TM BỂ NƯỚC MÁI BẰNG MÔ HÌNH KHÔNG GIAN THEO TCVN 5574 2012

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN BỂ NƯỚC MÁI
1.1. CHỌN KÍCH THƯỚC BỂ
Bể nước mái: cung cấp nước cho sinh hoạt của các bộ phận trong công trình và lượng
nước cho cứu hỏa. Chọn bể nước mái để tính toán. Bể nước mái gồm 2 bể được đặt trên
2 lõi thang, ở vị trí giới hạn bởi khung trục 2’-B’; 3’-B’; 3’-B’’; 2’-B’’. Sơ bộ tính nhu
cầu sử dụng nước như sau: chung cư có 18 tầng, trong đó từ tầng 3 trở lên là căn hộ, mỗi
tầng có 12 căn và mỗi căn trung bình có 5 nhân khẩu. Tiêu chuẩn dùng nước trung bình:
q sh  165 (l /người.ngày.đêm)1
Hệ số điều hòa: Kngày = 1,5(1,35 ÷ 1,5)
Dung lượng sử dụng nước sinh hoạt trong ngày đêm:
Qmax.ngàyđêm =qshx N x Kngày/1000=165.480.1,5/1000=119m3/ngày.đêm.
Từ lượng nước cần cung cấp, chọn bể nước có kích thước LxBxH=7,0x6,1x1,8(m),
lượng nước chứa được của bể là 77 (m 3); bể nước được đổ bê tông toàn khối, có nắp đậy.
Lỗ thăm nắp bể nằm ở góc có kích thước 600x600(mm). Như vậy chọn 2 hồ nước mái có
kích thước trên và mỗi ngày bơm tự động một lần với dung lượng nước cung cấp 77.2 =
154m3 để cung cấp từ tầng 12 đến tầng mái, Còn bể nước ngầm sẽ cung cấp từ tầng trệt
đến tầng 12.
1.2. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN
1.2.1. Kích thước sơ bộ
Bể nước mái có kích thước 7,0x5,8x1,8 (m3), đáy hồ cách sàn mái 1,7m. Cao trình nắp
bể +65,7m. Bể nước (gồm đáy bể, thành bể, nắp bể) được đúc bê tông cốt thép toàn khối.
1
hb �
 l1  l2 
80 �100
Sơ bộ chọn chiều dày nắp bể theo công thức sau:

 Chọn chiều dày bản nắp hb= 8 cm
1
hb � H
20

Sơ bộ chọn chiều dày bản thành bể theo công thức sau:

Chọn chiều dày bản thành hb = 12 cm
Do bản đáy vừa phải chịu tải trọng bản thân, vừa phải chịu cột nước cao 1,8m (18
kN/m2) và có yêu cầu chống nứt, chống thấm cho nên chiều dày bản đáy thông thường
dày hơn chiều dày sàn thường từ (1,2 ÷ 1,5) lần.
1 Tra theo Điều 2.3 Bảng 2-1, Error: Reference source not foundError: Reference
source not found
TRANG 1


Chọn chiều dày bản đáy hb = 14 cm

3500

3500

7000

7000

3500

B'

3500

B'

B''

3050

6100

B''

3050

2'

3050

2''

6100

3050

2'

2''

Hình 5.1 - Kích thước bản nắp và bản đáy
Sơ bộ chọn kích thước dầm nắp: DN 1(200x400), DN2(200x400). Chọn kích thước dầm
đáy: DD1(300x500), DD2(300x500), DD3(200x400), DD4(200x400).

7000
3500

3500

7000

3500

B'

3500

B'

B''

3050
2'

6100

B''

3050

3050

2''

6100

2'

2''

Hình 5.2 - Kích thước dầm nắp và dầm đáy
1.2.2. Vật liệu
Bê tông B30:
Thép AI

R b  17,0  MPa  ;R bt  1, 2  MPa 

 d  10  :

Thép AIII

.

R s  R sc  225  MPa  , R sw  175  MPa 

.

 d �10  : R s  R sc  365  MPa  , R sw  290  MPa  .

1.2.3. Tải trọng
1.2.3.1. Bản nắp:
Tĩnh tải : gồm trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo .
Bảng 5.1 - Tải trọng tác dụng lên bản nắp

TRANG 2

3050

Tải
trọng

Tĩnh
tải

Chiều
dày

i

Hệ Số
Vượt Tải

Tải tính
toán

(mm)

(kN/m3
)

Tải tiêu
chuẩn
(kN/m2)

n

(kN/m2)

Vữa xi măng

20

18

0,36

1,3

0,47

Bản bê tông cốt
thép

80

25

2

1,1

2,2

Vữa trát + chống
thấm

20

18

0,36

1,3

0,47

Vật liệu

Tổng khối lượng
Hoạt tải

3,14

Nắp bể chỉ có hoạt động sửa chữa, không có hoạt tải sử dụng, ta lấy hoạt tải phân bố là
p c  75  kG / m 2 

2

Hoạt tải sửa chữa:
Tổng tải trọng:

p  1,3.0,75  0,975  kN / m 2 

q  g  p  0,975  3,14  4,115  kN / m 2 

1.2.3.2. Bản thành

Tải trọng ngang của nước
Biểu đồ áp lực có dạng tam giác tăng dần theo độ sâu.
Tại đáy bể (z =1,8m):

p n  n..h  1.10.1,8  18  kN / m 2 

Tải trọng của gió
Tp.HCM thuộc vùng áp lực gió II-A, lấy giá trị áp lực gió W 0 = 0,83(kN/m2)là Công trình
thuộc địa hình C,cao trình nắp bể so với mặt tự nhiên:
z = 65,7 + 1,2 = 66,9 (m)
2m

t
�z j �
k t  1,844 � g �
�z t �

5.13

2 Tra theo Điều 4.3.1, Bảng 3,Error: Reference source not foundError: Reference
source not found
3 Tra theo Phụ Lục A, Điều A.2.1, Error: Reference source not foundError:
Reference source not found
TRANG 3


2m

t
2.0,14

�z j �
�66,9 �
k t  1,844 � g �  1,844 �
�  1,118
z
400
�
�
�t �

Bảng 5.2 – Độ cao Gradient và hệ số mt4
Dạng địa hình

z gt (m)

mt

A

250

0,07

B

300

0,09

C

400

0,14

Tải trọng gió hút

:

p h  n.W0 .k.c  1, 2.0,83.1,118.0,6  0,7  kN/ m 2 

Tải trọng gió đẩy

:

p d  n.W0 .k.c  1, 2.0,83.1,118.0,8  0,9  kN/ m 2 

1.2.3.3. Bản đáy
Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo
Bảng 5-5: Bảng tải trọng của các lớp cấu tạo
Chiều
γ
Tải
Vật liệu
dày
trọng
(kN/m3)
(mm)

Tĩnh

tải

Tải tiêu
chuẩn
(kN/m2)

Hệ Số
Vượt
Tải n

Tải tính
toán
(kN/m2)

Gạch men

10

20

0,20

1,2

0,24

Lớp vữa tạo dốc

40

18

0,72

1,3

0,94

Lớp chống thấm

3

18

0,054

1,3

0,0702

Bản bê tông cốt
thép

140

25

3,50

1,1

3,85

Vữa trát

15

18

0,27

1,3

0,35

Tổng tĩnh tải
Tải trọng nước
Tải trọng nước khi đầy bể (h=1,8m):

4,744

5,45

p cn  h  10.1,8  18  kN / m 2 
p n  n..h  1.10.1,8  18  kN / m 2 

Hoạt tải
Đối với bản đáy không kể đến hoạt tải sửa, vì khi sửa chữa bể không chứa nước.

4 Tra theo Phụ Lục A, Điều A.2.1, Bảng A.1, Error: Reference source not

foundError: Reference source not found
TRANG 4


Tổng tải trọng:

q  g  p n  5, 45  18  23, 45  kN / m 2 

1.3. SƠ ĐỒ TÍNH
Với cách sơ đồ hóa các hệ dầm như trên, nghĩa là xét riêng từng cấu kiện để tính rồi
truyền tải trọng thẳng đứng từ bản nắp vào dầm nắp, từ bản đáy, bản thành, nước vào
dầm đáy, và tải gió mà bỏ qua ảnh hưởng của bản thành khi bể chứa nước.
Trên thực tế, khi sử dụng bản thành chịu tải trọng ngang của áp lực nước và gió, từ đó
làm xuất hiện các vấn đề hạn chế khi giải nội lực dầm nắp và dầm đáy theo cách truyền
thống như sau:
Xuất hiện phản lực VB tại vị trí liên kết khớp với dầm nắp dầm nắp là cấu kiện chịu uốn
2 phương.
Xuất hiện phản lực VA và moment MA tại vị trí liên kết ngàm với dầm đáy dầm đáy là
cấu kiện chịu uốn 2 phương và xoắn.

TRANG 5


Hình 5.3–Mô hình 3D hồ nước
1.4. Tải trọng và tổ hợp tải trọng
1.4.1. Các trường hợp tải trọng tác dụng lên hồ nước mái

Hình 5.4 – Tĩnh tải hoàn thiện phân bố trên bản nắp (đơn vị: kN/m)

Hình 5.5–Tĩnh tải hoàn thiện phân bố trên bản đáy (đơn vị: kN/m2)

TRANG 6


Hình 5.6–Tải trọng nước và phân bố trên bản đáy (đơn vị: kN/m2)

Hình 5.7 - Hoạt tải trên bản nắp (đơn vị: kN/m2)

TRANG 7


Hình 5.8-Tải trọng nước phân bố trên bản thành (đơn vị: kN/m2)
Tải trọng gió được nhập trực tiếp lên bản thành dạng phân bố đều trên diện tích với độ
lớn của tải trọng gió như sau :
Gió đẩy : 0,9 kN/m2
Gió hút : 0,7 kN/m2
Bảng 5.3: Bảng tổ hợp tải trọng tính toán hồ nước mái
Tên tổ
hợp
COMB1
COMB2
COMB3
COMB4
COMB5
COMB6
COMB7
COMB8
COMB9
COMB10

Loại

Cấu trúc tổ hợp

Ý nghĩa

ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD
ADD

1,0 TT + 1,0 HT
1,0 TT + 1,0 NUOC
1,0 TT + 1,0 GX
1,0 TT + 1,0 GXX
1,0 TT + 1,0 GY
1,0 TT +1,0 GYY
1,0 TT + 0,9 NUOC + 0,9 GX
1,0 TT + 0,9 NUOC +0,9 GXX
1,0 TT + 0,9 NUOC + 0,9 GY
1,0 TT + 0,9 NUOC + 0,9 GYY

Tính bản nắp, cột
Tính bản đáy, cột

Tính bản thành, cột
Tính bản thành, cột
Tính bản thành, cột
Tính bản thành, cột
Tính bản thành, cột
Tính bản thành, cột
Tính bản thành, cột
Tính bản thành, cột

TRANG 8


Tên tổ
hợp

Loại

Cấu trúc tổ hợp

Ý nghĩa

BAO

ENVE

MAX(COMB1,COMB2,…,COMB10)

Tính dầm đáy và
dầm nắp

1.4.2. Momen trong bản nắp, bản đáy, bản thành.
Các giá trị momen gối và nhịp trong SAP
1.4.2.1. Momen gối và nhịp tại bản nắp

Hình 5.9 - Momen nhịp theo phương cạnh ngắn M 1-1 ( đơn vị kN.m)

TRANG 9


Hình 5.10- Momen gối theo phương cạnh ngắn M I-I ( đơn vị kN.m)

Hình 5.11- Momen nhịp theo phương cạnh dài M 2-2 ( đơn vị kN.m)

TRANG 10


Hình 5.12- Momen gối theo phương cạnh dài M II-II ( đơn vị kN.m)
1.4.2.2. Momen gối và nhịp tại bản đáy

Hình 5.13- Momen nhịp theo phương cạnh ngắn M 1-1 ( đơn vị kN.m)

TRANG 11


Hình 5.14- Momen gối theo phương cạnh ngắn M I-I ( đơn vị kN.m)

Hình 5.15- Momen nhịp theo phương cạnh ngắn M 2-2 ( đơn vị kN.m)

TRANG 12

Hình 5.16- Momen gối theo phương cạnh ngắn M II-II ( đơn vị kN.m)
1.4.2.3. Momen gối và nhịp tại bản thành
Bản thành có nhịp 6,1 m

Hình 5.17- Momen nhịp theo phương M 1-1 ( đơn vị kN.m)

TRANG 13


Hình 5.18- Momen gối theo M 1-1 ( đơn vị kN.m)

Hình 5.19- Momen nhịp theo M 2-2 ( đơn vị kN.m)

TRANG 14


Hình 5.20 - Momen gối theo M 2-2 ( đơn vị kN.m)
Bản thành có nhịp 7 m

Hình 5.21- Momen nhịp theo M 1-1 ( đơn vị kN.m)

TRANG 15


Hình 5.22- Momen gối theo M 1-1 ( đơn vị kN.m)

Hình 5.23- Momen nhịp theo M 2-2 ( đơn vị kN.m)

TRANG 16

Hình 5.24 - Momen gối theo M 2-2 ( đơn vị kN.m)
 Bản thành có moment lớn ở nhịp 6,1 m theo phương cạnh ngắn, ta lấy giá trị theo
phương này thiết kế thép cho cách vị trí còn lại.
1.4.2.4. Momen và lực cắt của dầm nắp và dầm đáy

TRANG 17


Hình 5.25- Moment uốn Mx (đơn vị: kN/m)

Hình 5.26- Momen uốn Mx của dầm nắp và dầm đáyDN1 và DD1

Hình 5.27- Momen uốn Mx của dầm nắp và dầm đáyDN2 và DD2

Hình 5.28- Momen uốn Mx của DD3

TRANG 18


Hình 5.29- Momen uốn Mx của DD4
Bảng 5.4 - Bảng tổng hợp nội lực các dầm
DN1

DN2

DD1

DD2

DD3

DD4

-45.68

-30,72

-146,41

-108,93

-35,46

-24,08

M max
n
(kN.m)

25,90

15,74

111,37

90,27

75,54

54,05

Q max (kN)

37,31

32,30

115,55

98,48

43,87

31,08

M gmax

(kN.m)

TRANG 19


1.5. TÍNH TOÁN CỐT THÉP
Bảng 5.5 - Bảng tổng hợp so sánh momen (kN.m/m)
Bản nắp
Nhịp
Gối
4,500

-8,700
3,700
-6,690

Phương pháp
Phương cạnh ngắn
Phương cạnh dài

Phương pháp 3D
1.5.1. Tính toán cốt thép bản nắp

Chọn a=15 mm h0 = h – a = 80 – 15 = 65 (mm)
Với điều kiện đổ tại công trường
 b  0,9 ,  s  1 .
αm 

ξ. R .bh
M
As  b b 0
2
 b R b bh 0 ; ξ  1  1  2α m ;
sR s

min = 0.05% <<

 max  R



μ

As
b.h 0

Rb
17
 0,583.
.100  2,71%
Rs
365

M
4,5.106
αm 

 0,069
 b R b bh 02 0,9.17.1000.652
ξ  1  1  2α m  1  1  2.0,069  0,072

As 

ξ. b R b .bh 0 0,072.0,9.17.1000.65
A
319.100

 319 μ  s 
 0, 49%
sR s
1.225
b.h

1000.65
0


Bảng 5.6 - Bảng tính thép bản nắp

TRANG 20

Bản đáy
Nhịp
9,66
9,29

Gối
-19,160
-15,220

Bản thành
Nhịp
Gối
20,90
-5,90
6,310
-0,57


Tính thép
Moment

h0

m



Chọn thép

As

Hàm
lượng
thép

d

s

As chọn

Hàm
lượng
thép
chọn

(mm2)



(mm)

(mm)

(mm2)



kN.m

mm

M1 = 4,5

65

0,069

0,072

319

0,49

8

150

335

0,52

M2 = 3,7

57

0,074

0,077

300

0,52

8

150

335

0,59

MI = -8,7

65

0,134

0,145

395

0,60

10

200

393

0,60

MII = -6,69
65
0,103
0,109
1.5.2. Tính cốt thép bản thành
Chọn a = 25 mm  h 0  h  a  120  25  95mm

298

0,46

10

200

393

0,60

Với điều kiện đổ tại công trường

 b  0,9 ,  s  1 ,b = 1000 mm
αm 

ξ. R .bh
M
As  b b 0
2
 b R b bh 0 ; ξ  1  1  2α m ;
sR s
 max  R



Rb
17
 0,583.
.100  4, 4%
Rs
225

min = 0.05% <<
Bảng 5.7 - Bảng tính thép bản thành

TRANG 21

μ

As
b.h 0

Tính thép
Moment

h0

m

Chọn thép
As

Hàm lượng
thép

d

s

As chọn

Hàm lượng
thép chọn

(mm2)



(mm)

(mm)

(mm2)





kN.m

mm

M1 = 20,9

95

0,151

0,165

654

0,62

10

120

654

0,654

M2 = 6,31

90

0,050

0,050

320

0,34

8

150

335

0,360

MI = -5,90

95

0,043

0,043

282

0,26

8

150

335

0,335

MII = -0,57
95
0,0041
0,0041
27,0
0,025
8
200
252
0,252
Chọn d10s120 bố trí thép theo phương cạnh ngắn chịu lực và d8s150 đặt theo phương cạnh dài. An toàn lấy đối xứng cốt thép.
1.5.3. Tính cốt thép bản đáy
Chọn a =30 mm  h0 = h – a = 140 – 30 = 110 (mm)
Với điều kiện đổ tại công trường
 b  0,9 ,  s  1 .
αm 

ξ. R .bh
M

As  b b 0
2
 b R b bh 0 ; ξ  1  1  2α m ;
sR s

min = 0.05% <<

 max  R



Rb
17
 0,583.
.100  2,71%
Rs
365

Bảng 5.8 - Bảng tính thép bản đáy

TRANG 22

μ

As
b.h 0


Tính thép
Moment

h0



m

Chọn thép
As

Hàm lượng
thép

d

s

As chọn

Hàm lượng
thép

(mm2)



(mm)

(mm)

(mm2)



kN.m

Mm

M1 = 11,19

110

0,060

0,060

287

0,22

10

200

393

0,33

M2 = 9,290

102

0,058

0,060

257

0,23

10

200

393

0,35

MI = - 19,16

110

0,100

0,100

504

0,38

12

200

566

0,47

MII = -15,22
110
0,082
1.5.4. Tính cốt thép dầm nắp và đáy

0,086

396

0,30

12

200

566

0,47

Chọn a =40mm h0 = h – a = 400 – 40 = 360 (mm)
Với điều kiện đổ tại công trường
 b  0,9 ,  s  1 .

αm 

ξ. R .bh
M
As  b b 0
2
 b R b bh 0 ; ξ  1  1  2α m ;
sR s

min = 0.05% <<

 max  R



μ

As
b.h 0

Rb
17
 0,583.
.100  2,71%
Rs
365

Bảng 5.9 - Bảng tính thép dầm
Tính thép
Dầm Vị Trí

DN1

Momen (kN.m) b (mm)

h0
(mm)

αm

Chọn thép

ξ

As (mm2) μ (%) d (mm) As chọn (mm2) μ (%)

Hệ số an toàn

Gối

-45,68

200

360

0,115 0,123

371

0,51

2d16

402

0,56

1,1

Nhịp

25,90

200

360

0,065 0,068

205

0,28

2d16

402

0,56

2,0

TRANG 23


DN2

DD1

DD2

DD3

DD4

Gối

-30,72

200

360

0,077 0,081

244

0,33

2d16

402

0,56

1,7

Nhịp

15,74

200

360

0,040 0,041

122

0,17

2d16

402

0,56

3,3

Gối

-146,41

300

460

0,151 0,164

950

0,69

3d22

1141

0,83

1,2

Nhịp

111,37

300

460

0,115 0,122

706

0,51

2d22

760

0,55

1,1

Gối

-108,93

300

460

0,112 0,119

690

0,50

2d22

760

0,55

1,1

Nhịp

90,27

300

460

0,093 0,098

566

0,41

3d16

603

0,44

1,1

Gối

-35,46

200

360

0,089 0,094

284

0,39

2d16

402

0,56

1,4

Nhịp

75,54

200

360

0,190 0,213

644

0,89

2d22

760

1,06

1,2

Gối

-24,08

200

360

0,061 0,062

190

0,27

2d16

402

0,56

2,1

Nhịp

54,05

200

360

0,136 0,147

444

0,62

3d16

603

0,84

1,4

TRANG 24


1.5.5. Tính cốt thép đai
1.5.5.1. Tính cốt đai cho dầm tiết diện dầm đáy bxh=300x500

Q dd
max  115,55  kN 

Khả năng chịu cắt của bê tông
Q1  b3  1  n  .R bt .b.h 0  0,6.R bt .b.h 0  Q max

5.25

Q1  b3  1  n  .R bt .b.h 0  0, 6.R bt .b.h 0  0, 6.1, 2.300.460.10 3  99,36kN  Q max

(không

thỏa)
 Cần tính cốt thép đai.
Tính cốt đai:
Dùng đai d8
Bước đai tính toán
2
R sw .n..d sw
.b2  1  n   b R bt bh 02 175.2..82.2.0,9.1, 2.300.480 2
u tt 

 787  mm 
3 2
Q 2max
115,55.10



Bước đai cực đại

u max

b4  1  n  . b .R bt .b.h 02 1,5. b .R bt .b.h 02 1,5.0,9.1, 2.300.4802



 969  mm 
Q max
Qmax
115,55.103

Bước đai cấu tạo: (ứng với h = 500 mm > 450 mm)
�h
�
u ct  min � ;300mm � 167  mm 
�3
cho đoạn gần gối (1/4 nhịp)
�3h
�
u ct  min � ;500mm � 375  mm 
�4
cho đoạn giữa nhịp (1/2 nhịp)

Khoảng cách thiết kế của cốt đai
Chọn u �min  u ct ,s tt , s max  �min  167, 787,969  cho đoạn gần gối (1/4 nhịp)
Chọn u �min  u ct ,s tt , s max  �min  375, 787,969  cho đoạn giữa nhịp (1/2 nhịp)
d8s150 trong phạm vi gần gối tựa
d8s250 cho phạm vi giữa dầm.
Kiểm tra các điều kiện khống chế khi tính toán chịu lực cắt

Kiểm tra điều kiện đảm bảo bê tông không bị phá hoại theo ứng suất nén chính , trường
hợp không thỏa thì cần tăng kích thước tiết diện hoặc cấp độ bền của bê tông
5 Tra công thức theo Điều 6.2.3.3, Error: Reference source not foundError:
Reference source not found
TRANG 25