Tổng quan tính toán về hồ nước mái

CHÖÔNG IV TÍNH TOAÙN HOÀ NÖÔÙC MAÙI TÍNH TOAÙN CHI TIEÁT HOÀ NÖÔÙC MAÙI Caáu taïo Goàm baûn ñaùy, baûn naép, baûn thaønh, daàm ñôõ baûn ñaùy vaø daàm ñôõ baûn naép. Kích thöôùc beå: 5x5,2x2m, theå tích hoà nöôùc 52 m3 Vò trí hoà nöôùc: Tính baûn naép Kích thöôùc vaø caáu taïo baûn naép Choïn baûn naép daøy 8 cm, ñoå beâtoâng toaøn khoái. Choïn loã thaêm: 60x60cm, taïi vò trí loã thaêm gia cöôøng theâm theùp. Choïn sô boä kích thöôùc daàm naép: DN1:200x300 mm, DN2:200x300 mm Xaùc ñònh taûi troïng taùc duïng leân baûn naép Tónh taûi Taûi troïng thöôøng xuyeân bao goàm troïng löôïng baûn thaân caùc lôùp caáu taïo baûn naép: gb = ångi.gitc gitc troïng löôïng baûn thaân lôùp caáu taïo thöù i ngi : heä soá ñoä tin caäy thöù i Baûn naép coù caùc lôùp caáu taïo nhö sau: Hoaït taûi Hoaït taûi söõa chöõa tieâu chuaån: Suy ra hoaït taûi tính toaùn do ngöôøi söûa chöõa laø Toång taûi troïng taùc duïng leân baûn naép Choïn sô ñoà tính baûn naép Baûn naép coù kích thöôùc: 5x5,2m. Tuyø theo ñieàu kieän lieân keát cuûa baûn vôùi caùc daàm xung quanh maø ta löïa choïn sô ñoà tính baûn theo 11 loaïi oâ baûn laäp saün. Xeùt tyû soá : . Vaäy baûn laøm vieäc theo hai phöông Tính baûn naép laø ngaøm 4 caïnh khi tyû soá ³ 3, vì theá baûn naép thuoäc oâ baûn ngaøm 4 caïnh moâmen döông M1, M2 ôû giöõa nhòp vaø moâmen MI, MII taïi goái theo hai phöông cuûa baûn naép Xaùc ñònh noäi löïc Sô ñoà tính toaùn noäi löïc (oâ baûn 9) Caùc giaù trò moâmen ñöôïc tính toaùn theo caùc coâng thöùc: Moâmen döông lôùn nhaát ôû giöõa nhòp: M1 = mi1.P, M2 = mi2.P Moâmen aâm lôùn nhaát ôû goái: MI = ki1.P, MII = ki2.P Vôùi: P = q.l1.l2 : toång taûi troïng taùc duïng leân oâ baûn. . q = gstt + ptt . mi1, mi2, k1, kI: caùc heä soá ñöôïc xaùc ñònh baèng caùch tra baûng, phuï thuoäc vaøo tyû soá l2/l1 Giaû thieát : a =1.5 cm ; ® ho = hs – a = 8 -1.5= 6.5 cm Keát quaû noäi löïc ñöôïc tính toaùn theo baûng sau Tính toaùn coát theùp Beâtoâng M250 Coát theùp CI a0 Rn (kG/cm2) Rk (kG/cm2) Eb (kG/cm2) Ra (kG/cm2) R’a (kG/cm2) Ea (kG/cm2) 110 8.8 2.65x105 2000 2000 21.105 0.58 Tính toaùn vaø boá trí coát theùp Coát theùp ñöôïc tính toaùn vôùi daûi baûn coù beà roäng b = 1m theo caû 2 phöông vaø ñöôïc tính toaùn nhö caáu kieän chòu uoán. Vôùi :, b = 100 cm: beà roäng daûi tính toaùn h0 = hb – a: chieàu cao coù ích cuûa tieát dieän. Giaû thieát a = 1.5 cm: khoaûng caùch töø meùp beâtoâng chòu keùo ñeán troïng taâm coát theùp chòu keùo. Haøm löôïng coát theùp tính toaùn (m) trong daûi baûn caàn ñaûm baûo ñieàu kieän: Vôùi : . Theo TCVN laáy mmin = 0.05% Keát quaû tính toaùn coát theùp ñöôïc laäp thaønh baûng sau Tính toaùn gia cöôøng loã thaêm hoà nöôùc Loã thaêm hoà nöôùc maùi coù tieát dieän 60x60 cm Xung quanh loã thaêm ta ñaët theùp gia cöôøng sao cho Fa gia cöôøng > 1.2Fa bò caét. Theo phöông M1, (L1= 5m), taïi vò trí loã thaêm coù 3f 8a200 (Fa =1.51cm2)ø bò caét. Do ñoù Fa gia cöôøng = 1.2x1.51=1.81 cm2. Vaäy choïn Fa gia cöôøng = 2f 12 (Fa= 2.26cm2). • Theo phöông M2, (L2= 5.2m), taïi vò trí loã thaêm coù 3f 8a200 (Fa = 1.51cm2)ø. Do ñoù Fa gia cöôøng = 1.2x1.51= 1.81 cm2. Vaäy choïn Fa gia cöôøng = 2f 12 (Fa= 2.26cm2) Tính daàm naép Choïn tieát dieän daàm naép laø 200x300 mm Taûi troïng taùc duïng leân daàm naép laø do taûi cuûa baûn naép truyeàn vaøo coù daïng hình thang vaø tam giaùc. Taûi troïng taùc duïng leân daàm D1 coù daïng hình tam giaùc vaø qui veà taûi töông ñöông laø: Taûi troïng taùc duïng leân daàm D2 coù daïng hình thang vaø qui veà taûi töông ñöông laø: Vôùi: Thay giaù trò vaøo coâng thöùc tính töông ñöông taûi hình thang Troïng löôïng baûn thaân daàm: Tính daàm naép D1, D2 Sô ñoà tính daàm D1 Toång taûi troïng taùc duïng leân daàm D1 laø: •Tính noäi löïc daàm D1: Moâmen: Löïc caét: Sô ñoà tính daàm D2 Toång taûi troïng taùc duïng leân daàm D2 laø: •Tính noäi löïc daàm D2: Moâmen: Löïc caét: Tính toaùn coát theùp daàm D1 vaø D2 Beâtoâng M250 Coát theùp CII a0 Rn (kG/cm2) Rk (kG/cm2) Eb (kG/cm2) Ra (kG/cm2) R’a (kG/cm2) Ea (kG/cm2) 110 8.8 2.65x105 2600 2600 21.105 0.58 Keát quaû tính toaùn coát theùp ñöôïc laäp thaønh baûng sau Choïn theùp nhòp cho caû 2 daàm D1 vaø D2 laø 3f16. Coát theùp caáu taïo beân treân (chòu neùn) choïn 2f12 cho 2 daàm D1 vaø D2. Tính coát ñai daàm D1 Kieåm tra ñieàu kieän haïn cheá löïc caét: Vôùi: Q= 2018.35 kG ÞThoaû maõn ñieàu kieän haïn cheá. Kieåm tra ñieàu kieän tính coát ñai: . • Vôùi: Q= 2018.35 kG • Vì neân ta khoâng caàn tính coát ñai, maø ta choïn theo caáu taïo. Ta boá trí theùp ñai caáu taïo duøng 6f a200 ñaët ôû nhòp vaø f6a100 ñaët taïi vò trí ¼ nhòp taïi gaàn goái. Tính coát ñai daàm D2 Kieåm tra ñieàu kieän haïn cheá löïc caét: Vôùi: Q= 2165.28 kG ÞThoaû maõn ñieàu kieän haïn cheá. Kieåm tra ñieàu kieän tính coát ñai: . • Vì neân ta khoâng caàn tính coát ñai, maø ta choïn theo caáu taïo. Ta boá trí theùp ñai caáu taïo duøng 6f a200 ñaët ôû nhòp vaø f6a100 ñaët taïi vò trí ¼ nhòp taïi gaàn goái. Tính toaùn thaønh beå Taûi troïng thöôøng xuyeân (tónh taûi) bao goàm troïng löôïng baûn thaân caùc lôùp caáu taïo baûn thaønh gb = ångi.gitc • gitc troïng löôïng baûn thaân lôùp caáu taïo thöù i • ngi : heä soá ñoä tin caäy thöù i Thaønh beå chöùa coù caùc lôùp caáu taïo nhö sau: Ta coù chieàu cao thaønh beå laø 2m, xeùt tæ soá: Do ñoù baûn thaønh thuoäc loaïi baûn daàm laøm vieäc 1 phöông, ta caét daûi baûn roäng 1 meùt theo phöông caïnh ngaén (theo chieàu cao baûn thaønh) ñeå tính toaùn Tính baûn thaønh thuoäc loaïi baûn daàm cho caû 2 tröôøng hôïp: Choïn beà daøy baûn thaønh laø 10 cm. Caét moät daûi baûn coù b = 1m theo phöông chòu löïc laø phöông ngaén ñeå tính. Sô ñoà tính xem moät ñaàu laø ngaøm taïi daàm ñaùy, ñaàu coøn laïi laø goái töïa leân daàm baûn naép Ta tính toaùn baûn thaønh hoà nöôùc vôùi tröôøng hôïp taûi troïng nguy hieåm nhaát khi baûn thaønh chòu ñoàng thôøi taûi troïng aùp löïc nöôùc vaø gioù huùt Tính toaùn baûn thaønh chòu aùp löïc nöôùc Aùp löïc nöôùc phaân boá daïng tam giaùc taïi ñaùy beå laø: Ta coù moâmen taïi ngaøm laø: Moâmen Mmax nhòp: Tính toaùn baûn thaønh chòu aùp löïc gioù huùt Aùp löïc gioù: ÔÛ ñaây gioù huùt laø gaây nguy hieåm khi taùc duïng ñoàng thôøi vôùi aùp löïc nöôùc beân trong. Gioù ñöôïc tính laø gioù tónh Ñoái vôùi gioù huùt: , trong ñoù W0 = 83 kG/m2 – giaù trò aùp löïc gioù theo “TCVN 2737-1995, Taûi troïng vaø taùc ñoäng”, coâng trình ôû TP Hoà Chí Minh thuoäc khu vöïc IIA k - heä soá tính ñeán söï thay ñoåi cuûa aùp löïc gioù theo ñoä cao vaø ñòa hình vôùi Z = 23.4 m, tra baûng ta ñöôïc k = 0.8306 (daïng ñòa hình C). c = 0.6 - heä soá khí ñoäng phía khuaát gioù n =1.2 heä soá ñoä tin caäy (heä soá vöôït taûi) B = 1m: beà roäng ñoùn gioù 1m Thay caùc heä soávaøo coâng thöùc: Gioù huùt: Sô ñoà taûi troïng gioù taùc duïng vaøo baûn thaønh hoà nöôùc maùi Vì vaäy taïi ñaùy hoà nöôùc moâmen lôùn nhaát do gioù huùt gaây ra laø Vì thaønh beå chòu ñoàng thôøi moâmen aâm vaø döông neân ta ñaët theùp hai lôùp. Moâmen toång coäng taïi ngaøm Moâmen toång coäng taïi nhòp Tính theùp thaønh beå OÂ Moâmen A g Fa(tt) Theùp choïn m (kGm) (cm2) f(mm) a(mm) Fa(cm2) (%) Baûn Thaønh Mngaøm 611.48 0.077 0.959 2.88 8 120 4.19 0.49 Mnhòp 275.86 0.035 0.982 1.27 8 120 4.19 0.49 Theùp caáu taïo choïn f6 a200 cho toaøn boä baûn thaønh hoà nöôùc maùi. Tính toaùn baûn ñaùy hoà nöôùc maùi Choïn chieàu daøy baûn ñaùy laø 12cm Choïn kích thöôùc daàm ñaùy: D3(250x500)mm, D4(250x500)mm. Taûi troïng taùc duïng leân baûn ñaùy goàm • Tónh taûi do troïng löôïng baûn thaân caùc lôùp caáu taïo baûn ñaùy Aùp löïc thuyû tónh cuûa nöôùc trong hoà Baûng taûi troïng caùc lôùp caáu taïo baûn ñaùy •Troïng löôïng nöôùc laø: •Toång taûi troïng taùc duïng leân baûn ñaùy Saøn thuoäc loaïi baûn keâ khi L2/L1£ 2, baûn laøm vieäc hai phöông. Caùc giaû thieát tính toaùn •- Lieân keát ñöôïc xem laø ngaøm: khi baûn töïa leân daàm beâtoâng coát theùp (ñoå toaøn khoái) coù hd/hb ³ 3. - Tính caùc oâ baûn ñôn theo sô ñoà ñaøn hoài, khoâng keå ñeán söï aûnh höôûng cuûa caùc oâ keá caän. - Tính baûn theo sô ñoà ñaøn hoài. Caùc kích thöôùc oâ baûn laáy töø truïc daàm ñeán truïc daàm. - Caét oâ baûn theo caïnh ngaén vaø caïnh daøi vôùi caùc daûi coù beà roäng 1m ñeå tính. Xaùc ñònh sô ñoà tính caùc oâ baûn keâ Tuyø theo ñieàu kieän lieân keát cuûa baûn vôùi caùc daàm xung quanh (ngaøm hoaëc khôùp) maø ta löïa choïn sô ñoà tính baûn theo 11 loaïi oâ baûn laäp saün. Sô ñoà tính cuûa baûn thuoäc oâ soá 9 khi tyû soá: ³ 3 vaø ngaøm 4 caïnh. Xaùc ñònh noäi löïc cho baûn ñaùy hoà nöôùc Sô ñoà tính toaùn noäi löïc (oâ baûn 9) Caùc giaù trò moâmen ñöôïc tính toaùn theo caùc coâng thöùc: Moâmen döông lôùn nhaát ôû giöõa nhòp: M1 = mi1.P, M2 = mi2.P Moâmen aâm lôùn nhaát ôû goái: MI = ki1.P, MII = ki2.P Vôùi: P = q.l1.l2 : toång taûi troïng taùc duïng leân oâ baûn, q = gstt + ptt mi1, mi2, mk1, mk2 : caùc heä soá ñöôïc xaùc ñònh baèng caùch tra baûng, phuï thuoäc vaøo tyû soá l2/l1 Giaû thieát : a = 1.5 cm ; ® ho = hs-a =12 -1.5= 10.5 cm Keát quaû noäi löïc ñöôïc tính toaùn theo baûng sau Tính toaùn coát theùp Beâtoâng M250 Coát theùp CII a0 Rn (kG/cm2) Rk (kG/cm2) Eb (kG/cm2) Ra (kG/cm2) R’a (kG/cm2) Ea (kG/cm2) 110 8.8 2.65x105 2600 2600 21.105 0.58 Tính toaùn vaø boá trí coát theùp: Coát theùp ñöôïc tính toaùn vôùi daûi baûn coù beà roäng b = 1m theo caû 2 phöông vaø ñöôïc tính toaùn nhö caáu kieän chòu uoán. Vôùi : , b = 100cm: beà roäng daûi tính toaùn. h0 = hb – a: chieàu cao coù ích cuûa tieát dieän. Giaû thieát a = 1.5cm: khoaûng caùch töø meùp beâtoâng chòu keùo ñeán troïng taâm coát theùp chòu keùo. Haøm löôïng coát theùp tính toaùn (m) trong daûi baûn caàn ñaûm baûo ñieàu kieän: Vôùi : . Theo TCVN laáy mmin = 0.05%. Keát quaû tính toaùn coát theùp ñöôïc laäp thaønh baûng sau Tính heä daàm ñaùy hoà nöôùc Choïn tieát dieän daàm ñaùy laø: D3 (250x500) mm, D4 (250x500) mm Taûi troïng taùc duïng leân daàm ñaùy laø do taûi cuûa baûn ñaùy truyeàn vaøo coù daïng hình thang vaø tam giaùc, taûi troïng do baûn thaønh truyeàn xuoáng, troïng löôïng baûn thaân daàm ñaùy hoà nöôùc •Xaùc ñònh taûi troïng •Taûi troïng do baûn thaønh truyeàn leân daàm •Troïng löôïng baûn thaân daàm •Taûi troïng taùc duïng leân daàm D3 coù daïng hình tam giaùc vaø coù giaù trò laø q.L1/2 •Bieán ñoåi veà taûi töông ñöông laø •Taûi troïng taùc duïng leân daàm D4 coù daïng hình thang vaø coù giaù trò laø q.L1/2. •Bieán ñoåi veà taûi töông ñöông laø: , vôùi: •Thay giaù trò b vaøo coâng thöùc tính töông ñöông taûi hình thang Tính daàm D3 •Toång taûi troïng taùc duïng leân daàm D3 laø: • Sô ñoà tính daàm D3: • Tính noäi löïc daàm D3: • Theùp chòu moâmen aâm treân goái • Theùp chòu moâmen döông giöõa nhòp Tính toaùn coát theùp daàm D3 Beâtoâng M250 Coát theùp CII a0 Rn (kG/cm2) Rk (kG/cm2) Eb (kG/cm2) Ra (kG/cm2) R’a (kG/cm2) Ea (kG/cm2) 110 8.8 2.65x105 2600 2600 21.105 0.58 Tính toaùn vaø boá trí coát theùp: Vôùi : , b = 25cm: beà roäng daûi tính toaùn. h0 = h – a: chieàu cao coù ích cuûa tieát dieän. Giaû thieát a = 4 cm: khoaûng caùch töø meùp beâtoâng chòu keùo ñeán troïng taâm coát theùp chòu keùo. Haøm löôïng coát theùp tính toaùn (m) trong daûi baûn caàn ñaûm baûo ñieàu kieän: Vôùi : . Theo TCVN laáy mmin = 0.05%. Keát quaû tính toaùn coát theùp ñöôïc laäp thaønh baûng sau Choïn theùp goái cho daàm D3 laø 5f16, coát theùp theùp nhòp laø 4f14 Tính coát ñai daàm D3 Löïc caét lôùn nhaát cuûa daàm D3 taïi giöõa daàm Kieåm tra ñieàu kieän haïn cheá löïc caét: Vôùi: Q = 12649.85kG Þ Thoaû ñieàu kieän haïn cheá. •Kieåm tra ñieàu kieän tính coát ñai: . •Vôùi: Q = 12649.85kG Þ Khoâng thoaû ñieàu kieän raøng buoäc neân ta ñi tính coát ñai cho daàm ñaùy. •Löïc caét maø coát ñai phaûi chòu •Choïn coát ñai f8 coù fñ = 0.503cm2 •Khoaûng caùch tính toaùn cuûa coát ñai: •Khoaûng caùch cöïc ñaïi giöõa hai coát ñai: Choïn khoaûng caùch f8a200 cho nhòp vaø f8a100 cho goái. Tính daàm D4 Toång taûi troïng taùc duïng leân daàm D4 laø: • Sô ñoà tính daàm D4: • Theùp chòu moâmen aâm treân goái. • Theùp chòu moâmen döông giöõa nhòp. Tính toaùn coát theùp daàm D4 Beâtoâng M250 Coát theùp CII a0 Rn (kG/cm2) Rk (kG/cm2) Eb (kG/cm2) Ra (kG/cm2) R’a (kG/cm2) Ea (kG/cm2) 110 8.8 2.65x105 2600 2600 21.105 0.58 Tính toaùn vaø boá trí coát theùp: Vôùi : , b = 25cm: beà roäng daûi tính toaùn. h0 = h – a: chieàu cao coù ích cuûa tieát dieän. Giaû thieát a = 4 cm: khoaûng caùch töø meùp beâtoâng chòu keùo ñeán troïng taâm coát theùp chòu keùo. •Haøm löôïng coát theùp tính toaùn (m) trong daûi baûn caàn ñaûm baûo ñieàu kieän: Vôùi : . Theo TCVN laáy mmin = 0.05%. Keát quaû tính toaùn coát theùp ñöôïc laäp thaønh baûng sau Choïn theùp goái cho daàm D4 laø 5f18, coát theùp theùp nhòp laø 4f14 Tính coát ñai daàm D4 •Löïc caét lôùn nhaát cuûa daàm D4 taïi giöõa daàm Kieåm tra ñieàu kieän haïn cheá löïc caét: Vôùi: Q = 13560 kG Þ Thoaû ñieàu kieän haïn cheá. Kieåm tra ñieàu kieän tính coát ñai: . •Vôùi: Q = 13560 kG Þ Khoâng thoaû ñieàu kieän raøng buoäc neân ta ñi tính coát ñai cho daàm ñaùy. Löïc caét maø coát ñai phaûi chòu Choïn coát ñai f8 coù fñ=0.503cm2 Khoaûng caùch tính toaùn cuûa coát ñai: Khoaûng caùch cöïc ñaïi giöõa hai coát ñai: Choïn khoaûng caùch f8a200 cho nhòp vaø f8a100 cho goái. Tính coät hoà nöôùc •Tính toaùn taûi troïng truyeàn xuoáng coät. - Do baûn naép : - Do daàm naép: - Do baûn thaønh : - Do baûn ñaùy : - Do daàm ñaùy : - Taûi troïng nöôùc: - Toång taûi taùc duïng : - Taûi troïng do moät coät chòu: - Choïn sô boä tieát dieän coät:Þ Choïn coät coù tieát dieän laø 300x300mm. Ta coù chieàu daøi tính toaùn cuûa coät töø ñaùy beå ñeán maët saøn laø 0.8m neân l0/b j =1Þ Choïn theùp 4f14 coù Fa = 6.16cm2 •Kieåm tra khaû naêng chòu löïc cuûa coät: Þ Thoaû ñieàu kieän