Tính toán tổng quan hồ nước mái

CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN HỒ NƯỚC MÁI 4.1.CÔNG NĂNG VÀ KÍCH THƯỚC HỒ NƯỚC MÁI - Hồ nước trên mái có tác dụng chứa nước, cung cấp nước sinh hoạt cho toàn bộ toà nhà và phục vụ công tác cứu hoả khi cần thiết. - Xác định dung tích hồ nước mái + Số người sống trong chung cư: 4người x 12 căn hộ x 11 tầng = 528 người. + Nhu cầu dùng nước sinh hoạt 200lít/người/ngày – đêm. + Tổng lượng nước sinh hoạt cần thiết: 528 x 0,2 = 105,6 m3 - Chọn dung tích hồ nước mái: 7 x 7 x 1,7 = 83,3 m3 - Vậy cần bố trí 2 hồ nước mái, có dung tích là: 2 x 83,3 = 166,6 m3 - Bố trí 2 hồ nước mái ở trục 2 – 3, 7 – 8 và E – F đối xứng nhau. 4.2.TÍNH BẢN NẮP HỒ NƯỚC MÁI Hình 4.1. Mặt bằng bản nắp hồ nước 4.2.1. Tải trọng tác dụng lên bản nắp Sơ bộ chọn chiều dày bản nắp hbn theo công thức sau: (4.1) trong đó: D = 0,8 - hệ số phụ thuộc tải trọng; ms = 50 - đối với bản kê bốn cạnh; l = 7m - độ dài cạnh ngắn của bản nắp. Chọn hbn = 10 cm. a) Tĩnh tải Bảng 4.1:Tải trọng bản thân bản nắp STT Các lớp cấu tạo γ (daN/m3) h (mm) n gbntc (daN/m2) gbn (daN/m2) 1 Vữa trát 1800 20 1,3 26 46,8 2 Bản BTCT 2500 100 1,1 250 275 3 Vữa trát 1800 15 1,3 27 35,1 Sgbn 356,9 b) Hoạt tải Hoạt tải sửa chữa có giá trị tiêu chuẩn là: ptc = 75 daN/m2 với np = 1,3 pbn = ptcnp = 75x1,3 = 97,5 daN/m2 (4.2) c) Tải trọng toàn phần qbn = gbn + pbn = 356,9 + 97,5 = 454,4 (daN/m2) 4.2.2 Sơ đồ tính bản nắp Bản nắp được tính toán giống như bản sàn. Xét tỷ số < 2 ® Bản nắp làm việc theo 2 phương. Do đó ô bản được tính toán là ô bản đơn, được tính theo sơ đồ đàn hồi. Do bản nắp tựa trực tiếp lên dầm nắp nên bản nắp được tính toán như bản kê 4 cạnh có các liên kết là liên kết khớp, tương ứng với sơ đồ số 1 trong 11 ô bản. Hình 4.3.Sơ đồ tính bản nắp 4.2.3 Tính nội lực bản nắp Mômen dương lớn nhất giữa nhịp: M1 = m11P (4.3) M2 = m12P Với P = qbnl1l2 = 454,4x7x7 = 22265,6 (daN). (4.4) Các hệ số m11, m12 được tra bảng, phụ thuộc vào tỷ số l2/l1, ta được: l2/l1 = 7/7 = 1 m11 = 0,0365 m12 = 0,0365 Mômen nhịp cạnh ngắn: M1 = 0,0365x22265,6 = 812,69 (daN.m) Mômen nhịp cạnh dài: M2 = 0,0365x22265,6 = 812,69 (daN.m) 4.2.4. Tính cốt thép cho bản nắp Bản nắp được tính như cấu kiện chịu uốn. Cắt dải bản có rộng b = 1m để tính toán. Giả thiết tính toán: + a = 1,5cm - khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo; + h0 - chiều cao có ích của tiết diện; h0 = h – a = 10 – 1,5 = 8,5 cm + b = 100 cm - bề rộng tính toán của dải bản. Các đặc trưng vật liệu sử dụng tính toán lấy theo Bảng 1.1 Cốt thép bản nắp được tính theo công thức (2.10), (2.11), (2.12), (2.13), (2.14). Kết quả tính được thể hiện trong bảng sau. Bảng 4.2: Kết quả tính cốt thép bản nắp Mômen (daN.m) am x As (cm2) Thép chọn m% f a Asch (cm2) M1 = 812,69 0,078 0,081 3,57 8 140 3,59 0,42 M2 = 812,69 0,078 0,081 3,57 8 140 3,59 0,42 4.2.5 Bố trí thép bản nắp Thép nhịp được bố trí theo 2 phương Thép gối bố trí theo cấu tạo f6a250 Bố trí cốt thép xung quanh lỗ thăm + Tại vị trí lỗ thăm (600x600mm) Ascắt = 2,52 cm2 (5f8) + Lượng thép gia cường Asgc ³ 1,5Ascắt = 1,5x2,52 = 3,78 cm2 (4.5) + Chọn thép gia cường 2f12, Asgc = 2,26cm2 cho mỗi phương. + Chiều dài đoạn neo: lneo ³ 30d = 30x12 = 360mm. Chọn lneo = 400mm. 4.2.6 Kiểm tra độ võng bản nắp - Tính toán về biến dạng cần phân biệt 2 trường hợp, một là khi bê tông vùng kéo của tiết diện chưa hình thành khe nứt và hai là khi bê tông vùng kéo của tiết diện đã có khe nứt hình thành. Ở đồ án này chỉ xác định độ võng f cúa bản nắp theo trường hợp thứ nhất. - Điều kiện về độ võng : f < [ f ]. Với sàn phẳng, nhịp l = 6 – 7,5 (m) có [ f ] = 3 (cm). Độ võng giới hạn lấy theo bảng 4, TCXDVN 356 – 2005. - Để đảm bảo điều kiện sử dụng, ta tiến hành kiểm tra độ võng cho bản nắp. + Bản nắp có kích thước 7x7 (m) và tải trọng tác dụng qbn = 454,4 daN/m2 - Gọi f1 là độ võng theo phương cạnh ngắn, f2 là độ võng theo phương cạnh dài. Điều kiện thoã khi f = f1 = f2 < [ f ]. Độ võng giới hạn. - Do độ võng của sàn theo phương cạnh ngắn và cạnh dài là bằng nhau nên ta chỉ cần tính độ võng theo 1 phương. Tính theo cạnh ngắn với nhịp cạnh ngắn là l = 7m. - Tiết diện tính toán được xem như là một dầm có kích thước bxh = 100x10 (cm). - Độ võng toàn phần f là độ võng do cả tải trọng ngắn hạn và tải trọng dài hạn gây ra. - Theo tiêu chuẩn thiết kế, độ võng toàn phần được xác định theo công thức (2.20)sau: trong đó: f - độ võng toàn phần; fsh - độ võng ngắn hạn, tính từ mômen Msh do tải trọng ngắn hạn và độ cứng Bsh; fl - độ võng dài hạn, tính từ mômen Ml do tải trọng dài hạn và độ cứng Bl. - Độ võng dài hạn tính theo công thức (2.21): trong đó: , hệ số phụ thuộc sơ đồ tính; ; với (Tĩnh tải của bản nắp ) - độ cứng dài hạn; B - độ cứng uốn của cấu kiện bê tông cốt thép ở những đoạn chưa xuất hiện khe nứt thẳng góc, sử dụng công thức (2.23); trong đó: Bsh - độ cứng ngắn hạn; - hệ số xét đến ảnh hưởng của từ biến nhanh của bê tông; Eb = 3.105 (MPa) – mô đun đàn hồi của bê tông; Ired – mômen quán tính của tiết diện; - hệ số xét đến ảnh hưởng của từ biến dài hạn của bê tông; . - Độ võng dài hạn tính theo công thức (2.24): trong đó: ; với (Hoạt tải của bản nắp ); ; . - Độ võng toàn phần: Thoả mãn yêu cầu về độ võng. 4.3 TÍNH DẦM ĐỠ BẢN NẮP HỒ NƯỚC MÁI - Sơ bộ chọn chiều cao dầm nắp DN theo công thức sau: (4.6) trong đó: md - hệ số phụ thuộc vào tính chất của khung và tải trọng; md = 8 – 12 - đối với hệ dầm chính, khung 1 nhịp; md = 12 – 16 - đối với hệ dầm chính, khung nhiều nhịp; md = 16 – 20 - đối hệ dầm phụ; ld = 7m - nhịp dầm. - Bề rộng được chọn theo công thức sau: (4.7) - Chọn kích thước dầm như sau: + Chiều cao: Chọn hd = 50 (cm) + Chiều rộng: Chọn bd = 20(cm). 4.3.1.Mặt bằng hệ dầm nắp Hình 4.4. Mặt bằng hệ dầm nắp 7000 4.3.2. Sơ đồ tính Sơ đồ tính là dầm đơn giản hai đầu khớp Hình 4.5. Sơ đồ tính dầm nắp 4.3.3. Tải trọng tác dụng a) Tĩnh tải - Trọng lượng bản thân dầm g = γ.bd.hd.n (daN/m) g = 2500x0.2x0.5x1.1 = 275 daN/m - Tĩnh tải do bản nắp truyền vào dầm có giá trị là: g = gbn = 356,9 (daN/m2) Qui đổi thành tải phân bố đều tương đương tác dụng lên dầm (DN) (có dạng tam giác) theo [ ]: gtd = (daN/m) (4.8) Tổng tĩnh tải tác dụng lên dầm DN gdn = g + gtd = 275 + 780,72 = 1055,72 (daN/m) b) Hoạt tải Hoạt tải do bản nắp truyền vào dầm có giá trị là: p = pbn = 97,5 daN/m2 Qui đổi thành tải phân bố đều tương đương tác dụng lên dầm DN ptd = c) Tổng tải trọng tác dụng lên dầm nắp DN qdn = gdn + ptd (daN/m) = 1055,72 + 213.3 = 1269,02 (daN/m) Hình 4.6. Sơ đồ truyền tải từ bản nắp lên hệ dầm nắp 4.3.4. Tính nội lực DN (200x500) q=1269,02(daN/m) 7000 Hình 4.7. Tải trọng tác dụng lên dầm nắp - Momem lớn nhất: Mmax = (4.9) Mnh = 100% Mmax = 7772,75 (daN.m) Mg = 30% Mmax = 0.3 x 7772,75 = 2331,83(daN.m) - Lực cắt lớn nhất: Qmax = (4.10) 4.3.5. Tính cốt thép dầm nắp Dầm nắp được tính theo cấu kiện chịu uốn a) Tính cốt dọc Giả thiết : + a = 4cm - khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chiu kéo; + h0 = h – a = 50 – 4 = 46cm - chiều cao có ích của tiết diện; + b = 20cm - bề rộng của dầm nắp. Các đặc trưng của vật liệu láy theo Bảng 1.1 Cốt thép dầm nắp được tính theo công thức (2.10), (2.11), (2.12), (2.13), (2.14). Kết quả tính được thể hiện trong bảng sau. Bảng 4.3: Kết quả tính cốt thép dầm nắp Tiết diện M (daN.cm) am x As (cm2) Thép chọn m% f Asch (cm2) Nhịp 777275 0,127 0,136 6,48 2f16 + 2f14 7,10 0,7 Gối 233183 0,038 0,039 1,86 2f14 3,08 0,2 b) Tính cốt đai - Điều kiện tính toán: + Điều kiện không cần tính toán: Sẽ không cần tính toán cốt thép đai (chọn đặt theo cấu tạo) khi thoả mãn điều kiện sau (4.11) trong đó: QA = Qmax = 4441,57 (daN); Q0 – khả năng chịu cắt của bê tông khi không có cốt thép đai; b = 20 (cm), h0 = 46 (cm) – chiều rộng và chiều cao làm việc của tiết diện; jb4 = 1,5 – hệ số phụ thuộc vào loại bê tông; jn = 0 – hệ số xét đến ảnh hưởng của lực dọc N; Rbt = 1,05(MPa) – cường độ tính toán về kéo của bê tông. Ta có: Q0 = 0,5x1,5x1x10,5x20x46 = 7245 (daN) Ta thấy QA = 4441,57 (daN) < Q0 = 7245 (daN) không cần tính cốt đai. + Điều kiện bê tông chịu nén giữa các vết nứt nghiêng (ứng suất nén chính) (4.12) trong đó: QA – lực cắt lớn nhất (trên tiết diện thẳng góc) trong đoạn dầm đang xét; jw1 = 1- 1,05 chọn jw1 = 1,05; jb1 = 1 - bRb = 1 – 0,01.14,5 = 0.855; Với: b = 0,01 – hệ số phụ thuộc vào loại bê tông; Ta có: Qbt = 0,3x1,05x0,855x145x20x46 = 35928 (daN) Ta thấy QA = 4441,57 (daN) < Qbt = 35928 (daN) thoả mãn điều kiện. - Chọn khoảng cách cốt thép đai theo cấu tạo: + trong đoạn , với h > 450 mm + trong đoạn giữa dầm, với h > 300 - Chọn và bố trí cốt đai F6a150 ở đoạn dầm và F6a300 ở giữa dầm. 4.4. TÍNH BẢN THÀNH HỒ NƯỚC MÁI 4.4.1. Sơ đồ tính - Bản thành là cấu kiện chịu nén uốn đồng thời. Lực nén trong bản thành gây ra bởi trọng lưọng bản thân của nó. Để đơn giản ta xem bản thành chỉ chịu uốn, tức là chỉ chịu tải trọng gió hút và áp lực thuỷ tĩnh. - Mỗi bản thành làm việc như 1 bản có cạnh dưới liên kết ngàm với dầm đáy, 2 cạnh bên được ngàm vào cột, cạnh trên tựa đơn do có hệ dầm nắp và bản nắp bao theo chu vi . Hình 4.8. Sơ đồ tính bản thành - Sơ đồ tính bản thành phụ thuộc vào tỷ số l2/l1 + Nếu : Bản thuộc loại bản kê bốn cạnh; + Nếu : Bản thuộc loại bản dầm. - Ta có: Bản thành thuộc loại bản dầm làm việc 1 phương, theo phương cạnh ngắn l1. - Cắt dải bản rộng b = 1m theo phương cạnh ngắn và được tính như dầm chịu uốn 1 đầu ngàm 1 đầu khớp. - Chọn trường hợp tải nguy hiểm nhất là khi bể đầy nước và chịu gió hút. 4.4.2. Tải trọng tác dụng lên bản thành Chọn chiều dày bản thành hbt = 12cm. Áp lực thuỷ tĩnh tại chân bản thành (4.13) trong đó: h - chiều cao bể; g - trọng lượng riêng của nước, g = 1000 daN/m3; n - hệ số độ tin cậy của nứơc, n = 1. Tải trọng gió: Tải trọng gió tác dụng lên bản thành xét trường hợp nguy hiểm nhất là gió hút (có cùng phương, cùng chiều với áp lực nước) Wh = W0kcn (daN/m2) (4.14) trong đó: W0 - áp lực gió tiêu chuẩn khu vực II – A, W0 = 83 (daN/m2); k - hệ số ảnh hưởngđộ cao và dạng địa hình; với H = 38,7m, dạng địa hình A k = 1,4222; n - hệ số độ tin cậy, n = 1,2; Ch - hệ số khí động, Ch = 0,6. Suy ra: Wh = 83x1,4222x0,6x1,2 = 85 (daN/m2) 4.4.3. Tính nội lực bản thành Hình 4.9. Biểu đồ Mômen do gió hút tác dụng lên bản thành Hình 4.10. Biểu đồ Mômen do áp lực nước tác dụng lên bản thành  Tacó: (4.15) (4.16) (4.17) (4.18) Tính toán thiên về an toàn ta sẽ lấy tổng giá trị Mômen ở gối và nhịp + Giá trị Mômen tại gối của bản thành + Giá trị Mômen tại nhịp của bản thành 4.4.4. Tính cốt thép bản thành Bản thành được tính như cấu kiện chịu uốn Giả thiết: + a = 2cm - khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo; + h0 - chiều cao có ích của tiết diện, h0 = hbt – a = 12 – 2 = 10cm; + b = 100cm - bề rộng tính toán của dải bản. Đặc trưng vật liệu lấy theo bảng 1.1. Cốt thép bản thành được tính theo công thức (2.10), (2.11), (2.12), (2.13), (2.14). Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng sau. Bảng 4.4: Kết quả tính cốt thép bản thành Mômen (daN.m) am x As (cm2) Thép chọn m% f a Asch (cm2) Mg = 358,2 0,025 0,025 1,29 8 200 2,52 0,13 Mnh = 163,5 0,011 0,011 0,57 6 200 1,42 0,06 4.5. TÍNH BẢN ĐÁY HỒ NƯỚC MÁI - Bản đáy hồ nước mái được tính toán như bản sàn. - Sơ bộ chọn chiều dày bản đáy theo công thức sau: (4.19) trong đó: D = 1 - hệ số phụ thuộc vào tính chất của khung và tải trọng; ms = 50 - đối với bản kê 4 cạnh; l = 7m - độ dài cạnh ngắn của bản đáy. Chọn chiều dày bản đáy hbđ = 14cm. - Sơ bộ chọn chiều cao dầm nắp DN theo công thức sau: trong đó: md - hệ số phụ thuộc vào tính chất của khung và tải trọng; md = 8 – 12 - đối với hệ dầm chính, khung 1 nhịp; md = 12 – 16 - đối với hệ dầm chính, khung nhiều nhịp; md = 16 – 20 - đối hệ dầm phụ; ld = 7m - nhịp dầm. - Bề rộng được chọn theo công thức sau: - Chọn kích thước dầm như sau: + Chiều cao: Chọn hd = 60 (cm) + Chiều rộng: Chọn bd = 25(cm). - Chọn tiết diện dầm đỡ bản đáy(DĐ):bxh = 25x60cm. 4.5.1 Sơ đồ tính - Bản đáy tính toán là ô bản đơn, được tính theo sơ đồ đàn hồi. - Xét tỷ số:Bản thuộc loại bản kê 4 cạnh, làm việc theo 2 phương. - Xét tỷ số giữa chiều cao dầm và bề dày bản đáy: Liên kết giữa dầm DĐ và bản đáy được xem là ngàm. Bản đáy làm việc theo sơ đồ số 9. Hình 4.11. Mặt bằng bản đáy hồ nước Hình 4.12. Sơ đồ tính bản đáy 4.5.2. Tải trọng tác dụng a) Tĩnh tải Bảng 4.5: Trọng lượng bản thân bản đáy hồ nước STT Các lớp cấu tạo g (daN/m3) h (mm) n gbđtc (daN/m2) gbđ (daN/m2) 1 Vữa lót 1800 20 1,3 36 46,8 2 Bản BTCT 2500 140 1,1 350 385 3 Vữa chống thấm 2000 10 1,1 20 22 4 Vữa trát 1800 15 1,3 27 35,1 Sgbđ 488,9 Hình 4.13. Cấu tạo bản đáy hồ nước b) Trọng lượng nước gn = g.h.n = 1000x1,7x1 = 1700 (daN/m2) trong đó: h - chiều cao bể nước, h = 1,7m; g - trọng lượng riêng của nước, g = 1000 (daN/m3); n - hệ số độ tin cậy, n = 1. c) Tổng tải trọng tác dụng lên bản đáy qbđ = gbđ + gn = 488,9 + 1700 = 2188,9 (daN/m2) 4.5.3. Tính nội lực Ô bản thuộc sơ đồ số 9, nội lực được tính theo công thức sau: + Mômen dương lớn nhất ở nhịp, sử dụng công thức (2.16), (2.17) : + Mômen âm lớn nhất ở gối, sử dụng công thức (2.18), (2.19): với: P = qbđ.l1.l2 = 2188,9x7x7 = 107256(daN); qbđ – tải trọng toàn phần; m91, m92, k91, k92 phụ thuộc vào tỷ số , tra bảng tài liệu. + Ta có: m91 = 0,0179; m92 = 0,0179; k91 = 0,0417; k92 = 0,0417. M1 = 0,0179x107256 = 1920(daN.m) M2 = 0,0179x107256 = 1920(daN.m) MI = 0,0417x107256 = 4473(daN.m) MII = 0,0417x107256 = 4473(daN.m) 4.5.4. Tính cốt thép - Ô bản được tính như cấu kiện chịu uốn. - Cắt dải bản có bề rộng b = 1m theo cả hai phương l2 và l1 để tính cốt thép. - Giả thiết: + a1 = 2cm - khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo theo phương cạnh ngắn đến mép bê tông chịu kéo + a2 = 2,5cm - khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo theo phương cạnh dài đến mép bê tông chịu kéo + h0 = h – a - chiều cao có ích của tiết diện. - Đặc trưng vật liệu lấy theo Bảng 1.1 - Cốt thép bản thang được tính theo công thức (2.10), (2.11), (2.12), (2.13), (2.14). Kết quả tính được thể hiện trong bảng sau. Bảng 4.6: Kết quả tính cốt thép bản đáy Mômen (daN.m) b (cm) h0 (cm) am x As (cm2) Thép chọn m% f a Asch (cm2) M1 = 1920 100 12 0,092 0,097 6,03 10 130 6,04 0,50 M2 = 1920 100 11,5 0,100 0,106 6,31 10 125 6,28 0,55 MI = 4473 100 12 0,214 0,244 15,16 14 100 15,39 1,26 MII = 4473 100 11,5 0,233 0,269 16,02 14 100 15,39 1,39 4.5.5. Kiểm tra độ võng của bản đáy [13] - Tính toán về biến dạng cần phân biệt 2 trường hợp, một là khi bê tông vùng kéo của tiết diện chưa hình thành khe nứt và hai là khi bê tông vùng kéo của tiết diện đã có khe nứt hình thành. Ở đồ án này chỉ xác định độ võng f cúa sàn theo trường hợp thứ nhất. - Điều kiện về độ võng : f < [ f ]. Với sàn phẳng, nhịp l = 6 – 7,5 (m) có [ f ] = 3 ( cm). Độ võng giới hạn lấy theo bảng 4, TCXDVN 356 – 2005. - Để đảm bảo điều kiện sử dụng, ta kiểm tra độ võng cho bản đáy. + Bản đáy có kích thước 7x7 (m) và tải trọng tác dụng qbđ = 2188,9 daN/m2 - Gọi f1 là độ võng theo phương cạnh ngắn, f2 là độ võng theo phương cạnh dài. Điều kiện thoã khi f = f1 = f2 < [ f ]. Độ võng giới hạn. - Do độ võng của bản nắp theo phương cạnh ngắn và cạnh dài là bằng nhau nên ta chỉ cần tính độ võng theo 1 phương. Tính theo cạnh ngắn với nhịp cạnh ngắn là l = 7m. - Tiết diện tính toán được xem như là một dầm có kích thước bxh = 100x14 (cm). - Độ võng toàn phần f là độ võng do cả tải trọng ngắn hạn và tải trọng dài hạn gây ra. - Theo tiêu chuẩn thiết kế, độ võng toàn phần được xác định theo công thức(2.20): trong đó: f - độ võng toàn phần; fsh - độ võng ngắn hạn, tính từ mômen Msh do tải trọng ngắn hạn và độ cứng Bsh; fl - độ võng dài hạn, tính từ mômen Ml do tải trọng dài hạn và độ cứng Bl. - Độ võng dài hạn tính theo công thức (2.21): trong đó: , hệ số phụ thuộc sơ đồ tính; ; với (Tải trọng bản thân bản đáy ) - độ cứng dài hạn; B - độ cứng uốn của cấu kiện bê tông cốt thép ở những đoạn chưa xuất hiện khe nứt thẳng góc, sử dụng công thức (2.23) trong đó: Bsh - độ cứng ngắn hạn; - hệ số xét đến ảnh hưởng của từ biến nhanh của bê tông; Eb = 3.105 (MPa) – mô đun đàn hồi của bê tông; Ired – mômen quán tính của tiết diện; - hệ số xét đến ảnh hưởng của từ biến dài hạn của bê tông; . - Độ võng dài hạn tính theo công thức (2.24): trong đó: ; với (Trọng lượng nước tác dụng lên bản đáy ); ; . - Độ võng toàn phần: Thoả mãn yêu cầu về độ võng. 4.6. TÍNH DẦM ĐỠ BẢN ĐÁY Sơ bộ chọn kích thước dầm đỡ bản đáy (DĐ): bxh = 250x600 (mm). Hình 4.14. Mặt bằng hệ dầm đáy 4.6.1. Sơ đồ tính Dầm đỡ bản đáy được tính với hai sơ đồ a) Sơ đồ 1: Dùng để tính thép cho nhịp 7000 Hình 4.15. Sơ đồ tính thép nhịp b) Sơ đồ 2: Dùng để tính t7000 hép cho gối Hình 4.16. Sơ đồ tính thép gối 4.6.2 Tải trọng tác dụng lên dầm Hình 4.17. Sơ đồ truyền tải từ bản đáy lên hệ dầm đáy a) Tĩnh tải - Trọng lượng bản thân dầm gd = gbdhdn (daN/m) gd = 2500x0,25x0,6x1,1 = 412,5 (daN/m) - Tĩnh tải do bản đáy truyền vào dầm đáy có giá trị là: g1 = gbđ + gn = 488,9 + 1700 = 2188,9 (daN/m2) Quy đổi thành tải phân bố đều tương đương tác dụng lên dầm (có dạng tam giác)[] - Tĩnh tải do bản thành truyền vào dầm Bảng 4.7: Trọng lượng bản thân bản thành STT Các lớp cấu tạo g (daN/m3) h (mm) n (daN/m2) (daN/m2) 1 Vữa trát 1800 20 1,3 36 46,8 2 Bản BTCT 2500 120 1,1 300 330 3 Vữa chống thấm 2000 10 1,1 20 22 4 Vữa trát 1800 15 1,3 27 35,1 433,9 g2 = gbt.h = 433,9x1,7 = 737,6(daN/m) với h = 1,7(m) - chiếu cao bể. b) Hoạt tải Do bản đáy không đồng thời chịu tải trọng do nước và hoạt tải sửa chữa nên bỏ qua giá trị hoạt tải c) Tổng tải trọng tác dụng lên dầm q = gd + g1td + g2 = 412,5 + 4788 +737,6 = 5938 (daN/m) 4.6.3. Tính nội lực a) Tính với sơ đồ 1 Sơ đồ tính là dầm đơn giản 2 đầu khớp Hình 4.18. Tải trọng tác dụng lên dầm đáy (sơ dồ 1) Hình 4.19. Biểu đồ Mômen uốn và lực cắt dầm đáy (sơ đồ 1) - Mômen lớn nhất ở giữa nhịp - Lực cắt lớn nhất tại gối b) Tính với sơ đồ 2 Hình 4.20. Tải trọng tác dụng lên dầm đáy (sơ đồ 2) Hình 4.21. Biểu đồ Mômen uốn và lực cắt dầm đáy (sơ đồ 2) - Mômen lớn nhất tại gối - Lực cắt lớn nhất tại gối 4.6.4. Tính cốt thép dầm đáy Dầm đáy được tính như cấu kiện chịu uốn. a) Tính cốt dọc Giả thiết : + a = 4cm - khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chiu kéo + h0 = h – a = 60 – 4 = 56cm - chiều cao có ích của tiết diện; + b = 25cm - bề rộng của dầm đáy. Các đặc trưng của vật liệu láy theo bảng 1.1 Cốt thép dầm nắp được tính theo công thức (2.10), (2.11), (2.12), (2.13), (2.14). Kết quả tính được thể hiện trong bảng sau. Bảng 4.8:Kết quả tính cốt thép dầm đáy Tiết diện M (daN.cm) am x As (cm2) Thép chọn m% f Asch (cm2) Nhịp 3637025 0,319 0,398 28,86 6f25 29,45 2,06 Gối 2424683 0,213 0,242 17,55 4f25 19,64 1,25 b) Tính cốt đai - Điều kiện tính toán: + Điều kiện không cần tính toán: Sẽ không cần tính toán cốt thép đai (chọn đặt theo cấu tạo) khi thoả mãn điều kiện sau trong đó: QA = Qmax = 26783 (daN); Q0 – khả năng chịu cắt của bê tông khi không có cốt thép đai; b = 25 (cm), h0 = 56 (cm) – chiều rộng và chiều cao làm việc của tiết diện; jb4 = 1,5 – hệ số phụ thuộc vào loại bê tông; jn = 0 – hệ số xét đến ảnh hưởng của lực dọc N; Rbt = 1,05(MPa) – cường độ tính toán về kéo của bê tông. Ta có: Q0 = 0,5.1,5.(1+0).10,5.25.56 = 11025 (daN) Ta thấy QA = 26783 (daN) > Q0 = 11025 (daN) cần phải tính cốt đai. + Điều kiện bê tông chịu nén giữa các vết nứt nghiêng (ứng suất nén chính) trong đó: QA – lực cắt lớn nhất (trên tiết diện thẳng góc) trong đoạn dầm đang xét; jw1 = 1 - 1,05 chọn jw1 = 1,05; jb1 = 1 - bRb = 1 – 0,01x14,5 = 0,855; Với: b = 0,01 – hệ số phụ thuộc vào loại bê tông; Ta có: Qbt = 0,3x1,05x0,855x145x25x56 = 54673 (daN) Ta thấy QA = 26783 (daN) < Qbt = 54673 (daN) thoả mãn điều kiện. Đồng thời QA = 26783 (daN) < 0,7Qbt = 38271 (daN). Dầm chịu lực cắt không quá lớn, dùng phương pháp thực hành để tính toán. - Tính toán cốt thép đai trong đó: jb2 = 2 - hệ số phụ thuộc loại bê tông; jf = 0 - hệ số xét ảnh hưởng cánh chịu nén trong tiết diện chữ T; jn = 0 - hệ số xét đến ảnh hưởng của lực dọc N; Mb = 2x1x10,5x25x562 = 1646400(daN.cm) Lấy C = C* = 123(cm) và C0 = 2h0 = 112(cm) Với C – hình chiếu tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất lên trục dọc cấu kiện Lực cắt do bê tông vùng nén chịu được với jb3 = 0,6 - hệ số phụ thuộc loại bêtông. Lấy Qb = 13385(daN) > Qbmin Lấy qsw - khả năng chịu lực của cốt thép đai đem phân bố đều theo trục dầm. Chọn đai f8, 2 nhánh n = 2, có Asw = 2x0,503 = 1,006(cm2) Khoảng cách giữa các cốt đai s Khoảng cách lớn nhất giữa các cốt đai - Chọn khoảng cách cốt thép đai s theo cấu tạo + Trong đoạn 1/4l, với h > 450(mm) + Trong đoạn giữadầm, với h > 300(mm) Chọn và bố trí cốt đai f8a200 ở đoạn 1/4 dầm và f8a300 ở đoạn giữa dầm. 4.7 KIỂM TRA NỨT (THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN 2)[4] 4.7.1 Cơ sở lý thuyết - Theo qui định về cấp chống nứt và bề rộng khe nứt giới hạn thì hồ nước mái sẽ có cấp chống nứt là cấp 3. Theo bảng 2, TCXDVN 356 – 2005, cấp chống nứt 3 có: acrc = 0,2. - Bản thành và bản nắp được tính theo cấu kiện chịu uốn. Vết nứt được hình thành theo sự hình thành vết nứt thẳng góc với trục dọc cấu kiện. - Bề rộng khe nứt được xác định theo công thức: (4.20) trong đó: - hệ số, với cấu kiện chịu uốn và nén lệch tâm; - hệ số, với tải trọng tạm thời ngắn hạn và tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn; - hệ số, với cốt thép thanh có gờ, với cốt thép tròn trơn; - ứng suất trong các thanh cốt thép lớp ngoài cùng, xác định như sau: , đối với cấu kiện chịu uốn; (4.21) - cánh tay đòn của nội ngẩu lực, được xác định như sau: (4.22) - chiều cao tương đối của cấu kiện bê tông miền chịu nén; (4.23) (4.24) (4.25) - hệ số đặc trưng đàn hồi dẻo của bê tông vùng nén; - tải trọng ngắn hạn, - tải trọng dài hạn với độ ẩm môi trường là 40% - 75%; (4.26) Đối với tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn ta có: ,, - hàm lượng cốt thép chịu kéo, xác định như sau: (4.27) - đối với bê tông nặng; (4.28) Es, Eb - môđun đàn hồi của bê tông và bê tông,Es = 21.104MPa, Eb = 3.104MPa; Rb,ser - cường độ chịu nén tính toán của bê tông khi tính theoTTGH 2; Rb,ser = 18,5MPa; d - đường kính cốt thép. 4.7.2 Kiểm tra nứt bản thành - Tính toán khe nứt tại chân bản thành ngàm với dầm đáy. - Ta có: M = 358,2 (daN.m); As = 2,52(cm2); ; ; ; . - Tính: (daN/cm2) Ta có: acrc = 0,113(mm)< [acrc] = 0,2(mm)Thoả điều kiện về khe nứt bản thành. 4.7.3 Kiểm tra nứt bản đáy - Tính toán khe nứt tại mép bản đáy ngàm với dầm đáy. - Ta có: M = 4473 (daN.m); As = 16,02(cm2); ; ; ; . - Tính: (daN/cm2) Ta có: acrc = 0,135(mm) < [ acrc] = 0,2(mm)Thoả điều kiện về khe nứt bản đáy. 4.8 KẾT LUẬN Các kết quả tính toán đều thoả mãn khả năng chịu lực và các điều kiện kiểm tra nên các giả thiết ban đầu là hợp lí. 4.9 BỐ TRÍ CỐT THÉP HỒ NƯỚC MÁI Cốt thép hồ nước mái được bố trí trong bản vẽ KC 03/7.