Thiết kế bể nước mái

CHÖÔNG I :TÍNH BEÅ NÖÔÙC MAÙI. A_ THIEÁT KEÁ BEÅ NÖÔÙC MAÙI: Beå nöôùc maùi ñöôïc ñaët ôû nôi thuaän tieän nhaát ñeå daãn nöôùc xuoáng caùc khu sinh hoaït . Vò trí ñaët beå nöôùc maùi ñöôïc choïn taïi caùc truïc D-E vaø7-8 . Thieát keá beå nöôùc coù theå tích ñaûm baûo caùc nhu caàu sau: ñuû ñeå söû duïng trong sinh hoaït vaø döï phoøng khi hoaû hoaïn . Kích thöôùc cuûa beå nhö sau: Chieàu cao thaønh beå : 1.2 meùt . Chieàu daøi x chieàu roäng : 6.5x4.5 meùt. Theå tích beå V= 6.5x4.5x1.2 = 35.1 m3. Caùc soá lieäu tính toaùn : * Duøng beâtoâng Maùc 200 coù: Rn = 90 kgf/cm2. Rk = 7.5 kgf/cm2. * Duøng theùp coù cöôøng ñoä :( theo TCVN 5574-1991) Theùp AI : Ra=Ra’ = 2300 kgf/cm2 ñoái vôùi ø < 10mm. Theùp AII : Ra=Ra’ = 2800kgf/cm2 ñoái vôùi ø > 10mm. Rax= 1800 kgf/cm2. B.TRÌNH TÖÏ TÍNH TOAÙN & CAÙCH BOÁ TRÍ THEÙP TRONG CAÙC BOÄ PHAÄN : I.TÍNH TOAÙN BAÛN NAÉP : Caáu taïo baûn naép nhö sau: Baûn naép laø moät baûn beâtoâng coát theùp ñoå toaøn khoái taïi choå, coù chöøa oâ cöûa naép coù kích thöôùc (600x600). Töø kích thöôùc cuûa baûn naép ta choïn Baûn coù ñoä daày (hbn) = 10 cm . Do daàm naép chæ chòu taûi troïng söûa chöõa vaø taûi troïng baûn thaân cuûa baûn naép truyeàn vaøo , ñöôïc ñoã toaøn khoái vôùi thaønh neân ñoä cöùng trong maët phaúng chòu löïc cuõa daàm laø raát lôùn , vaø daàm naép coù taùc duïng lieân keát caùc ñaàu coät laïi vôùi nhau .baûn töïa treân baûn thaønh beå. 1. TAÛI TROÏNG TAÙC DUÏNG LEÂN BAÛN NAÉP: a/ Tænh Taûi: Baûn coù 3 lôùp caáu taïo nhö sau: STT Teân lôùp Ñoä daày (cm) Caùch tính Taøi troïng (kgf/m2) 1 2 3 Lôùp vöõa laùng maët . Lôùp beâtoâng coát theùp. Lôùp vöõa traùt . 2 10 2 0.02x1600x1.3 0.1x2500x1.1 0.02x1600x1.3 41.6 275 41.6 Toång coäng taûi troïïng baûn thaân (g) 358.2 b/ Hoaït taûi: Baûn naép chæ chòu hoaït taûi khi tu boå söûa chöõa . P = 1.3 x 75 = 98 kgf/m2. c/ Toåûng taûi troïng: q= g + p = 358.2 + 98 = 456.2kgf/m2. 2. SÔ ÑOÀ TÍNH : Kích thöôùc baûn naép: 4.5x6.5 meùt. Tyû soá chòu löïc cuûa baûn l2/l1=6.5/4..5= 1.444 <2 , vaäy baûn laøm vieäc theo hai phöông. Tyû soá hd/hb = 0.2/0.1= 2 < 3, vaäy caùc caïnh lieân keát cuûa baûn naép vaø thaønh laø lieân keát töïa . Ta tính toaùn baûn theo sô ñoà oâ soá 1. 3.TÌM NOÄI LÖÏC TRONG BAÛN : Töø baûng tra (saùch keát caáu BTCT taäp 2 do thaày Voõ Baù Taàm vieát) vaø noäi suy ,ta coù: m1 =0.047428 m2 =0.02268 vaø P = qxl1xl2 = 401x6.5x4.5 = 13343.85 kgf/m2 M1 =m1 x P = 0.047428x13343.85 = 632.87kg.m . M2 =m1 x P = 0.02268x13343.85 =302.64 kg.m . 4.TÍNH VAØ BOÁ TRÍ THEÙP: * Tính cho phöông caïnh ngaén (l1) : Baûn daày 10cm , lôùp baûo veä laø 1,5cm , ho= 8,5cm A = ==0.07032 . g = 0,5(1 +) =0.9635 Fa = ==3.35 cm2 . Choïn Fa = 3.4 cm2 . . Caùch boá trí theùp: ø 8 a=150 Kieåm tra haøm löôïng theùp m (%) = == 0.4% > mmin Theùp taïi goái ta laáy baèng 50% theùp boá trí giöõa nhòp töùc laø : Fagoái =0.5 x3.4 =1.7 cm2 Ta choïn Fagoái =1.9 cm2 Theùp boá trí cho goái laø ø6 a=150 . * Tính cho phöông caïnh daøi (l2) : A = ==0.03363 . g = 0,5(1 +) =0.9829 Fa = ==1.57 cm2 . Choïn Fa = 1.6cm2 . Caùch boá trí theùp: ø 6 a=180 . Kieåm tra haøm löôïng theùp m (%) = == 0.19% > mmin Theùp taïi goái ta laáy baèng 50% theùp boá trí giöõa nhòp töùc laø : Fagoái =0.5 x1.6 =0.8 cm2 Ta choïn Fagoái =1.1 cm2 Theùp boá trí cho goái laø ø6 a=200 II. TÍNH TOAÙN BAÛN ÑAÙY: 1.TAÛI TROÏNG TAÙC DUÏNG : Do baûn ñaùy chòu taûi troïng cuûa nöôùc raát lôùn neân ta choïn baûn daày 100 mm .Chia maët baèng baûn ñaùy thaønh hai baûn coù kích thöôùc baèng nhau (4.5x3.25) meùt. Tieát dieän daàm ñaùy ta choïn 200x350 a/ Tænh Taûi: Baûn ñaùy coù 5 lôùp caáu taïo vaø löôïng nöôùc chöùa trong beå , tænh taûi ñöôïc tính nhö sau: STT Teân lôùp Ñoä daày (cm) Caùch tính Taøi troïng (kgf/m2) 1 2 3 4 5 Khoái löôïng nöôùc cuûa beå Lôùp vöõa laùng maët . Lôùp choáng thaém Lôùp beâtoâng coát theùp. Lôùp vöõa traùt traàn 100 2 3 10 2 1.1x1x1000 0.02x1600x1.3 0.03x1600x1.3 0.1x2.500x1.1 0.02x1600x1.3 1100 41.6 62.4 275 41.6 Toång coäng taûi troïïng baûn thaân (g) 1520.6 b/ Hoaït taûi: Theo tieâu chuaån (TCVN 5574-1991) thì hoaït taûi söûa chöûa khoâng keå vaøo khi tính baûn ñaùy .Vì khi söûa chöõa thì taûi troïng do nöôùc gaây ra ñaõ ñöôïc loaïi boû. c/ Toåûng taûi troïng: q= g = 1520.6 kgf/m2. 2.SÔ ÑOÀ TÍNH TOAÙN BAÛN ÑAÙY: Kích thöôùc baûn naép: 4.5x3.25meùt. Tyû soá chòu löïc cuûa baûn l2/l1= 4.5/3.25 =1.384<2 , vaäy baûn laøm vieäc theo hai phöông. Tyû soá hd/hb = 0.35/0.1 =3.5> 3, vaäy caùc caïnh lieân keát cuûa baûn naép vaø daàm laø lieân keát ngaøm . Ta tính toaùn baûn theo sô ñoà oâ soá 9. 3. TÍNH NOÄI LÖÏC BAÛN ÑAÙY : Vôùi tyû soá l2/l1= 4.5/3.25= 1.384 . Töø baûng tra vaø noäi suy ta coù : -Moment nhòp: m1= 0.021 m2=0.010956 M1=0.021x1520.6x3.25x4.5 =467.014 kg.m . M2=0.010956x1520.6x3.25x4.5 =243.648 kg.m . -Moment goái : K1 = 0.047332 K2 =0.024704. MI= -0.047332 x1520.6x3.25x4.5 = -1052.606 kg.m MII = -0.024704x1520.6x3.25x4.5 = -549.386 kg.m 4. TÍNH TOAÙN VAØ BOÁ TRÍ THEÙP: *Theùp nhòp: - Tính cho phöông ngaén (l1): A == =0.05189 ®g =0.9733. Fa = ==2.454 cm2 Ta choïn Fa=2.5 cm2 , boá trí ø8 a=200 . Kieåm tra haøm löôïng theùp m(%) = =0.294% ® ñaït. - Tính cho phöông daøi (l2) : A == =0.02707 ®g =0.9863 Fa = ==1.26 cm2 Ta choïn Fa=1.66 cm2 , boá trí ø6 a=200 . Kieåm tra haøm löôïng theùp m(%) = =0.195% ® ñaït. *Theùp goái: - Tính cho phöông ngaén (l1): A == =0.11696 ®g =0.9376 Fa = ==5.74 cm2 Ta choïn Fa=6.29 cm2 , boá trí ø8 a=80 . Kieåm tra haøm löôïng theùp m(%) = =0.74% ® ñaït. - Tính cho phöông daøi (l2) : A == =0.06104 ®g =0.9685 Fa = ==2.90 cm2 Ta choïn Fa=2.96cm2 , boá trí ø 8 a=170 . Kieåm tra haøm löôïng theùp m(%) = =0.348% ® ñaït III. TÍNH TOAÙN BAÛN THAØNH: Choïn chieàu daày thaønh beå =80. Chieàu cao thaønh beå =1.2 meùt. Caùc caïnh cuûa thaønh beå ñöôïc lieân keát nhö sao: ba caïnh ngaøm vaøo daàm ñaùy vaø coät , moät caïnh coøn laïi töïa vaøo baûn naép. Maët baèng beå hình chöõ nhaät neân thaønh beå coù 2 dieän tích nhö sau: (6.5x1.2) vaø(4.5x1.2)meùt .Tyû soáù l2/l1=6.5/1.2 =5.416>2 (vaø 4.5/1.2=3.75) .Do ñoù baûn laøm vieäc theo phöông caïnh ngaén Ta tính toaùn cho moät thaønh vaø boá trí theùp cho caùc thaønh khaùc . 1.TAÛI TROÏNG TAÙC DUÏNG VAØ SÔ ÑOÀ TÍNH TOAÙN BAÛN THAØNH : Taûi troïng taùc duïng do aùp löïc nöôùc taùc duïng leân thaønh beå . Taûi troïng do nöôùc gaây ra phaân boá theo daïng hình tam giaùc Ta caét moät daûi baûn roäng 1 meùt theo phöông ngaén ñeå tính .Khi ñoù ta xem baûn nhö moät daàm coù 1 ñaàu ngaøm , ñaàu coøn laïi töïa ñôn . Aùp löïc nöôùc taïi ñaùy beå laø q=1.1x1000x1.2x1 =1320 kg/m. Hoaït taûi gioù : theo TCVN 2737 -1995 thì tænh Laâm Ñoàng thuoäc vuøng IA ,neân Wo=65kg/m2 , cao ñoä hoà nöôùc Z=23.4 meùt ®k= 1.3172. Tröôøng hôïp thaønh hoà chöùa nöôùc cuøng chòu gioù huùt laø nguy hieåm nhaát neân : theo TCVN 2737-1995 thì heä soá gioù huùt ( c ) ñöôïc xaùc ñònh c= -0.6 Taûi troïng gioù huùt Whuùt= -0.6x1.3172x65x1 = 51.37 kg/m . taûi gioù coù daïng phaân boá ñieàu. Sô ñoà tính nhö hình veõ sau: 2. TÍNH NOÄI LÖÏC BAÛN THAØNH : -Söû duïng baûng tra (baûng 4-1) saùch soå tay tính toaùn keát caáu cuûa thaày VUÕ MAÏNH HUØNG tra daàm moät ñaàu ngaøm , moät ñaàu töïa ñôn chòu taûi troïng daïng tam giaùc .Ta coù noäi löïc nhö sau: -Moment nhòp: Mnhòp = ==61.77 (kg.m) -Moment goái ngaøm: Mgoái = ==-135.966 (kg.m) 3. TÍNH TOAÙN VAØ BOÁ TRÍ THEÙP: *Theùp nhòp: A = ==0.01072 ®g =0.9946. Fa = ==0.42cm2 Ta choïn Fa=1.41 cm2 , boá trí ø6 a=200 . Kieåm tra haøm löôïng theùp m(%) = =0.217% ® ñaït. *Theùp goái: A == =0.01273 ®g =0.9881. Fa = == 0.92cm2 Ta choïn Fa=1.41 cm2 , boá trí ø6 a=200 . IV. TÍNH TOAÙN DAÀM BAÛN ÑAÙY: a.TÍNH DAÀM DN2: 1.SÔ ÑOÀ TRUYEÀN TAÛI TROÏNG TAÙC DUÏNG VAØO DAÀM DN2: Taûi do baûn ñaùy truyeàn vaøo daàm DN2 coù daïng hình thang , ta chuyeån veà daïng phaân boá ñeàu baèng coâng thöùc taûi troïng töông ñöông , xaùc ñònh baèng coâng thöùc , b= ==0.361 ptñ =(1 - 2b2 + b3)xgsxln =(1-0.261+0.047)x1520.6x3.25= =3884.814kg/m - Troïng löôïng baûn thaân daàm DN2 : g =1.1x2500x0.2x0.35 =192.5 kg/m Toång taûi troïng truyeàn vaøo daàm DN2: q = 192.5+3884.814=4077.314 kg/m 2.SÔ ÑOÀ TÍNH TOAÙN DAÀM D2: 3. TÍNH NOÄI LÖÏC DAÀM DN2 : Daàm DN2 coù tieát dieän gaàn baèng voái tieát dieän daàm DN3 neân ta coù theå xem sô ñoà tính nhö daàm ñôn giaûn Moment nhòp lôùn nhaát: Mmax===10320.7 kg.m Löïc caét lôùn nhaát: Qmax ===9173.957 kg 4. TÍNH TOAÙN VAØ BOÁ TRÍ THEÙP: Daàm choïn tieát dieän 20x35cm , lôùp baûo veä 3,5cm . Theùp chòu moment döông (nhòp): ho = h – abv = 35 - 3.5 = 31.5cm Mmax = 10320.7 kg.m A = = = 0.468 g = 0,5(1 +) = 0,6264 Fa = = = 18.687 cm2; Choïn 5f 22 (Fa =19 cm2) m == 2.92% > mmin Theùp chòu moment aâm (goái): Choïn 2f20>30%Fa=5.7cm2 Coát theùp ñai Löïc caét lôùn nhaát trong daàm: Qmax = 9173.957 kg -Kieåm tra ñieàu kieän haïn cheá veà löïc caét: Q < k0Rnbh0 (k0 = 0.35) k0Rnbh0 = 0,35 x 90 x 20 x 31.5 = 19845kg > Qmax Vaäy: Q < k0Rnbh0 (thoaû) Þ daàm ñuû kích thöôùc chòu löïc caét -Kieåm tra ñieàu kieän tính toaùn coát ñai: Q > k1Rkbh0 (k1 = 0.6) k1Rkbh0 = 0,6 x 7.5 x 20 x 31.5 = 2835kg < Qmax = 9173.957 kg Vaäy: Q > k1Rkbh0 Þ ta caàn tính toaùn coát ñai cho daàm. Löïc coát ñai phaûi chòu: qñ = = = 70.68 (Kg/cm) Choïn coát ñai F6, fa = 0.283cm2, hai nhaùnh ñai n = 2 Khoaûng caùch tính toaùn cuûa coát ñai: Ut = = = 144cm Khoaûng caùch cöïc ñaïi giöõa 2 coát ñai: Umax = = =24(cm) Khoaûng caùch caáu taïo cuûa coát ñai: Uct = min(h/3 vaø 15cm) = 11cm Vaäy ta boá trí coát ñai F6AII vôùi böôùc coát ñai U = 10cm. Taïi giöõa nhòp daàm ta ñaët coát ñai thöa hôn vôùi böôùc coát ñai U = 20cm. b.TÍNH DAÀM D 3: Choïn daàm 25x55cm 1/.Taûi troïng taùc duïng: - Troïng löôïng baûn thaân daàm: g1 = 2500 x1,1 x 0.25x0.55 = 378.13 (kg/m) - Taûi do saøn hoà nöôùc truyeàn vaøo coù daïng hình tam giaùc : qs = 1520.6 kg/m2, q2tñ = (5/8)x1520.6x = 1544.36 (kg/m) - Taûi do thaønh beå truyeàn vaøo: g3 = 2500 x1,1 x 0.08x1= 220 (kg/m) => Toång taûi taùc duïng leân daàm Ñ1 : Sq = g1+q2+g3+ = 220 + 1544.36 + 378.13 = 2142.49(kg/m) - Taûi taäp trung do daàm DN2 truyeàn vaøo P = 9173.957 kg 2/.Sô ñoà tính vaø Noäi löïc: - Moment lôùn nhaát ôûgoái : Mmin = - = -- =-14997.19kg.m - Löïc caét lôùn nhaát ôû goái: Qmax = + = + = 11550.07 kg - Moment lôùn nhaát ôû nhòp : Mmax = + = + =11225.52kg.m 3/.Tính coát theùp: Theùp chòu moment döông (nhòp): Choïn chieàu daøy lôùp baûo veä abv = 3.5cm. ho = h – abv = 55 - 3.5 = 51.5cm Mmax = 11225.52kg.m A = = = 0.16537 g = 0,5(1 +) = 0.909 Fa = = = 8.59cm2; Choïn 2f 18+1f22 (Fa =8.89 cm2) m == 0.69% > mmin Theùp chòu moment aâm (goái): Mmin = -14997.19 kg.m A = = = 0.22034 g = 0,5(1 +) = 0.8739 Fa = = = 11.9 cm2; Choïn 2f 20 + 3f 16(Fa =12.32cm2) m == 0.95% > mmin Coát theùp ñai Löïc caét lôùn nhaát trong daàm: Qmax = 11550.07 kg -Kieåm tra ñieàu kieän haïn cheá veà löïc caét: Q < k0Rnbh0 (k0 = 0.35) k0Rnbh0 = 0,35 x 90 x 25 x 51.5 = 40556.25kg > Qmax Vaäy: Q < k0Rnbh0 (thoaû) Þ daàm ñuû kích thöôùc chòu löïc caét -Kieåm tra ñieàu kieän tính toaùn coát ñai: Q > k1Rkbh0 (k1 = 0.6) k1Rkbh0 = 0,6 x 7.5 x 25 x 51.5 = 5793.57kg < Qmax Vaäy: Q > k1Rkbh0 Þ ta caàn tính toaùn coát ñai cho daàm. Löïc coát ñai phaûi chòu: qñ = = = 33.53 (Kg/cm) Choïn coát ñai F6, fa = 0.283cm2, hai nhaùnh ñai n = 2 Khoaûng caùch tính toaùn cuûa coát ñai: Ut = = = 30.38cm Khoaûng caùch cöïc ñaïi giöõa 2 coát ñai: Umax = = =64.58(cm) Khoaûng caùch caáu taïo cuûa coát ñai: Uct = min(h/3 vaø 15cm) = 18cm Vaäy ta boá trí coát ñai F6AII vôùi böôùc coát ñai U = 15cm. Taïi giöõa nhòp daàm ta ñaët coát ñai thöa hôn vôùi böôùc coát ñai U = 20cm. Tính coát treo taïi vò trí chòu löïc taäp trung : Löïc taäp trung töø daàm D2 truyeàn vaøo coù trò soá P = 9173.957 kg. Coát treo ñöôïc ñaët döôùi daïng coát ñai , dieän tích caàn thieát : Ftr === 3.99cm2 Duøng ñai f 6 coù soá nhaùnh laø 2 thì soá löôïng ñai caàn thieát laø : = 7ñai Vaäy ta choïn toång coäng laø 8 ñai , trong khoaûng (55-35)=20 cm . Boá trí moãi beân 4 ñai , böôùc ñai = 5cm