Tình hình tính toán hồ nước mái

CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN HỒ NƯỚC MÁI I.THIẾT KẾ HỒ NƯỚC MÁI 1. Vật liệu Bê tông mác 250 có: Rn=110(KG/cm2) , Rk=8.8(KG/cm2) Cốt thép: Loại CI có: Ra=2000(KG/cm2) Loại CII có: Ra=2600(KG/cm2) Kích thước hồ nươc mái l*b*h =5.5*4*1.5 thể tích hồ nươc V= 5.5*4*1.5=33(m3) 2. Thiết kế bản nắp 2.1. Cấu tạo bản nắp 2.2. Xác định bề dày bản nắp Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm nắp Chiều cao dầm hd Bề rộng dầm bd = (0.25-0.5)hd l: nhịp dầm m=8-12 đối với dầm chính hoặc khung 1 nhịp chọn bd*hd =(20*30) cm Sơ bộ chọn: hbn = D=0.8->1.4 hệ số kinh nghiệm phụ thuộc vào hoạt tải sử dụng m=40-45 đối vối bản kê l1 chiều dài cạnh ngắn của ô bản hbn =8(cm) 2.3. Tải trọng tác dụng lên bản nắp Tĩnh tải STT Các lớp cấu tạo Chiều dày (m) g (kG/m3) hệ số độ tin cậy n gtt(kG/m2) 1 Vữa xi măng cát 0,02 2000 1,3 46.8 2 Bản BTCT 0,08 2500 1,1 220 3 Vữa trát 0,015 1800 1,3 35.1 Tổng tĩnh tải : gbntt = 301.9 (kg/m2) 2.4. Hoạt tải Hoạt tải sửa chữa: P = 75(kG/m2 ), n = 1.3 pbn = 97.5(kG/m2). Tổng tải trọng tác dụng lên bản nắp qbn = gbn + pbn = 301.9+97.5=399.4(KG/m2). 2.5. Tính toán nội lực và bố trí cốt thép * Sơ đồ tính Bản nắp tính như bản sàn. Xét đến tỉ số =1.375 < 2. Điều kiện liên kết : -> ngàm Nên bản nắp làm việc theo 2 phương, 4 cạnh liên kết ngàm. * Tính nội lực Tính theo sơ đồ đàn hồi Momen dương lớn nhất ở giữa bản M1 = mi1P M2 = mi2P Trong đó: mi1, mi2 – hệ số trang bảng. Dựa vào tỉ số: P = qbn LẬP BẢNG TÍNH Sơ đồ ld/ln Các hệ số tra bảng P (kG) Momen (kG.m) 1.375 m91=0.021 m92 =0.0111 k91 =0.04745 k92 =0.0251 8786.8 M1=184.5 M2=97.5 MI=416.9 MII=220.5 * Tính toán và bố trí cốt thép Chọn: a = 1.5cm => ho = h – a = 8 – 1.5 = 6.5cm Các công thức tính toán ; a = 1 - Fa = ; m% = Kết quả tính toán được tóm tắc trong bảng sau Momen(KGm) A a Fa(cm2) Fachọn m% M1 184.5 0.04 0.041 1.45 f6a190 0.23 M2 97.5 0.021 0.021 0.76 f6a190 0.23 MI 416.9 0.09 0.094 3.36 f8a140 0.55 MII 220.5 0.047 0.048 1.74 f8a140 0.55 * Bố trí thép xem bản vẽ 3. Thiết kế bản đáy ù 3.1. Cấu tạo bản đáy 3.2. Xác định bề dày bản đáy Sơ bộ chọn: hbn = D=0.8->1.4 hệ số kinh nghiệm phụ thuộc vào hoạt tải sử dụng m=40-45 đối vối bản kê 4 cạnh l1 chiều dài cạnh ngắn của ô bản hbn =12(cm) Sơ bộ chọn kích thước tiết diện dầm đáy hd = Chọn: hd = 40cm. bd = hd. Chọn: bd = 20cm. m=12-20 đối với dầm liên tục hoặc khung nhiều nhịp l:chiều dài nhịp 3.3. Tải trọng tác dụng lên bản đáy * Tĩnh tải STT Các lớp cấu tạo Chiều dày (m) g (KG/m3) hệ số độ tin cậy n gtt(kG/m2) 1 Lớp gạch men 0.008 2000 1,1 17.6 2 Lớp chống thấm 0.02 1800 1.3 46.8 3 Bản BTCT 0.12 2500 1.1 330 4 Lớp vữa trát 0.015 1800 1.3 35.1 Tổng tĩnh tải : gbđtt = 477.5 (kG/m2) 3.4. Hoạt tải Hoạt tải nước pbđ = = 1000= 1650(kG/m2) :trọng lượng riêng của nước h: chiều cao của hồ nước n:hệ số độ tin cậy Tổng tải trọng tác dụng lên bản đáy qbđ = pbđ + gbđ = 2127.5(kG/m2) 3.5. Tính toán nội lực và bố trí cốt thép * Sơ đồ tính Bản nắp tính như bản sàn. Xét đến tỉ số =1.375<2.Bản kê 4 cạnh nên bản nắp làm việc theo 2 phương, liên kết ngàm 4 cạnh. ngàm Tính nội lực Momen dương lớn nhất ở giữa bản M1 = mi1P M2 = mi2P Momen âm lớn nhất ở gối MI = ki1P MII = ki2P Trong đó: mi1, mi2, ki1, ki2 – hệ số trang bảng. Dựa vào tỉ số: P = qbđ*ld*ln LẬP BẢNG TÍNH Sơ đồ ld/ln Các hệ số tra bảng P (KG) Momen (KG.m) 1.375 m91 = 0.021 m92 = 0.0111 k91 = 0.04745 k92 = 0.0251 46805 M1 = 982.9 M2 = 519.5 MI = 2221 MII = 1175 * Tính toán và bố trí cốt thép Chọn: a = 2cm => ho = h – a = 12 – 2 = 10cm. Các công thức tính toán ; a = 1 - Fa = ; m% = Kết quả tính toán được tóm tắc trong bảng sau Momen(kG.cm) A a Fa(cm2) Fachọn m% M1 982.9 0.09 0.09 5.15 f8a100 0.55 M2 519.5 0.047 0.048 2.64 f8a180 0.3 MI 2221 0.2 0.23 12.5 f10a100 0.79 MII 1175 0.11 0.11 6.2 f10a125 0.63 Bố trí thép xem bản vẽ 4. Thiết kế bản thành 4.1. Cấu tạo bản thành Sơ bộ chọn: hbt = 12cm. Chiều cao bản thành: h = 150cm. 4.3. Tải trọng tác dụng lên bản thành Bản thành làm việc nguy hiểm nhất khi chịu áp lực nước và gió hút Trọng lượng bản thân bản thành bỏ qua(vì bản thành xem như cấu kiện chịu uốn). Aùp lực nước: ( kG/m2) Tải trọng gió hút : lấy gió hút để tính toán vì gió đẩy không an toàn. Với W0 : áp lực gió = 83 kG/m2 C’ : hệ số khí động phía gió hút = - 0,6 K : hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao = 0.902 n : hệ số vượt tải =1,2 W1 = 83 . 0.902 . 0,6 . 1,2 = 53.9 kG/m2 4.4. Tính toán nội lực và bố trí cốt thép * Sơ đồ tính Với m > 2 m => Vậy ta tính bản thành là bản dầm , cắt 1 m rộng theo chiều cao để tính. * Tính nội lực Mg = Mg1 + Mg2 = 15.16+247.5=262.7(kGm) Mnh = Mnh1 + Mnh2 =110.49+8.53= 119(kGm) * Tính toán và bố trí cốt thép Chọn: a = 2 cm => ho = h – a = 12-2 = 10cm Các công thức tính toán ; a = 1 - Fa = ; m% = Kết quả tính toán được tóm tắt trong bảng sau Momen(kG.m) A a Fa Fachọn m% M1 119 0.011 0.011 0.6 f8a250 0.2 M2 262.7 0.024 0.024 1.33 f8a200 0.25 Bản thành hồ nước được bố trí thép 2 lớp giống nhau ,thép cấu tạo f6 a200 5. Thiết kế dầm nắp 5.1. Xác định kích thước dầm nắp hd = . Chọn: hd = 30cm. bd = hd Chọn: bd = 20cm. m=12-20 đối với dầm liên tục hoặc khung nhiều nhịp l:chiều dài nhịp Chọn kích thước này cho ca 4 dầm. 5.2. Xác định tải 5.2.1 Tải từ bản nắp truyền vào * Dầm(4m) gtđ1 = gbđ= 377.4 KG/m Tổng tải trọng tác dụng lên cạnh ngắn G1 = 377.4+165=542.4(KG/m) * Dầm(5.5m) gtđ2 = gbđ4/2(1-2b2+b3) Với: b = = 0.36 gtđ2 = 473.4 KG/m. Tổng tải trọng tác dụng lên cạnh dài G2 = 473.4+165=638.4(KG/m) * Hoạt tải tương đương do sữa chữa truyền vào - Theo diện tam giác Ptd1 = (KG/m) - Theo diện hình thang Ptd2 =(KG/m) Vậy tổng tải trọng tác dụng lên dầm nắp Theo phương cạnh ngắn. qn = 542.4+ 121.9=664.3(KG/m) Theo phương cạnh dài qd = 638.4+152.88=791.3(KG/m) 5.3. Sơ đồ tính được tính như dầm đơn giản 5.4. Tìm nội lực 5.4.1 Mô men Nội lực của dầm 2 đầu gối + Mô men của nhịp 4m + Mô men của nhịp 5.5m + Lực cắt của nhịp 5.5m 4.2 Tính cốt thép => b = 20 cm hd = 30 cm. Chọn: a = 5cm => => h0 = hd – a = 25cm. Xác định vị trí trục trung hoà Mc=Rn*bc*hc*(h0-0.5hc) bc= b+c1 cd1 = 72 (cm) -> b cd1 =92(cm) cn1 = 67(cm) -> b cn1 =87(cm) Mc = 17001.6 (KGm) -> Trục trung hòa qua cánh tính như tiết diện chữ nhật bc , h. * Tính thép cho nhịp ta lấy mô men nhịp là 2 đầu gối Nhịp (m) M (KG.cm) h0 (cm) A a Fa (cm2) Chọn Thép m % 5.5 299200 25 0.047 0.048 4.7 3f16 0.26 4 132860 25 0.027 0.027 2.1 2f16 0.22 5.5. Tính cốt đai cho dầm nắp Kiểm tra khả năng chịu cắt 0,6.Rk.b.h0 = 0,6.8,8.20.25 = 2640 KG > Qmax = 2176KG -> Nên không cần phải tính cốt đai Chỉ đặt cốt đai theo cấu tạo, chon f6a200 6. Thiết kế dầm đáy 6.1. Xác định kích thước dầm đáy hd = . Chọn: hd = 40cm. bd = hd Chọn: bd = 20cm. m=12-20 đối với dầm liên tục hoặc khung nhiều nhịp l:chiều dài nhịp Chọn kích thước này cho ca 4 dầm 6.2 Xác định tải 6.2.1 Tải từ bản đáy truyền vào * Dầm(4m) gtđ1 = gbđ= 2127.5= 2659.4 (kG/m) * Dầm(5.5m) gtđ2 = gbđ4/2(1-2b2+b3) Với: b = = 0.36 gtđ2 = 2127.5*2*0.78356=3336 (kG/m) 6.2.2.Trọng lượng bản thân dầm gd = 0,2 . 0,4 . 2500 .1,1 = 220 KG/m 6.2.3. Tải trọng do bản thành gbt = g . b . h . n = 477.5 KG/m Tổng tải trọng tác dụng lên dầm đáy * Dầm(4m): G = gtđ1 + gd + gbt = 3356.9 KG/m * Dầm(5.5m): G = gtđ2 + gd + gbt = 4033.5 KG/m 6.3. Sơ đồ tính 6.4. Tìm nội lực 6.4.1 Mô men *Nội lực của dầm 2 đầu ngàm + Mô men của nhịp 5.5m + Mô men của nhịp 4m 6.4.2 Tính cốt thép => b = 20 cm hd = 40 cm. Chọn: a = 5cm => =>h0 = hd – a = 35cm. Xác định vị trí trục trng hoà: Mc=Rnbc.hc(h0-0.5hc) bc= b+c1 cd1 = 92 (cm) -> b cd1 =112(cm) cn1 = 67(cm) -> b cn1 =87(cm) Mc = 4287360 (KGm) -> Trục trung hòa qua cánh tính nhu tiết diện chữ nhật bc , h. Nhịp (m) M (KG.cm) h0 (cm) A a Fa (cm2) Chọn Thép m % 4 223800 35 0.019 0.019 2.48 2f14 0.1 4 447590 35 0.038 0.039 5 4f14 0.2 5.5 508400 35 0.033 0.034 5.68 2f22 0.19 5.5 1016780 35 0.067 0.069 11.4 3f22 0.29 Tính cốt đai cho dầm đáy Kiểm tra khả năng chịu cắt 0,6.Rk.b.h0 = 0,6.8,8.20.35 = 3696 KG < Qmax = 11082KG KG/cm Chọn đai f8 fa = 0,503 cm2 đai 2 nhánh n=2 Thép CI có Rađ = 1700 KG/cm2 Khoảng cách tính toán : cm cm Vậy chọn đai f8 a150 cách mép 2 đầu cột 1 đoạn L/4, còn lại f8 a200 cho cả hai dầm.