Khái quát hồ nước mái

CHƯƠNG III: HỒ NƯỚC MÁI Tính hồ nước mái gồm: Tính bản nắp Tính bản đáy Tính thành bể Tính dầm đáy Tính cột đỡ XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC HỒ NƯỚC MÁI: Trong công trình gồm 3 loại bể nước: Bể nước dưới tầng hầm dùng để chứa nước được lấy từ hệ thống nước thành phố và bơm lên mái. Bể nước ngầm dưới tầng hầm dùng để chứa nước thải từ hệ thống nước thải trong công công trình để xử lí và chuyển ra hệ thống nước thải thành phố bằng máy bơm và đường ống. Bể nước mái: Cung cấp nước một phần cho sinh hoạt của các bộ phận trong công trình và lượng nước cho cứu hỏa, còn lại sử dụng các bồn inox Chọn bể nước mái để tính toán. Ta có h/a £ 2 ; a/b £ 3 Þ Bể thấp (với h =2m, b=4m, a=8m) Bể nước mái được đặt trên hệ cột phụ, đáy bể cao hơn cao trình sàn tầng thượng 100 cm, suy ra cột cao 1m Tính Dung Tích Bể: Nước dùng sinh hoạt cho 400 người, thể tích nước sinh hoạt cho tòa nhà: Wsh = 500´100 = 50000 (l) = 50 m3 Nước dự trử dùng để cứu hỏa: Wch =0.1´Wsh =0.1´50 = 5 m3. Thể tích nước trong đài: Wđài = 50+5 = 55 m3. Đài nước đặt tại giữa khung trục 1,2 và khung trục E,D có kích thước mặt bằng L´B = 8m´4m. Chiều cao đài: Hđài = 55/8x4 = 1.71 m Chọn chiều cao đài nước Hđài = 2 m. * Các thành phần nội lực: hd/hs >3 =>liên kết giữa dầm và sàn là ngàm Tra bảng 1.9 trang 32 sổ tay thực hành kết cấu công trình của tác giả Vũ Mạnh Hùng trường đại học kiến trúc TPHCM xuất bản ta được các hệ số: , , , tra theo sơ đồ 9 ( bản ngàm 4 cạnh ). M1- momen nhịp theo phương cạnh l1. M2- momen nhịp theo phương cạnh l2. MI- momen gối theo phương cạnh l1. MII- momen gối theo phương cạnh l2. - Các công thức tính toán: A = ; g = 0.5*(1+) ; Fa = TÍNH BẢN: TÍNH BẢN ĐÁY: Chọn bề dày sàn = 13cm Sơ đồ tính: Xác định tải trọng: Tĩnh tải: Các lớp cấu tạo bản đáy STT Thành phần cấu tạo hi(m) (kg/m3) N Gtt(kg/m2) 1 Lớp ghạch nhám 0.01 1800 1.1 19.8 2 Vữa lót 0.02 2000 1.2 48 3 Lớp chống thấm 0.01 1800 1.1 19.8 4 Lớp hồ tạo dốc 0.05 2000 1.2 120 5 Bê tông cốt thép 0.13 2500 1.1 358 6 Vữa trát 0.01 2000 1.2 24 Tổng cộng Gtt 590 Hoạt tải: Tải trọng phân bố đều do áp lực nước tác dụng: Ptt=1000x2x1.1=2200kg /m2 =>tổng tải trọng tác dụng lên 1 m2 sàn bản đáy là: Gs=Qtt=gtt+ptt=590+2200=2790 kg/m2 Kích thước bản đáy: L1=4m L2=4m L2/L1= 1 Bản làm việc 2 phương Tính thép Bêtông M#300 Rn=130kg/cm2 Cốt thép nhóm AI Ra=2300(kg/cm2) Sàn bản kê ngàm bốn cạnh: Tổng giá trị tải trọng tt q=2790.0(kg/cm2) ơ sàn kthước(m) tỉ sớl2/l1 ḥ sơ Momen(kg.m) a(cm) ho(cm) A  g Fa(cm2) (%)  chọn thép Fa chọn(cm2) l1 l2 Dáy 4 4 1 m91=0.0179 799.06 1.5 11.5 0.046 0.976 3.09 0.269 6a80 3.54 4 4 1 m92=0.0179 799.06 1.5 11.5 0.046 0.976 3.09 0.269 6a80 3.54 4 4 1 K91=0.0147 1861.49 1.5 11.5 0.108 0.943 7.47 0.649 10a100 7.85 4 4 1 K92=0.0147 1861.49 1.5 11.5 0.108 0.943 7.47 0.649 10a100 7.85 Kiểm tra nứt ở bản đáy : Theo TCVN 5574 – 1991 : Cấp chống nứt cấp 3 : agh = 0.25 mm. Khi tính với tải trọng dài hạn giảm đi 0.05 mm nên agh = 0.20 mm Kiểm tra nứt theo điều kiện : an £ agh Với : an = K ´ C ´ h ´ ( 70 – 20´P ) Trong đó: K : hệ số phụ thuộc loại cấu kiện ; cấu kiện uốn K = 1. C : hệ số kể đến tác dụng của tải trọng dài hạn C = 1.5 h : phụ thuộc tính chất bề mặt của cốt thép, thép thanh tròn trơn h=1.3 ; thép có gân h = 1 (thép CII có gân nên chọn h = 1) Ea : 2.1 ´ 106 (daN/cm2) . sa = = ; Mtc =0.87 Mtt ; Z1 = g ´ ho P = 100 m d : đường kính cốt thép chịu lực (cm) Vậy : an = BẢNG KIỂM TRA NỨT ĐÁY HỒ Vị trí M ho Fa A g m an Kg.m (cm) (m2) (mm) Pngắn Gối 1861.49 11.5 5.02 0.055 0.972 0.270 0.0049 Nhịp 799.06 11.5 7.85 0.128 0.931 0.657 0.005 P.dài Gối 1861.49 11.5 5.02 0.055 0.972 0.270 0.0049 Nhịp 799.06 11.5 7.85 0.128 0.931 0.657 0.005 Ta thấy an < agh nên đáy hồ thỏa mãn điều kiện về khe nứt TÍNH BẢN NẮP: Chọn bề dày sàn = 8 cm Trên nắp bể bố trí lỗ thăm có kích thước 0.6x0.6m SƠ ĐỒ TÍNH Xác định tải trọng: Tĩnh tải: Stt Thành phần cấu tạo hi(m) (kg/m3) N Gtt(kg/m2) 1 Lớp xi măng 0.02 2000 1.2 48 2 Đan btct 0.08 2500 1.1 220 3 Vữa trát 0.015 2000 1.2 36 Tổng cộng Gtt 304 Hoạt tải: hoạt tải sửa chữa= 75 kg/cm2 vậy tổng tải Gs=304+75=379 kg/cm2 L1=4m ; L2=4 L2/L1=1 < 2 => Bản làm việc 2 phương Tính thép: Bêtông M#300 Rn=130kg/cm2 Cốt thép nhóm AI Ra=2300(kg/cm2) Sàn bản kê ngàm bốn cạnh: Tổng giá trị tải trọng tt q=379.0(kg/cm2) ơ sàn kthước(m) tỉ sớl2/l1 ḥ sơ Momen(kg.m) a(cm) ho(cm) A  g  Fa(cm2) (%)  chọn thép Fa chọn(cm2) l1 l2 NẮP 4 4 1 m91=0.0179 108.55 1.5 6.5 0.020 0.990 0.73 0.269 6a200 1.41 4 4 1 m92=0.0179 108.55 1.5 6.5 0.020 0.990 0.73 0.269 6a200 1.41 4 4 1 K91=0.0417 252.87 1.5 6.5 0.046 0.976 1.73 0.649 6a160 1.77 4 4 1 K92=0.0417 252.87 1.5 6.5 0.046 0.976 1.73 0.649 6a160 1.77 TÍNH BÀN THÀNH: Chọn bề dày sàn = 12cm Ô bản 4mx2m Bản dầm làm việc như 1 dầm đơn giản,1 dầu ngàm và 1 đầu khớp,ngàm với dầm đáy và khớp với dầm nắp SƠ ĐỒ TÍNH: Các trường hợp tác dụng của tải lên thành hồ: Hồ đầy nước không có gió Hồ đầy nước có gió đẩy Hồ đầy nước có gió hút Hồ không có nước có gió đẩy hoặc hút Tải trọng gây nguy hiểm nhất cho bản thành là áp lực nước và áp lực gió hút. Tải trên bản thành là áp lực ngang của nước phân bố dưới dạng tam gic, có áp lực nước lớn nhất tại đáy là: qn =1000*2*1*1.1 = 2200(KG/m2) = q1 p lực giĩ ht: qgh = Kh*W0*B*C*n K : hệ số do độ cao .Hồ nước ở cao trình 64.35 m, địa hình dạng A, nội suy từ Bảng 2-6 sổ tay thực hnh Kết Cấu Cơng Trình của PGS.PTS.Vũ Mạnh Hng ta được K = 1.523 W0 : Áp lực gió tiêu chuẩn. Theo bản đồ địa hình thì TpHCM thuộc vng IIA, tra bảng ta được W0 = 83KG/m2. B : bề rộng đón gió (B = 4m) c : hệ số khí động gió hút (c =0.6) n : hệ số vượt tải của áp lực gió (n = 1.2) => qgh = 1.523*83*4*0.6*1.2 = 364 kg/m = q2 Xác định nội lực: Mg1= Mnh1= Mg2= Mnh2= Vậy Mg= -587-182 = -769 kg.m Mnh=267+102 = 369 kg.m Tính toán cốt thép: Sử dụng bê tông #300 Rn=130 kg/cm2 Thép AI Ra=2100 kg/cm2 ; h0=12-1.5=10.5 cm A = g = 0.5*(1+) ; Fa = Bảng tính thép: M(kg.m) h0(cm) A Fa(cm2) Thép chọn Fachọn(cm2) 769 10.5 0.063 0.967 3.29 8a150 3.35 369 10.5 0.030 0.985 1.55 6a180 1.57 Kiểm tra nứt ở bản thành: Theo TCVN 5574 – 1991 : Cấp chống nứt cấp 3 : agh = 0.25 mm. Khi tính với tải trọng dài hạn giảm đi 0.05 mm nên agh = 0.20 mm Kiểm tra nứt theo điều kiện : an £ agh Với : an = K ´ C ´ h ´ ( 70 – 20´P ) Trong đó: K : hệ số phụ thuộc loại cấu kiện ; cấu kiện uốn K = 1. C : hệ số kể đến tác dụng của tải trọng dài hạn C = 1.5 h : phụ thuộc tính chất bề mặt của cốt thép, thép thanh tròn trơn h=1.3 ; thép có gân h = 1 (thép CII có gân nên chọn h = 1) Ea : 2.1 ´ 106 (daN/cm2) . sa = = ; Mtc =0.87 Mtt ; Z1 = g ´ ho P = 100 m d : đường kính cốt thép chịu lực (cm) Vậy : an = BẢNG KIỂM TRA NỨT THÀNH HỒ Vị trí M ho Fa A g m an Kg.m (cm) (m2) (mm) Gối 769 10.5 3.29 0.063 0.967 0.270 0.005 Nhịp 369 10.5 1.55 0.030 0.985 0.657 0.0049 Ta thấy an < agh nên đáy hồ thỏa mãn điều kiện về khe nứt TÍNH DẦM: Sơ đồ tính: III.3.1Tính dầm DĐ1 (20x40)cm Tải trọng tác dụng: Trọng lượng bản thân dầm g1=2500x0.2x0.4x1.1=220 kg/m Trọng lượng thành bể ngăn trên g2=2500x0.12x2=600 kg/m Trọng lượng nước + ô sàn bản đáy có tải tam giác tác dụng vào dầm được qui thành tải tương đương G3= G =220+600+3453=4273 kg/m Xác định nội lực: Mmax=GL2/8=4273*42/8=8546 kg.m Mgối=0.7Mmax=0.7*8546=5982 kg.m Qmax=GL/2=4273*4/2=8546 kg Tính toán cốt thép: A = ; g = 0.5*(1+) ; Fa = ìmin = 0.05% ≤ ì% = ≤ ìmax =(0.58*Rn*100%)/Ra=2.36% tính cốt dọc: Betong M#300 Rn=130 kg/cm2 Cớt thép nhóm AII Ra=2800 (kg/cm2) CẤU KIỆN b(cm) h(cm) M(kg.m) a(cm) ho(cm) A g  Fa(cm2) Bố trí Fa chọn(cm2) ì % DD1 20 40 5.982 3 37 0.168 0.907 6.36 220 6.28 1.15 20 40 8.546 3 37 0.240 0.86 9.59 3 20 9.42 1.5 Tính cốt đai: Q=8546 kg Kiểm tra điều kiện tính toán cốt đai + Kiểm tra điều kiện chịu cắt: K1xRkxbxh0=0.6*7.5*20*37=3330 kg + Kiểm tra điều kiện hạn chế: K0xRnxbxh0 =0.35*110*20*37=28490 kg => K1xRkxbxh0< Q=8546 < K0xRnxbxh0 Vậy phải tính cốt đai: Chọn cốt đai 6,có n= 2 nhánh Có a=0.283 cm2 ;Rađ=2700 kg/cm2 Ơ gối : và 15 cm Ơ nhịp và 30 cm Chọn đai Þ6 U=15 cm ở gần gối và 20 cm ở giữa nhịp * Kiểm tra khả năng chịu lực của cốt đai Chọn đai 6 có n=2 nhánh có a=0.283 cm2 =>Qđb > Q = 8546 (kg) => đai đủ khả năng chịu lực III.3.2Tính dầm DĐ3:(20x50) cm Tải trọng tác dụng: Trọng lượng bản thân dầm 2500*0.2*0.5*1.1=275 kg/m Trọng lượng nước và 2 ô sàn bản đáy có tải hình tam giác tác dụng vào Vậy tổng tải trọng tác dụng lên dầm là G=g1+g2=275+6905=7180 kg/m Xác định nội lực: Mmax=GL2/8=7180*42/8=14360 kg.m Mgối=0.7Mmax=10052 kg.m Qmax=GL/2=14360 kg Tính toán cốt thép: A = ; g = 0.5*(1+) ; Fa = ìmin = 0.05% ≤ ì% = ≤ ìmax =(0.58*Rn*100%)/Ra=2.36% Betong M#300 Rn=130 kg/cm2 Cớt thép nhóm AII Ra=2800 (kg/cm2) CẤU KIỆN b(cm) h(cm) M(kg.m) a(cm) ho(cm) A g  Fa(cm2) Bố trí Fa chọn(cm2) ì % DD3 20 50 10.052 3 47 0.175 0.903 8.46 320 9.42 1.15 20 50 14.360 3 47 0.250 0.854 12.78 4 20 12.56 1.5 Tính cốt đai: Q=14360 kg Kiểm tra điều kiện tính toán cốt đai K1xRkxbxh0=0.6*7.5*20*47 = 4230 kg K0xRnxbxh0 =0.35*110*20*47 = 36190 kg => K1xRkxbxh0< Q=14360 < K0xRkxbxh0 Vậy phải tính cốt đai: Chọn cốt đai 8,có n= 2 nhánh Có a=0.283 cm2 ;Rađ=2700 kg/cm2 Ơ gối : và 15 cm Ơ nhịp và 30 cm Chọn Þ6 U=15 cm ở gần gối và 20 cm ở giữa nhịp * Kiểm tra khả năng chịu lực của cốt đai Chọn đai 6 có n=2 nhánh có a=0.283 cm2 =>Qđb > Q = 14360 (kg) => đai đủ khả năng chịu lực III.3.3Tính dầm DĐ2 (20x40) cm : (giống dầm DĐ1) MẶT BẰNG DẦM NẮP HỒ NƯỚC MÁI: III.3.4Tính dầm DN1(20x30)cm Tải trọng tác dụng: -trọng lượng bản thân dầm DN1 2500*0.2*0.3*1.1=165 kg/m -trọng lượng ô sàn bản nắp có tải hình tam giác tác dụng vào Vậy tổng tải trọng tác dụng lên dầm G=g1+g2=165+474=639 kg/m Xác định nội lực: Mmax=GL2/8=639*42/8=1278 kg.m Mgối=0.7Mmax=895 kg.m Qmax=GL/2=1278 kg Tính toán cốt thép DN1 A = ; g = 0.5*(1+) ; Fa = ìmin = 0.05% ≤ ì% = ≤ ìmax =(0.58*Rn*100%)/Ra=2.36% Chọn đai Þ6 U=15 cm ở gần gối và 20 cm ở giữa nhịp III.3.5Tính dầm DN3(20x35)cm Tải trọng tác dụng: -trọng lượng bản thân dầm 2500*0.2*0.3*1.1=165 kg/m -trọng lượng 2 ô sàn bản nắp có tải hình tam giác tác dụng vào Vậy tổng tải trọng tác dụng lên dầm DD3 là G=g1+g2=165+948=1113 kg/m Xác định nội lực: Mmax=GL2/8=1113*42/8=2226 kg.m Mgối=0.7Mmax=1558 kg.m Qmax=GL/2=2226 kg Tính toán cốt thép DN3 A = ; g = 0.5*(1+) ; Fa = ìmin = 0.05% ≤ ì% = ≤ ìmax =(0.58*Rn*100%)/Ra=2.36% Chọn đai Þ6 U=15 cm ở gần gối và 20 cm ở giữa nhịp III.3.6Tính dầm DN2(20x30)cm (giống như dầm DN1) Tính cột : Chọn tiết diện cột 20x20 bố trí 4Þ16 Cốt đai 6a150 tại gối, Þ6a200 tại nhịp