Tài liệu Giáo trình xây dựng hồ nước vạch pdf

Chương 2:Tính hồ nước mái
14
CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN HỒ NƯỚC MÁI

Nội dung tính toán
+ Tính bản nắp
+Tính dầm trực giao của bản nắp,dầm bao chu vi nắp.
+ Tính bản đáy
+ Tính dầm trực giao bản đáy,dầm bao chu vi đáy.
+ Tính thành bể
.TÍNH HỒ NƯỚC MÁI:

Đài nước đặt tại giữa khung trục 1,2 và khung trục C,D có kích thước
mặt bằng L×B = 7m x 6m.
Chiều cao đài: 1.8m
6000
3000 3000
3500
7000
3500
1000
2000
1000
2000
1000
1000
DẦM (150X200)
DẦM (150X200)
DẦM (150X200)
DẦM (150X200)
DẦM (250X300)

DẦM (200X300)
6a250
6a250
6a150
6a150
6a150
6a150
6a150
6a220
6a220
6a220
6a220
6a220

BẢN NẮP

Chương 2:Tính hồ nước mái
15

6000
3000 3000
DẦM (200X300)
DẦM (300X650)
DẦM (200X300)
3500
7000
6a200
8a150
DẦM (300X600)
8a110

3500
DẦM (200X300)
8a150
8a110
1000
2000
8a110
DẦM (200X300)
8a110
8a150
6a140
1000
2000
8a150
1000
8a110
1000
8a150


BẢN ĐÁY HỒ NƯỚC.

Chọn bề dày nắp bể h = 6 cm
Bề dày thành và đáy bể h = 15 cm
2.1.Tính bản nắp:

2.1.1. Sơ đồ tính:
Mặt bằng hồ 7m x 6m,ta bố trí thêm dầm hệ dầm trực giaovàbao theo
chu vi . Nắp phẳng,đổ toàn khối với dầm.
Ta có:

b
d
h
h
=
60
250
> 3
⇒ Xem liên kết giữa bản với dầm bao theo chu vi là ngàm.
Ô bản có kích thước giống nhau L
1
=3.5, L
2
= 3m nên ta tính cho một ô
bản độc lập rồi bố trí cho các ô còn lại tương tự.(không tính sự ảnh hưởng giữa
các ô bản).
2.1.2.Tải tác dụng lên nắp bể:
- Tỉnh tải :
Chương 2:Tính hồ nước mái
16
Thành phần
Chiếu dày
(cm)
Tải tiêu
chuẩn (kg/m
2
)
Hệ số an
toàn
Tải tính toán

(kg/m
2
)
Lớp vữa ximăng
2 1800x0.02 1.3 46.8
Sàn bêtông cốt thép 6 2500x0.06 1.1 165
Vữa trát mặt dưới 1.5 1800x0.015 1.3 35.1

∑
9.246


-Hoạt tải :p =75 kg/m
2

Tổng tải tác dụng lên nắp bể:
q
1
= 246.9 + 75×1.2 = 336.9 kG/m
2
.
Xét cho 1m bề rộng bản:
q = q
1
x1 = 336.9 9x1 = 336.9 k/m

2.1.3.Nội lực:
Ta có
17.1
3

5.3
1
2
==
L
L
,bản liên kết ngàm theo chu vi (thuộc loại ô thứ 9)
⇒ Tra bảng ta được các hệ số : k
91
= 0.0465
k
92
= 0.0335
m
91
= 0.0202
m
92
= 0.0146
Momen trong bản theo hai phương:
M
1
= m
91
qL
1
L
2.
kGm
M

2
= m
92
qL
1
L
2.
kGm
M
I
= k
91
qL
1
L
2.
kGm
M
II
= k
91
qL
1
L
2.
kGm

Thay các giá trò tương ứng vào ta có:
M
1

= 0.0202x336.9 x3.5x3x
2
10
= 71.46*
2
10
kGcm.
M
2
= 0.0146x336.9 x3.5x3x
2
10
= 51.65*
2
10
kGcm.
M
I
= -0.0465x336.9 x3.5x3x
2
10
= -164.49*
2
10
kGcm.
M
II
= -0.0335x336.9 x3.5x3x
2
10

= -118.5*
2
10
kGcm.
2.1.4.Cốt thép:
Bản làm việc như cấu kiện chòu uốn tiết diện bxh = 100x10 (cm).
Chọn vật liệu bê tông mác 200 R
n
= 90 kG/cm
2

R
k
= 7.5 kG/cm
2

Thép AI
Φ ≤ 8 R
a
= 2100 kG/cm
2

Chọn a = 1.5 cm.
⇒ h
0
= h – a = 6 – 1.5 = 4.5 cm.
Ta có : M = AR
n
bh
2

0

⇒ A =
2
0
bhR
M
n
. Nếu A< A
0
tra bảng tìm α
Chương 2:Tính hồ nước mái
17
F
a
=
a
n
R
bhR
0
α
(cm
2
/m). chọn thép và so sánh với µ
min
, µ
max
. Bố trí
thép .

Với R
a
= 2100 kG/cm
2
,betông mác 200 tra bảng ta được:
α
0
= 0.62 , A
0
= 0.428
µ
min
=

0.05%



µ
max
=
a
n
R
R
0
α

100%

=

2100
9062.0 x
100% = 2.66%
Bảng kết quả tính toán thép bản nắp:
F
ac
Tiết
diện
M
(kGm/cm)

A
α
F
at

(cm
2
)
Φ
F
a

µ%
1
M

7146 0.039 0.040 0.77 Φ6a250

1.1
0.24
2
M

5165 0.028 0.029 0.55 Φ6a250
1.1
0.24
I
M

16449 0.090 0.095 1.83 Φ6a150 1.9 0.42
II
M

11850 0.065 0.067 1.30 Φ6a220
1.3
0.29

2.2.Dầm trực giao bản nắp:
Sơ đồ tính của dầm trực giao bản nắp là dầm đơn giản hai đầu khớp.
Chương 2:Tính hồ nước mái
18
7000
6000
x
q td
q td
1010.7
1010.7

Chọn dầm L
1
:200x250
L
2
:200x300
2.2.1. Tải trọng tác dụng:
+Tải trọng phân bố đều trên bản nắp : q = 336.9kG/m
2

* * Tải trọng truyền vào dầm L
1
có dạng tam giác với cường độ cực đại:
q
1
= 2(q L
1
/4) = 336.9x3 = 1010.7 kG/m.
Trên một đoạn dầm L
1
có 2 tam giác tải nên tải trọng khi qui về phân
bố đều tương đương là:
q
td1
= 0.5q
1
= 0.5x1010.7 =505.35 kG/m
Trọng lượng bản thân dầm:
g

d1
= 1.1(bhγ) = 1.1x0.2x0.25x2500 = 137.5 kG/m.
Vậy dầm chòu tải trọng phân bố đều tương đương là:
Q
1
= q
td1
+ g
d1
= 505.35 + 137.5 = 642.85 kG/m
* * Tải trọng truyền vào dầm L
2
có dạng hình thang với cường đo cực đại:
q
2
= 2(q L
1
/4) = 336.9x3 = 1010.7 kG/m.
Chương 2:Tính hồ nước mái
19
Trên một đoạn dầm L
2
có 2 hình thang tải nên tải trọng khi qui về
phân bố đều tương đương là:
q
td2
= 0.5q
2







+
b
a
1
=0.5x1010.7






+
5.3
5.0
1
=557.5 kG/m
Trọng lượng bản thân dầm:
g
d2
= 1.1(bhγ) = 1.1x0.2x0.3x2500 = 165 kG/m.
Vậy dầm chòu tải trọng phân bố đều tương đương là:
Q
2
= q
td2
+ g

d2
= 557.5 + 165 =742.4 kG/m
2.2.2Nội lưc:
Giải hai dầm trực giao với bảng tra có sẳn. Xem mỗi dầm chòu tác
dụng tải trọng tương đương như trên và một lực tập trung X đặt tại chỗ giao
nhau của hai dầm.
Bản nắp có 2 dầm,tra bảng ta có:
X =
8
5
(
µ
µ
+
−
1
1122
LQLQ
)
q
1
,q
2
là tải trọng phân bố đều tương đương tác dụng lên dầm 1 và 2.
L
1
= 6m
L
2
= 7m là chiều dài của mỗi dầm.

µ = (
2
1
L
L
)
3
1
2
J
J

=
3
3
3
25.0
3.0
7
6






=1.09 .(J
1
,J
2

là moment quán tính
của từng dầm).
Thay vào công thức trên ta được .
X =
8
5
(
09.11
09.1*6*85.6427*4.742
+
−
) = 296.82 Kg
Vậy mỗi dầm chòu một moment và lực cắt cực đại như sau:
M
max1
=
4
*
8
1
2
11
LXLQ
+
=
4
6*82.296
8
685.642
2

+
x
= 3338.06 kGm.
Q
1
=
22
11
X
LQ
+
=
2
82.296
2
685.642
+
x
= 2076.96 kG
M
max2
=
4
*
8
2
2
22
LXLQ
−

=
4
7*82.296
8
74.742
2
−
x
= 4027.77kGm.
Q
2
=
22
22
X
LQ
−
=
2
82.296
2
74.742
−
x
= 2301.58 Kg
2.2.3.Cốt thép:
Đối với dầm
1
L

Cấu kiện chòu uốn tiết diện (20x25) cm.
Với R
a
= 2100 kG/cm
2
,betông mác 200 tra bảng ta được:

α
0
= 0.62 , A
0
= 0.428
Chọn a = 3 cm.
⇒ h
0
= h – a = 25- 3 = 22 cm.
Chương 2:Tính hồ nước mái
20
A =
2
0
bhR
M
n
=
2
222090
333806
xx
= 0.383 < A

0
= 0.428
⇒ α = 0.517
Fa =
a
n
R
bhR
0
α
=
2100
222090517.0 xxx
= 9.75 cm
2

Chọn 4Φ18(Fa = 10.18 cm
2
).
Suy ra Ho =25-(1.5+1.8/2)=22.6
µ
min
=0.05% < µ

=
100
6.2220
18.10
x
% = 2.25% < µ

max
= 2.66%
Cốt thép trên gối chọn cấu tạo 40%Fa = 0.4x10.18 = 4.072 cm
2
.
Chọn 3Φ14.

3
4
250
200
18
60
14

Kiểm tra khả năng chòu cắt:
Với
Ho = 22.6 cm
Ta có
k
0
R
n
bh
0
= 0.35x90x20x22.6
= 14238 kG > Q = 2076.96 kG.
(Mac bêtông ≤ 400 thì k
0
= 0.35).

⇒ bê tông đủ khả năng chòu nén.
k
1
R
k
bh
0
= 0.6x7.5x20x22.6 = 2034 kG < Q = 2076.96 kG.
Vậy bêtông không đủ khả năng chòu cắt phải tính toán cốt đai .
Chọn đai
Φ6,có 2 nhánh, f
d
= 0.283 cm
2

u
tt
=
dad
k
nfR
Q
bhR
2
2
0
8
=
283.021680
) 2076.96(

)6.22(205.78
2
2
xx
xxx
= 135.1 cm.
u
max
=
Q
bhR
k
2
0
5.1
=
2076.96
)6.22(205.75.1
2
xxx
= 55.3 cm.
Trên đoạn dầm gần gối tựa ( đoạn L/4) :
Chương 2:Tính hồ nước mái
21

mm
h
u
ct
150

2/
=
=125 mm
Vậy ta chọn :Cốt đai giưa nhòp Φ6a200
Cốt đai gần gối Φ6a120
Kiểm tra và bố trí cốt thép chống lại lực cắt cục bộ do lực tập trung từ
dầm trực giao
2
L
truyền xuống
1
L
:
Lực tập trung X = 296.82 kG.
Chọn cốt treo dạng vai bò.
Điều kiện : N ≤ 2FaRasin45
0

⇒ Fa ≥
0
45sin2Ra
N
=
0
45sin21002
296.82
x
= 0.1 cm
2

Chọn cấu tạo 1Φ6.
Đối với dầm
2
L

Cấu kiện chòu uốn tiết diện (20x30) cm.
Với R
a
= 2100 kG/cm
2
,betông mác 200 tra bảng ta được:

α
0
= 0.62 , A
0
= 0.428
Chọn a = 3 cm.
⇒ h
0
= h – a = 30- 3 = 27 cm.
A =
2
0
bhR
M
n
=
2
272090

402777
xx
= 0.307 < A
0
= 0.428
⇒ α = 0.379
Fa =
a
n
R
bhR
0
α
=
2100
272090379.0 xxx
= 8.77 cm
2

Chọn 3Φ20 (Fa = 9.426 cm
2
).
Suy ra Ho =30-(1.5+2/2)=27.5 cm
µ
min
=0.05% < µ

=
100
5.2720

426.9
x
% = 1.71% < µ
max
= 2.66%
Cốt thép trên gối chọn cấu tạo 40%Fa = 0.4x9.426 = 3.77 cm
2
.
Chọn 2Φ16.

200
300
2
16
3
20
60

Kiểm tra khả năng chòu cắt:
Chương 2:Tính hồ nước mái
22
Với
Ho =27.5 cm
Ta có
k
0
R
n
bh
0

= 0.35x90x20x27.5
= 17325 kG > Q = 2301.58kG.
(Mac bêtông ≤ 400 thì k
0
= 0.35).
⇒ bê tông đủ khả năng chòu nén.
k
1
R
k
bh
0
= 0.6x7.5x20x27.5 = 2475 kG < Q = 2301.58 kG.
Vậy betông đủ khả năng chòu cắt nên ta không phải tính toán cốt đai .
Chọn đai cấu tạo
Cốt đai giưa nhòp Φ6a200
Cốt đai gần gối Φ6a150
2.3.Dầm bao theo chu vi bản nắp:
Ta bố trí thêm các cột phụ ở giữa nhòp biên nên làm giảm chiều dài
tính toán của các dầm bao của sàn.
2.3.1 .Dầm theo phương ngắn (
1
L
=3 m)
Chọn dầm có kích thước tiết diện 150x200
Sơ đồ tính toán là dầm đơn giản khớp hai đầu.

82.5 Kg/m
505.35 Kg/m
3m

3m
398.3 kg/m


Tải trọng tác dụng:
+ Trọng lượng bản thân phân bố đều:
g
d
= 1.1(0.15x0.2x2500) = 82.5kG/m
+ Tải trọng do nắp truyền xuống dạng tam giác với cường đo lớn nhất:
p
1
= q
1
L
1
/2 = 336.9x3/2 =505.35 kG/m
Qui về tải tương đương:
p = 5/8p
1
= 5/8x1340.7 = 315.84 kG/m
**Tổng tải trọng tác dụng lên dầm:
Chương 2:Tính hồ nước mái
23
q = g
d
+ p = 82.5 + 315.84 = 398.3kG/m.
Nội lực trong dầm:
Dầm đơn giản chòu tác dụng lực phân bố đều
Moment lớn nhất ở giữa dầm:

M =
8
2
ql
=
8
33.398
2
x
= 448.14 kGm.
Lực cắt lớn nhất tại gối:

Q =
2
ql
=
2
33.398 x
= 597.45 kG.
Tính toán và bố trí thép:
Dầm bao là cấu kiện chòu uốn tiết diện (20x30) cm.
Chọn a = 3 cm.
⇒ h
0
=20 – 3 = 17 cm.
A =
2
0
bhR
M

n
=
2
171590
100*14.448
xx
= 0.115< A
0
= 0.412

⇒ α = 0.123
Fa =
a
n
R
bhR
0
α
=
2100
171590123.0 xxx
= 1.34 cm
2

Chọn 2
Φ12 (Fa = 2.262 cm
2
).
Suy ra Ho= 20 –(1.5+0.6)=17.9cm
µ

min
=0.05%< µ

=
100
9.1715
262.2
x
% = 0.85% < µ
max
= 2.7%
Cốt thép trên gối chọn cấu tạo Chọn 2Φ12

150
200
60
2
12
12
2


Kiểm tra khả năng chòu cắt:
Với Ho = 17.9 cm
Ta có
k
0
R
n
bh

0
= 0.35x90x15x17.9 = 8457.75 kG > Q = 597.45 kG.
(Mac bêtông
≤ 400 thì k
0
= 0.35).
⇒ bê tông đủ khả năng chòu nén.
k
1
R
k
bh
0
= 0.6x7.5x15x17.9 = 1208.25 kG > Q = 597.45 kG.