Đề tài Thiết kế chung cư cao tầng Trường Thọ

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN HỒ NƯỚC MÁI Vẽ cấu tạo hồ nước - Mặt bằng bản nắp: - Mặt bằng bản đáy: - Mặt cắt hồ: Tính toán bản nắp Sơ đồ tính Chọn bề dày bản nắp: hbn = D = 0.81.4 m = 4045 ln = 5000mm hbn = Chọn chiều dày bản nắp là 10cm Tải trọng 2.1. Tĩnh tải: Cấu tạo gồm các lớp sau: BẢNG TÍNH TẢI TRỌNG BẢN THÂN BẢN NẮP Lớp vật liệu d g n g (m) (kg/m3) (kg/m2) Vữa lót dày 2 (cm) 0.03 1800 1.2 64.8 Đan BTCT dày 10 (cm) 0.1 2500 1.1 275 Vữa trát dày 1.5 (cm) 0.015 1800 1.2 32.4 Tổng cộng 372.2 2.2. Hoạt tải Người sửa chữa: p = 751.3 = 97.5 (kg/m2) Tổng tải trọng trên bản nắp: q = g + p = 372.2+97.5 = 469.7 (kg/m2) P = q l2 l1 = 469.765 = 14091 (kg) Xác định nội lực trong bản nắp Tỷ số giữa 2 cạnh bản nắp là: l2/l1 = 6/5 = 1.2 m31 = 0.0348 m32 = 0.0292 k32 = 0.082 Tra bảng trong tài liệu của thầy Vũ Mạnh Hùng: Mômen tại nhịp theo phương cạnh ngắn M1 = m31 P = 0.034814091 = 490.37 (kg.m). Mômen tại nhịp theo phương cạnh dài M2 = m32 P = 0.0292 14091 = 411.46 (kg.m). Mômen tại gối: MII = k32 P = 0.082 14091 = 1155.46 (kg.m). Tính cốt thép bản nắp - Thép trong bản được tính theo các công thức của cấu kiện chịu uốn tương tự như phần bản sàn. - Dùng bêtông mác 300 có Rn = 130 (kg/cm2), thép CI có Ra=2000 (kg/cm2) CII có Ra = 2600 (kg/cm2) - Giả thiết chọn a = 1.5cm - Chiều dày bản: h =10cm => ho = h – a = 10 – 1.5 = 8.5cm - Từ mômen ở nhịp, gối tính ra A = => tra bảng phụ lục 1-19 trong tài liệu “Sổ Tay Thực Hành Kết Cấu” thầy VŨ MẠNH HÙNG ta được: a = 1-Þ Fa = Thép ở nhịp theo phương cạnh ngắn: M1 = 490.37 (kg.m) A == = 0.052 a = 1 - = 1 - = 0.0534 Fa = = = 2.95 (cm2) Þ Chọn f 8 a130, Fa = 3.87 (cm2) m = = = 0.455 % Thép ở nhịp theo phương cạnh dài: M2 = 411.46 (kg.m) A = = = 0.0495 a = 1 - = 1 - = 0.051 Fa = = = 2.65 (cm2) Þ Chọn f 8 a180; Fa = 2.79 cm2 m = = = 0.349 % Thép ở gối theo phương cạnh ngắn: Đối với thép ở gối theo phương cạnh ngắn ta có thể bố trí thép mũ theo cấu tạo f6a200 Thép ở gối theo phương cạnh dài: MII = 1155.46 (kg.m) A === 0.139 a = 1 - = 1 - = 0.15 Fa = = = 7.8 (cm2) Þ Chọn f 12 a140 ; Fa= 8.08 cm2 m = = = 1.01 % Tính lỗ thăm hồ nước Xung quanh ta đặt thép gia cường sao cho: Fa thay thế bằng 1.2Fa bị cắt theo phương 6m, tại lổ thăm ta có 5f8 a130 (Fa = 0.503 cm2) bị cắt do đó Fa thay thế bằng 1.20.5035 = 3.018 cm2. Chọn Fa thay thế bằng 4f10 ( Fa = 3.14 cm2). Theo phương 5m ta cũng chọn 4f10 ( Fa = 3.14 cm2). Đoạn neo ¼ 6000mm = 1500mm. Tính thép dầm DN Sơ đồ tính: Dầm đơn giản Chọn tiết diện: DN = 200300mm Xác định tải trọng: - Trọng lượng bản thân: (kg/m) gd = 0.2(0.3 - 0.1)1.12500 = 110 (kg/m) Tải quy đổi tương đương: Tải trọng dạng hình tam giác. (với qs = 469.7 kg/m2) qtđ == = 1467.8 (kg/m) - Tổng tải tác dụng lên DN. q = qtđ + gd q = 1467.8+110 = 1577.8 (kg/m) - Xác định nội lực: M = (kg.m) M = = 4930.63 (kg.m) 6.3. Tính toán cốt thép: - Mnhịp = 4930.63 (kg.m) - Tiết diện bh = 2030cm - Chọn a = 4.5cm, ho = h – a = 40.5cm A === 0.27 g = 0.5(1+) = 0.5(1+) = 0.839 Fa = = = 8.53 (cm2) Chọn 3F20, Fa = 9.426 cm2 % = = = 1.78 % Chọn U = 15cm (cách đều) cho đầu dầm có chiều dài l/4 = 1.25m.trên đoạn còn lại ở giữa dầm có chiều dài l/2 = 2.5m, khoảng cách cốt đai là 25cm Tính bản thành hồ Sơ đồ tính - Chọn bản thành hồ dày 10cm - Sơ đồ tính của bản thành hồ là bản làm việc một phương do tỷ số giữa hai cạnh là: l2/l1 = 6 /2 = 3 >2 và 5/2 = 2. 5 > 2 (thỏa mãn điều kiện) - Do đó ta cắt một dải bản 1m để tính và có sơ đồ tính như hình vẽ sau: - Một đầu ngàm, một đầu khớp Xác định tải trọng - Bể nước có chiều cao 1.5m. - Tải trọng tác dụng lên bản thành bao gồm trọng lượng bản thân cộng với trọng lượng bản nắp truyền vào và áp lực nước, tải trọng gió. 2.1. Trọng lượng bản thân: STT Vật liệu d g n gtt (m) (kg/m3) (kg/m2) 1 Gạch Ceramic 0.01 2000 1.2 24 2 Vữa lót 0.03 1800 1.2 64.8 3 Lớp chống thấm 0.01 1800 1.2 21.6 4 Sàn BTCT 0.1 2500 1.1 275 5 Vữa trát 0.015 2000 1.2 36 Tổng cộng 473.9 (kg/m2) gbt = h..gtt (kg/m). gbt = 1.5473.9 = 710.85 (kg/m) 2.2. Trọng lượng do bản nắp truyền vào: - Đối với bản 61.5m chịu tải dạng hình thang: q = qs(1-2b2+b3) q = 469.7(1-20.06252+0.06253) = 1165.36 (kg/m) Với: b = = - Đối với bản 51.5m chịu tải dạng tam giác: q = (kg/m) q = (kg/m) - Tổng tải trọng: q1 = 710.85+1165.36 = 1876.21 (kg/m) q2=710.85+733.9=1444.75 (kg/m) 2.3. Áp lực nước: Áp lực nước phân bố trên bản thành dạng hình tam giác. Khi hồ chứa đầy nước thì giá trị áp lực nước tại đáy hồ là: p = n.g.h = 1.410001.5 = 2100 (kg/m2). 2.4. Áp lực gió: Áp lực gió lên thành bể có dạng hình thang. Nhưng do bể thấp (chỉ cao có 1.5m) nên sự chênh lệch về áp lực tại đáy và nắp bể không lớn lắm. Để đơn giản tính toán ta xem như áp lực gió có dạng phân bố đều với giá trị áp lực lấy tại điểm cao nhất của thành hồ. q = qc nBkC. Với các hệ số qc, n, k, C:được tra trong TCVN 2737-1995 ”TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG” - qc = 125 (kg/m2): áp lực gió tiêu chuẩn (vùng III ). - n : Hệ số vượt tải: n = 1,3. - B = 1m : Bề ngang của dải bản.  - k : hệ số thay đổi áp lực gió, ở độ cao 34.5m à k = 1.397 - C : Hệ số khí động : Gió đẩy C = +0.8 . Gió hút C = -0.6 . => q gió(đẩy ) = 1251.30.8 1.397 = 181.61 kg/m2 q gió(hút ) = 1251.3 0.6 1.397 = 136.21 kg/m2 Xác định nội lực và tính cốt thép Áp lực nước: Moment tại gối: Mg1 = Moment tại nhịp: Mn1 = Áp lực gió hút: Nguy hiểm là tải trọng gió hút - Moment tại gối: Mg2 = - Moment tại nhịp: Mn2 = - Moment tổng cộng: - Moment tại gối: Mg = Mg1+Mg2 = 315+38.31 = 353.31 (kg.m) - Moment tại nhịp: Mn = Mn1+Mn2 = 140.63+ 21.55 = 162.18 (kg.m) Tính thép: Dùng bêtông mác 300 có Rn = 130 (kg/cm2), thép CTI có Ra = 2600 (kg/cm2) Giả thiết: chọn a = 2cm Chiều dày bản h = 10cm à ho = h – a = 10 – 2 = 8cm Từ moment ở nhịp, gối tính ra A = => tra bảng phụ lục 1-19 trong tài liệu ”Sổ Tay Thực Hành Kết Cấu Công Trình” của thầy VŨ MẠNH HÙNG có được: a = 1 - Þ Fa = Thép ở nhịp: Mnh = 290.3 (kg.m) A = = = 0.01949 a = 1- = 1-= 0.0197 Fa = = = 0.788 (cm2) Þ Chọn f6 a200 (1.42 cm2) m = = = 0.0178 % Thép ở gối: Mnh = 353.31 (kg.m) A = = = 0.0425 a = 1- = 1-= 0.0434 Fa = = = 1.74 (cm2) Þ Chọn f8 a200 (2.52 cm2) m = = = 0.32 % Tính bản đáy Sơ đồ tính Sơ đồ tính của bản đáy là một bản kê 4 cạnh với kính thước 65m chịu tải trọng phân bố theo diện tích của bản thân bản đáy và áp lực nước. Xác định tải trọng 2.1. Tải trọng bản thân - Chọn chiều dày bản đáy là 14cm. - Cấu tạo gồm các lớp sau: BẢNG TÍNH TẢI TRỌNG BẢN THÂN BẢN ĐÁY Lớp vật liệu d g n g (m) (Kg/m3) (Kg/m2) Gạch Ceramic 0.01 2000 1.2 24 Vữa lót dày 2(cm) 0.02 1800 1.2 43.2 Lớp chống thấm dày 1(cm) 0.01 1800 1.2 21.16 Bản BTCT dày 12(cm) 0.14 2500 1.1 385 Vữa trát trần dày 1.5 (cm) 0.015 1800 1.2 32.4 Tổng cộng 507 2.2. Hoạt tải: - Hoạt tải của nước trong hồ: Khi hồ chứa đầy nước: ptc = n.g.h = 1.110001.5 = 1650 kg/m2 (với n = 1.1) - Tổng tải tác dụng trên bản đáy: = 507+1650 = 2157 kg/m2 - Người sửa chữa: p = 751.3 = 97.5 (kg/m2) - Nhưng khi có người sửa chữa thì trong hồ không có nước nên ta lấy: + Tổng tải trọng trên bản đáy: Þ P = l2 l1 = 215765 = 64710 kg l1,l2: chiều dài theo phương cạnh ngắn, cạnh dài của bản đáy (m) Xác định nội lực trong bản đáy - Nội lực được xác định theo sơ đồ đàn hồi - Bản đáy là bản ngàm 4 cạnh ( loại 9) có tỷ số giữa 2 cạnh là l2/l1 = 6/5 = 1.2 ô bản làm việc 2 phương - Tra bảng phụ lục 1-19 trong tài liệu “Sổ Tay Thực Hành Kết Cấu Công Trình” của thầy Vũ Mạnh Hùng Ta có : m91 = 0.0204 m92 = 0.0142 k91 = 0.0468 k92 = 0.0325 Moment nhịp: + M1 = m91P = 0.020464710 = 1320 (kg.m) + M2 = k92P = 0.014264710 = 918.88 (kg.m) Moment gối: + MI = k91P = 0.046864710 = 3028.4 (kg.m) + MII = k92P =0.032564710 = 2103 (kg.m) Tính cốt thép bản đáy - Thép trong bản được tính theo các công thức của cấu kiện chịu uốn tương tự như phần bản sàn . - Dùng bêtông mác 300 có Rn = 130 (kG/cm2), thép CI có Ra = 2000 (kG/cm2) - Giả thiết, chọn a =1.5cm CII có Ra = 2600 (kG/cm2) - Chiều dày bản: h =14cm Þ ho = h – a = 14 – 1.5 = 12.5cm - Từ moment ở nhịp, gối tính ra A = Þ g = 0.5(1+) Fa = BẢNG TÍNH TOÁN CỐT THÉP BẢN ĐÁY TT M (kg.m) A g Fat(cm2) m (%) Fac(cm2) m (%) Bố trí 1 M1 0.064985 0.966377 4.20285 0.336228 4.57 0.3656 f8 a110 2 M2 0.045237 0.976845 2.894341 0.231547 2.96 0.2368 f8 a170 3 MI 0.14909 0.918873 10.14085 0.811268 10.28 0.8224 f12 a110 4 MII 0.103532 0.945235 6.845675 0.547654 7.07 0.5656 f12a160 Tính dầm bản đáy Chọn tiết diện: D1 = 200400 mm D2 = 300600 mm D3 = 300700 mm Tính thép dầm DĐ2 1.1. Sơ đồ tính: Dầm đơn giản 1.2. Xác định tải trọng: - Trọng lượng bản thân: (kg/m) gd = 0.3(0.6 - 0.12)1.12500 = 396 (kg/m) Tải quy đổi tương đương: Tải trọng dạng hình tam giác. (với qs = 2157 kg/m2) qtđ == = 6740.63 (kg/m) - Tổng tải tác dụng lên DĐ2 q = qtđ + gd q = 6740.63+396 = 7136.63 (kg/m) - Xác định nội lực: M = = 22301.97 (kg.m) 1.3. Tính toán cốt thép: Mnhịp = 22.301 (t.m) - Tiết diện b.h = 3060cm - Chọn a = 4.5cm, ho = h – a = 40.5cm A === 0.167 g = 0.5(1+) = 0.5(1+) = 0.833 Fa = = = 17.6 (cm2) Chọn 5F22, Fa = 19.005cm % = = = 1.08 % Chọn U = 15cm (cách đều) cho đầu dầm có chiều dài l/4 = 1.25m. trên đoạn còn lại ở giữa dầm có chiều dài l/2 = 2.5m, khoảng cách cốt đai là 25cm Tính dầm DĐ1 Sơ đồ tính: Hai đầu ngàm 2.2. Xác định tải trọng: - Tải quy đổi tương đương: Tải trọng dạng hình tam giác (với qs = 2157 kg/m2) qtđ == = 3370.3 (kg/m) - Tải trọng bản thân dầm: gd1 = b.(h-hs).n. = 0.2(0.4 - 0.14)1.12500 = 154( kg/m) - Do bản thành và bản nắp truyền vào: q2 = 1444.75 (kg/m) - Tổng tải tác dụng lên DĐ1: q = qtđ + q2+ gd1 = 3370.3+1444.75+154 = 4969.06 (kg/m) 2.3. Xác định nội lực: Nội lực được giải từ phần mềm Sap: Tính toán cốt thép: Tính toán với Mômen nhịp: M = 5.18 (t.m) A === 0.15 g = 0.5(1+) = 0.5(1+ = 0.85 Fa = = = 6.42 (cm2) Chọn 2F22, Fa = 7.602 (cm2) % == = 1.04 % Tính toán với Mômen ở gối: M = 10.35 (t.m) A === 0.3 g = 0.5(1+) = 0.5(1+ = 0.82 Fa = == 13.3 (cm2) Chọn 3F24, Fa=13.572 (cm2) % == = 1.86 % Tính toán cốt thép ngang: Qmax = 12.42 t - Kiểm tra điều kiện hạn chế KoRnbho = 0.351302036.5 = 33215 kg < Q (thoả đk hạn chế) - Kiểm tra điều kiện tính toán Q < 0.6Rkbho= 0.6102036.5 = 4380 kg Q > 0.6Rkbho nên cần bố trí cốt đai dùng đai F6 fđ = 0.283 cm2 2 nhánh n = 2 Thép CI, Rad =1600 kg/m2 Utt = Radnfđ =160020.283= 12.5 cm Umax== = 32.18 cm Với: h = 40 cm chọn u = 15 cm cho toàn dầm Tính thép dầm DĐ3 3.1. Sơ đồ tính: Hai đầu ngàm 3.2. Xác định tải trọng: - Tải trọng tác dụng vào dầm DĐ3 có dạng 2 hình thang - Tải trọng dạng hình thang: qtđ = qsd(1-2b2+b3) qtđ = 2157(1-2x0.4172+0.4173) = 3908.13 (kg/m) Với : b == - Tải trọng bản thân của dầm DĐ3: gd = b.(h-hs).n.g = 0.3(0.7 - 0.14)1.12500 = 462 (kg/m) - Do bản thành và bản nắp truyền vào: q1 = 1876.21 (kg/m) - Tổng tải tác dụng lên dầm DĐ3 là: q = qtđ + gd+ q1 = 3908.13 + 462 + 1876.21 = 6246.34 (kg/m) 3.3. Xác định nội lực: Nội lực được giải từ phần mềm Sap: 3.4. Tính toán cốt thép: Tại gối: M = 18.75 (t.m) A = = = 0.112 g = 0.5( 1+) = 0.5( 1+) = 0.94 Fa = = = 11.71 (cm2) Chọn 3f24, Fa = 13.572 cm2 m = = = 0.69 % Tính Thép Nhịp: M = 9.38 (t.m) A = = = 0.056 g = 0.5(1+) = 0.5(1+) = 0.97 Fa = = = 5.68 cm2 Chọn 2f22, Fa = 7.602 cm2 m = = = 0.386 % Tính Cốt Thép Ngang: Qmax = 18.75 (t) - Kiểm tra điều kiện hạn chế KoRnbho= 0.351303065.5 = 89407.5 (kg) < Q (thoả đk hạn chế) - Kiểm tra điều kiện tính toán Q < 0.6Rkbho = 0.6103065.5 = 11790 (kg) Q > 0.6Rkbho nên cần bố trí cốt đai dùng đai F6 fđ = 0.283 cm2, 2 nhánh n = 2 - Thép CI, Rad = 1600 kg/m2 Utt = Radnfđ = 160020.283 = 26.52 cm Umax=== 102.966 cm Với h = 70cm chọn u = min(hd/3;<=30). Vậy chọn u = 20cm tại ¼ nhịp còn 2/4 chọn u = 25cm