Đang tải... (xem toàn văn)
kết cấu hồ nước
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001 CHƯƠNG 3 : KẾT CẤU HỒ NƯỚC A /. TÍNH BẢN : 1) Bản đáy hồ nước : Chọn chiều dày bản đáy là 12 cm để thiết kế . a/ Tải trọng : • Tónh tải : STT Vật liệu Chiều dày (m) γ (KG/cm 2 ) n Tónh tải tính toán (KG/m 2 ) 1 Lớp gạch men 0.01 20 (KG/cm 2 ) 1.1 22 2 Lớp vữa lót 0.02 1800 (KG/m 3 ) 1.2 44 3 Lớp chống thấm 0.01 20 (KG/m 2 ) 1.1 22 4 Bản đáy BTCT 0.12 2500 (KG/m 3 ) 1.1 330 5 Lớp vữa trát 0.01 1800 (KG/m 3 ) 1.2 22 Tổng cộng 0.16 g tt = 440 * Hoạt tải : tải trọng do bơm nước ( cao 2 m ) p tt = n × γ × h = 1 × 1000 × 2 = 2000 (KG/m 2 ) * Tổng tải trọng tác dụng lên bản đáy : q t t = p tt + g tt = 2000 + 440 = 2440 (KG/m 2 ) b/ Sơ đồ tính : Bản làm việc theo 2 phương 2 1 l l = 4.8 3.3 = 1.45 < 2 . Tính toán theo sơ đồ dàn hồi với bản đơn .Tra bảng các hệ số ứng với sơ đồ 9 ( bản ngàm 4 cạnh ). PHẦN KẾT CẤU – Chương 3 : HỒ NƯỚC Trang 17 DĐ1 D Đ 2 C1 B1 2 3 6600 4 8 0 0 Cột 300x300 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001 c/ Nội lực : Tính toán các ô bản theo sơ đồ đàn hồi ; tra bảng các hệ số m 91 ;m 92 ; k 91 ; k 92 M 1 = m 91 × q S × l 1 × l 2 ; M 2 = m 92 × q S × l 1 × l 2 M I = k 91 × q S × l 1 × l 2 ; M II = k 92 × q S × l 1 × l 2 Giả thiết : a bv = 2 cm ; → h o = 10 cm . Các công thức tính toán : A = 2 o M Rn b h× × ; γ = 0.5 × (1+ 1 2A− ) o M Fa Ra h γ = × × ; µ % o Fa b h = × với thép AII : Ra = 2700 (KG/cm 2 ) Bêtông mác 300 : Rn = 130 (KG/cm 2 ) C.dài Hệ số Phương 1 Phương 2 l 1 m L 2 M M 91 m 92 K 91 K 92 M 1 Kg.m M I kg.m M 2 kg.m M II kg.m 3.3 4.8 1.45 0.021 0.010 0.047 0.022 812 1817 387 850 d/ Tính thép : Vò trí M Kg. m h o cm A γ Fa (cm 2 ) Chọn Fa chọn (cm 2 ) µ% P.ngắn Gối 1817 10 0.140 0.924 7.28 φ10 a100 7.85 0.785 Nhòp 812 10 0.062 0.968 3.11 φ8 a150 3.35 0.335 P.dài Gối 850 10 0.065 0.966 3.26 φ8 a150 3.35 0.335 Nhòp 387 10 0.030 0.985 1.46 φ8 a200 2.50 0.250 e/ Kiểm tra nứt ở bản đáy : Theo TCVN 5574 – 1991 : • Cấp chống nứt cấp 3 : a gh = 0.25 mm. • Khi tính với tải trọng dài hạn giảm đi 0.05 mm nên a gh = 0.20 mm • Kiểm tra nứt theo điều kiện : a n ≤ a gh Với : a n = K × C × η × a a E σ ( 70 – 20×P ) 3 d K : hệ số phụ thuộc loại cấu kiện ; cấu kiện uốn K = 1. C : hệ số kể đến tác dụng của tải trọng dài hạn C = 1.5 η : phụ thuộc tính chất bề mặt của cốt thép, thép thanh tròn trơn η=1.3 ; thép có gân η = 1 E a : 2.1 × 10 6 (KG/cm 2 ) . σ a = 1 tc M Fa Z× = 0 ( . ) tc M Fa h γ ; M tc = M tt × 0.907 tc tt tt q M q = ; Z 1 = γ × h o P = 100 µ d : đường kính cốt thép chòu lực . PHẦN KẾT CẤU – Chương 3 : HỒ NƯỚC Trang 18 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001 Vậy : a n = 3 6 1 1.5 1 (70 20 100 ) 2.1 10 a d σ µ × × − × × BẢNG KIỂM TRA NỨT ĐÁY HỒ Vò trí M tc Kgm H o C m Fa Cm 2 A γ Z 1 (cm) σ a KG/cm 2 100µ a n (mm) Pngắn Gối 1648 10 7.85 0.127 0.932 9.32 2253 0.785 0.126 Nhòp 736 10 3.35 0.057 0.971 9.71 2263 0.335 0.136 P.dài Gối 771 10 3.35 0.059 0.970 9.70 2373 0.335 0.136 Nhòp 351 10 2.50 0.027 0.986 9.86 1424 0.250 0.172 Ta thấy a n < a gh nên đáy hồ thỏa mãn điều kiện về khe nứt . 2) Tính bản thành hồ : Chọn chiều dày thành bản hồ là 12 cm để thiết kế . a/ Tải trọng : • p lực nước phân bố hình tam giác . p lực nước lớn nhất ở đáy hồ : q n tt = n×γ×h = 1.1×1000× 2 = 2200 (KG/cm 2 ) • Tải trọng gió : xem gió tác dụng phân bố đều lên thành hồ . Xem gió tác dụng phân bố đều lên thành hồ : Gió đẩy q đẩy tt = 160 (KG/m 2 ) Gió hút q hút tt = 120 (KG/m 2 ) b/ Sơ đồ tính : Bản làm việc theo kiểu bản một phương với 2 1 4.8 2.4 2 l l = = > 2 ; vì vậy cắt một dãy có bề rộng 1 m theo phương cạnh ngắn để tính . Sơ đồ tính : dầm một đầu ngàm , một đầu khớp chòu tải phân bố tam giác . Các trường hợp tác dụng của tải trọng lên thành hồ : Hồ đầy nước , không có gió . Hồ đầy nước có gió đẩy . Hồ đầy nước, có gió hút . Hồ không có nước , có gió đẩy (hút) . Tải trọng gió nhỏ hơn nhiều so với áp lực của nước lên thành hồ , ta thấy trường hợp nguy hiểm nhất cho thành hồ là : Hồ đầy nước + gió hút . PHẦN KẾT CẤU – Chương 3 : HỒ NƯỚC Trang 19 nhòp 2 m M p=2 (T/m) q=0.12 (T/m) M g ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001 c/ Nội lực : Mg = -0.59 (T.m) = - 59000 (KG.cm) Mnhòp = 0.273 (T.m) = 27300 (KG.cm) d/ . Tính thép : Moment gối lớn nên dùng Mg để tính cốt thép cho thành bể ; dự kiến đặt thép 2 lớp chòu cả Mnhòp (thiên về an toàn) để dễ thi công và chòu Mg theo chiều ngược lại khi hồ không có nước . M (KGcm) Ho (cm) A γ Fa (cm 2 ) Chọn Fa chọn (cm 2 ) µ% 59000 10 0.045 0.976 2.239 φ8 a250 2.50 0.25 Kiểm tra khe nứt : M tc KGcm Ho Cm Fa (cm 2 ) A γ Z 1 (cm) σ a (kg/cm 2 ) 100 µ d (mm) a n (mm) 53513 10 2.50 0.045 0.976 9.76 2193 0.25 8 0.2 Ta thấy a n < a gh nên thành hồ thỏa mãn điều kiện về khe nứt . 3) Tính bản nắp hồ : Chọn bề dày bản nắp là 8 cm để thiết kế . a/ Kích thước : b/ Tải trọng : Trọng lượng bản thân nắp hồ : g tt = 1.1 × 0.08 × 2500 = 220 (KG/m 2 ) PHẦN KẾT CẤU – Chương 3 : HỒ NƯỚC Trang 20 DN C1 B1 2 3 6600 4800 Cột 300x300 DN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001 Hoạt tải sửa chữa : p tt = 1.3 × 75 = 97.5 (KG/m 2 ) ⇒ tải trọng tổng cộng tác dụng lên nắp : q tt = 220 + 97.5 = 317.5 (KG/m 2 ) c/ Sơ đồ tính : Bản làm việc theo 2 phương : 2 1 6.6 1.375 4.8 l l = = < 2; tính toán theo sơ đồ đàn hồi với bản đơn , các hệ số tra bảng với sơ đồ 9 m 91 ;m 92 ; k 91 ; k 92 M 1 = m 91 × q S × l 1 × l 2 ; M 2 = m 92 × q S × l 1 × l 2 M I = k 91 × q S × l 1 × l 2 ; M II = k 92 × q S × l 1 × l 2 Giả thiết : a bv = 1.5 cm ; → h o = 6.5 cm . Các công thức tính toán : A = 2 o M Rn b h× × ; γ = 0.5 × (1+ 1 2A− ) o M Fa Ra h γ = × × ; µ % o Fa b h = × với thép AII : Ra = 2700 (KG/cm 2 ) Bêtông mác 300 : Rn = 130 (KG/cm 2 ) C.dài Hệ số Phương 1 Phương 2 l 1 m L 2 M m 91 m 92 K 91 k 92 M 1 KG.m M I KG.m M 2 KG.m M II KG.m 4.8 6.6 1.37 0.021 0.011 0.047 0.025 211 473 111 252 d/ Tính thép : Vò trí M KGm h o cm A γ Fa (cm 2 ) Chọn Fa chọn (cm 2 ) µ% Cạnh Ngắn Gối 473 6.5 0.086 0.955 2.82 φ8 a150 3.35 0.52 Nhòp 211 6.5 0.038 0.980 1.23 φ8 a150 3.35 0.52 Cạnh Dài Gối 252 6.5 0.046 0.976 1.47 φ8 a150 3.35 0.52 Nhòp 111 6.5 0.020 0.989 0.64 φ8 a200 2.51 0.39 B/ TÍNH HỆ ĐÀ : 1/ Tính hệ đà nắp : chọn sơ bộ tiết diện đà PHẦN KẾT CẤU – Chương 3 : HỒ NƯỚC Trang 21 ĐN2 (200×350) ĐN1(200×300) Đ N 1 ( 2 0 0 × 3 0 0 ) C1 B1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001 ĐN2 (200×350) Tải trọng phân bố lên các đà nắp = tải trọng phân bố từ bản nắp q tt = 317.5 (KG/m 2 ) và trọng lượng bản thân đà . • ĐN1(200×300):q= 5 4.8 317.5 8 2 + 1.1×0.2×(0.3-0.08)×2500 = 597.25 KG/m • ĐN2(200×350):q’= 4.8 317.5 2 × 0.784 + 1.1×0.2×(0.35-0.08)×2500=745.41KG/m ĐN2 (200 × 350) : tính theo cấu kiện chòu uốn hình chữ nhật . Thép nhòp :chọn thử : a = 4 (cm) M KG.m B (cm) Ho (cm) A γ Fa (cm 2 ) Chọn Thép Fachọn (cm 2 ) µ% a tk (cm) PHẦN KẾT CẤU – Chương 3 : HỒ NƯỚC Trang 22 2460(kg) Mmax=4059.71(kg.m) Q 6600 M q=745.41(KG/m) Biểu đồ nội lực ĐN2 (200×350) 1433(kg) Mmax=1720.5(kg.m) Q 4800 M q=597.25(KG/m) Biểu đồ nội lực ĐN1 (200×300) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001 4059.7 20 31 0.162 0.911 4.23 4φ12 4.524 0.729 2.9 Thép gối : lấy 30% thép nhòp để bố trí = 0.3 × 4.524 = 1.357 (cm 2 ) Chọn 2 φ10 ( Fa = 1.57 cm 2 ) . Thép đai : Q = 2460 (kg) K 1 R k bh o = 0.6×10 ×20×27 = 3240 (kg) K o Rnbh o = 0.35×130×20×27 = 24570 (kg) Q < K 1 R k bh o ⇒ không cần tính cốt đai ; chọn theo cấu tạo . Đoạn đầu dầm : chọn φ6 a150 , đai 2 nhánh . Đoạn cuối dầm : chọn φ6 a200, đai 2 nhánh . ĐN1 (200 × 300) : tính theo cấu kiện chòu uốn tiết diện hình chử nhật Thép nhòp :chọn thử : a = 4 (cm) M KG.m B (cm) ho (cm) A γ Fa (cm 2 ) Chọn Thép Fachọn (cm 2 ) µ% a tk (cm) 1720.5 20 26 0.098 0.948 2.01 2 φ12 2.262 0.435 2.9 Thép gối : lấy 30% thép nhòp để bố trí = 0.3 × 2.262 = 0.786 (cm 2 ) Chọn 2 φ10 ( Fa = 1.57 cm 2 ) . Thép đai : Q = 1433.76 (kg) K 1 R k bh o = 0.6×10 ×20×27 = 3240 (kg) K o Rnbh o = 0.35×130×20×27 = 24570 (kg) Q < K 1 R k bh o ⇒ không cần tính cốt đai ; chọn theo cấu tạo . Đoạn đầu dầm : chọn φ6 a150 , đai 2 nhánh . Đoạn cuối dầm : chọn φ6 a200, đai 2 nhánh . 2/ Tính hệ đà đáy : hệ đà đáy được tính như hệ dầm giao nhau tựa trên các cột . Sơ đồ tính như sau PHẦN KẾT CẤU – Chương 3 : HỒ NƯỚC Trang 23 ĐĐ 2 V a ù c h Vách 4.8m 6.6 m ĐĐ1 ĐĐ 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001 * Chọn sơ bộ kích thước tiết diện các đà đáy hồ : ĐĐ 1 : chọn (b×h) = (0.4× 0.6) m ĐĐ 2 : chọn (b×h) = ( 0.3 × 0.5) m * Xác đònh tải trọng truyền lên các ĐĐ : ĐĐ 2 : tải trọng phân bố từ bản đáy và trọng lượng bản thân đà q 2 = 2440×3.3×0.808 + 1.1×0.3×(0.5 – 0.12)×2500 = 6820 (KG/m) ĐĐ 1 : tải trọng phân bố từ bản đáy + TLBT đà + trọng lượng thành hồ+ trọng lượng do ĐĐ2 truyền lên P = 19641 (kg) q 1 = 2440× 5 8 × 3.3 2 + 1.1×0.4×(0.6 – 0.12)×2500 + 0.2×2×2500 = 4044 (KG/m) P = 19641 (kg) * Xác đònh nội lực trong các các đà đáy : ĐĐ 2 : có q 2 = 6820 (KG/m) * Tính cốt thép cho ĐĐ 2 : dùng thép CIII có Ra = 3400 (KG/cm 2 ); bêtông mác 300 có R n = 130 (KG/cm 2 ), R k =10 (KG/cm 2 );thép đai AII Ra= 2700 (KG/cm 2 ) Thép dọc : M > 0 tính theo tiết diện chữ T Giả thiết : h o = 50 – 6 = 44 cm . Xác đònh bề rộng cánh b c : b c = b + 2C 1 Với : C 1 = min { 1 2 l o ; 1 6 l ; 9h c } = min {225cm; 80 cm; 108 cm} ⇒ chọn C 1 = 80 cm ⇒ bề rộng cánh b c = 30 + 80 = 110 (cm) . Xác đònh vò trí trục trung hòa : M c = R n ×b c ×h c ×(h 0 – 1 2 h c ) = 130×110×12× (44 - 1 2 12) = 6520800 (KG.cm) PHẦN KẾT CẤU – Chương 3 : HỒ NƯỚC Trang 24 16368(kg) Mmax=19641.6(kg.m) Q 4800 M q=6820(KG/m) Biểu đồ nội lực ĐĐ2 (300×500) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001 Ta thấy : M max = 1964100 (KG.cm) < M c ; như vậy trục trung hòa đi qua cánh . Tính : A = 2 2 0 1964100 130 110 44 n c M R b h = × × × × = 0.071 ⇒ γ = 0.963 Fa = 0 1964100 3400 0.963 44 a M R h γ = × × × × = 13.63 (cm 2 ) Chọn 4φ18 + 2φ16 có Fa = 14.2 (cm 2 ) ⇒ 0 100 % a F b h µ × = = × 1.029 So sánh với µ max = 0 0.68 130 2.6% 3400 n a R R α × × = = > µ % =1.029 > µ min Kiểm tra lại :h o = 50 – 4.9 = 45.1 (cm) > h o giả thiết : thỏa . Khoảng cách giữa 2 cốt thép : @ = 30 2 2 1.8 4 3 − × − × = 6.27 (cm) Diện tích cốt giá > 0.1%×b×h o = 0.1%×30×45.1= 1.353 (cm 2 ) ⇒ chọn 2φ12 ( Fa = 2.26 cm 2 ) làm cốt giá . Tính cốt đai : Kiểm tra các điều kiện hạn chế : K 1 ×R k ×b×h o = 0.6×10×30×45.1= 8118 (KG) K o ×R n ×b×h o = 0.35×130×30×45.1= 61562 (KG) Mà: K 1 ×R k ×b×h o < Q = 16368 (KG) < K o ×R n ×b×h o : nên cần phải tính cốt đai Lực cốt đai phải chòu : q đ = 2 2 2 2 0 16368 8 8 10 30 45.1 k Q R bh x x x = = 54.88 (KG/cm) Chọn đai φ6 với f đ = 0.283 cm 2 , đai 2 nhánh: n = 2; R = 2700 (KG/cm 2 ) Khoảng cách tính toán: U t = 2700 2 0.283 54.88 ad d d R n f q × × × × = = 27.85 cm. Khoảng cách tối đa giữa hai cốt đai : U max = Q bhR k 2 0 5.1 = 2 1.5 10 30 45.1 16368 x x x = 55.9 cm Khoảng cách cấu tạo của cốt đai : Với h = 50cm, U ct ≤ = cm cm h 30 16 3 Chọn U = U ct = 15cm Tính lại : q đ = . . 2700 2 0.283 15 ad d R n f U × × = = 101.9 (KG/cm) Khả năng chòu lực cốt đai và bê tông: Q đb = 2 2 0 8 8 10 30 45.1 101.9 k d R b h q× × × = × × × × =22303 (KG) PHẦN KẾT CẤU – Chương 3 : HỒ NƯỚC Trang 25 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001 Q = 16368 (KG) < Q đb Như vậy, cốt đai và bê tông đủ khả năng chòu lực cắt, không tính cốt xiên. Đặt cốt đai φ6 với U = 15 cm trong đoạn 1 1.2 4 l m= gần gối tựa. Nếu kể cả đoạn dầm kê lên gối thì đoạn đặt đai dày là 1.2 + 0.3 = 1.5m. Trong đoạn giữa dầm cốt đai được đặt với φ6a250. ĐĐ 1 : có q 1 = 4044 (KG/m) và P = 19641 (KG) Tương tự DĐ1 có : M = 54427 (KG.m) và Q = 23166 (KG) * Tính cốt thép cho ĐĐ 1: dùng thép CIII có Ra = 3400 (KG/cm 2 ); bêtông mác 300 có R n = 130 (KG/cm 2 ), R k =10 (KG/cm 2 );thép đai AII Ra= 2700 (KG/cm 2 ) Thép dọc : tính theo cấu kiện chòu uốn tiết diện chữ nhật (400×600) Lấy chiều dày lớp bảo vệ là 2 cm ; giả thiết a =6 (cm) ⇒ h o = 54 (cm) Tính A = 2 2 0 5442700 0.359 130 40 54 n M R b h = = × × × × ⇒ γ = 0.766 Fa = 0 5442700 3400 0.766 54 a M R h γ = = × × × × 38.7 (cm 2 ) Chọn 4φ28 + 4φ22 ( Fa = 39.84 cm 2 ) ⇒ µ min < 0 100 % Fa b h µ × = = × 1.81 < µ max Kiểm tra lại:h o =60 – 6.05 =53.95(cm) xấp xỉ h o giả thiết : chấp nhận được. Khoảng cách giữa 2 cốt thép : @ = 40 2 2 2.8 4 3 − × − × = 8.3 (cm) Diện tích cốt giá > 0.1%×b×h o = 0.1% × 40 × 55= 2.2 (cm 2 ) ⇒ chọn 2φ14 ( Fa = 3.078 cm 2 ) làm cốt giá . Thép đai : Kiểm tra các điều kiện hạn chế : K 1 ×R k ×b×h o = 0.6×10×40×54= 12960 (KG) K o ×R n ×b×h o = 0.35×130×40×54= 98280 (KG) Mà: K 1 ×R k ×b×h o < Q = 23166 (KG) < K o ×R n ×b×h o : nên cần phải tính cốt đai Lực cốt đai phải chòu : q đ = 2 2 2 2 0 23166 8 8 10 40 54 k Q R bh = × × × = 57.51 (KG/cm) Chọn đai φ8 với f đ = 0.503 cm 2 , đai 2 nhánh: n = 2; R = 2700 (KG/cm 2 ) Khoảng cách tính toán: U t = 2700 2 0.503 57.51 ad d d R n f q × × × × = = 57.23 (cm). Khoảng cách tối đa giữa hai cốt đai : U max = Q bhR k 2 0 5.1 = 2 1.5 10 40 54 23166 × × × = 75.52 (cm) Khoảng cách cấu tạo của cốt đai : PHẦN KẾT CẤU – Chương 3 : HỒ NƯỚC Trang 26 [...]... chọn 6 đai n f d 2 x 0.503 Đặt mỗi bên mép dầm phụ 3 đai, trong đoạn h1 h1 = hdc – hdp = 60 – 50 = 10 cm ⇒ khoảng cách giữa các đai là 3.3 cm PHẦN KẾT CẤU – Chương 3 : HỒ NƯỚC Trang 27 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 1996 – 2001 PHẦN KẾT CẤU – Chương 3 : HỒ NƯỚC Trang 28 . của tải trọng lên thành hồ : Hồ đầy nước , không có gió . Hồ đầy nước có gió đẩy . Hồ đầy nước, có gió hút . Hồ không có nước , có gió đẩy (hút). với áp lực của nước lên thành hồ , ta thấy trường hợp nguy hiểm nhất cho thành hồ là : Hồ đầy nước + gió hút . PHẦN KẾT CẤU – Chương 3 : HỒ NƯỚC