Tổng quan về tính toán hồ nước mái

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN HỒ NƯỚC MÁI 4.1. CÔNG NĂNG VÀ KÍCH THƯỚC HỒ NƯỚC MÁI Hồ nước mái có nhiệm vụ cung cấp nước sinh hoạt cho toàn bộ nhà và phục vụ công tác cứu hỏa khi cần thiết. Xác định dung tích hồ nước mái: Số người sống trong chung cư: 4 người x 8 hộ x 15 tầng = 480 người. Nhu cầu dùng nước sinh hoạt: 200 lít/người/ngày-đêm. Tổng lượng nước sinh hoạt cần thiết: 480x0,2 = 96 m3/ngày-đêm. Chọn dung tích hồ nước mái là: 8,5x8,5x2 = 144,5 m3. Vậy cần bố trí 1 hồ nước mái ở trục 3-4 và C-D như sau: Hình 4.1: Mặt bằng bản nắp Hình 4.2: Mặt bằng bản đáy Hình 4.3: Mặt cắt ngang(A-A và B-B) hồ nước mái SƠ BỘ CHỌN KÍCH THƯỚC CÁC BỘ PHẬN HỒ NƯỚC MÁI Chọn chiều dày bản Chọn chiều dày bản theo công thức: hb = (4.1) 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 4.1 Bảng 4.1: Chiều dày ô bản Tên cấu kiện D m ln (m) htính (m) hchọn (m) Bản nắp 0.8 42 4.25 0.08 0.08 Bản thành 1.4 35 1.4 0.056 0.10 Bản đáy 1.4 40 4.25 0.15 0.15 Xác định sơ bộ kích thước dầm Chiều cao tiết diện dầm hd được chọn theo nhịp: (4.2) trong đó: l d - nhịp dầm đang xét; md - hệ số phụ thuộc vào tính chất của khung và tải trọng; md = 12 ¸ 16 đối với dầm chính của khung ngang nhiều nhịp; md = 16 ¸ 20 đối với dầm phụ. Chiều rộng tiết diện dầm bd chọn trong khoảng: (4.3) Bảng 4.2: Xác định tiết diện dầm Tên cấu kiện ld (m) md htính (m) Kích thước dầm được chọn (cm) DN1 8.5 14 0.61 25x60 DN2 8.5 18 0.47 20x45 DĐ1 8.5 12 0.71 30x80 DĐ2 8.5 16 0.53 25x60 Xác định tiết diện cột Chọn sơ bộ tiết diện cột: 30x30 cm. Tính toán các cấu kiện của hồ nước mái Bản nắp a. Sơ đồ tính Bản nắp làm việc giống bản sàn có kích thước 4250 x 4250, chiều dày bản nắp hbn= 80 (mm). Xét tỉ số = bản nắp thuộc loại bản kê 4 cạnh. Xét tỷ số > 3 vì vậy ta có thể xem bản nắp ngàm vào dầm, sơ đồ tính thuộc sơ đồ số 9. 4250 4250 Hình 4.4: Sơ đồ tính bản nắp b. Tải trọng Tĩnh tải Gồm trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo. Được tính toán cụ thể trong bảng 4.3. Bảng 4.3: Xác định tĩnh tải STT Các lớp cấu tạo sàn Chiều dày (m) (daN/m3) gtc (daN/m2) n gtt (daN/m2) 1 Vữa trát 0.020 1800 36 1.3 46.8 2 Bản sàn BTCT 0.08 2500 200 1.1 220 3 Vữa trát 0.015 1800 27 1.3 35.1 Tổng cộng gttbn 301.9 Hoạt tải Theo TCVN 2737- 1995 lấy hoạt tải sửa chửa là: ptc = 75 (daN/m2); Với hệ số vượt tải n = 1.3 ptt = ptc x n = 75x1.3 = 97.5 (daN/m2). Tải trọng toàn phần qbn = gtt bn+ ptt = 301.9+97.5 = 399.4 (daN/m2). 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: qbn = 399.4 daN/m2 P = qbn.ld.ln = 399.4x4.25x4.25 = 7214.2 (daN) (4.4) Theo phương cạnh ngắn: M1=m91.P = 0.0179x7214.2 = 129,13 (daNm) (4.5) MI=k91.P = 0.0471x7214.2 = 339,79 (daNm) (4.6) Theo phương cạnh dài: M2=m92.P = 0.0179x7214.2 = 129,13 (daNm) MI=k92.P = 0.0471x7214.2 = 339,79 (daNm) Tính toán cốt thép Cốt thép được tính toán với dải bản có bề rộng b = 1m và được tính toán như cấu kiện chịu uốn. (4.7) trong đó: ; (4.8) ; (4.9) b = 100cm: bề rộng dải bản tính toán; h0 = hb – a: chiều cao có ích của tiết diện; Giả thiết a = 1.5cm : khoảng cách từ mép bêtông chịu kéo đến trọng tâm cốt thép chịu kéo ® h0 = 8 – 1.5 = 6.5 cm Lựa chọn vật liệu như bảng 4.4. Bảng 4.4: Đặc trưng vật liệu Bê tông B25 Cốt thép CI Rb (Mpa) Rbt (Mpa) Eb (MPa) Rs (Mpa) Rsc (Mpa) Es (Mpa) 14.5 1.05 3x104 0.618 225 225 21x104 Kiểm tra hàm lượng cốt thép theo điền kiện sau : (4.10) với: . (4.11) . Theo TCVN lấy mmin = 0.05% Giá trị m hợp lý nằm trong khoảng từ 0.3% đến 0.9% Kết quả tính toán cốt thép được lập thành bảng 4.5: Bảng 4.5: Tính toán cốt thép bản nắp Tên cấu kiện Giá trị moment(daNm) b(cm) ho(cm) am Astt (cm2) Chọn thép µ% Nhận xét F (mm) Aschọn (cm2) Bản đáy M1= 129,13 100 6,5 0.021 0.021 0.892 F6a200 1.41 0.22 Thỏa MI=339,79 100 6,5 0.055 0.057 2.392 F8a200 2.51 0.39 Thỏa M2= 129,13 100 6,5 0.021 0.021 0.892 F6a200 1.41 0.22 Thỏa MII=339,79 100 6,5 0.055 0.057 2.392 F8a200 2.51 0.39 Thỏa Cốt thép gia cường cho lỗ thăm được tính theo công thức: Fgc = 1.5xFc = 1.5x(4 Ø6) = 1.5x1.13 = 1.695 cm2 Chọn thép gia cường 2 Ø12(Fgc = 2.26 cm2) tại vị trí lỗ thăm cho cả 2 phương và đoạn neo lneo ≥ 30d = 30x12 = 360 mm. Chọn lneo= 400mm. Bản thành Sơ đồ tính Để đơn giản tính toán, bỏ qua trọng lượng bản thân của bản thành, xem bản thành như cấu kiện chịu uốn chỉ chịu tải tác dụng theo phương ngang gồm áp lực ngang của nước và gió hút. Xét tỷ số và : bản nắp thuộc loại bản dầm làm việc một phương theo cạnh ngắn h, cắt một dải có bề rộng b=1m theo phương cạnh ngắn để tính. Hình 4.5: Sơ đồ tính và tải trọng tác dụng lên bản thành Tải trọng Tải trọng gió Công trình được xây dựng ở Thành Phố Hồ Chí Minh thuộc vùng II-A Wo = 0.95 – 0.12 = 0.83 kN/m2 Công trình được xây dựng tại nơi bị che chắn mạnh (dạng địa hình C), tại độ cao z = 54 m k = 1.0516 Theo bảng 6 [1] hệ số khí động c: Phía gió đẩy: c = + 0.8 Phía gió hút: c = - 0.6 Wh = n.k.c.Wo = 1.3x1.0561x0.6x0.83 = 0.684 kN/m2 (4.12) Ap lực nước Pn = n..h =1.1x10x1.775 = 19.52 kN/m2 (4.13) Nội lực Hình 4.6: Biểu đồ mômen do gió hút tác dụng lên bản thành Hình 4.7: Biểu đồ mômen do áp lực thủy tĩnh tác dụng lên bản thành Ta có: MWhgối=(kNm); (4.14) MWhnhịp= (kNm); (4.15) Mpngối=(kNm); (4.16) Mpnnhịp=(kNm). (4.17) 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. Vì vậy ta có moment dùng đề tính thép ở gối và nhịp lần lượt là: Mgối = MWhgối + Mpngối = 0.269 + 4.1 = 4.369 (kNm); Mnhịp = MWhnhịp + Mpnnhịp = 0.15 + 1.83 = 1.98 (kNm). Tính toán cốt thép Bản thành được tính như cấu kiện chịu uốn. Giả thiết tính toán: a = 1.5cm - Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép theo phương cạnh ngắn, cạnh dài đến mép bê tông chịu kéo; h0 - chiều cao có ích của tiết diện (h0 = hs – a); b = 100 - bề rộng tính toán của dải bản. đặc trưng vật liệu lấy theo Bảng 4.4. Tính toán và kiểm tra hàm lượng m tương tự phần 4.3.1.d Kết quả tính toán được trình bày trong Bảng 4.6. Bảng 4.6: Tính toán cốt thép bản thành Tên cấu kiện Giá trị moment(kNm) b(cm) ho(cm) mm Astt (cm2) Chọn thép µ% Nhận xét Fmm) Aschọn (cm2) Bản thành Mgối= 4.369 100 8.5 0.042 0.043 2.334 F8a200 2.51 0.3 Thỏa Mnhịp= 1.98 100 8.5 0.019 0.019 1.045 F6a200 1.42 0.17 Thỏa Tính toán theo trạng thái giới hạn 2 (kiểm tra khe nứt của bản thành) Theo [2]: acrc < acrcgh acrcgh = 0.2 mm (cấp chống nứt cấp 3). (4.18) trong đó: acrcgh – bề rộng khe nứt giới hạn của cấu kiện ứng với cấp chống nứt cấp 3, có một phần tiết diện chịu nén, lấy theo bảng 1 [2]; d = 1 – cấu kiện chịu uốn và nén lệch tâm; j1 = 1.2 – hệ số kể đến tác dụng tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn trong trạng thái bảo hoà nước; h = 1.3 – cốt thép thanh tròn trơn; ss – ứng suất trong các thanh cốt thép; (4.19) z - là khoảng cách giữa trọng tâm các lớp thép; (4.20) Es – mođun đàn hồi của thép ( Es = 210000 Mpa); m – hàm lượng cốt thép dọc chịu kéo và không lớn hơn 0.02; D – đường kính cốt thép chịu lực. Tải trọng gió tiêu chuẩn Công trình được xây dựng ở Thành Phố Hồ Chí Minh thuộc vùng II-A Wo = 0.95 – 0.12 = 0.83 kN/m2 Công trình được xây dựng tại nơi bị che chắn mạnh (dạng địa hình C), tại độ cao z = 54 m k = 1.0516 Theo Bảng 6 [1] hệ số khí động c: Phía gió đẩy: c = + 0.8 Phía gió hút: c = - 0.6 Whtc = k.c.Wo = 1.0516x0.6x0.83 = 0.524 kN/m2 Ap lực nước tiêu chuẩn Pntc = .h = 10x1.775 = 17.75 kN/m2 Moment MWhgối = (kNm); MWhnhịp = (kNm); Mpngối == (kNm); Mpnnhịp = (kNm). Mgối = MWhgối + Mpngối = 0.206+ 3.73 = 3.936 (kNm); Mnhịp = MWhnhịp + Mpnnhịp = 0.116 + 1.66 = 1.776 (kNm). Bảng 4.7: Tính giá trị ss  Vị trí Mtc (kN.m) b(mm) h(mm) a(mm) ho(mm) As (cm2/m) Thép chọn z (mm) ss (MPa) Mgối 3.936 1000 100 15 85 2.51 F8a200 75 209.08 Mnhịp 1.776 1000 100 15 85 1.42 F6a200 75 166.76 Thép CI có Rs,ser = 235 (Mpa), như vậy các thanh cốt thép thoả điều kiện ứng suất. Bảng 4.8: Kiểm tra bề rộng khe nứt bản thành ss (MPa) d j1 h Es(Mpa) m d (mm) acrc (mm) Kiểm tra acrc ≤ acrcgh 209.08 1 1.2 1.3 210000 0.02 8 0.093 Thoả 166.76 1 1.2 1.3 210000 0.02 6 0.067 Thoả 4.3.3. Bản đáy Sơ đồ tính Bản đáy làm việc giống bản sàn có kích thước 4250mm x 4250mm , chiều dày bản đáy hbd= 150 (mm). Xét tỉ số = bản đáy thuộc loại bản kê 4 cạnh. Xét tỷ số > 3 vì vậy ta có thể xem bản đáy ngàm vào dầm, sơ đồ tính thuộc sơ đồ số 9. 4250 4250 Hình 4.8: Sơ đồ tính bản đáy Tải trọng Tĩnh tải Gồm trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo. Được tính toán cụ thể trong bảng 4.9. Bảng 4.9: Xác định tĩnh tải STT Các lớp cấu tạo sàn Chiều dày (m) (kN/m3) gtc (kN/m2) n gtt (kN/m2) 1 Gạch Ceramic 0.01 20 0.2 1.1 0.22 2 Vữa lát gạch, vữa tạo dốc 0.02 18 0.36 1.3 0.468 3 Vữa chống thấm 0.01 20 0.2 1.1 0.22 4 Bản sàn BTCT 0.15 25 3.75 1.1 4.125 5 Lớp vữa trát 0.015 18 0.27 1.3 0.351 Tổng cộng gttbđ 5.384 Hoạt tải Hoạt tải nước: pn =gn.n.h=1 x 10 x 2 = 20 (kN/m2) (4.21) Tải trọng toàn phần qbđ = gtt bđ+ pn = 5.384 + 20 = 25.384 (kN/m2) 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: qbđ = 25.384 kN/m2 P = qbđ.ld.ln = 25.384x4.25x4.25 = 458.5 (kN) Theo phương cạnh ngắn: M1 = m91.P = 0.0179x458.5 = 8.2 (kNm) MI = k91.P = 0.0417x458.5 =19.12 (kNm) Theo phương cạnh dài: M2 = m92.P = 0.0179 x 458.5 = 8.2 (kNm) MII = k92.P = 0.0417 x 458.5 = 19.12 (kNm) Tính toán cốt thép Bản đáy được tính như cấu kiện chịu uốn. Giả thiết tính toán: a = 2cm - Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép theo phương cạnh ngắn, cạnh dài đến mép bê tông chịu kéo; h0 - chiều cao có ích của tiết diện (h0 = hs – a); b = 100 - bề rộng tính toán của dải bản. đặc trưng vật liệu lấy theo bảng 4.4. Tính toán và kiểm tra hàm lượng m tương tự phần 4.3.1.d Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 4.10. Bảng 4.10: Tính toán cốt thép bản đáy Tên cấu kiện Giá trị moment(kNm) b (cm) ho (cm) am Astt (cm2) Chọn thép µ% Nhận xét F (mm) Aschọn (cm2) Bản đáy M1= 8.2 100 13 0.033 0.034 2.852 F8a160 3.02 0.23 Thỏa MI=19.12 100 13 0.078 0.081 6.814 F12a140 7.92 0.61 Thỏa M2= 8.2 100 13 0.033 0.034 2.852 F8a160 3.02 0.23 Thỏa MII=19.12 100 13 0.078 0.081 6.814 F12a140 7.92 0.61 Thỏa Kiểm tra nứt bản đáy (tính toán theo trạng thái giới hạn 2) Kiểm tra tương tự như đối với bản thành Sử dụng tải trọng tiêu chuẩn để tính toán: qtc = gtcbđ + pnước = 4.78 + 20 = 24.78 (kN/m2) P = qtc.ld.ln = 24.78x4.25x4.25=447.6 (KN) Theo phương cạnh ngắn: M1 = m91.P = 0.0179x447.6 = 8.01 (KNm) MI = k91.P = 0.0417x447.6 = 18.665 (KNm) Theo phương cạnh dài: M2= m91.P = 0.0179x447.6 = 8.01 (KNm) MII= k91.P = 0.0417x447.6 = 18.665 (KNm) Bảng 4.11: Tính giá trị ss Vị trí  Mtc (kN.m) b(mm) h(mm) a(mm) ho(mm) As (cm2/m) Thép chọn Z (mm) ss (MPa) M1 8.01 1000 150 20 130 3.02 F8a16 115 230.6 M2 8.01 1000 150 20 130 3.02 F8a16 115 230.6 MI 18.665 1000 150 20 130 7.92 F12a140 115 204.9 MII 18.665 1000 150 20 130 7.92 F12a140 115 204.9 Thép CI có Rs,ser = 235 (Mpa), như vậy các thanh cốt thép thoả điều kiện ứng suất. Bảng 4.12:Kiểm tra bề rộng khe nứt bản đáy ss (MPa) d j1 h Es(Mpa) m d (mm) acrc (mm) Kiểm tra acrc ≤ acrcgh 230.6 1 1.2 1.3 210000 0.02 8 0.07 Thoả 230.6 1 1.2 1.3 210000 0.02 8 0.07 Thoả 204.9 1 1.2 1.3 210000 0.02 12 0.07 Thoả 204.9 1 1.2 1.3 210000 0.02 12 0.07 Thoả 4.3.4. Tính toán dầm nắp Sơ đồ tính Hình 4.9: Sơ đồ tính dầm nắp Dầm nắp DN2 theo 2 phương là hệ dầm trực giao và dùng chương trình SAP2000 để tính nội lực. Tải trọng Trọng lượng bản thân dầm do máy tự tính Tổng tải trọng bản nắp là:qbn = 3.994 (kN/m2) Dầm DN1 do bản nắp truyền vào có dạng hình tam giác: p = qbn. = 3.994 = 8.5 kN/m (4.22) Dầm DN2 do bản nắp truyền vào có dạng hình tam giác: p = qbn .L = 3.9944.25 = 16.97 kN/m Hình 4.10: Tải trọng tác dụng lên dầm nắp(kN/m) Nội lực Xuất kết quả từ SAP2000 ta có biểu đồ nội lực sau: Hình 4.11: Biểu đồ moment dầm nắp(kNm) Hình 4.12: Biểu đồ lực cắt dầm nắp(kN) Tính toán cốt thép + Tính toán cốt dọc Dầm được tính như cấu kiện chịu uốn. Giả thiết tính toán: a = 4cm - Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo; h0 - chiều cao có ích của tiết diện (h0 = hs – a). đặc trưng vật liệu lấy theo bảng 4.13. Bảng 4.13: Đặc trưng vật liệu Bê tông B25 Cốt thép CIII Rb (Mpa) Rbt (Mpa) Eb (MPa) Rs (Mpa) Rsc (Mpa) Es (Mpa) 14.5 1.05 3x104 0.595 365 365 20x104 Kiểm tra hàm lượng cốt thép theo điền kiện sau : với: . . Theo TCVN lấy mmin = 0.05% Giá trị m hợp lý nằm trong khoảng từ 0.3% đến 0.9% Kết quả tính toán cốt thép được lập thành bảng 4.14: Bảng 4.14: Tính toán cốt thép dầm nắp Tên cấu kiện Vị trí Giá trị moment(kNm) b (cm) ho (cm) am Astt (cm2) Chọn thép µ% Nhận xét F (mm) Aschọn (cm2) DN1 Nhịp 179.98 25 56 0.158 0.173 9.641 4F18 10.18 0.73 Thỏa DN2 Gối 17.48 20 41 0.036 0.037 1.19 2F12 2.36 0.17 Thỏa Nhịp 79.59 20 41 0.163 0.179 5.842 3F16 6.03 0.74 Thỏa +Tính toán cốt thép đai [6] Số liệu tính toán Rb= 14,5 MPa ; Rbt = 1,05 MPa ; Eb = 3.104 MPa; Rs = 365 MPa ; Rsw = 290 MPa ; Es = 20.104 MPa; jb2 = 2 ; jb3 = 0,6 ; jb4 = 1,5 ; b = 0,01. Kiểm tra điều kiện tính toán Công thức kiểm tra : QA ≤ Q0 = 0,5. jb4(1+jn ) Rbtbh0 (4.23) Trong đó : Q0 : khả năng chịu cắt của bê tông khi không có cốt thép đai ; jb4 : hệ số phụ thuộc vào loại bê tông ; jn : hệ số phụ thuộc lực dọc N (jn = 0); Rbt : cường độ tính toán về kéo của bê tông ; b, ho : bề rộng, chiều cao làm việc của tiết diện . Kết quả tính kiểm tra điều kiện tính toán cốt đai được lập thành bảng sau: Bảng 4.15: Kết quả tính kiểm tra điều kiện tính toán cốt đai Dầm QA (N) b (mm) h0 (mm) Qo (N) Nhận xét DN1 57750 250 560 110250 Đai cấu tạo DN2 45680 200 410 64575 Đai cấu tạo Do khả năng chịu cắt của bê tông khi không có cốt thép đai lớn hơn so với lực cắt lớn nhất trong đoạn dầm đang xét nên ta đặt cốt đai theo cấu tạo. Khoảng cách cốt đai theo cấu tạo: khi h < 450mm (4.24) khi h 450mm s = min(stt, sct) Vậy chọn bố trí cốt thép đai 8, 2 nhánh, S =150 mm trong khoảng 1/4 nhịp dầm gần gối tựa và đai 8, 2 nhánh, S =250 mm ở đoạn giữa nhịp. + Tính toán cốt treo[6] Hệ dầm trực giao DN2 được gác trực tiếp lên hệ dầm chính DN1 nên tại chỗ này xuất hiện một lực tập trung khá lớn từ dầm phụ truyền vào dầm chính nên phải bố trí cốt treo để tránh sự phá hoại cục bộ. Hệ dầm nắp DN1 chịu lực tập trung P1=45,68 kN do DN2 gác vào lấy bằng với giá trị lực cắt DN2 ngay tại vị trí giao với DN1. Hình 4.13: Sơ đồ tính toán cốt thép treo b1= 200 mm; h0= 560 mm; hs= 560 – 450 = 110 mm S1= b1 + 2hs = 200 + 2.110 = 420 mm. Khoảng cách để dặt cốt thép treo là rất bé, không đủ để đặt cốt thép đai nên dùng cốt thép xiên kiểu vai bò. Sử dụng cốt thép CI có Rsw= 175 Mpa, góc nghiêng q = 45o (4.25) Dùng 2F14 có diện tích 308 mm2. 4.3.5. Tính toán dầm đáy Sơ đồ tính Hình 4.14: Sơ đồ tính dầm đáy Tính hệ dầm đỡ bản đáy theo sơ đồ hệ dầm trực giao: các dầm giữa có liên kết khớp với dầm biên, các dầm biên được xét với 2 trường hợp là liên kết ngàm và liên kết khớp với cột hồ nước. Giá trị nội lực lấy max trong 2 trường hợp để tính thép cho dầm. Tải trọng Trọng lượng bản thân dầm do máy tự tính Tổng tải trọng bản đáy là: qbđ = 25.384 kN/m2 Trọng lượng bản thân bản thành: gt = 1.1 x 1.4 x 25 x 0.1 = 3.85 kN/m Dầm DĐ1 do bản đáy truyền vào có dạng hình tam giác: p = 25.384 x 4.25/2 = 53.94 kN/m Dầm DĐ2 do bản đáy truyền vào có dạng hình tam giác: p = 25.384 x 4.25 = 107.88 kN/m Hình 4.15: Tải trọng tác dụng lên dầm đáy(T/m) Nội lực Xuất kết quả từ SAP2000 ta có biểu đồ nội lực sau: Hình 4.16: Biểu đồ moment dầm đáy với liên kết khớp(kNm) Hình 4.17: Biểu đồ lực cắt dầm đáy với liên kết khớp(kN) Hình 4.18: Biểu đồ moment dầm đáy với liên kết ngàm(kNm) Hình 4.19: Biểu đồ lực cắt dầm đáy với liên kết ngàm(kN) Tính toán cốt thép + Tính toán cốt dọc Dầm được tính như cấu kiện chịu uốn. Giả thiết tính toán: a = 4cm - Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo; h0 - chiều cao có ích của tiết diện (h0 = hs – a). đặc trưng vật liệu lấy theo bảng 4.13. Kiểm tra hàm lượng cốt thép theo điền kiện sau : với: . . Theo TCVN lấy mmin = 0.05% Giá trị m hợp lý nằm trong khoảng từ 0.3% đến 0.9% Kết quả tính toán cốt thép được lập thành bảng 4.16: Bảng 4.16: Tính toán cốt thép dầm đáy Tên cấu kiện Vị trí Giá trị moment(kNm) b (cm) ho (cm) am Astt (cm2) Chọn thép µ% Nhận xét F (mm) Aschọn (cm2) DĐ1 Gối 483.16 30 76 0.192 0.216 19.52 4F25 19.63 0.86 Thỏa Nhịp 860.79 30 76 0.343 0.439 39.755 6F30 42.41 1.86 Thỏa DĐ2 Gối 166.94 25 56 0.147 0.16 8.876 2F25 9.82 0.7 Thỏa Nhịp 469.42 25 56 0.413 0.58 32.408 2F28 3F30 33.52 2.3 Thỏa +Tính toán cốt thép đai [6] Số liệu tính toán Rb= 14,5 MPa ; Rbt = 1,05 MPa ; Eb = 3.104 MPa; Rs = 280 MPa ; Rsw = 285 MPa ; Es = 20.104 MPa; jb2 = 2 ; jb3 = 0,6 ; jb4 = 1,5 ; b = 0,01. Kiểm tra điều kiện tính toán Công thức kiểm tra : QA ≤ Q0 = 0,5. jb4(1+jn ) Rbtbh0 Trong đó : Q0 : khả năng chịu cắt của bê tông khi không có cốt thép đai ; jb4 : hệ số phụ thuộc vào loại bê tông ; jn : hệ số phụ thuộc lực dọc N (jn = 0); Rbt : cường độ tính toán về kéo của bê tông ; b, ho : bề rộng, chiều cao làm việc của tiết diện . Kết quả tính kiểm tra điều kiện tính toán cốt đai được lập thành bảng sau: Bảng 4.17: Kết quả tính kiểm tra điều kiện tính toán cốt đai Dầm QA (N) b (mm) h (mm) Qo (N) Nhận xét DĐ1 273520 300 760 2479500 Đai cấu tạo DĐ2 242000 250 560 1522500 Đai cấu tạo Do khả năng chịu cắt của bê tông khi không có cốt thép đai lớn hơn so với lực cắt lớn nhất trong đoạn dầm đang xét nên ta đặt cốt đai theo cấu tạo. Khoảng cách cốt đai theo cấu tạo: khi h 450mm Vậy chọn bố trí cốt thép đai 8, 2 nhánh, S =150 mm trong khoảng 1/4 nhịp dầm gần gối tựa và đai 8, 2 nhánh, S =250 mm ở đoạn giữa nhịp. + Tính toán cốt treo[6] Hệ dầm trực giao DĐ2 đượ gác trực tiếp lên hệ dầm chính DĐ1 nên tại chỗ này xuất hiện một lực tập trung khá lớn từ dầm phụ truyền vào dầm chính nên phải bố trí cốt treo để tránh sự phá hoại cục bộ. Hệ dầm nắp DĐ1 chịu lực tập trung P2=45,68 kN do DN2 gác vào lấy bằng với giá trị lực cắt DĐ2 ngay tại vị trí giao với DĐ1. b1= 250 mm; h0= 760 mm; hs= 760 – 600 = 160 mm S1= b1 + 2hs = 250 + 2.160 = 570 mm. Khoảng cách để dặt cốt thép treo là rất bé, không đủ để đặt cốt thép đai nên dùng cốt thép xiên kiểu vai bò. Dùng cốt thép CI có Rsw= 175 Mpa, góc uốn nghiêng q = 60o. Dùng 3F18 có diện tích 762 mm2. 4.3.6. Cột hồ nước a. Tải trọng tác dụng lên cột hồ nước + Tải trọng bản thân gc = 0.3x0.3x3.3x2500x1.1 = 816.75 daN + Tải trọng do các bộ phận của hồ nước truyền vào Mỗi cột sẽ chịu ¼ tổng tải trọng hồ nước, bao gồm: . Khối lượng bản nắp: gbn = 301.9x8.5x8.5 = 21812.3 daN . Khối lượng bản đáy: gbd = 538.4x8.5x8.5 = 38899.4 daN . Khối lượng bản thành: gbt = 4x(0.1x8.5x2x2500x1.1) = 18700 daN . Khối lượng của nước khi hồ chứa đầy: gn =8.5x8.5x2x1000x1=144500 daN . Khối lượng của các dầm: gDN1 = 4x(1.1x0.25x0.6x8.5x2500) = 14025 daN gDN2 = 2x(1.1x0.2x0.45x8.5x2500) = 4207.5 daN gDĐ1 = 4x(1.1x0.3x0.8x8.5x2500) = 22440 daN gDĐ2 = 2x(1.1x0.25x0.6x8.5x2500) = 7012.5 daN + Tải trọng do gió Mỗi cột chịu 1 lực gió đẩy tác dụng là: G = Wđ.h.l/2 = 83x1.0516x0.8x1.2x2x8.5/2 = 712.2 daN b. Nội lực trong cột Các lực tác dụng đưa về chân cột là: . N = gc + 1/4(gbn + gbd + gbt + gn + gDN1 + gDN2 + gDĐ1 + gDĐ2 ) N = 816.75 + 67899.175 = 68715.93 daN . M = G.a = 712.2x2 = 1424.4 daNm . Q = G = 712.2 daN c. Tính toán sơ bộ cốt thép cột Khả năng chịu nén của cột bê tông ứng với tiết diện đã chọn là: Rb.b.h = 145x30x30 = 130500 daN So với lực nén tác dụng tại chân cột ta thấy bản thân bê tông cột đã đủ khả năng chịu lực. Mặt khác, cột được kéo lên liên tục từ vách cứng nên đảm bảo khả năng chịu moomen và lực cắt như trên. Do đó không cần tính cốt thép mà đặt cốt thép theo cấu tạo. Chọn 2F16 cho mỗi bên cột (4F 16 cho toàn cột), bố trí cốt thép đối xứng. * Kết luận Các kết quả tính toán đều thỏa mãn các điều kiện kiểm tra. Vậy các giả thiết ban đầu là hợp lý.