CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN BỂ NƯỚC MÁI

1000



45

00



C1



C1



C2

C2



C1



2000



C1



`



7000



7000

1400



Hình 5.1. Kích thước bể nước mái

Bể nước có các thông số : a= 7 m, b=4.5 m, h=2 m.



5.2.

-



TÍNH TOÁN KẾT CẤU NẮP BỂ NƯỚC MÁI

5.2.1. Tiết diện sơ bộ

5.2.1.1.

Chiều dày bản nắp

Chọn sơ bộ chiều dày bản nắp tương tự như sàn:



61



Trong đó:



D = 0.8 ÷ 1.4 tùy vào loại sàn, chọn D =1

m = 40 ÷ 45 đối với sàn bản kê 4 cạnh, chọn m = 45

L là chiều dài của ô bản sàn theo phương cạnh ngắn



-



Vậy, chọn chiều dày bản nắp hb = 80(mm)

Bản nắp được đổ toàn khối, kích thước lỗ thăm 600x600 (mm)

5.2.1.2.



Tiết diện dầm nắp



DN1, DN2, DN3, DN4 (200 x 300) mm

DN1 (200X300)



DD1 (300x500)



DN2 (200x300)



DN4 (200x300)



DN3 (200x300)



DN2 (200x300)



4500



DN1 (200X300)



DD1 (300x500)



7000



7000



Hình 5.2. Mặt bằng bố trí dầm nắp

5.2.1.3.

Chiều dày bản thành

Bản thành bể nước chịu tải trọng do áp lực nước gây ra, áp lực gió tác động vào công

trình, bên cạnh đó còn phải đảm bảo yếu tố chống thấm và thi công. Từ những yếu tố trên nên

chọn chiều dày bản thành: hbt = 120(mm).

5.2.1.4.

Chiều dày bản đáy

- Chọn sơ bộ chiều dày bản đáy tương tự như sàn:



Trong đó:



D = 0.8 ÷ 1.4 tùy vào loại sàn, chọn D =1

m = 40 ÷ 45 đối với sàn bản kê 4 cạnh, chọn m =40

L là chiều dài của ô bản sàn theo phương cạnh ngắn



62



-



Chọn chiều dày bản đáy hb = 120 (mm)

5.2.1.5.

Tiết diện dầm đáy

Chọn sơ bộ kích thước dầm đáy như sau: DN1 tiết diện 300x400(mm); DD2, DD3,



-



DD4 tiết diện 250x400(mm)

DD1 (300x400)



DD2 (250x400)



DD3(250x400)



DD3(250x400)



DD3 (250x400)



DD2 (250x400)



4500



DD1 (300x400)



DD1 (300x400)



DD1 (300x400)



7000



7000



Hình 5.3 Mặt bằng bố trí dầm đáy

5.2.2. Tải trọng tác dụng lên bể nước mái

5.2.2.1.

Tải trọng tác dụng lên bản nắp

Tĩnh tải



•



Bảng 5.1. Tải trọng tĩnh tải tác động lên bản nắp

STT



Vật liệu



δi (mm)



1

2

3

•



γi (KN/m3)



Vữa lót

20

Bản BTCT

80

Vữa trát

15

Trọng lượng bản thân sàn:

Hoạt tải



20

25

18



gtc (KN/m2)



ni



gtt (KN/m2)



0.4

2

0.27

2.67



1.2

1.1

1.2

gs =



0.48

2.2

0.324

3.004



Giá trị của hoạt tải được tra theo tiêu chuẩn TCXDVN 2737 : 1995

Hoạt tải tiêu chuẩn pc:

Hệ số vượt tải n:

Hoạt tải tính toán p



tt



:



.



63



Tổng tải trọng tác dụng

q= gs+ ptt = 3.004+0.975 = 3.979 ( KN/m2)

5.2.2.2.Tải trọng tác dụng vào dầm nắp

Tải trọng tác dụng vào dầm DN1

Tải trọng bản thân: chọn dầm có tiết diện 200x300.

Gbt= 1.1x0.2x(0.3-0.08) x25= 1.21 (KN/m).

Tải trọng do bản nắp truyền vào có dạng tam giác có độ lớn:

qs,n=3.979x3.5/2 = 6.96 (KN/m).

Tổng tải trọng tác dụng lên dầm:

Tải phân bố đều



q = 1.21 (KN/m).



Tải hình hình thang q’ = 6.96 (KN/m).

Tải trọng tác dụng vào dầm DN2

Tải trọng bản thân: chọn dầm có tiết diện 200x300

Gbt= 1.1x0.2x(0.3-0.08) x25= 1.21 (KN/m).

Tải trọng do bản nắp truyền vào có dạng hình thang có độ lớn:

qs,n=3.979x3.5/2 = 6.96 (KN/m).

Tổng tải trọng tác dụng lên dầm:

Tải phân bố đều



q = 1.21 (KN/m).



Tải hình hình thang q’ = 6.96 (KN/m).

Tải trọng tác dụng vào dầm DN3

Tải trọng bản thân: chọn dầm có tiết diện 200x300

Gbt= 1.1x0.2x(0.3-0.08) x25= 1.21 (KN/m)

Tải trọng bản thân bản nắp truyền vào có dạng hình thang có độ lớn:

qs,n=2x3.979x3.5/2 = 13.92 (KN/m).

Tổng tải trọng tác dụng lên dầm:

Tải phân bố đều q = 1.21 (KN/m)

Tải phân bố hình thang q’ = 13.92 (KN/m).

Tải trọng tác dụng vào dầm DN4

Tải trọng bản thân: chọn dầm có tiết diện 200x300

Gbt= 1.1x0.2x(0.3-0.08) x25= 1.21 (KN/m)

Tải trọng bản thân bản nắp truyền vào có dạng hình thang có độ lớn:



64



qs,n=2x3.979x3.5/2 = 13.92 (KN/m).

Tổng tải trọng tác dụng lên dầm:

Tải phân bố đều q = 1.21 (KN/m)

Tải phân bố hình thang q’ = 13.92 (KN/m).

Sơ đồ truyền tải vào dầm đáy:

DN1 (200x300)



7000



DN2 (200x300)



DN1 (200x300)



DN2 (300x300)



DN2 (400x300)



DN3 (200x300)



DN2 (200x300)



4500



DN1 (200x300)



DN1 (200x300)

7000



Hình 5.4 Sơ đồ truyền tải lên dầm bản nắp



-



5.2.2.3.

Tải trọng tác dụng lên bản thành

Tải trọng tác dụng lên bản thành gồm có:

Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo bản thành



-



Hoạt tải (áp lực nước)



-



Tải trọng gió: tải trọng gió tác dụng lên bản thành xét trường hợp nguy hiểm nhất là gió

hút (có phương cùng chiều áp lực nước)



65



-



Để đơn giản trong tính toán, bỏ qua trọng lượng bản thân bản thành vì trọng lượng bản

thân của bản thành chỉ gây áp lực nén trong bản thành, xem bản thành như cấu kiện

chịu uốn, chỉ chịu tác động theo phương ngang bao gồm áp lực nước và gió hút.



Áp lực nước



-



Vậy, áp lực nước tại đáy bể có giá trị: pn = 22 (KN/m2)



Gió hút:



Trong đó:

•

•



n - Hệ số vượt tải: n = 1.2

Wo - Giá trị của áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng áp lực gió theo địa danh

hành chính (Phụ lục E): Công trình xây dựng tại nội thành TP.HCM thuộc vùng



•



áp lực gió II.A địa hình B nên có giá trị áp lực gió W0 = 0.83(kN/m2)

k - hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao lấy theo bảng 5

TCXDVN 2737 : 1995. Cao trình đỉnh bể nước +59.3(m), địa hình dạng B, nội



•



•



suy ta có giá trị k = 1.83

c’- Hệ số khí động lấy theo bảng 6: c’ = 0.6



Vậy, áp lực gió hút có giá trị: W = 0.82(KN//m²)

5.2.2.4.

Tải trọng tác dụng bản đáy

Tĩnh tải

Bảng 5.2 Các lớp cấu tạo đáy bể nước



ST

T

1

2

3

4



3



Vật liệu



δi (mm)



γi (KN/m )



Gạch ceramic dày 20cm

Lớp chống thấm dày 1.5cm

Bản BTCT dày 15cm

Vữa trát dày 1.5 cm



20

15

120

20



20

18

25

18



gtc

(KN/m2)

0.4

0.27

3

0.36



ni



gtt (KN/m2)



1.1

1.2

1.1

1.2



0.44

0.324

3.3

0.432



66



Trọng lượng bản thân sàn:

•

-



4.03



gs =



4.496



Hoạt tải

Áp lực nước:



5.2.2.5.Tải trọng tác dụng dầm đáy

Tải trọng tác dụng lên dầm DD1 (300x400)mm

Tải trọng bản thân: chọn dầm có tiết diện 300x400 mm

Gbt= 1.1x0.3x(0.4 – 0.12)x25= 3.13 (KN/m).

Do trọng lượng thành hồ tác dụng vào: thành hồ dày 0.12m, thành hồ cao 2m:

gthanh = 1.1x0.12x2x25= 6.6 (KN/m).

Tải trọng do nước và trọng bản thân bản đáy truyền vào có dạng tam giác có độ

lớn:

qs,n=3.5*4.496/2 =7.868 (KN/m).

Tải trọng do nước truyền vào có dạng hình thang có độ lớn:

qs,n=3.5*22/2 =38.5 (KN/m).

Tải trọng tác dụng lên dầm DD2 (250x400)mm

Tải trọng bản thân: chọn dầm có tiết diện 250x400 mm

Gbt= 1.1x0.25x(0.4 – 0.12)x25= 1.93 (KN/m).

Do trọng lượng thành hồ tác dụng vào: thành hồ dày 0.12m, thành hồ cao 2m:

gthanh = 1.1x0.12x2x25= 6.6 (KN/m).

Tải trọng do bản thân bản đáy truyền vào có dạng hình thang có độ lớn:

qs,n=3.5*4.496/2 =7.868 (KN/m).

Tải trọng do nước truyền vào có dạng hình thang có độ lớn:

qs,n=3.5*22/2 =38.5 (KN/m).

Tải trọng tác dụng lên dầm DD3 (250x400)mm

Tải trọng bản thân: chọn dầm có tiết diện 250x400 mm

Gbt= 1.1x0.25x(0.4 – 0.12)x25= 1.93 (KN/m).

Tải trọng bản thân bản đáy truyền vào có dạng hình thang có độ lớn:

qs,n=3.5*4.496 =15.76 (KN/m).



67



Tải trọng do nước truyền vào có dạng hình thang có độ lớn:

qs,n=3.5*22=77 (KN/m).

Tải trọng tác dụng lên dầm DD4 (250x400)mm

Tải trọng bản thân: chọn dầm có tiết diện 250x400 mm

Gbt= 1.1x0.25x(0.4 – 0.12)x25= 1.93 (KN/m).

Tải trọng bản thân bản đáy truyền vào có dạng hình thang có độ lớn:

qs,n=3.5*4.496 =15.76 (KN/m).

Tải trọng do nước và trọng bản thân bản đáy truyền vào có dạng hình thang có độ

lớn:

qs,n=3.5*22=77 (KN/m).

Sơ đồ truyền tải vào dầm đáy

DN1 (300x400)



7000



DD2 (250x400)



DN1 (300x400)



DD3(250x400)



DD3 (250x400)



DD3 (250x400)



DD2 (250x400)



4500



DN1 (300x400)



DN1 (300x400)

7000



Hình 5.5 Sơ đồ truyền tải bản đáy vào dầm đáy



•



5.2.3. Tính toán nội lực và bố trí cốt thép

5.2.3.1.

Bản nắp

Sơ đồ tính và nội lực:

-



Xét tỉ số giữa



- Xét tỉ số

, bản làm việc theo 2 phương.

 Các ô bản làm việc theo sơ đồ số 9



68



MI



L1



M1

MII



M2



MII



MI



L2



Hình 5.6 Sơ đồ tính ô sàn bản kê 4 cạnh



-



Tỷ số



tra bảng có



Tải trọng tác dụng:

Tính toán ô bản theo sơ đồ đàn hồi

Momen nhịp và gối :

+ Momen dương lớn nhất ở nhịp ô bản :



+ Momen âm lớn nhất ở biên ô bản.:



Tỉ sô

→ Tra bảng ta được:

m91= 0.0208,



m92= 0.0126



k91= 0.0474,



k92= 0.0287



P= q x l1 x l2 = 3.979 x 4.5 x 3.5 = 62.67 (KN)

-



Moment dương lớn nhất giữa bản:

M1= m91 x P= 0.0208 x 62.67 = 1.302 (KNm/m)

M2= m92 x P= 0.0126 x 62.67 = 0.789(KNm/m)



-



Moment âm lớn nhất trên gối:

MI= k91 x P= 0.0474 x 62.67 = 2.973 (KNm/m



69



MII= k92 x P= 0.0287 x 62.67 = 1.8 (KNm/m)

•



Tính toán cốt thép

- Áp dụng công thức tính toán:

b =1000 (mm), a= 20 (mm)

ho = h – a = 80 - 20=60 (mm)



-



Hàm lượng cốt thép: cốt thép tính toán ra được và hàm lượng bố trí thì phải thỏa

điều kiện sau:



Trong đó:



•



µmin tỷ lệ cốt thép tối thiểu, thường lấy µmin = 0.1%



•



µmax tỷ lệ cốt thép tối đa

Bảng 5.3. Cốt thép bản nắp bể nước



VỊ TRÍ



MOMEN (KNm)



α



ε



As (cm2/m)



Μ (%)



As (cm2/m)



M1

M2

MI

MII



1.302

0.789

2.973

1.8



0.025

0.015

0.057

0.034



0.025

0.015

0.059

0.035



0.97

0.58

2.28

1.35



0.16

0.10

0.38

0.23



Ф8a200(2.52)

Ф8a200(2.52)

Ф8a200(2.52)

Ф8a200(2.52)



5.2.3.2.



Bản thành



Sơ đồ tính



70



-



Bản thành có tỷ số giữa cạnh dài trên cạnh ngắn:



-



Vậy bản thành thuộc loại bản làm việc 1 phương, sơ đồ tính của bản như sau:

• Tính toán nội lực theo phương thẳng đứng:

Cắt một dãy bản có chiều rộng 1m để tính. Sơ đồ tính như hình vẽ:



p = 22 KN/m 2



2



W = 0.82 KN/m



Hình 5.7 Sơ đồ tính bản thành

•



Tính toán nội lực và cốt thép cho bản thành



Momen lớn nhất tại gối :



Momen lớn nhất ở bụng:



•



Tính toán cốt thép

- Chọn a = 20(mm)

ho = 120 – 20 = 100(mm)

-



Áp dụng công thức tính toán:



αm =



;



; As =



( cm2 /m) .



Bảng 5.4 Kết quả tính toán cốt thép thành bể



71