Tính toán công năng của hồ nước mái

CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN HỒ NƯỚC MÁI Công năng và kích thước hồ nước mái Hồ nước mái có nhiệm vụ cung cấp toàn bộ nước sinh hoạt cho tòa nhà và phục vụ cho công tác cứu hỏa. Sơ bộ tính nhu cầu dùng nước của chung cư như sau: Cứ một người một ngày đêm dùng 200l, công trình có 10 tầng, mổi tầng có 7 căn hộ, mổi căn hộ có khoảng 5 người. Do đó lượng nước yêu cầu mổi ngày cần cấp cho chung cư là: Vyc = 200x10x7x5 = 70000 (lít) = 70 m3 Dựa vào nhu cầu sử dụng đó ta bố trí 1 hồ nước mái giống nhau trên sân thượng (xem bản vẽ mặt bằng mái). Kích thước hồ nước mái được thể hiện cụ thể trên hình. Thể tích 1 hồ nước mái là: Vhồ = 6.0x5.7x2.2= 75.24 (m3) Mặt bằng bản đáy và bản nắp hồ nước mái Mặt cắt dọc hồ nước mái Tải trọng tác dụng Xác định sơ bộ kích thước các bộ phận hồ nước mái Chọn chiều dày bản Chọn chiều dày bản theo công thức: hb = trong đó: D = 0.8 ÷ 1.4 – hệ số kinh nghiệm phụ thuộc hoạt tải sử dụng; m = 30 ÷ 35 – đối với bản một phương; m = 40 ÷ 45 – đối với bản kê 4 cạnh; l – nhịp cạnh ngắn của ô bản. Do đó chiều dày ô bản được sơ bộ xác định theo bảng sau: Xác định chiều dày ô bản. Tên cấu kiện D m ln (m) htính (m) hchọn (cm) Bản nắp 0.8 40 3 0.06 8 Bản thành 1.4 40 2.2 0.077 12 Bản đáy 1.4 40 3 0.105 14 Vách ngăn 1.2 35 6 0.21 14 Xác định sơ bộ kích thước dầm Tiết diện dầm được xác định sơ bộ theo công thức. hd= md: hệ số phụ thuộc vào tính chất của khung và tải trọng. md = 8 ÷ 12: đối với dầm chính, khung một nhịp. md = 12 ÷ 20: đối với dầm phụ, dầm liên tục hoặc khung nhiều nhịp. ld: nhịp dầm Xác định tiết diện dầm Tên cấu kiện ld (m) md htính (m) btính (m) Kích thước tiết diện chọn (cmxcm) Dn1 6 18 0.33 0.17 20x40 Dn2 6 18 0.33 0.17 20x40 Dn3 6 18 0.33 0.17 20x35 Dn4 6 18 0.33 0.17 20x35 Dd1 6 12 0.50 0.25 35x70 Dd2 6 12 0.50 0.25 35x70 Dd3 6 12 0.50 0.25 35x60 Dd4 6 12 0.50 0.25 35x60 Xác định tiết diện cột Chọn sơ bộ tiết diện cột: Cột: 35x35 Xác định tải trọng Bản nắp + Tĩnh tải: Gồm trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo. Các lớp cấu tạo bản nắp Được tính toán cụ thể trong bảng sau: Xác định tĩnh tải STT Các lớp cấu tạo Chiều dày d (mm) gi (kG/m3) gtc (kG/m2) n gtt (kG/m2) 1 Vữa Trát 20 1800 36 1.2 43.2 2 Bản BTCT 80 2500 200 1.1 220 3 Vữa Trát 15 1800 27 1.2 32.4 Tổng cộng gttbn 295.6 + Hoạt tải Lấy theo TCVN 2737- 1995 lấy hoạt tải sửa chửa là: ptc = 75 (KG/m2); Với hệ số vượt tải n = 1.3 ptt = ptc.n = 75x1.3 = 97.5 (KG/m2). + Tải trọng toàn phần qbn = gtt bn+ ptt = 295.6 + 97.5 = 393.1 (KG/m2) Bản đáy + Tỉnh tải: Gồm trọng lượng các lớp cấu tạo bản đáy. Các lớp cấu tạo bản đáy Trọng lượng các lớp cấu tạo bản đáy STT Các lớp cấu tạo Chiều dày d (mm) gi (kG/m3) gtc (kG/m2) n gtt (kG/m2) 1 Gạch men 10 2000 20 1.1 22 2 Vữa lát gạch, tạo dốc 50 1800 90 1.3 117 3 Bê tông chống thấm 30 2000 60 1.1 66 4 Bản BTCT 140 2500 350 1.1 385 5 Lớp vữa trát 15 1800 27 1.2 32.4 Tổng cộng gttbđ 622.4 + Tải trọng nước: pn1tt = n x gnước x h =1.4 x 1000 x 2.12 = 2968(KG/m) + Hoạt tải Lấy theo TCVN 2737- 1995 lấy hoạt tải sửa chữa là: ptc = 75 (KG/m2); Với hệ số vượt tải n = 1.3 ptt = ptc.n = 75x1.3 = 97.5 (KG/m2). + Tải trọng toàn phần qbđ =gtt + pntt +ptt = 622.4 + 2968 + 97.5 = 3687.9 (KG/m2). Bản thành + Tỉnh tải Gồm trọng lượng của các lớp cấu tạo. Các lớp cấu tạo bản thành Trọng lượng các lớp cấu tạo bản thành STT Các lớp cấu tạo Chiều dày d (mm) gi (kG/m3) gtc (kG/m2) n gtt (kG/m2) 1 Gạch men 10 2000 20 1.1 22 2 Vữa lát gạch 50 1800 90 1.3 117 3 Bê tông chống thấm 30 2000 60 1.1 66 4 Bản BTCT 120 2500 300 1.1 330 5 Lớp vữa trát 15 1800 27 1.2 32.4 Tổng cộng gttbt 567.4 + Tải trọng gió Theo TCVN 2737:1995 tải trọng gió được xác định theo công thức W = n.k.c.Wo (KG/m2) trong đó: Wo - Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn lấy theo bản đồ phân vùng phụ lục D và điều 6.4 TCVN 2737:1995; k - Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao lấy theo bảng 5; c - Hệ số khí động lấy theo bảng 6. Công trình được xây dựng ở Thành Phố Hồ Chí Minh thuộc vùng IIa Do đó: Wo = 95 – 12 = 83 (KG/m2) Công trình được xây dựng tại nơi bị che chắn mạnh (dạng địa hình C), tại độ cao z = 33.5 m k = 0.9164 Theo bảng 6 TCVN hệ số khí động c: Phía gió đẩy: c = + 0.8 Phía gió hút: c = - 0.6 Vậy : Phía gió đẩy: Wđ = 1.2x0.9164x0.8x83 = 73.019 (KG/m); Phía gió hút: Wh = 1.2x0.9164x0.6x83 = 54.764 (KG/m). + Tải trọng nước: pn1tt = n x gnước x h =1.4 x 1000 x 2.12 = 2968(KG/m) d. Vách ngăn + Tĩnh tải. Trọng lượng các lớp cấu tạo. Các lớp cấu tạo vách ngăn Trọng lượng các lớp cấu tạo vách ngăn STT Các lớp cấu tạo Chiều dày d (mm) gi (kG/m3) gtc (kG/m2) n gtt (kG/m2) 1 Gạch men 10 2000 20 1.1 22 2 Vữa lát gạch 30 1800 54 1.3 70.2 3 Bản BTCT 140 2500 350 1.1 385 4 Vữa lát gạch 30 1800 54 1.3 70.2 5 Gạch men 10 2000 20 1.1 22 Tổng cộng gttv 569.4 + Hoạt tải nước pn2tt = n x gnước x h =1.4 x 1000 x 1 = 1400(KG/m) Tính toán các bộ phận hồ nước mái Vật liệu: - Bêtông mác 300 có Rn = 130 kG/cm2; Rk = 10 kG/cm2, Rkc = 15 kG/cm2. Þ ao= 0.58, A0 = 0.412 - Thép AI, Ra = Ra’ = 2300 (kG/cm2) AII, Ra = Ra’ = 2800 (kG/cm2) Bản nắp Bản nắp chỉ có một loại ô bản có tỉ số cạnh dài trên cạnh ngắn là: ld/ln = 3/3 = 1. Do đó ô bản thuộc loại bản kê. + Sơ đồ tính Xét tỉ số chiều cao dầm nắp với chiều dày bản sàn: hd/hs = 35/8 = 4.375 > 3 Do đó bản nắp có sơ đồ tính 4 cạnh liên kết ngàm với dầm nắp, thuộc loại ô bản số 9 trong 11 loại ô bản. + Xác định nội lực Giả thiết tính toán: Ô bản được tính toán như ô bản đơn, không xét đến sự ảnh hưởng của ô bản bên cạnh; Ô bản đươc tính theo sơ đồ đàn hồi; Cắt 1 dải bản có bề rộng là 1m theo phương cạnh ngắn và cạnh dài để tính toán. Nhịp tính toán là khoảng cách giữa hai trục dầm. Ta có: P = qbn.ld.ln Theo phương cạnh ngắn: Moment tại nhịp: M1 = m91.P Moment tại gối: MI = k91.P Theo phương cạnh dài: Moment tại nhịp: M2 = m92.P Moment tại gối: MII = k92.P k91, k92, m91, m92 là các hệ số tra bảng phụ thuộc vào tỉ số ld/ln và loại ô bản (ô bản số 9) Kết quả được ghi vào bảng dưới đây: Mômen nội lực tính toán bản nắp Ký hiệu Sơ đồ tính l1 (m) l2 (m) P = (gttbn+q)l1l2 (kG) Hệ Số M (kGm/m) S1 3 3 3537.90 m91 0.0187 66.16 3 3 3537.90 m92 0.0171 60.50 3 3 3537.90 k91 0.0437 154.61 3 3 3537.90 k92 0.0394 139.39 Cốt thép bản nắp được tính như cấu kiện chịu uốn. Giả thiết tính toán: a1 =1.5 cm khoảng cách từ trọng tâm cốt thép theo 2 phương đến mép bê tông chịu kéo; ho: Chiều cao có ích của tiết diện: ho = hs – a1 = 8 – 1.5 = 6.5 bề rộng tính toán của dải bản b =100cm. Lưu dồ tính toán: Bảng tính toán cốt thép bản nắp Ký hiệu Vị Trí M (kGcm/m) A a Fa (cm2/m) Fa chọn (cm2/m) m (%) Chọn thép S1 Nhịp l1 6616 0.012 0.012 0.137 1.4 0.215 f6a200 Nhịp l2 6050 0.011 0.011 0.125 1.4 0.215 f6a200 Gối l1 15460 0.028 0.029 0.323 1.4 0.215 f6a200 Gối l2 13939 0.025 0.026 0.291 1.4 0.215 f6a200 Tại vị trí lỗ thăm có: Facắt = 1.4 cm2 theo phương cạnh ngắn (5f6a200) Facắt = 1.4 cm2 theo phương cạnh dài. (5f6a200) Chọn Fgia cường ≥1.5 Facắt Theo phương cạnh ngắn: Fgia cương = 1.5 x 1.4 = 2.1cm2 Theo phương cạnh dài: Fgia cương = 1.5 x 1.4 = 2.1 cm2 Chọn 2f12 (2.262cm2) gia cường cho cả 2 phương và có đoạn neo là: Lneo ≥ 30d = 30x12 =360mm, chọn lneo = 400mm Nắp lỗ thăm Bản thành Tải trọng Bản thành là cấu kiện chịu nén uốn đồng thời. Lực nén trong bản thành chỉ do trọng lương bản thân thành và một phần nhỏ của bản nắp gây nên, để đơn giản ta xem bản thành chỉ chịu uốn. Bản thành có tỉ số cạnh dài chia cạnh ngắn luôn lớn hơn 2 (theo phương cạnh ngắn của hồ nước mái): Bản thành S3 : ld/ln=6/2.12 = 2.83. Bản thành S4 : ld/ln=6/2.12 = 2.83. nên bản thành thuộc bản loại dầm. Sơ đồ tải trọng tác dụng vào bản thành được trình bày trong hình sau. Sơ đồ tải trọng tác dụng lên bản thành Do đó trường hợp tải bất lợi là phía có gió hút. Dùng tải trọng này để xác định nội lực trong bản thành. Sơ đồ tính Bản làm việc theo một phương, cắt một dải có bề rộng 1m để tính toán, kích thước lấy từ tim dầm đến tim bản nắp. Sơ đồ tinh như hình sau. Sơ đồ và tải trọng tính bản thành Xác định nội lực Biểu đồ mômen do gió và nước của bản thành Biểu đồ moment do gió (hình bên trái) và áp lực nước gây ra (hình bên phải). Moment dương lớn nhất ở nhịp do nước và gió gây ra ở vị trí chênh lệch nhau không nhiều. Do đó ta lấy tổng giá trị 2 moment này để tính thép nhằm đơn giản việc tính toán và thiên về an toàn, lấy tổng moment ở vị trí ngàm của hai biểu đồ để tính cốt thép chịu moment âm sau đó bố trí cốt thép cho bản thành. Theo vậy ta có moment dùng đề tính thép ở gối và nhịp lần lượt là: Mgối = MWhgối + Mqngối = 30.766 + 889.3 = 920.066 (KGm); Mnhịp = MWhnhịp + Mqnnhịp = 17.306 + 397 = 414.306 (KGm). Tính toán cốt thép Giả thiết: a = 2 cm - Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo ho = hthành – a = 12 - 2 = 10 cm: chiều cao có ích của tiết diện. Kết quả tính toán được thể hiện ở bảng sau: Tính cốt thép bản thành hồ nước mái. Ký hiệu Vị Trí M (kGcm/m) A a Fa (cm2/m) Fa chọn (cm2/m) m (%) Chọn thép S3=S4 Nhịp 41430.60 0.032 0.032 1.831 2.5 0.250 f8a200 Gối 92006.60 0.071 0.073 4.153 5.6 0.560 f10a140 Diện tích cốt thép chọn được lấy tăng 30% diện tích cốt thép tính toán, nhằm thiên về an toàn và chống sự hình thành khe nứt. e. Kiểm tra sự hình thành khe nứt. Ta kiểm tra sự hình thành khe nứt của bản thành theo trạng thái giới hạn thứ 2 (khả năng làm việc bình thường của cấu kiện). Công thức kiểm tra. Mc £ RkcWn Trong đó: Mc : momen gây nứt. Wn: momen kháng chống nứt của tiết diện tương đương đối với mép chịu kéo. Wn được xác định theo công thức: Wn = (0.292 + 0.75g1 + 0.15g1’)bh2. Với n: là tỷ lệ mođun đàn hồi, n = Fa: diện tích cốt thép chịu kéo. F’a: diện tích cốt thép chịu nén. b = 100cm, h = 12cm. = = Momen kháng chống nứt của tiết diện: Wn = (0.292 + 0.75 x 0.0675 + 0.15 x 0.0338)100x122 = 5007.72cm3 Tải tiêu chuẩn tác dụng lên bản thành: Tải gió: Whtc = 54.764/1.2 = 45.636kG/m2 Áp lực nước tại đáy hồ: gntc = 2968/1.4 = 2120kG/m2 Nội lực tiêu chuẩn: = (kG m) Vậy: Mgtc = 660.8 (kG.m) Mnhtc = 298 (kG.m) Ta thấy Mgtc = 66080 (kG.cm) < RkcWn = 15 x 5007.72 = 75115.8 (kG.cm) Như vậy bản thành đảm bảo khả năng chống nứt. Bản đáy Sơ đồ tính Xét tỉ số cạnh dài/cạnh ngắn: ld/ln= 3/3 = 1< 2, bản thuộc loại bản kê 4 cạnh. Xét liên kết giữa dầm với sàn theo tỉ số giữa chiều cao dầm và sàn: Do hd = 600, và hs =120 >3 Bản đáy liên kết ngàm với dầm Ô bản thuộc ô bản số 9 trong 11 loại ô bản. Sơ đố tính (xem hình) Sơ đố tính bản đáy Xác định nội lưc Giả thiết tính toán: Ô bản được tính toán như ô bản đơn, không xét đến sự ảnh hưởng của ô bản bên cạnh. Ô bản đươc tính theo sơ đồ đàn hồi Cắt 1 dải bản có bề rộng là 1m theo phương cạnh ngắn và cạnh dài để tính toán. Nhịp tính toán là khoảng cách giữa hai trục dầm Ta có: qbđ = 3687.9 (KG/m2) P = qbđ .ld.ln Theo phương cạnh ngắn: M1 = m91.P MI = k91.P Theo phương cạnh dài: M2 = m92.P MI = k92.P k91, k92, m91, m92 là các hệ số tra bảng phụ thuộc vào tỉ số ld/ln và loại ô bản (ô bản số 9). Mômen nội lực tính toán bản đáy Ký hiệu Sơ đồ tính l1 (m) l2 (m) P = (gttbn+q)l1l2 (kG) Hệ Số M (kGm/m) S2 3 3 33191.1 m91 0.0187 620.67 3 3 33191.1 m92 0.0171 567.57 3 3 33191.1 k91 0.0437 1450.45 3 3 33191.1 k92 0.0394 1307.73 Tính toán cốt thép Giả thiết: a = 2.5cm Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo ho = hbđ – a = 14 - 2.5 = 11.5cm: chiều cao có ích của tiết diện. Cốt thép được tính toán như cấu kiện chịu uốn. Tính toán cốt thép bản đáy Ký hiệu Vị Trí M (kGcm/m) A a Fa (cm2/m) Fa chọn (cm2/m) m (%) Chọn thép S2 Nhịp l1 62067 0.036 0.037 2.391 3.0 0.261 f8a170 Nhịp l2 56756 0.033 0.034 2.182 3.0 0.261 f8a170 Gối l1 145045 0.084 0.088 5.737 7.1 0.617 f10a110 Gối l2 130773 0.076 0.079 5.148 7.1 0.617 f10a110 Diện tích cốt thép chọn được lấy tăng 30% diện tích cốt thép tính toán, nhằm thiên về an toàn và chống sự hình thành khe nứt. d. Kiểm tra nứt bản đáy. Tương tự như trên ta kiểm tra sự hình thành khe nứt của bản đáy theo trạng thái giới hạn thứ 2 (khả năng làm việc bình thường của cấu kiện). Công thức kiểm tra. Mc £ RkcWn Trong đó: Mc : momen gây nứt. Wn: momen kháng chống nứt của tiết diện tương đương đối với mép chịu kéo. Wn được xác định theo công thức: Wn = (0.292 + 0.75g1 + 0.15g1’)bh2. Với n: là tỷ lệ mođun đàn hồi, n = Fa: diện tích cốt thép chịu kéo. F’a: diện tích cốt thép chịu nén. b = 100cm, h = 14cm. Tải tiêu chuẩn tác dụng lên bản đáy: qtc = 547 + 2968/1.4 = 2667 kG/m2 Ptc = qtc ldln = 2667 x 3 x 3 = 24003 kG Vậy M1 = m91Ptc = 0.0187 x 24003 = 426.41 kG.m M2 = m92Ptc = 0.0171 x 24003 = 290 kG.m MI = k91Ptc = 0.0437 x 24003 = 996.48kG.m MII = k92Ptc = 0.0394 x 24003 = 898.43kG.m Kiểm tra khe nứt bản đáy. M (kG.cm) b (cm) h (cm) Fa (cm2) F'a (cm2) n g1 g'1 Wn Rkc .Wn (kG.cm) Nhận xét M1 42641 100 14 3.00 0.00 7.241 0.031 0.00 6179.41 92691.10 Không nứt M2 29000 100 14 3.00 0.00 7.241 0.031 0.00 6179.41 92691.10 Không nứt MI 99648 100 14 7.10 3.00 7.241 0.073 0.02 6848.51 102727.66 Không nứt MII 89843 100 14 7.10 3.00 7.241 0.073 0.02 6848.51 102727.66 Không nứt Như vậy bản đáy đảm bảo khả năng chống nứt Vách ngăn a. Sơ đồ tính Vách ngăn là cấu kiện chịu nén uốn đồng thời. Lực nén trong vách chỉ do trọng lương bản thân vách nên để đơn giản ta xem vách ngăn chỉ chịu uốn. Xét tỷ số cạnh dài và cạnh ngắn. ld/ln = 6/1 = 6, bản thuộc bản loại dầm. Có sơ đồ tính là một đầu ngàm, một đầu tự do. b. Xác định nội lực Biễu đồ momen có dạng như sau. Momen tại ngàm được xác định theo công thức. c. Tính cốt thép. Giả thiết: a = 2.5 cm - Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo ho = hthành – a = 14 – 2 = 12 cm: chiều cao có ích của tiết diện. Kết quả được lập thành bảng sau. Tính toán cốt thép vách ngăn. M (kGcm/m) A a Fa (cm2/m) Fa chọn (cm2/m) m (%) Chọn thép 23300 0.0124 0.0125 0.887 3.0 0.261 f8a170 Dầm nắp và dầm đáy Xác đinh tải trọng Trọng lượng bản thân dầm Dầm b (m) h (m) g (kG/m3) n gtt (kG/m) Dn1 0.2 0.4 2500 1.1 220 Dn2 0.2 0.4 2500 1.1 220 Dn3 0.2 0.35 2500 1.1 192.5 Dn4 0.2 0.35 2500 1.1 192.5 Dd1 0.35 0.7 2500 1.1 673.75 Dd2 0.35 0.7 2500 1.1 673.75 Dd3 0.35 0.6 2500 1.1 577.5 Dd4 0.35 0.6 2500 1.1 577.5 Tải trọng từ bản nắp (bản đáy) truyền vào dầm nắp (dầm đáy). Tải trọng này được truyền theo qui luật tải tam giác và tải hình thang. Các tải trọng này được qui đổi về tải trọng tương đương phân bố đều lên dầm theo các công thức sau: Tải tương đương qui đổi từ tải tam giác: qtđ = Tải tương đương qui đổi từ tải hình thang: qtđ = trong đó: ; B - bề rộng nhận tải từ ô bản truyền vào dầm xem sơ đồ truyền tải tam giác, hình thang vào dầm nắp và dầm đáy. ld - cạnh dài của ô bản ; q - tải trọng từ ô bản truyền vào. Nếu một nhịp dầm có ≥2 dạng tải tam giác hoặc hình thang bằng nhau thì công thức tính tải tương đương qui đổi sẽ là: Nhịp có nhiều tải tam giác bằng nhau Tải tam giác: qtđ = 0.5q.B Nhịp có nhiều tải hình thang bằng nhau Tải hình thang: qtđ = 0.5.qB. Hình trên là sơ đồ truyền tải tam giác hình thang vào dầm nắp và dầm đáy. Sơ đồ truyền tải vào dầm đáy và dầm nắp Xác định tải tương đương qui đổi từ tải tam giác và hình thang. Loại dầm q (kG/m2) Loại tải B (m) qtđ (kG/m) Dầm nắp Dn1 393.1 Tam giác 1.425 280.08 Dn2 393.1 Tam giác 1.425 280.08 Dn3 393.1 Tam giác 2.85 560.17 Dn4 393.1 Tam giác 2.85 560.17 Dầm đáy Dd1 3687.9 Tam giác 1.425 2627.63 Dd2 3687.9 Tam giác 1.425 2627.63 Dd3 3687.9 Tam giác 2.85 5255.26 Dd4 3687.9 Tam giác 2.85 5255.26 - Trọng lượng bản thân của các lớp cấu tạo bản thành và vách Đối với các dầm Dd1, Dd2 và Dd3 ngoài tải trọng được truyền vào từ sàn còn có trọng lượng bản thân của bản thành và vách ngăn (phân bố trên 1m dài). + Dầm Dd1, Dd2. gttbt = 567.4kG/m2 x 1m = 567.4kG/m + Dầm Dd3. gttv = 569.4kG/m2 x 1m =569.4kG/m Tải trọng toàn phần Dầm gtt (kG/m) qtđ (kG/m) gttbt (kG/m) gttv (kG/m) q (kG/m) Dn1 220 280.08 0 0 500.08 Dn2 220 280.08 0 0 500.08 Dn3 192.5 560.17 0 0 752.67 Dn4 192.5 560.17 0 0 752.67 Dd1 673.75 2627.63 567.40 0 3868.78 Dd2 673.75 2627.63 567.40 0 3868.78 Dd3 577.5 5255.26 0 569.40 6402.16 Dd4 577.5 5255.26 0 0 5832.76 Sơ đồ tính Xem hệ dầm nắp là hệ dầm trực giao (hệ không gian), Với tải trọng tương ứng ta dùng phần mềm Sap2000 để giải tìm nội lực. Sơ đồ tính xem hình 4.11. Sơ đồ tính hệ dầm nắp (dầm trực giao) Sơ đồ tính hệ dầm đáy (dầm trực giao) Tính nội lực Dùng phần mềm tính kết cấu Sap2000 để xác định nội lực. Kết quả xem trên biểu đồ moment và lực căt. Nội lực dầm nắp: Biểu đồ moment dầm nắp (T.m) Dầm Dn1: moment nhịp lớn nhất Mnh = 7310 (KGm). Dầm Dn2: moment nhịp lớn nhất Mnh = 7310 (KGm). Dầm Dn3: moment nhịp lớn nhất Mnh = 4170 (KGm). Dầm Dn4: moment nhịp lớn nhất Mnh = 4170 (KGm). Biểu đồ lực cắt dầm nắp (T) Dầm Dn1: Lực cắt lớn nhất Q = 3487 (KG). Dầm Dn2: Lực cắt lớn nhất Q = 3487 (KG). Dầm Dn3: Lực cắt lớn nhất Q = 2775 (KG). Dầm Dn4: Lực cắt lớn nhất Q = 2775 (KG). Nội lực dầm đáy Biểu đồ moment dầm đáy (T.m) Dầm Dd1: moment nhịp lớn nhất Mnh = 49452 (KGm). Dầm Dd2: moment nhịp lớn nhất Mnh = 51496 (KGm). Dầm Dd3: moment nhịp lớn nhất Mnh = 29795 (KGm). Dầm Dd4: moment nhịp lớn nhất Mnh = 28272 (KGm). Biểu đồ lực cắt dầm đáy (T) Dầm Dd1: Lực cắt lớn nhất Q = 22941 (KG). Dầm Dd2: Lực cắt lớn nhất Q = 23835 (KG). Dầm Dd3:Lực cắt lớn nhất Q = 20775 (KG). Dầm Dd4:Lực cắt lớn nhất Q = 19065 (KG). Phản lực gối tựa của dầm (T) Bảng tổng hợp nội lực của dầm nắp và dầm đáy. Dầm Momen (kGm) Lực cắt (kG) Nhịp Gối Dn1 7310 2924 3487 Dn2 7310 2924 3487 Dn3 4170 1668 2775 Dn4 4170 1668 2775 Dd1 49452 19780.8 22941 Dd2 51496 20598.4 23835 Dd3 29795 11918 20775 Dd4 28272 11308.8 19065 Với momen gối lấy bằng 40% momen nhịp Tính toán cốt thép Dầm nắp Giả thiết tính toán: a – khoảng cánh từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo; a = 3cm; ho – chiều cao có ích của tiết diện ho = h – a Dầm nắp: ho = 40 - 3 = 37 cm; ho = 35 - 3 = 32 cm Đặc trưng vật liệu sử dụng tính toán - Bêtông mác 300 có Rn = 130 kG/cm2; Rk= 10 kG/cm2. Þ ao = 0.58, A0 = 0.412 - Thép AI, Ra = Ra’ = 2300 (kG/cm2) AII, Ra = Ra’ = 2800 (kG/cm2) Tính toán cốt thép dầm nắp. Dầm M (kG.m/m) b (cm) h0 (cm) A a Fatt (cm2) Fa chọn (cm2) Chọn thép m (%) Dn1 Nhịp 7310 20 37 0.205 0.232 7.98 8.044 4f16 1.09 Gối 2924 20 37 0.082 0.086 2.95 3.14 4f10 0.42 Dn2 Nhịp 7310 20 37 0.205 0.232 7.98 8.044 4f16 1.09 Gối 2924 20 37 0.082 0.086 2.95 3.14 4f10 0.42 Dn3 Nhịp 4170 20 32 0.157 0.171 5.09 6.156 4f14 0.96 Gối 1668 20 32 0.063 0.065 1.92 2.355 3f10 0.37 Dn4 Nhịp 4170 20 32 0.157 0.171 5.09 6.156 4f14 0.96 Gối 1668 20 32 0.063 0.065 1.92 2.355 3f10 0.37 Tính cốt đai Để đơn giản trong việc tính toán và thiên về an toàn, ta dùng lực cắt có giá trị lớn nhất để tính toán và kiểm tra cho hệ dầm nắp. (Dn2=Dn1: Q = 3487kG = 3.487T) Kiềm tra điều kiện để tính cốt đai: Nếu . k1.Rk .b.ho < Q ≤ ko.Rn .b.ho Tính cốt đai.; Nếu Q ≤ k1.Rk .b.ho không cần tính cốt đai; Nếu Q > ko.Rn .b.ho Tiết diện không hợp lý cần tăng tiết diện hoặc tăng mac bê tông và tính lại. Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông. Giá trị lực cắt lớn nhất: Qmax = 3.487 T. k0.Rn.b.h0 = 0.35 x 130 x 20 x 37 = 33.67 T > Qmax = 3.487 T k1.Rk.b.h0 = 0.6 x 10 x 20 x 37 = 4.44 T > Qmax = 3.487 T Vậy không cần phải tính cốt đai, với tiết diện bê tông đã chọn đủ khả năng chịu lực cắt, cốt đai được bố trí theo cấu tạo. Chọn cốt đai f6; hai nhánh n = 2; bước đai u = 150; thép AI có Rađ =1800kG/cm2 Tính cốt treo. Vì chiều cao các dầm chênh lệch nhau không nhiều nên ta bố trí cốt treo dạng vai bò để chống cắt tại vị trí giao nhau giữa các dầm. Diện tích cốt thép gia cường được xác định như sau: N: Lực tập trung. Ra: Cường độ tính toán chịu kéo của thép, Ra = 2800kG/cm2 Fa: diện tích cốt thép. . Chọn 2f10, có Fa = 1.57cm2 . Dầm đáy Giả thiết tính toán: a – khoảng cánh từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo; a = 4cm; ho – chiều cao có ích của tiết diện ho = h – a Dầm nắp: ho = 70 - 4 = 66 cm; ho = 60 - 4 = 56 cm Đặc trưng vật liệu sử dụng tính toán - Bêtông mác 300 có Rn = 130 kG/cm2; Rk= 10 kG/cm2. Þ ao = 0.58, A0 = 0.412 - Thép AI, Ra = Ra’ = 2300 (kG/cm2) AII, Ra = Ra’ = 2800 (kG/cm2) Tính toán cốt thép dầm đáy. Dầm M (kG.m/m) b (cm) h0 (cm) A a Fatt (cm2) Fa chọn (cm2) Chọn thép m (%) Dd1 Nhịp 49452 35 66 0.250 0.292 31.34 36.948 6f28 1.60 Gối 19780.8 35 66 0.100 0.105 11.30 12.568 4f20 0.54 Dd2 Nhịp 51496 35 66 0.260 0.307 32.92 36.948 6f28 1.60 Gối 20598.4 35 66 0.104 0.110 11.79 12.568 4f20 0.54 Dd3 Nhịp 29795 30 56 0.244 0.284 22.15 22.806 6f22 1.36 Gối 11918 30 56 0.097 0.103 8.01 8.04 4f16 0.48 Dd4 Nhịp 28272 30 56 0.231 0.267 20.81 22.806 6f22 1.36 Gối 11308.8 30 56 0.092 0.097 7.58 8.04 4f16 0.48 Kiểm tra hàm lượng cốt thép. mmin = 0.05%, mmax = = = 2.8% Tính Cốt đai Để đơn giản trong việc tính toán và thiên về an toàn, ta dùng lực cắt có giá trị lớn nhất để tính toán và kiểm tra cho hệ dầm đáy. (Dd2: Q = 23835kG = 23.835T) Kiềm tra điều kiện để tính cốt đai: Nếu . k1.Rk .b.ho < Q ≤ ko.Rn .b.ho Tính cốt đai.; Nếu Q ≤ k1.Rk .b.ho không cần tính cốt đai; Nếu Q > ko.Rn .b.ho Tiết diện không hợp lý cần tăng tiết diện hoặc tăng mac bê tông và tính lại. Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông. Giá trị lực cắt lớn nhất: Qmax = 23.835 T. k0.Rn.b.h0 = 0.35 x 130 x 35 x 67 = 106.7 T > Qmax = 23.835 T k1.Rk.b.h0 = 0.6 x 10 x 35 x 67 = 14.07 T < Qmax = 23.835 T Vậy cần phải tính cốt đai. Chọn cốt đai f8; hai nhánh n = 2; bước đai u = 150; thép AI có Rađ =1800kG/cm2 Tính Qdp = = = 38.95 T Vì Q = 23.835 T < Qdp = 38.95 T nên cốt đai đã chọn đủ chịu lực cắt. Tính cốt treo. Vì chiều cao các dầm chênh lệch nhau không nhiều nên ta bố trí cốt treo dạng vai bò để chống cắt tại vị trí giao nhau giữa các dầm. Diện tích cốt thép gia cường được xác định như sau: . Chọn 1f20, có Fa = 6.284cm2 . Tính toán cột hồ nước mái Cột hồ nước mái chủ yếu là chịu nén, do tải trong ngang quá nhỏ.Nên ta chỉ xác định lực nén tác dụng xuống chân cột và tính thép cột theo cấu kiện chịu nén đúng tâm là đủ. Tải trọng Từ kết quả tính toán ớ trên, ta thấy tổng lực nén truyền xuống chân cột là N = 55210 kG Tính toán cốt thép Cốt thép cột được tính theo cấu kiện chịu nén đúng tâm với: N = 46820 (KG) Khả năng chịu nén của cột: N = Rnxbxh = 130x35x35 = 159250 (KG) Nhận thấy rằng khả năng chịu nén của cột là rất lớn so với lực nén tính toán được, do đó cốt thép cột đựơc bố trí theo cấu tạo. Chọn 4f20