LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD :TS LƯU XN LỘC SVTH : PHẠM ĐÀO VIỆT MSSV:80404751 74 B: THIẾT KẾ BỂ CHỨA NƯỚC 3.6 Thông số thiết kế ban đầu: 3.6.1 Dung tích bể chứa: - Bể chứa là công trình dữ trữ và điều hòa nước cho trạm bơm cấp II,nhằm đảm bảo cấp nước cho khu vực -Dựa vào kết quả EPANET 2.0, ta có bể hình tròn đường kính 20 m; cao trình đáy bể: 0 (m); mực nước cao nhất so với đáy bể là 4.64trong đó bao gồm nước dùng cho chữa cháy và xả cặn. - Dung tích bể (tổng cộng) : W bể = 3 2 m96.1456 3.14 4.64 4 20 =×× 3.6.2 Phương án thiết kế bể chứa: -Phương án : Bể chữ nhật 2 ngăn để tiện sửa chữa và vệ sinh bể , xây dựng nữa chìm:.(nằm trong đất 2.5m nổi 2.5m) - Với dung tích bể được tính toán ở trên, ta chọn sơ bộ bể chữ nhật có kích thước đáy 16m x 20m - Dung tích bể chữ nhật: 3CN be m 1600 5 20 16 =××=W => Chọn B =16m, L = 20m, H = 5m 3.6.3 Chọn vật liệu và kích thước bể: Vật liệu làm bể: * Bể được xây bằng bê tông cốt thép: + Bê tông B20 → R n = 1.15 kN/cm 2 ; R k = 0.09 kN/cm 2 . + d >10mm : thép A-II , R a =R’ a = 2800daN/cm 2 (=28kN/cm 2 ). + d ≤ 10mm : thép A-I , R a =R’ a = 2300daN/cm 2 (=23kN/cm 2 ) -Kích thước sơ bộ bể: * Chọn sơ bộ kích thức bể chứa như sau: Phần tử vỏ: + Bề dày nắp bể: 8cm. + Bề dày thành biên: 20 cm. + Bề dày thành ngăn: 20cm. + Bề dày đáy bể: 30 cm. Phần tử dầm : + Dầm nắpD1: 25 cm × 30cm. + Dầm đáy: 30 cm × 40 cm. + Dầm nắp D2: 20cmx20 cm + Cột : 25cm × 25cm. 3.6.4 - Tổ hợp tải trọng: 3.6.4.1 Xác đònh tải trọng: +Các loại tải trọng tác dụng lên bể chứa -Tải trọng bản thân: Hệ số tin cậy n=1.1 - Tải trọng sửa chữa: 0.75 kN/m 2 , hệ số tin cậy n=1.2 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD :TS LƯU XN LỘC SVTH : PHẠM ĐÀO VIỆT MSSV:80404751 75 - p lực nước: Áp lực nước bao gồm áp lực ngang tác dụng vào thành bể và trọng lượng nước lên đáy bể, hệ số yin cậy n=1.0 - p lực đất:p lực đất theo phương ngang tác dụng vào thành bể , hệ số tin cậy n=1.15 3. 6.4.2 :Xét các trường hợp tổ hợp tải trọng sau : + Tổ hợp 1 : TH1 = tónh tải x1,1 + áp lực nước x1,0 + Tổ hợp 2 : TH2 = tónh tải x1,1 + áp lực đất x1,15 + Tổ hợp 3 : TH3 =1(tónh tải x1,1) +0.9(áp lực nước x1,0) + 0.9(áp lực đất x1,15) + Tổ hợp 4 : TH4 = 1(tónh tải x1,1) + 0.9(áp lực nước x1,0) +0.9( áp lực đất x1,15) +0.9( sửa chữa x 1,2) + Tổ hợp 5 :( trường hợp sửa chữa, 1 ngăn đầy nước, 1 ngăn không có nước.) TH5 = 1(tónh tải x1,1) + 0.9(áp lực nước x1,0) + 0.9(áp lực đất x1,15) + 0.9(sửa chữa x 1,2) + Tổ hợp 6 : biểu đồ bao của các tổ hợp trên. 3.7 - Kiểm tra khả năng chòu tải của đất nền: 3.7.1 Đòa chất khu vực đặt bể chứa nước Lớp γ (kN/m 3 ) γ ’(kN/m 3 ) c (kN/m 2 ) ϕ 0 1 18.32 24 2 14.793 4.688 7.37 7 3b 18.42 9.01 2.7 24 3a 19.15 9.75 2.8 27.5 4 18.82 8.98 14.9 12.5 5 18.95 9.6 2.8 29 3.7.2: Khả năng chòu tải của đất nền : ) ( . * 21 cDDBbA k mm R f tc II ++= γγ Với : - ϕ = 7 o → A = 0.1264 , B = 1.437, D = 3.826 - m 1 , m 2 , k tc lấy bằng 1 - =γ 14.793 kN/m 3 688.4* =γ kN/m 3 - c = 7.37kN/m 2 - D f = 2.5m - b : bề rộng bản đáy, sơ bộ chọn b = 16m => 37.7*826.3688.4*5.2*437.1793.14*16*1264.0 ++= II R = 74.95kN/m 2 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD :TS LƯU XN LỘC SVTH : PHẠM ĐÀO VIỆT MSSV:80404751 76 3.7.3 Kiểm tra khả năng chòu tải của đất nền : 3.7.3.1: Tổng tải trọng truyền xuống nền : Trọng lượng bản thân: P z = 6535 (kN) Trọng lượng nước: P w = 15696(kN) ∑ = tt N 22231kN ( trọng lượng được tính toán bằng chương trình SAP2000) => áp lực truyền xuống nền : === 15.1*20*16 22231 nF N p tc tc 60.41 kN/m 2 ⇒ p tc < R tc : Nền đủ khả năng chòu lực . 3.7.3.2 - Xác đònh áp lực ngang của đất : Áp lực ngang của đất được xác đònh theo công thức sau : ) 2 45( 2 ϕ γ −= o a tghP Với : - γ = 14.793kN/m 3 , trọng lượng riêng của đất. - ϕ = 7 o , góc ma sát trong của đất. - h : độ sâu => P a = 11.5.h ( kN/m 2 ) 3.7.3.3- Hệ số nền: Hệ số nền được xác đònh theo công thức của Terzaghi – Hansen : zNNBNck qCN .40) .5,0 (40 γγ γ ++= (kN/m 2 ) Với : - γ = 14.793kN/m 2 ,trọng lượng riêng của đất - c = 7.37kN/m 2 , lực dính của đất - B = 16m, z =2.5m - 151.87 =→= c o Nϕ , 001.2= q N , 6.0= γ N mmkNk N //25.82035.2*001.2*793.14*40)6.0*16*793.14*5.0151.8*37.7.(40 2 =++=→ 3.7.4 Kiểm tra đẩy nổi: -p lực đẩy nổi tính trong trường hợp nguy hiểm nhất là bể vừa thi công xong trong bể không chứa nước - Mực nước ngầm nằm ở cao trình +0.5 Bể chứa nằm ở cao trình 0.00 - p lực đẩy nổi: )(1600105.02016 kNabhp dn =×××== γ - Tổng tải theo phương đứng: P z = 6535 (kN) Vậy : p z > p n : Bể đảm bảo điiều kiện đẩy nổi: 3.8 - TÍNH TOÁN NỘI LỰC VÀ CỐT THÉP BỂÛ CHỨA: 3.8.1 Mô phỏng tính toán : - Thực hiện mô phỏng tính toán bể chứa , xem bản đáy như là một móng bè đặt trên nền đàn hồi , Bằng chương trình SAP2000 V9.03. PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD :TS LƯU XN LỘC SVTH : PHẠM ĐÀO VIỆT MSSV:80404751 77 v Công thức tính toán: - Cấu kiện chịu uốn: 2 0 m bb M Rbh α γ = Thép AII , bê tông B20, Tra bảng ta có : 0.429 R α = 0.623 R ξ = Nếu mR αα≤ tính theo cốt đơn 2 0 0 mb ssbb Mbh RARbh αγ ξγ = = sso MRAhζ= Nếu mR αα> : tính theo cốt kép PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD :TS LƯU XN LỘC SVTH : PHẠM ĐÀO VIỆT MSSV:80404751 78 2' 00 ' 0 (') mbscs ssbbscs MbhRAha RARbhRA αγ ξγ =+− =+ Với: 1(12.) m ξα=−− Kiểm tra: min 0,05% . s A bh µµ=>= - Cấu kiện chịu kéo .() sstot NRAkN≤ => s s N A R ≥ - Các kí hiệu khi lấy nội lực từ sap ♦Thành bể , nắp và bản đáy: + F 11 : Lực kéo, nén theo phương 1, tức là theo phương cạnh dài của bể đối với bản đáy,nắp; theo phương ngang đối với thành.(kN/m) + F 22 : Lực kéo nén theo phương 2 , vuông góc với phương 1 và cùng nằm trong mặt phẳng của phần tử.(kN/m) + M 11 -Momen xoay quanh trục 2 (trong mặt phẳng 2-3) (kN.m/m). + M 22 -Momen xoay quanh trục 1 (trong mặt phẳng 1-3) (kN.m/m). + V 13 -Lực cắt trong mặt phẳng 1-3 (kN/m). + V 23 -Lực cắt trong mặt phẳng 2-3 (kN/m). ♦Các dầm nắp và đáy: - Phương 1 là phương dọc trục dầm. + M 2-2 : Momen uốn quanh trục 2 (Trục vuông góc với trục 1, hướng lên) + M 3-3 : Momen uốn quanh trục 3 + F 2-2 : Lực cắt theo phương 2. + F 3-3 : Lực cắt theo phương 3. - Kết cấu bể đối xứng nên ta chỉ tính một nửa kết cấu; phần còn lại bố trí cốt thép như phần đã tính. 3.8.2 -Tính toán bản nắp: -Có δ =10 cm có các tải trọng tác dụng là: tải trọng sửa chữa, trọng lượng bản thân truyền xuống. -Tính toán cốt thép trên một bản dài; tiết diện b×h = 100cm×10cm, bề dày lớp bảo vệ a =a’ = 1.5 cm; h 0 = 8.5 cm - Kết quả nội lực sau khi tính toán bằng chương trình SAP2000: F11 F11- F22 F22- M11 M11- M22 M22- (kN) (kN) (kN) (kN) (kN.m) (kN.m) (kN.m) (kN.m) 58.17 -17.73 61.22 -21.62 3.5 -8.25 2.48 -6.57 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD :TS LƯU XN LỘC SVTH : PHẠM ĐÀO VIỆT MSSV:80404751 79 F11 M11 Nắp bể được tính như ô bản làm việc theo 2 phương vì vậy ta cắt một dải có bề rộng 1m để tính thép cho bản nắp . Ta tính nắp bể theo cấu kiện chòu uốn: * Theo phương 1-1 : (Phương cạnh ngắn): L ng = 16m + Kiểm tra: === 10010 733.17 100* x N n δ σ 0.018 kN/cm 2 < 1.15kN/cm 2 10010 17.58 100* x P == δ τ =0.06 kN/cm 2 < 0.09kN/cm 2 + Cốt thép theo phương 1-1 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD :TS LƯU XN LỘC SVTH : PHẠM ĐÀO VIỆT MSSV:80404751 80 M11 h ho αm ζ ζ As -8.25 10 8.5 0.09929 0.10478 0.94761 3.65804 ⇒ Bố trí thép theo phương 1-1( phương cạnh ngắn) Chọn∅8a150 (A s =3.85 cm 2 ) + Kiểm tra hàm lượng cốt thép %3%45.0%100 )015.01.0(1 1085.3 %05.0 max 4 min =≤= − ==≤= − µµµ x x x bxh A o S (Thỏa) * Theo phương 2-2( Phương cạnh dài) L=20 m + Kiểm tra: === 10010 62.21 100* x N n δ σ 0.022kN/cm 2 < 1.15kN/cm 2 10010 22.61 100* x P == δ τ =0.061 kN/cm 2 < 0.09kN/cm 2 + Cốt thép theo phương 2-2 M11 h ho αm ζ ζ As -6.57 10 8.5 0.079 0.082 0.959 2.879 ⇒ Bố trí thép theo phương 2-2( phương cạnh dài) Chọn∅8a200 (A s =3.014 cm 2 ) + Kiểm tra hàm lượng cốt thép %3%35.0%100 )015.01.0(1 10014.3 %05.0 max 4 min =≤= − ==≤= − µµµ x x x bxh A o S (Thỏa) 3.8.3 Thành bể : - Dày 20cm , Chọn a=a’ = 3.5cm → h o = 16.5cm - Các giá trò nội lực max: F11 F11- F22 F22- M11 M11- M22 M22- (kN) (kN) (kN) (kN) (kN.m) (kN.m) (kN.m) (kN.m) 93.73 -41.17 43.14 -94.28 66.24 -17.66 73.37 -49.6 Theo phương ngang: Thành biên theo phương ngang được tính theo cấu kiện chòu kéo,nén đúng tâm bằng cách cắt một dải có bề rộng bằng 1m với F11 để tính côt thép: PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD :TS LƯU XN LỘC SVTH : PHẠM ĐÀO VIỆT MSSV:80404751 81 F11 + Cốt thép theo phương ngang: s 1193.73 A3.3475 28 s F R === (cm 2 ) → Bố trí thép theo phương ngang: 2∅8a150 (As = 3.85 cm 2 ) + Kiểm tra hàm lượng cốt thép %3%467.0%100 )035.02.0(1 1085.3*2 %05.0 max 4 min =≤= − ==≤= − µµµ x x x bxh A o S (Thỏa) • Theo phương đứng Theo phương đứng thành bể được tính theo cấu kiện chòu uốn: M22 Cốt thép theo phương đứng: PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD :TS LƯU XN LỘC SVTH : PHẠM ĐÀO VIỆT MSSV:80404751 82 M22 h ho αm ζ ζ As 73.37 20 16.5 0.234 0.271 0.864 18.371 → Bố trí thép theo phương đứng: 2∅16a120 (As = 18.75 cm 2 ) + Kiểm tra hàm lượng cốt thép %3%2.2%100 )035.02.0(1 1075.18*2 %05.0 max 4 min =≤= − ==≤= − µµµ x x x bxh A o S 3.8.4: Vách ngăn: - Dày 20cm Chọn a=a’ =3.5cm - Các giá trò nội lực max: F11 F11- F22 F22- M11 M11- M22 M22- (kN) (kN) (kN) (kN) (kN.m) (kN.m) (kN.m) (kN.m) 112.23 -58.47 54.58 -124.25 56.52 -18.75 64.933 -31.45 -Để tính cốt thép cho thành ngăn ta chọn trường hợp nguy hiểm nhất là một bên chứa đầy nước còn một ngăn còn lại tháo cặn dọn vệ sinh cho bể: -Cốt thép theo phương ngang: Tính theo cấu kiện chòu kéo, nén đúng tâm -Được tính với lực kéo theo phương vòng F11, cắt theo phương vòng thành bể một dải có bề rộng 1 m để tính toán F11 + Lực kéo F11 lớn nhất là: F11 max s 11112.23 A4.008 28 s F R === (cm 2 ) →Bố trí thép theo phương ngang : 2∅10a200 (As = 4.71 cm 2 ) + Kiểm tra hàm lượng cốt thép %3%57.0%100 5.16*100 71.4*2 %05.0 maxmin =≤===≤= µµµ x bxh A o S Cốt thép theo phương đứng: Được tính theo cấu kiện chòu uốn PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD :TS LƯU XN LỘC SVTH : PHẠM ĐÀO VIỆT MSSV:80404751 83 M22 M 22 (kNm) h(cm) h(cm) αm ξ ζ A s (cm 2 ) 64.933 20 16.5 0.2074 0.23501 0.88249 15.9262 →Bố trí thép theo phương đứng : 2∅16a110 (As = 15.52cm 2 ) + Kiểm tra hàm lượng cốt thép %3%18.1%100 5.16*100 52.15*2 %05.0 maxmin =≤===≤= µµµ x bxh A o S Trong vách ngăn chúng ta phải bố trí 2 lớp thép đối xứng vì trong quá trình vận hành bể thì 2 ngăn luân phiên nhau táo cặn và sửa chữa Kiểm tra ứng suất nén trong bê tông: F22 Lực nén lớn nhất: 124.25 0.0621 10020 N bh σ === × (kN/cm 2 ) = 0.621 (Mpa) < R b = 1.15 (Mpa) 3.8.5-Tính toán bản đáy: * Bản đáy bể được tính theo hai phương. Có δ = 30 (cm). Chòu tác dụng của trọng lượng khối nước bên trên có trong bể,tải trọng sửa chữa, trọng lượng bản thân truyền xuống. Kết quả nội lực sau khi tính toán bằng chương trình SAP2000: -Tính toán cốt thép trên một bản dài; tiết diện b×h = 100cm×30cm, bề dày lớp bảo vệ a =a’ = 5 cm; h 0 = 25 cm. PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com [...]...GVHD :TS LƯU XN LỘC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP F11 M11 Các giá trò nội lực: F11 (kN) 147.23 F11(kN) -31.23 F22 (kN) 159.8 F22M11 M11M22 (kN) (kN.m) (kN.m) (kN.m) -25.175 67.869 -57.143 62.66 M22(kN.m) -31.46 Bản đáy được xem như... 1-1( phương cạnh ngắn) M11max =67.869kN.m M11min = -57.143kN.m SVTH : PHẠM ĐÀO VIỆT 84 MSSV:80404751 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com GVHD :TS LƯU XN LỘC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP M11 67.869 h 30 ho 25 αm ζ ζ As 0.09443 0.09936 0.95032 10.2024 ⇒ Bố trí thép theo phương 1-1( phương cạnh ngắn) : ∅14a150 (As=10.257 cm2) + Kiểm tra hàm lượng cốt thép µ min = 0.05%... 2-2 (Phương cạnh dài) M22max =62.66kN.m M22min = -31.46kN.m F22 SVTH : PHẠM ĐÀO VIỆT 85 MSSV:80404751 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com GVHD :TS LƯU XN LỘC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP M22 + Kiểm tra: N 25.175 = = 0.008 kN/cm2< 1.15kN/cm2 δ *100 30 x100 P 159.8 τ = = =0.053 kN/cm2< 0.09kN/cm2 δ * 100 30 x100 σn = + Cốt thép theo phương 2-2( phương cạnh dài) M22 62.66... +Trọng lượng bản nắp + Hoạt tải sửa chữa Các giá trò nội lực max: SVTH : PHẠM ĐÀO VIỆT 86 MSSV:80404751 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com GVHD :TS LƯU XN LỘC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP P (kN) P(kN) V2 (kN) V2(kN) M22 (kN.m) M22(kN.m) 34.25 -13.84 48.42 -44.74 0.78 -0.82 M33 M33(kN.m) (kN.m) 25.34 -42.15 Cốt thép dầm trên:Tính theo cấu kiện chòu uốn Tiết Diện Mmax... -20.35 0.296 SVTH : PHẠM ĐÀO VIỆT 87 M22(kN.m) -0.39 M33 M33(kN.m) (kN.m) 9.56 -18.64 MSSV:80404751 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com GVHD :TS LƯU XN LỘC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP +Cốt thép dầm trên D2( Hệ dầm trực giao): Tính theo cấu kiện chòu uốn ζ ζ μ Tiết diện Mmax αm As Chọn thép As chọn Nhòp 3.077 0.85 2∅14 9.560 0.171 0.189 0.906 2.095 Gối 4.615 1.28... 35.24 -48.34 Diện tích côt thép: tính theo cấu kiện chòu uốn SVTH : PHẠM ĐÀO VIỆT 88 MSSV:80404751 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com GVHD :TS LƯU XN LỘC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ζ ζ Tiết diện Mmax αm As Chọn thép As chọn Nhòp 7.63 3∅18 0.959 7.292 35.240 0.079 0.082 Gối 10.174 0.115 0.943 10.175 4∅18 -48.340 0.108 μ 0.7 0.94 + Kiểm tra ứng suất nén trong bê... SVTH : PHẠM ĐÀO VIỆT 89 M22 M22M33 M33(kN.m) (kN.m) (kN.m) (kN.m) 1.27 -1.17 5.3 MSSV:80404751 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com -3.89 GVHD :TS LƯU XN LỘC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Diện tích cốt thép : Tính theo cấu kiện chòu nén lệch tâm M (kN.m) N (kN) eo cm 0.5h-a cm e cm 3.5 -195.1 0.018 0.095 0.113 A's cm2 Σas cm2 0.001 4.069 4.069 8.137 x cm As cm2 chọn . tích bể chứa: - Bể chứa là công trình dữ trữ và điều hòa nước cho trạm bơm cấp II,nhằm đảm bảo cấp nước cho khu vực -Dựa vào kết quả EPANET 2.0, ta có bể. http://www.fineprint.com LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD :TS LƯU XN LỘC SVTH : PHẠM ĐÀO VIỆT MSSV:80404751 75 - p lực nước: Áp lực nước bao gồm áp lực ngang