Kết cấu hồ nước mái

CHƯƠNG IV : KẾT CẤU HỒ NƯỚC MÁI I/ CẤU TẠO HỒ NƯỚC: Dựa vào cấu tạo kiến trúc mà ta bố trí hệ dầm cho hồ nước mái như sau: II/ TẢI TRỌNG TÁC DỤNG: 1/ Xác định sơ bộ kích thước các bộ phận hồ nước mái: Xét tỷ số bản đáy ld/ln = 4.5/3 <2 à bản đáy thuộc loại bản kê Chọn chiều dày bản: với: D=1.3 phụ thuộc vào tải trọng m=40 đối với bản kê 4 cạnh l = 4.5m Chọn: hbđáy = 15 cm hbthành = 10 cm hbnắp = 8 cm Chọn tiết diện dầm cho bản nắp và bản đáy như sau: Kí hiệu Nhịp dầm (m) Kích thước tiết diện (cm) DN1 9 25x50 DN2 6 25x50 DN3 6 25x30 DĐ1 9 30x70 DĐ2 6 30x70 DĐ3 9 30x90 DĐ3 6 30x90 2/ Tải trọng tác dụng: Bản nắp: -Tĩnh tải: STT Các lớp cấu tạo g (kG/m3) d (cm) gbntc (kG/m2) Hệ số độ tin cậy n gbntt (kG/m2) 1 Vữa trát 1800 2 36 1.3 46.8 2 Bản nắp BTCT 2500 8 200 1.1 220 3 Vữa trát 1800 1.5 27 1.3 35.1 Tổng cộng: 301.9 -Hoạt tải: ptc = 75 (kG/m2); np = 1.3à ptt = 1.3x75 = 97.5 (kG/m2) à Tải trọng toàn phần: qbn = gbnttt + ptt = 301.9 + 97.5 = 399.4 (kG/m2) Bản đáy: -Tĩnh tải: STT Các lớp cấu tạo g d gbđtc Hệ số độ tin cậy n gbđtt (kG/m3) (cm) (kG/m2) (kG/m2) 1 Gạch Ceramic 2000 1 20 1.1 22 2 Lớp vữa lót 1800 2 36 1.3 46.8 3 BT chống thấm 2000 1 20 1.1 22 4 Bản đáy BTCT 2500 15 375 1.1 412.5 5 Lớp vữa trần 1800 1.5 27 1.3 35.1 Tổng cộng 547.4 -Tải trọng nước: qn = gxh = 1000x2.0 = 2000 (kG/m2) -Tải trọng toàn phần bản đáy: qbđ = gbđtt+qn=547.4+2000 = 2547.4(kG/m2) Bản thành: Tĩnh tải: STT Các lớp cấu tạo g d gbđtc Hệ số độ tin cậy n gbđtt (kG/m3) (cm) (kG/m2) (kG/m2) 1 Gạch Ceramic 2000 1 20 1.1 22 2 Lớp vữa lót 1800 2 36 1.3 46.8 3 BT chống thấm 2000 1 20 1.1 22 4 Bản đáy BTCT 2500 10 250 1.1 275 5 Lớp vữa trát 1800 1.5 27 1.3 35.1 Tổng cộng 401 -Tải trọng gió tại độ cao 32.5m: Gió đẩy: Wđ = nkcWotc = 1.2x1.385x0.8x83 = 110.36 (kG/m). Gió hút: Wh = nkc’Wotc = 1.2x1.385x0.6x83 = 82.76 (kG/m). -Aùp lực nước tại chân bản thành: pn = 1.1xgxh = 1.1x1000x2.0 = 2200 (kG/m2). III/ TÍNH TOÁN CÁC BỘ PHẬN HỒ NƯỚC MÁI: 1/ Bản nắp: Xét tỷ số bản nắp ld/ln = 6/4.5 =1.33<2 à bản nắp thuộc loại bản kê Tính bản nắp như một bản đơn : 4 cạnh ngàm, (ô bản số 9) Xác định nội lực theo các công thức sau: qbn = 399.4 kG/m2 P = qbnlnld = 399.4x4.5x6 = 10783.8 (kG) Momen nhịp cạnh ngắn: M1 = m91P = 0.02092x10783.8 = 225.597 (kGm) Momen nhịp cạnh dài: M2 = m92P = 0.0117x10783.8 = 126.17 (kGm) Momen gối cạnh ngắn: MI = k91P = 0.0474x10783.8 = 511.15 (kGm) Momen gối cạnh dài: MII = k92P = 0.02685x6140.78 = 289.501 (kGm) =>Cốt thép bản nắp được tính như cấu kiện chịu uốn : Đặc trưng của vật liệu sử dụng tính toán Bêtông M250 Cốt thép CI ao Rn Rk Eb Ra Ra' Ea (kG/cm2) (kG/cm2) (kG/cm2) (kG/cm2) (kG/cm2) (kG/cm2) 130 10 2.65x106 2000 2000 21x105 0.58 Giả thiết: a = 1.5cm khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bêtông chịu kéo; chiều cao có ích của tiết diện; b = 100cm bề rộng tính toán. Sau khi tính toán cốt thép phải kiểm tra hàm lượng cốt thép với Theo TCVN qui định Kết quả tính toán cốt thép trình bày trong bảng sau: Tính toán cốt thép bản nắp Giá trị mômen b (m) ho (m) A g Fatt (cm2) Thép chọn m (%) (kG.m) f (mm) a (mm) Fachọn (cm2) M1 225.597 1 0.065 0.0411 0.97902 1.773 6 160 1.8 2.76923 M2 126.17 1 0.065 0.023 0.98838 0.982 6 200 1.4 2.15385 MI 511.15 1 0.065 0.0931 0.95107 4.134 8 120 4.2 6.46154 MII 289.501 1 0.065 0.0527 0.97291 2.289 8 200 2.5 3.84615 Tại vị trí lỗ thăm có Fcắt = 0.85 cm2 theo mỗi phương Chọn Fgcường 1.2Fcắt = 1.2x085 = 1.02 cm2 Chọn thép gia cường là 2f10 có Fgcường = 1.57cm2 cho mỗi phương lneo = 30d = 30x10 = 300 mm 2/ Bản thành: Bản thành là cấu kiện chịu nén uốn đồng thời, lực nén trong bản thành chỉ do trọng lượng bản thân bản thành gây nên, để đơn giản ta xem bản thành chỉ chịu uốn. Bản thành trục 1-2 có Bản thành trục C-D có Vậy xem bản thành thuộc loại bản dầm Sơ đồ tải trọng tác dụng vào bản thành như sau Hình 4.3: Sơ dồ tải trọng tác dụng vào bản thành Chọn sơ đồ tính cho bản thành phía có gió hút Aùp lực nước Tải trọng gió hút Hình 4.4: Sơ dồ tính của bản thành khi chịu tải trọng gió và áp lực nước Hình 4.5: Biểu đồ momen của bản thành khi chịu tải trọng gió và áp lực nước Do vị trí M1 của 2 biểu đồ momen do nước và gió gây ra chênh lệch không nhiều, ngoài ra giá trị M1 của 2 biểu đồ này nhỏ nên ta lấy giá trị M2 tại ngàm của 2 biểu đồ tính cốt thép, sau đó bố trí cốt thép cho bản thành à Mmax = 41.55+586.67=628.21 kGm Tính toán cốt thép: Sử dụng vật liệu như ở bảng 4.5 Giả thiết: a = 1.5cm khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bêtông chịu kéo; chiều cao có ích của tiết diện; b = 100cm bề rộng tính toán. Chọn f10a200 có Fa = 3.92 cm2 Kiểm tra hàm lượng cốt thép: Vậy kết quả tính toán là hợp lý 3/ Bản đáy: Tính bản đáy như một bản kê đơn có 4 cạnh ngàm. Xác định nội lực theo các công thức sau: qbđ = 2547.4 kG/m2 P = qbđlnld = 2547.4x3x4.5 = 34389.9 (kG) Momen nhịp cạnh ngắn: M1 = m91P = 0.0194x34389.9 = 715.31 (kGm) Momen nhịp cạnh dài: M2 = m92P = 0.0161x34389.9 = 319.826 (kGm) Momen gối cạnh ngắn: MI = k91P = 0.0450x39166.3 = 1595.69 (kGm) Momen gối cạnh dài: MII = k91P = 0.0372x39166.3 = 708.432 (kGm) Cốt thép bản nắp được tính như cấu kiện chịu uốn. Giả thiết: a = 1.5cm khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bêtông chịu kéo; chiều cao có ích của tiết diện; b = 100cm bề rộng tính toán. Sau khi tính toán cốt thép phải kiểm tra hàm lượng cốt thép với Theo TCVN qui định Kết quả tính toán cốt thép trình bày trong bảng sau: Giá trị mômen b (m) ho (m) A g Fatt (cm2) Thép chọn m (%) (kG.m) f (mm) a (mm) Fachọn (cm2) M1 715.31 1 0.135 0.0302 0.98467 2.691 8 180 1.8 0.13333 M2 319.826 1 0.135 0.0135 0.9932 1.193 6 200 1.4 0.1037 MI 1595.69 1 0.135 0.0674 0.96511 6.124 10 200 6.3 0.46667 MII 708.432 1 0.135 0.0299 0.98482 2.664 8 180 2.5 0.18519 4/ Dầm nắp và dầm đáy: Tải trọng: Trọng lượng bản thân dầm: Kí hiệu Nhịp dầm (m) Kích thước tiết diện (cm) Trọng lượng bản thân dầm (kG/m) DN1 9 25x50 343.75 DN2 6 25x50 343.75 DN3 6 25x30 206.25 DĐ1 9 30x70 577.5 DĐ2 6 30x70 577.5 DĐ3 9 30x90 742.5 DĐ3 6 25x90 742.5 Tải trọng từ bản nắp và bản đáy truyền vào dầm nắp và dầm đáy theo qui luật hình thang và hình tam giác. Các tải trọng này được qui đổi về tải trọng tương đương phân bố đều lên dầm theo các công thức sau: - Với tải trọng hình tam giác: gtđ = x q.tt x - Với tải hình thang: gtd = 0.5x q.tt x l1(1-2xb2+b3) - Với nhịp dầm có hai tam giác giống nhau: q= 0.5 x q.tt x l1 - Với nhịp dầm có hai hình thang giống nhau: q= 0.5 x q.tt x l1 Trong đó: + l1: là cạnh ngắn của ô bản + l2: là cạnh dài của ô bản Tổng tải trọng tác dụng lên dầm sẽ là : qD = gD + qDtđ DN3: DN2: DN1 DĐ1: DĐ2: DĐ3: DĐ4: Nội lực: a) Sơ đồ tính cho DN1, DN2 và DN3 Sơ đồ tính cho DN3 Sơ đồ tính cho DN1 Sơ đồ tinh DN2 b) Sơ đồ tính cho DĐ1 và DĐ2: c) Sơ đồ tính cho DĐ3: d) Sơ đồ tính cho DĐ4: C) Cốt thép: Tính cốt dọc theo các công thức sau: + Giả thiết : a = a’ = 2.5 cm. Sau khi tính toán cốt thép phải kiểm tra hàm lượng cốt thép với Theo TCVN qui định Bố trí cốt thép chịu momen gối : Fg=0.4 Fatt Kết quả tính toán trình bày trong bảng sau Dầm Giá trị mômen (kG.m) b (cm) ho (cm) A g Fatt (cm2) Thép chọn Fachọn (cm2) m (%) DN1 NHỊP 14381 25 47.5 0.1961 0.8898 13.09 3F24 13.572 1.1429 GỐI 5.236 2F18 5.09 DN2 NHỊP 3200 25 47.5 0.0436 0.9777 2.65 3F12 3.39 0.2855 GỐI 1.06 2F12 2.26 DN3 NHỊP 4240 25 27.5 0.1725 0.9047 6.555 2F18+1F14 6.629 0.9642 GỐI 2.622 2F14 3.078 DD1 NHỊP 10830 30 67.5 0.0609 0.9685 6.371 2F20 6.284 0.3103 GỐI 2.42 2F12 2.26 DD2 NHỊP 50860 30 67.5 0.2862 0.8269 35.05 2F26+4F28 35.25 1.7407 GỐI 13.24 3F24 18.47 DD3 NHỊP 34680 30 87.5 0.1161 0.9381 21.12 4F26 6.284 0.2394 GỐI 8.45 2F24 9.048 DD4 NHỊP 79820 30 87.5 0.2673 0.8411 54.23 6F30+2F28 54.63 0.5768 GỐI 21.69 4F26 21.236 Tính toán cốt đai theo sơ đồ sau: Không thỏa Thỏa Không thỏa Thỏa Qmax, b, h, a, a’, Rn, Rk, Rađ, n, fđ Không thỏa Bố trí đai theo cấu tạo Tăng b, h Tăng M# Chọn lại n, fđ Xác định uct Chọn Bố trí cốt đai Thỏa Lưu đồ tính toán cốt đai Khoảng cách uct lấy theo [11] như sau: +Trên đoạn dầm gần gối tựa (1/4 nhịp dầm) khi chiều cao dầm ; khi . +Trên đoạn còn lại giữa dầm khi h > 300 mm. Chọn đai f8 có fđ = 0.503 cm2; n = 2 cho dầm DĐ1,DĐ2,DĐ3,DĐ4 f6 có fđ = 0.283 cm2; n = 2 cho dầm DN1,DN2 Tính cốt treo: Dầm Qmax b ho Q1 Nhận xét Q2 qđ utt umax uchọn (kG) (cm) (cm) (kG) (kG) (kG/cm) (cm) (cm) (cm) DN1 1350 25 47.5 7125 Đai cấu tạo 20 DN2 4980 30 36.5 6570 Đai cấu tạo 20 DN3 2820 30 36.5 6570 Đai cấu tạo 20 DD1 15170 30 67.5 12150 Tính cốt đai 92137.5 21.0452 86 135.2 20 DD2 23550 30 67.5 12150 Tính cốt đai 92137.5 50.7181 35.7 87.06 20 DD3 15540 30 87.5 15750 Đai cấu tạo 25 DD4 23700 30 87.5 15750 Tính cốt đai 119438 30.5682 59.2 145.4 25 Ở chỗ dầm trực giaọ kê lên dầm biên phải gia cố thêm cốt đai hay cốt xiên cho dầm biên, gọi là cốt treo. Khi dùng cốt đai để làm cốt treo thì diện tích tất cả các thanh là: Ftr = = = 13.47cm2 Sử dụng 2 þ25 với fđ = 4.909 cm2 Số cốt treo cần thiết = = 2 đai