Thiết kế tổng quan về hồ nước mái

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN HỒ NƯỚC MÁI 5.1 Kích thước hồ nước mái : Hồ nước mái đặt tại cao trình sàn tầng kỷ thuật ,có kích thước 5.2 Tải trọng tác dụng 5.2.1 Xác định sơ bộ kích thước tiết diện dầm Chiều cao hd được chọn sơ bộ theo công thức : Trong đó: ld - nhịp dầm đang xét m - hệ số phụ thuộc vào tính chất của khung và tải trọng Chiều rộng tiết diện dầm chọn trong khoảng : Vậy kích thước dầm chọn như sau : Bảng 5.1 – kích thước sơ bộ tiết diện dầm STT Loại dầm Kí hiệu Nhịpdầm ld (m) Hệ số m Chiều cao hd (cm) Bề rộng (cm) Chọn tiết diện (cm)(cm) 1 Dầm nắp D1 3.6 12 30 15 20 30 2 D2 4.6 12 38 19 20 30 3 Dầm đáy D3 3.6 12 30 15 20 40 4 D4 4.6 12 38 19 20 40 Chiều dày bản phụ thuộc vào nhịp và tải trọng tính toán , chọn sơ bộ chiều dày hb theo công thức Trong đó : m = 40 45 -bản kê 4 cạnh D =0.8 1.4 - hệ số phụ thuộc vào tải trọng độ dài cạnh ngắn Bảng 5.2 Kích thước sơ bộ chiều dày bản nắp, bản thành và bản đáy Loại bản Cạnh ngắn (m) Cạnh dài (m) Tỉ số Loại sàn Hệ số m Hệ số D Chiều dày hb(cm) Bản nắp 3.6 4.6 1.27 Bản kê 4 cạnh 40 0.8 8 Bản thành 2 3.6 1.8 Bản kê 4 cạnh 40 1.2 12 2 4.6 2.3 Bản loại dầm 30 1.2 12 Bản đáy 3.6 4.6 1.27 Bản kê 4 cạnh 40 1.4 14 5.2.2 Xác định tải trọng tác dụng Các bộ phận Tỉnh tải Hoạt tải sữa chửa (daN/m) Các lớp cấu tạo d (cm) (daN/m3) n b (m) g (daN/m) Ptc (daN/m2) n Ptt (daN/m2) Bản nắp Lớp vữa láng 2 1800 1.2 1 43.2 75 1.3 97.5 393.1 Bản BTCT 8 2500 1.1 1 220 Lớp vữa trát 1.5 1800 1.2 1 32.4 Tổng 295.6 Các bộ phận Tỉnh tải Hoạt tải sữa chửa (daN/m2) Các lớp cấu tạo d (cm) (daN/m3) n b (m) g (daN/m2) Ptc (daN/m2) n Ptt (daN/m2) Bản đáy Lớp gạch men 1 2000 1.2 1 24 Trọng lượng nước: (daN/m2) 2354.6 Lớp vữa láng 2 1800 1.2 1 43.2 Bản BTCT 14 2500 1.1 1 385 Lớp vữa trát 1.5 1800 1.2 1 32.4 Tổng 484.6 Bản thành Lớp vữa láng 2 1800 1.2 1 43.2 Gío hút W=wcnkc’(daN/m2) Bản BTCT 12 2500 1.1 1 330 Lớp vữa trát 1.5 1800 1.2 1 32.4 Áp lực nuớc: (daN/m2) Tổng 405.6 -Áp lực nước : (daN/m2) - Gío hút : W= wcnkc’= (daN/m2) 5.3 Tính bản nắp và bản đáy 5.3.1 Sơ đồ tính Sơ đồ tính toán của các ô bản Bản nắp : hd = 300 mm 3hb = 3.80= 24 mm Bản đáy : hd = 400 mm 3hb = 3.140 = 420 mm Xem bản liên kết với các dầm là liên kết ngàm,ứng với ô bản thứ 9 trong 11 ô bản . Bản thuộc bản kê 4 cạnh Cắt một dải bản rộng 1m theo 2 phương cạnh ngắn và cạnh dài để tính toán. 5.3.2 Xác định nội lực Momen dương lớn nhất giữa nhịp: Với : Trong đó: g - tỉnh tải ô bản đang xét P - hoạt tải ô bản đang xét mi1(2) –kí tự i là số hiệu ô bản đang xét,ki tự 1(2) là thứ tự ô bản đang xét.Theo bảng 3.9 các ô bản có 4 cạnh là ngàm nên thuộc ô bản số9,do đó i=9 Mômen âm lớn nhất trên gối: Với: Trong đó: P - Tổng tải trọng tác dụng lên ô bản Các hệ số tra bảng phụ thuộc vào tỉ số Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 5.3 Ô bản Kích thước Tỉ số l2/l1 Các hệ số l1(m) l2(m) m11 m12 m91 m92 k91 k92 Bản nắp 3.6 4.6 1.27 0.0446 0.0275 0.0207 0.0128 0.0474 0.0292 Bản đáy 3.6 4.6 1.27 0.0446 0.0275 0.0207 0.0128 0.0474 0.0292 Ô bản gb ( (daN/m2) ptt (daN/m2) p’ (daN) p” (daN) p (daN) Gía trị momen M1 M2 MI MII Bản nắp 295.6 97.5 807.3 5702.4 6509.7 154 95.2 308.6 190 Bảnđáy 484.6 1870 15483 23508 38992 11177 726.6 1848 1138 5.3.3 Tính toán và bố trí cốt thép Ô bản được tính theo cấu kiện chịu uốn, bố trí cốt đơn Giả thiết a = 2 cm -khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bêtông chịu kéo b=100 cm - bề rộng tính toán của tiết diện Chiều cao làm việc của bản :h0 =h-a =8-2=6 (cm) Vật liệu: Bêtông Mác 300 Cốt thép CІ Rn (daN/cm2) Rk (daN/cm2) Eb (daN/cm2) Ra (daN/cm2) Ra’ (daN/m2) Ea (daN/cm2) 130 10 2.9x105 0.85 2300 2300 2.1x106 Tính: Kiểm tra điều kiện Từ đó tính Diện tích cốt thép: Kiểm tra hàm lượng cốt thép theo điều kiện: Trong đó: (lấy theo bảng 15 TCVN 5574;1991) Chú ý :Đối với bản sàn hàm lượng cốt thép hợp lý là Kết quả tính toán cốt thép được trình bày trong bảng 5.4 Bảng 5.4 Kết quả tính toán cốt thép trong bản nắp và bản thành Ký hiệu Giá trị momen (daNm) b cm h cm A Fatt (cm2) Chọn thép % minmax Ф (mm) a (cm) Fachon (cm2) BẢN NẮP 154 100 6 0.0329 0.983 1.14 6 200 1.7 0.28 thỏa 95.2 100 6 0.0203 0.989 0.69 6 200 1.7 0.28 thỏa 308.6 100 6 0.0659 0.965 2.31 6 140 2.26 0.3 thỏa 190 100 6 0.0405 0.979 1.40 6 200 1.7 0.28 thỏa BẢN ĐÁY 1177 100 12 0.0628 0.967 4.40 10 200 4.71 0.39 thỏa 726.6 100 12 0.0388 0.980 2.68 8 200 3.018 0.25 thỏa 1848 100 12 0.0981 0.948 7.00 10 120 7.06 0.58 thỏa 1138 100 12 0.0607 0.968 4.25 10 200 4.71 0.39 thỏa 5.3.4 Kiểm tra nứt bản đáy hồ nước mái ( theo trạng thái giới hạn thứ hai) Theo tiêu chuẩn TCVN 5574-1991: an < angh angh = 0.25 mm Trong đó : angh - khe nứt giới hạn k=1 - cấu kiện chịu uốn C = 1.5 hệ số kể đến tác dụng tải trọng dài hạn = 1 hệ số ảnh hưởng bề mặt thanh thép Ea - mođun đàn hồi của thép (kG/cm2) d - đường kính thép chịu lực - hàm lượng thép chịu lực ; ; ; ; Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 5.5 Bảng 5.5 -Kiểm tra bề rộng khe nứt bản đáy Kiểm tra nứt theo trạng thái giới hạn thứ hai Ô bản Momen (daNm) Mtc (daNm) h0 (cm) Fa (cm2) A Z1 (cm) (daN/cm2) an Kiểm tra Bản nắp M1 154 6.5 1.14 0.0329 0.983 6.400 2110 3.8 0.209 thỏa M2 95.2 6.5 0.69 0.0203 0.989 6.428 2146 2.3 0.217 thỏa MI 308.6 6.5 2.31 0.0659 0.965 6.272 2129 7.7 0.198 thỏa MII 190 6.5 1.40 0.0405 0.979 6.363 2132 4.6 0.209 thỏa Bản đáy M1 1177 12.5 4.40 0.0628 0.967 12.08 2214 15.7 0.199 thỏa M2 726.6 12.5 2.68 0.0388 0.980 12.25 2213 10.06 0.22 thỏa MI 1848 12.5 7.00 0.0981 0.948 11.85 2227 11.6 0.25 thỏa MII 1138 12.5 4.25 0.0607 0.968 12.1 2212 15.7 0.24 thỏa 5.4 Tính dầm nắp và dầm đáy 5.4.1 Dầm nắp a.Tải trọng : Hình 5.1 – Sơ đồ truyền tải Dầm D1 : - Trọng lượng bản thân dầm : (daN/m) - Do bản nắp: (daN/m) - Tổng tải trọng : (daN/m) Dầm D2 : - Trọng lượng bản thân dầm (daN/m) - Do bản nắp: (daN/m) - Tổng tải trọng : (daN/m) b. Xác định nội lực Momen lớn nhất tại nhịp : (daNm) (daN) c. Tính toán cốt thép Bêtông mác 250 Rn= 110 (daN/cm2) Cốt thép : -cốt dọc : CII, Ra = 2600 (daN/cm2) - cốt đai : CI ( = 6 mm) ; Rad = 1600 (daN/cm2) Tính: Kiểm tra điều kiện Từ đó tính Diện tích cốt thép: (cm2) Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 5.6 Bảng 5.6 Kết quả tính toán cốt thép dầm nắp Dầm Tiết diện M (daNm) h0 A As(tính) (cm2) As(chọn) (cm2) D1 Nhịp 983.7 22.5 0.074 0.077 1.732 ; 2.262(cm2) D2 Nhịp 1846.9 22.5 0.140 0.151 3.40 ; 4.617(cm2) 5.4.2 Dầm đáy a. Tải trọng Sơ đồ truyền tải Tải trọng tác dụng : Dầm D3 : - Trọng lượng bản thân dầm : (daN/m) - Do bản đáy: (daN/m) - Tổng tải trọng : (daN/m) Dầm D4: -Trọng lượng bản thân dầm (daN/m) -Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo bản thành g = 405.6 (daN/m) - Do bản đáy : = 3193 (daN/m) -Tổng tải trọng : (daN/m) b. Xác định nội lực Momen lớn nhất tại nhịp : (daNm) (daN) c. Tính toán cốt thép Bêtông mác 250 Rn= 110 (daN/cm2) Cốt thép : -cốt dọc : CII, Ra = 2600 (daN/cm2) - cốt đai : CI ( = 6 mm) ; Rad = 1600 (daN/cm2) Tính: Kiểm tra điều kiện Từ đó tính Diện tích cốt thép: (cm2) Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 5.6 Bảng 5.7 Kết quả tính toán cốt thép dầm đáy Dầm Tiết diện M (daNm) h0 (cm) A As(tính) (cm2) As(chọn) (cm2) D3 Nhịp 4646 37.5 0.127 0.136 5.11 5.561 (cm2) D4 Nhịp 10098 37.5 0.276 0.330 11.4 11.407(cm2) Tính toán cốt đai: = 8781 (daN) Chọn cốt đai : 6 ; n = 2 ; u = 150 (mm) ; Rađ = 2000 (daN/cm2) (daN) Vì QQđb nên cốt đai chọn đủ chịu lực cắt. 5.5 Tính bản thành 5.5.1 Sơ đồ tính Tính như cấu kiện chịu nén lệch tâm ( kể đến lực dọc N do bản TLBT bản thành .Nhưng để đơn giản b,bỏ qua N và nội lực được tính như cấu kiện chịu uốn. Vì l/h = 4.6/2 = 2.32 nên bản thành hồ nước được tính như bản dầm, cắt một dải bản rộng 1m để tính . Hình 5.5- Sơ đồ tính bản thành 5.5.2 Tải trọng tác dụng -Áp lực nước : (daN/m2) - Gío hút : W= wcnkc’= (daN/m2) 5.5.3 Tính nội lực Tính bản thành theo trường hợp nguy hiểm nhất khi chịu áp lực nước Và áp lực gió hút tại cao độ 35,2m : - Momen do gió hút : (daNm) (daNm) - Momen do áp lực nước : (daNm) 5.5.4 Tính cốt thép bản thành Bản thành được tính theo cấu kiện chịu uốn Giả thiết a = 2 cm -khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bêtông chịu kéo b=100cm - bề rộng tính toán tiết diện Chiều cao làm việc của bản thành : h0 = 12-2 = 10 (cm) Vật liệu: Bêtông Mác 250 Cốt thép CІ Rn (daN/cm2) Rk (daN/cm2) Eb (daN/cm2) Ra (daN/cm2) Ra’ (daN/m2) Ea (daN/cm2) 110 8.8 2.65x105 0.85 2000 2000 2.1x106 Tính: Kiểm tra điều kiện Từ đó tính Diện tích cốt thép: (cm2) Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 5.7 Bảng 5.7 Kết quả tính toán cốt thép bản thành Ký hiệu Giá trị momen (daNm) b cm h cm A Fatt (cm2) Chọn thép % minmax Ф (mm) a (cm) Fachon (cm2) BẢN THÀNH 283 100 10 0.021 0.989 1.24 6 200 1.7 0.28 thỏa 623.35 100 10 0.048 0.975 2.78 8 200 3.018 0.25 thỏa 5.6 Kiểm tra nứt bản thành hồ nước mái Theo tiêu chuẩn TCVN 5574-1991: an < angh angh = 0.25 mm Trong đó : angh - khe nứt giới hạn k=1 - cấu kiện chịu uốn C = 1.5 hệ số kể đến tác dụng tải trọng dài hạn = 1 hệ số ảnh hưởng bề mặt thanh thép Ea - mođun đàn hồi của thép (kG/cm2) d - đường kính thép chịu lực - hàm lượng thép chịu lực ; ; ; ; Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 5.5 Kiểm tra nứt theo trạng thái giới hạn thứ hai Ô bản Momen (daNm) Mtc (daNm) h0 (cm) Fa (cm2) A Z1 (cm) (daN/cm2) an (mm) Kiểm tra Bản Nhịp 283 10.5 1.24 0.021 0.989 9.89 2307 3.4 0.23 thỏa Gối 625.35 10.5 2.78 0.048 0.975 9.75 2307 5.6 0.25 thỏa