Thiết kế hồ nước mái

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ HỒ NƯỚC MÁI 1.Mặt bằng hồ nước: MẶT BẰNG BẢN NẮP MẶT BẰNG BẢN ĐÁY MẶT CẮT A – A Vật liệu sử dụng: Bê tông # 300 có Rn = 130 ( kG/cm2 ) Ra = 10 ( kg/cm2 ) Thép AI có Ra = 2300 (kG/cm2) AII có Ra = 2800 (kG/cm2) 2. Xác định sơ bộ kích thước tiết diện: 2.1. Kích thước tiết diện bản: Chọn chiều dày bản: hbn = trong đó: D = 0,8 – 1,4 hệ số phụ thuộc tải trọng ms = 40 – 45 đối với bản kê bốn cạnh l = cạnh ngắn của ô bản 2.1.1. Chiều dày bản nắp: Chọn : D = 0.8 ; m = 45 l = 6 m hbn = x 600 = 11cm Chọn hbn = 10 cm 2.1.2. Chiều dày bản đáy: Chọn : D = 1,4 ; m = 40 l =4 m hbđ = x 400 = 14cm Chọn hbn = 12 cm 2.1.3. Chiều dày bản thành: Chọn : D = 1,4 ; m = 40 l = 1.5 m hbt = x 150 = 7cm Chọn hbn = 10 cm 2.2. Kích thước tiết diện dầm: Tiết diện dầm: hd = x l ; bd = (1/2 -1/4 ) hd trong đó: m là hệ số phụ thuộc vào tính chất của khung và tải trọng m = 8 – 12 đối với dầm chính, khungmôt nhịp m = 12 – 20 đối vớ dầm phụ l = nhịp dầm 3. Tính tải trọng, tìm nội lực và thiết kế cốt thép: 3.1. Bản nắp: 3.1.1. Tải trọng: Tĩnh tải: g = 1800x0.02 + 1.3 x 1800 x 0.015 + 1.1 x 0.1 x 2500 = 353 (kG/m2) Hoạt tải p = 75 x 1.2 = 90 (kG/m2) Tổng tải: q = g + p = 443 (kG/m2) 3.1.2. Nội lực Tính theo sơ dồ đàn hồi Xét tỉ số: = = 1.5 < 2 à bản làm việc theo 2 phương Tổng tải tác dụng lên ô bản: P = q.l1.l2 = 443 x 4 x 6 = 10632 (kG) Momen nhịp: M1 = P x m91 = 10632 x 0.0207 = 220 (kGm) M2 = P x m92 = 10632 x 0.0133 = 141.4 (kGm) Momen gối: MI = P x k91 = 10632 x 0.0473 = 503 (kGm) MII = P x k92 = 10632 x 0.0303 = 322.15 (kGm) Tính thép: chọn a = 2 cm Tiết diện Mômen (kGm) ho (cm) A a Fa (cm2) Bố trí m (%) Nhịp 1 220 8 0.026 0.026 1.18 Þ8a150 0.4 Nhịp 2 141.4 8 0.017 0.017 0.78 Þ8a200 0.29 Gối 1 503 8 0.06 0.06 2.72 Þ10a150 0.32 Gối 2 322.15 8 0.038 0.038 1.72 Þ10a200 0.2 Lỗ thăm hồ nước: Xung quanh ta đặt thép gia cường sao cho Fa thay thế > 1.2Fa bị cắt Theo phương 6m, tại lỗ thăm ta có 4f8a200 (Fa = 1.132 cm2 ) bị cắt, do đó thay thế Fa = 1.2x 1.132 = 1.36 cm2 , chọn thay thế bằng 2f12 (Fa = 1.57 cm2) Theo phương cạnh 4m ta cũng chọn 2f12 (Fa = 1.57 cm2) 3.2. Dầm nắp (DN1) 200x400 , (DN2) 200x400: 3.2.1. Dầm nắp (DN1) 200x400 Sơ đồ tính: Dầm nắp tính toán như dầm đơn giản tựa lên các cột chịu tác dụng của tải trọng gồm: Tải trọng tác dụng lên dầm : Trọng lượng bản thân: gbt = 0.4 x 0.2 x 2500 x 1.1 = 220 (kG/m) Do bản nắp truyền vào: gbn1 = .gs. = .353. = 440 (kG/m) Tổng tải trọng tĩnh tác dụng lên dầm: G = 220 + 440 = 660 (kG/m) Hoạt tải truyền lên dầm: P = .q. =.90. = 110 (kG/m) Tổng tải trọng tác dụng lên dầm: Q = g + p = 660 + 110 = 770 (kG/m) Nội lực: M = = = 1540 ( kG.m ) Q = = = 1540 (kG) Tính cốt thép chọn a = 3.5 cm A = a = 0.044 Fa = Mômen ho (cm) A a Fa (cm2) Bố trí m% 1540 36.5 0.044 0.044 4.62 3 Þ14 0.6 Tính cốt đai: k1.Rk.b.ho = 0.6x10x20x36.5 = 4.38 T > Qmax Bê tông đủ khả năng chịu cắt: Þ6a200 3.2.2. Dầm nắp (DN2) 200x400 Sơ đồ tính: Tải trọng tác dụng lên dầm : Trọng lượng bản thân: gbt = 0.4 x 0.2 x 2500 x 1.1 = 220 (kG/m) Do bản nắp truyền vào: gbn1 = gs. .(1 - 2b2 + b3) = 353x2x(1 – 2x0.332 + 0.333) = 577.6 (kG/m) Tổng tải trọng tĩnh tác dụng lên dầm: G = 220 + 577.6 = 790 (kG/m) Hoạt tải truyền lên dầm: P = ps. .(1 - 2b2 + b3) = 90x2x(1 – 2x0.332 + 0.333) = 150 (kG/m) Tổng tải trọng tác dụng lên dầm: Q = g + p = 790 + 150 = 940 (kG/m) Nội lực: M = = = 1880 ( kG.m ) Q = = = 1880 (kG) Tính cốt thép chọn a = 3.5 cm A = a = 0.05 Fa = Mômen ho (cm) A a Fa (cm2) Bố trí m% 1880 36.5 0.05 0.05 1.7 3Þ14 0.6 Tính cốt đai: k1.Rk.b.ho = 0.6x10x20x36.5 = 4.38 T > Qmax Bê tông đủ khả năng chịu cắt: Þ6a200 3.3. Bản đáy: 3.3.1. Theo TTGH1: Tải trọng: Tĩnh tải: Cấu tạo d (cm) g (kg/m3) n gtt (kg/m2) Lớp cẻamic 1 2000 1.2 24 Vữa lót 2 2000 1.3 52 Bản BTCT 12 2500 1.1 330 Vữa trát trần 1.5 1800 1.3 35 Tổng 441 Hoạt tải: Trọng lượng cột nước cao 1.5m p = 1.1 x 1000 x 1.5 = 1650 (kG/m2) Tổng tải: q = g + p = 441 + 1650 = 2091 ( kG/m2) Nội lực: Sơ đồ tính: Xét tỉ số : = = 1.5 < 2 à bản làm việc theo 2 phương Tổng tải tác dụng lên ô sàn: P = q.l1.l2 = 2091 x 4 x 6 = 50184 (kG) Momen nhịp: M1 = P x m91 = 50184 x 0.0207 = 1038.8 (kGm) M2 = P x m92 = 50184 x 0.0133 = 667.4 (kGm) Momen gối: MI = P x k91 = 50184 x 0.0473 = 2373.7 (kGm) MII = P x k92 = 50184 x 0.0303 = 1520.5 (kGm) Tính thép: chọn a = 2 cm Tiết diện Mômen (kGm) ho (cm) A a Fa (cm2) Bố trí m Nhịp 1 1038.8 10 0.08 0.08 4.52 Þ10a150 0.43 Nhịp 2 667.4 10 0.05 0.05 2.83 Þ10a200 0.26 Gối 1 2373.7 10 0.18 0.18 10.2 Þ12a110 0.8 Gối 2 1520.5 10 0.11 0.11 6.21 Þ12a150 0.5 3.3.2. Theo TTGH2: Kiểm tra nứt của bản đáy: Theo TCVN 5574 – 1991, do sử dụng cốt thép AII và cấu kiện chịu áp lực của chất lỏng nên agh = 0.25 mm Khi tính với tải trọng dài hạn giảm đi 0.05 mm à agh = 0.2 mm Kiểm tra nứt theo điều kiện: an < agh Với an = K.C...( 70 – 20P ) K: hệ số phụ thuộc loại cấu kiện, cấu kiện chịu uốn K = 1 C: hệ số kể đến tác dụng của tải trọng dài hạn C = 1.5 : phụ thuộc tính chất bề mặt cốt thép Thép thanh tròn trơn = 1.3 Thép thanh có gân = 1 Ea = 2.1x106 kG/cm2 : modun đàn hồi trong cốt thép chịu kéo = 2600 kG/cm2 : ứng sất trong cốt thép chịu kéo P = 100 = 100 : tỉ số phần trăm tiết diện cốt thép d : đường kính cốt thép dọc chịu kéo an = 1*1.5*1.3*(70-20*) = 0.13 (mm) < 0.2 (mm ) à thoả điều kiện 3.4. Dầm bản đáy: 3.4.1. Dầm đáy 1 (DĐ1) 250x500: Sơ dồ tính: Dầm đáy tính như dầm đơn giản gối hai đầu cột: chọn a = 3.5cm => ho = 46.5 cm. Tải trọng tác dụng lên dầm : Trọng lượng bản thân: gbt = 0.25 x 0.5 x 2500 x 1.1 = 344 (kG/m) Do bản đáy truyền vào: gbd = .gs. = .441. = 550 (kg/m) Tổng tĩnh tải: q = 344 + 550 = 894 (kg/m) Hoạt tải truyền lên dầm: P = .ps. =.1650. = 2060 (kG/m) Tổng tải trọng tác dụng lên dầm: Q = g + p = 894 + 2060 = 2954 (kG/m) Sơ đồ tính Biểu đồ momen Biểu đồ lực cắt Nội lực: M = = = 5900 ( kG.m ) Q = = = 5900 (kG) Tính cốt thép chọn a = 3.5 cm A = a = 0.05 Fa = Mômen ho (cm) A a Fa (cm2) Bố trí m% 5900 46.5 0.084 0.084 4.54 3Þ16 0.6 Tính cốt đai: k1.Rk.b.ho = 0.6x10x20x46.5 = 6.9 T > Qmax Bê tông đủ khả năng chịu cắt: Þ8a150 bố trí đoạn l/4 nhịp dầm. 3.4.2. Dầm đáy 2 (DĐ2) 250x500: Sơ đồ tính Tải trọng tác dụng lên dầm Trọng lượng bản thân: gbt = 0.25 x 0.5 x 2500 x 1.1 = 344 (kg/m) Do bản đáy truyền vào: gbd = gs..( 1-2b2+b3 ) = 441 x x (1 - 2x0.332+0.333) = 720 (kG/m) Tổng tĩnh tải: g = 720 + 344 = 1064 (kG/m) Hoạt tải bản đáy truyền lên dầm: P = ps. .( 1-2b2+b3 ) = 1650x2x(1 - 2x0.332+0.333) = 2700 (kG/m) Tổng tải trọng tác dụng lên dầm: q = g + p = 1064 + 2700 = 3764 (kG/m) Nội lực : Mmax = = = 7530 ( kG.m ) Qmax = = = 7530 ( kG.m ) Sơ đồ tính Biểu đồ momen Biểu đồ lực cắt Tính thép: A = a = 0.1 Fa = Mômen ho A a Fa Bố trí m% 753000 46.5 0.1 0.1 5.4 3Þ16 0.57 Tính cốt đai: k1.Rk.b.ho = 0.6x10x20x46.5 = 6.9 T < Qmax Chọn khoảng cách giữa các cốt đai theo uct = h/3 = 550/3 = 183 cm Chọn u = 150cm => qđ = = = 67.92 kG Khả năng chịu cắt giữa cốt đai và bê tông: Qdb = (8.Rk.b.ho2.qd)1/2 = (8x10x25x46.52x67.92)1/2 = 17.2 T > Qmax Chọn cốt đai Þ8a150 bố trí đoạn L/4 nhịp dầm. 3.5. Bản thành: Bản thành có l/h > 2 à bản thuộc loại dầm , cắt 1m theo phương cạnh ngắn Sơ đồ tính Tải trọng tác dụng lên bản thành: Aùp lực nước: ptt = n* g* h = 1.1*1000*1.5 = 1650( kG/m2) Gió hút: W = wc* n* k* c, = 83*1.3*1.394*0.6 = 90 (kG/m2 ) (hồ nước đặt ở độ cao là 34m) Dùng phương pháp cơ học kết cấu để tính nội lực: - Moomen tại gối: Mg = + = + = 397.5 (kGm) - Mômen tại nhịp: Mnh = + = + = 124.7 (kGm) Tính thép: chọn a = 2cm A = a = F = Tiết diện Mômen(kGm) ho A a Fa Bố trí m% Gối 397.5 8 0.048 0.048 2.2 Þ10 a150 0.22 Nhịp 124.7 8 0.015 0.015 0.7 Þ 10a150 0.17