CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ NƯỚC MÁI 4.1. Chọn sơ bộ kích thước bể nước Lượng nước cần dùng cho tòa nhà: Số người sử dụng nước: Mỗi tầng gồm có 8 căn hộ. Số người trung bình cho mỗi căn hộ là 4 người. Tổng số người N = 13 × 8 × 4 = 416 người Lưu lượng nước cấp cho sinh hoạt: - Trong đó q sh = 200 (l/người.ngày đêm) được lấy theo tiêu chuẩn (TCVN 33 : 2006) cung cấp nước sinh hoạt cho vùng nội đô giai đoạn 2020. - k ngày.max lấy theo tiêu chuẩn TCVN 33 : 2006 : k ngày.max = 1.1 ÷ 1.2 Lưu lượng nước phục vụ trong việc chữa cháy: - Trong đó q cc = 10 (l/s) lấy cho khu chung cư có một đám cháy và dưới 5000 người. Thời gian tính chữa cháy là cho 2 giờ trong một ngày. Tổng lưu lượng nước cung cấp cho công trình: Q = Q sh + Q cc = 100 +72 = 172 m 3 /ngày.đêm Chọn lựa 1 hồ nước và nước được bơm 1 lần trong một ngày. Vậy thể tích lượng nước cần thiết cho một ngày: 172 m 3 /ngày.đêm Hồ nước được thiết kế đặt trên sân thượng của công trình. Chọn kích thước mặt bằng L × B = 8 × 16 m Chiều cao đài bể: 1.34 m. Chọn chiều cao đài bể H đài = 1.5 m Chọn sơ bộ kích thước hồ nước mái như sau L × B × H = 16× 8 × 1.5 m, đáy bể cao hơn cao trình sàn tầng thượng là 1m.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ NƯỚC MÁI2.1. Chọn sơ bộ kích thước bể nước
Lượng nước cần dùng cho tòa nhà: Số người sử dụng nước:
Mỗi tầng gồm có 8 căn hộ. Số người trung bình cho mỗi căn hộ là 4 người. Tổng số người N = 13 × 8 × 4 = 416 người
Lưu lượng nước cấp cho sinh hoạt:
- Trong đó qsh = 200 (l/người.ngày đêm) được lấy theo tiêu chuẩn (TCVN 33 : 2006) cung cấp nước sinh hoạt cho vùng nội đô giai đoạn 2020.
- kngày.max lấy theo tiêu chuẩn TCVN 33 : 2006 : kngày.max = 1.1 ÷ 1.2 Lưu lượng nước phục vụ trong việc chữa cháy:
- Trong đó qcc = 10 (l/s) lấy cho khu chung cư có một đám cháy và dưới 5000 người. Thời gian tính chữa cháy là cho 2 giờ trong một ngày.
Tổng lưu lượng nước cung cấp cho công trình:Q = Qsh + Qcc = 100 +72 = 172 m3/ngày.đêm
Chọn lựa 1 hồ nước và nước được bơm 1 lần trong một ngày. Vậy thể tích lượng nước cần thiết cho một ngày: 172 m3/ngày.đêm
Hồ nước được thiết kế đặt trên sân thượng của công trình. Chọn kích thước mặt bằng L × B = 8 × 16 m
Chiều cao đài bể: 1.34 m. Chọn chiều cao đài bể Hđài = 1.5 m Chọn sơ bộ kích thước hồ nước mái như sau L × B × H = 16× 8 × 1.5 m, đáy bể cao
hơn cao trình sàn tầng thượng là 1m. Bể nước mái được đổ bê tông toàn khối, có nắp đậy. Lỗ thăm trên nắp bể nằm ở góc có
kích thước 600 × 600 mm Xét bể nước mái công trình này ta có:
-
- Vậy bể nước mái công trình thuộc loại bể thấp.
2.2. Thông số ban đầu2.2.1. Vật liệu sử dụng
Bê tông: B25 → Rb = 14.5 Mpa, Rbt = 14.5 Mpa, b = 1.00
Giá tri chuyển vi lớn nhất: fsàn = 1.5 cmKhi nhip sàn nằm trong khoản 5 m L 10 m thì [f] = 2.5 cm. (Theo TCVN 5574 : 2012 - Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép)
fsàn = 1.35 cm < [f] = 2.5 cm Giá tri võng của bản nắp thỏa mãn giới hạn cho phép.
2.3.1.3. Tính toán dầm nắp Nội lực dầm nắp:
Hình 4.8: Biểu đồ moment các dầm bản nắp
Hình 4.9: Biểu đồ lực cắt của dầm bản nắp Kết quả tính toán thép dầm: Bảng 4.3: Kết quả tính cốt thép dầm nắp
Cốt đai:Lực cắt lớn nhất trong các dầm: Q= 52.88 kN Chọn côt thép làm cốt dai: dws=6, số nhánh n=2, Rsw=175Mpa, chọn khoảng cách giữa các cốt đai s=200 mm:
Khả năng chiu cắt của cốt đai và bê tông:
> Q Vậy cốt đai bố trí như trên đủ khả năng chiu cắt.
2.3.2. Bản thànhBản thành bể nước chiu tải trọng do áp lực nước gây ra và áp lực gió hút tác động. Sơ bộ chọn chiều dày bản thành hbt = 150 mm
2.3.2.1. Tải trọng tác dụng Tĩnh tải
Bảng 4.4: Tĩnh tải bản thành
STT Lớp cấu tạoKhốilượng riêng,
qtc (kN/m3)Hệ số vượt
tải, n
Chiều dày, δ (mm)
Tĩnh tải.qtt
(kN/m2)
1 Gạch lát 20 1.2 15 0.360
2 Lớp vữa láng 18 1.3 20 0.468
3 Bản BTCT 25 1.1 150 4.125
4 Lớp chống thấm 18 1.3 10 0.234
Tổng 5.187
Tải trọng bản thân bản thành quy đổi thành tải trọng phân bố tác dụng lên dầm bản đáy trong mô hình SAFE.
qtc = 5.187 × 1.5 = 7.78 kN/m Hoạt tải nước: Ptt = γn × H × np = 10 × 1.5 × 1.1 = 16.5 kN/m2
Tải trọng gió: Tải trọng gió tác dụng lên thành bể xét trường hợp nguy hiểm nhất là gió hút, có
chiều tác dụng cùng chiều với áp lực nước:W = Wo × k × c × n
Wo: Giá tri của áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng áp lực gió theo đia danh hành chính (Phụ lục E): Công trình xây dựng tại TP. Lào Cai thuộc vùng áp lực gió I.A đia hình B nên có giá tri áp lực gió Wo = 0.55 kN/m2
k: hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao (Theo bảng 5 TCVN 2737 : 1995)- Tại cao độ z = + 54.3 m tính từ mặt đất tự nhiên ta có k = 1.487- Tại cao độ z = + 55.8 m tính từ mặt đất tự nhiên ta có k = 1.493
Ta được Hệ số khí động, c = 0.6 (gió hút)
n: Hệ số vượt tải, n = 1.2 W = Wo × k × c × n = 0.55×1.49×0.6×1.2=0.59 kN/m2
2.3.2.2. Sơ đồ tính Kích thước: 16 × 1.5 m
Bản thành có tỷ số giữa cạnh dài trên cạnh ngắn: Vậy bản thành thuộc loại bản làm việc 1 phương, sơ đồ tính của bản như sau:
Hình 4.10: Lực tác dụng vào thành bể
Hình 4.11: Sơ đồ tính và biểu đồ Moment2.3.2.3. Tính toán nội lực
Vì thành hồ làm việc như bản dầm cho nên theo phương nằm ngang không tính toán, đặt thép cấu tạo.
Cắt một dãy bản có chiều rộng 1m để tính. Sơ đồ tính như hình vẽ: Một cách gần đúng theo phương pháp cộng tác dụng ta có:
- Moment tại nhip và gối
1.2 kN.m
2.64 kN.m
2.3.2.4. Tính toán bố trí cốt thép Chọn a = 25 mm
ho = 150 - 25 = 125 mmb = 1000 mm
Áp dụng công thức tính toán:
Bảng 4.5: Kết quả tính toán cốt thép thành bể
Kí hiệu
Mα m ξ
As
Bố tríAsbt
(KN.m)
(cm2) (cm2)
Mg1 1.2 0.0053 0.0053 0.427 Ø8a200 2.51
Mn 2.64 0.0117 0.0118 0.951 Ø8a200 2.51
2.3.3. Tính toán bản đáy2.3.3.1. Tải trọng tác dụng
Tĩnh tảiGồm trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo đáy bể như sau:
Bảng 4.6: Tĩnh tải bản đáy.
STT Lớp cấu tạoKhốilượng riêng,
qtc (kN/m3)Hệ số vượt
tải, n
Chiều dày, δ (mm)
Tĩnh tải.qtt
(kN/m2)
1 Gạch lát 20 1.2 15 0.360
2 Lớp vữa láng 18 1.3 20 0.468
3 Bản BTCT 25 1.1 200 5.5
4 Lớp chống thấm 18 1.3 10 0.234
Tổng 6.562
Hoạt tải nước: P = γn × H × np= 10 × 1.5 × 1.1= 16.5 kN/m2
Giá tri chuyển vi lớn nhất: fsàn = 1.65 cmKhi nhip sàn nằm trong khoản 5 m L 10 m thì [f] = 25 mm. (Theo TCVN 5574 : 2012 - Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép)
fsàn = 1.6 cm < [f] = 2.5 cm Giá tri võng của bản đáy thỏa mãn giới hạn cho phép.
Kiểm tra yêu cầu về độ chống nứt.
Theo TCVN 5574 – 2012, mục 4.2.7: Bảng 1-Cấp chống nứt và giá trị bề rộng vết nứt giới hạn để đảm bảo hạn chế thấm cho kết cấu.
- Cấp chống nứt cấp 3 : acrc2 = 0.3 mm.
- Kiểm tra nứt theo điều kiện : acrc acrc2
Với : acrc=δϕlη
σ sEs
20(3 .5−100 μ )3√d
δ : hệ số phụ thuộc loại cấu kiện ; cấu kiện uốn δ = 1.ϕl : hệ số kể đến tác dụng của tải trọng dài hạn ϕl = 1.2
: phụ thuộc tính chất bề mặt của cốt thép:
Thép thanh tròn trơn =1.3 ;
Thép có gân = 1
Thép AIII có Es = 2 104 (MPa) .
σ s=M tc
As . z= M tc
As . (γ .ho ) ; Mtc = Mtt /1.15= 0.87Mtt;
γ=1−
h f'
ho.ϕf +ξ
2
2 (ϕ f+ξ ) , h f' =0
Vì không có lực dọc nên : ϕ f=0 , λ=0
β=1 . 8 : bê tông hạt nặng.
d: đường kính cốt thép chiu lực .
Vậy: an = .
Bảng 4.1: Kết quả kiểm tra vết nứt bản đáy hồ nước
Lực cắt lớn nhất trên dầm: Q= 210,27 kN (D20)Chọn côt thép làm cốt dai: dws=6, số nhánh n=2, Rsw=175Mpa.Khả năng chiu cắt của bê tông:
<QBê tông không đủ khả năng chiu cắt, phải tính cốt đai cho dầm.Chọn côt thép làm cốt dai: dws=6, số nhánh n=2, Rsw=175Mpa.Khoảng cách tính toán giữa các cốt đai:
Khoảng cách lớn nhất giữa các cốt đai:
Khoảng cách cốt đại chọn theo cấu tạo:Cốt đai cấu tạo trong vùng L/4:
với s< 450mm
với h>450mmCốt đai trong vungv L/2 giữa nhip:
với h>300mm
Khả năng chiu cắt của cốt đai và bê tông:
Chọn giá tri nhỏ nhất trong các giá tri vừa tìm được.
Kiểm tra diều kiện ứng suất chính:
Kết quả tính cốt đai cho dầm đáy bể:Bảng 4.8: Kết quả tính cốt đai dầm đáy.