4. TÍNH TOÁN BẢN ĐÁY

4.4.1. .Xác định tải trọng

4.4.1.1. Tĩnh tải: gồm trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo Bảng 4.4. Tĩnh tải tác dụng lên bản đáy Tải

trọng Vật liệu

Chiều dày (cm)

ɣ (daN /m3)

Tải tiêu chuẩn (daN /m2)

HSVT n

Tải tính toán (daN /m2) Tĩnh tải

Lớp vữa tạo dốc 1.8 1800 36 1.3 46.8

Lớp chống thấm 5 1800 90 1.3 117

Bản bê tông cốt

thép 15 2500 375 1.1 412.5

Vữa trát 2 1500 30 1.3 39

Tổng tĩnh tải 531 615.3

4.4.1.2. Tải trọng nước:

Tải trọng nước khi đầy bể (h=1.5m): p = n.γ.h = 1.0x1000x1.5 = 1500 aN / mn d 2 4.4.1.3. Hoạt tải:

Đối với bản đáy không kể đến hoạt tải sửa, vì khi sửa chữa bể không chứa nước và hoạt tải nước lớn hơn nhiều so với hoạt tải sửa chữa.

Tổng tải trọng: q = g + pn = 615.3 + 1500 = 2115.3 daN /m2 4.4.2. Sơ đồ tính

Xét thấy các ô bản đáy đều thuộc dang ô bản liên kết 4 cạnh, nên ta xét tỉ số

2 1

l 5.6

1.27 2

l 4.4   bản đáy làm việc 2 phương.

Xét hd/hb = 50/15 = 3.33 > 3 nên có thể lý tưởng hóa liên kết giữa dầm đáy và bản đáy là ngàm.

Tính toán bản đáy theo dạng bản kê 4 cạnh ngàm (dạng sơ đồ 9).

Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn

GVHD KẾT CẤU : ĐỖ ĐÀO HẢI SVTH: NGUYỄN HỒNG ĐỨC

TRANG 62

L Lq

MI M1

1 1

MIi M2

MII MII MI

M2 MI

Hình 4.2. Sơ đồ tính bản đáy 4.4.3. Xác định nội lực

 Tải trọng tác dụng lên bản đáy: P = (q + p ).L .Ltt tt 1 2

 Mô men dương lớn nhất giữa nhịp

 Theo phương ngắn (L1): M = α .P1 i1

 Theo phương dài (L2): M = α .P2 i2

 Mô men âm lớn nhất trên gối

 Theo phương ngắn (L1): M = β .PI i1

 Theo phương dài (L2): M = β .PII i2

Các hệ số α ,α ,β ,βi1 i2 i1 i2 tra bảng phụ thuộc loại ô bản và tỉ số L2/L1 (tra bảng sổ tay kết cấu công trình của PGS.PTS Vũ Mạnh Hùng)

Bảng 4.5. Bảng tính nội lực bản đáy

Tên sàn

Kích thước Tải trọng Chiều dày

Hệ số moment

Moment

l1 l2 g p h a h0

(m) (m) kN/m2 kN/m2 (mm) (mm) (mm) (kN.m/m)

Bản đáy

20.0 130.0 α1 = 0.0207 M1 = 10.7 4.4 5.6 6.15 15.00 150 29.0 121.0 α2 = 0.0128 M2 = 6.67 20.0 130.0 β1 = 0.0473 MI = -24.7 20.0 130.0 β2 = 0.0293 MII = -15.2

4.4.4. Tính cốt thép

 Cắt 1 dải rộng 1m theo phương của mỗi cạnh, sau đó tính toán và bố trí đều cho bản đáy

 Chọn a = abv + /2 = 20 + /2 => ho = h – a (mm)

m 2

b 0

α = M

R bh ξ = 1- 1- 2α m γ = 1- 0.5ξ s

s 0

A = M R γh

GVHD KẾT CẤU : ĐỖ ĐÀO HẢI SVTH: NGUYỄN HỒNG ĐỨC

TRANG 63

 Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

R b b

min max

s s

R 0.618 0.9 14.5

0.05% 100% 2.8%

R 1 280

   

         

 

Hàm lượng thép hợp lý 0.3% – 0.9%

Bảng 4.6. Bảng tính cốt thép bản đáy

Moment

Tính thép Chọn thép

αm  AsTT H.lượng ỉ aTT ach AsCH H.lượng (kN.m/m) (cm2/m) TT (%) (mm) (mm) (mm) (cm2/m) BT (%)

M1 = 10.7 0.041 0.979 1.35 0.10% 8 248 200 2.51 0.20%

M2 = 6.67 0.029 0.986 1.27 0.10% 8 243 200 2.51 0.20%

MI = -24.7 0.093 0.993 5.27 0.39% 10 104 150 5.24 0.39%

MII = -15.2 0.058 0.970 3.19 0.24% 10 115 200 5.65 0.29%

4.4.5. Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông

 Ta tính toán khả năng chịu cắt của bản đáy giống như bản chỉ làm việc theo phương cạnh ngắn để thiên về an toàn.

 Xét 1 dải bảng rộng 1 m theo phương cạnh ngắn dưới lực phân bố là q = 21.153 x 1 = 21.153 kN/m

 Lực cắt lớn nhất: Q = ql/2 = 21.153x 4.4/2 = 46.5 kN.

 Khả năng chịu cắt của bê tông:

b bt 0

Q = 0.6R bh = 0.6x1.05x10 x1x0.13 = 82 kN > Q .

 Kết luận: bê tông đủ khả nặng chịu cắt.

4.4.6. Kiểm tra chuyển vị đứng của bản đáy

 Độ võng lớn nhất của bản đáy là tại vị trí giữa nhịp. Độ võng tại vị trí giữa nhịp theo 2 phương là như nhau nên ta chỉ cần tính độ võng theo 1 phương.

 Giá trị tải trọng truyền theo phương L2 là

 

4 4

tc 1 tc

4 4 4 4

1 2

L 4.4

q = × q = × 5.31 +15 = 5.6kN / m

L + L 4.4 + 5.6

 Giá trị chuyển vị đứng theo SBVL

tc 4 4

2 2 3

2 3

5 q L 5 5.6x5.6

f = = x x10 = 8.5mm

1x0.15 384 EI 384

30x10 x 12

GVHD KẾT CẤU : ĐỖ ĐÀO HẢI SVTH: NGUYỄN HỒNG ĐỨC

TRANG 64

Bảng 4.7. Độ võng lớn nhất của bản đáy trong điều kiện không nứt theo TCVN 5574-2012 Các đặc

trưng Giá trị Đơn vị Ghi chú

Rbt.ser 1.60 MPa Cường độ kéo tính toán của bê tông B25 tính theo

trạng thái giới hạn II

Es 210000 MPa Mô đun đàn hồi thép vùng chiu kéo AI E's 210000 MPa Mô đun đàn hồi thép vùng chịu nén AI

Eb 30000 MPa Mô đun đàn hồi bê tông B25

b 1000 mm Bề rộng tiết diện tính toán

h 150 mm Chiều cao tiết diện tính toán

a 20 mm Khoảng cách từ tâm thép vùng chịu kéo đến mép ngoài bê tông

a' 0 mm Khoảng cách từ tâm thép vùng chịu nén đến mép ngoài bê tông

As 251 mm2 Diện tích thép bố trí trong vùng chịu kéo,tại vị trí đang xét

A's 0 mm2 Diện tích thép bố trí trong vùng chịu nén, tại vị trí đang xét

h0 130 mm Khoảng cách từ tâm thép chịu kéo đến mép ngoài của bê tông chịu nén, h0 = h - a

h'0 150 mm Khoảng cách từ tâm thép chịu kéo đến mép ngoài của bê tông chịu nén, h'0 = h -a'

α 6.46 - Tỷ số mô đun đàn hồi thép/ mô đun đàn hồi bê tông, α = Es/Eb

α' 6.46 - Tỷ số mô đun đàn hồi thép/ mô đun đàn hồi bê tông, α' = E's/Eb

Ired 2.85E+08 mm4

Momen quán tính của tiết diện quy đổi đối với trục trọng tâm của tiết diện,

Ired = bh3/12 + (α-1) As(h/2-a)2+(α'-1) A's (h/2-a')2 φb1 0.850 - Hệ số xét đến từ biến nhanh của bê tông; lấy bằng

0,85 đối với bê tông nặng

φb2 2.00 -

Hệ số xét đến ảnh hưởng của từ biến dài hạn của bê tông đến biến dạng của bê tông có khe nứt vùng kéo + Khi tác dụng của tải trọng không kéo dài φb2 = 1,0;

+ Khi tác dụng của tải trọng là kéo dài thì:

φb2 = 2,0 đối với độ ẩm của môi trường là 40 - 75%;

φb2 = 3,0 đối với độ ẩm dưới 40%

Bsh 7.88E+12 Nmm2 Bsh là độ cứng ngắn hạn của bê tông cốt thép; Bsh = φb1EbIred

Bl 3.94E+12 Nmm2 Bl là độ cứng dài hạn của bê tông cốt thép; Bl = φb1EbIred/φb2

k1=EbJ/Bsh 1.16 - Hệ số điều chỉnh độ võng đàn hồi do tải trọng ngắn hạn so với độ võng thực của cấu kiện BTCT

GVHD KẾT CẤU : ĐỖ ĐÀO HẢI SVTH: NGUYỄN HỒNG ĐỨC

TRANG 65

k2=EbJ/Bl 2.32 - Hệ số điều chỉnh độ võng đàn hồi do tải trọng dài hạn so với độ võng thực của cấu kiện BTCT f1 0.00 mm Độ võng đàn hồi của tải trọng ngắn hạn (hoạt tải

ngắn hạn)

f2 8.5 mm Độ võng đàn hồi của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn (hoạt tải dài hạn)

f 19.72 mm Độ võng toàn phần: f = k1 f1 + k2.f2

[f] 28 mm Độ võng cho phép quy định tại mục 2a bảng C.1

TCVN 5574 : 2012, L/200

Kết luận: Thỏa độ võng cho phép theo TCVN 5574:2012