Thuyết minh tính toán bể nước mái

PHẦN 3 : TÍNH BỂ NƯỚC MÁI
Một bể nước mái có kích thước như sau :

Hình 1 . Kích thước bể nước mái

Lựa chọn vật liệu sử dụng :
Sử dụng bê tông cấp độ bền: B20
Rb = 11.5 MPa ;
Rbt = 0.9 MPa
Sử dụng thép :
12 nhóm thép CB240_T có R = R = 210 MPa.
Rsw = 170 MPa
> 12 nhóm thép CB300_V có R = R = 260 MPa.
Rsw = 210 MPa
I.

Bản nắp


Chọn chiều dày bản nắp là hbn = 80mm .
Xác định tải trọng :
1. Tĩnh tãi
Tĩnh tãi gồm trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo :
- Lớp vữa láng dày 20mm

- Bản bê tông cốt thép dày 80mm

2. Hoạt tải

3. Tổng tải trọng

4. Xác định nội lực và tính thép
Sơ đồ tính là ơ bản kê 4 cạnh, ngàm theo chu vi.
Tính nội lực và tính cốt thép được tóm tắt theo bảng sau :
Từ M tính

;
Với : b = 1 m ;

;

h0 = h – a = 80 – 15 = 65 mm

Rb = 11,5 MPa ;Rs = Rsc = 210 MPa ;Rsw = 170 MPa
ξR = = = = = 0.583

αR = ξR(1-0,5ξR) = 0,583×(1-0,5×0,583) = 0,413


Tiết
diện
Nhịp
1
Nhịp
2

Mơ men M = miql1l2 (kN.m)
M=0,0204×3,607×4,8×5,8
=2,048
M=0,0142×3,607×4,8×5,8
=1,426

M=0,0468×3,607×4,8×5,8
=4,7
M=0,0325×3,607×4,8×5,8
=3,26

Gối 1
Gối 2
II.

ho

αm

ξ

As(tính
)

As(chọn)

65

0,042

0,04
3

153

6a150

65

0,029
3

0,03

106

6a200

65

0,097

0,10
2

363

8a100

65

0,067

0,07

249

8a150

Dầm nắp
Chọn kích thước các dầm nắp :
Dn1 , Dn2 , Dn3 : ( 200x400 ) mm

Hình 2 . Mặt bằng bố trí dầm nắp (sơ đồ truyền tải)
1. Dầm Dn1
a. Tính cốt dọc


Trọng lượng bản thân dầm :
Do bản nắp
Sơ đồ tính :

Hình 3 . Sơ đồ tính dầm Dn1
= 63,54 kN.m
= 34,514 kN

Từ M tính

;
Với : b = 200 mm ;

;

h0 = h – a = 400 – 35 = 365 mm

Rb = 11,5 MPa ;Rs = Rsc = 260 MPa ;Rsw = 210 MPa

ξR = = = = = 0.583

αR = ξR(1-0,5ξR) = 0,583×(1-0,5×0,583) = 0,413


Kết quả tính tốn cốt thép theo bảng sau :
Tiết diện

Mơmen M

αm

ξ

Nhịp

63,54

0,207

0,235

As(tính)
mm2
759

As(chọn)
mm2
318

b. Tính cốt đai
Kiểm tra điều kiện bê tơng khơng bị phá hoại do ứng suất nén chính :
Q = 34,514 kN ≤ 0,3Rbbho = 0,3×11,5×0,2×0,365×103 = 251,85 kN
→ dầm thỏa điều kiện hạn chế và cần đặt cốt đai
Chọn cốt đai 6_asw = 28,27 mm2 , số nhánh n = 2 , khoảng cách giữa các đai
a = 200 mm
Kiểm tra khả năng chịu cắt với cốt đai đã bố trí :
qsw = = = = 48,06 kN/m
Chiều dài sơ bộ của vết nứt nghiêng
C* = = = 1 m
Ta có : C* ≥ 2ho = 0,73 m
→
Khả năng chịu cắt của cốt của cốt đai và bê tơng
Qu = + qswCo = + 48,06×0,73 = 83,1 kN
→ Q = 34,514 kN < Qu = 83,1 kN
Vậy cốt đai đã bố trí đủ khã năng chịu lực
2. Dầm Dn2
a. Tính cốt dọc
Trọng lượng bản thân dầm :

Do bản nắp


Sơ đồ tính :

Hình 4 . Sơ đồ tính dầm Dn1
= 35,5 kN.m
= 19,83 kN

Từ M tính

;
Với : b = 200 mm ;

;

h0 = h – a = 400 – 35 = 365 mm

Rb = 11,5 MPa ;Rs = Rsc = 260 MPa ;Rsw = 210 MPa
ξR = = = = = 0.583


αR = ξR(1-0,5ξR) = 0,583×(1-0,5×0,583) = 0,413
Kết quả tính tốn cốt thép theo bảng sau :
Tiết diện

Mơmen M

αm

ξ

Nhịp

35,5

0,116

0,123

As(tính)
mm2
399

As(chọn)
mm2
216

b. Tính cốt đai
Kiểm tra điều kiện bê tông không bị phá hoại do ứng suất nén chính :
Q = 19,38 kN ≤ 0,3Rbbho = 0,3×11,5×0,2×0,365×103 = 251,85 kN
→ dầm thỏa điều kiện hạn chế và cần đặt cốt đai
Chọn cốt đai 6_asw = 28,27 mm2 , số nhánh n = 2 , khoảng cách giữa các đai a
= 200 mm
Kiểm tra khả năng chịu cắt với cốt đai đã bố trí :
qsw = = = = 48,06 kN/m
Chiều dài sơ bộ của vết nứt nghiêng
C* = = = 1 m
Ta có : C* ≥ 2ho = 0,73 m
→
Khả năng chịu cắt của cốt của cốt đai và bê tông
Qu = + qswCo = + 48,06×0,73 = 83,1 kN
→ Q = 18,38 kN < Qu = 83,1 kN
Vậy cốt đai đã bố trí đủ khã năng chịu lực
3. Dầm Dn3
a. Tính cốt dọc
Trọng lượng bản thân dầm :

Do bản nắp

Sơ đồ tính :

Hình 5 . Sơ đồ tính dầm Dn3
Ta tính được :
Mgối = 20,55 kN.m ; Mnhịp = 12,34 kN.m ; Qmax = 18,9 kN ;
Từ M tính

;
Với : b = 200 mm ;

;

h0 = h – a = 400 – 35 = 365 mm

Rb = 11,5 MPa ;Rs = Rsc = 260 MPa ;Rsw = 210 MPa
ξR = = = = = 0.583

RB = 37,8 kN


αR = ξR(1-0,5ξR) = 0,583×(1-0,5×0,583) = 0,413
Kết quả tính tốn cốt thép theo bảng sau :
Tiết diện

Mơmen M

αm

ξ

Nhịp
Gối

12,34
20,55

0,04
0,0674

0,041
0,07

As(tính)
mm2
133
226

As(chọn)
mm2
212
214

b. Tính cốt đai
Kiểm tra điều kiện bê tông không bị phá hoại do ứng suất nén chính :
Q = 18,9 kN ≤ 0,3Rbbho = 0,3×11,5×0,2×0,365×103 = 251,85 kN
→ dầm thỏa điều kiện hạn chế và cần đặt cốt đai
Chọn cốt đai 6_asw = 28,27 mm2 , số nhánh n = 2 , khoảng cách giữa các đai a
= 200 mm
Kiểm tra khả năng chịu cắt với cốt đai đã bố trí :

qsw = = = = 48,06 kN/m
Chiều dài sơ bộ của vết nứt nghiêng
C* = = = 1 m
Ta có : C* ≥ 2ho = 0,73 m
→
Khả năng chịu cắt của cốt của cốt đai và bê tông
Qu = + qswCo = + 48,06×0,73 = 83,1 kN
→ Q = 18,9 kN < Qu = 83,1 kN
Vậy cốt đai đã bố trí đủ khã năng chịu lực
III.

Bản thành
Chọn chiều dày bản thành là hbt = 100 mm
Tải trọng tác dụng
- Áp lực nước
- Áp lực gió


Bản thành xem như là cấu kiện chịu uốn có sơ đồ tính và dạng tải trọng như
sau :
Các bản thành có L/h > 2; bản thuộc loại bản dầm, cắt một dẫy theo phương
cạnh h , có bề rộng b = 1m để tính, có sơ đồ tính như sau:

Hình 6 . Sơ đồ tính bản thành
Dùng phương pháp cơ học kết cấu để tính nội lực cho từng trường hợp tải,
kết quả được tóm tắt như sau :
- Tại gối :
- Tại nhịp (tính gần đúng)
Tính tốn cốt thép được tóm tắt trong bảng sau :
Từ M tính

;
Với : b = 1 m ;

;

h0 = h – a = 100 – 15 = 85 mm

Rb = 11,5 MPa ;Rs = Rsc = 210 MPa ;Rsw = 170 MPa
ξR = = = = = 0.583


αR = ξR(1-0,5ξR) = 0,583×(1-0,5×0,583) = 0,413
Kết quả tính tốn cốt thép theo bảng sau :
Tiết diện

Mơmen M

αm

ξ

Nhịp
Gối

1,388
3,087

0,0167
0,037

0,0168
0,038

IV.

As(tính)
mm2
78,42
176

As(chọn)
mm2
6a200
8a200

Bản đáy
Chọn chiều dày bản đáy hbd = 140 mm
Xác định tải trọng :
1. Tĩnh tãi
Tĩnh tãi gồm trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo :
- Lớp gạch men dày 10 mm
- Lớp vữa láng dày 20 mm
- Bản BTCT dày 140 mm
- Lớp vữa trát dày 15 mm
2. Hoạt tải
Hoạt tải của nước :
Hoạt tải sửa chửa :
3. Tổng tải trọng
4. Tính thép

Sơ đồ tính ơ bản đáy là ơ bản kê 4 cạnh, ngàm theo chu vi. Tính nội lực
và tính cốt thép được tóm tắt trong bảng sau
Từ M tính

;
Với : b = 1 m ;

;

h0 = h – a = 140 – 15 = 125 mm

Rb = 11,5 MPa ;Rs = Rsc = 260 MPa ;Rsw = 210 MPa


ξR = = = = = 0.583

αR = ξR(1-0,5ξR) = 0,583×(1-0,5×0,583) = 0,413
Kết quả tính tốn cốt thép theo bảng sau :
Tiết
diện

Mô men M = miql1l2 (kN.m)

Nhịp 1
Nhịp 2
Gối 1
Gối 2
V.

M=0,0204×20,263×4,8×5,8

=11,51
M=0,0142×20,263×4,8×5,8
=8,01
M=0,0468×20,263×4,8×5,8
=26,4
M=0,0325×20,263×4,8×5,8
=18,33

As(tính
)

As(chọn)

366,3

8a100

252

8a150

0,16

883

12a100

0,10
8

596

12a150

ho

αm

ξ

125

0,064

125

0,044
6

0,06
6
0,04
56

125

0,147

125

0,102

Dầm đáy
Chọn kích thước các dầm đáy :
Dd1 : (250x600) mm
Dd2; Dd3 : (250x500) mm


Hình 7 . Mặt bằng bố trí dầm đáy (sơ đồ truyền tải)
1. Dầm Dd1
a. Tính cốt dọc
Trọng lượng bản thân dầm :
Do bản đáy
Sơ đồ tính :


Hình 8 . Sơ đồ tính dầm Dd1
= 328,89 kN.m
= 174,51 kN

Từ M tính

;
Với : b = 250 mm ;

;

h0 = h – a = 600 – 40 = 560 mm

Rb = 11,5 MPa ;Rs = Rsc = 260 MPa ;Rsw = 210 MPa

ξR = = = = = 0.583

αR = ξR(1-0,5ξR) = 0,583×(1-0,5×0,583) = 0,413
Kết quả tính tốn cốt thép theo bảng sau :
Tiết diện

Mơmen M

αm

ξ

As(tính)
mm2

As(chọn)
mm2


Nhịp

328,89

0,365

0,48

2972

528

b. Tính cốt đai
Kiểm tra điều kiện bê tơng khơng bị phá hoại do ứng suất nén chính :
Q = 174,51 kN ≤ 0,3Rbbho = 0,3×11,5×0,25×0,56×103 = 483 kN
→ dầm thỏa điều kiện hạn chế và cần đặt cốt đai
Chọn cốt đai 8_asw = 50,27 mm2 , số nhánh n = 2 , khoảng cách giữa các đai a
= 150 mm
Kiểm tra khả năng chịu cắt với cốt đai đã bố trí :
qsw = = = = 114 kN/m
Chiều dài sơ bộ của vết nứt nghiêng
C* = = = 1,113 m
Ta có : ho = 0,56 ≤ C* ≤ 2ho = 1,12 m
→
Khả năng chịu cắt của cốt của cốt đai và bê tơng
Qu = + qswCo = + 114×1,113 = 253,67 kN
→ Q = 171,51 kN < Qu = 253,67 kN
Vậy cốt đai đã bố trí đủ khã năng chịu lực
2. Tính dầm Dd2
a. Tính cốt dọc
Trọng lượng bản thân dầm
Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo bản thành :
- Lớp gạch men dày 10 mm
- Lớp vữa láng dày 20 mm
- Bản BTCT dày 140 mm
- Lớp vữa trát dày 15 mm


- Tổng :
Do bản đáy
Sơ đồ tính

Hình 9 . Sơ đồ tính dầm Dd2
= 189,84 kN.m
= 104 kN
Từ M tính

;
Với : b = 250 mm ;

;

h0 = h – a = 500 – 40 = 460 mm

Rb = 11,5 MPa ;Rs = Rsc = 260 MPa ;Rsw = 210 MPa
ξR = = = = = 0.583

αR = ξR(1-0,5ξR) = 0,583×(1-0,5×0,583) = 0,413
Kết quả tính tốn cốt thép theo bảng sau :


Tiết diện

Mơmen M

αm

ξ

Nhịp

189,84

0,312

0,387

As(tính)
mm2
1968

As(chọn)
mm2
425

b. Tính cốt đai
Kiểm tra điều kiện bê tơng khơng bị phá hoại do ứng suất nén chính :
Q = 104 kN ≤ 0,3Rbbho = 0,3×11,5×0,25×0,46×103 = 396,75 kN
→ dầm thỏa điều kiện hạn chế và cần đặt cốt đai
Chọn cốt đai 8_asw = 50,27 mm2 , số nhánh n = 2 , khoảng cách giữa các đai a
= 150 mm
Kiểm tra khả năng chịu cắt với cốt đai đã bố trí :
qsw = = = = 114 kN/m
Chiều dài sơ bộ của vết nứt nghiêng
C* = = = 0,914 m
Ta có : ho = 0,46 ≤ C* ≤ 2ho = 0,92 m
→
Khả năng chịu cắt của cốt của cốt đai và bê tông
Qu = + qswCo = + 114×0,914 = 258,6 kN
→ Q = 104 kN < Qu = 258,6 kN
Vậy cốt đai đã bố trí đủ khã năng chịu lực

3. Tính dầm Dd3
a. Tính cốt dọc
Trọng lượng bản thân dầm
Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo bản thành :
- Lớp gạch men dày 10 mm
- Lớp vữa láng dày 20 mm
- Bản BTCT dày 140 mm


- Lớp vữa trát dày 15 mm
- Tổng :
Do bản đáy
Sơ đồ tính

Hình 10 . Sơ đồ tính dầm Dd3
Ta tính được :
Mgối = 107,46 kN.m ; Mnhịp = 65,47 kN.m ; Qmax = 98,38 kN ; RB = 196,76 kN
Từ M tính

;
Với : b = 250 mm ;

;

h0 = h – a = 500 – 40 = 460 mm

Rb = 11,5 MPa ;Rs = Rsc = 260 MPa ;Rsw = 210 MPa


ξR = = = = = 0.583

αR = ξR(1-0,5ξR) = 0,583×(1-0,5×0,583) = 0,413
Kết quả tính tốn cốt thép theo bảng sau :
Tiết diện

Mơmen M

αm

ξ

Nhịp
Gối

65,47
107,46

0,108
0,177

0,114
0,196

As(tính)
mm2
580
996

As(chọn)
mm2

220
322

b. Tính cốt đai
Kiểm tra điều kiện bê tông không bị phá hoại do ứng suất nén chính :
Q = 98,38 kN ≤ 0,3Rbbho = 0,3×11,5×0,25×0,46×103 = 396,75 kN
→ dầm thỏa điều kiện hạn chế và cần đặt cốt đai
Chọn cốt đai 8_asw = 50,27 mm2 , số nhánh n = 2 , khoảng cách giữa các đai a
= 150 mm
Kiểm tra khả năng chịu cắt với cốt đai đã bố trí :
qsw = = = = 114 kN/m
Chiều dài sơ bộ của vết nứt nghiêng
C* = = = 0,914 m
Ta có : ho = 0,46 ≤ C* ≤ 2ho = 0,92 m
→
Khả năng chịu cắt của cốt của cốt đai và bê tông
Qu = + qswCo = + 114×0,914 = 258,6 kN
→ Q = 98,38 kN < Qu = 258,6 kN
Vậy cốt đai đã bố trí đủ khã năng chịu lực
VI.

Cột


Tính cột giữa (tính gần đúng : xem cột chịu nén đúng tâm, bỏ qua moomen
do tải trọng gió). Chon tiết diện ngang của cột (400x400 mm), bố trí 625
(As = 2945,24 mm2 ).
Lực nén tác dụng lên cột :
Do dầm
Lực nén (kN)

Dn1
34,514

Dn3
37,8

D1
174,51

Do trọng lượng bản thân cột :
0,4×0,4×2,3×1,1×25 = 10,12 kN
Tổng :
N = 453,704 kN
Kiểm tra khả năng chịu lực của cột :
[N] = 0,4×0,4×11,5×103 + 260×103×2945,24×10-6 = 2604,76 kN

Dd3
196,76