Công năng và kích thước hồ nước mái

Chương 4 TÍNH TOÁN HỒ NƯỚC MÁI 4.1 Công năng và kích thước hồ nước mái Hồ nước mái có nhiệm vụ cung cấp nước sinh hoạt cho toàn bộ tòa nhà và phục vụ công tác cứu hỏa khi cần thiết. Xác định dung tích hồ nước mái: - Số người sống trong chung cư: 4 người x 7 căn hộ x 10 tầng = 280 người - Nhu cầu dùng nước sinh hoạt: 200 lit/người/ngày đêm - Tổng lượng nước sinh hoạt cần thiết 280x0.2 = 56 m3/ngày đêm Chọn dung tích hồ nước mái : 8x8x1.5 = 96 m3 Vậy chỉ cần bố trí 1 hồ nước mái nằm ở trục 2 - 3 và B – C Sơ đồ bố trí hồ nước mái như sau: Hình 4.1 Mặt bằng bản nắp hồ nước mái. Hình 4.2 Mặt bằng bản đáy hồ nước mái. Hìmh 4.3 Mặt cắt dọc hồ nước mái. Tải trọng tác dụng Xác định sơ bộ kích thước các bộ phận hồ nước mái Chọn chiều dày bản Chọn chiều dày bản theo công thức: hb = trong đó: D = 0.8 ÷ 1.4 – hệ số kinh nghiệm phụ thuộc hoạt tải sử dụng; m = 30÷ 35 – đối với bản một phương; m = 40÷ 45 – đối với bản kê 4 cạnh; l – nhịp cạnh ngắn của ô bản. Do đó chiều dày ô bản được sơ bộ xác định theo bảng 4.1 Bảng 4.1 Bảng chọn sơ bộ chiều dày bản. Tên cấu kiện D m ln(m) htính(m) hchọn(cm) Bản nắp 0.8 40 4 0.08 8 Bản thành 1.4 35 1.5 0.08 10 Bản đáy 1.4 42 4 0.13 13 Xác định sơ bộ kích thước dầm Dựa theo công thức tính ở mục 2.1.1. Bảng 4.2 Xác định tiết diện dầm. Dầm Nhịp dầm(m) Hệ số Chiều cao(cm) Bề rộng(cm) Chọn tiết diệnbxh (cm) D1 7.7 14 550 28 30x60 D2 3.7 12 31 12 20x30 D3 7.7 12 64 32 30x70 D4 3.7 12 31 12 30x40 Xác định tiết diện cột Chọn sơ bộ tiết diện cột: Cột C1: 30x30 Cột C2: 30x30. Xác định tải trọng tác dụng a. Bản nắp Tĩnh tải : Tĩnh tải gồm trọng lượng các lớp cấu tạo được tính trong bảng sau Bảng 4.3 Xác định tĩnh tải. STT Các lớp cấu tạo sàn Chiều dày (mm) (kN/m3) gtc (kN/m2) n gtt (kN/m2) 1 Vữa trát 20 18 0.36 1.3 0.468 2 Bản sàn BTCT 80 25 2 1.1 2.20 3 Vữa trát 15 18 0.27 1.3 0.351 Tổng cộng gttbn 3.019 - Hoạt tải Lấy theo TCVN 2737- 1995 lấy hoạt tải sửa chửa là: ptc = 0.75 (daN/m2); Với hệ số vượt tải n = 1.3 ptt = ptc.n = 0.75x1.3 = 0.975 kN/m2 - Tải trọng toàn phần qbn = gtt bn+ ptt = 3.019 + 0.975 = 3.994 kN/m2 Bản đáy - Tỉnh tải Gồm trọng lượng các lớp cấu tạo bản đáy Bảng 4.4 Trọng lượng các lớp cấu tạo bản đáy. STT Các lớp cấu tạo Chiều dày (mm) (kN/m3) gtc (kN/m2) n gtt (kN/m2) 1 Gạch Ceramic 10 20 0.20 1.1 0.22 2 Vữa lát gạch, vữa tạo dốc 50 18 0.90 1.3 1.17 3 Bê tông chống thấm 30 20 0.60 1.1 0.66 4 Bản sàn BTCT 140 25 3.50 1.1 3.85 5 Lớp vữa trát 15 18 0.27 1.3 0.351 Tổng gttbđ 5.47 6.251 - Tải trọng nước qntt = = 14.19 kN/m2 - Tải trọng toàn phần qbđ =gtt + qntt = 6.251 + 14.19 = 20.441 kN/m2 Bản thành - Tỉnh tải Gồm trọng lượng của các lớp cấu tạo Bảng 4.5 Trọng lượng các lớp cấu tạo bản thành. STT Các lớp cấu tạo Chiều dày (mm) (kN/m3) gtc (kN/m2) n gtt (kN/m2) 1 Vữa lót 20 18 0.36 1.3 0.468 2 Bê tông chống thấm 30 20 0.60 1.1 0.66 3 Bản sàn BTCT 100 25 2.50 1.1 2.75 4 Lớp vữa trát 15 18 0.27 1.3 0.351 Tổng gttbt 4.229 - Tải trọng gió Theo TCVN 2737:1995 tải trọng gió được xác định theo công thức W = n.k.c.Wo (kN/m2) trong đó: Wo - Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn lấy theo bản đồ phân vùng phụ lục D và điều 6.4 TCVN 2737:1995 k - Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao lấy theo bảng 5 c - Hệ số khí động lấy theo bảng 6 Công trình được xây dựng ở Thành Phố Hồ Chí Minh thuộc vùng IIa Do đó: Wo = 95 – 12 = 83 daN/m2 = 0.83 kN/m2 Công trình được xây dựng tại nơi bị che chắn mạnh (dạng địa hình C), tại độ cao z = 39.1 m k = 1.425 Theo bảng 6 TCVN hệ số khí động c: Phía gió đẩy: c = + 0.8 Phía gió hút: c= - 0.6 Vậy : Phía gió đẩy: Wđ = 1.2x1.425x0.8x0.83 = 1.135kN/m2) Phía gió hút: Wh = 1.2x1.425x0.6x0.83 = 0.852 (kN/m2) Áp lực thủy tĩnh tại chân bản thành qntt = ngnH = 1.1x10x1.3 =14.3 kN/m2 Tính toán cốt thép các bộ phận của hồ nước mái 4.3.1. Tính bản nắp Bản nắp có một loại ô bản S1 có các tỉ lệ do đó ô bản thuộc loại bản làm việc 2 phương Sơ đồ tính Xét tỉ số chiều cao dầm và chiều dày sàn hd/hs= 50/8 = 6.25 > 3 Do đó bản nắp được tính theo sơ đồ sau: Hình 4.4 Sơ đồ tính bản nắp. Tính nội lực bản nắp Các giả thiết tính toán Ô bản được tính như ô bản đơn không xét đến ô bản bên cạnh Ô bản được tính theo sơ đồ đàn hồi nhịp tính toán từ trục dầm đến trục dầm Cắt một dải có bề rộng 1m theo mỗi phương để tính Ở trên đã xác định tải trọng tác dụng lên bản nắp qbn = 3.994 (kN/m2) Tổng tải trọng: P = l1xl2xqbn = 4x4x3.994 = 63.9 (daN) Moment tại nhịp: M1 = M2 = a61.P = 0.0179x63.9 = 1.144 (kNm) Moment tại gối: MI = MII =b61.P = 0.0417x63.9 = 3.66 (kNm) Các hệ số được tra theo bảng phụ thuộc vào tỉ số ld/ln và loại ô bản 2 cạnh ngàm và 2 cạnh khớp (ô bản số 6) Tính thép bản nắp Bản nắp được tính như cấu kiện chịu uốn Bảng 4.6 Đặc trưng vật liệu. Bê tông B25 Cốt thép AI Rb (MPa) Rbt(MPa) Ebx10-3(MPa) Rs(MPa) Rsc(MPa) Esx10-4(MPa) 14.5 1.05 27 225 225 21 Giả thiết tính toán: - a1 =1.5 cm khoảng cách từ trọng tâm cốt thép theo 2 phương đến mép bê tông chịu kéo - ho Chiều cao có ích của tiết diện ho = hs – a1= 8 – 1.5=6.5 - bề rộng tính toán của dải bản b =100cm Tính: Trong đó : ω - đặc trưng biến dạng của vùng bê tông chịu nén ω = α – 0.008Rb Ở đây: α = 0.85 đối với bê tông nặng Rs - cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép (MPa), lấy theo bảng 21 trang 47 TCXDVN 356 : 2005 σsc,u - ứng suất giới hạn của cốt thép trong vùng bêtông chịu nén, được lấy theo mục 6.2.2.3 và theo bảng 15 trang 37 TCXDVN 356 : 2005. ssc,u = 400 MPa Tính αR : αR = ξR(1 - 0.5ξR) = 0.618x(1 - 0.5x0.618) = 0.427 Tính αm : Trong đó : M - mômen uốn lớn nhất mà cấu kiện phải chịu do tải trọng tính toán gây ra Rb,Rs - cường độ chịu nén tính toán của bêtông và cường độ chiu kéo tính toán của cấu kiện Nếu αm ≤ αR thì từ αm tra bảng phụ lục ra g Diện tích cốt thép được tính theo Hàm lượng cốt thép tính toán (μ) trong dãi bản cần đảm bảo điều kiện Với : - Theo TCVN lấy μmin = 0.05% Kết quả tính toán được trình bày trong bảng sau Bảng 4.7 Bảng tính thép bản nắp. Giá trị mômen(kNm) am z As(cm2) Chọn thép m (%) f (mm) s (mm) As (cm2) Mnhịp 1.144 0.0109 0.9945 0.60 8 200 2.52 0.22 Mgối 3.66 0.0349 0.9822 1.95 10 200 3.93 0.34 Tại vị trí lỗ thăm có Facắt = 1.509 cm2 theo 2 phương Chọn Fgia cường ≥1.5 Facắt , Fgia cương = 1.5x1.509= 2.26 cm2 Chọn 2 f 12 (2.26cm2) gia cường cho cả 2 phương và có đoạn neo là: Lneo ≥30d = 30x12 =360 mm, chọn lneo = 400 mm Tính bản thành a. Tải trọng Bản thành là cấu kiện chịu nén uốn đồng thời, Lực nén trong bản thành chỉ do trọng lương bản thân thành và của bản nắp gây nên, tải trọng gió, để đơn giản ta xem bản thành chỉ chịu uốn. Bản thành có tỉ số ld/ln = 4/1.5 = 2.667 tính bản thành theo dạng bản dầm b. Sơ đồ tính Hình 4.5 Tải trọng tác dụng lên bản thành. Bản làm việc theo một phương, cắt một dải có bề rộng 1m để tính toán, kích thước lấy từ tim dầm đến tim bản nắp. Hình 4.6 Sơ đồ tính và tải trọng tính toán bản thành. c. Xác định nội lực Các giá trị mômen Mwhgối = kNm Mwhnhịp = kNm Mqngối =kNm Mqnnhịp =kNm Mgối= MWhgối + Mqngối = 0.14 + 1.61 = 1.75 kNm Mnhịp = MWhnhịp + Mqnnhịp = 0.08 + 0.72 = 0.8 kNm d. Tính cốt thép bản thành Chọn a = 1.5 cm => h0 = 10 – 1.5 = 8.5 cm Cắt một dải bản có bề rộng 1m để tính Vật liệu dùng được cho trong bảng 4.6 Kết quả tính được cho trong bảng sau: Bảng 4.8 Bảng tính cốt thép bản thành hồ nước mái Giá trị mômen(kNm) am z As(cm2) Chọn thép m (%) f (mm) s (mm) As (cm2) Mnhịp 0.8 0.0130 0.9934 0.55 8 200 2.52 0.3 Mgối 1.75 0.0286 0.9855 1.21 8 200 2.52 0.3 Kiểm tra cốt thép bản thành theo cấu kiện chịu nén lệch tâm Cắt một dải có bề rộng 10 cm để kiểm tra As = 0.252 (cm2), Ás = 0.252 (cm2) Với mômen M = 1.75x0.1 = 0.175 (kNm) Lực dọc từ bản thành truyền vào (thiên về an toàn) N = (4.229x0.1+3.994x2)x0.1 = 0.84 kN Các đặc trưng vật liệu được cho trong bảng 4.6. xr = 0.605, ar = 0.422 Kiểm tra với tiết diện bxh = 10x10 (cm2), a = 1.5 cm => h0 = 10 - 1.5 = 8.5 cm Za = h0 – a’ = 8.5 – 1.5 = 7 cm – khoảng cách giữa trọng tâm As và A’s cm Chiều dài tính toán lo = 0.7x l = 0.7x1.3 = 0.91 m cm Vì hệ đang xét là hệ siêu tĩnh do đó e0 = max(e1,ea) = 20.8 cm Độ mảnh l = lo/h = 91/10 = 9.1 > 8 xét đến uốn dọc Tính h - hệ số xét đến ảnh hưởng của uốn dọc Trong đó: Ncr - lực dọc tới hạn Tính Ncr theo công thức thực nghiệm của do Gs Nguyễn Đình Cống đề xuất Trong đó: q - hệ số xét đến độ lệch tâm l0 - chiều dài tính toán cấu kiện Eb – môđun đàn hồi của bê tông I - mômen quán tính của tiết diện lấy đối xứng với trục qua trọng tâm và vuông góc với mặt phẳng uốn. cm4 kN 24.36 cm Chiều cao vùng chịu nén cm Vì x2 =0.058 cm< 2a’= 3cm nên kiểm tra theo điều kiện sau: Trong đó : - M2gh = RsAsZa = 225x103x0.252x10-4x0.07 = 0.397 kNm - e’ = e - Za = 24.36 – 7 = 17.36 cm - khoảng cách từ điểm đặt lực đến trọng tâm Ás Kết luận : Bản thành đủ khả năng chịu nén lệch tâm. Kiểm tra khe nứt bản thành ( trạng thái giới hạn 2) Khả năng chống nứt của các kết cấu hay bộ phận kết cấu được phân thành 3 cấp phụ thuộc vào điều kiện làm việc và loại cốt thép được dùng. Hồ nước mái là kết cấu chịu áp lực chất lỏng và một phần tiết diện chịu nén. Do đó dựa vào bảng 1 TCXDVN 356 : 2005 thì cấp chống nứt là cấp 3 có: acrc = 0.3 mm - bề rộng vết nứt giới hạn Khi tính toán khả năng chống nứt người ta sử dụng những nguyên tắc sau: Dùng giả thiết tiết diện phẳng, nghĩa là sau khi biến dạng, tiết diện vẫn được coi là phẳng. Độ dãn dài lớn nhất của thớ bê tông chịu kéo ngoài cùng có giá trị bằng ; ứng suất bê tông trong vùng kéo được xem là phân bố đều với giá trị là Rbt,ser. Ứng suất vùng bê tông chịu nén được xác định có xét đến biến dạng đàn hồi và không đàn hồi của bê tông. Đối với bản thành là cấu kiện chịu uốn và nén lệch tâm nội lực trên tiết diện thẳng góc khi hình thành vết nứt. Do đó tính toán hình thành vết nứt thẳng góc với trục dọc cấu kiện. Bề rộng khe nứt xác định theo công thức Trong đó: acrc - tính bằng mm d - hệ số lấy bằng 1 đối với cấu kiện chịu uốn và nén lệch tâm, lấy bằng 1.2 đối với cấu kiện chịu kéo jl - hệ số lấy bằng 1.0 đối với tải trọng tác dụng ngắn hạn được lấy phụ thuộc vào bê tông và điều kiện làm việc jl = 1.2 đối với bê tông nặng, trong trạng thái bão hòa nước h - hệ số lấy bằng 1.0 đối với cốt thép thanh có gờ; bằng 1.3 đối với cốt thép tròn trơn; bằng 1.2 đối với thép sợi có gờ hoặc cáp; bằng 1.4 đối với cốt thép trơn Lấy h = 1.3 ss - ứng suất trong các thanh cốt thép lớp ngoài cùng Ở đây ta tính ss ứng với 2 trường hợp: Trường hợp cấu kiện chịu uốn M - mômen tiêu chuẩn tại tiết diện đang xét Gió hút tiêu chiẩn : kN/m2 Áp lực nước tiêu chuẩn: kN/m2 Mwhgối = kNm Mwhnhịp = kNm Mqngối =kNm Mqnnhịp = kNm Tổng mômen ở gối và nhịp kNm kNm As = 0.252 cm2 - diện tích cốt thép chịu kéo của tiết diện đang xét bxh = 10x10 z - cánh tay đòn của nội ngẫu lực được tính theo công thức sau: jf - hệ số xét đến ảnh hưởng cánh chịu nén trong tiết diện chữ T trong trường hợp này jf = 0 x - chiều cao tương đương vùng chịu nén Giá trị ss được tính trong bảng sau: Bảng 4.9 Bảng xác định ứng suất trong các thanh cốt thép ngoài cùng. Giá trị mômen(kNm) h0(cm) As(cm2) am x z(cm) ss(kN/m2) Mnhịp 0.72 8.5 0.252 0.0687 0.0713 8.20 348554.56 Mgối 1.577 8.5 0.252 0.1505 0.1640 7.80 801980.10 Es - môđun đàn hồi của cốt thép - hàm lượng cốt thép chịu kéo của tiết diện, % > 0.02 % => lấy m = 0.02% (theo mục 7.2.2.1 TCXDVN 356 : 2005) d - đường kính cốt thép được tính bằng mm, d = 8 mm Bảng 4.10 Bảng tính bề rộng khe nứt bản thành. Giá trị mômen(kNm) Esx104(MPa) d jl h m d(mm) ss(kN/m2) acrc(mm) Nhận xét Mnhịp 0.72 27 1 1.2 1.3 0.02 8 348554.56 0.121 Thỏa Mgối 1.577 27 1 1.2 1.3 0.02 10 801980.10 0.299 Thỏa Tính bản đáy Sơ đồ tính Hình 4.8 Sơ đồ tính bản đáy. Bản đáy là bản 2 phương có tỉ số chiều cao dầm và chiều dày sàn là >3 bản lien kết ngàm với dầm. Xác định nội lực Giả thiết tính toán: Ô bản được tính toán như ô bản đơn, không xét đến sự ảnh hưởng của ô bản bên cạnh. Ô bản đươc tính theo sơ đồ đàn hồi Cắt 1 dải bản có bề rộng là 1m theo phương cạnh ngắn và cạnh dài để tính toán. Ta có: qbđ = 25.941 kN/m2 Tổng tải trọng tác dụng trên ô bản P = qbđ .ln.ld = 25.941x3.55x3.55 = 326.92 KN. Bảng 4.11 Bảng xác định các hệ số ai1, ai2, bi1, bi2. ln (m) ld (m) Tỉ số ln/ld ai1 ai2 bi1 bi2 3.55 3.55 1 0.0179 0.0179 0.0417 0.0417 Giá trị mômen: Mômen nhịp: M1 = M2 = ai1.P = 0.0179x326.92 = 5.85 kNm Mômen gối: MI = MII = bi1.P = 0.0417x326.92 = 13.63 kNm Tính cốt thép Đặc trưng vật liệu cho trong bảng 4.6 Chọn: a = 1.5cm Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo ho = hbđ – a = 13 - 1.5 = 11.5cm Chiều cao có ích của tiết diện Cốt thép được tính toán như cấu kiện chịu uốn Kiểm tra hàm lượng cốt thép theo công thức: Với : Theo TCVN lấy μmin = 0.05% Bảng 4.12 Bảng tính cốt thép bản đáy Giá trị mômen(kNm) am z As(cm2) Chọn thép m (%) f (mm) s (mm) As (cm2) Mnhịp 5.85 0.0305 0.9845 2.30 8 200 2.52 0.22 Mgối 13.63 0.0711 0.9631 5.47 10 140 5.61 0.49 Kiểm tra nứt bản đáy (Tính theo trạng thái giới hạn thứ 2) Kiểm tra nứt cho một dải có bề rộng 1m Tính toán kiểm tra khe nứt tương tự mục 4.3.2.f acrc = 0.3 mm - bề rộng vết nứt giới hạn Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên bản đáy kN/m2 Tổng tải trọng tác dụng lên ô bản Ptc = ln.ld.qtc = 3.55x3.55x23.37 = 294.52 kN Mômen nhịp: Mnhịp = M1 = M2 = ai1.P = 0.0179x294.52 = 5.27 kNm Mômen gối: Mgối = MI = MII = bi1.P = 0.0417x294.52 = 12.28 kNm Bảng 4.13 Bảng xác định ứng suất trong các thanh cốt thép ngoài cùng. Giá trị mômen(kNm) h0(cm) As(cm2) am x z(cm) ss(kN/m2) Mnhịp 5.27 11.5 2.52 0.0275 0.0279 11.34 184419.46 Mgối 12.28 11.5 5.61 0.0640 0.0662 11.12 196862.51 Bảng 4.14 Bảng tính bề rộng khe nứt bản đáy. Giá trị mômen(kNm) Esx104(MPa) d jl h m d(mm) ss(kN/m2) acrc(mm) Nhận xét Mnhịp 5.27 27 1 1.2 1.3 0.02 8 184419.46 0.064 Thỏa Mgối 12.28 27 1 1.2 1.3 0.02 10 196862.51 0.074 Thỏa Tính dầm nắp và dầm đáy 4.3.4.1. Xác định tải trọng Hệ dầm nắp: - Trọng lượng bản thân dầm - Tải trọng bản nắp truyền xuống Hệ dầm đáy: - Trọng lượng bản thân dầm - Tải trọng do nước truyền xuống - Tải trọng do bản thành truyền xuống (đối với các dầm biên) Các tải trọng từ ô bản truyền vào dầm theo qui luật tam giác (vì ô bản là hình vuông) Xác định tải trọng tác dụng lên hệ dầm nắp Tải trọng phân bố đều trên bản nắp qbn = 3.994 kN/m2 Hình 4.9 Sơ đồ truyền tải vào hệ dầm nắp Hình 4.10 Tải trọng tác dụng lên dầm D1 Giá trị qbnl = 3.994x4 = 15.98 kN/m Xác định tải trọng tác dụng lên dầm D2 Giá trị kN/m Xác định tải trọng tác dụng lên hệ dầm đáy D3 Tổng tải trọng tác dụng lên dầm đáy qbđtt = 25.941 kN/m2 Hình 4.11 Sơ đồ truyền tải từ bản đáy vào hệ dầm đáy Hình 4.12 Tải trọng từ bản đáy truyền vào hệ dầm đáy D3 Giá trị qbđl = 25.941x4 = 103.76 kN/m Xác định tải trọng tải trọng tác dụng lên dầm D4 - Tải trọng do bản đáy truyền vào Hình 4.13 Tải trọng tác dụng lên dầm D3 Giá trị kN/m - Tải trọng do trọng lượng bản thân bản Hình 4.14 Tải trọng từ bản thành và dầm nắp truyền xuống kN/m = kN 4.3.4.2. Tính nội lực dầm, cột hồ nước Dùng phần mềm sap v10 để giải nội lực dầm, cột. Trọng lượng bản thân dầm phần mền tính. Tính nội lực (đơn vị nội lực: Mômen: kNm; Lực cắt và phản lực: kN) Hình 4.15 Mô hình khung và tải trọng hồ nước nhập vào sap Hình 4.16 Tải trọng tác dụng lên dầm D1 và D3 Hình 4.17 Tải trọng tác dụng lên D2 và D4 Hình 4.18 Biểu đồ mômen khung hồ nước Hình 4.19 Biểu đồ mômen dầm D2 và D4 Giá trị mômen: - Dầm D2: Mômen nhịp Mnhịp = 4.73 kNm Mômen gối: Mgối = 11.03 kNm - Dầm D4: Mômen nhịp Mnhịp = 70.24 kNm Mômen gối Mgối = 128.91 kNm Hình 4.20 Biểu đồ mômen dầm D1 và D3 Giá trị mômen: - Dầm D1: Mômen nhịp Mnhịp = 31.25 kNm Mômen gối Mgối = 59.07 kNm - Dầm D3: Mômen nhịp Mnhịp = 172.22 kNm Mômen gối Mgối = 272.52 kNm Hình 4.21 Biểu đồ lực cắt của dầm D2 và D4. Giá trị lực cắt: - Dầm D2: Qmax = 12.19 kN - Dầm D4: Qmax = 168.11 kN Hình 4.22 Biểu đồ lực cắt D1 và D3 Giá trị lực cắt: - Dầm D1: Qmax = 45.16 kN - Dầm D3: Qmax = 222.37 kNm Bảng 4.15 Bảng tổng hợp nội lực dầm. Dầm Mômen (kNm) Lực cắt(kN) Nhịp Gối D1 31.25 59.07 45.16 D2 4.73 11.03 12.19 D3 172.22 272.52 222.37 D4 70.24 128.91 168.11 4.3.4.3. Tính cốt thép dầm Dầm nắp D1 ở nhịp tính toán có xét đến ảnh hưởng của cánh chịu nén Tiết diện dầm được cho trong bảng 4.2 Bảng 4.16 Đặc trưng vật liệu. Bê tông B25 Cốt thép AII Rb (MPa) Rbt(MPa) Ebx10-3(MPa) Rs(MPa) Rsc(MPa) Esx10-4(MPa) 14.5 1.05 27 280 280 21 - Tính dầm D1 Tính thép chịu mômen dương ở nhịp Mômen dầm D1: M = 31.25 kNm Giả thiết tính toán: - a = 5 cm khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo - h0 = 40 – 5 = 35 cm Chiều dày cánh bằng chiều dày bản nắp hf = 8 cm Độ vươn của cánh sf 6hf = 6x8 = 48 cm Lấy sf = 48 cm <= 133 cm bf = b + 2sf = 30 + 2x48 = 126 cm Tính Mf = Rbbfhf(h0 – 0.5hf) = 14.5x103x1.26x0.08(0.35 – 0.5x0.08) = 453.9 kNm M < Mf - trục trung hòa đi qua cánh, tính theo trường hợp tiết diện chữ nhật có bề rộng bằng bf Tính thép chịu mômen âm ở gối tính theo tiết diện 30x40 cm Tính dầm D2, D3, D4 Giả thiết tính toán: - a = 5 cm khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo Kết quả tính cốt thép dầm bể nước được trình bày trong bảng sau Bảng 4.17 Bảng tính cốt thép dọc dầm hồ nước. Dầm Giá trị mômen(kNm) am z As(cm2) Chọn thép m (%) f (mm) Số thanh As (cm2) D1 Mnhịp 31.25 0.0140 0.9930 3.21 16 4 8.04 0.18 Mgối 59.07 0.1109 0.9411 6.40 18 3 7.62 0.73 D2 Mnhịp 4.73 0.0261 0.9868 0.68 16 2 4.02 0.80 Mgối 11.03 0.0609 0.9686 1.63 16 2 4.02 0.80 D3 Mnhịp 172.22 0.3232 0.7973 22.04 22 6 22.8 2.17 Mgối 272.52 0.3916 0.7329 33.20 28 6 36.9 3.08 D4 Mnhịp 70.24 0.1318 0.9291 7.71 16 4 8.04 0.77 Mgối 128.91 0.2419 0.8592 15.31 22 4 15.2 1.45 Tính cốt đai dầm Đặc trưng vật liệu được cho trong bảng 4.6 Bước 1: Chuẩn bị số liệu Các hệ số b, jb2, jb3, jb4 phụ thuộc loại bê tông được lấy như sau - b = 0.01 theo mục 6.2.3.2 TCXDCN 356: 2005 - jb2 = 2 theo mục 6.2.3.3 TCXDVN 356: 2005 - jb3 = 0.6 theo mục 6.2.3.3 TCXDVN 356: 2005 - jb4 = 1.5 theo mục 6.2.3.4 TCXDVN 356: 2005 Chọn a = 5 cm => h0 = h – a Bước 2: Kiểm tra về điều kiện tính toán QA Qo = 0.5 jb4 (1 + jn)Rbtbho -Nếu thỏa điều kiện thì đặt cốt đai theo cấu tạo. -Ngược lại, phải tính cốt đai như sau Bước 3: Trình tự tính cốt đai -Tính: với 1.5 -Từ C* xác định C, Co theo bảng: C* <ho ho -2ho >2ho C ho C* C* Co C* C* 2ho -Tính: ; -Tính: -Chọn qsw = max ( qw1, qw2) -Khoảng cách cốt đai theo tính toán: -Khoảng cách cốt đai theo cấu tạo: khi h < 450mm khi h 450mm s = min(stt, sct) Bước 4: Kiểm tra điều kiện bê tông chịu nén giữa các vết nứt nghiêng -Nếu thỏa điều kiện thì bố trí cốt đai -Ngược lại, có thể chọn lại cốt đai hoặc tăng tiết diện. Kết quả cốt đai dầm D1, D2, D3 được tính trong bảng sau: Bảng 4.18 Bảng tính cốt đai dầm D1, D2, D3 Dầm QA (N) b (cm) h (cm) Q0(N) Nhận xét stt (mm) sct (mm) schọn (mm) 0.7Qbt(N) Kiểm traQA<0.7Qbt D1 45.16 30 40 33.075 Tính cốt đai 239 150 150 24010.89 Đạt D2 12.19 20 30 15.750 Đai cấu tạo 359 150 150 17085.55 Đạt D3 222.4 30 45 37.800 Tính cốt đai 163 150 150 27441.01 Đạt D4 168.1 30 40 33.075 Tính cốt đai 188 150 150 273.36 Đạt 4.3.4.5. Tính cốt treo Đối với hệ dầm trực giao D1 và hệ dầm trực giao D2 tải chỗ giao giữa 2 dầm trực giao lực cặt bằng 0 do đó chỉ cần bố trí cốt treo theo cấu tạo 5 f8s60. 4.3.4.6 Tính cốt thép cột Bảng 4.19 Bảng giá trị nội lực cột C1 và C2. Frame Station P V2 V3 T M2 M3 Text m KN KN KN KN-m KN-m KN-m C1 0 -313.03 -70.832 70.832 1.355E-15 18.305 -18.305 C1 0.5 -311.793 -70.832 70.832 1.355E-15 -17.1108 17.1108 C1 1 -310.555 -70.832 70.832 1.355E-15 -52.5266 52.5266 C'1 0 -29.337 -21.285 21.285 2.98E-16 30.9228 -30.9228 C'1 1 -26.862 -21.285 21.285 2.98E-16 9.6375 -9.6375 C'1 2 -24.387 -21.285 21.285 2.98E-16 -11.6479 11.6479 C2 0 -531.95 -208.488 1.296E-14 6.232E-16 1.306E-14 -55.341 C2 0.5 -530.712 -208.488 1.296E-14 6.232E-16 6.583E-15 48.9031 C2 1 -629.475 -208.488 1.296E-14 6.232E-16 1.027E-16 153.1473 C'2 0 -70.883 -79.064 6.692E-15 1.775E-15 1.424E-14 -100.3034 C'2 1 -68.408 -79.064 6.692E-15 1.775E-15 7.549E-15 -21.2393 C'2 2 -65.933 -79.064 6.692E-15 1.775E-15 8.576E-16 57.8249 Ta thấy: Cột C1 có M2 = M3 do đó tính cột theo nén lệch tâm xiên Cột C2 M2 quá nhỏ do đó tính cột theo nén lệch tâm phẳng Tính cột theo trường hợp nén lệch tâm phẳng sau đó bố trí thép theo chu vi Đặc trưng vật liệu được cho trong bảng 4.16 Tra bảng xr = 0.605 Giả thiết a, a’ Tính h0 = h- a => Za = h0 – a’ Xác định độ lệch tâm ngẫu nhiên ea = max(l/600 ; h/30) Tính e1 = M/N - Xác định độ lêch tâm ban đầu eo ,với eo =max(e1 ; ea) - Xét ảnh hưởng của uốn dọc ,và xác định độ lêch tâm tính toán e: Khi £ 8 thì bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc (h = 1) Khi > 8 thì cần phải xét ảnh hưởng của uốn dọc . - Xác định Ncr để tính h theo công thức: Trong đó: - hệ số xét đến độ lệch tâm h = Tính e theo công thức:e = he0 + - a - Tính sơ bộ chiều cao vùng nén x1 theo công thức x1 = - Tính cốt thép dọc Dựa vào x1 đã tìm được để phân ra các trường hợp để tính toán như sau Trường hợp 1. Khi 2a’ £ x1 £ xRh0, lấy x = x1 và tính A’s Trường hợp 2. Khi x1 < 2a’,tính As theo công thức Trường hợp 3. Khi x1 > xRh0, xảy ra trường hợp nén lệch tâm bé, thay x = x1 vào (**) để tính gần đúng A’s và đặt là , Tính lại x theo công thức Thay x vào công thức ở trường hợp 1 để tính A’s - Kiểm tra hàm lượng cốt thép: Hàm lượng cốt thép: Nếu mmin £ mt £ mmax = 3.0% thì hợp lý Nếu mt >mmax thì cần tăng kích thước tiết diện hoặc tăng mác bêtông. Nếu mt <mmin , thì lấy : Trong đó ,mmin lấy như sau: =0,1% khi l/r < 17 =0,2% khi lo/r 35 =0,4% khi lo/b 83 =0,5% khi lo/b >83 l(m) l0(m) b(cm) h(cm) a(cm) h0(cm) 1 0.7 30 30 4 26 Tính thép cột C1. Phần tử Tiết diện Nội lựcM (kNm)N (kN) ex(m) ey(m) Giá trị quy đổi Ph. tính toán eoi(m) Moi (kNm) N (kN) C1 0.00 M2 18.305 0.0585 0.0585 X eox = 0.087 Moy = -27.234 -313.03 M3 -18.305 0.0585 0.0585 X eox = 0.087 Moy = -27.234 -313.03 N -313.03 0.0585 0.0585 X eox = 0.087 Moy = -27.234 -313.03 1.00 M2 -52.53 0.1691 0.1691 X eox = 0.253 Moy = 78.572 310.56 M3 52.53 0.1691 0.1691 X eox = 0.253 Moy = 78.572 310.56 N 310.56 0.1691 0.1691 X eox = 0.253 Moy = 78.572 310.56 eo Nth h e N/Rbb Tr. mmin As=A's mtTT Chọn thép bố trí mỗi bên Asch mtBT (cm) (kN) (cm) (cm) hợp (%) (cm2) (%) (cm2) (%) 8.70 96,179 1.00 19.73 7.20 2 0.05% 0.39 0.10% 3Ø18 7.63 1.96% 8.70 70,292 1.00 19.74 7.20 2 0.39 0.10% 8.70 115,594 1.00 19.72 7.20 2 0.39 0.10% 25.30 59,879 1.01 36.43 7.14 2 7.28 1.87% 25.30 70,234 1.00 36.41 7.14 2 7.27 1.86% 25.30 83,178 1.00 36.39 7.14 2 7.26 1.86% Tính thép cột C2 Phần tử Tiết diện Nội lựcM (kNm)N (kN) ex(m) ey(m) Giá trị quy đổi Ph. tính toán eoi(m) Moi N C2 0.00 M2 0 0.0874 0 X eox = 0.087 Moy = 55.067 632.95 M3 -55.34 0.0874 0 X eox = 0.087 Moy = 55.067 632.95 N 532.95 0.0874 0 X eox = 0.087 Moy = 55.067 632.95 1.00 M2 0 0.2433 0 X eox = 0.243 Moy = 152.964 -629.48 M3 153.15 0.2433 0 X eox = 0.243 Moy = 152.964 -629.48 N -529.48 0.2433 0 X eox = 0.243 Moy = 152.964 -629.48 eo Nth h e N/Rbb Tr. mmin As=A's mtTT Chọn thép bố trí mỗi bên Asch mtBT (cm) (kN) (cm) (cm) hợp (%) (cm2) (%) (cm2) (%) 8.70 102,723 1.01 19.75 14.55 1 0.05% 1.06 0.27% 4Ø25 19.63 5.03% 8.70 76,835 1.01 19.77 14.55 1 1.08 0.28% 8.70 122,138 1.01 19.75 14.55 1 1.05 0.27% 24.30 31,799 1.02 35.79 14.47 1 17.40 4.46% 24.30 42,154 1.02 35.67 14.47 1 17.27 4.43% 24.30 55,097 1.01 35.58 14.47 1 17.18 4.41% Cốt thép được thể hiện trong bản vẽ KC: 07/06