Tính toán thiết kế cấu trúc hồ nước mái

CHÖÔNG 4 TÍNH TOAÙN HOÀ NÖÔÙC MAÙI Maët baèng: Maët baèng naép hoà. Maët baèng ñaùy hoà. Maët caét ngang hoà Beå chöùa treân maùi goàm 4 beå , moãi beå coù kích thöôùc (a x b x h)= (6 x 6 x 2)m goàm coù : -Baûn ñaùy -Baûn thaønh -Baûn naép -Caùc loaïi daàm naép vaø daàm ñaùy 4.1 XAÙC ÑÒNH KÍCH THÖÔÙC TIEÁT DIEÄN : - Choïn chieàu daøy ñaùy beå: hbñ = 150 mm - Choïn chieàu daøy naép beå: hbn = 70 mm - Choïn chieàu daøy thaønh beå: hbt = 120 mm - Choïn lôùp baûo veä coát theùp: + Ñoái vôùi daàm: a = 4 (cm) + Ñoái vôùi baûn: a = 1.5 (cm) - Choïn Beâtoâng maùc 250: + Cöôøng ñoä chòu neùn Rn = 110 (kG/cm2) + Cöôøng ñoä chòu keùo Rk = 8.8 (kG/cm2) + Moduyn ñaøn hoài : Eb = 2.65e6 (kG/cm2) 4.2. TÍNH BAÛN NAÉP : a. Sô ñoà tính: baûn laøm vieäc hai phöông - Sô ñoà tính nhö baûn khôùp 4 caïnh M1 = m11.P M2 = m12.P Vôùi P = q.l1.l2 trong ñoù : q – toång taûi troïng tính toaùn l1 – nhòp caïnh ngaén cuûa oâ baûn l2 - nhòp caïnh daøi oâ baûn b. Taûi troïng : * Tónh taûi : - Chieàu daøy cuûa baûn naép: Choïn hb = 70 (mm). -Caùc lôùp caáu taïo cuûa baûn naép: Lôùp caáu taïo baûn naép Chieàu daøy(m) Heä soá vöôït taûi g(kG/m3) Taûi troïng g(kG/m2) Lôùp Vöõa laùng 0.020 1.3 1800 43 Baûn BTCT 0.070 1.1 2500 193 Lôùp vöõa traùt 0.015 1.3 1800 32 Toång coäng: 268 * Hoaït taûi : Hoaït taûi vôùi ngöôøi leân söûa chöõa laø : ptt = n.ptc = 1.3 x 75 = 98 (kG/m2) * Toång taûi troïng : q = g + p = 268 + 98 = 366 (kG/m2) c. Tính noäi löïc: - Lôùp baûo veä coát theùp: a = 1.5 (cm) ® ho = 7 – 1.5 = 5.5 (cm). - Baûng tính noäi löïc l2(m) l1 (m) Tyû soá q(kG/m2) p(kG/m2) M11 M12 6.0 6.0 1.0 366 131.80 0.0365 0.0365 Baûng tính coát theùp loaïi M ho (cm) Gía trò M (kGm) A a Fa tính (cm2) Choïn theùp Fa choïn cm2 m (%) M1 5.5 481 0.145 0.922 4.13 Þ8a120 4.19 0.76 M2 5.5 481 0.145 0.922 4.13 Þ8a120 4.19 0.76 4.3.TÍNH BAÛN THAØNH : Ñaây laø daïng beå thaáp vì coù: a/b = 6/6 = 1 < 3 vaø h = 2 (m) £ 2.a = 2.6 = 12 (m) 4.3.1. Sô ñoà tính : - Sô ñoà tính nhö baûn ngaøm ôû beân döôùi vaø töïa vaøo baûn naép ôû beân treân - Baûn thaønh coù h = 2(m); a = 6(m) - Choïn chieàu daøy baûn thaønh hbt = 12 (cm) - Tyû soá a/h = 6/2 = 3 > 2 ® Tính nhö baûn laøm vieäc moät phöông - Caét ra daõy roäng 1m ñeå tính. Sô ñoà tính baûn thaøn 4.3.2. Taûi troïng vaø noäi löïc : Troïng löôïng baûn thaân thaønh: g = di.ni.gi.1m (kN/m). Lôùp caáu taïo baûn thaønh Chieàu daøy(m) Heä soá vöôït taûi g(kG/m3) Taûi troïng g(kG/m2) Lôùp gaïch men 0.010 1.1 20 24 Lôùp vöõa laùng 0.020 1.3 18 43 Lôùp choáng thaám 0.003 1.1 18 6 Baûn thaønh BTCT 0.120 1.1 25 330 Lôùp vöõa traùt 0.015 1.3 18 32 Toång coäng: 436 Sô ñoà tính troïng löôïng baûn thaân thaønh Troïng löôïng baûn naép truyeàn xuoáng: Taûi troïng baûn naép truyeàn vaøo thaønh löïc taäp trung taùc duïng leân baûn thaønh ® g = 366 x 1m = 366 (kG/m) Sô ñoà tính taûi troïng baûn naép truyeàn vaøo baûn thaønh Aùp löïc nuôùc: AÙp löïc nöôùc phaân boá taêng daàn töø treân xuoáng döôùi: gn = 1000 (kG/m3) Hoaït taûi vôùi lôùp nöôùc cao 2m coù aùp löïc döôùi ñaùy beå laøø : Pn = n.gn.h = 1.1 x 1000 x 2 = 2200 (kG/m2) Sô ñoà tính aùp löïc thuûy tónh Tra baûng soå tay thöïc haønh “keát caáu coâng trình” - Moâment taïi nhòp: M = = 262 (kG.m) - Moâment taïi goái : M = - = -507 (kG.m) - Phaûn löïc taïi goái töïa di ñoäng : Q = = = 440(kG) Taûi troïng gioù: w = c.wo .n.k.B trong ñoù: + Wo= 95 kG/m2 treân khu vöïc Tp.HCM coù ñòa hình xung quanh troáng traûi neân ñöôïc pheùp giaûm 12kG/ m2 ® wo= 95 – 12 = 83kG/m2 + B: beà roäng ñoùn gioù + n= 1.2 + k: heä soá phuï thuoäc daïng ñòa hình(Tp.HCM thuoäc daïng ñòa hình A), taïi ñoä cao z = 32.4 (m) ® k= 1.38 + c: heä soá khí ñoäng - Gioù ñaåy: ® wñ = c.wo .n.k.B = 0.8 x 83 x 1.2 x 1.38 x 3 = 330(kG/m) - Gioù huùt: wh = c.wo .n.k.B = 0.6 x 83 x 1.2 x 1.38 x 3 = 247 (kG/m) Taûi troïng gioù taùc duïng leân baûn thaønh ta chæ xeùt tröôøng hôïp nguy hieåm nhaát laø gioù huùt vì coù phöông cuøng chieàu vôùi aùp löïc nöôùc Sô ñoà tính gioù huùt Tra baûng soå tay thöïc haønh “keát caáu coâng trình” - Moâment taïi nhòp vaø taïi goái nhö sau : M = = 69 (kGm/m) M = - = -124 (kGm/m) Q = = 185 (kG/m) Ñeå ñôn giaûn tính toaùn, boû qua troïng löôïng baûn thaân thaønh vaø taûi troïng baûn naép truyeàn vaøo, xem baûn thaønh nhö caáu kieän chòu uoán chæ chòu taûi troïng taùc duïng theo phöông ngang goàm: aùp löïc nöôùc vaø gioù huùt Þ Toång coäng moâment lôùn nhaát cho lôùp theùp trong cuûa thaønh hoà laø: Mn = 262 + 69 = 331 (kGm) Mg = -507 – 124 = - 631 (kGm) Q = 440 + 185 = 630 (kG) Baûng tính coát theùp baûn thaønh Tieát dieän ho (cm) Gía trò M (kGm) A a Fa tính (cm2) Choïn theùp Fa choïn (cm2) m (%) Nhòp 10.5 331 0.027 0.986 1.39 Þ6a150 1.89 0.18 Goái 10.5 631 0.052 0.973 2.68 Þ8a180 2.79 0.27 4.4. Kieåm tra beà roäng khe nöùt baûn thaønh Ñieàu kieän kieåm tra: theo TCVN 5574:1991 < =0.25 (mm) trong ñoù: - : Khe nöùt giôùi haïn cuûa caáu kieän caáp 3, coù moät phaàn tieát dieän chòu neùn, laáy theo Baûng1 TCVN 5574:1991. - k = 1: caáu kieän chòu uoán. - C = 1.5: heä soá keå ñeán taùc duïng cuûa taûi troïng daøi haïn. - h = 1: heä soá aûnh höôûng beà maët thanh theùp. - Ea = 265x107 (kN/m2): moâñun ñaøn hoài cuûa theùp. - d: ñöôøng kính coát theùp chòu löïc. - P = 100 : haøm löôïng coát theùp doïc chòu keùo. - trong ñoù: - Zi = g.h0 - vôùi: ® a. Do taûi troïng gioù: - Moâment taïi nhòp: M = = 69 (kGm/m) - Moâment taïi goái : M = - = -124 (kGm/m) b. Do aùp löïc thuyû tónh: - Moâment taïi nhòp: M = = = 262 (kG.m) - Moâment taïi goái : M = - = -507 (kG.m) Moâment taïi nhòp baûn thaønh MMax = 69 + 262 = 331 (kG/m) Moâment taïi goái baûn thaønh MMax = -124 - 507 = -631 (kG/m) Baûng tính kieåm tra beà roäng khe nöùt baûn thaønh Tieát dieän ho(cm) Gía trò M (kG/m) A a Fa (cm2) d (cm) Zi (cm) s a (kG/cm2) m  20m an Nhòp 10.5 331 0.027 0.986 1.39 0.6 10.35 20 0.13 2.65 0.074 Goái 10.5 631 0.052 0.973 2.68 0.8 10.22 20 0.26 5.11 0.079 4.5. TÍNH BAÛN ÑAÙY 4.5.1. Sô ñoà tính - Sô ñoà tính nhö baûn ngaøm 4 caïnh M1 = m91.P M2 = m92.P MI = k91.P MII = k92.P Vôùi P = q.l1.l2 trong ñoù : q – toång taûi troïng tính toaùn l1 – nhòp caïnh ngaén cuûa oâ baûn l2 - nhòp caïnh daøi oâ baûn 4.5.2. Taûi troïng a.Tónh taûi : - Chieàu daøy cuûa baûn ñuoïc tính sô boä baèng coâng thöùc sau : ® Choïn hbñ = 150 (mm) - Troïng löôïng baûn thaân baûn ñaùy: Lôùp caáu taïo baûn ñaùy Chieàu daøy(m) Heä soá vöôït taûi g(kG/m3) Taûi troïng g(kG/m2) Lôùp gaïch men 0.010 1.1 2000 22 Lôùp vöõa laùng 0.020 1.3 1800 43 Lôùp choáng thaám 0.003 1.1 1800 6 Baûn BTCT 0.150 1.1 2500 413 Lôùp vöõa traùt 0.015 1.3 1800 32 Toång coäng: 516 b. Hoaït taûi : - Nöôùc trong beå coù gn = 1000 (kG/m3) Hoaït taûi vôùi lôùp nöôùc cao 2m laø : ptt = n.gn.h = 1.1 x 1000 x 2 = 2200 (kG/m2) c. Toång taûi troïng : q = g + ptt (kG/m2) 4.5.3. Tính noäi löïc Lôùp baûo veä coát theùp: a = 1.5 (cm) ® ho = 15 – 1.5 = 13.5 (cm). Baûng tính noäi löïc baûn ñaùy l2(m) l1 (m) Tyû soá q(kG/m2) p(kG/m2) m91 m92 k91 k92 6.0 6.0 1.0 2716 97777 0.0179 0.0179 0.0417 0.0417 Baûng tính coát theùp baûn ñaùy loaïi M ho (cm) Gía trò M (kGm) A a Fa tính (cm2) Choïn theùp Fa choïn (cm2) m (%) M1 13.5 1750 0.087 0.954 5.91 Þ10a120 6.54 0.48 M2 13.5 1750 0.087 0.954 5.91 Þ10a120 6.54 0.48 MI 13.5 4077 0.203 0.885 14.84 Þ16a130 15.47 1.15 MII 13.5 4077 0.203 0.885 14.84 Þ16a130 15.47 1.15 4.6.TÍNH DAÀM BAÛN ÑAÙY Sô ñoà truyeàn taûi baûn ñaùy vaøo daàm ñaùy 4.6.1. Taûi troïng vaø sô ñoà tính a. Sô ñoà tính: daàm ñôn giaûn hai ñaàu ngaøm Sô ñoà tính daàm ñaùy DÑ b. Taûi troïng - Choïn tieát dieän daàm ñaùy DÑ: (30 x 70) cm - Troïng löôïng baûn thaân (tröø ñi beà daøy ñaùy hoà laø 15cm) gDÑ2 = 0.3 x (0.7 - 0.15) x 2500 x 1.1 = 454 (kN/m) - Troïng löôïng baûn thaân baûn naép vaø baûn thaønh truyeàn vaøo döôùi daïng löïc taäp trung chuyeån thaønh taûi phaân boá ñeàu: qbt = qbn + qbt = = 1101 (kG/m) Sô ñoà baûn thaønh taùc duïng leân daàm ñaùy - Taûi troïng baûn ñaùy truyeàn vaøo taûi tam giaùc, chuyeån sang taûi phaân boá ñeàu töông ñöông Sô ñoà baûn ñaùy taùc duïng leân daàm ñaùy ® q = (1-2b+b).q = (1-2x0,42+0,42).2716 = 10185 (kG/m) (b= = =0,42) Þ Toång taûi troïng laø : qDÑ2 = 454 + 1101 + 10185 = 11740 (kG/m) c. Tính coát theùp - Moâment taïi nhòp: M = = 17610 (kG.m) - Moâment taïi goái: M = = 35220 (kG.m) - Phaûn löïc taïi goái töïa : Q = = 11740x = 35220 (kG) Baûng tính coát theùp daàm ñaùy Daàm Tieát dieän ho (cm) Gía trò M (kGm) A a Fa tính (cm2) Choïn theùp Fa choïn (cm2) m (%) DÑ Nhòp 66 17610 0.123 0.934 12.41 4Þ20 12.568 0.63 Goái 66 35220 0.245 0.857 27.07 4Þ25+2Þ22 27.24 1.38 4.6.2. Tính coát ñai vaø coát xieân cho daàm: Beâtoâng mac 250: Rn = 110 (kG/cm2); Rk = 8.8 (kG/cm2) Coát theùp AI: Ra = R’a = 2300 (kG/cm2); Rad = 1800 (kG/cm2) Kieåm tra ñieàu kieän haïn cheá: Q < K1.Rk.b.ho : Khoâng tính coát ñai vaø coát xieân Q > K1.Rk.b.ho : tính coát ñai vaø coát xieân Kieåm tra kích thöôùc tieát dieän vaø mac beâtoâng: Q < Ko.Rn.b.ho Do ñoù khoâng caàn taêng kích thöôùc tieát dieän vaø maùc beâtoâng Tính coát ñai: Tính böôùc ñai: Baûng tính böôùc ñai vaø kieåm tra kích thöôùc tieát dieän Loaïi daàm QMax (kG) b (cm) ho (cm) k1 Rkbho(kG) ko Rnbho(kG) utt (cm) uct (cm) uchoïn(cm) Yeâu caàu DÑ 35220 30 66 10454 76230 48 23 30 10 tính coát ñai Tính coát xieân: Kieåm tra khaû naêng chòu caét cuûa ñai vaø beâtoâng treân tieát dieän nghieâng nguy hieåm nhaát. trong ñoù: - Neáu QMax < Qdb : khoâng phaûi tính coát xieân. - Neáu QMax > Qdb : neân phaûi tính coát xieân. Baûng tính coát xieân Loaïi daàm QMax (kG) qd (kG/cm) Qdb (kG) Yeàu caàu DÑ1 35220 18110 40800 khoâng tính coát xieân