Tình hình tính toán về hồ nước mái

CHÖÔNG 5 TÍNH TOAÙN HOÀ NÖÔÙC MAÙI KIEÁN TRUÙC HOÀ NÖÔÙC MAÙI Hình 5.1. Kieán truùc hoà nöôùc Hoà nöôùc maùi cung caápï nöôùc sinh hoaït cho toaøn coâng trình vaø löôïng nöôùc cho cöùu hoûa. Yeâu caàu söû duïng nöôùc theo tieâu chuaån laø 200 lít/ngöôøi/ngaøy ñeâm. Theå tích nöôùc yeâu caàu cho coâng trình 18 taàng, moãi taàng coù khoaûng 20 ngöôøi laøm vieäc, sinh hoaït laø: Vyc = 200´16´20 = 64000 lít/ngaøy ñeâm Töø yeâu caàu treân, ñaët hoà nöôùc naèm giöõa hai heä thoáng vaùch loõi cöùng cuûa coâng trình, taïi cao trình 52 m. Hoà nöôùc hình chöõ nhaät coù kích thöôùc 8´ 6.6 ´ 2.0m. Nhö vaäy theå tích hoà nöôùc maùi laø: Vhoà = 8´ 9´ 2.0 = 144 m3 Nöôùc ñöôïc laáy töø heä thoáng caáp nöôùc cuûa thaønh phoá, döï tröõ ôû hoà nöôùc döôùi ñaát vaø bôm leân hoà nöôùc maùi baèng maùy bôm töï ñoäng. Trình töï tính toaùn (baûn naép, baûn ñaùy, baûn thaønh, daàm naép, daàm ñaùy): Xaùc ñònh taûi troïng taùc duïng; Xaùc ñònh sô ñoà tính; Giaûi tìm noäi löïc; Tính toaùn coát theùp; Boá trí coát theùp. TAÛI TROÏNG TAÙC DUÏNG Xaùc ñònh sô boä kích thöôùc tieát dieän Chieàu cao tieát dieän daàm hd ñöôïc choïn theo nhòp: trong ñoù: . l d - nhòp daàm ñang xeùt; . md - heä soá phuï thuoäc vaøo tính chaát cuûa khung vaø taûi troïng. Chieàu roäng tieát dieän daàm bd choïn trong khoaûng: à choïn tieát dieän daàm nhö hình 5.1 Chieàu daøy baûn saøn phuï thuoäc vaøo nhòp vaø taûi troïng taùc duïng. Sô boä xaùc ñònh chieàu daøy hs theo bieåu thöùc: trong ñoù: . m = 40 ¸ 45 -baûn keâ boán caïnh à m =40; . l - nhòp baûn, ñoái vôùi baûn keâ 4 caïnh l = lng. = 4m . D = 0.8 ¸ 1.4 - heä soá phuï thuoäc taûi troïng à D = 1.2. à Choïn hbñaùy = 12 cm hbnaép = 8 cm hbthaønh = 12 cm Xaùc ñònh taûi troïng taùc duïng Aùp löïc nöôùc pn = 1,1.gn. h = 1.1x1000x2.0 = 2200 daN/m2 Aùp löïc gioù huùt taïi cao ñoä +54.5m [9] wh = n.k.c’.wtc0 = 1.2x1.48 x0.6 x83 = 88daN/m2 Aùp löïc gioù ñaåy taïi cao ñoä +54.5m wñ = n.k.c’.wtc0 = 1.2x1.48x0.8x83 = 118daN/m2 Tp HCM thuoäc khu vöïc IIA coù aùp löïc gioù =83daN/m; Cao ñoä hoà nöôùc laø +52.7 m coù heä soá k = 1.48; Heä soá ñoä tin caäy n = 1.2. Baûng 5.1 Taûi troïng taùc duïng leân hoà nöôùc TÍNH BAÛN NAÉP VAØ BAÛN ÑAÙY Baûn naép vaø baûn ñaùy goàm 4 oâ baûn ñeàu nhau ñöôïc chia bôûi heä daàm tröïc giao, caùc oâ baûn ñöôïc tính theo sô ñoà ñaøn hoài, kích thöôùc oâ baûn laáy töø truïc daàm ñeán truïc daàm. Sô ñoà tính Sô ñoà tính toaùn cuûa caùc oâ baûn hd =500 mm > 3 hb = 3x80 = 240 mm do ñoù baûn lieân keát vôùi caùc daàm ñöôïc xem laø lieân keát ngaøm, öùng vôùi oâ baûn thöù 9 trong 11 oâ baûn. Baûn thuoäc loaïi keâ 4 caïnh do tæ soá ld/lng <2 Caét oâ baûn theo caïnh ngaén vaø caïnh daøi vôùi caùc daûi coù beà roäng 1m ñeå tính. Caùc oâ baûn coù kích thöôùc nhö nhau neân tính cho 1 oâ sau ñoù phaân boá cho caùc oâ coøn laïi; tính oâ S1 cho baûn naép , oâ S2 cho baûn ñaùy. Hình 5.2. sô ñoà tính baûn naép Hình 5.3. sô ñoà tính baûn ñaùy Xaùc ñònh noäi löïc Moâmen lôùn nhaát ôû nhòp: M1 = M’1 + M”1 = m11.P’ + mi1.P” M2 = M’2 + M”2 = m12.P’ + mi2.P” P’ = q’.Ld.Lng P” = q”.Ld.Lng; q’ = p/2 q” = g + p/2. trong ñoù: . g - tónh taûi oâ baûn ñang xeùt; . p - hoaït taûi oâ baûn ñang xeùt; . mi1 - i laø loaïi oâ baûn, 1 laø phöông oâ baûn ñang xeùt. Moâmen lôùn nhaát treân goái: MI = k91.P MII = k92.P P = q.l1.l2 q = gstt + ptt + gttt trong ñoù . P - toång taûi troïng taùc duïng leân oâ baûn; . mi1, mi2, mk1, mk2 - caùc heä soá ñöôïc xaùc ñònh baèng caùch tra baûng phuï thuoäc vaøo tyû soá ld/lng. Baûng 5.2 .Giaù trò noäi löïc oâ baûn Tính toaùn coát theùp vaø boá trí coát theùp[11] Coát theùp ñöôïc tính toaùn vôùi daûi baûn coù beà roäng b = 1m theo caû 2 phöông vaø ñöôïc tính toaùn nhö caáu kieän chòu uoán. trong ñoù: ; ; . b = 100cm - beà roäng daûi tính toaùn; . h0 = hb – a - chieàu cao coù ích cuûa tieát dieän; Giaû thieát a = 1.5cm - khoaûng caùch töø meùp vuøng beâ toâng chòu keùo ñeán troïng taâm coát theùp chòu keùo; Haøm löôïng coát theùp tính toaùn (m) trong daûi baûn caàn ñaûm baûo ñieàu kieän: vôùi: ..= = 4.1% . Theo TCVN laáy mmin = 0.05%. Ñaëc tröng vaät lieäu tính toaùn: Beâtoâng maùc 400 coù R= 170 daN/cm; R= 12 daN/cm; Coát theùp AI coù R= 2300daN/cm; R’=2300daN/cm. Baûng 5.3. Giaû thieát tính toaùn Baûng 5.4. Tính toaùn coát theùp oâ baûn Theùp gia cöôøng loã thaêm ôû baûn naép Fgia cöôøng =1.5Fbò caét = 1,5.(3 F 8)= 1,5.1,51 = 2,265 cm2 (3 F 8 ôû goái) à F gia cöôøng = 2F12 = 2,26 cm2 Ñoaïn neo coát theùp laáy theo tieâu chuaån laø 30f tính töø meùp loã thaêm. 5.3.4. Boá trí coát theùp Boá trí theùp xem baûn veõ KC – 03/10. TÍNH DAÀM BAÛN NAÉP VAØ DAÀM BAÛN ÑAÙY Sô ñoà tính Heä daàm ñôõ baûn naép vaø baûn ñaùy beå nöôùc laø heä daàm tröïc giao, xem lieân keát giöõa heä daàm vaø daàm bieân laø lieân keát khôùp, heä daàm bieân lieân keát ngaøm vôùi coät. Hình 5.4. Sô ñoà xaùc ñònh taûi troïng taùc duïng vaøo daàm Taûi troïng Daàm naép goàm Troïng löôïng baûn thaân daàm naép gd =g.b.h.n (daN/m) Tónh taûi vaø hoaït taûi töø baûn naép truyeàn vaøo daïng taûi tam giaùc vaø taûi hình thang, qui veà taûi phaân boá ñeàu töông ñöông. Taûi tam giaùc: qtñ= 0.5 qL Taûi hình thang: qtñ=0.5qL(1+) trong ñoù: q – giaù trò tónh taûi (hoaëc hoaït taûi) cuûa baûn naép (daN/m2); L – chieàu cao hình daïng taûi(m); a – ñaùy nhoû hình thang (m); b – ñaùy lôùn hình thang (m). Toång taûi truyeàn vaøo daàm qd = S qtñ + gd (daN/m) Daàm ñaùy töông töï goàm: Troïng löôïng baûn thaân daàm ñaùy Troïng löôïng baûn thaân thaønh beå Tónh taûi vaø hoaït taûi töø baûn naép truyeàn vaøo daïng taûi tam giaùc vaø taûi hình thang, qui veà taûi phaân boá ñeàu töông ñöông. Toång taûi truyeàn vaøo daàm qd = Sqtñ + gd + gthaønh (daN/m) Baûng 5.5. Taûi troïng baûn thaân daàm vaø töôøng treân daàm Baûng 5.6. Toång taûi troïng taùc duïng leân daàm Tính nội löïc daàm naép vaø daàm ñaùy Söû duïng Chöông trình Sap 2000 version 9.0.3 ñeå tìm noäi löïc trong daàm naép vaø daàm ñaùy hoà nöôùc. Hình 5.5 Sô ñoà tính vaø taûi troïng treân heä daàm naép M Hình 5.6: Bieåu ñoà moâmen uoán daàm naép Hình 5.7: Sô ñoà tính vaø taûi troïng treân heä daàm ñaùy M Hình 5.8: Bieåu ñoà moâmen uoán daàm ñaùy Tính coát theùp Choïn a = 2 cm Baûng 5.7. Ñaëc tröng vaät lieäu Baûng 5.8. Tính toaùn coát theùp cho daàm Kieåm tra khaû naêng chòu caét cuûa beâ toâng daàm DD3 [11] Löïc caét lôùn nhaát treân daàm Qmax = 310.6 KN Hình 5.9.Bieåu ñoà löïc caét trong daàm ñaùy Ñeå ñaûm baûo beâ toâng khoâng bò phaù hoaïi do öùng suaát neùn chính, caàn phaûi thoaû maõn ñieàu kieän à vaäy khoâng caàn taêng tieát dieän daàm. à phaûi tính coát ñai. Löïc coát ñai phaûi chòu: Choïn ñai F8 coù fñ = 0.5.3cm2, ñai hai nhaùnh n = 2, theùp AI, Rañ =1800 kG/cm2 Khoaûng caùch tính toaùn coát ñai: 88cm Khoaûng caùch ñai laáy theo caáu taïo: Treân ñoaïn gaàn goái töïa Treân ñoaïn giöõa daàm Khoaûng caùch coát ñai trong dầm đáy ñöôïc choïn laø U = min(Utt, Uct, Umax), do ñoù Ñoaïn gaàn goái (l/4): F8 U = 200 mm Ñoaïn giöõa nhòp (l/2): F8 U = 300 m Khoaûng caùch coát ñai trong dầm nắp là Ñoaïn gaàn goái (l/4): F6 U = 150 mm Ñoaïn giöõa nhòp (l/2): F8 U = 300 m Tính toaùn coát treo Duøng ñai F8, hai nhaùnh, Rñ =1800 daN/cm2 Ñaët moãi beân meùp daàm phuï 2 ñai, trong ñoaïn h1 = hD1 – hD4 = 85-80 = 10 cm. taïi caùc giao ñieåm heä daåm tröïc giao cuõng boá trí nhö treân. TÍNH BAÛN THAØNH Sô ñoà tính Tính nhö caáu kieän chòu neùn leäch taâm (keå ñeán löïc doïc N do troïng löôïng baûn thaân baûn thaønh). Nhöng ñeå ñôn giaûn, boû qua N, vaø noäi löïc ñöôïc tính chuû yeáu theo caáu kieän chòu uoán. Vôùi caùc oâ baûn theo caïnh daøi cuûa hoà l/h =4.5/1.4> 2baûn moät phöông . theo phöông caïnh ngaén cuûa hoà l/h = 4/1.4> 2 baûn 1 phöông, Tải troïng xem muïc 5.2.2 Tính noäi löïc Tính baûn thaønh theo tröôøng hôïp gaây nguy hieåm nhaát cho baûn thaønh: vöøa chòu aùp löïc nöôùc vaø aùp löïc gioù huùt. hình 5.10 : Sô ñoà tính oâ baûn S4 Noäi löïc do thaønh phaàn nöôùc: Mnhòp = ql2/15= = 287.5 daNm Mgoái = = = 128.33 daNm Noäi löïc do thaønh phaàn gioù: Mnhòp = ql2 = =28.91 daNm Mgoái = ql2 = = 16.26 daNm Toång momen oâ baûn S4: Mnhòp = 287.5 + 28.91 = 316.41 daNm Mgoái = 128.33 + 16.26 = 144.59daNm 5.5.4. Tính coát theùp baûn thaønh Tính theo caáu kieän beâ toâng coát theùp chòu uoán, laáy moâmen lôn nhaát ôû beân trong, töông töï lôùp beân ngoaøi, laáy moâmen lôn nhaát beân ngoaøi ñeå tính theùp. Choïn a = 1.5 cm Baûng 5.9. Ñaëc tröng vaät lieäu Baûng 5.10. Tính toaùn coát theùp oâ baûn thaønh 5.5.5. Boá trí coát theùp Xem baûn veõ KC-03/10. Kieåm tra nöùt baûn naép, baûn thaønh vaø baûn ñaùy hoà nöôùc maùi (theo traïng thaùi giôùi haïn hai) Theo TCVN 5574 – 1991: trong ñoù: . aghn - khe nöùt giôùi haïn; . k = 1 - caáu kieän chòu uoán; . C = 1.5 - heä soá keå ñeán taùc duïng taûi troïng daøi haïn; . h = 1 - heä soá aûnh höôûng beà maët thanh theùp; . Ea - Moâñun ñaøn hoài cuûa theùp (Ea = 2100000 kG/cm2); . d - ñöôøng kính coát theùp chòu löïc; . m - haøm löôïng coát theùp chòu keùo. Baûng 5.11. Tính toaùn khe nöùt oâ baûn thaønh Baûn thaønh Mtc (daNm) h0 (cm) As (cm2) A g Z1 (cm) sa (daN/cm2) 20m an (mm) Nhòp 316.4 10.5 2.51 0.0221 0.99 10.39 1213.24 4.78 0.113 Goái 144.6 10.5 1.41 0.01 0.995 10.45 981.37 2.69 0.086 Baûng 5.12. Tính toaùn khe nöùt oâ baûn thaønh Boá trí coát theùp cuûa baûn naép, baûn ñaùy, baûn thaønh ñöôïc theå hieän trong baûn veõ KC 03/10 Tính toaùn coät Taûi troïng Troïng löôïng baûn thaân: Gc = 0.3*0.3*2.5*2500*1.1= 618.8 (daN) Dieän chòu taûi cuûa coät : S= 4.5x4 = 18(m2) Khoái löôïng baûn naép vaø baûn ñaùy: G1= (324+433.9)x18= 13644(daN) Khoái löôïng baûn thaønh: G2= 433.9x1.4x2x(9+8)= 20653.64(daN) Khoái löôïng daàm: G3=[0.25x0.5x9x3+0.25x0.55x8x3+0.3x0.8x9x2+0.3x0.85x8x2+0.3x0.8x(9+8)]x 2500x1.1=52676.25 Khoái löôïng nöôùc ñaày hoà: G4= 1000x1.3x2x18= 46800 (daN) Toång löïc neùn leân coät: G=SG= 134392.69(daN) 5.7.2.Tính toaùn coát theùp Khaû naêng chòu neùn cuûa coät: Rn= 170(daN/cm2) N = 170*30*30=153000(daN) Theùp coät chæ caàn ñaët theo caáu taïo, choïn 4f16 cho toaøn coät. So vôùi löïc neùn taùc duïng taïi chaân coät ta thaáy baûn thaân beâtoâng coät ñaõ ñuû khaû naêng chòu löïc. Maët khaùc, coät ñöôïc keùo lieân tuïc töø vaùch neân ñaûm baûo khaû naêng chòu momen vaø löïc caét nhö treân. Do ñoù khoâng caàn tính coát theùp maø ñaët theùp theo caáu taïo. Choïn 4Ф16 cho toaøn coät boá trí ñoái xöùng cho C1 vaø C2. Nhaän xeùt: Caùc keát quaû tính toaùn ñeàu thoaû maõn caùc ñieàu kieän kieåm tra. Vaäy caùc giaû thieát ban ñaàu laø hôïp lyù.