Tìm hiểu thiết kế hồ nước mái

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ HỒ NƯỚC MÁI 1.Mặt bằng hồ nước: 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 = 5 m hbđ = x 500 = 17cm Chọn hbn = 15 cm 2.1.3. Chiều dày bản thành: Chọn : D = 1,4 ; m = 40 l = 1.8 m hbt = x 180 = 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 = 1.2 x 1800 x 0.035 + 1.1 x 0.1 x 2500 = 350.5 (kG/m2) Hoạt tải p = 75 x 1.3 = 97.5 (kG/m2) Tổng tải: q = g + p = 448 (kG/m2) 3.1.2. Nội lực Tính theo sơ dồ đàn hồi Xét tỉ số: = = 1.2 < 2 à bản làm việc theo 2 phương Tổng tải tác dụng lên ô bản: P = q.l1.l2 = 448 x 5 x 6 = 13440 (kG) Momen nhịp: M1 = P x m11 = 13440 x 0.0309 = 415 (kGm.m) M2 = P x m12 = 13440 x 0.0214 = 288 (kGm.m) Momen gối: MI = P x k21 = 13440 x 0.0703 = 945 (kGm.m) MII = P x k22 = 13440 x 0.0488 = 656 (kGm.m) Tiết diện Mômen ho A g Fa Bố trí Fachọn m Nhịp 1 415 8.5 0.04 0.98 2.17 Þ6a120 2.40 1.11 Nhịp 2 288 8.5 0.03 0.98 1.50 Þ6a150 1.90 1.27 Gối 1 945 8.5 0.1 0.95 5.10 Þ8a100 5.00 0.98 Gối 2 656 8.5 0.07 0.96 3.48 Þ8a140 3.60 1.03 Lỗ thăm hồ nước: Xung quanh ta đặt thép gia cường sao cho Fa thay thế > 1.2Fa bị cắt Theo phương 10m, tại lỗ thăm ta có 4f6a120 (Fa = 1.132 cm2 ) bị cắt, do đó thay thế Fa = 1.2x 1.132 = 1.36 cm2 , chọn thay thế bằng 2f10 (Fa = 1.57 cm2) Theo phương cạnh 6m ta cũng chọn 2f10 (Fa = 1.57 cm2) 3.2. Dầm nắp (DN) 300x600 : Sơ đồ tính: Tải trọng tác dụng lên dầm : Trọng lượng bản thân: gbt = ( 0.6 – 0.1 )x 2500 x 0.3 x 1.1 = 413 (kg/m) Do bản nắp truyền vào: = l1/2l2 = 6 / 2x10 = 0.3 gbn = qbn.l.(1-22+3) = 448 x 6 x ( 1 – 2x0.32 + 0.33 ) = 2132 (kg/m) Tổng tải trọng q = 413 + 2132 = 2545 (kg/m) Nội lực: M = ql2 / 8 = 2545x102 / 8 = 31813 ( kg.m ) Q = ql/2 = 2545x10 / 2 = 12725 (kg) Tính cốt thép: Cốt dọc: Mômen ho A g Fa Fachọn Bố trí m% 31813 55 0.27 0.839 24.61 8Ỉ20 25.134 1.52 Cốt đai: Chọ đai f8 ( 2 nhánh) u = 15 (cm) Qđb = 2 = 2 = 26479 (kg) Qdb > Qmax = 12725 (kg) Tính cốt đai không cần tính cốt xiên Tính bước đai Umax = 1.5 x Rk x b x h20 / Q = 1.5 x 10 x 30 x 552 / 12725 = 107 (cm) Bố trí cốt đai f8 u = 15cm ở đoạn cách gối L /4 f8 u = 25cm ợ đoạn giữa nhịp 3.3. Bản đáy: 3.3.1. Theo TTGH1: Tải trọng: Tĩnh tải: Cấu tạo d (cm) g (kg/m3) n gtt (kg/m2) Gạch men 1 1800 1.1 19.8 Vữa lót 2 1800 1.3 46.8 Lớp chống thấm 5 2200 1.3 143 Bản BTCT 15 2500 1.1 412.5 vữa tô 1.5 1800 1.3 35.1 Tổng 657.2 Hoạt tải: Trọng lượng cột nước cao 1.5m p = 1.2 x 1000 x 1.5 = 1800 (kG/m2) Tổng tải: q = g + p = 657 + 1800 = 2457 ( kG/m2) Nội lực: Sơ đồ tính: Xét tỉ số : = = 1.2 < 2 à bản làm việc theo 2 phương Tổng tải tác dụng lên ô sàn: P = q.l1.l2 = 2457 x 5 x 6 = 73710 (kG) Momen nhịp: M1 = P x m11 = 73710 x 0.0204 = 1504 (kGm.m) M2 = P x m12 = 73710 x 0.0142 = 1047 (kGm.m) Momen gối: MI = P x k21 = 73710 x 0.0468 = 3450 (kGm.m) MII = P x k22 = 73710 x 0.0325 = 2396 (kGm.m) Tiết diện Mômen ho A g Fa Bố trí Fachọn m Nhịp 1 1504 13.5 0.06 0.97 5.01 Þ8a100 5 0.37 Nhịp 2 1047 13.5 0.04 0.98 3.45 Þ8a150 3.4 0.25 Gối 1 3450 13.5 0.15 0.92 9.91 Þ10a80 9.8 0.73 Gối 2 2396 13.5 0.1 0.95 6.70 Þ10a120 6.5 0.48 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) 300x600: Sơ dồ tính: Tải trọng tác dụng lên dầm Trọng lượng bản thân: gbt = (0.6 – 0.15 ) x 0.3 x 2500 x 1.1 = 372 (kg/m) Do bản đáy truyền vào: gbd = qbd.l.( 1-2b2+b3 ) / 2 = 2457 x 5 x (1 - 2x0.4172+0.4173) / 2 = 4452 (kg/m) Tổng tải: q = 4824 (kg/m) Sơ đồ tính Biểu đồ momen Biểu đồ lực cắt Tính cốt dọc: Tiết diện Mômen ho A g Fa Bố trí Fachọn m% Nhịp 7910 55 0.07 0.965 5.32 2Þ20 6.28 0.38 Gối 15820 55 0.13 0.928 11.07 2Þ18+2Þ20 11.37 0.69 Tính cốt đai: Chọn f8 (2 nhánh) u = 15 (cm) Qdb = 2 = 2x = 26479 (kg) à Qdb > Qmax = 15820 (kg) Tính cốt đai không cần tính cốt xiên Tính bước đai: umax = 1.5xRkxbxh20/Q = 1.5x10x30x552/15820 = 86 (cm) Bố trí đai f8 u = 150 ở đoạn cách gối L/4 f8 u = 250 ở đoạn giữa nhịp 3.4.2. Dầm đáy 2 (DĐ2) 300x800: Sơ đồ tính Tải trọng tác dụng lên dầm Trọng lượng bản thân: gbt = (0.8 – 0.15 ) x 0.4 x 2500 x 1.1 = 715 (kg/m) Do bản đáy truyền vào: gbd = qbd.l.( 1-2b2+b3 ) = 2457 x 5 x (1 - 2x0.4172+0.4173) = 8904 (kg/m) Tổng tải: q = 9619 (kg/m) Sơ đồ tính Biểu đồ momen Biểu đồ lực cắt Tính cốt dọc: Tiết diện Mômen ho A g Fa Bố trí Fachọn m% Nhịp 26290 75 0.09 0.953 13.14 5Þ18 12.73 0.57 Gối 46290 75 0.16 0.913 24.13 5Þ25 24.55 1.09 Tính cốt đai: Chọn đai f8 (2 nhánh) u = 15 (cm) Qdb = = 2x = 41694 (kg) à Qdb > Qmax = 38970 (kg) Tính cốt đai không cần tính cốt xiên Tính bước đai umax = 1.5x10x40x752/38970 = 86.6 (cm) Bố trí đai f8 u = 150 ở đoạn cách gối L/4 f8 u = 250 ở đoạn giữa nhịp 3.4.3. Dầm đáy 3 (DĐ3) 400x1000: Sơ đồ tính Tải trọng tác dụng lên dầm (1000x400) Trọng lượng bản thân: gbt = (1 – 0.15 ) x 0.4 x 2500 x 1.1 = 935 (kg/m) Do bản đáy truyền vào: gbd =5 qbd.l/16= 5x2457 x 5/16= 3839 (kg/m) Lực tập trung do dầm D2 truyền vào 23540 (kg) Tổng tải: q = 4774 (kg/m) Biểu đồ momen Biểu đồ lực cắt Tính cốt dọc: Tiết diện Mômen ho A g Fa Bố trí Fachọn m% Nhịp 53480 95 0.11 0.939 21.40 7Ỉ20 21.99 0.58 Gối 77540 95 0.17 0.909 32.06 4Ỉ20+4Ỉ25 32.20 0.85 Tính cốt đai: Chọn đai f8 (2 nhánh) u = 15 (cm) Qdb = = 2x = 52812 (kg) à Qdb > Qmax = 40640 (kg) Tính cốt đai không cần tính cốt xiên Tính bước đai umax = 1.5x10x40x952/40640 = 133.4 (cm) Bố trí đai f8 u = 150 ở đoạn cách gối L/4 f8 u = 250 ở đoạn giữa nhịp Tính cốt treo Lực tập trung tác dụng lên dầm 23540 (kg) Cốt treo được đặt dưới dạng cốt đai Diện tích cần thiết Ftr = P/Ra = 23540/(0.8x1800) = 16.4 cm2 Dùng đai f8 hai nhánh thì số lượng đai cần thiết là 16.4/(2x0.503) = 17 đai à chọn 18 đai, mỗi bên 9 đai Bố trí đai nằm trong đoạn l = hdc – hdp = 20 cm 3.4.4. Dầm đáy 4 (DĐ4) 400x1100 : Sơ đồ tính Tải trọng tác dụng lên dầm (1100x400) Trọng lượng bản thân: gbt = (1.1 – 0.15 ) x 0.4 x 2500 x 1.1 = 1444 (kg/m) Do bản đáy truyền vào: gbd =5 qbd.l/16= 5x2457 x 5/16= 3839 (kg/m) Lực tập trung do dầm D2 truyền vào 38970 (kg) Tổng tải: q = 5283 (kg/m) Biểu đồ momen Biểu đồ lực cắt Tính cốt dọc: Tiết diện Mômen ho A g Fa Bố trí Fachọn m % Nhịp 75310 105 0.13 0.929 27.56 4Ỉ20+4Ỉ25 32.20 0.77 Gối 101900 105 0.14 0.923 37.55 4Ỉ20+6Ỉ25 42.00 1.00 Tính cốt đai: Chọn đai f8 (2 nhánh) u = 15 (cm) Qdb = = 2x = 52812 (kg) à Qdb > Qmax =51400 (kg) Tính cốt đai không cần tính cốt xiên Tính bước đai umax = 1.5x10x40x1052/51400 = 128.9 (cm) Bố trí đai f8 u = 150 ở đoạn cách gối L/4 f8 u = 250 ở đoạn giữa nhịp Tính cốt treo Lực tập trung tác dụng lên dầm 38970 (kg) Cốt treo được đặt dưới dạng cốt đai Diện tích cần thiết Ftr = P/Ra = 38970/(0.8x1800) = 27.1 cm2 Dùng đai f8 hai nhánh thì số lượng đai cần thiết là 27.1/(2x0.503) = 27 đai à chọn 28 đai, mỗi bên 14 đai Bố trí đai nằm trong đoạn l = hdc – hdp = 30 cm 3.5. Bản thành: Bản thành có l2/l1 > 2 à bản thuộc loại dầm , cắt 1m theo phương cạnh ngắn Sơ đồ tính Tải trọng : Tĩnh tải Cấu tạo d (cm) g (kg/m3) n gtt (kg/m2) Gạch men 1 1800 1.1 19.8 Vữa lót 2 1800 1.3 46.8 Lớp chống thấm 5 2200 1.3 143 Bản BTCT 10 2500 1.1 275 vữa tô 1.5 1800 1.3 35.1 Tổng 519.7 Hoạt tải ptt = n* g* h = 1,2*1000*1.6 = 1920( kg/m2) Gió hút W = wc* n* k* c, = 83*1.3*1.555*0.6 = 101 (kg/m2 ) Tiết diện Mômen(kgm.m) ho A g Fa Fachọn Bố trí m% Gối 335 8.5 0.036 0.98 1.43 1.89 Þ6 a150 0.22 nhịp 172 8.5 0.018 0.99 0.73 1.42 Þ 6a200 0.17