Tính toán cơ bản về hồ nước mái

CHƯƠNG: I TÍNH HỒ NƯỚC MÁI I. KHÁI NIỆM Bể nước mái cung cấp nước cho sinh hoạt của các bộ phận trong công trình và lượng nước cho cứu hỏa . Chọn sơ bộ chiều cao hồ nước -Số hộ của chung cư là : 264 hộ -Bình quân mỗi hộ là 4 người, trung bình mỗi hộ sử dụng nước là :200 lít/ngày đêm -Thể tích bể nước được tính như sau : Vbể = =26.4 (m3) Mặt khác : Vbể = l1 x l2 x hbể Þ hbể == =2.09 (m) Þ chọn hbể =2.1m MẶT CẮT B-B MẶT CẮT A-A MẶT CẮT B-B MẶT BẰNG VÀ MẶT CẮT HỒ NƯỚC MÁI II. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG II.1 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện * Chọn chiều dày bản : hbd = Với : D = 0.8 1.4 : hệ số kinh nghiệm phụ thuộc hoạt tải sử dụng m = 40 45 : đối với bản kê 4 cạnh l : nhịp của bản theo phương chịu lực + Chọn chiều dày bản đáy : 12 cm + Chọn chiều dày bản nắp : 8 cm + Chọn chiều dày bản thành : 10 cm * Chọn kích thước tiết diện dầm : Dầm đáy D1 của hồ nước : . Chọn hd = 35 cm bd = (0.3÷0.5)hd . chọn bd = 20 cm Tương tự ta cũng chọn được : - Tiết diện dầm đáy D2 là : hd = 40 cm , bd = 25 cm II.2 Tải trọng tác dụng : * Tĩnh tải bản đáy : STT Vật liệu Chiều dày (m) (KG/m3) n Tĩnh tải tính toán (KG/m2) 1 Lớp gạch men 0.01 2000 1.1 22 2 Lớp vữa lót 0.02 1800 1.3 46.8 3 BT chống thấm 0.01 2000 1.1 22 4 Bản BTCT 0.12 2500 1.1 330 5 Lớp vữa trát 0.015 1800 1.3 35.1 Tổng cộng 455.9 * Tĩnh tải bản nắp : STT Vật liệu Chiều dày (m) (KG/m3) n Tĩnh tải tính toán (KG/m2) 1 Lớp vữa lót 0.02 1800 1.3 46.8 2 Bản BTCT 0.08 2500 1.1 220 3 Lớp vữa trát 0.015 1800 1.3 35.1 Tổng cộng 301.9 Tĩnh tải bản thành : STT Vật liệu Chiều dày (m) (KG/cm3) n Tĩnh tải tính toán (KG/m2) 1 Lớp gạch men 0.01 2000 1.1 22 2 Lớp vữa lót 0.02 1800 1.3 46.8 3 BT chống thấm 0.01 2000 1.1 22 4 Bản BTCT 0.1 2500 1.1 275 5 Lớp vữa trát 0.015 1800 1.3 35.1 Tổng cộng 400.9 * Trọng lượng nước : (KG/m2) * Hoạt tải sửa chữa : Tra bảng theo tiêu chuẩn “ TCVN 2737_1995 : Tải trọng và tác động “ ptt = 1.3 x 75 = 97.5 KG/m2 + Tải trọng toàn phần cho bản đáy qbd = gn + gtt + ptt = 2310+ 455.9 + 97.5 = 2863.4 (KG/m2) + Tải trọng toàn phần cho bản nắp qbn = ptt + gtt = 97.5 + 301.9 =399.4 (KG/m2) * Tải trọng gió : Aùp lực gió tại độ cao 40.65 m . ( Công trình nằm tại TPHCM thuộc vùng IIA ) Ta có : Wd = Wo x k x c x n = 83 x 1.28 x 0.8 x 1.2 = 101.99 (KG/m2) Wh = Wo x k x c x n = 83 x 1.28 x 0.6 x1.2 = 76.493 (KG/m2) * Aùp lực thủy tĩnh : qtt = 1.1gh =1.1 x 1000 x 2.1 = 2310 (KG/m2) III. TÍNH TOÁN CÁC BỘ PHẬN CỦA HỒ NƯỚC MÁI : MẶT BẰNG BẢN ĐÁY III.1 Tính bản đáy Bản đáy có hb = 12cm , chịu tác dụng của tải trọng toàn phần = 2863.4 (KG/m2) Sơ đồ tính : Bản đáy được xem là bản kê 4 cạnh ngàm . P = x l1 x l2 = 2863.4 x 3 x4.2= 36078.84 (KG) Momen ở nhịp theo phương cạnh ngắn M1 = m91 x P = 0.0210 x 36078.84 = 944.97 (KG.m/m) Momen ở nhịp theo phương cạnh dài M2 = m92 x P = 0.0107 x 36078.84 = 386.04 (KG.m/m) Momen ở gối theo phương cạnh ngắn MI = k91 x P = 0.0473 x 36078.84 = 1706.53 (KG.m/m) Momen ở gối theo phương cạnh dài MII = k92 x P = 0.0240 x 36078.84 = 865.89 (KG.m/m) Cốt thép bản đáy tính như cấu kiện chịu uốn Fa = Các số liệu ban đầu : + Bê tông Mác 300 có Rn = 130 KG/cm2 , Rk = 10 KG/cm2 + Cốt thép CII : Ra = R’a = 2600 KG/cm2 + b = 100 cm : bề rộng dải tính toán + Giả thiết a = 2 cm : khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép ngoài bê tông BẢNG SỐ LIỆU Bê tông Mác 300 Cốt thép Bề rộng Rn (KG /cm2) E (KG /cm2) CI I Ra (KG/cm2) b (cm) a (cm) hs (cm) ho (cm) 130 0.58 260000 2600 100 2 12 10 BẢNG CỐT THÉP Giá trị momen (KG.m) A Fatt(cm2) Thép chọn (%) (mm) a(mm) Fa(cm2) M1 944.97 0.074 0.077 4.33 8 100 5.03 0.50 M2 386.04 0.030 0.030 1.70 8 200 2.52 0.25 MI 1706.53 0.131 0.141 7.98 10 100 7.9 0.75 MII 865.89 0.067 0.069 3.90 8 150 3.35 0.34 Kết quả chấp nhận được vì (%) nằm trong vùng III.2 Tính bản nắp lỗ thăm 600x600 MẶT BẰNG BẢN NẮP Bản nắp có hb = 8 cm , chịu tác dụng của tải trọng toàn phần = 399.4 (daN/m2) Sơ đồ tính : ql2/8 ql2/8 Bản nắp được xem như là bản gối .Trên mặt bằng có S1 , S2 giống nhau nên chỉ cần tính S1 P = x l1 x l2 = 399.4 x 3 x 4.2 = 5032.44 (KG) Moment ở nhịp theo phương ngắn : Mn = m11 x P = 0.0469 x 5032.44 = 236.02 (Kg.m) Moment ở nhịp theo phương dài : Md = m12 x P = 0.0240 x 5032.44 = 120.78 (KG.m) BẢNG SỐ LIỆU Bê tông Mac 300 Cốt thép Bề rộng Rn (KG/cm2) E (KG/cm2) CII Ra (KG/cm2) b (cm) a (cm) hs (cm) ho (cm) 130 0.58 260000 2600 100 2 8 6 BẢNG CỐT THÉP Giá trị momen (KG.m) A Fatt(cm2) Thép chọn (%) (mm) a(mm) Fa(cm2) Mn 236.02 0.018 0.018 0.62 6 200 1.42 0.24 Md 120.78 0.009 0.009 0.32 6 200 1.42 0.24 Kết quả chấp nhận được vì (%) nằm trong vùng III.3 Tính toán bản thành Tính bản thành ta xem bản thành như cấu kiện chiụ uốn Chiều cao thành bể H = 2.1 m , chiều rộng bản thành bể B1 = 4.2 m , B2 = 3 m Ta có B/H = 2 : ta xem bản thành làm việc theo phương cạnh ngắn , cắt bản theo phương cạnh ngắn b = 1 m , sơ đồ tính như sau : 2100 2100 2100 2310 KG/m2 Áp lực thủy tĩnh 2310 KG/m2 Áp lực thủy tĩnh 101.99 KG/m2 giĩ 101.99KG/m2 giĩ Mmax=ql2/15 Mmax=ql2/8 Giĩ Áp lực nước Mgmax=56.22 KG/m Mgmax = 679.14 KG/m x=1.4m:Mb=34.53 KG.m x=1.4m:Mb=258.42 KG.m -Moment âm ở gối M = Mgió max + Mnướcmax = 56.22 + 679.14 = 735.36 (KG.m) -Moment dương ở bụng Mb = + = 34.53+258.42 = 292.95 (KG.m) + Bê tông Mác 300 , Rn = 130 KG/cm2 + Thép CI , Ra = 2000 KG/cm2 Bản thành có chiều dày hb = 10 cm , Mmax = 735.36 KG.m , b = 100 cm , a = 2 cm ho = 8 cm Tính toán cốt thép A= Fa = BẢNG CỐT THÉP Giá trị momen (KG.m) A Fatt(cm2) Thép chọn (%) (mm) a(mm) Fa(cm2) Mn 735.36 0.088 0.093 4.19 8 120 4.19 0.52 Mb 292.95 0.035 0.036 1.62 6 150 1.9 0.22 III.4 Tính dầm đáy và dầm nắp + Tính dầm đáy SƠ ĐỒ TRUYỀN TẢI LÊN DẦM ĐÁY Tải trọng : + Trọng lượng sàn : gs = 400.9 KG/m2 + Hoạt tải : ptt = 97.5 KG/m2 + Trọng lượng nước : gn = 2310 KG/m2 + Trọng lượng bản thành :gbth = 400.9 KG/m2 q = gs + ptt + gn = 455.9 + 97.5 + 400.9 + 2310 = 3264.3 KG/m2 Sử dụng bê tông vật liệu như sau : + Bê tông Mác 300 , Rn = 130 daN/cm2 + Thép AI, Ra = 2300 daN/cm2 * Tính dầm D1 (20x35) cm Sơ đồ tính : Trọng lượng bản thân : qd = b.( hd – hb )..n = 0.2( 0.35 – 0.12 ).2500.1.1 = 99 (KG/m) Tải trọng hình tam giác tác dụng: = ql = 3264.3 x 3 = 9792.9 (KG/m) Quy đổi tải tam giác thành tải phân bố đều qqd = = x 9792.9 = 6120.56 (KG/m ) Tổng tải phân bố đều trên dầm là : qt = qqd + qd = 6120.56 + 99 = 6219.56 (KG/m) * Kết qua nội lực như sau : Biểu đồ momen M (KG.m) Tính toán cốt thép A= Fa = BẢNG SỐ LIỆU Bê tông Mac 300 Cốt thép Bề rộng Rn (KG/cm2) E (KG/cm2) CII Ra (KG/cm2) b (cm) a (cm) hd (cm) ho (cm) 130 0.568 260000 2600 20 3 30 27 BẢNG CỐT THÉP Giá trị momen (KGm) A Fatt(cm2) Thép chọn (%) (mm) Fa(cm2) Mg 4664.295 0.175 0.194 7.02 2þ16+1þ20 7.16 1.12 Mn 2332.148 0.088 0.092 3.32 2þ14+1þ12 4.21 0.64 + Tính toán cốt đai Theo cấu tạo - Đoạn gần gối tựa : ( 1/4 nhịp ) Uct = h/3=35/3=11.7cm Chọn Uct =10cm - Đoạn giữa nhịp : Uct = 3h/4=3x30/4= 22.5 cm Uct = 20 cm - Umax = = = 24.32 (cm) Khoảng cách cốt đai được chọn là U = min ( Utt , Uct , Umax ) , do đó chọn như sau : + Đoạn gần gối ( 1/4 ) : U = 100 mm + Đoạn giữa nhịp ( 1/2 ) : U = 200 mm Chọn đai = 0.503 , n = 2 , khoảng cách đai u = 100 cm qđ = = = 211.26 (KG/cm) Qđb = = = 15988.26 KG > Qmax= 9328.59 KG Bê tông và cốt đai đủ khả năng chịu cắt nên không cần tính cốt xiên * Tính dầm D2 (25x40) cm Sơ đồ tính Trọng lượng bản thân : qd = b.( hd – hb )..n = 0.25.( 0.40 – 0.12 ).2500.1.1 = 192.5 (KG/m) Tương tự như trên ta có : = ql1 = 3264.3 x 4.2 = 13710.6 (KG/m) Quy đổi tải trọng hình thang thành tải trọng phân bố đều qqd = ( 1- 2 + ) , với = 0.357 qqd = 10839.19 (KG/m) Tổng tải phân bố đều trên dầm là : qt = qqd + qd = 10839.19 + 192.5 = 11031.69 (KG/m) Kết quả nội lực: Biểu đồ momen M (daNm) Tính toán cốt thép : A= Fa = BẢNG SỐ LIỆU Bê tông Mac 300 Cốt thép Bề rộng Rn (KG/cm2) E (KG/cm2) CII Ra (KG/cm2) b (cm) a (cm) hd (cm) ho (cm) 130 0.568 260000 2600 25 5 40 37 BẢNG CỐT THÉP Giá trị momen (KG.m) A Fatt(cm2) Thép chọn (%) (mm) Fa(cm2) Mg 16216.58 0.355 0.461 24.44 5þ25 24.54 2.65 Mn 8108.29 0.177 0.197 10.43 4þ18 10.18 1.10 +Tính toán cốt đai Theo cấu tạo : - Đoạn gần gối tựa : ( 1/4 nhịp ) Uct = h/3 = 40/3 = 13.3cm Uct = 13cm - Đoạn giữa nhịp : Uct = 3h/4 = 3x40/4 =30 cm Uct = 30cm - Umax = = = 28.55 (cm) Khoảng cách cốt đai được chọn là U = min ( Utt , Uct , Umax ) , do đó chọn như sau : + Đoạn gần gối ( 1/4 ) : U = 15 cm + Đoạn giữa nhịp ( 1/2 ) : U = 20 cm Chọn đai = 0.503 , n = 2 , khoảng cách đai u = 15 cm qđ = = = 211.26 (KG/cm) Qđb = = = 24050.26 KG > Qmax =23166.5 KG Bê tông và cốt đai đủ khả năng chịu cắt nên không cần tính cốt xiên + Tính dầm nắp SƠ ĐỒ TRUYỀN TẢI LÊN DẦM NẮP Tải trọng : + Trọng lượng sàn : gs = 301.9 KG/m2 + Hoạt tải : ptt = 97.5 KG/m2 q = gs + ptt = 301.9 + 97.5 = 399.4 KG/m2 Sử dụng bê tông, vật liệu như sau : + Bê tông Mác 300 , Rn = 130 KG/cm2 + Thép AI, Ra = 2300 KG/cm2 * Tính dầm D3 (20x30) cm Sơ đồ tính Trọng lượng bản thân : qd = b.( hd – hb )..n = 0.2.( 0.3– 0.08).2500.1.1 = 121 (KG/m) Tải trọng hình tam giác : = ql1 = 399.4 x 3 = 1198.2 (KG/m) Quy đổi tải tam giác thành tải phân bố đều : qqd = = x 1198.2 = 748.875 (KG/m ) Tổng tải phân bố đều trên dầm là : qt = 2 x qqd + qd = 2 x 748.875 + 121 = 1319.2 (KG/m) Biểu đồ moment M (KG.m) * Tính toán cốt thép A= Fa = BẢNG SỐ LIỆU Bê tông Mac 300 Cốt thép Bề rộng Rn (KG/cm2) E (KG/cm2) CII Ra (KG/cm2) b (cm) a (cm) hd (cm) ho (cm) 130 0.568 260000 2600 20 3 30 27 BẢNG CỐT THÉP Giá trị moment (KG.m) A Fatt(cm2) Thép chọn (%) (mm) Fa(cm2) Mn 1484.1 0.078 0.082 2.49 2þ14 3.078 0.466 +Tính toán cốt đai : Theo cấu tạo : - Đoạn gần gối tựa : ( 1/4 nhịp ) Uct = h/3 = 30/3 = 10 cm Chọn Uct =10cm - Đoạn giữa nhịp : Uct = 3h/4 = (30x3)/4 = 22.5 cm Chọn Uct = 20 cm Umax = = = 110.5 cm Khoảng cách cốt đai được chọn là U = min ( Utt , Uct , Umax ) , do đó chọn như sau : + Đoạn gần gối ( 1/4 ) : U = 150 mm + Đoạn giữa nhịp ( 1/2 ) : U = 200 mm Chọn đai = 0.283 , n = 2 , khoảng cách đai u = 10 cm qđ = = = 130.18 KG/m Qđb = = 12322.42 KG > Qmax = 1978.8 KG Bê tông và cốt đai đủ khả năng chịu cắt nên không cần tính cốt xiên * Tính dầm D4 (20x35) cm Sơ đồ tính Trọng lượng bản thân : qd = b.( hd – hb )..n = 0.2( 0.35 – 0.08)2500 x1.1 = 148.5 (KG/m) Tương tự ta như trên ta có : = ql1 = 399.4 x 4.2 = 1677.48 (KG/m) Quy đổi tải trọng hình thang thành tải trọng phân bố đều : qqd = ( 1- 2 + ) , với = 0.357 qqd = 1326.2 KG/m Tổng tải phân bố đều trên dầm là : qt = qqd + qd = 1326.2+ 148.5 = 1474.7 (KG/m) Biểu đồ moment M (daNm) *Tính toán cốt thép : A= Fa = BẢNG SỐ LIỆU Bê tông Mac 300 Cốt thép Bề rộng Rn (KG/cm2) E (KG/cm2) CII Ra (KG/cm2) b (cm) a (cm) hd (cm) ho (cm) 130 0.568 260000 2600 20 3 35 32 BẢNG CỐT THÉP Giá trị moment (KG.m) A Fatt(cm2) Thép chọn (%) (mm) Fa(cm2) Mn 3251.714 0.122 0.131 4.73 3þ14 4.62 0.72 +Tính toán cốt đai Theo cấu tạo : - Đoạn gần gối tựa : ( 1/4 nhịp ) Uct = h/3 = 35/3 = 11.7 cm Chọn Uct =10 cm - Đoạn giữa nhịp : Uct = 3h/4 = (3x35)/4 = 26.26 cm Chọn Uct = 25 cm Umax = = = 99.2 (cm) Khoảng cách cốt đai được chọn là U = min ( Utt , Uct , Umax ) , do đó chọn như sau : + Đoạn gần gối ( 1/4 ) : U = 150 mm + Đoạn giữa nhịp ( 1/2 ) : U = 200 mm Chọn đai = 0.283 , n = 2 , khoảng cách đai u = 10 cm qđ = = = 130.18 KG/m Qđb = = 14604.4 KG > Qmax = 3096.87 KG Bê tông và cốt đai đủ khả năng chịu cắt nên không cần tính cốt xiên * Kiểm tra nứt của bản đáy , bản nắp và thành hồ nước mái ( theo trạng thái giới hạn hai ) Theo TCVN 5574_1991 : an < trong đó : = 0.25 mm : khe nứt giới hạ an = k = 1 : cấu kiện chịu uốn = 1.5 : hệ số kể đến tác dụng tải trọng dài hạn p = 2.2 : hệ số ảnh hưởng bề mặt thanh thép Ea = 2x106 daN/cm2 ; Z1 = ho A= ; = 0.5(1+) : hàm lượng cốt thép chịu kéo lấy giá trị min : min ( ; 0.02 ) : đường kính cốt thép chịu lực Kết quả tính toán thể hiện trong bảng sau : Bản đáy Mtc ho Fa A Z1 2000 an KG.m cm cm2 cm KG/cm2 mm Nhịp 1 957.66 10 4.330 0.074 0.96 9.617 2300 8.659122 0.24 Nhịp 2 386.04 10 1.704 0.030 0.98 9.849251 2300 3.408249 0.26 Gối 1 1706.53 10 7.984 0.131 0.93 9.293766 2300 15.96704 0.24 Gối 2 865.89 10 3.899 0.067 0.97 9.655068 2300 7.798473 0.24 Bản Nắp Mtc ho Fa A Z1 2000 an KG.m cm cm2 cm KG/cm2 mm Nhịp 1 236.02 6 1.756 0.050 0.97 5.844685 2300 5.852462 0.22 Nhịp 2 120.78 6 0.887 0.026 0.99 5.921551 2300 2.956041 0.23 Bản thành Mtc ho Fa A Z1 2000 an KG.m cm cm2 cm KG/cm2 mm Trong 735.36 8 4.191 0.088 0.95 7.629283 2300 10.4768 0.23 Ngoài 292.95 8 1.621 0.035 0.98 7.856588 2300 4.052954 0.23 Kết luận : so sánh = 0.25 mm và an , luôn thỏa . Kết cấu theo trạng thái giới hạn hai luôn thỏa IV. Hồ nước mái được bố trí thép trên bản vẽ (KC-01/8)