Chương 4 bể nước mái

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ NƯỚC MÁI
4.1. Chọn sơ bộ kích thước bể nước
Lượng nước cần dùng cho tòa nhà:
 Số người sử dụng nước:
Mỗi tầng gồm có 8 căn hộ. Số người trung bình cho mỗi căn hộ là 4 người. Tổng
số người N = 13 × 8 × 4 = 416 người
 Lưu lượng nước cấp cho sinh hoạt:
3sh
sh ngày.max
q N 200 416
Q = k = 1.2 = 99.8 100 m /ngày.đêm
1000 1000

 
- Trong đó qsh = 200 (l/người.ngày đêm) được lấy theo tiêu chuẩn (TCVN 33 : 2006)
cung cấp nước sinh hoạt cho vùng nội đô giai đoạn 2020.
- kngày.max lấy theo tiêu chuẩn TCVN 33 : 2006 : kngày.max = 1.1 ÷ 1.2
 Lưu lượng nước phục vụ trong việc chữa cháy:
3cc
cc
q n 2 3600 10 2 3600 1
Q = = = 72 m /ngày.đêm
1000 1000
     
- Trong đó qcc = 10 (l/s) lấy cho khu chung cư có một đám cháy và dưới 5000 người.
Thời gian tính chữa cháy là cho 2 giờ trong một ngày.
 Tổng lưu lượng nước cung cấp cho công trình:
Q = Qsh + Qcc = 100 +72 = 172 m3/ngày.đêm
 Chọn lựa 1 hồ nước và nước được bơm 1 lần trong một ngày. Vậy thể tích lượng nước
cần thiết cho một ngày: 172 m3/ngày.đêm
 Hồ nước được thiết kế đặt trên sân thượng của công trình.
 Chọn kích thước mặt bằng L × B = 8 × 16 m
 Chiều cao đài bể: dai
V
H = =
L B
1.34 m. Chọn chiều cao đài bể Hđài = 1.5 m
 Chọn sơ bộ kích thước hồ nước mái như sau L × B × H = 16× 8 × 1.5 m, đáy bể cao
hơn cao trình sàn tầng thượng là 1m.
 Bể nước mái được đổ bê tông toàn khối, có nắp đậy. Lỗ thăm trên nắp bể nằm ở góc có
kích thước 600 × 600 mm
 Xét bể nước mái công trình này ta có:
-
L 16
= = 2 < 3
B 8
-
H 1.5
= = 0.18 < 2
L 8.5
 Vậy bể nước mái công trình thuộc loại bể thấp.
4.2. Thông số ban đầu
4.2.1. Vật liệu sử dụng

Bê tông: B25 → Rb = 14.5 Mpa, Rbt = 14.5 Mpa, b = 1.00
Cốt thép: AI → Rs= 225 Mpa, α R=0.439, ξR=0.651
Cốt thép: AIII → Rs= 365 Mpa, α R=0.421, ξR=0.604
4.2.2. Kích thước sơ bộ
 Chiều dày bản nắp, bản đáy, và bản thành
 Chọn sơ bộ chiều dày bản nắp là: 100 mm
 Chọn sơ bộ chiều dày bản đáy là: 150 mm
 Chọn sơ bộ chiều dày bản thành là: 150 mm
 Sơ bộ tiết diện dầm, cột
 Chọn sơ bộ kích thước dầm nắp và dầm đáy như hình.
 Chọn kích thước cột: 300 × 300 mm
Hình 4.1: Mặt bằng bố trí dầm bản nắp

Hình 4.2: Mặt bằng bố trí dầm bản đáy
4.3. Tính toán thiết kế bể nước
Sử dụng phần mềm Safe v12.3.2 để tính toán nội lực bản nắp, bản đáy bể nước.
4.3.1. Bản nắp
4.3.1.1. Tải trọng tác dụng
 Tĩnh tải
Bảng 4.1: Tĩnh tải bản nắp
STT Lớp cấu tạo
Khốilượng riêng,
tc (kN/m3)
Hệ số vượt
tải, n
Chiều
dày, δ
(mm)
Tĩnh tải.
qtt
(kN/m2)
1 Lớp vữa láng 18 1.3 20 0.468
2 Bản BTCT 25 1.1 100 2.75
3 Lớp vữa trát 18 1.3 15 0.351
Tổng 3.569
 Hoạt tải
Giá trị của hoạt tải được tra theo tiêu chuẩn TCVN 2737 : 1995
Hoạt tải tiêu chuẩn: pc = 0.75 kN/m2
4.3.1.2. Mô hình, tính toán bản nắp

Hình 4.3: Mô hình bản nắp trên safe
Hình 4.4: Phân chia các dãi strip

Hình 4.5: Momen dãy strip theo phương X
Hình 4.6: Momen dãy strip theo phương Y
 Tính thép bản nắp
 Chọn a = 20 mm
ho = 100 - 20 = 80 mm
b = 1000 mm
 Áp dụng công thức tính toán:

b o
m m s2
b o s
R b hM
α = , 1 1 2 , A
R ×b×h R
  
     
 Hàm lượng cốt thép: hàm lượng bố trí phải thỏa điều kiện sau:
min max    
Trong đó:
s
o
A
b h
 

µmin: tỷ lệ cốt thép tối thiểu, thường lấy µmin = 0.1%
µmax: tỷ lệ cốt thép tối đa, b
max R
s
R
2.4
R
%    
Bảng 4.2: Kết quả tính cốt thép cho bản nắp
Ô bản Kí hiệu
M
αm ξ
As
Chọn
As
chọn
μ
kN.m (cm2) cm2 (%)
S1
MgA -2.407 0.0259 0.0262 1.35 Ø8 a200 2.56 0.2
Mn 7.9204 0.0853 0.0893 4.6 Ø8 a100 5.03 0.4
MgB -7.845 0.0845 0.0884 4.56 Ø8 a110 4.57 0.37
Mg1 -1.455 0.0157 0.0158 0.81 Ø8 a200 2.56 0.2
Mn 5.6474 0.0609 0.0629 3.24 Ø8 a130 3.87 0.31
Mg2 -0.282 0.003 0.003 0.15 Ø8 a200 2.56 0.2
S2
MgB -7.845 0.0845 0.0884 4.56 Ø8 a110 4.57 0.37
Mn 1.0134 0.0109 0.011 0.57 Ø8 a200 2.56 0.2
MgC -7.845 0.0845 0.0884 4.56 Ø8 a110 4.57 0.37
Mg1 -0.774 0.0083 0.0083 0.43 Ø8 a200 2.56 0.2
Mn 2.4337 0.0262 0.0266 1.37 Ø8 a200 2.56 0.2
Mg3 -0.131 0.0014 0.0014 0.07 Ø8 a200 2.56 0.2
 Kiểm tra độ võng của bản nắp:

Hình 4.7: Chuyển vị của bản nắp (m)
 Giá trị chuyển vị lớn nhất: fsàn = 1.5 cm
Khi nhịp sàn nằm trong khoản 5 m  L  10 m thì [f] = 2.5 cm. (Theo TCVN 5574 :
2012 - Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép)
fsàn = 1.35 cm < [f] = 2.5 cm
 Giá trị võng của bản nắp thỏa mãn giới hạn cho phép.
4.3.1.3. Tính toán dầm nắp
 Nội lực dầm nắp:
Hình 4.8: Biểu đồ moment các dầm bản nắp

Hình 4.9: Biểu đồ lực cắt của dầm bản nắp
 Kết quả tính toán thép dầm:
Bảng 4.3: Kết quả tính cốt thép dầm nắp
DẦM Kí hiệu
M
α m ξ
As
μ (%) Bố trí
Asbt
(KN.m) (cm2) (cm2)
DN1
Mg1 -16.0205 0.0404 0.0413 1.214 0.164054 2Ø12 2.261
Mn 21.2329 0.0535 0.055 1.617 0.218514 2Ø12 2.261
Mg2 -24.3192 0.0613 0.0633 1.861 0.251486 2Ø12 2.261
DN2
Mg1 -14.1019 0.0355 0.0362 1.064 0.143784 2Ø12 2.261
Mn -3.7951 0.0096 0.0096 0.282 0.038108 2Ø12 2.261
Mg2 -14.1019 0.0355 0.0362 1.064 0.143784 2Ø12 2.261
DN3
Mg1 -40.1472 0.0418 0.0427 2.392 0.169645 2Ø14 3.077
Mn 66.0108 0.0687 0.0712 3.988 0.282837 3Ø16 6.029
Mg2 -40.1472 0.0418 0.0427 2.392 0.169645 2Ø14 3.077
DN4
Mg1 -64.4855 0.0671 0.0695 3.893 0.276099 2Ø16 4.019
Mn 104.0662 0.1083 0.1149 6.436 0.456454 3Ø18 7.63
Mg2 -64.4855 0.0671 0.0695 3.893 0.276099 2Ø16 4.019
 Cốt đai:
Lực cắt lớn nhất trong các dầm: Q= 52.88 kN
Chọn côt thép làm cốt dai: dws=6, số nhánh n=2, Rsw=175Mpa, chọn khoảng cách
giữa các cốt đai s=200 mm:

w
28.3
175 2 49.48
200
w
s sw
A
q R n
s
    
Khả năng chịu cắt của cốt đai và bê tông:
2 3 2
w 2 0 w2 2 1.05 10 0.3 0.57 49.48 142.3b b b bt sQ R bh q kN        > Q
Vậy cốt đai bố trí như trên đủ khả năng chịu cắt.
4.3.2. Bản thành
Bản thành bể nước chịu tải trọng do áp lực nước gây ra và áp lực gió hút tác động. Sơ bộ
chọn chiều dày bản thành hbt = 150 mm
 Tĩnh tải
Bảng 4.4: Tĩnh tải bản thành
qtc (kN/m3)
Hệ số vượt
tải, n
Chiều
dày, δ
(mm)
Tĩnh tải.
qtt
(kN/m2)
1 Gạch lát 20 1.2 15 0.360
2 Lớp vữa láng 18 1.3 20 0.468
3 Bản BTCT 25 1.1 150 4.125
4 Lớp chống thấm 18 1.3 10 0.234
Tổng 5.187
Tải trọng bản thân bản thành quy đổi thành tải trọng phân bố tác dụng lên dầm bản đáy
trong mô hình SAFE.
qtc = 5.187 × 1.5 = 7.78 kN/m
 Hoạt tải nước: Ptt = γn × H × np = 10 × 1.5 × 1.1 = 16.5 kN/m2
 Tải trọng gió:
 Tải trọng gió tác dụng lên thành bể xét trường hợp nguy hiểm nhất là gió hút, có
chiều tác dụng cùng chiều với áp lực nước:
W = Wo × k × c × n
 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 TP. Lào Cai thuộc vùng áp lực gió I.A
địa hình B nên có giá trị áp lực gió Wo = 0.55 kN/m2
 k: hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao (Theo bảng 5 TCVN 2737 :
1995)
- Tại cao độ z = + 54.3 m tính từ mặt đất tự nhiên ta có k = 1.487
- Tại cao độ z = + 55.8 m tính từ mặt đất tự nhiên ta có k = 1.493
Ta được tb
1.487 1.493
k 1.49
2

 
 Hệ số khí động, c = 0.6 (gió hút)

 n: Hệ số vượt tải, n = 1.2
 W = Wo × k × c × n = 0.55×1.49×0.6×1.2=0.59 kN/m2
4.3.2.2. Sơ đồ tính
 Kích thước: 16 × 1.5 m
 Bản thành có tỷ số giữa cạnh dài trên cạnh ngắn:
L 16
10.67 > 2
h 1.5
 
 Vậy bản thành thuộc loại bản làm việc 1 phương, sơ đồ tính của bản như sau:
Hình 4.10: Lực tác dụng vào thành bể
Hình 4.11: Sơ đồ tính và biểu đồ Moment
4.3.2.3. Tính toán nội lực
Vì thành hồ làm việc như bản dầm cho nên theo phương nằm ngang không tính toán, đặt
thép cấu tạo.
 Cắt một dãy bản có chiều rộng 1m để tính. Sơ đồ tính như hình vẽ:
 Một cách gần đúng theo phương pháp cộng tác dụng ta có:
- Moment tại nhịp và gối

2 2
n n1 n2
9W h P h
M M M
128 33.6
 
     1.2 kN.m
2 2
g g1 g2
W h P h
M M M
8 15
 
     2.64 kN.m
4.3.2.4. Tính toán bố trí cốt thép
 Chọn a = 25 mm
ho = 150 - 25 = 125 mm
b = 1000 mm
 Áp dụng công thức tính toán:
b o
m m s2
b o s
R b hM
α = , 1 1 2 , A
R ×b×h R
  
     
Bảng 4.5: Kết quả tính toán cốt thép thành bể
Kí
hiệu
M
α m ξ
As
Bố trí
Asbt
(KN.m) (cm2) (cm2)
Mg1 1.2 0.0053 0.0053 0.427 Ø8a200 2.51
Mn 2.64 0.0117 0.0118 0.951 Ø8a200 2.51
4.3.3. Tính toán bản đáy
 Tĩnh tải
Gồm trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo đáy bể như sau:
Bảng 4.6: Tĩnh tải bản đáy.
qtc (kN/m3)
Hệ số vượt
tải, n
Chiều
dày, δ
(mm)
Tĩnh tải.
qtt
(kN/m2)
1 Gạch lát 20 1.2 15 0.360
2 Lớp vữa láng 18 1.3 20 0.468
3 Bản BTCT 25 1.1 200 5.5
4 Lớp chống thấm 18 1.3 10 0.234
Tổng 6.562
 Hoạt tải nước: P = γn × H × np= 10 × 1.5 × 1.1= 16.5 kN/m2
4.3.3.2. Mô hình, tính toán bản đáy:

Hình 4.12: Mô hình bản đáy trên safe
Hình 4.13: Chia các dãy strip

Hình 4.14: Momen dãy strip theo phương x
Hình 4.15: Momen dãy strip theo phương x
 Tính toán tương tự bản nắp ta có kết quả sau:

Bảng 4.7: Tính toán thép bản đáy.
ô bản
Kí
hiệu
M
αm ξ
As
Chọn
As
chọn
μ
kN.m (cm2) cm2 (%)
SĐ1
MgA -0.799 0.0033 0.0033 0.28 Ø8 a200 2.56
Mn 23.291 0.095 0.1 5.16 Ø12 a200 5.65
MgB -12.42 0.0507 0.0521 4.36 Ø8 a100 5.03
Mg1 -7.009 0.0286 0.029 2.43 Ø8 a200 2.56
Mn 30.162 0.1231 0.1318 6.81 Ø12 a160 7.07
Mg3 -1.111 0.0045 0.0045 0.38 Ø8 a200 2.56
SĐ2
MgB -12.42 0.0507 0.0521 4.36 Ø8 a100 5.03
Mn 2.492 0.0102 0.0103 0.86 Ø8 a200 2.56
MgC -12.42 0.0507 0.0521 4.36 Ø8 a100 5.03
Mg1 -6.986 0.0285 0.0289 2.42 Ø8 a200 2.56
Mn 24.438 0.0997 0.1052 5.43 Ø12 a200 5.65
Mg3 -0.944 0.0039 0.0039 0.33 Ø8 a200 2.56
 Kiểm tra độ võng của bản đáy:
Hình 4.16: Chuyển vị của bản đáy (m).
 Giá trị chuyển vị lớn nhất: fsàn = 1.65 cm
Khi nhịp sàn nằm trong khoản 5 m  L  10 m thì [f] = 25 mm. (Theo TCVN 5574 :
2012 - Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép)
fsàn = 1.6 cm < [f] = 2.5 cm

 Giá trị võng của bản đáy thỏa mãn giới hạn cho phép.
Kiểm tra yêu cầu về độ chống nứt.
Theo TCVN 5574 – 2012, mục 4.2.7: Bảng 1-Cấp chống nứt và giá trị bề rộng vết nứt giới
hạn để đảm bảo hạn chế thấm cho kết cấu.
- Cấp chống nứt cấp 3 : acrc2 = 0.3 mm.
- Kiểm tra nứt theo điều kiện : acrc  acrc2
Với : 3
)1005.3(20 d
E
a
s
s
lcrc 

 
 : hệ số phụ thuộc loại cấu kiện ; cấu kiện uốn  = 1.
l : hệ số kể đến tác dụng của tải trọng dài hạn l = 1.2
 : phụ thuộc tính chất bề mặt của cốt thép:
Thép thanh tròn trơn =1.3 ;
Thép có gân  = 1
Thép AIII có Es = 2  104 (MPa) .
 os
tc
s
tc
s
hA
M
zA
M
... 
  ;
Mtc = Mtt /1.15= 0.87Mtt;
 





f
f
o
f
h
h
2
.
1
2
'
, 0'
fh
,
1.51
1 5( )
11.5 5
10
f
s tot
o
e
h


 



 
 
 
Vì không có lực dọc nên : 0f , 0
1
1 5( )
10

 



 

8.1 : bê tông hạt nặng.
2
0 ,b ser
M
bh R
 
d: đường kính cốt thép chịu lực .
Vậy: an = 3
20(3.5 )s d  4
1×1.2×1
100
20×10
.
Bảng 4.1: Kết quả kiểm tra vết nứt bản đáy hồ nước
Vị trí
Mtc
kN.m
ho
cm
As
cm2 ξ 
z
(cm)
s
MPa
100
acrc
(mm)

Nhịp 26.2 13 7.07 0.30539 0.847 11.1 3365.8 0.54 0.39
Gối 10.8 13 5.03 0.23 0.988 17.79 1505.3 0.65 0.19
 Vậy tất cả các vị trí đều thoả về yêu cầu chống nứt.
4.3.3.3. Tính toán thép dầm đáy
 Tính toán cốt thép dọc:
Hình 4.17: Momen dầm đáy
Hình 4.18: Lực cắt dầm đáy

Bảng 4.7: Tính toán thép dầm bản đáy.
DẦM Kí hiệu
M
α m ξ
As
μ (%) Bố trí
Asbt
(KN.m) (cm2) (cm2)
DĐ1
Mg1 -36.64 0.0259 0.0262 1.78 0.104 2Ø22 7.599
Mn 137.42 0.0972 0.1024 6.956 0.407 2Ø22 7.599
Mg2 -127.69 0.0903 0.0948 6.44 0.377 2Ø22 7.599
DĐ2
Mg1 -106.06 0.075 0.078 5.299 0.310 2Ø22 7.599
Mn -40.46 0.0286 0.029 1.97 0.115 2Ø12 2.261
Mg2 -106.06 0.075 0.078 5.299 0.310 2Ø22 7.599
DĐ3
Mg1 -151.48 0.0776 0.0809 6.46 0.321 2Ø22 7.599
Mn 337.87 0.173 0.1913 15.275 0.760 4Ø25 17.4
Mg2 -151.48 0.0776 0.0809 6.46 0.321 2Ø22 7.599
DĐ4
Mg1 -224.90 0.1152 0.1227 9.798 0.487 3Ø22 11.398
Mn 506.49 0.2594 0.3063 24.458 1.217 5Ø25 24.531
Mg2 -224.90 0.1152 0.1227 9.798 0.487 3Ø22 11.398
DĐ5
Mg1 1.40 0.0035 0.0035 0.103 0.006 2Ø22 7.599
Mn 135.58 0.3415 0.437 12.847 0.751 4Ø22 15.198
Mg2 -79.44 0.2001 0.2255 6.629 0.388 2Ø22 7.599
DĐ6
Mg1 -85.06 0.2143 0.2441 7.176 0.420 2Ø22 7.599
Mn -31.83 0.0802 0.0837 2.461 0.144 2Ø14 3.077
Mg2 -85.06 0.2143 0.2441 7.176 0.420 2Ø22 7.599
 Tính cốt đai:
Lực cắt lớn nhất trên dầm: Q= 210,27 kN (D20)
Chọn côt thép làm cốt dai: dws=6, số nhánh n=2, Rsw=175Mpa.
Khả năng chịu cắt của bê tông:
3 1 0.6 (1 0 0) 1.05 300 670 /1000 12( 6. 3) 6b f n bt oR bh kN            <Q
Bê tông không đủ khả năng chịu cắt, phải tính cốt đai cho dầm.
Chọn côt thép làm cốt dai: dws=6, số nhánh n=2, Rsw=175Mpa.
Khoảng cách tính toán giữa các cốt đai:
2 2
w w 2 0
2
[ (1 )]s s b f b bt
tt
R n d R bh
s
Q
   

Khoảng cách lớn nhất giữa các cốt đai:
2
0
max
1.5(1 )f b btR bh
s
Q
 


Khoảng cách cốt đại chọn theo cấu tạo:
Cốt đai cấu tạo trong vùng L/4:
với s< 450mm
/3
300
h
ct mms  với h>450mm
Cốt đai trong vungv L/2 giữa nhịp:
với h>300mm
Khả năng chịu cắt của cốt đai và bê tông:
w
28.3
175 2 49.48
200
w
s sw
A
q R n
s
    
2
w 2 0 w2b b b bt sQ R bh q 
Chọn giá trị nhỏ nhất trong các giá trị vừa tìm được.
Kiểm tra diều kiện ứng suất chính:
w
w1
2
w1
1 0.01
1 5
s
0.3
b b b
s
b
b b b
R
E nA
E b
Q R bh
 

  
 
 

Kết quả tính cốt đai cho dầm đáy bể:
Bảng 4.8: Kết quả tính cốt đai dầm đáy.
Kí hiệu
Qmax Qbt
Kiểm tra
stt smax sct schọn
qsw
Qwb Q
(kN) (kN) (mm) (mm) (mm) (mm) (kN) (kN)
DĐ1 163.705 107.73 Tính 302.181 937 200 200 49.525 106.7 362.6
DĐ2 112.735 107.73 Tính 637.196 1361 200 200 49.525 201.3 362.6
DĐ3 172.904 126.63 Tính 374.266 1226 233.3 230 43.06 220.7 501
DĐ4 232.6 229.736 Tính 211.998 923 233.3 200 49.525 236.6 501
DĐ5 48.991 46.62 Tính 948 880 200 200 49.525 106.7 101.9
DĐ6 20.609 46.62 Cấu tạo 200 200 49.525 106.7 101.9
/2
300
h
ct mms 
3 /4
500
h
ct mms 

Chương 4 bể nước mái

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Chương 4 bể nước mái

Similar to Chương 4 bể nước mái (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Chương 4 bể nước mái