Thuyet Minh Do an Xay dung ( BE Nuoc Mai)

GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

CHƯƠNG 6 : BỂ NƯỚC MÁI

CHƯƠNG 6

THIẾT KẾ
BỂ NƯỚC MÁI

SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-1-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

CHƯƠNG 6 : BỂ NƯỚC MÁI

I. TỔNG QUAN
1. TỔNG QUAN VẾ KẾT CẤU BỂ NƯỚC TRONG CÔNG TRÌNH
Công trình có 2 loại bể chứa nước :

- Bể nước ngầm đặt tại tầng hầm có nhiệm vụ chứa nước bơm trực tiếp từ nguồn nước
thành phố và là bể nước dự trữ. Bể nước ngầm gồm bể nước sinh hoạt và bể nước cứu
hỏa.

- Bể nước mái đặt tại tầng mái có nhiệm vụ chứa nước bơm nước từ bể ngầm và là nguồn
nước sinh hoạt cho cả công trình.
Chọn bể nước mái để tính toán kết cấu.
Bể nước có hệ kết cấu đặt lên hệ cột và vách cứng.

2.

LỰA CHỌN DUNG TÍCH BỂ NƯỚC

a. Các thông số sử dụng nước sinh hoạt
Công năng chính của công trình là chung cư cao cấp với 10 tầng căn hộ và 1 tầng
trung tâm mua sắm ( tầng trệt là khu vực sinh hoạt công cộng ).
Mỗi tầng nhà có 20 căn hộ. Tính trung bình 1 căn hộ có 4 nhân khẩu. Vậy ước
tính số nhân khẩu thường xuyên sinh hoạt trong công trình tại thời điểm đông nhất là :
800 người.
Thể tích nước sinh hoạt cho siêu thị và khu vực trệt sẽ lấy gần đúng thêm 25%
trên tổng nhân khẩu.
Các thông số dùng nước của trang thiết bị và dụng cụ sử dụng nước trong công
trình lấy theo bảng tra trong sách Cấp thoát nước – Bộ xây dựng cho công trình nhà ở
bình thường, có hệ thống cấp thoát nước, dụng cụ vệ sinh và thiết bị tắm thông thường.

- Tiêu chuẩn dùng nước trung bình 1 người 1 ngày đêm :
qshtb

= 170l/người.ngàyđêm.

- Số nhân khẩu dùng nước :
N = 800*1.25 = 1000 (người).

- Hệ số điều hòa theo ngày :
kng = 1.35 ( 1.35÷1.5 ) theo TCXD 33-68.
SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-2-

GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

CHƯƠNG 6 : BỂ NƯỚC MÁI

- Hệ số điều hòa theo giờ :
kg = 1.4 ( 1.4÷1.7 ).

- Bể nước mái không có chức năng chữa cháy nên ta không tính toán dung lượng nước
phục vụ chữa cháy.

- Dung lượng sử dụng nước sinh hoạt ngày đêm của công trình
qshtb .N .k ng

Qtt

1000

=

=

170*1000*1.35
1000

= 230 (m3/ngàyđêm).

b. Lựa chọn dung tích bể nước mái
Chọn chế độ bơm 2 lần 1 ngày và số bể chứa là 1.
Thể tích bể nước :

V=

Qtt
2

= 115 (m3).

Vị trí đặt bể nước : kết cấu bể nước có tải trọng đặt lên khá lớn và các yếu cầu về
độ võng, hạn chế khe nứt, nên bố trí hệ kết cấu bể nước trên cột, vách của công trình. O
đó, lợi dụng đặt bể nằm trong khung của các trục 3, 4, và B, C, kết cấu bể nước đặt trên
cột khung và vách cứng.
Kích thước bể nước :

- Kích thước mặt bằng bể : 8.5*9 = 76.5 (m).
- Chiều cao bể : hb =

115
76.5

= 1.5 (m).

- Chọn kích thước bể : 8.5*9*1.5 = 115 (m3).
a
b

- Theo tỉ lệ các cạnh : < 3, hb < 2a , bể nước mái là bể thấp.
II. THIẾT KẾ BỂ NƯỚC MÁI
1. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
Thiết kế bể nước mái theo trình tự và các yêu cầu sau :

- Chọn kích thước bể nước dựa vào dung lượng nước cần thiết của công trình và số lượng
bể nước.
SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-3-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

CHƯƠNG 6 : BỂ NƯỚC MÁI

- Lựa chọn kết cấu bể nước.
- Tính toán nội lực các cấu kiện bể.
- Tính toán và bố trí cốt thép cho các cấu kiện bể nước.
- Kiểm tra điều kiện độ võng và vết nứt.
2. LỰA CHỌN KẾT CẤU
Bể nước là kết cấu BTCT toàn khối.
Kết cấu bể gồm hệ khung và các bản.
Cao trình đáy bể cách cao trình mặt sàn mái 1 m.

a. Hệ khung
Hệ kết cấu khung gồm 4
cột và hệ dầm.

3

4

4500

9000

4500

- Cột được cấy trên 2 cột chính

thành. Nhiệm vụ truyền toàn
bộ tải trọng từ bể xuống hệ kết
cấu thẳng đứng của công trình.

-

Hệ dầm gồm hệ dầm nắp và

8500

và là liên kết cho cạnh bản

4250

tựa cho hệ dầm khung của bể

4250

và vách của công trình, là gối

C

B

hệ dầm đáy.

- Hệ dầm nắp là gối tựa cho bản nắp, gồm dầm biên ( dầm khung ) tựa lên cột và dầm giữa
tựa lên dầm khung. Dầm giữa nhận tải từ bản nắp truyền xuống dầm chính. Dầm chính
tiếp nhận tải trọng từ bản nắp và dầm phụ truyền xuống cột. Ngoài ra, bản nắp còn là gối
tựa của bản thành.

-

Hệ dầm đáy cũng có kết cấu và chức năng tương tự như dầm nắp. Cơ bản kích thước
của hệ dầm đáy lớn hơn so với hệ dầm nắp vì chịu tải trọng rất lớn. Dầm chính cũng là
gối tựa của bản thành.

b. Bản
Bể nước có bản nắp, bản thành và bản đáy.
SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-4-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

CHƯƠNG 6 : BỂ NƯỚC MÁI

- Bản nắp tựa lên hệ dầm nắp, có nhiệm vụ chính là che chắn,
- Bản đáy tựa lên hệ dầm đáy, chịu áp lực nước trong bể.
- Bản thành liên kết với hệ dầm nắp, dầm đáy và cột, vừa chịu áp lực nước vừa tiếp nhận
áp lực gió.

3. LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC – TIẾT DIỆN
a. Khung


Cột bể nước đặt trực tiếp lên cột nhà và vách cứng.

- Tiết diện cột : 30x30 (cm), C3030.


Hệ dầm nắp tựa lên cột :

- Tiết diện dầm biên – dầm chính :
 hd = ( 1/12 ÷ 1/8 ).l = ( 1/12 ÷ 1/8 ).900 = ( 75 ÷ 112.5 ) (cm). Chọn hd : 60 (cm ) vì dầm
nắp được hạn chế độ võng bởi bản thành bên dưới.

 bd = (1/3 ÷ 2/3 ).hd = ( 20 ÷ 40 ) (cm). Chọn bd : 30 (cm).
→ Dầm biên : DN3060.

- Tiết diện dầm phụ :
 hd = ( 1/20 ÷ 1/12 ).l = ( 1/20 ÷ 1/12 ).900 = ( 45 ÷ 75 ) (cm). Chọn hd : 45 (cm ).
 bd = (1/3 ÷ 2/3 ).hd = ( 15 ÷ 30 ) (cm). Chọn bd : 25 (cm).
→ Dầm phụ : DN2545.



Hệ dầm đáy tựa lên cột :

- Tiết diện dầm biên – dầm chính :
 hd = ( 1/12 ÷ 1/8 ).l = ( 1/12 ÷ 1/8 ).900 = ( 75 ÷ 112.5 ) (cm). Chọn hd : 75 (cm ).
 bd = (1/3 ÷ 2/3 ).hd = ( 25 ÷ 50) (cm). Chọn bd : 30 (cm).

→ Dầm biên : DD3075.

- Tiết diện dầm phụ :
 hd = ( 1/20 ÷ 1/12 ).l = ( 1/20 ÷ 1/12 ).900 = ( 45 ÷ 75 ) (cm). Chọn hd : 60 (cm ).
 bd = (1/3 ÷ 2/3 ).hd = ( 20 ÷ 40 ) (cm). Chọn bd : 30 (cm).
→ Dầm phụ : DD3060.
SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-5-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

CHƯƠNG 6 : BỂ NƯỚC MÁI

b. Bản
 Bản nắp bị chia thành 4 ô bản đơn bởi hệ dầm nắp với kích thước 1 ô : l 1*l2 = 425x450
(cm), mỗi ô bản nắp làm việc như 1 ô bản đơn làm việc 2 phương.

- Chiều dày bản nắp : δn = (1/45÷1/40)*l1= (9.4 ÷ 10.6) (cm), chọn δn = 10 cm, bản S10.
 Bản thành làm việc 1 phương – bản loại dầm, nhịp làm việc theo phương ngắn : 150 cm.
- Chiều dày bản thành : δt = (1/35÷1/30)*l = (4.3÷5) (cm), ta thấy bản quá mỏng, không
hợp lý, chọn bản thành có chiều dày δt = 8 (cm), bản S8.

 Bản đáy bị chia thành 4 ô bản đơn bởi hệ dầm nắp với kích thước 1 ô : l 1*l2 = 425x450
(cm), mỗi ô bản nắp làm việc như 1 ô bản đơn làm việc 2 phương.

- Chiều dày bản đáy : δđ = (1/45÷1/40)*l1= (9.4 ÷ 10.6) (cm), vì bản đáy chịu tải trọng rất
lớn nên chọn δđ = 12 cm, bản S12.

4. THIẾT KẾ BẢN NẮP
Bản nắp đúc toàn khối theo chu vi bể và tựa hệ dầm nắp.
Kích thước lỗ thăm : 80*80 (cm).

a. Sơ đồ tính

4500

Dầm biên tựa lên các cột. Dầm giữa tựa
lên dầm biên. Giả thiết hệ dầm là gối tựa
chia bản nắp thành 4 ô bản xem như làm việc
độc lập.

4250

không có chuyển vị thẳng đứng, vì thế hệ dầm

S10

Tỉ lệ ô bản : l2/l1 = 4.5/4.25 = 1.06, bản
làm việc như bản kê 4 cạnh chịu lực 2 phương.
Liên kết : tỷ lệ hd/hn = 45/10 = 4.5, vậy
xem các cạnh bản là liên kết ngàm.
Sơ đồ tính : ô bản đơn 2 phương 4 đầu ngàm.

b. Tải trọng
 Tĩnh tải
Lớp

Chiều dày (m)

γ (kG/m3)

gtc (kG/m2)

n

gtt (kG/m2)

Vữa trát

0.02

1800

36

1.3

47

SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-6-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM
Bản BTCT
Vữa trát

0.10
0.02

CHƯƠNG 6 : BỂ NƯỚC MÁI

2500
250
1800
36
tt
2
G bn= 369 (kG/m )

1.1
1.3

275
47

 Hoạt tải : hoạt tải nắp bể là hoạt tải sửa chữa.
- Ptcbn = 75 kG/m2. Hệ số độ tin cậy n : 1.3.
- Pttbn = 75*1.3 = 97.5 (kG/m2).
 Tổng tải trọng lên bản nắp :
- Qttbn = Gttbn + Pttbn = 466.5 ≈ 470 (kG/m2).
c. Nội lực bản nắp
Ô bản đơn 2 phương 4 cạnh ngàm có nội lực tra từ sơ đồ 9. Giá trị Momen :

- Mnhịp cạnh l1 :
- Mnhịp cạnh l2 :
- Mgối cạnh l1 :

- Mgối cạnh l2 :

1
M max

2
M max

I
M min

II
M min

= α1*Qtt*l1*l2 = 0.0190*0.47*4.5*4.25 = 0.17 (Tm).

= α2*Qtt*l1*l2 = 0.0167*0.47*4.5*4.25 = 0.15 (Tm).
= β1*Qtt*l1*l2 = 0.0443*0.47*4.5*4.25 = 0.40 (Tm).
= β2*Qtt*l1*l2 = 0.0383*0.47*4.5*4.25 = 0.34 (Tm).

d. Cốt thép bản nắp
 Vật liệu :
- Bê tông : B25, Rb = 145 (kG/cm2), Rbt = 10.5 ( kG/cm2).
- Thép AI (∅ : 6, 8, 10) : Rs = Rsc = 2250 ( kG/cm2), Rsw = 1750 (kG/cm2).
- Thép AIII (∅ : 12↑) : Rs = Rsc = 3650 ( kG/cm2), Rsw = 2900 (kG/cm2).
 Công thức tính toán :
- Tính cốt thép cho dải bản có kích thước : δb = 10 (cm), bb = 100 (cm).
- Giả thiết a = 2 (cm), h0 = 10 – 2 = 8 (cm).
- Công thức tính cốt đơn cho tiết diện chữ nhật chịu Momen uốn :

SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-7-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

αm =

M
Rb .b.h02

CHƯƠNG 6 : BỂ NƯỚC MÁI

; γ = 1-0.5* ξ ; Fa =

M
γ .Rs .h0

; μ=

Fa
.100
b.h0

(%)

- Bê tông B25, Rs = 2250 (kG/cm2), γb2 =1 tra được ξR= 0.618 ( bảng tra phụ lục 9A sách
hướng dẫn tính toán thực hành cấu kiện BTCT của thầy Nguyễn Đình Cống ).

- Hàm lượng cốt thép tối đa : μmax = ξR*

Rb
Rs

= 3.98% ).

- Hàm lượng cốt thép tối thiểu : μmin = 0.1% (cấu kiện chịu uốn).
 Bảng giá trị cốt thép :
Vị trí
1
M max
2
M max
I
M min
II
M min

Momen
Rs
kGm
kG/cm2

Rb
kG/cm2

170

2250

145

150

2250

145

400

2250

145

340

2250

145

αm
0.016
0.014
0.037
0.031

ξ

γ

0.01
6
0.01
4
0.03
7

0.99
2
0.99
3
0.98
1
0.98
4

0.032

Fa
cm2
0.95
0.84
2.30
1.92

Fc
(cm2)

μ

(%)

∅8a200

2.51

0.31

∅8a200

3.92

0.48

∅10a200

2.51

0.31

∅10a200

3.92

0.48

 Kiểm tra điều kiện :
- Điều kiên ξ ≤ ξR : thỏa, bê tông và cốt thép làm việc hiệu quả, phá hoại dẻo.
- Điều kiện μmin ≤ μ ≤ μmax : thỏa.
 Cốt thép cấu tạo và gia cường :

- Vị trí quanh lỗ thăm gia cường thép 2∅10.
5. THIẾT KẾ BẢN THÀNH
a. Sơ đồ tính
- Đối với bể thấp, mỗi bản thành làm việc như 1 bản liên kết ngàm với dầm đáy và 2 cạnh
bên liên kết với cột. Cạnh trên cùng với dầm nắp nên xem như gối tựa đơn.

- Bản thành có tỉ lệ l2/l1 > 2 nên làm việc như 1 bản loại dầm làm việc theo phương cạnh
ngắn có liên kết ngàm và 1 đầu là gối tựa đơn.
SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-8-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

CHƯƠNG 6 : BỂ NƯỚC MÁI

- Thực tế, bản thành bị nén lệch tâm lớn ( trong bản có lực dọc N và Momen uốn ) với giá
trị Momen uốn khá lớn so với lực nén. Vì vậy xem bể chịu uốn chính.

- Cắt 1 dải bản rộng 1m (bt = 1m) có chiều dày là δt.
- Sơ đồ tính : dầm 1 đầu ngàm 1 đầu khớp.
b. Tải trọng
Tải trọng bất lợi nhất : áp lực nước và gió hút.

 Tải trọng ngang do nước :
- Xét trường hợp bất lợi nhất khi nước đầy bể chứa. Biểu đồ áp lực có dạng tam giác, tăng
tuyến tính từ đỉnh về chân bản thành. Áp lực nước đáy bể :
n
pmax

= b*γn*H = 1.1*1000*1.5 = 1650 (kG/m2).

 Tải trọng gió :
- Tp HCM thuộc vùng áp lực gió II-A, W0 = 83 kG/m2.
- Cao trình đáy bể : đáy bể đặt cách sàn mái 1m : Hđ = 42.6 (m).
- Cao trình nắp bể : Hn = 44.1 (m). Vì chiều cao bể không lớn, xem giá trị gió không thay
đổi, tải gió phân bố chữ nhật với k = 0.994 (z = 44.1m).

- Ch = 0.6.
- Phía gió hút :

phg

= 1.2*83*0.994*0.6 = 60 (kG/m2).

Vì bản thành bị uốn bởi tải trọng ngang nên không khai báo tải trọng bản thân sẽ
an toàn hơn.

 Tải trọng lên dải dầm tính toán :
- Cao trình đáy :
- Cao trình đỉnh :

q1tt

= (1650 + 60)*1 = 1710 (kG/m).

q2tt

= 60*1 = 60 (kG/m).

60 (kG/m)

M2

1500

4500

SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-9-

1710 (kG/m)

M1


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

CHƯƠNG 6 : BỂ NƯỚC MÁI

c. Nội lực
- M1 =
- M2 =

1 tt 2
q1 .l
15

=

1 tt 2
q1 .l
33.6

1
1710*1.52
15

=

= 257 (kG.m).

1
1710*1.52
33.6

= 115 (kG.m), tại x = 0.553*l = 0.553 (m).

d. Tính thép
 Vật liệu :
- Bê tông : B25, Rb = 145 (kG/cm2), Rbt = 10.5 ( kG/cm2).
- Thép AI (∅ : 6, 8, 10) : Rs = Rsc = 2250 ( kG/cm2), Rsw = 1750 (kG/cm2).
- Thép AIII (∅ : 12↑) : Rs = Rsc = 3650 ( kG/cm2), Rsw = 2900 (kG/cm2).
 Công thức tính toán :
- Tính cốt thép cho dải bản có kích thước : δb = 8 (cm), bb = 100 (cm).
- Giả thiết a = 2 (cm), h0 = 8 – 2 = 6 (cm).
- Công thức tính cốt đơn cho tiết diện chữ nhật chịu Momen uốn :

αm =

M
Rb .b.h02

; γ = 1-0.5* ξ ; μ =

Fa
.100
b.h0

(%) ; Fa =

M
γ .Rs .h0

- Bê tông B25, Rs = 2250 (kG/cm2), γb2 =1 tra được ξR= 0.618 ( bảng tra phụ lục 9A sách
hướng dẫn tính toán thực hành cấu kiện BTCT của thầy Nguyễn Đình Cống ).

- Hàm lượng cốt thép tối đa : μmax = ξR*

Rb
Rs

= 3.98% ).

- Hàm lượng cốt thép tối thiểu : μmin = 0.1% (cấu kiện chịu uốn).
 Bảng giá trị cốt thép :
Vị
trí

M1
M2

Momen
Rs
kGm
kG/cm2
257
2250
115

2250

Rb
αm
ξ
kG/cm2
145
0.042 0.043
0.01
145
0.019
9

0.979

Fa
cm2
1.95

Fc
(cm2)
∅8a200
2.51

μ
(%)
0.42

0.991

0.86

∅8a200

2.51

0.42

γ

SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-10-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

CHƯƠNG 6 : BỂ NƯỚC MÁI

 Kiểm tra điều kiện :
- Điều kiên ξ ≤ ξR : thỏa, bê tông và cốt thép làm việc hiệu quả, phá hoại dẻo.
- Điều kiện μmin ≤ μ ≤ μmax : thỏa.
 Cốt thép cấu tạo và gia cường :
Thép cấu tạo trong lưới : ∅6a250.

6. THIẾT KẾ BẢN ĐÁY
a. Sơ đồ tính

4500

Dầm biên tựa lên các cột. Dầm giữa tựa lên dầm
đứng, vì thế hệ dầm chia bản nắp thành 4 ô bản xem như
làm việc độc lập.

4250

biên. Giả thiết hệ dầm là gối tựa không có chuyển vị thẳng
S12

Tỉ lệ ô bản : l2/l1 = 4.5/4.25 = 1.06, bản làm việc
như bản kê 4 cạnh chịu lực 2 phương.
Liên kết : tỷ lệ hd/hn = 60/12 = 5, vậy xem các cạnh bản là liên kết ngàm.
Sơ đồ tính : ô bản đơn 2 phương 4 đầu ngàm.

b. Tải trọng
 Áp lực thủy tĩnh :
P = 1.1*1000*1.5 = 1650 (kG/m2).

 Hoạt tải :

Hoạt tải sửa chữa sẽ được thay thế bằng áp lực nước vì khi sửa chữa trong bể sẽ
không có nước.

 Tĩnh tải
Lớp
Vữa trát
Lớp chống thấm
Bản BTCT
Vữa trát

Chiều dày
m
0.04
0.12
0.02

γ
gtc
kG/m3
kG/m2
1800
72
2500
300
1800
36
tt
2
G bđ = 471 (kG/m )

n
1.3
1.1
1.3

gtt
kG/m2
94
330
47

 Tải trọng lên bản đáy : Qttbđ = 471 + 1650 = 2121 (kG/m2).
SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-11-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

CHƯƠNG 6 : BỂ NƯỚC MÁI

c. Nội lực
Ô bản đơn 2 phương 4 cạnh ngàm có nội lực tra từ sơ đồ 9. Giá trị Momen :

- Mnhịp cạnh l1 :
- Mnhịp cạnh l2 :
- Mgối cạnh l1 :
- Mgối cạnh l2 :

1

M max

2
M max

I
M min

II
M min

= α1*Qtt*l1*l2 = 0.0190*2.121*4.5*4.25 = 0.77(Tm).

= α2*Qtt*l1*l2 = 0.0167*2.121*4.5*4.25 = 0.68(Tm).
= β1*Qtt*l1*l2 = 0.0443*2.121*4.5*4.25 = 1.80(Tm).
= β2*Qtt*l1*l2 = 0.0383*2.121*4.5*4.25 = 1.55(Tm).

d. Cốt thép
 Vật liệu :
- Bê tông : B25, Rb = 145 (kG/cm2), Rbt = 10.5 ( kG/cm2).
- Thép AI (∅ : 6, 8, 10) : Rs = Rsc = 2250 ( kG/cm2), Rsw = 1750 (kG/cm2).
- Thép AIII (∅ : 12↑) : Rs = Rsc = 3650 ( kG/cm2), Rsw = 2900 (kG/cm2).
 Công thức tính toán :
- Tính cốt thép cho dải bản có kích thước : δb = 12 (cm), bb = 100 (cm).
- Giả thiết a = 2 (cm), h0 = 12 – 2 = 10 (cm).
- Công thức tính cốt đơn cho tiết diện chữ nhật chịu Momen uốn :

αm =

M

Rb .b.h02

; γ = 1-0.5* ξ ; Fa =

M
γ .Rs .h0

; μ=

Fa
.100
b.h0

(%)

- Bê tông B25, Rs = 2250 (kG/cm2), γb2 =1 tra được ξR= 0.618 ( bảng tra phụ lục 9A sách
hướng dẫn tính toán thực hành cấu kiện BTCT của thầy Nguyễn Đình Cống ).

- Hàm lượng cốt thép tối đa : μmax = ξR*

Rb
Rs

= 3.98% ).

- Hàm lượng cốt thép tối thiểu : μmin = 0.1% (cấu kiện chịu uốn).
 Bảng giá trị cốt thép :
Vị trí Momen

Rs

Rb

αm

ξ

SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

γ

Fa

Fc

μ

-12-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM
kGm
M

1
max

2
M max
I

M min
II
M min

CHƯƠNG 6 : BỂ NƯỚC MÁI

kG/cm2 kG/cm2

770

2250

145

680

2250

145

1800

2250

145

1550

2250

145

cm2
0.045
0.040
0.106
0.091

0.04
6
0.04
1
0.112
0.09
6

0.977

3.50

0.980

3.10

0.944

8.50

0.952

7.24

(cm2)

(%)

∅8a150

3.52

0.352

∅8a150

3.52

0.352

∅10a100

8.64

0.864

∅10a100

8.64

0.864

 Kiểm tra điều kiện :
- Điều kiên ξ ≤ ξR : thỏa, bê tông và cốt thép làm việc hiệu quả, phá hoại dẻo.
- Điều kiện μmin ≤ μ ≤ μmax : thỏa.
 Cốt thép cấu tạo và gia cường :
Thép cấu tạo trong lưới : ∅8a250.

7. THIẾT KẾ HỆ DẦM NẮP - DẦM ĐÁY
a. Sơ đồ tính
Tính hệ khung gồm cột và dầm làm việc đồng thời trong mô hình Sap2000.
Cần lưu ý vì tương quan giữa tiết diện cột và dầm đáy dẫn đến nội lực sẽ có
Momen gối bé hơn Momen nhịp.

b. Tải trọng
 Sơ đồ truyền tải :
Bản nắp và bản đáy : bản truyền vào dầm nắp theo dạng hình thang và tam giác.
Vì tỉ lệ 2 cạnh là tương đương nhau nên ta xem sự truyền tải gần đúng theo dạng tam
giác cho cả hệ dầm.
Bản thành truyền tải gồm áp lực nước và gió hút vào dầm nắp và dầm đáy.

 Giá trị :
Tải từ bản vào dầm theo dạng tam giác với giá trị lớn nhất : q max = Qtt*l1, với l1 là
nhịp ngắn.

- Bản nắp : qmax = 0.47*4.25/2 = 1 (T/m). Quy về phân bố đều : q = qmax*5/8 = 0.62 (T/m).

SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-13-

GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

CHƯƠNG 6 : BỂ NƯỚC MÁI

- Bản đáy : qmax = 2.121*4.25/2 = 4.5 (T/m). Quy về phân bố đều : q = q max*5/8 = 2.82
(T/m).
Tải trọng bản thân dầm.

- Bản nắp DN2545 :
- Bản nắp DN3060 :
- Bản đáy DD3060 :
- Bản đáy DD3075 :

g 1dn
2
g dn

g 1dd
2
g dd

= 0.25* (0.45-0.1)*2.5*1.1 = 0.24 (T/m).
= 0.3* (0.6-0.1)*2.5*1.1 = 0.42 (T/m).
= 0.3* (0.60-0.12)*2.5*1.1 = 0.40 (T/m).
= 0.3* (0.75-0.12)*2.5*1.1 = 0.52 (T/m).

Tải trọng bản thân bản thành lên dầm đáy.

- Bản thành dày 10 cm, cao 1.5 – 0.6 = 0.9 m : gt = 0.1*0.9*2.5*1.1 = 0.25 (T/m).
Tải trọng ngang bản thành truyền vào dầm nắp và dầm đáy.

- Áp lực thủy tĩnh xem như chỉ truyền vào dầm đáy : p = 1650 (kG/m).
- Áp lực gió bất lợi nhất là áp lực gió hút tác dụng lên 1 bản thành dài 9 m : p’ = 1.5*60/2
= 45 (kG/m).

 Bảng tải trọng phân bố đều lên các dầm. Dầm giữa sẽ chịu 2 lần tải trọng từ sàn.
Tải đứng (T/m)
Dầm
Tải bản q

gd
Tải dầm

gt
Tải thành

Tổng

Tải ngang
P (T/m)

DN4525

0.62*2

0.24

-

1.48

-

DN6030

0.62

0.42

-

1.04

0 (0.045)

DD6030

2.82*2

0.40

-

6.04

-

DD7530

2.82

0.52

0.25

3.6

1.65 (1.7)

c. Nội lực
- Vì nhịp dầm chênh lệch nhau không lớn, lấy nội lực dầm nhịp 9m để tính cốt thép.
Dầm

Nhịp
(m)

Momen gối Mmin
(T.m)

Momen nhịp Mmax
(T.m)

SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

Lực cắt Q
(T)

-14-

GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

CHƯƠNG 6 : BỂ NƯỚC MÁI

DN4525

9

-5.30

9.69

6.66

DN6030

9

-9.50

15.18

7.83

DD6030

9

-17.02

44.14

27.18

DD7530

9

-30.36

63.84

29.03

d. Cốt thép dọc trong dầm
 Vật liệu :
- Bê tông : B25, Rb = 145 (kG/cm2), Rbt = 10.5 ( kG/cm2).
- Thép AI (∅ : 6, 8, 10) : Rs = Rsc = 2250 ( kG/cm2), Rsw = 1750 (kG/cm2).
- Thép AIII (∅ : 12↑) : Rs = Rsc = 3650 ( kG/cm2), Rsw = 2900 (kG/cm2).
 Công thức tính toán :
- Tính cốt thép cho dầm có kích thước : hd x bd (cm).
- Giả thiết a = 5 (cm), h0 = hd – 5 (cm).
- Công thức tính cốt đơn cho tiết diện chữ nhật chịu Momen uốn :

αm =

M
Rb .b.h02

; γ = 1-0.5* ξ ; Fa =

M
γ .Rs .h0

; μ=

Fa
.100
b.h0

(%)

- Bê tông B25, Rs = 2250 (kG/cm2), γb2 =1 tra được ξR= 0.618 ( bảng tra phụ lục 9A sách
hướng dẫn tính toán thực hành cấu kiện BTCT của thầy Nguyễn Đình Cống ).

- Hàm lượng cốt thép tối đa : μmax = ξR*

Rb
Rs

= 3.98% ).

- Hàm lượng cốt thép tối thiểu : μmin = 0.1% (cấu kiện chịu uốn).
 Bảng giá trị cốt thép :
Dầm
DN4525
DN6030
DD6030

αm

ξ

γ

Gối
Nhịp
Gối
Nhịp

M
T.m
-5.30
9.69
-9.50
15.18

0.091
0.167
0.072
0.115

0.096
0.184
0.075
0.123

0.952
0.908
0.962

0.939

Fa
cm2
3.81
7.31
4.92
8.06

Gối

-17.02

0.129

0.139

0.930

Nhịp

44.14

0.335

0.426

0.787

Vị trí

SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

9.11

Fc
(cm2)
5ϕ16
5ϕ16
5ϕ16
3ϕ16+2ϕ18
3ϕ20 + 4ϕ20

10.05
10.05
10.05
11.11
21.99

27.94

3ϕ20+4ϕ25

29.06

μ
(%)
1.01
1.01
0.61

0.67
1.33
1.76

-15-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM
DD7530

Gối
Nhịp

-30.36
63.84

0.142
0.300

CHƯƠNG 6 : BỂ NƯỚC MÁI

0.154
0.367

0.923
0.817

12.88
30.60

7ϕ20
3ϕ20+4ϕ28

21.99
34.06

1.05
1.62

 Kiểm tra điều kiện :
- Điều kiên ξ ≤ ξR : thỏa, bê tông và cốt thép làm việc hiệu quả, phá hoại dẻo.
- Điều kiện μmin ≤ μ ≤ μmax : thỏa.
e. Cốt đai trong dầm
- Chọn đai : đai 2 nhánh ϕ8, Asw = 1 (cm2), Rsw = 1750 (kG/cm2).
- Nếu QA ≤ Q0 = 0.5*1.5*Rbt*b*h0 thì không cần tính cốt đai mà bố trí cấu tạo. Nếu không
thỏa thì tính cốt đai.

- Điều kiện bê tông chịu nén giữa các vết nứt nghiêng :
QA ≤ Qbt = 0.3*φw1*φb1*Rb*b*h0.

 Với φw1 = 1 ÷ 1.05.
 φb1 = 1-β*Rbvới β = 0.01 ( bê tông nặng ). Rb = 17 MPa → φb1 = 0.83.
- Nếu QA ≤ 0.7*Qbt thì tính theo thực nghiệm dưới đây :
- Điều kiện độ bền của tiết diện nghiêng :
Q ≤ Qb + Qsw + Qs.inc

 Với Qs.inc : khả năng chống cắt của cốt xiên. Ta không bố trí cốt xiên nên không kế đến.
 Qb : lực cắt do bê tông chịu :
Qb =

Mb
C

 Với Mb = φb2*( 1 + φf + φn )*Rbt*b*h02, φb2 = 2, φf = 0 ( không phải tiết diện chữ T nên
không có cánh), φn = 0 vì trong dầm không có lực dọc.

- Tính C* = 2Mb/QA . Tra C, C0 → Qb = Mb/C.
- Khả năng chịu cắt còn lại mà cốt thép phải chịu : q sw1*C0 = QA-Qb → qsw1 = (QA-Qb)/ C0.
Xét điều kiện qsw2 = Qbmin/2h0. Chọn qsw = max ( qsw1, qsw2), chọn qsw max để cho s min.

- Tính bước đai stt = Rsw*Asw/qsw .
SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-16-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

- Bước đai cho phép lớn nhất : smax =

CHƯƠNG 6 : BỂ NƯỚC MÁI

1.5Rk * b * h02
Qmax

.

- Bước đai cấu tạo sct.
- Chọn s = min ( stt, smax, sct ).
QA

Q0
Asw
Qbt
Mb
kG
kG
cm2
kG
kG.cm
6660
9000
7830 14850
27180 14850
1
73337 2178000
29030 18900
1
93338 3528000
- QA≤ Q0 : không tính cốt đai.
- QA ≤ 0.7*Qbt : điều kiện để tính theo bảng.
- Chọn qsw = max ( qsw1 và qsw2 ).

C*
cm

C
cm

C0
cm

Qb
kG

qsw
kG/cm

160
243

160
243

110
140

13613
14519

139
108

stt
mm
ct
ct
126
162

- stt trên bố trí cho đoạn dầm có QA đến vị trí Qx = Q0. Đoạn dầm còn lại bố trí theo cấu

tạo.

- Vậy cốt đai trong dầm :
Dầm
DN4524
DN6030
DD6030
DD7530

Đoạn

stt

sct

s bố trí

¼ l từ gối
½ l nhịp
¼ l từ gối
½ l nhịp
¼ l từ gối
½ l nhịp
¼ l từ gối
½ l nhịp

126
162
-

150
338
200
450
200
450
250
500

150
300
200
400
120
300
150
400

III. KIỂM TRA
1. KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN VỀ KHE NỨT

- 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 và bề rộng khe nứt giới hạn là :[a n] = 0.2 mm.

- Thành hồ & đáy hồ được tính theo cấu kiện chịu uốn. Vết nứt được tính theo sự hình
thành vết nứt thẳng góc với trục dọc cấu kiện.
SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-17-

GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

a.

CHƯƠNG 6 : BỂ NƯỚC MÁI

Cơ sở lý thuyết

- Theo TCVN 365 - 2005, mục 7.1.2 bề rộng khe nứt được xác định theo công thức :
acrc = δ .ϕ1.η.

σa
.20.(3,5 −100µ ).3 d
Ea

- Trong đó:
 δ: Hệ số lấy đối với
 Cấu kiện chịu uốn, nén lệch tâm: 1,0
 Cấu kiện chịu kéo: 1,2
 φ1= 1 Hệ sốlấy khi có tác dụng của tải trọng tạm thời ngắn hạn và tác dụng ngắn hạn của
tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn.

 η : Hệ số lấy như sau:
Với cốt thép thanh có gờ: 1,0
Với thanh thép tròn trơn: 1,3
Với cốt thép sợi có gờ hoặc cáp: 1,2
Với cốt thép trơn: 1,4

 d: đuờng kính cốt thép

 µ: Hàm lượng cốt thép
 σa : Ứng suất của thanh cốt thép S ngoài cùng được tính theo công thức
σa =

M
As z

- Trong đó:
 M: Momen tiêu chuẩn tác dụng trên thành hồ trong 1 m chiều rộng.
 As : Diện tích cốt thép

SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-18-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

CHƯƠNG 6 : BỂ NƯỚC MÁI

 z: Khoảng cách từ trọng tâm diện tích cốt thép S đến điểm đặt của hợp lực trong vùng
chịu nén của tiết diện bêtông phía trên vết nứt được xác định như sau:

z



h1
ϕf +ξ2 


h

=h0 ×1 − 0

2
ϕ
+
ξ
f







(

)

h1 = 2a: đối với cấu kiện chữ nhật

- Chiều cao vùng chịu nén tương đối của bêtông được tính như sau:
ξ=

1

1 +5 ( δ '+ λ)
β+
10αµ

±

1, 5 +ϕf
e
11,5 s .tot m5
h0

- Số hạng thứ 2 của công thức trên lấy dấu “+” khi có lực nén trước, ngược lại lấy dấu “-“
khi có lực kéo trước, do tính toán cho cấu kiện chịu uốn nên số hạng thứ 2 này bằng 0.

 φf : được xác định theo công thức:
ϕf

(b
=

'

f

)

− b × h' f + α As '
2ν
bh0

- Trong đó:
 β: Hệ số lấy như sau:
Đối với bêtông nặng & bêtông nhẹ:1,8

Đối với bêtông hạt nhỏ: 1,6
Đối với bêtông rỗng và bêtông tổ ong:1,4

=

 δ’

M
bh 2 0 Rn

λ =ϕf


 h' f 
1 −
÷
÷
 2h0 

 es tot: Độ lệch tâm của lực dọc N đối với trọng tâm tiết diện cốt thép, tương ứng với nó là
momen M. (Do tính theo cấu kiện chịu uốn nên cho es tot = 0).
SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

-19-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

CHƯƠNG 6 : BỂ NƯỚC MÁI

= Ea
Eb

 α

 hf’ = 2a’


As'

: diện tích cốt thép căng trước

As'

=0

 bf’ : Phần chiều cao chịu nén của cánh tiết diện chữ I, T bf’ = 0
 υ: Hệ số đặc trưng trạng thái đàn dẻo của bêtông vùng chịu nén, phụ thuộcvà độ ẩm môi
trường và tính chất dài hạn & ngắn hạn của tải trọng. υ = 0,15 đối với tải trọng dài hạn, υ
=0,45 Đối với tải trọng ngắn hạn trong môi trường có độ ẩm lớn hơn 40%.

=

 µ

Fa
bh0

hàm lượng cốt thép.
a. Kết quả tính toán bề rộng khe nứt ở thành và đáy hồ nước

BẢN ĐÁY
Giá trị

Cạnh ngắn l1
Nhịp
Gối

Cạnh dài l2
Nhịp
Gối

170

170

Rn
(kG/cm2)
Ea
(kG/cm2)
Eb
(kG/cm2)
α
b(cm)
h (cm)
a (cm)
a'(cm)
h1(cm)
h'f(cm)
ho(cm)
As(cm2)

2,10E+0
6
2,90E+0
5
7,24
100
12
2
2
4
4
10
2,52

Mtt(kGcm)

170

170

BẢN THÀNH
Cạnh ngắn l1
Nhịp
Gối
170

170

7,24

100
12
2
2
4
4
10
4

2,10E+0
6
2,90E+0
5
7,24
100
8
2
2
4
4
6
2,52

2,10
E+06
2,90
E+05
7,24
100
8

2
2
4
4
6
2,52
1160
0
9666,
667
0,002
52
1
1
1
8

7,24
100
12
2
2
4
4
10
4,71

2,10E+0
6
2,90E+0

5
7,24
100
12
2
2
4
4
10
2,52

61700

143300

53300

122600

26000

Mtc(kGcm)

51416,67

119416,7

44416,67

102166,7

21666,67

µ

0,00252

0,00471

0,00252

0,003925

0,00252

δ
φ1
η
d (mm)

1
1
1
8

1
1
1
10

1
1
1
8

1
1
1
10

1
1
1
8

2,10E+06
2,90E+05

SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

2,10E+06
2,90E+05

-20-


GVHD : THẦY ĐINH HOÀNG NAM

CHƯƠNG 6 : BỂ NƯỚC MÁI

β

1,8

1,8

1,8

1,8

1,8

δ'

0,030245

0,070245

0,026127

0,060098

0,012745

φf
λ
υ

0
0

0,15

0
0
0,15

0
0
0,15

0
0
0,15

0
0
0,15

ξ

0,123306

0,173536

0,125046

0,156827

0,131057

z(cm)

9,383468

9,13232

9,374769

9,215865

9,344717

σa
(kG/cm2)

2174,403

2776,278

1880,117

2824,447

920,0796

acrc (mm)

0,134523

0,172547

0,116317

0,18009

0,056922

[a]
=0,2mm

Thỏa

Thỏa

Thỏa

Thỏa

Thỏa

SVTH:PHÙNG QUANG TRƯỜNG - MSSV:X061665

1,8
0,005
686
0
0
0,15
0,134
466

9,327
672
411,2
472
0,025
442
Thỏa

-21-