Giáo trình Kết cấu bê tông cốt thép – phần kết cấu nhà cửa

233 trang hapham 1320

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Kết cấu bê tông cốt thép – phần kết cấu nhà cửa", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

giao_trinh_ket_cau_be_tong_cot_thep_phan_ket_cau_nha_cua.pdf

Nội dung text: Giáo trình Kết cấu bê tông cốt thép – phần kết cấu nhà cửa

LỜI NÓI ĐẦ U Giáo trình “Kết c ấu bêtông c ốt thép – ph ần k ết c ấu nhà c ửa” đượcvi ết ra trên c ơ sởđề cươ ng h ệ tín ch ỉ c ủa môn h ọc “ Bê tông c ốt thép – ph ần II “ c ủa tr ường Đạ i học Ki ến trúc – Thành ph ố H ồ Chí Minh. Trong sách này trình bày nh ững v ấn đề v ề tính toán và c ấu t ạo các k ết c ấu c ủa nhà dân d ụng và công nghi ệp. Sách được dùng làm tài li ệu h ọc t ập cho sinh viên các ngành xây d ựng c ơ b ản c ủa các tr ường đạ i h ọc, ho ặc có th ể làm tài li ệu tham kh ảo cho các k ỹ s ư thi ết k ế k ết c ấu bê tông c ốt thép theo tiêu chu ẩn hi ện hành. Trong quá trình vi ết quy ển sách này , chúng tôi có tham kh ảo các tài li ệu v ề k ết c ấu bê tông c ốt thép c ủa các tác gi ả tr ước nh ằm k ế th ừa ki ến th ức đã có và b ổ sung, c ập nh ật các nguyên lý tính toán m ới để ph ục v ụ b ạn đọ c. Sách g ồm sáu ch ương. Tr ần Th ị Nguyên H ảo vi ết ch ươ ng 1,2,4,6 và là ch ủ biên. Đỗ Huy Th ạc vi ết ch ươ ng 3. Lê Tu ấn Em vi ết ch ươ ng 5. Với ki ến th ức và th ời gian có h ạn, tuy đã c ố g ắng r ất nhi ều trong biên so ạn , song khó tránh kh ỏi nh ững thi ếu sót . Chúng tôi r ất mong các b ạn sinh viên và b ạn đọ c cảm thông và góp ý chân tình để quy ển sách này ngày càng được hoàn ch ỉnh h ơn. Xin chân thành c ảm ơn Khoa Xây d ựng tr ường Đạ i h ọc Ki ến Trúc đã h ỗ tr ợ và giúp đỡ chúng tôi hoàn thành giáo trình này. NHÓM TÁC GI Ả
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 1 CH ƯƠ NG 1. KẾT C ẤU KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP 1.1 KHÁI NI ỆM CHUNG Ngày nay, k ết c ấu khung bê tông c ốt thép s ử d ụng r ộng rãi trong xây d ựng dân công nghi ệp. Đố i v ới các công trình nhà ở và nhà làm vi ệc, k ết c ấu khung cho ta m ặt bằng khá linh ho ạt các không gian s ử d ụng vì t ường ng ăn các phòng không ch ịu l ực có th ể phá b ỏ chúng để m ở r ộng không gian ho ặc xây thêm vách ng ăn. Khung bê tông c ốt thép có th ể dùng cho nhà m ột t ầng, nhi ều t ầng, m ột nh ịp, nhi ều nh ịp. Khung bê tông c ốt thép có th ể đổ toàn kh ối ho ặc l ắp ghép t ừ các c ấu ki ện d ầm và c ột. H ệ l ưới c ột ph ải phù h ợp v ới không gian ki ến trúc m ặt ngoài c ủa công trình. 1.1.1 KHE BI ẾN D ẠNG Khe bi ến d ạng là các khe được thi ết k ế đặ c bi ệt nh ằm cho phép x ảy ra s ự d ịch chuy ển t ươ ng t ối c ủa hai ph ần c ấu ki ện k ế c ận nhau mà không phá h ỏng tính nguyên v ẹn c ủa k ết c ấu. Ch ức n ăng chung c ủa các khe bi ến d ạng là cho phép x ảy ra kh ả n ăng d ịch chuy ển có th ể ki ểm soát được, tránh được các ứng su ất có h ại. – Khe nhi ệt độ Khe gi ữa hai c ột riêng trên m ột b ản móng chung, bi ến d ạng chênh l ệch gi ữa các móng được gi ải quyết m ột ph ần, n ếu hai kh ối b ị bi ến d ạng l ớn thì móng này tr ở thành kh ớp. Kho ảng cách gi ữa hai khe ph ụ thu ộc vào lo ại k ết c ấu ch ịu l ực và k ết c ấu t ường ngoài c ủa nhà. V ới h ệ k ết c ấu khung vách BTCT: + Kho ảng cách gi ữa 2 khe co giãn là 45m n ếu t ường ngoài là li ền kh ối. + Kho ảng cách gi ữa 2 khe co giãn là 65m n ếu t ường ngoài là l ắp ghép. Đối v ới k ết c ấu bê tông c ốt thép th ường và k ết c ấu bê tông c ốt thép ứng l ực tr ước có yêu c ầu ch ống n ứt c ấp 3, cho phép không c ần tính toán kho ảng cách nói trên n ếu chúng không vượt quá tr ị s ố trong b ảng 1.1. TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 2 Bảng 1.1. Kho ảng cách l ớn nh ất gi ữa các khe co giãn nhi ệt cho phép không c ần tính toán, m. Điều ki ện làm vi ệc c ủa k ết c ấu Kết c ấu Trong đất Trong nhà Ngoài tr ời Khung l ắp ghép 40 35 30 có b ố trí thép c ấu t ạo 30 25 20 Bê tông Toàn kh ối không b ố trí thép c ấu 20 15 10 tạo Khung l ắp ghép nhà m ột t ầng 72 60 48 nhà nhi ều t ầng 60 50 40 Bê tông cốt thép Khung bán l ắp ghép ho ặc toàn kh ối 50 40 30 Kết c ấu b ản đặ c toàn kh ối ho ặc bán l ắp 40 30 25 ghép Chú thích: Trị s ố trong b ảng này không áp d ụng cho các k ết c ấu ch ịu nhi ệt độ d ưới 40oC. Đối v ới k ết c ấu nhà m ột t ầng , được phép t ăng tr ị s ố cho trong b ảng lên 20%. Tr ị s ố cho trong b ảng này đối v ới nhà khung là ứng v ới tr ường h ợp khung không có hệ gi ằng c ột ho ặc khi hệ gi ằng đặ t ở gi ữa kh ối nhi ệt độ . – Khe lún Khe lún tách r ời hai c ột trên hai móng riêng r ẻ, gi ải pháp này gi ải quy ết được tri ệt để cho hai kh ối lún bi ệt l ập. Tuy nhiên tr ở nên ph ức t ạp khi tính toán , móng t ại v ị trí này b ị l ệch tâm r ất l ớn. Được phép không b ố trí khe lún khi công trình t ựa trên nền c ọc, n ền đá ho ặc n ền được gia c ố có độ lún r ất nh ỏ. Móng gi ữa các ph ần nhà cao th ấp khác nhau có ph ải tách ra hay không ph ải c ăn c ứ vào tính ch ất đấ t n ền, ki ểu lo ại móng, hình dáng c ủa m ặt b ằng công trình để x ử lý cụ th ể. Khi đấ t n ền r ất kém, khó h ạn ch ế được độ lún thì đành ph ải dùng khe lún để tách r ời móng c ủa hai ph ần nhà có t ầng cao th ấp khác nhau. Ng ược l ại, khi tình hình địa ch ất là t ươ ng đối t ốt, tính ra lún gi ữa các ph ần nhà cao th ấp là đủ độ tin c ậy, tr ị s ố lún t ươ ng đối nh ỏ thì có th ể làm móng li ền thành m ột kh ối, không làm khe lún. Khi không làm khe lún, để gi ảm n ội l ực trong k ết c ấu do lún không đều gây ra, có th ể làm b ăng đổ sau ở ch ỗ n ối gi ữa nhà cao v ới nhà th ấp, băng đổ sau đặ t ở m ột bên c ủa nhà vây, b ề r ộng không nh ỏ h ơn 800mm . TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 3 khe luùn khe nhieät khe luùn Hình 1.1. Khe bi ến d ạng – Khe kháng ch ấn Trong các tr ường h ợp sau, ph ải c ắt nhà và công trình ra thành nh ững kh ối nhà riêng bi ệt ( đơn nguyên) b ằng các khe kháng ch ấn : - Các kích th ước m ặt b ằng công trình không th ỏa mãn các điều ki ện trong bảng 1.2 mà không có bi ện pháp t ăng c ường. TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 4 - Công trình v ới các khu v ực có s ố t ầng chênh nhau khá l ớn. - Độ c ứng ho ặc t ải tr ọng c ủa các b ộ ph ận k ết c ấu chênh nhau rõ r ệt mà không có bi ện pháp hi ệu qu ả. Bảng 1.2 Gi ới h ạn c ủa L và B Cấp độ ng đấ t L/B L/Bmax l/b VII ≤6 ≤6 ≤2 VIII- IX ≤5 ≤5 ≤1,5 Hình 1.2 M ặt b ằng công trình TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 5 Bảng 1.3 B ề r ộng t ối thi ểu c ủa khe ch ống độ ng đấ t (mm) Hệ k ết Cấp độ ng đấ t thi ết k ế cấu VI VII XIII IX Khung 4H+10 5H-5 7H- 35 10H-80 Khung- 2,5H+9 4,2H-4 6H-30 8,5H-68 vách c ứng Vách 2,8H+7 3,5H-3 5H-25 7H-55 cứng Ghi chú : H là độ cao mái c ủa đơn nguyên th ấp h ơn trong các đơ n nguyên k ề nhau tính b ằng mét. Nếu nhà có chi ều cao H ≤ 5m thì chi ều r ộng c ủa khe kháng ch ấn không nh ỏ h ơn 30mm. Nếu nhà có chi ều cao l ớn h ơn thì c ứ 5m chi ều cao thêm, chi ều r ộng c ủa khe kháng ch ấn ph ải t ăng thêm 20mm. Khe kháng ch ấn ph ải phân chia nhà và công trình theo toàn b ộ chi ều cao nh ưng không nh ất thi ết ph ải xuyên qua móng ( tr ừ tr ường h ợp khe kháng ch ấn trùng v ới khe lún). Các khe co giãn, khe lún và khe kháng ch ấn nên b ố trí trùng nhau. Khi công trình được thi ết k ế kháng ch ấn thì khe co giãn và khe lún ph ải theo yêu cầu c ủa khe kháng ch ấn. Chi ều r ộng bé nh ất c ủa khe lún và khe kháng ch ấn được tính theo công th ức sau: Dmin = V 1 + V 2+ 20mm Trong đó V 1 và V 2 là chuy ển d ịch ngang c ực đạ i t ại đỉ nh c ủa kh ối th ấp h ơn theo ph ươ ng vuông góc v ới khe lún và khe kháng ch ấn. 1.1.2 KHÁI NI ỆM NHÀ CAO T ẦNG. Ủy ban Nhà cao t ầng Qu ốc t ế đưa ra định ngh ĩa nhà cao t ầng nh ư sau: Ngôi nhà mà chi ều cao c ủa nó là y ếu t ố quy ết đị nh các điều ki ện thi ết k ế, thi công ho ặc s ử d ụng khác v ới ngôi nhà thông th ường thì được g ọi là nhà cao t ầng. C ăn c ứ vào chi ều cao và s ố t ầng nhà, phân ra 4 lo ại nh ư sau: - Nhà cao t ầng lo ại 1: 9- 16 t ầng (cao nh ất 50m); TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 6 - Nhà cao t ầng lo ại 2: 17- 25 t ầng (cao nh ất 75m); - Nhà cao t ầng lo ại 3: 26- 40 t ầng (cao nh ất 100m); - Nhà cao t ầng lo ại 4: 40 t ầng tr ở lên (g ọi là siêu cao t ầng); Các n ước tùy theo s ự phát tri ển nhà cao t ầng c ủa mình th ường có cách phân loại kh ác nhau. Hi ện nay ở n ước ta đang có xu th ế ch ấp nh ận s ự phân lo ại trên đây. Theo TARANATH B.S, đối v ới nhà cao t ầng, h ệ ch ịu lực b ằng bê tông c ốt thép. HỆ CH ỊU L ỰC SỐ T ẦNG T ỐI ĐA Sàn ph ẳng (không d ầm) và c ột 10 Sàn ph ẳng và vách c ứng 15 Sàn ph ẳng, vách c ứng và c ột 20 Khung c ứng (có d ầm) 25 Khung c ứng v ới d ầm m ở r ộng vách 30 Có lõi c ứng ch ịu l ực (và c ột ) 40 H ệ khung và vách c ứng 50 H ệ khung và vách c ứng, d ầm có vách 60 1.2 KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP TOÀN KH ỐI. Hệ khung th ực ch ất là khung không gian nh ưng có thể xem nh ư nó được t ạo nên t ừ nh ững khung ph ẳng n ối v ới nhau. Tùy tr ường h ợp c ụ th ể mà ph ải tính toán khung nh ư khung ph ẳng, thí d ụ đố i v ới m ột ngôi nhà khá dài,b ước c ột g ần nh ư đều nhau, khung đặt theo ph ươ ng ngang nhà, chúng ph ải được n ối l ại nhau b ằng h ệ d ầm gi ằng dọc t ại các m ặt khung. Đố i v ới nhà có m ặt b ằng vuông ho ặc g ần vuông , gió và các TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 7 lo ại t ải tr ọng ngang khác có th ể tác d ụng theo ph ươ ng b ất k ỳ, khi đó ph ải tính khung nh ư m ột khung không gian. 1.2.1 HỆ CH ỊU L ỰC KHUNG. Hệ khung là h ệ thanh liên k ết gi ữa các thanh đứ ng (là c ột), thanh ngang (là d ầm) t ạo thành các nút c ứng khung. Điều ki ện cần và đủ để khung ổn đị nh là h ệ b ất bi ến hình. Đối v ới khung BTCT toàn kh ối nhi ều nh ịp , nhi ều t ầng là h ệ siêu t ĩnh. Nút cứng khung có chuy ển v ị, khác v ới ngàm c ứng giũa c ột v ới móng cao trình ngàm t ại mặt trên móng. Vì v ậy khi công trình không có sàn h ầm và có sàn h ầm cao trình ngàm tính khung quy ước nh ư hình 1.4 Hình 1.3.Khung bê tông c ốt thép TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 8 Hình 1.4Quy ước cao trình ngàm Mô hình tính toán khung th ể hi ện tr ục c ột, tr ục d ầm. Có th ể quy ước khi t ỉ s ố L/B >2, công trình có m ặt b ằng ch ạy dài, khung d ọc nhi ều nh ịp h ơn khung ngang nên độ cứng khung ngang nh ỏ h ơn nhi ều l ần so v ới độ c ứng khung d ọc ,n ội l ực ch ủ y ếu gây ra trong khung ngang.Khi đó tách riêng t ừng khung ph ẳng để xác đị nh n ội l ực trong c ột và d ầm ngang, còn n ội l ực trong d ầm d ọc được tính nh ư d ầm liên t ục nhi ều nh ịp. Gi ải pháp phân tích s ơ đồ tính k ết c ấu nh ư v ậy ch ỉ phù h ợp cho công trình có b ước c ột theo ph ươ ng d ọc đề u nhau, và k ết qu ả n ội l ực khung ph ẳng ngang sẽ l ớn h ơn so v ới k ết qu ả n ội l ực c ủa khung ngang này khi được xác l ập mô hình tính theo khung không gian. Vì v ậy khái ni ệm khung nguy hi ểm là khung ít ph ần t ử, d ựa vào s ố nh ịp khung và di ện tích sàn truy ền t ải lên khung. TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 9 Đà ki ềng th ường được xem không ph ải là b ộ ph ận khung ngang(thiên v ề an toàn). Tuy nhiên có ảnh h ưởng nh ất đị nh đố i v ới khung nh ư: • Gi ảm chi ều dài tính toán c ột→ gi ảm độ m ảnh c ột t ầng tr ệt. • Tăng độ c ứng không gian c ủa công trình → kh ắc ph ục lún không đề u. Đà ki ềng được gán vào tính khung khi có đúc bêtông sàn tr ệt ( công trình khu v ực nền đấ t y ếu). Đố i v ới công trình có sàn h ầm cùng cao độ v ới đà gi ằng móng và m ặt đài ( hình 1.4) nếu gán đà gi ằng móng vào cao trình ngàm tính khung, thì nh ịp tính toán đà gi ằng không chính xác vì không k ể t ới kích th ước đài móng. -Thi ết k ế theo mô hình khung ph ẳng ngang . Hình 1.5.Sơ đồ tính khung ph ẳng TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT CU KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 10 - Thi ết k ế theo mô hình khung không gian . Hình 1.6Sơ đồ tính khung không gian - Thi ết k ế theo mô hình khung t ươ ng đươ ng : trong tr ường h ợp sàn không d ầm Nguyên t ắc c ơ b ản: (Theo quy ph ạm ACI 318 ) Đặc điểm chung c ủa ph ươ ng pháp này là k ết c ấu không gian 3 chi ều được chia thành các khung ph ẳng d ọc,khung ph ẳng ngang (hình 6.5).M ỗi khung gồm c ột và b ản d ầm kéo liên t ục qua các c ột ,v ới đường tr ục khung trùng v ới đường tr ục các c ột . D ầm ho ặc b ản d ầm bao g ồm m ột ph ần b ản sàn được gi ới TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 11 hạn b ởi các đường tim c ủa các ô b ản li ền k ề v ới đường tr ục c ột và k ết c ấu dầm ho ặc m ũ c ột (n ếu có). Khi tính toán khung t ươ ng đươ ng ch ịu t ải tr ọng th ẳng đứ ng,sàn và c ột được tính toán riêng r ẽ.Khi đó, c ột được gi ả thi ết ngàm c ả đầ u trên l ẫn đầ u d ưới. Hình 1.7Sơ đồ tính khung t ươ ng đươ ng 1.2.2 SƠ B Ộ KÍCH TH ƯỚC TI ẾT DI ỆN. Khi ch ọn kích th ước ti ết di ện các c ấu ki ện khung bê tông c ốt thép, vì khung là h ệ siêu t ĩnh, t ỉ l ệ độ c ứng c ủa các c ấu ki ện h ợp lý s ẽ cho s ự phân ph ối n ội l ực h ợp lý gi ữa các b ộ ph ận, đả m b ảo s ự b ền v ững, độ bi ến d ạng nh ỏ và d ễ thi công. a. Chi ều dày sàn : TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 12 + Sàn có d ầm  1 1  h = ÷ .L b 40 45  1 Có th ể ch ọn chi ều dày theo công th ức kinh nghi ệm sau nh ằm kh ống ch ế độ võng. Chuvibansà n h = min 180 + Sàn ph ẳng , sàn n ấm (sàn không d ầm)  1 1  h = ÷ .L b 30 40  1 b. Ti ết di ện d ầm khung : - Chi ều cao d ầm khung : h  1 1  Dầm liên k ết v ới c ột: h = ÷ .L 14 12   1 1  Dầm liên k ết v ới d ầm: h = ÷ .L 16 14  1 1 - Chi ều r ộng d ầm khung b = ÷ .h 3 2 - Đối v ới ti ết di ện d ầm b ẹt (s ử d ụng khi ki ến trúc yêu c ầu gi ảm chi ều cao t ầng)  1 1  h =  ÷ .L  20 18  b = ()2 ÷ 3 .h . → Nếu chênh l ệch chi ều cao h không nhi ều gi ữa các nh ịp, đồ ng th ời kết h ợp v ới yêu c ầu ki ến trúc có th ể ch ọn ti ết di ện d ầm caob ằng nhau. c. Ti ết di ện c ột khung : Di ện tích ti ết di ện c ột được s ơ b ộ theo công th ức: TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 13 N A = K b R b Trong đó K= 1,1÷1,25 : h ệ s ố k ể t ới ảnh h ưởng momen trong c ột N= q. S. n . q= g+p (kN/m 2), giá tr ị t ải tr ọng đứ ng sơ b ộtrên m ột m 2 sàn, có th ểlấy tr ị s ố sau: q= 0,8 ÷1 (kN/m 2) đối v ới cao ốc v ăn phòng, t ường là vách nh ẹ. q= 1,1 ÷1,3 (kN/m 2) đối v ới chung c ư, t ường là vách g ạch. S (m 2) di ện tích sàn truy ền t ải lên c ột khung. n : s ố t ầng nhà. Kích th ước ti ết di ện c ột c ần đáp ứng yêu c ầu v ề ch ịu l ực, ph ần t ử c ột nên có độ cứng l ớn h ơn ph ần t ử d ầm, và đáp ứng nhu c ầu th ẩm m ỹ c ủa ki ến trúc d. Chi ều dày vách : chi ều dày vách được ch ọn theo chi ều cao m ỗi t ầng nhà min 1 hvach = .htan g & > 10 cm 25 1.2.3 XÁC ĐỊNH T ẢI TR ỌNG. (1). T ĩnh t ải : - Tr ọng l ượng b ản thân các l ớp c ấu t ạo sàn,ch ống th ấm, d ầm ,c ột. - Tr ọng l ượng đường ống k ỹ thu ật - Tải tr ọng t ường xây, vách h ầm, vách thang. Đối v ới ô sàn v ệ sinh, sàn mái ngoài tr ọng tr ượng các l ớp c ấu t ạo trên c ộng thêm tr ọng l ượng l ớp ch ống th ấm ( v ửa h ồ d ầu, sika, hay flinkote, ) Tr ọng l ượng l ớp ch ống th ấm g c=10 daN/m 2 , n=1,2 TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 14 (2). Ho ạt t ải: - Tùy theo ch ức n ăng s ử d ụng c ủa sàn, giá tr ị t ải tr ọng l ấy theo TCXDVN 2737- 1995 (xem ph ụ l ục 1 trang 232) (3). T ải tr ọng gió: Theo TCXD 2737-1995 công trình có chi ều cao H>40m, có xét thành ph ần độ ng của t ải tr ọng gió (xem ph ụ l ục 11; trích d ẫn TCXD 229-1999). Khi H<40m, gió t ĩnh được xác đị nh nh ư sau Gió t ĩnh : W= W c . n . c . k . B (1.1) Trong đó Wc : Giá tr ị áp l ực gió theo b ản đồ phân vùng áp l ực gió trên lãnh th ổ Vi ệt Nam, ph ụ l ục 10 Bảng 1.4. Giá tr ị áp l ực gió chu ẩn (t ại cao độ 10m) Vùng áp l ực gió trên b ản đồ I II III IV V 2 Wc (daN/m ) 65 95 125 155 185 n : hệ s ố tin c ậy, tùy theo tu ổi th ọ công trình . Bảng 1.3 . Hệ s ố tin c ậy n Th ời gian s ử d ụng gi ả n định c ủa công trình 50 n ăm 1.2 40 n ăm 1.15 30 n ăm 1 20 n ăm 1.1 10 n ăm 0.9 5 n ăm 0.75 c : hệ s ố khí độ ng . • Các m ặt ph ẳng th ẳng đứ ng : TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 15 Đón gió c = +0.8. Khu ất gió c= -0.6. • Các m ặt ph ẳng nghiêng góc : khi nhà có mái d ốc hai phía, l ấy theo TCVN 2737-1995)- bảng ch ỉ d ẫn xác đị nh h ệ s ố khí độ ng c. Hệ s ố α độ H/L 0 0,5 1 ≥2 Ce1 0 0 -0,6 -0,7 -0.8 20 +0,2 -0,4 -0.7 -0.8 40 +0,4 +0,3 -0,2 -0.4 60 +0,8 +0,8 +0,8 +0,8 Ce2 ≤60 -0,4 -0,4 -0,5 -0,8 Bảng 1.5 . Hệ s ố khí độ ng c khi nhà có mái d ốc hai phía Hình 1.8Sơ đồ tải gió nhà hai mái d ốc Ví d ụ công trình có chi ều cao H=17.1m và L=12.8m H 17,1 = = ,134 L 12,8 Tra b ảng 1.4 →Ce1= - 0,466 và Ce2 = - 0,5, nh ư v ậy gió gây b ốc mái. k : h ệ s ố độ cao tính đế n s ự thay đổ i c ủa áp l ực gió theo độ cao z., ứng v ới d ạng đị a hình t xác định theo công th ức sau: 2m z  t k() z =1.844   t z g t  (1.2) TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 16 Trong đó: g zt – độ cao c ủa đị a hình d ạng t mà ở đó v ận t ốc gió không còn ch ịu ảnh h ưởng c ủa mặt đệ m, còn g ọi là độ cao gradient; mt – số m ũ t ươ ng thích v ới đị a hình d ạng t. Bảng 1.6. Độ cao gradient và h ệ s ố m t g Dạng đị a hình zt (m) mt A 250 0.070 B 300 0.090 C 400 0.140 Địa hình A là địa hình tr ống tr ải, không có ho ặc có r ất ít v ật c ản cao không quá 1,5m( b ờ bi ển thoáng, m ặt sông ,h ồ l ớn, cánh đồ ng, ) Địa hình B là địa hình t ươ ng đối tr ống tr ải, có m ột s ố v ật c ản th ưa th ớt cao không quá 10m( vùng ngo ại ô ít nhà , th ị tr ấn, làng m ạc, ) Địa hình C là địa hình b ị che ch ắn m ạnh , có nhi ều v ật c ản sát nhau cao t ừ 10m tr ở lên (trong thành ph ố, vùng r ừng r ậm ) Công trình xây d ựng t ại TP.HCM tra ph ụ l ục 10 vùng gió IIA và d ạng đị a hình C do vậy , 2 2 Wo= 95-12= 83daN/m (vùng ít ảnh h ưởng gió bão được gi ảm 12daN/m . g zt = 400 ; m t = 0,14.  z  2x .0,14 k (z) = ,1 844   t  400  B: bề r ộng đón gió , được xác đị nh tùy theo cách nh ập t ải tr ọng gió vào ph ần m ềm tính khung • Khi gán t ải vào ph ần t ử c ột thì B(m) là b ước c ột li ền k ề được gán t ải, cách nh ập này khá m ất công vì t ải gió s ẽ khác nhau cho t ừng c ột theo mỗi ph ươ ng, và gi ữa các ph ươ ng x, y có b ước c ột khác nhau. Có th ể dùng cách gán t ải này n ếu chúng ta ch ọn gi ải pháp tính n ội l ực cho khung ph ẳng (gán áp lực gió đẩ y, gió hút vào 2 c ột biên c ủa khung). TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 17 • Khi gán t ải vào ph ần t ử d ầm thì B(m) là trung bình c ộng c ủa chi ều cao hai t ầng n ằm li ền k ề cao trình z(m) đang xét. Cách nh ập này nhanh và ti ện vì l ực gió theo hai ph ươ ng trong t ừng t ầng s ẽ nh ư nhau, không ph ụ thu ộc vào b ước c ột ph ươ ng x,y. • Khi gán t ải t ập trung vào nút c ột biên m ỗi t ầng, gió đẩ y và gió hút được c ộng d ồn giá tr ị, ngh ĩa là áp l ực gió được tính v ới h ệ s ố khí động c=1,4. • Khi gán t ải t ập trung vào tâm c ứng sàn m ỗi t ầng (ph ần m ềm ETAB có thêm ch ức n ăng này), gió đẩy và gió hút được c ộng d ồn giá tr ị, ngh ĩa là áp l ực gió được tính v ới h ệ s ố khí độ ng c=1,4. Vì v ậy, B(m 2) là di ện tích m ặt đón gió theo chi ều r ộng ho ặc chi ều dài nhà. Gió ph ươ ng X → B(m 2)= b ề r ộng nhà theo ph ươ ng X nhân v ới trung bình cộng c ủa chi ều cao hai t ầng li ền k ề cao trình đang xét. Gió ph ươ ng Y → B(m 2)= b ề rông nhà theo ph ươ ng Y nhân v ới trung bình c ộng c ủa chi ều cao hai t ầng li ền k ề cao trình đang xét. 1.2.4 CÁC TR ƯỜNG H ỢP T ẢI NH ẬP VÀO MÔ HÌNH TÍNH KHUNG Các tr ường h ợp t ải tr ọng Di ễn gi ải TĨNH T ẢI ( DEAD) Tải th ường xuyên+ Ph ần t ải dài h ạn của ho ạt t ải HO ẠT T ẢI 1 (LIVE) Ch ất đầ y ph ần t ải ng ắn h ạn c ủa ho ạt tải HO ẠT T ẢI 2 (LIVE) Ch ất cách nh ịp ph ần t ải ng ắn h ạn của ho ạt t ải HO ẠT T ẢI 3 (LIVE) Ch ất cách nh ịp ph ần t ải ng ắn h ạn của ho ạt t ải (ch ất ng ược v ới HT2) GIÓ TX (WIND) Gió ph ươ ng X t ừ trái → GIÓPX (WIND) Gió ph ươ ng -X t ừ ph ải ← GIÓ TY (WIND) Gió ph ươ ng Y t ừ tr ước ↑ GIÓ PY (WIND) Gió ph ươ ng -Y t ừ sau ↓ Lưu ý khi tính khung ph ẳng ch ỉ có t ải GIO TX, GIO PX. TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 18 DEAD : • Tải tr ọng tác d ụng lên sàn (daN/m 2) được ph ần m ềm tính toán k ết cấu (SAP, ETAB) t ự độ ng hóa tr ọng l ượng b ản thân các c ấu ki ện sàn, d ầm, c ột, vách BTCT. • Tr ọng l ượng các l ớp hoàn thi ện sàn c ộng v ới ph ần dài h ạn c ủa ho ạt tải. Giá tr ị t ải thường xuyên được nh ập d ưới d ạng t ải phân b ố trên di ện tích sàn. Ví d ụ Giá tr ị tiêu chu ẩn Giá tr ị tính toán. Lo ại phòng (daN/m 2) (daN/m 2) Lớp Ph ần Tải Lớp Ph ần Tải Hoàn dài h ạn Th ường Hoàn dài h ạn Th ường thi ện xuyên thi ện xuyên Phòng ng ủ, ăn, 138 30 168 158 39 197 bếp. Phòng h ọc, ban 138 70 208 158 84 242 công Tr ng l ưng t ưng xây :( xem ph ụ lục 1 ) c gt = g t x 1,1x (h tầng -hdầm) CHÚ Ý: Nếu mô hình c ầu thang, h ồ n ước mái ch ứa khai báo được vào mô hình khung không gian, thì c ần nh ập thêm vào khung các giá tr ị t ải sau: + T ải tr ọng phân b ố trên đoạn d ầm chi ếu ngh ỉ, d ầm chi ếu t ới do b ản thang truy ền vào. TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 19 + T ải tr ọng t ập trung t ại các tr ục c ột do h ồ n ước mái truy ền vào . LIVE :Ho ạt t ải ng ắn h ạn có giá tr ị t ải không l ớn so v ới giá tr ị t ải tr ọng th ường xuyên, nên vi ệc chia nhi ều các tr ường h ợp đặ t ho ạt t ải kh ác nhau không làm t ăng đáng k ể n ội l ực t ại ti ết di ện kh ảo sát.Chênh l ệch n ội l ực do tr ường h ợp ho ạt t ải ch ất đầy và do đặt cách nh ịp ch ỉ làm |M| thay đổi không qu á ±3%. Giá tr ị |M| ch ủ y ếu là do gió gây ra (n ếu không xét ảnh h ưởng độ ng đấ t), nên vi ệc thay đổ i cách đặ t ho ạt tải đứ ng càng không ảnh h ưởng đáng k ể đế n giá tr ị này. Vì v ậy có th ể tách riêng ph ần ho ạt t ải đứ ng dài h ạn vào t ĩnh t ải nh ư đã trình bày ở b ảng trên. WIND: - Tính khung ph ẳng nên gán t ải gió t ập trung t ại nút c ột biên m ỗi t ầng, vì khi đó hệ s ố c l ấy b ằng t ổng c ủa phía gió đẩ y và gió hút c=0,8+0.6=1.4 → vi ệc nh ập t ải không c ần tách hai phía đẩ y và hút cho m ột h ướng gió. - Tính khung không gian nên gán t ải gió phân b ố lên d ầm biên mỗi t ầng, ho ặc tâm cứng sàn. 1.2.5 TÍNH TOÁN N ỘI L ỰC V ỚI T ỪNG TR ƯỜNG H ỢP T ẢI TR ỌNG, T Ổ HỢP N ỘI L ỰC. Khung là k ết c ấu siêu t ĩnh b ậc cao, hi ện nay th ường s ử d ụng các ch ươ ng trình tính kết c ấu đã được l ập trình s ẵn để xác đị nh n ội l ực do t ừng tr ường h ợp t ải tr ọng gây ra. - Theo TCVN 2737-95 , t ổ h ợp t ải tr ọng g ồm có t ổ h ợp c ơ b ản và t ổ h ợp đặc bi ệt. Tổ h ợp c ơ b ản g ồm các t ải tr ọng th ường xuyên, t ải tr ọng t ạm th ời dài h ạn và tạm th ời ng ắn h ạn. Tổ h ợp đặ c bi ệt g ồm các t ải tr ọng th ường xuyên, t ải tr ọng tạm th ời dài h ạn và tạm th ời ng ắn h ạn có th ể x ảy ra và m ột trong các t ải tr ọng đặ c bi ệt. Tổ h ợp t ải tr ọng c ơ b ản có t ừ 2 t ải tr ọng t ạm th ời tr ở lên thì ph ải nhân v ới h ệ số t ổ h ợp 0,9 Trong ph ạm vi đồ án môn h ọc ch ỉ c ần tính toán v ới t ổ h ợp n ội l ực c ơ b ản. Định ngh ĩa các t ổ h ợp n ội l ực : TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 20 Khi tính theo ph ươ ng án khung ph ẳng bao g ồm 7 t ổ h ợp (t ừ comb1 ÷ comb7) và 13 tổ h ợp (t ừ comb1 ÷ comb13) khi tính theo ph ươ ng án khung không gian. Ph ần m ềm tính toán m ặc đị nh các COMBO theo ki ểu cộng đạ i s ố (linear add) và 1 t ổ h ợp BAO (m ặc đị nh Envelope) để l ấy giá tr ị max, min t ừ các t ổ h ợp trên. Các t ổ h ợp Tổ h ợp Cấu trúc COMB1 TĨNH T ẢI+ HT1 COMB2 TĨNH T ẢI+ 0,9 (HT1+ GIO TX) COMB3 TĨNH T ẢI+ 0,9 (HT1+ GIO PX) COMB4 TĨNH T ẢI+ 0,9 (HT2+ GIO TX) COMB5 TĨNH T ẢI+ 0,9 (HT2+ GIO PX) COMB6 TĨNH T ẢI+ 0,9 (HT3+ GIO TX) COMB7 TĨNH T ẢI+ 0,9 (HT3+ GIO PX) COMB8 TĨNH T ẢI+ 0,9 (HT1+ GIO TY) COMB9 TĨNH T ẢI+ 0,9 (HT1+ GIO PY) COMB10 TĨNH T ẢI+ 0,9 (HT2+ GIO TY) COMB11 TĨNH T ẢI+ 0,9 (HT2+ GIO PY) COMB12 TĨNH T ẢI+ 0,9 (HT3+ GIO TY) COMB13 TĨNH T ẢI+ 0,9 (HT3+ GIO PY) BAO Envelope (COMB1, COMB2, , COMB13) - Theo ACI CODE 318-1995 Là tiêu chu ẩn thi ết k ế k ết c ấu BTCT c ủa Hoa K ỳ. Tiêu chu ẩn quy đị nh, khi thi ết k ế v ẫn d ựa vào ph ươ ng trình c ơ b ản quen thu ộc: Nội l ực gây ra do t ải tr ọng b ất l ợi ≤ kh ả n ăng ch ịu l ực. Hay U( ≡ M, N, Q) ≤ ФSn Giá tr ị Ф tùy vào tr ạng thái ứng su ất c ủa ti ết di ện đang xét: Ф =0.7 - 0.9; c ấu ki ện ch ịu u ốn, ch ịu kéo đúng tâm, l ệch tâm. Ф = 0.7; c ấu ki ện ch ịu nén đúng tâm, l ệch tâm. Quy ph ạm không quy đị nh ph ần ho ạt t ải tác d ụng dài h ạn riêng. Ch ỉ có nh ững d ạng tải tác độ ng nh ư sau: D: T ĩnh t ải - Dead load. L: Ho ạt t ải - Live load. TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 21 W: Gió - Wind load. E: động đấ t - Earthquake load H: Áp l ực đất - Earth pressure F: Áp l ực ch ất l ỏng -Fluid pressure I : Xung động( va ch ạm, n ổ ) - Impact allowance T: Tác động môi tr ường - Environmental effects (T có th ể do co ngót, t ừ bi ến, lún, thay đổ i nhi ệt độ gây ra). Và ch ỉ có các d ạng t ổ h ợp sau đây: Cơ b ản U=1.4D+1.7L Gió U=0.75(1.4D+1.7L+1.7W) U=0.9D+1.3W (ki ểm tra l ệch, tr ượt) Động đấ t U=0.75(1.4D+1.7L+1.87E) U=0.9D+1.43E (ki ểm tra l ệch, tr ượt) Áp l ực đất U=1.4D+1.7L+1.7H U=0.9D+1.7H Ch ất l ỏng U=1.4D+1.7L+1.4F U=0.9D+1.4F Xung động U=1.4D+1.7(L+I) U=0.9D+1.7I T ác động môi tr ường U=0.75(1.4D+1.7L+1.4T) U=1.4(D+T) 1.2.6 TÍNH TOÁN TI ẾT DI ỆN BÊ TÔNG C ỐT THÉP (1).Thép c ột : TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 22 Sau khi s ử d ụng các ph ần m ềm tính toán n ội l ực khung, xu ất b ảng giá tr ị n ội l ực c ột khung ch ỉ đị nh ,ch ọn t ất c ả các COMBO khai báo. Nh ư vậy, t ại m ỗi v ị trí ti ết di ện ngang c ủa c ột s ẽ l ực có 7 c ặp n ội l ực khi tính theo ph ươ ng án khung ph ẳng và 13 cặp n ội l ực khi tính theo ph ươ ng án khung không gian. C ần làm thêm bu ớc l ọc k ết qu ả tr ước khi tính thép. Do tính ch ất đố i x ứng khi tính và b ố trí thép c ột, không c ần phân bi ệt momen âm hay d ươ ng ,ch ỉ c ần l ấy các c ặp n ội l ực b ất l ợi cho c ột nh ư sau: Hình 1.9Quy ước chi ều ph ần t ử c ột. Chú ý quy ước tr ục t ọa độ s ử d ụng trong các ph ần m ềm tính toán k ết c ấu nh ư sau: Momen M 22 quay quanh tr ục OX có ph ươ ng tác d ụng theo ph ươ ng OY. Momen M 33 quay quanh tr ục OY có ph ươ ng tác d ụng theo ph ươ ng OX. C ạnh b song song OX, cạnh h song song OY. tư Khung ph ẳng: |||N|||max →M33 tư |||M33 |||max →N tư tư Khung không gian : |||N|||max → M x ; M y tư tư | Mx|max → N ; M y tư tư ||| My|||max → N ; M x Từ m ỗi c ặp n ội l ực trên, áp d ụng bài toán tính thép c ột cho c ấu ki ện ch ịu nén l ệch tâm đã được h ọc trong giáo trình BTCT ph ần 1, tính được di ện tích ti ết di ện c ốt thép c ột , ch ọn giá tr ị thép c ủa c ặp nào l ớn nh ất để b ố trí. TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 23 (2). Thép d ầm : Đối v ới ph ần t ử d ầm, là c ấu ki ện ch ịu u ốn ch ỉ c ần xu ất n ội l ực c ủa 1 t ổ h ợp BAO. Tươ ng t ự nh ư cột, t ại m ỗi ti ết di ện d ầm ta l ọc các c ặp n ội l ực sau: Mmax → tính thép d ọc cho mi ền d ưới ( ứng v ới giá tr ị momen d ươ ng l ớn nh ất) Mmin → tính thép d ọc cho mi ền trên ( ứng v ới giá tr ị momen âm l ớn nh ất) |||Qmax ||| → tính b ước đai cho d ầm. Hình 1.10 Quy ước chi ều ph ần t ử d ầm Lưu ý, khi s ử d ụng ph ần tính n ội l ực khung ,nên h ạn ch ế ch ọn s ố v ị thép trí m ặt c ắt cho ph ần t ử c ột, d ầm (2-3 m ặt c ắt) thì vi ệc xu ất và l ọc k ết qu ả n ội tính . 1.2.7 TÍNH THÉP VÁCH Tính toán c ốt thép d ọc cho vách ph ẳng Vách c ứng d ạng côngxon ph ải ch ịu t ổ h ợp n ội l ực sau: (N, M x, M y, Q x, Q y). Do vách c ứng ch ỉ ch ịu t ải tr ọng ngang tác động song song v ới m ặt ph ẳng c ủa nó nên b ỏ qua kh ả n ăng ch ịu mô men ngoài m ặt ph ẳng M x và l ực c ắt theo ph ươ ng vuông góc với m ặt ph ẳng Q y, ch ỉ xét đế n t ổ h ợp n ội l ực g ồm (N, M y, Q x). TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 24 Vi ệc tính toán tác độ ng đồ ng th ời c ủa c ả mô men và l ực c ắt r ất phức t ạp và khó th ực hi ện được. Cho nên, đến nay trong các tiêu chu ẩn thi ết k ế v ẫn tách riêng vi ệc tính cốt d ọc và c ốt đai. D ưới đây trình bày 3 ph ươ ng pháp tính toán c ốt thép d ọc cho vách ph ẳng có th ể s ử d ụng thi ết k ế vách c ứng cho nhà cao t ầng. -Ph ươ ng pháp phân b ố ứng su ất đàn h ồi. -Ph ươ ng pháp gi ả thi ết vùng biên ch ịu mô men. -Ph ươ ng pháp xây d ựng bi ểu đồ t ươ ng tác. (1) Ph ươ ng pháp phân b ố ứng su ất đàn h ồi Ph ươ ng pháp này chia vách thành nh ững ph ần t ử nh ỏ ch ịu l ực kéo ho ặc nén đúng tâm, coi nh ư ứng su ất phân b ố đề u trong m ỗi ph ần t ử. Tính toán c ốt thép cho t ừng ph ần t ử. Th ực ch ất là coi vách nh ư nh ững c ột nh ỏ ch ịu kéo ho ặc nén đúng tâm. Các b ước tính toán - Chia vách c ứng thành 5 vùng, đánh s ố t ừ 1÷5, m ỗi vùng có kích th ước(0.2Lxh v) 1 2 3 4 5 hv (0,2 L) (0,2 L) (0,2 L) (0,2 L) (0,2 L) L - Ứng su ất trung bình c ủa m ỗi vùng ti ết di ện (h v x0,2L) N MX σ = ± yi ; (>0 hay 0 theo chi ều kim đồ ng h ồ + y i : kho ảng cách t ừ tr ọng tâm ti ết di ện đế n tr ọng tâm vùng th ứ i TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 25 + J x : Momen quán tính -Ứng su ất trung bình trong vùng (1), (2) N MX σi = − yi ; (>0 hay 0 hay 0 ) ; với i = 3 (1.6) AC -Lực kéo nén cho các vùng (1), (2), (3), (4), (5) : Ni= 0,2L. h v. σi (>0 hay 0 : si R s (1.7) i N + Nếu N < 0 : As = i R s (1.8) - Bố trí thép cho vùng (1) và (5)là A s As = max ( As 1 , As 5 ) - Bố trí thép cho vùng (2),ø (3) và (4) là fs fs =2 max ( As 2 , As 4 )+ As 3 TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 26 - Tổng di ện tích c ốt thép trên ti ết di ện là ΣAs = 2 As + fs. Ví d ụ : Tính toán và b ố trí c ốt thép cho vách có ti ết di ện (h vxL)= (250x2250). Bê tông B25, thép AIII. N ội l ực : N=7200KN, M x=3400KNm, Q=1800KN. Gi ải: 2 Rb=14,5MPa= 1,45KN/cm 2 Rs=360MPa=36 KN/cm 3 0 ,25 .2 ,25 4 Tính J = = ,0 237 m x 12 N MX 7200 3400 V ùng 5,1 σ 1,5 = ± yi = ± 1= Av JX 0,25.2,5 ,0 237 N MX 7200 3400 Vùng 4,2 σ 2,4 = ± yi = ± 5,0 = Av JX 0,25.2,5 ,0 237 N 7200 2 Vùng 3 σ3 = = =11520 KN /m Av 0,25 5,2. Vùng 1 2 3 4 5 2 σi (KN/m ) -2826 4347 11520 18693 25866 Ni (KN) -353,25 543 1440 2337 3233 2 Asi (cm ) 9,81 <0 <0 14,58 39,48 TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 27 Bảng k ết qu ả thép vách Di ện tích thép tính Đoạn biên Đoạn gi ữa Di ện tích thép toán ch ọn As fs ΣAs φ a As φ a fs ΣAs µ% cm 2 cm 2 cm 2 (mm) (mm) (cm 2) (mm) (mm) (cm 2) (cm 2) 39,48 29,16 108 13Ø20 80 40,82 2x11 120 31,9 113 1,82 Ø14 (2) Ph ươ ng pháp gi ả thi ết vùng biên ch ịu mô men TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 28 Ph ươ ng pháp này cho r ằng c ốt thép đặ t trong vùng biên ở hai đầ u t ường được thi ết kế để ch ịu toàn b ộ mô men. L ực d ọc tr ục được gi ả thi ết là phân b ố đề u trên toàn b ộ chi ều dài t ường. T ươ ng t ự nh ư ph ươ ng pháp 1, ch ỉ khác ở ch ỗ b ố trí t ập trung l ượng cốt thép ch ịu toàn b ộ momen ở hai đầ u vách. Ph ươ ng pháp này khá thích h ợp đố i v ới tr ường h ợp vách có ti ết di ện t ăng c ường ở hai đầu (b ố trí c ột ở hai đầ u vách),thiên v ề an toàn vì ch ỉ k ể đế n kh ả n ăng ch ịu mômen c ủa c ốt thép. Các b ước tính toán: - Bước 1: gi ả thi ết chi ều dài B c ủa vùng biên ch ịu mô men. Xét vách ch ịu l ực d ọc tr ục N và mô men u ốn trong m ặt ph ẳng M x. Mô men M x tươ ng đươ ng v ới m ột c ặp ng ẫu l ực đặ t ở hai vùng biên c ủa t ường. - Bước 2: Xác đị nh l ực kéo ho ặc nén trong vùng biên: N M P = A ± x l, r A b (L − 5,0 B − 5,0 B ) l r (1.9) với Ab : di ện tích vùng biên. A: di ện tích m ặt c ắt vách. - Bước 3: tính di ện tích c ốt thép ch ịu kéo, nén. - Bước 4: ki ểm tra hàm l ượng c ốt thép. N ếu không th ỏa mãn thì ph ải t ăng kích th ước B c ủa vùng biên lên r ồi tính l ại t ừ b ước 1. Chi ều dài c ủa vùng biên B có giá tr ị l ớn nh ất là L /2, n ếu v ượt quá giá tr ị này c ần t ăng b ề dày t ường. - Bước 5: ki ểm tra ph ần t ường còn l ại gi ữa hai vùng biên nh ư đối v ới c ấu ki ện ch ịu nén đúng tâm. Tr ường h ợp bê tông đã đủ kh ả n ăng ch ịu l ực thì c ốt thép ch ịu nén trong vùng này được đặ t theo c ấu t ạo. (3)Ph ươ ng pháp s ử d ụng bi ểu đồ t ươ ng tác a. Khái ni ệm: Ph ươ ng pháp này d ựa trên m ột s ố gi ả thi ết v ề s ự làm vi ệc c ủa bê tông và c ốt thép để thi ết l ập tr ạng thái ch ịu l ực gi ới h ạn (N u, M u) c ủa m ột vách bê tông c ồt thép đã bi ết. T ập h ợp các tr ạng thái này s ẽ t ạo thành 1 đường cong liên h ệ gi ữa l ực d ọc N và mômen M c ủa tr ạng thái gi ới h ạn. TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 29 - Ti ết di ện vách được gi ả thi ết nh ư sau: ti ết di ện vách ph ẳng tr ước khi ch ịu lực thì v ẫn ph ẳng sau khi ch ịu l ực. Đây là gi ả thi ết r ất quan tr ọng trong tính toán, gi ả thi ết này được s ử d ụng để tính toán c ấu ki ện ch ịu u ốn(d ầm), c ấu ki ện ch ịu nén uốn (c ột) trong các tiêu chu ẩn c ủa Hoa K ỳ, Anh, Australia, . Dựa trên gi ả thi ết này, chúng ta có th ể tính toán được bi ến d ạng t ại m ột điểm b ất k ỳ trên ti ết di ện theo bi ến d ạng l ớn nh ất c ủa bê tông vùng nén và c ốt thép trong vùng kéo ho ặc nén ít. -Gi ả thi ết quan h ệ ứng su ất bi ến d ạng c ủa c ốt thép, quan h ệ này đã được đơn gi ản hóa để thu ận ti ện cho tính toán. -Gi ả thi ết v ề bi ểu đồ ứng su ất bê tông vùng nén và bê tông vùng nén quy đổi. -Gi ả thi ết v ề bi ến d ạng c ực h ạn quy ước c ủa bê tông vùng nén. Thi ết l ập bi ểu đồ t ươ ng tác: -Nguyên t ắc chung: d ựa vào bi ến d ạng c ực h ạn c ủa bê tông vùng nén và v ị trí của tr ục trung hòa được th ể hi ện qua chi ều cao vùng nén x, ta có th ể xác đị nh được tr ạng thái ứng su ất trong bê tông và c ốt thép trong vách, các ứng su ất này t ổng h ợp lại thành 1 l ực d ọc và 1 mômen t ại trong tâm hình h ọc c ủa vách, chính là 1 điểm của bi ểu đồ t ươ ng tác. -Các điểm chính trên bi ểu đồ t ươ ng tác: vì bi ểu đồ t ươ ng tác là m ột đường cong,m ỗi điểm trên đường cong này t ươ ng ứng v ới 1 v ị trí c ủa tr ục trung hòa trên ti ết di ện vách (1 giá tr ị c ủa x), vì v ậy vi ệc thi ết l ập bi ểu đồ này th ường đươ c thi ết lập b ằng sự tr ợ giúp c ủa máy tính. Tính toán c ốt thép ngang cho vách ph ẳng Đối v ới các vách c ứng thông th ường - tỷ l ệ cao/chi ều dài t ường l ớn, ảnh h ưởng c ủa lực c ắ Kh ả n ăng ch ịu l ực c ắt c ủa t ường g ồm kh ả n ăng ch ịu c ắt c ủa bê tông Q b và kh ả n ăng ch ịu c ắt c ốt thép Qsw : Qu=Q b+Q sw (1.10) t là nh ỏ. Tuy nhiên, khi t ỷ l ệ chi ều cao/chi ều dài th ường t ươ ng đối nh ỏ, vách có dạng côngxon ng ắn, ảnh h ưởng c ủa l ực c ắt là nguy hi ểm. Lúc này, c ần xét đế n l ực cắt. TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 30 Chú ý r ằng kh ả n ăng ch ịu l ực c ắt c ủa bê tông Qb ph ải xét đế n h ảnh h ưởng c ủa l ực dọc. Khi có l ực nén, ứng su ất kéo gây b ởi l ực c ắt s ẽ gi ảm, do đó làm t ăng kh ả n ăng ch ịu c ắt c ủa bê tông. Quy trình tính toán c ốt thép ch ịu c ắt t ươ ng t ự nh ư đối v ới k ết c ấu d ầm thông th ường : -Bước 1: Ki ểm tra xem vách có b ị phá ho ại giòn hay không? T ức là ki ểm tra điều ki ện ứng su ất nén chính có th ỏa mãn hay không? -Bước 2: Ki ểm tra điều ki ện tính c ốt đai. -Bước 3: Tính toán kh ả n ăng ch ịu c ắt c ủa bê tông. -Bước 4: Tính toán c ốt thép ch ịu l ực c ắt -Bước 5: So sánh v ới các điều ki ện h ạn ch ế và b ố trí được c ốt thép ngang Chi ều cao làm vi ệc h o, kho ảng cách t ừ th ớ biên ch ịu nén c ủa bê tông đến tr ọng tâm cốt thép ch ịu kéo, là m ột thông s ố h ết s ức quan tr ọng trong quá trình tính toán c ốt thép ngang. Tiêu chu ẩn AC Ỉ318 cho phép h0 = 0,8 L ho ặc m ột giá tr ị chính xác h ơn của h o sẽ nh ận được được thông qua vi ệc phân tích bi ểu đồ t ươ ng thích bi ến d ạng. 1.2.8 KI ỂM TRA CÁC ĐIỀU KI ỆN S Ử D ỤNG. Đối v ới c ấu ki ện ch ịu u ốn ph ải đả m b ảo ylêu c ầu v ề chi ều cao t ối thi ểu c ủa ti ết di ện, và t ỷ l ệ cao ti ết di ện trên chi ều dài nh ịp.Khi th ỏa mãn các quy định này, h ầu hết các k ết c ấu đề u đả m b ảoyêu c ầu v ề độ võng. Theo TCVN356-2005 cho phép không c ần tính toán ki ểm tra s ự m ở r ộng v ết n ứt và bi ến d ạng n ếu qua th ực nghi ệm ho ặc th ực t ế s ử d ụng các k ết c ấu t ươ ng t ự đã kh ẳng đị nh được : b ề r ộng v ết n ứt ở m ọi giai đoạn không v ượt quá giá tr ị cho phép và k ết c ấu có đủ độ c ứng ở giai đoạn s ử d ụng. - Ki ểm tra võng c ủa t ấm sàn : kích th ước (a x b) chi ều dày h ,s ử d ụng công th ức c ủa S. Timoshenko& S.Woinowsky- Krieger ( sách Theory of Plates and shells ) α qa 4 ∆ = D (1.11) Eh 3 D = 2 12 1( −ν ) (1.12) TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 31 ν : h ệ s ố poát- xông; α: h ệ s ố tra b ảng 1.7 d ưới đây. 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 α. 126 150 172 191 207 220 230 238 245 249 254 10 -5 Bảng1.7 Hệ s ố α - Ki ểm tra võng và b ề r ộng v ết n ứt c ủa các c ấu ki ện bê tông c ốt thép ti ết di ện ch ữ nh ật ch ịu u ốn, c ốt thép đơn b ằng công th ức đơn gi ản và các bi ểu đồ t ừ 1 đế n 5(xem ph ụ l ục 8). • Công th ức xác đị nh độ võng : l 2 f = T (1.13) ho • Công th ức xác đị nh b ề r ộng v ết n ứt an = Ad (1.14) Trong đó: f – độ võng (cm); an – bề r ộng v ết n ứt (mm); l – kh ẩu độ (nh ịp)c ấu ki ện (m); ho – chi ều cao có ích c ủa ti ết di ện c ấu ki ện (cm); d – đường kính c ốt thép (cm); T và A – hệ s ố tra bi ểu đồ t ừ 1 đế n 5 ph ụ thu ộc vào: + Hàm l ượng c ốt thép %. + S ố hi ệu bê tông (c ấp độ b ền B) và c ốt thép. + T ỉ l ệ ph ần t ải tr ọng tác d ụng dài h ạn trên t ổng t ải tr ọng (r) . TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 32 g c + p c r = dh g c + p c (1.15) - Có th ể xem k ết qu ả t ừ ph ần m ểm tính khung độ võng c ủa t ừng tr ường h ợp tải tr ọng sau: EJ f = f x BTCT danhoi B Trong đófđàn h ồi = k ết qu ả tính theo ph ần m ềm SAP2000. Đ ộ c ứng B c ủa c ấu ki ện BTCT (xem sách BTCT ph ần1) h Z B = 0 Ψ Ψ (1.16) s + b Es As νEb Abred 1.2.9 QUY ĐỊNH C ẤU T ẠO THÉP NÚT KHUNG. Cấu t ạo nút khung (n ối c ột v ới d ầm, n ối c ột v ới móng, ) là r ất quan tr ọng. Nút khung ph ải có kích th ước hình h ọc và b ố trí c ốt thép sao cho phù h ợp v ới s ơ đồ tính toán. Trong khung bê tông c ốt thép toàn kh ối các nút được xem là nút c ứng, vì th ế ph ải b ảo đả m bê tông ch ịu nén không b ị ép v ỡ và c ốt thép neo vào nút không b ị tu ột.Tr ạng thái ứng su ất nút khung khá ph ức t ạp. Ở các góc đề u có s ự t ập trung ứng su ất , s ự phân b ố ứng su ất ph ụ thu ộc r ất nhi ều vào hình dáng và kích th ước nút khung (vát góc nút khung thì s ự t ập trung ứng su ất gi ảm đi). M ặt khác bê tông c ốt thép là v ật li ệu không đồ ng ch ất và đẳng h ướng, nên tr ạng thái ứng su ất còn ph ụ thu ộc vào s ự b ố trí thép trong nút đó, ng ười ta ph ải thí nghi ệm nhi ều m ẫu nút khung bằng chính v ật li ệu bê tông c ốt thép để rút ra nh ững c ấu t ạo h ợp lý cho các lo ại nút khác nhau. Khi c ấu t ạo c ốt thép t ại nút khung c ần ph ải phân bi ệt c ốt thép ch ịu kéo ( đặ t t ại vùng momen c ăng th ớ), ho ặc ch ịu nén để xác đị nh chi ều dài đoạn neo đúng quy định. Đoạn neo c ốt thép k ể t ừ mút thanh đế n ti ết di ện vuông góc v ới tr ục d ọc c ấu ki ện mà ở đó nó được s ử d ụng toàn b ộ kh ả n ăng ch ịu l ực (tính v ới toàn b ộ c ường độ tính toán ) không được nh ỏ h ơn giá tr ị l an xác định theo công th ức: TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 33  R  l =  ω s + ∆ φ an  an R an   b  (1.17) * Đồng th ời đoạn neo c ũng không được nh ỏ h ơn giá tr ị l an =λan φvà l min . Các giá tr ị s ố c ủa ωan , an , λan và l min cho trong b ảng và φ là đường kính c ủa c ốt thép.’ Hệ s ố ωan và ξan Điều ki ện làm Cốt thép có gi ờ Cốt thép tròn Hệ s ố lmin vi ệc c ủa c ốt thép tr ơn an (mm) ωan λan ωan λan 1. Đoạn neo c ốt thép a-Ch ịu kéo trong bê tông 0.7 20 1.2 20 11 250 ch ịu kéo b-Ch ịu nén ho ặc kéo 0.5 12 0.8 15 8 200 trong vùng bê tông ch ịu nén 2.N ối ch ồng c ốt thép 0.9 20 1.55 20 11 250 a-Trong bê tông ch ịu 0.65 15 1 15 8 200 kéo b-Trong bêtông ch ịu nén Trong tr ường h ợp thanh c ần neo có di ện tích ti ết di ện l ớn h ơn di ện tích yêu c ầu theo tính toán (ch ưa s ử d ụng h ết kh ả n ăng ch ịu l ưc) thì giá tr ị l an tính theo công th ức được phép gi ảm xu ống b ằng cách nhân v ới t ỉ s ố di ện tích yêu c ầu và di ện tích th ực có. TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 34 ` Hình 1.11 C ấu t ạo thép nút khung Tại v ị trí đà ngang b ị gãy khúc, d ưới tác d ụng c ủa momen d ươ ng, l ực trong c ốt thép ch ịu kéo và ch ịu nén t ạo thành nh ững h ợp l ực h ướng ra ngoài. Góc gãy α< 160 o, ngoài vi ệc b ố trí đai gia c ường trong vùng S=htg3/8 α c ần ph ải c ắt c ốt d ọc ch ịu kéo (toàn b ộ hay m ột ph ần) để neo vào vùng bê tông ch ịu nén. Cốt đai dùng để gi ằng c ốt d ọc được được tính toán theo hai tr ường h ợp: Đủ ch ịu h ợp l ực trong các thanh c ốt d ọc không được neo trong vùng nén. 1 α ∑ Rsw Asw cos β ≥ 2Rs As cos 2 (1.18) Đủ ch ịu 35% h ợp l ực trong t ất c ả các thanh c ốt d ọc ch ịu kéo α ∑ Rsw Asw cos β ≥ 7,0 Rs As cos (1.19) 2 As - di ện tích ti ết di ện c ủa t ất c ả các thanh c ốt d ọc ch ịu kéo; 1 As - di ện tích ti ết di ện c ủa các thanh c ốt d ọc không neo trong vùng nén. TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 35 TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 36 Hình 1.11 Cấu t ạo thép nút khung TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 37 Hình 1.12. C ấu t ạo c ốt treo gia c ường 1.3 KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP L ẮP GHÉP. Khung bêtông c ốt thép l ắp ghép được thí ết k ế g ồm các c ấu ki ện c ột, d ầm, k ể c ả móng được ch ế t ạo t ại nhà máy, v ận cuy ển đế n công tr ường l ắp ráp l ại. Vi ệc tính toán khung l ắp ghép hoàn toàn gi ống khung toàn kh ối, do v ậy ph ần còn l ại ch ỉ là vi ệc x ử lý các m ối liên k ết. V ề nguyên t ắc các m ối n ối ph ải ch ắc ch ắn, đả m b ảo cường độ và độ c ứng c ủa toàn b ộ k ết c ấu để k ết c ấu làm vi ệc gi ống nh ư toàn kh ối. 1.3.1 SƠ ĐỒ KHUNG L ẮP GHÉP VÀ N ỬA L ẮP GHÉP. TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 38 H ình 1.13. S ơ đồ tính khung l ắp ghép Hình 1.14 Sơ đồ khung ngang nhà công nghi ệp lắp ghép Cột bêtông c ốt thép l ắp ghép k ết h ợp v ới d ầm mái, dàn mái b ằng thép ho ặc bêtông cốt thép cho phép làm nhà có d ịp l ớn 18m, 24m, 36m.Trong nhà có th ể có c ầu ch ạy ch ạy trên vai c ột ho ặc c ầu ch ạy treo vào k ết c ấu mái. Nhi ều nhà công c ộng được dựng l ắp theo s ơ đồ trên hình 1.13. Các s ơ đồ này c ũng thích h ợp v ới k ết c ấu nhà kho. S ơ đồ trên hình 1.14 được dùng cho nh ững nhà có d ịp đế n 15m có mái d ốc l ợp bằng v ật li ệu nh ẹ. Do k ết c ấu là t ĩnh đị nh nên không phát sinh n ội l ực do lún không đều. Đối v ới khung l ắp ghép, vi ệc t ạo nút c ứng là khó kh ăn h ơn so v ới khung toàn kh ối. Vì vậy vi ệc phân nh ỏ khung thành nh ững ph ần riêng bi ệt để ch ế t ạo ở công x ưởng ho ặc trên sân bãi r ồi l ắp ghép vào v ị trí thi ết k ế đòi h ỏi nhi ều yêu c ầu k ỹ thu ật trong đó khâu ch ế t ạo và n ối ghép chính xác là đáng quan tâm. Chi phí thép và nhân công cho m ột mối n ối c ũng không nh ỏ. Tuy v ậy, m ối n ối kh ớp r ất d ễ th ực hi ện đố i với khung l ắp ghép, nên các nhà m ột t ầng có s ơ đồ nh ư trên hình 1.15 khá thích h ợp với khung l ắp ghép và được s ử d ụng r ộng rãi trong xây d ựng công nghi ệp và dân dụng. Đối v ới khung nhi ều t ầng, vi ệc chia c ắt thành các c ấu ki ện l ắp ghép (là nh ững ph ần riêng bi ệt để ch ế t ạo s ẵn) ph ải xu ất phát t ừ kh ả n ăng c ủa thi ết b ị c ẩu, s ự thu ận ti ện trong ch ế t ạo , ch ất kho, chuyên ch ở c ẩu l ắp và hàn n ối, d ễ hoán v ị c ấu ki ện, d ễ s ử sử lý sai s ố khi ch ế t ạo và d ựng l ắp. Khi tính toán c ấu ki ện c ủa k ết c ấu l ắp ghép có k ể đế n n ội l ực b ổ sung sinh ra trong quá trình v ận chuy ển và c ẩu l ắp, t ải tr ọng do tr ọng l ượng b ản thân c ấu ki ện c ần nhân v ới h ệ s ố độ ng l ực, l ấy b ằng 1,6 khi v ận chuy ển và l ấy b ằng 1,4 khi c ẩu l ắp. Đối v ới các h ệ s ố độ ng l ực trên đây, n ếu có c ơ s ở ch ắc ch ắn cho phép l ấy các giá tr ị th ấp h ơn nh ưng không th ấp h ơn 1,25. TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 39 Các k ết c ấu bán l ắp ghép c ũng nh ư k ết c ấu toàn kh ối dùng c ốt ch ịu l ực ch ịu t ải tr ọng thi công c ần được tính toán theo độ b ền , theo sự hình thành và m ở r ộng v ết nứt và theo bi ến d ạng trong hai giai đoạn làm vi ệc sau đây: a) Tr ước khi bê tông m ới đổ đạ t c ường độ quy đị nh, k ết c ấu được tính toán theo tải tr ọng do tr ọng l ượng c ủa ph ần bê tông m ới đổ và c ủa m ọi t ải tr ọng khác tác d ụng trong quá trình đổ bê tông. b) Sau khi bê tông m ới đổ đạ t c ường độ quy đị nh, k ết c ấu được tính toán theo tải tr ọng tác d ụng trong quá trình xây d ựng và t ải tr ọng khi s ử d ụng. Mối n ối có th ể là kh ớp (ch ỉ truy ền l ực c ắt và l ực d ọc), c ũng có th ể là c ứng (ph ải truy ền c ả lực c ắt, l ực d ọc và mômen). Dù là m ối n ối kh ớp hay c ứng thì sau khi n ối chúng ph ải b ảo đả m cho k ết c ấu có đặ c tr ưng làm vi ệc nh ư s ơ đồ tính toán, ngh ĩa là làm vi ệc nh ư m ột k ết c ấu không b ị chia c ắt. TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 40 Trên hình 1.15 trình bày m ột s ố ph ươ ng án trong vi ệc chia c ắt khung. Ph ươ ng án a có ưu điểm là gi ảm s ố l ượng m ối n ối, nh ưng tr ọng l ượng c ấu ki ện khác nhau quá nhi ều, c ấu ki ện khó ch ất kho và chuyên ch ở. Ở ph ươ ng án b m ối n ối được đặ t ở ch ỗ có mômen nh ỏ nh ưng c ột có hình ch ữ th ập nên khó ch ất kho, chuyên ch ở ; khó d ựng l ắp, đị nh v ị cho đúng tâm và khó ti ến hành n ối ghép. Ở ph ươ ng án c, các c ấu ki ện đề u th ẳng, d ễ ch ế t ạo, ch ất kho và chuyên ch ở, tr ọng lượng các c ấu ki ện t ươ ng đối gi ống nhau. Tuy nhiên m ối n ối d ầm ph ải n ằm ở ch ỗ có mômen l ớn nh ất. Trong nhà công nghi ệp ng ười ta th ường hay dùng ph ươ ng án d, c ột có vai để đở dầm. TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 41 1.3.2 CẤU T ẠO M ỐI N ỐI KHUNG L ẮP GHÉP VÀ N ỬA L ẮP GHÉP. Mối n ối khung l ắp ghép có th ể được ch ọn m ột trong hai lo ại : m ối n ối ướt và m ối nối khô. S ơ đồ nguyên t ắc v ề m ối n ối khô và ướt được th ể hi ện trên hình 1.16, hình1.18 Hình 1.16 Mối n ối khô Mối n ối ướt được hoàn thành b ằng cách đặ t c ốt thép liên k ết và đổ bêtông t ại ch ỗ để nối hai c ấu ki ện l ắp ghép v ới nhau. Kh ả n ăng ch ịu t ải c ủa m ối n ối ch ỉ đạ t được khi bêtông đổ vào m ối n ối đủ c ường độ . Ưu điểm c ủa lo ại m ối n ối này là d ễ thi công, chi phí ít thép cho m ối n ối và không c ần ph ải hàn t ại hi ện tr ường, m ối n ối được b ảo vệ t ốt. Nh ược điểm c ủa m ối n ối ướt là ph ải đổ bêtông t ại ch ỗ, vi ệc đỗ bêtông m ối nối ướt đòi h ỏi giám sát k ỹ thu ật ch ặt ch ẽ, khó qu ản lý ch ất l ượng ; ph ải ch ờ bêtông khô c ứng m ới b ảo đả m kh ả n ăng ch ịu t ải c ủa m ối n ối Mối n ối khô được th ực hi ện thông qua hàn n ối nh ững chi ti ết b ằng thép đặ t ở đầ u cấu ki ện (các chi ti ết này ph ải được n ối v ới thép ch ịu l ực) th ường được g ọi là chi ti ết chôn s ẵn. Ưu điểm c ủa m ối n ối khô là ngay sau khi hàn, m ố n ối đã có th ể ch ịu lực và có th ể ti ếp t ục quá trình l ắp ghép. Nh ược điểm c ủa nó là chi phí thép b ản và TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 1 - KT C U KHUNG BÊ TÔNG C ỐT THÉP Trang 42 thép hình cho m ối n ối khá l ớn, đòi h ỏi th ợ hàn gi ỏi và độ chính xác cao khi ch ế t ạo và l ắp ghép. Hình 1.16 th ể hi ện m ột m ối n ối kh ớp gi ữa c ột và d ầm. D ầm được g ối lên côngxon của c ột. Côngxon đó ph ải đủ ch ịu l ực c ắt b ằng ph ản l ực g ối t ựa c ủa d ầm. T ại m ối nối ti ết di ện d ầm b ị gi ảm, giá tr ị mômen u ốn nh ỏ nên có th ể coi nh ư kh ớp. Hình 1.17 Mối n ối ướt Hình 1.17 th ể hi ện m ột ph ươ ng án n ối c ột ch ịu được mômen (n ối c ứng). Ở hình1.18 ch ỉ n ối b ốn c ốt thép ở góc ti ết di ện, m ối n ối này thích h ợp v ới ti ết di ện có mômen uốn nh ỏ. Khi hàn c ốt thép ph ải có ph ễu làm máng hàn.T ổng chi ều cao ph ần n ối không nh ỏ h ơn 30cm và không nh ỏ h ơn tám l ần đường kính c ủa c ốt được n ối. khác , đòi h ỏi vi ệc ch ế t ạo chính xác để đả m b ảo có th ể hàn các c ốt thép. Để xác đị nh di ện tích c ốt thép ch ịu mômen âm ( đầ u d ầm) chi ều dài đường hàn có th ể dùng s ơ đồ n ội l ực trên hình 1.18. Trên hình 1.18. M và Q là n ội l ực ở ti ết di ện đầu d ầm , N là l ực d ọc mà c ốt thép đầ u d ầm ph ải ch ịu. Giá tr ị c ủa N và di ện tích c ốt thép được tính theo công th ức TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 2 - KT C U CẦU THANG Trang 43 M N=== Z b (1.20) N As = Rs Hình 1.18Sơ đồ n ội l ực ở m ối n ối . Nếu l ực nén N ở mép d ưới ch ỉ xem nh ư được truy ền qua đường hàn phía d ưới thì Z b là kho ảng cách gi ữa tr ọng tâm ch ịu kéo và tr ọng tâm đường hàn phía d ưới. N ếu ph ải s ử d ụng bêtông ch ịu nén thì Z b được xác đị nh nh ư đối v ới c ấu ki ện ch ịu u ốn. Hình 1.19 Chi ti ết liên k ết d ầm c ầu ch ạy vào vai c ột. CH ƯƠ NG 2. KẾT C ẤU C ẦU THANG 2.1 KHÁI NI ỆM CHUNG VÀ PHÂN LO ẠI Cầu thang là m ột b ộ ph ận k ết c ấu c ủa ngôi nhà có m ục đích ph ục v ụ cho vi ệc đi lên xu ống c ủa ng ười sinh s ống ho ặc làm vi ệc trong ngôi nhà đó, vì v ậy c ầu thang ph ải được thi ết k ế theo các yêu c ầu sau đây : - Vị trí c ầu thang thu ận l ợi và đủ s ố l ượng theo tiêu chu ẩn thi ết k ế. Trong các nhà cao t ầng, c ầu thang th ường được b ố trí g ần khu v ực thang máy . TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 2 - KT C U CẦU THANG Trang 44 - - Bề r ộng ph ải đả m b ảo yêu c ầu đi l ạị và thoát hi ểm. Độ d ốc theo tiêu chu ẩn thi ết kế. - -Kết c ấu ph ải đủ kh ả n ăng ch ịu l ực, có độ b ền v ững và độ rung độ ng cho phép. - -Có kh ả n ăng ch ống cháy - -Nhi ều khi c ầu thang còn là một b ộ ph ận ki ến trúc làm hài hòa n ội th ất công trình vì v ậy cầu thang ph ải được trang trí đẹp. Hình 2.1 C ấu t ạo c ầu thang Về công d ụng, c ầu thang có các lo ại dùng cho công trình dân d ụng ( nhà ở, b ệnh vi ện) công trình công c ộng ( tr ường h ọc, nhà hát, tri ển lãm, ) công trình công nghi ệp .Các lo ại c ầu thang bê tông c ốt thép TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 2 - KT C U CẦU THANG Trang 45 H ình 2.2. Mô hình các lo ại c ầu thang Mặt bằng c ầu thang r ất đa d ạng, có lo ại m ột v ế, hai v ế, ba v ế, xo ắn ốc, Ng ười thi ết k ế c ăn c ứ yêu c ầu c ủa công trình và v ị trí đặ t c ầu thang, c ần l ựa ch ọn lo ại thích hợp và h ệ k ết c ấu t ươ ng ứng. TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 2 - KT C U CẦU THANG Trang 46 Hình 2.3 M ặt b ằng các lo ại c ầu thang. 2.2 TẢI TR ỌNG TÁC D ỤNG. Chi ều d ầy b ản thang h b=(1/30-1/35)L được ch ọn tùy thu ộc vào nh ịp b ản thang chi ều r ộng v ế thang B=1~2m. Trên b ản thang xây b ậc g ạch ho ặc đúc bêtông c ốt thép. T ải tr ọng tác d ụng lên b ản thang bao g ồm b ản thân b ản thang, b ậc thang cùng các l ớp v ật li ệu trang trí, và ho ạt t ải do đi l ại. γ x1,1xh + γ x1,1x δ γ x1,1xh (2.1) q=BT b v v + tb +p.1,2c cos α 2 Trong đó 3 γBT - tr ọng l ượng th ể tích c ủa bê tông, γBT =2500(daN/m ). 3 γtb - tr ọng l ượng trung bình c ủa các l ớp c ấu t ạo b ậc, γtb =2200(daN/m ) TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 2 - KT C U CẦU THANG Trang 47 3 γv- tr ọng l ượng v ửa tô, γv =1800(daN/m ) hb- Chi ều dày đan thang. hv- Chi ều dày vửa tô; h v=1,5cm h- chi ều cao b ậc hoàn thi ện; để chính xác ph ải l ấy theo kích th ước thi ết k ế ki ến trúc. (xem h ình 2.1) pc- ho ạt t ải tiêu chu ẩn s ử d ụng c ầu thang. 2.3 TÍNH TOÁN C ẦU THANG B ẢN CH ỊU L ỰC. Hình 2.4 .S ơ đồ tính c ầu thang 2.3.1 T ÍNH B ẢN THANG - Sơ đồ tính : xem b ản thang làm vi ệc 1 ph ươ ng , khi tính toán c ắt d ải b ản rộng 1m theo ph ươ ng có g ối t ựa để tính. B ản làm vi ệc nh ư d ầm g ẫy khúc. TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 2 - KT C U CẦU THANG Trang 48 Tùy theo vi ệc b ố trí h ệ d ầm chi ếu ngh ỉ, d ầm chi ếu t ới , ta có các s ơ đồ tính nh ư hình 2.4. - Xác đ ịnh t ải tr ọng (trình b ày 2.2) - Xác định n ội l ực : dùng ph ươ ng pháp m ặt c ắt c ủa c ơ h ọc k ết c ấu ho ặc s ử dụng các ph ần m ềm PTHH tính n ội l ực b ản thang. Hình d ướiđây minh h ọa sơđồ tính, bi ểu đồ ph ản l ực b ản thang, bi ểu đồ momen bản thang cho loại cầu thang b ản ch ịu l ực. Sơ đồ tính b ản thang TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 2 - KT C U CẦU THANG Trang 49 Ph ản l ực g ối t ựa Bi ểu đồ momen b ản thang Sơ đồ phân b ố n ội l ực trong b ản thang tính theo mô hình không gian - Tính thép : tính và ch ọn thép gi ống nh ư k ết c ấu b ản đã h ọc, tại v ị trí gối t ựa không có momen mi ền trên , chúng ta v ẩn đặt thép theo c ấu t ạo v ới hàm lượng µct =0,4 µ (µ- là hàm l ượng thép mi ền d ưới bản thang) - Bốtrí và c ấu t ạo thép xem ph ần 2.4. TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 2 - KT C U CẦU THANG Trang 50 2.3.2 T ÍNH D ẦM THANG - Sơ đồ tính : th ường có sơ đồ d ầm đơn gi ản , liên k ết g ối t ựa ngàm hay kh ớp tùy theo xét độ c ứng đơn v ị cấu ki ện. - Nhưng th ực ra khi xét điều ki ện độ cứng đơ n v ị thì dầm thang n ếu đúc toàn kh ối v ới c ột là liên k ết nút c ứng, n ếu d ầm thang có gối t ựa là dầm thì có sơđồ tính là dầm liên k ết 1g ối t ựa c ốđị nh và gối di động (thép mi ền trên đặt theo quy định c ấu t ạo µct =0,4 µ (µ- là hàm l ượng thép mi ền d ưới dầm thang) - Tải tr ọng tác d ụng : Tr ọng l ượng b ản thân d ầm Tải tr ọng do b ản thang truy ền vào; chính là giá tr ị ph ản l ực g ối t ựa b ản thang (daN/1m r ộng b ản). Tr ọng l ượng t ường xây (n ếu có) - Xác định n ội l ực - Tính thép: tính và ch ọn thép gi ống nh ư k ết c ấu d ầm đã h ọc, l ưu ý d ầm liên kết b ản xo ắn c ần ki ểm tra và c ấu t ạo thép theo c ấu ki ện ch ịu u ốn xo ắn. TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 2 - KT C U CẦU THANG Trang 51 2.4 CẤU T ẠO THÉP C ẦU THANG. Cầu thang có b ản ch ịu l ực có th ể có m ặt b ằng hình cong d ạng cung tròn. Lo ại đan này được c ấu t ạo d ốc vào phía trong t ăng thêm độ c ứng c ủa b ản thang ch ịu l ực. B ản thang ch ịu u ốn và xo ắn ( hình 2-5). Cấu t ạo thép c ầu thang b ản xo ắn. Hình 2.5 C ầu thang b ản xo ắn TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 2 - KT C U CẦU THANG Trang 52 Dầm x ươ ng cá là b ộ ph ận k ết c ấu quan tr ọng nh ất th ường được đặ t ở gi ữa v ế thang. Các b ậc không bít kín mà để h ở, chúng được neo ch ặt vào d ầm x ươ ng cá. D ầm xươ ng cá có th ể có d ạng th ẳng, g ẫy góc ho ặc cong (h ình 2.6b) Dầm x ươ ng cá có th ể đổ toàn kh ối toàn b ộ cùng b ậc thang ho ặc đổ toàn kh ối, d ầm xươ ng cá còn b ậc thang đúc s ẵn được l ắp và neo vào d ầm x ươ ng cá. Độ v ươ n c ủa bậc thang so v ới m ặt bên c ủa d ầm x ươ ng cá t ối đa là 1m để sao cho thép ch ịu l ực trong b ậc thang không quá l ớn gây khó u ốn thép b ậc thang. Đan b ậc được tính nh ư đan công xon ngàm vào d ầm thang. D ầm x ươ ng cá là c ấu ki ện ch ịu uốn xo ắn cho nên ph ải đả m b ảo đầ y đủ các yêu c ầu c ủa c ấu ki ện ch ịu u ốn và xo ắn đồ ng th ời được ngàm ch ặt ở đầ u d ưới và đầu trên. Hình 2.6. C ấu t ạo thép b ản thang a. bản thang có limon biên; b. b ản c ầu thang x ươ ng cá ; c. b ản công xon TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 2 - KT C U CẦU THANG Trang 53 hình a hình b H ình 2.7. C ấu t ạo thép b ản thang hình a- Bản và b ậc đúc toàn kh ối;hình b- Bậc xây g ạch h ình c- Bậc xây g ạch, nh ưng b ậc t ại chi ếu ngh ỉ được đúc bê tông. TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 2 - KT C U CẦU THANG Trang 54 hình c Khi đặt thép c ần chú ý các ch ỗ g ẫy góc c ủa bản thang hay d ầm thang t ạo ra góc l ồi (hình 2-8) Hợp l ực ở vùng nén và vùng kéo đều h ướng ra phía ngoài, vì v ậy ở vùng kéo thép ph ải neo, ở vùng nén thép ph ải c ấu t ạo liên t ục. TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 3 - KT C U HỒ N ƯỚC Trang 55 H ình 2.8. Gia c ường đai t ại d ầm g ẫy. 2.5 Bài t ập c ầu thang Thi ết k ế kết c ấu các cầu thang bộ có mặt b ằng b ố trí nh ư hình (2.9a, b, c.) theo s ố li ệu sau: TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 3 - KT C U HỒ N ƯỚC Trang 56 CH ƯƠ NG 3. KẾT C ẤU H Ồ N ƯỚC 3.1 GI ỚI THI ỆU CHUNG Bể ch ứa b ằng bê tông c ốt thép được xây d ựng và s ử d ụng r ộng rãi vào m ục đích ch ứa đự ng các lo ại ch ất l ỏng nh ư n ước, x ăng, d ầu, hóa ch ất, th ực ph ẩm l ỏng Thông th ường, đố i v ới nh ững tr ường h ợp dung tích b ể ch ứa có không quá l ớn, th ể lo ại k ết c ấu này là m ột b ộ ph ận k ết c ấu g ắn v ới công trình. Bên c ạnh đó, trong m ột số tr ường h ợp đố i v ới nh ững b ể có dung tích l ớn h ơn, b ể ch ứa được xây d ựng nh ư thành m ột công trình k ết c ấu độ c l ập. 3.1.1 YÊU C ẦU THI ẾT K Ế Về m ặt yêu c ầu thiết k ế, nhìn chung, tùy thu ộc vào yêu c ầu s ử d ụng đố i v ới t ừng tr ường h ợp c ụ th ể mà b ể ch ứa ch ất l ỏng có các yêu c ầu v ề hình d ạng, yêu c ầu v ề cấu t ạo, yêu c ầu ch ống th ấm, và yêu c ầu ch ống ăn mòn ở nh ững m ức độ khác nhau. Ngoài ra, nh ững yêu c ầu c ụ th ể v ề thi ết k ế và thi công c ũng th ường r ất khác nhau ở mỗi n ước. Đối v ới b ể ch ứa n ước dùng cho nhu c ầu sinh ho ạt, do bê tông h ầu nh ư không b ị nước ăn mòn, do đó ch ỉ c ần đả m b ảo tính kín cho b ể . Điều này d ẫn đế n yêu c ầu v ề độ đặ c ch ắc c ủa v ật li ệu bê tông và kh ả năng ch ống n ứt và ch ống th ấm trong quá trình thi ết k ế Bên c ạnh n ước sinh ho ạt, các b ể ch ứa n ước th ải ch ưa x ử lý th ường ph ức t ạp h ơn r ất nhi ều do có ch ứa các hóa ch ất ph ức t ạp khác. Vì v ậy v ần tuân th ủ thêm yêu c ầu ch ống ăn mòn bê tông theo t ừng tr ường h ợp t ươ ng ứng. Khác v ới b ể ch ứa n ước, b ể ch ứa nhiên li ệu có yêu c ầu cao h ơn nh ư không cho phép vết n ứt, kh ả n ăng ch ống ăn mòn c ủa bê tông đối v ới các nhiên li ệu trong b ể. Bên cạnh đó yêu c ầu ch ống th ấm c ũng cao h ơn so v ới b ể n ước do tính th ẩm th ấu cao c ủa một s ố lo ại nhiên li ệu. 3.1.2 PHÂN LO ẠI Bể ch ứa có th ể được phân lo ại theo các tiêu chí sau: - Theo ch ức n ăng s ử d ụng, có nh ững lo ại b ể ch ứa nh ư: Bể ch ứa n ước s ạch, bể ch ứa hóa ch ất, TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 3 - KT C U HỒ N ƯỚC Trang 57 bể ch ứa nhiên li ệu, - Theo dung tích, b ể ch ứa được phân lo ại thành các lo ại sau: Bể nh ỏ → dung tích < 1.000m 3 Bể trung bình → 1.000m 3 ≤ dung tích < 10.000m 3 Bể l ớn → dung tích ≥ 10.000m 3 - Theo hình d ạng b ể, b ể ch ứa b ằng bê tông c ốt thép th ường được xây d ựng thành các d ạng sau: Bể hình tr ụ tròn, bể hình ch ữ nh ật, bể hình vuông, bể có hình dáng đặt bi ệt - Theo công ngh ệ hay bi ện pháp thi công : Bể toàn kh ối, b ể l ắp ghép,b ể bán l ắp ghép Bể b ằng bê tông c ốt thép th ường, b ể b ằng bê tông c ốt thép ứng su ất tr ước. - Theo v ị trí đặ t b ể : Bể ng ầm, bể n ửa ng ầm , bể n ổi. 3.1.3 TẢI TR ỌNG TÁC D ỤNG Trong quá trình thi ết k ết và tính toán k ết c ấu b ể ch ứa, c ần xem xét t ất c ả các lo ại tác động có th ể tác d ụng vào b ể ch ứa nh ằm tính toán t ải tr ọng tác d ụng cho k ết c ấu. Thông th ường có th ể g ặp các tr ường h ợp t ải tr ọng sau: - Tải tr ọng th ường xuyên do tr ọng l ượng b ản thân k ết c ấu - Tải tr ọng t ạm th ời do ch ất l ỏng ch ứa bao g ồm: TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 3 - KT C U HỒ N ƯỚC Trang 58 Áp l ực th ủy t ĩnh, áp l ực d ư c ủa không gian h ơi và áp l ực chân không c ủa không gian hơi (trong tr ường h ợp b ể kín). - Tải tr ọng t ạm th ời do áp l ực đấ t ch ủ độ ng (trong tr ường h ợp b ể ng ầm) - Tải tr ọng t ạm th ời do n ước ng ầm (trong tr ường h ợp b ể ng ầm) - Tải tr ọng t ạm th ời do tr ọng l ượng đấ t trên n ắp b ể (trong tr ường h ợp b ể ng ầm) - Tải tr ọng t ạm th ời do s ửa ch ửa. - Tải tr ọng t ạm th ời do gió. Ngoài ra, trong m ột s ố tr ường h ợp, c ần xét đế n tác độ ng do s ự thay đổi nhi ệt độ và tác động đị a ch ấn. Vi ệc t ổ h ợp t ải tr ọng nh ằm xem xét các tr ường h ợp b ất l ợi c ần được th ực hi ện theo tiêu chu ẩn 2737-1995 3.2 THI ẾT K Ế B Ể CH ỨA N ƯỚC TRÊN MÁI HÌNH CH Ữ NH ẬT 3.2.1 CẤU T ẠO CHUNG Bể ch ứa n ước trên mái là m ột b ộ ph ận k ết c ấu g ắn li ền v ới công trình, được xây dựng nh ằm m ục đích l ưu tr ữ n ước để s ử d ụng và ch ữa cháy cho công trình. Thông th ường, b ể ch ứa n ước hình ch ữ nh ật được phân làm 3 lo ại: LỖ TH ĂM - Bể th ấp khi: và - Bể cao khi: và BAÛN NAÉP - Bể dài khi: và THAØNH BAÛN H BAÛN ÑAÙY Trong đó: H1 L1 L2 Hình 3.1 Sơ đồ c ấu t ạo h ồ n ước TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 3 - KT C U HỒ N ƯỚC Trang 59 : Chi ều cao b ể : Chi ều dài b ể : Chi ều r ộng b ể Để t ạo ra c ấu ki ện có kh ả n ăng ch ứa đự ng ch ất l ỏng, b ể ch ứa ch ữ nh ật được c ấu thành t ừ các b ản v ỏ h ồ n ước g ồm b ản đáy, b ản thành và b ản n ắp. Các b ản này có th ể liên k ết tr ực ti ếp v ới nhau (b ể không s ườn) ho ặc thông qua các d ầm h ồ n ước và sườn đứ ng liên k ết các b ản thành (b ể có s ườn). Thông th ường ở b ản n ắp th ường b ố trí l ỗ th ăm kích th ước t ối thi ểu 600x600 nh ằm mục đích v ệ sinh và b ảo trì h ệ th ống thi ết b ị. 3.2.2 TẢI TR ỌNG TÁC ĐỘ NG Đối v ới b ể ch ứa n ước trên mái, các t ải tr ọng c ần xem xét s ẽ bao g ồm t ải tr ọng b ản thân, áp l ực th ủy t ĩnh, và t ải tr ọng gió. Ngoài ra trong m ột s ố tr ường h ợp c ần xem xét đến tác độ ng t ừ các thiết b ị công ngh ệ l ắp đặ t ở ph ạm vi đáy b ể ho ặc n ắp b ể, ho ặc ảnh h ưởng c ủa ứng l ực tr ước , vì v ậy vi ệc xem xét s ự làm vi ệc đồ ng th ời c ủa bể ch ứa trêm mái v ới h ệ khung c ũng là m ột v ấn đề đáng l ưu ý trong quá trình thi ết kế b ể ch ứa để xem xét đầ y đủ các tác động lên c ấu ki ện. Và ng ược l ại khi tính toán hệ khung c ủa công trình, b ể n ước trên mái c ũng gây ra nh ững tác độ ng nh ất đị nh. Nhìn chung, vi ệc tính toán tính toán b ể ch ứa hi ện nay th ường được th ực hi ện b ằng hai qui trình tính toán thông d ụng: - Để đơn gi ản trong tính toán, b ể ch ứa được tách riêng t ừng b ộ ph ận c ấu thành và l ập s ơ đồ tính cho t ừng b ộ ph ận riêng bi ệt sau khi xem xét các điều ki ện biên c ủa b ộ ph ận đó. - Lập s ơ đồ tính t ổng h ợp xem xét đế n s ự làm vi ệc đồ ng th ời c ủa các b ộ ph ận của b ể và tính toán b ằng ph ươ ng pháp ph ần t ử h ữu h ạn. Trong ph ần lý thuy ết này s ẽ trình bày qui trình tính toán b ằng cách tách riêng t ừng bộ ph ận c ấu thành sau. Đối v ới cách tính toán b ể ch ứa khi xem xét s ự làm th ời t ất cả các c ấu ki ện s ẽ được trình bày trong ph ần ví d ụ. 3.2.3 TÍNH TOÁN CÁC B Ộ PH ẬN TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 3 - KT C U HỒ N ƯỚC Trang 60 a) B ẢN N ẮP Bản n ắp toàn kh ối có s ườn (dầm n ắp) làm vi ệc nh ư ô b ản có kích th ước L 1xL 2 , chi ều dày là h bn . Tải tr ọng Tải tr ọng tác d ụng lên b ản n ắp g ồm t ỉnh t ải do tr ọng l ượng b ản thân b ản n ắp và ho ạt tải s ửa ch ữa. Có th ể xét thêm t ải tr ọng do thi ết b ị gây ra n ếu có. - Tỉnh t ải do tr ọng l ượng b ản thân được tính d ựa vào l ớp c ấu t ạo b ản n ắp: n gbn= ∑ δ iii γ n ( 3.1) 1 : Chi ều dày l ớp c ấu t ạo : Tr ọng l ượng riêng : H ệ s ố v ượt t ải - Ho ạt t ải s ửa ch ữa theo TCVN 2737-1995 : c pbn = p x n p ( 3.2) c 2 p = 75 (daN/m ); n p = 1.3 Sơ đồ tính : Tùy thu ộc vào t ỷ s ố L 1/L 2 bản n ắp có th ể xem nh ư b ản kê 4 c ạnh ho ặc b ản lo ại d ầm. L2 L2 L1 SÔ ÑOÀ TÍNH LAØ BAÛN KEÂ 4 CAÏNH SÔ ÑOÀ TÍNH LAØ BAÛN LOAÏI DAÀM Hình 3.2 Sơ đồ tính b ản n ắp TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 3 - KT C U HỒ N ƯỚC Trang 61 Tính toán n ội l ực b ằng cách tra b ảng ho ặc ph ần m ềm. T ừ n ội l ực tính b ố trí c ốt thép cho b ản n ắp. A DN2 DN1 B B 3500 400 (30Þ) DN1 2Þ12 600x600 DN2 A 5300 MAËT BAÈNG BOÁ TRÍ THEÙP BAÛN NAÉP HOÀ NÖÔÙC MAÙI 120 1250 1250 120 Þ6a200 Þ6a140 Þ6a140 Þ8a200 19 8 80 8 19 120 Þ6a160 Þ6a140 120 7 6 Þ6a170 MẶT C ẮT B-B Hình 3.3 Minh h ọa b ố trí c ốt thép b ản n ắp b) B ẢN THÀNH Sự làm vi ệc c ủa b ản thành: Trên th ực t ế, b ản thành là c ấu ki ện b ản ch ịu nén u ốn th ời, tuy nhiên để đơn gi ản trong quá trình tính toán khi tách thành c ấu kiên riêng l ẽ, có th ể xem b ản thành làm vi ệc t ươ ng t ự ô b ản đơn ho ặc b ản liên t ục ch ịu u ốn liên k ết ngàm v ới d ầm dáy và TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 3 - KT C U HỒ N ƯỚC Trang 62 hai s ườn đứ ng liên k ết v ới hai b ản vuông góc v ới nó. C ạnh liên k ết còn l ại với d ầm nắp ho ặc b ản n ắp có th ể xem là liên k ết t ựa đơn. Trong tr ường h ợp không có b ản nắp, c ạnh còn l ại xem nh ư t ự do. Do xem b ản thành nh ư ô b ản, tùy thu ộc vào t ỷ l ệ kích th ước hai c ạnh c ủa ô mà s ơ đồ tính có th ể là d ạng b ản kê ho ặc b ản d ầm. Kích th ước sơ b ộ: Chi ều dày c ủa b ản thành được ch ọn nh ư khi thi ết k ế b ản, th ường được ch ọn để đả m bảo được các điều ki ện: Đủ kh ả n ăng ch ịu l ực theo TTGH 1 và đảm b ảo điều ki ện về khe n ứt theo TTGH 2. Bên c ạnh đó, khi ch ọn chi ều dày b ản thành c ần l ưu ý là bản thành sẽ được đặ t thép hai l ớp, do đó c ần xem xét điều ki ện đổ bê tông đứng đối v ới b ản. Thông th ường, chi ều dày b ản thành luôn ch ọn h bt ≥ 100mm. Tải tr ọng tác d ụng : Tải tr ọng tác d ụng lên b ản thành g ồm có t ĩnh t ải, ho ạt t ải do áp l ực n ước, và t ải tr ọng gió. Về nguyên t ắc, c ần ph ải t ổ h ợp t ất c ả các tr ường h ợp t ổ h ợp do các tr ường h ợp ho ạt t ải có th ể x ảy ra g ồm gió hút, gió đẩ y, ho ạt t ải n ước khi đầ y n ước và khi không có n ước. Tuy nhiên, d ể dàng nh ận th ấy đố i v ới các tr ường h ợp ho ạt t ải tác d ụng trên, tr ường hợp nguy hi ểm nh ất cho b ản thành s ẽ là tr ường h ợp gió hút xảy ra đồ ng th ời khi đổ đầ y n ước. Vì v ậy các lo ại t ải tr ọng tác d ụng lên b ản thành được tính và t ổ h ợp t ừ các thành ph ần sau: - Tỉnh t ải do tr ọng l ượng b ản thân được b ỏ qua do ch ỉ gây ra l ực nén lên bản thành. - Ho ạt t ải do áp l ực n ước : pn= γ nHn p ( 3.3)v ới : : Chi ều cao b ản thành : Tr ọng l ượng riêng n ước : H ệ s ố v ượt t ải , n p ≥ 1.1 - Tải tr ọng gió : xét tr ường h ợp gió hút : TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 3 - KT C U HỒ N ƯỚC Trang 63 W=w onkc’= 0.4w onk ( 3.4) SƠ ĐỒ TÍNH ĐỐI V ỚI B Ể TH ẤP KHI và - Từ s ơ đồ tính, n ếu là b ản kê b ốn c ạnh: có th ể tính L2 mô men ở nh ịp và g ối b ằng ph ươ ng pháp tra bảng đối v ới t ừng tr ường h ợp t ải, sau đó dùng ph ươ ng L1 pháp c ộng tác d ụng để tìm ra giá tr ị mô men cu ối SÔ ÑOÀ TÍNH LAØ BAÛN KEÂ 4 CAÏNH cùng. Ngoài ra có th ể dùng ph ần m ềm h ỗ tr ợ b ằng Hình 3.4 ph ươ ng pháp ph ần t ử h ữu h ạn. - Nếu b ản thành thu ộc lo ại d ầm: Có th ể tính mô men ở nh ịp và g ối theo b ảng tra và dùng ph ươ ng pháp c ộng tác d ụng: L2 p h 2 9 Wh 2 M = n + ( 3.5) n 33.6 128 2 2 pn h Wh M g = − − Hình 3.5 Sơ đồ tính l à 15 8 ( 3.6) bản lo ại d ầm - Từ n ội l ực tính và b ố trí c ốt thép cho b ản thành. 120 1000 Þ6a200 19 8 120 (theùp voøng thaønh hoà) chieàu daøy thaønh 1800 (theùp voøng thaønh hoà) Þ6a170 17 (theùp doïc thaønh hoà) Þ8a200 16 Þ8a200 600 300 1000 G Hình 3.6 MINH H ỌA B Ố TRÍ C ỐT THÉP B ẢN THÀNH TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 3 - KT C U HỒ N ƯỚC Trang 64 ĐỐI V ỚI TR ƯỜNG H ỢP B Ể CAO KHI: và Bản thành được tính nh ư sau: Chia b ản thành thành hai ph ần I phía trên có chi ều cao b ằng ¾H và ph ần II phía d ưới cao b ằng ¼ H nh ư trên hình v ẽ . Hình 3.7 . B ản thành b ể cao Cắt theo ph ươ ng m ặt ph ẵng ngang 1 dãi có b ề rộng b ằng 1m , t ại độ cao b ất k ỳ, s ơ đồ tính c ủa ph ần này là m ột khung kín ch ịu tác dụng c ủa áp l ực n ước t ại cao độ t ươ ng ứng. p= z γ n n p ( 3.7) 3 3 L1+ L 2 MA= M B = M C = M D == Mp ( 3.8) 12(L1+ L 2 ) 2 L2 M1 = p − M 8 ( 3.9) 2 L1 M2 = p − M 8 ( 3.10) Lực kéo t ại nút: Hình 3.8 Momen và l ực kéo thành h ồ Ta=0.5pL 2 ; T b=0.5pL 1 ( 3.11) Ph ần II tính toán nh ư b ản sàn v ới s ơ đồ tính là b ản kê 4 c ạnh: 3 c ạnh ngàm (ngàm với d ầm đáy và hai s ườn đứ ng), 1 c ạnh t ự do. BỂ DÀI : khi và Theo ph ươ ng c ạnh dài, b ản thành c ạnh dài được chia làm 3 ph ần theo t ỷ l ệ nh ư hình vẽ: 1 2 TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM 1 Kt C u Bê Tông1 C .5Ht Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a H 3 H L1-3 .5H L1 L2 1
CH ƯƠ NG 3 - KT C U HỒ N ƯỚC Trang 65 Sơ đồ tính các ô b ản được trình bày theo nh ư hình sau : 1 L2 2 L2 3 L2 L1 L1 L1 SÔ ÑOÀ TÍNH OÂ SOÁ 1 SÔ ÑOÀ TÍNH OÂ SOÁ 2 SÔ ÑOÀ TÍNH OÂ SOÁ 3 Tính toán và b ố trí c ốt thépHình theo 3.10 c ấu St ạơo đồ nh tínhư b ả b nả thôngn thành th bườể ng.dài Do b ản đứ ng, thép trong b ản th ường được b ố trí 2 l ớp. Có th ể đố i x ứng ho ặc không đố i xứng. c) B ẢN ĐÁY Bản đáy trong h ồ n ước mái th ường được liên k ết v ới h ệ d ầm đáy để t ạo h ệ sàn s ườn toàn kh ối, trong đó ô b ản đáy có kích th ước L 1xL 2 , chi ều dày là h bđ. Tải tr ọng tác d ụng lên b ản đáy g ồm t ỉnh t ải do tr ọng l ượng b ản thân b ản đáy và ho ạt tải n ước. Có th ể xét thêm t ải tr ọng do thi ết b ị gây ra n ếu có. - Tỉnh t ải do tr ọng l ượng b ản thân được tính d ựa vào l ớp c ấu t ạo b ản đáy: ( 3.12) : Chi ều dày l ớp c ấu t ạo : Tr ọng l ượng riêng : H ệ s ố v ượt t ải TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 3 - KT CU HỒ N ƯỚC Trang 66 Ho ạt t ải n ước: ( 3.13) v ới : : Chi ều cao b ản thành : Tr ọng l ượng riêng n ước : H ệ s ố v ượt t ải , n p ≥ 1.1 Sơ đồ tính : Tùy thu ộc vào t ỷ s ố L 1/L 2 bản đáy có th ể xem nh ư b ản kê 4 c ạnh ho ặc bản d ầm. Tính toán và b ố trí gi ống b ản n ắp, tuy nhiên c ần l ưu ý c ấu t ạo liên k ết v ới dầm đáy ho ặc thành h ồ c ần đả m b ảo yêu c ầu ch ống th ấm L2 L2 L1 SÔ ÑOÀ TÍNH LAØ BAÛN KEÂ 4 CAÏNH SÔ ÑOÀ TÍNH LAØ BAÛN LOAÏI DAÀM Hình 3.11 Sơ đồ tính b ản đáy Þ8a200 Þ12a150 Þ12a150 Þ8a200 19 3 3 19 150 Þ8a170 Þ8a150 2 1 600 300 1250 1250 300 5000 3 4 Hình 3.12 Minh h ọa b ố trí thép bản đáy d) H Ệ D ẦM N ẮP, D ẦM ĐÁY, S ƯỜN ĐỨ NG VÀ C ỘT H Ồ N ƯỚC TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 3 - KT C U HỒ N ƯỚC Trang 67 Thông th ường v ới b ể ch ứa n ước trên mái, b ể ch ứa được liên k ết v ới h ệ khung thông qua các c ột h ồ n ước. Các c ột h ồ n ước, ngoài đóng vai trò liên k ết v ới khung, còn dùng để t ạo ra không gian bên d ưới h ồ n ước để đặ t các thi ết bị và làm tách bi ệt h ệ hồ n ước và sàn t ầng d ưới. Đối v ới h ệ d ầm n ắp, d ầm đáy và s ườn đứ ng, vi ệc tính toán riêng l ẽ t ừng c ấu ki ện th ường không ph ản ánh đúng b ản ch ất làm vi ệc c ủa chúng do liên k ết không gian gi ữa các d ầm và s ườn đứ ng và ảnh h ưởng c ủa các bản thành b ằng bê tông c ốt thép. Do đó, khi tính toán h ệ các d ầm n ắp, s ườn đứ ng và d ầm đáy, c ần được tính toán nh ư m ột h ệ khung làm vi ệc đồ ng th ời. N ếu b ỏ qua ảnh h ưởng c ủa b ản thành, s ơ đồ tính c ủa c ả h ệ nh ư sau: DAÀM NAÉP SÖÔØN SÖÔØN ÑÖÙNG H DAÀM ÑAÙY H1 L1 L2 Hình 3.13 Sơ đồ h ệ khung h ồ n ước TẢI TR ỌNG ĐỨ NG : Hệ d ầm n ắp : Tĩnh tãi : g ồm t ải tr ọng b ản thân d ầm n ắp và tr ọng l ượng b ản thân b ản n ắp truy ền vào d ưới d ạng hình thang ho ặc tam giác. Ho ạt t ải : G ồm ho ạt t ải s ửa ch ữa do b ản n ắp truy ền vào d ưới d ạng hình thang ho ặc tam giác. Hệ d ầm đáy : Tỉnh t ải : Bao g ồm t ải tr ọng bản thân d ầm đáy, t ải tr ọng b ản thân b ản đáy truy ền vào d ưới d ạng hình thang ho ặc tam giác, và t ải tr ọng b ản thân c ủa bản thành truy ền xu ống. TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 3 - KT C U HỒ N ƯỚC Trang 68 Ho ạt t ải: Ho ạt t ải n ước truy ền t ừ b ản đáy truy ền vào d ầm đáy. TẢI TR ỌNG NGANG: Gồm ho ạt t ải gió và áp l ực ngang của n ước. t ải tr ọng ngang này được truy ền t ừ b ản thành vào h ệ khung qua d ầm n ắp, d ầm đáy, và s ườn. Khi tính toán h ệ c ần t ổ h ợp các ho ạt t ải nh ư đối v ới m ột h ệ khung bình th ường. 3.3 THI ẾT K Ế BỂ CH ỨA NG ẦM HÌNH CH Ữ NH ẬT Khác v ới b ể ch ứa trên mái th ường được đỡ bằng các c ột h ồ n ước, b ể n ước ng ầm đặ t tr ực ti ếp trên m ặt đấ t thông th ường s ẽ được thi ết k ế để có th ể truy ền toàn b ộ áp l ực đứng lên n ền đấ t thông qua b ản đáy. Bên c ạnh đó, khi b ể n ước đặ t trên n ền đấ t, ngoài các t ải tr ọng thông th ường khác, s ẽ ph ải ch ịu thêm áp l ực đấ t, vì v ậy vi ệc tính toán và c ấu t ạo có m ột vài khác bi ệt so v ới b ể n ước trên mái. Theo v ị trí t ươ ng đối c ủa b ể so v ới n ền đấ t, có th ể phân lo ại các b ể ng ầm theo các lo ại b ể n ổi, b ể n ửa chìm, và b ể chìm nh ư hình sau đây: MAËT ÑAÁT TÖÏ NHIEÂN BEÅ NOÅI BEÅ NÖÛA CHÌM BEÅ CHÌM Hình 3.14 Vị trí t ươ ng đối c ủa b ể so v ới m ặt đấ t 3.3.1 TẢI TR ỌNG TÁC ĐỘ NG Các lo ại t ải tr ọng tác d ụng : - Tr ọng l ượng b ản thân và các l ớp c ấu t ạo. - Ho ạt t ải s ửa ch ữa - Áp l ực ch ất l ỏng ch ứa trong b ể (ho ạt t ải ng ắn h ạn). - Áp l ực đấ t (ch ủ độ ng) tác d ụng xung quanh thành b ể. - Áp l ực n ước ng ầm tác d ụng lên thành b ể và đáy b ể (ho ạt t ải dài h ạn). TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 3 - KT C U HỒ N ƯỚC Trang 69 - Tr ọng l ượng các l ớp đấ t đắ p trên b ể (ho ạt t ải dài h ạn) và ng ười s ử d ụng (ho ạt tải ng ắn h ạn). 3.3.2 TÍNH TOÁN CÁC B Ộ PH ẬN B Ể a) B ẢN N ẮP Bản n ắp b ể n ước ng ầm làm vi ệc gi ống ô b ản sàn ch ịu l ực phân b ố g ồm : - Tr ường h ợp b ể n ổi và b ể n ửa chìm: T ải tr ọng b ản thân b ản n ắp và các l ớp cấu t ạo, ho ạt t ải s ửa ch ữa. - Tr ường h ợp b ể chìm: T ải tr ọng b ản thân b ản n ắp và các l ớp c ấu t ạo, t ải tr ọng lớp đấ t đắ p trên b ản n ắp và các t ải tr ọng ph ụ đặ t lên l ớp đấ t n ếu có. Vi ệc tính toán b ản n ắp t ươ ng t ự tính toán ô sàn phân b ố đề u. b) B ẢN THÀNH Đối v ới b ể n ổi, b ản thành không ti ếp xúc tr ực ti ếp v ới đấ t nên tính toán t ươ ng t ự bản thành b ể n ước trên mái. Thông th ường, v ới chi ều cao so v ới m ặt đấ t không nhi ều, có th ể b ỏ qua t ải tr ọng gió do giá tr ị không đáng k ể. MAËT ÑAÁT TÖÏ NHIEÂN Pn (AÙp löïc nöôùc) Hình 3.15 CAÙC TRÖÔØNG HÔÏP TAÛI TROÏNG TAÙC DUÏNG LEÂN BEÅ NOÅI Tính toán giá tr ị t ải tr ọng nh ư sau: pn= γ n .H . n p ( 3.14) : Chi ều cao b ản thành : Tr ọng l ượng riêng n ước : H ệ s ố v ượt t ải , n p ≥ 1.1 TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 3 - KT C U HỒ N ƯỚC Trang 70 Đối v ới b ể n ửa chìm và bể chìm, khi này, b ản thành s ẽ ch ịu tác độ ng c ủa áp l ực đấ t quanh b ản thành và áp l ực n ước bên trong b ể. MAËT ÑAÁT TÖÏ NHIEÂN c H Pd1 (AÙp löïc ñaát) H1 MAËT ÑAÁT TÖÏ NHIEÂN H H2 Pd (AÙp löïc ñaát) Pn (AÙp löïc nöôùc) Pd2 (AÙp löïc ñaát) Pn (AÙp löïc nöôùc) CAÙC TRÖÔØNG HÔÏP TAÛI TROÏNG TAÙC DUÏNG LEÂN BEÅ NÖÛA CHÌM CAÙC TRÖÔØNG HÔÏP TAÛI TROÏNG TAÙC DUÏNG LEÂN BEÅ CHÌM Hình 3.16 Hình 3.17 ϕ p=γ Hntg 2 (45o − ) ( 3.15) d d2 p 2 ϕ p=γ Hntg 2 (45o − ) ( 3.16) d1 dcp 2 ϕ p=γ ( HHntg + )2 (45o − ) ( 3.17) d2 d cp 2 Với : γd : Tr ọng l ượng riêng đất : Tr ọng l ượng riêng n ước ϕ : Góc ma sát trong c ủa đấ t : Chi ều cao b ản thành : H ệ s ố v ượt t ải , n p ≥ 1.1 Trong quá trình tính toán , c ần tính toán riêng cho t ừng tr ường h ợp t ải r ồi t ổ h ợp l ại. Sơ đồ tính và b ố trí c ốt thép t ươ ng t ự b ản thành h ồ n ước trên mái. c) B ẢN ĐÁY TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 3 - KT C U HỒ NƯỚC Trang 71 Bản đáy h ồ n ước ch ịu tác d ụng c ủa áp l ực n ước , đồ ng th ời c ũng được xem nh ư b ản móng để truy ền toàn b ộ t ải tr ọng c ủa h ồ n ước xu ống n ền đấ t. Vì v ậy , b ản đáy trong bể n ước ng ầm được tính toán v ới hai tr ường h ợp ch ịu t ải nh ư sau: Khi b ể đầ y n ước : B ản đáy được tính nh ư b ản móng n ằm trên n ền đàn h ồi và ch ịu các lo ại tải tr ọng : - Tải tr ọng phân b ố đề u trên b ản đáy g ồm tr ọng l ượng b ản thân các l ớp c ấu t ạo bản đáy và n ước : q=∑δiii γ n + γ n Hn p (L ực/di ện tích) ( 3.18) δ i : Chi ều dày m ỗi l ớp c ấu t ạo b ản đáy γ i : Tr ọng l ượng riêng m ỗi l ớp c ấu t ạo b ản đáy n i : H ệ s ố độ tin c ậy γ n : Tr ọng l ượng riêng ch ất l ỏng ch ứa trong b ể H: chi ều cao b ể np: H ệ s ố độ tin c ậy ch ất l ỏng ch ứa trong bể - Tải tr ọng phân b ố đề u quanh chu vi b ản đáy g ồm tr ọng l ượng b ản thân các lớp c ấu t ạp b ản thành, t ải tr ọng phân b ố b ản n ắp c ủa b ản n ắp truy ền vào d ầm nắp và tr ọng l ượng b ản thân d ầm n ắp. qd= g bt + g dn + q dn ( l ực/chi ều dài) ( 3.19) gbt : T ải tr ọng b ản thân b ản thành qui v ề phân b ố đề u trên chi ều dài gdn :T ải tr ọng b ản thân d ầm n ắp (n ếu có) qui v ề phân b ố đề u trên chi ều dài qdn : T ải tr ọng hình thang, tam giác do t ải tr ọng b ản thân và ho ạt t ải dầm n ắp truyền vào d ầm n ắp Để tính toán n ội l ực b ản đáy, c ần xác đị nh h ệ s ố n ền, (tham kh ảo tài li ệu n ền móng) từ đó tính toán các giá tr ị n ội l ực và thi ết k ế thép b ản đáy. TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tôngqd C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 3 - KT C U HỒ N ƯỚC Trang 72 Khi b ể không có n ước, b ản đáy được tính nh ư b ản sàn, kê 4 c ạnh vào b ản thành và chịu các lo ại t ải tr ọng sau : - Tr ọng l ượng b ản thân b ản đáy – Tải tr ọng này có th ể b ỏ qua để thiên v ề an toàn. G Ph ản l ực đấ t n ền d ưới b ản đáy : p = ( 3.20) L1× L 2 Với G là t ổng t ải tr ọng c ủa b ể n ước tính c ả ph ần đấ t đắ p bên trên. - p Hình 3.19 SÔ ÑOÀ TÍNH BAÛN ÑAÙY TRONG TRÖÔØNG HÔÏP BEÅ KHOÂNG COÙ NÖÔÙC Cốt thép trong b ản đáy được tính toán và b ố trí để th ỏa mãn c ả hai tr ường h ợp trên. 3.3.3 KI ỂM TRA ĐẨ Y N ỔI B Ể NG ẦM Khi có m ực n ước ng ầm cao h ơn đáy b ể, b ể c ần được ki ểm tra đẩ y n ổi để tránh tr ường h ợp b ể b ị đẩ y tr ồi lên khi không ch ứa n ước TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 3 - KT C U HỒ N ƯỚC Trang 73 Điều ki ện ki ểm tra: G≥ LLh1 2 nnγ dn ( 3.21) Với G là t ổng t ải tr ọng c ủa b ể nước tính c ả ph ần đấ t đắ p bên trên. MÖÏC NÖÔÙC NGAÀM γ d n nn : Dung tr ọng đẩ y n ổi H h : chi ều cao m ực n ước nn Hình 3.20 Bể ng ầm ng ầm tính t ừ đáy b ể 3.4 VÍ D Ụ TÍNH TOÁN Yêu c ầu thi ết k ế m ột h ồ n ước trên mái c ột h ồ n ước được đặ t theo, kích th ước 8mx7.6mx1.6m đặt cách sàn mái 1.5m. Chi ều cao sàn mái là 25.2m. Vật li ệu s ử dụng : s ử d ụng chung v ới h ệ th ống k ết c ấu toàn nhà : Bêtông B20 Thép có ϕ>=10 s ử d ụng thép AIII Thép có ϕ<10 s ử d ụng thép AI Gi ải: a) XÁC L ẬP S Ơ ĐỒ K ẾT C ẤU Sơ đồ k ết c ấu h ồ n ước được xác l ập nh ư hình v ẽ sau: TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 3 - KT C U HỒ N ƯỚC Trang 74 DN2 DN4 N1 D N3 1 D DN DD2 DN2 DD4 C1 D1 D D3 1 D DD 1600 DD2 C1 1500 C1 00 80 7600 b) CH ỌN S Ơ B Ộ KÍCH TH ƯỚC TI ẾT DI ỆN - Hệ d ầm - bản n ắp: + Ch ọn chi ều dày b ản n ắp: δ n = 8 cm. + Ch ọn h ệ d ầm chính: DN1= 250x400 , DN2= 250x400 + Ch ọn h ệ d ầm ph ụ : DN3= 200x300 , DN4= 200x300 + L ổ th ăm : 600x600 - Hệ d ầm - bản đáy. - Ch ọn chi ều dày b ản đáy: δ đ = 15 cm. - Ch ọn h ệ d ầm chính: DD1= 300x700 , DD2= 300x700 - Ch ọn h ệ d ầm ph ụ : DD3= 300x500 , DD4= 300x500 - Bản thành. - Ch ọn chi ều dày b ản thành: δ th = 12 cm. - Chi ều cao thành h ồ: h= H đài – hDN1 = 1.6–0.4 = 1.2 (m) c) TÍNH TOÁN B ẢN N ẮP. TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 3 - KT C U HỒ N ƯỚC Trang 75 B A 1 2 QUAN NI ỆM TÍNH. + Các ô b ản S1 có chi ều dày là 8cm. Ta có hd /h b = 30/8 = 3.75 > 3 nên b ản liên k ết với d ầm được xem là ngàm. + Các ô b ản S1 có t ỉ s ố L 2/L 1 = 4/3.8 = 1.05 < 2 nên ô b ản làm viêc theo 2 ph ươ ng. XÁC ĐỊNH T ẢI TR ỌNG. + T ải tr ọng tác d ụng phân b ố đề u trên 1m 2 ô b ản: Chi ều TT tiêu TT tính dày γ chu ẩn Hệ s ố toán Các l ớp c ấu t ạo lớp vượt (mm) (daN/m3) (daN/m2) tải (daN/m2) - Lớp v ữa XM 20 1800 36 1.1 39.6 - Sàn BTCT dày 80 80 2500 200 1.1 220.0 - Lớp lót 15 1800 27 1.1 29.7 Tổng c ộng 289 +Ho ạt t ải s ữa ch ữa: Theo b ảng 3 TCVN 2737:1995, ho ạt t ải s ữa ch ữa có giá tr ị tiêu chu ẩn là TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 3 - KT C U HỒ N ƯỚC Trang 76 ptc = 75 daN/m2. Nh ư v ậy p tt = 75 x 1.3 = 97.5 daN/m2. tt tt P= (g + p ).L 1.L 2 tt tt Ô L1 L2 g p P bản (m) (m) (daN/m 2) (daN/m 2) (daN) S1 3.8 4 289 98 5882 XÁC ĐỊNH N ỘI L ỰC. + Do ô b ản đề u liên k ết 4 c ạnh ngàm,vì v ậy thu ộc ô lo ại 9. Tra b ảng M I M II 2 II M M 1 1 1 L L M M 1 q 1 M I M I L 2 q 2 L 2 M Ii M 2 Kết qu ả tính toán n ội l ực nh ư b ảng sau: M M M M P (daN) m m k k 1 2 I II 91 92 91 92 (daN.m/m) (daN.m/m) (daN.m/m) (daN.m/m) 5882 0.0187 0.0171 0.0400 0.0394 109.99 100.58 235.28 231.75 TÍNH, CH ỌN VÀ B Ố TRÍ THÉP. + M ỗi ô b ản được tính thép ứng v ới moment ở g ối và ở nh ịp theo m ỗi ph ươ ng theo bài toán c ấu ki ện ch ịu u ốn có ti ết di ện ch ữ nh ật b = 100cm, h = h b= 8cm, đặt c ốt thép đơ n: 2 Bêtông B20 : R b = 115 daN/cm TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 3 - KT C U HỒ N ƯỚC Trang 77 2 Thép có ϕ>=10 sử d ụng thép AIII : R s = 3650 daN/cm 2 Thép có ϕ<10 s ử d ụng thép AI : R s = 2250 daN/cm - Ô b ản được tính nh ư c ấu ki ện ch ịu u ốn. - Các gi ả thi ết tính toán: a = 1.5 cm kho ảng cách t ừ tr ọng tâm c ốt thép đế n mép bêtông ch ịu kéo; b =100cm b ề r ộng tính toán c ủa d ải b ản. ξ.Rb b h0 Di ện tích c ốt thép được tính b ằng CT: As = Rs M Trong đó: ξ = 1 − 1 − 2α m ; v ới α m = 2 Rb b h0 As Ki ểm tra điều ki ện c ốt thép: µmin < µ% = .100< µmax b. h0 trong đó: µ min = 0.05% . Rb 115 µmax = ξ R . .100% = 0.635x x100 % = 3.25% Rs 2250 Ta có b ảng k ết qu ả tính toán và b ố trí thép nh ư b ảng sau: Giá tr ị Thép ch ọn Kí hi ệu Att moment α ξ s ϕ a A % sàn m (cm 2) s (daNm) (cm) (cm) (cm 2) M1 109.99 0.0195 0.0197 0.71 6 150 1.88 0.269 M 100.58 0.0178 0.0180 0.64 6 150 1.88 0.269 S1 2 MI 235.28 0.0418 0.0427 0.94 8 200 2.52 0.322 MII 231.75 0.0411 0.0420 0.93 8 200 2.52 0.322 Cốt thép phân b ố đị nh v ị thép m ũ - ch ọn thép ϕ6a200. TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 3 - KT C U HỒ N ƯỚC Trang 78 DN2 250x400 B 600 950 950 Þ8a200 Þ8a200 600 Þ8a200 Þ8a200 Þ8a200 4000 950 950 950 950 Þ6a150 DN1250x400 DN1250x400 950 950 Þ8a200 Þ8a200 8000 DN4 200x300 950 950 DN3200x300 Þ8a200 Þ6a150 Þ8a200 Þ6a150 Þ8a200 950 950 950 950 4000 Þ6a150 950 950 Þ8a200 Þ8a200 A DN2 250x400 3800 3800 7600 1 2 MB BOÁ TRÍ THEÙP BAÛN NAÉP d) TÍNH TOÁN B ẢN THÀNH. QUAN NI ỆM TÍNH TOÁN. + Thành b ể là c ấu ki ện ch ịu nén u ốn, nh ưng do hi ệu ứng nén u ốn là khá nh ỏ nên ta b ỏ qua tr ọng l ượng b ản thân c ủa thành b ể để đơn gi ản trong tính toán. Xem thành b ể là c ấu ki ện ch ịu u ốn có : + Cạnh d ưới ngàm vào b ản đáy. + Cạnh bên được ngàm vào trong c ột. + C ạnh trên t ựa đơn do có h ệ d ầm n ắp bao theo chu vi. TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 3 - KT C U HỒ N ƯỚC Trang 79 - Bản thành có L 2/L 1= 7.6/1.6= 4.75 > 2 nên b ản lam vi ệc theo 1 ph ươ ng c ạnh ng ắn. - Cắt 1 d ải r ộng 1m theo ph ươ ng c ạnh ng ắn để tính toán. - Sơ đồ tính nh ư hình sau : 1600 XÁC ĐỊNH T ẢI TR ỌNG. Áp l ực n ước: tt n.γ .H Tại đáy h ồ: pth = n = 1.1x1000x1.6 = 1760 (daN/m) Áp l ực gió: Phía gió đẩy : q đ = 1.2 x 83 x 0.884 x 0.8 x 1= 70.4 (daN/m) Phía gió hút : q h = 1.2 x 83 x 0.884 x 0.6 x 1= 52.8 (daN/m) XÁC ĐỊNH N ỘI L ỰC. Tr ường h ợp tác d ụng c ủa t ổ h ợp t ải tr ọng nguy hi ểm nh ất lên thành h ồ là tr ường hợp áp l ực gió hút x ảy ra đồ ng th ời v ới áp l ực n ước khi b ể đầ y n ước. Dùng ph ần m ềm Sap 2000 để gi ải n ội l ực: TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 3 - KT C U HỒ N ƯỚC Trang 80 TH Áp l ực gió hút + áp l ực n ước. Moment g ối l ớn nên dùng Mg= 317.27 daN.m để tính c ốt thép cho thành b ể ; d ự ki ến đặ t thép 2 l ớp ch ịu c ả M nh ịp (thiên v ề an toàn) để d ễ thi công và ch ịu Mg theo chi ều ng ược l ại khi h ồ không có n ước. TÍNH,CH ỌN VÀ B Ố TRÍ THÉP. + Tính toán nh ư c ấu ki ện ch ịu u ốn 2 Bêtông B20 : R b = 115 daN/cm 2 Thép có ϕ>=10 s ử d ụng thép AIII : Rs = 3650 daN/cm 2 Thép có ϕ<10 s ử d ụng thép AI : R s = 2250 daN/cm + Các gi ả thi ết tính toán và công th ức nh ư ở ph ần trên (b ản thành dày 12cm) Gi ả thi ết a = 1.5 cm b =100cm - bề r ộng tính toán c ủa d ải b ản. Bảng k ết qu ả tính toán và l ựa ch ọn c ốt thép nh ư b ảng sau: Thép ch ọn Att Giá tr ị moment (daNm) α ξ s ϕ a A % m (cm 2) s (cm) (cm) (cm 2) M1 317.27 0.0250 0.0253 1.36 6 150 1.88 0.179 M2 139.86 0.0110 0.0111 0.60 6 150 1.88 0.179 TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 3 - KT C U HỒ N ƯỚC Trang 81 Þ10a250 Þ6a150 Þ6a150 Þ6a200 Þ6a200 Þ10a250 2 400 Þ8a200 Þ10a200 950 950 Þ6a200 Þ6a200 Þ6a150 Þ6a125 3800 Þ6a150 Þ6a125 950 950 Þ6a200 Þ6a200 7600 MAËT 1-1 CAÉT Þ8a200 950 950 Þ10a200 Þ6a125 Þ6a150 3800 Þ6a125 Þ6a150 Þ6a200 Þ6a200 950 950 Þ8a200 Þ10a200 400 1 Þ6a150 Þ6a150 Þ6a200 Þ6a200 Þ10a250 Þ10a250 1600 1500 103100 TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 3 - KT C U HỒ N ƯỚC Trang 82 e) TÍNH TOÁN B ẢN ĐÁY. QUAN NI ỆM TÍNH: + Các ô b ản S2 có chi ều dày =15cm. Ta có h dmin /h b = 50/15 > 3 nên b ản liên k ết với d ầm được xem là ngàm. + Các ô b ản S2 có t ỉ s ố L 2/L 1 = 4/3.8 = 1.05 < 2 nên ô b ản làm viêc theo 2 ph ươ ng XÁC ĐỊNH T ẢI TR ỌNG: + T ải tr ọng tác d ụng phân b ố đề u trên 1m 2 ô b ản: Chi ều TT tiêu TT tính dày γ chu ẩn Hệ s ố toán Các l ớp c ấu t ạo lớp (daN/m3 vượt (mm) ) (daN/m2) tải (daN/m2) - Lớp v ữa XM t ạo d ốc 40 1800 72 1.1 79.2 - Lớp Keo composit có s ợi ch ống 5.0 th ấm - Sàn BTCT dày 150 150 2500 375 1.1 412.5 - Lớp lót 15 1800 27 1.1 29.7 Tổng c ộng 526 tt tt P = (g + p ).L 1.L 2 tt tt Ô L1 L2 g p P bản (m) (m) (daN/m 2) (daN/m 2) (daN) S2 3.8 4 526 1760 34747 XÁC ĐỊNH N ỘI L ỰC: + Do ô b ản đề u liên k ết 4 c ạnh ngàm,vì v ậy thu ộc ô lo ại 9. C ắt ô b ản theo m ỗi ph ươ ng v ới b ề r ộng b = 1m, gi ải v ới t ải phân b ố đề u tìm moment nh ịp và g ối. Ta có b ảng k ết qu ả tính toán n ội l ực nh ư b ảng sau: M1 M2 MI MII P (daN) m91 m92 k91 k92 (daN.m/m) (daN.m/m) (daN.m/m) (daN.m/m) TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 3 - KT C U HỒ N ƯỚC Trang 83 34747 0.0187 0.0171 0.0400 0.0394 649.77 594.17 1389.9 1369.03 TÍNH,CH ỌN VÀ B Ố TRÍ THÉP: + Tính toán nh ư c ấu ki ện ch ịu u ốn 2 Bêtông B20 : R b = 115 daN/cm 2 Thép có ϕ>=10 s ử d ụng thép AIII : R s = 3650 daN/cm 2 Thép có ϕ<10 s ử d ụng thép AI : R s = 2250 daN/cm + Các gi ả thi ết tính toán và công th ức nh ư ở ph ần trên (b ản thành dày 15cm) a = 1.5 cm kho ảng cách t ừ tr ọng tâm c ốt thép đế n mép bêtông ch ịu kéo; b =100cm bề r ộng tính toán c ủa d ải b ản. Ta có b ảng k ết qu ả tính toán và b ố trí thép nh ư b ảng sau: Thép ch ọn Giá tr ị tt Kí hi ệu A s moment α ξ ϕ a As % sàn m (cm 2) (daNm) (cm) (cm) (cm 2) M1 649.77 0.0310 0.0315 2.17 6 125 2.26 0.168 M 594.17 0.0283 0.0288 1.98 6 125 2.26 0.168 S1 2 MI 1389.88 0.0663 0.0687 2.92 10 200 3.93 0.291 MII 1369.03 0.0653 0.0676 2.88 10 200 3.93 0.291 Cốt thép đị nh v ị thép m ũ ch ọn ϕ6a200. TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 3 - KT C U HỒ N ƯỚC Trang 84 DD2 300x700 B Þ10a200 Þ10a200 950 950 Þ10a200 Þ10a200 Þ10a200 950 950 950 950 4000 Þ6a125 DD1 300x700 DD1 300x700 DD1 950 950 Þ10a200 Þ10a200 8000 DD4 300x500 950 950 DD3 300x500 DD3 Þ10a200 Þ10a200 Þ10a200 Þ6a125 Þ6a125 950 950 950 950 4000 Þ6a125 950 950 Þ10a200 Þ10a200 A DD2 300x700 3800 3800 7600 1 2 BOÁ TRÍ THEÙP BAÛN ÑAÙY f) TÍNH TOÁN D ẦM N ẮP & D ẦM ĐÁY H Ồ QUAN NI ỆM TINH TOAN - SƠ D Ồ TRUY ỀN T ẢI Dầm n ắp, d ầm đáy được tính nh ư m ột h ệ d ầm tr ực giao. Để mô ph ỏng chính xác s ự làm vi ệc và các k ết d ầm đáy, d ầm n ắp, h ệ c ột, d ựng mô hình không gian bao g ồm dầm đáy, d ầm n ắp và c ột, v ới cái t ảC tr ọng được truy ền t ải t ừ các b ản sàn vào và t ải tr ọng gió, t ải trong b ản thân do ch ươ ng trình Sap tính. TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 3 - KT C U HỒ N ƯỚC Trang 85 XAC D ỊNH T ẢI TR ỌNG. Dầm n ắp DN1. Tải do b ản nắp truy ền vào có d ạng hình hình thang, giá tr ị l ớn nh ất c ủa hình thang là: qDN1 = q bn .3,8/2 = 387 x 3,8/2 = 735.3 (daN/m) . Dầm n ắp DN2 Tải do b ản n ắp truy ền vào có d ạng hình tam giác, giá tr ị l ớn nh ất c ủa t ải tam giác là: qDN2 = q bn .3,8/2 = 387 x 3,8/2 = 735.3 (daN/m). Dầm n ắp DN3. Tải do b ản n ắp truy ền vào có d ạng hình hình thang, giá tr ị l ớn nh ất c ủa hình thang là: qDN3 = 2xq bn .3,8/2 = 2x387 x 3,8/2 = 1470.6 (daN/m) Dầm n ắp DN4. Tải do b ản n ắp truy ền vào có d ạng hình tam giác, giá tr ị l ớn nh ất của t ải tam giác là: qDN4 = 2xq bn. .4/2= 2x387 x 3,8/2 = 1470,6 (daN/m) Dầm đáy DD1. Đối v ới d ầm đáy gi ả s ử n ước đầ y b ồn để xác đị nh t ải tr ọng truy ền vào d ầm đáy, và th ực t ế khi b ồn đầ y n ước thì d ầm đáy và c ột ch ịu t ải tr ọng nguy hi ểm nh ất vì ho ạt tải do gió gây ra r ất nh ỏ. Tải do b ản đáy truy ền vào có d ạng hình hình thang, giá tr ị l ớn nh ất c ủa hình thang là: qDD1 = q bđ .3,8/2 = 2286 x 3,8/2 = 4343,4 (daN/m) Dầm đáy DD2. Tải do b ản đáy truy ền vào có d ạng hình tam giác, giá tr ị l ớn nh ất c ủa t ải tam giác là: qDD2 = q bđ 4/2= 2286 x 3,8/2 = 4343,4 (daN/m) TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 3 - KT C U HỒ N ƯỚC Trang 86 Dầm đáy DD3. + T ải do b ản đáy truy ền vào có d ạng hình hình thang, giá tr ị l ớn nh ất c ủa hình thang là: qDD3 = 2xq bn .3,8/2 = 2x2286x 3,8/2 = 8686.8 (daN/m) Dầm đáy DD4. + T ải do b ản đáy truy ền vào có d ạng hình tam giác, giá tr ị l ớn nh ất c ủa t ải tam giác là: qDD4 = 2xq bn. .4/2= 2x2306x4/2 = 8686,8 (daN/m) Các d ầm đáy DD1và DD2 còn ch ịu t ại tr ọng b ản thân c ủa b ản thành truy ền xu ống : Tải tr ọng các l ớp c ấu t ạo b ản thành Chi ều dày γ TT tiêu chu ẩn Hệ s ố TT tính toán Các l ớp c ấu t ạo lớp (mm) (daN/m3) (daN/m2) vượt t ải (daN/m2) - Lớp v ữa XM 20 1800 36 1.1 39.6 - Lớp Keo composit có s ợi ch ống th ấm 5.0 - Sàn BTCT dày 250 120 2500 300 1.1 330.0 - Lớp lót 15 1800 27 1.1 29.7 Tổng c ộng 404 Tổng t ải tác d ụng lên d ầm DD1,tính theo t ải l ớn nh ất. q = q DD1 + g BT = 4343,4 + 404x1,6 = 4989.8 (daN/m). Tổng t ải tác d ụng lên d ầm DD2, tính theo t ải l ớn nh ất. q = q DD2 + g BT = 4343,4 + 404x1,6 = 4989.8 (daN/m). Tải tr ọng gió truy ền vào d ầm n ắp và d ầm đáy : Phía gió đẩy : q đ = 1.2 x 83 x 0.884 x 0.8 x 0.8= 56.35 (daN/m). Phía gió hút : q đ = 1.2 x 83 x 0.884 x 0.6 x 0.8= 42.26 (daN/m). XÁC D ỊNH N ỘI L ỰC. TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 3 - KT C U HỒ N ƯỚC Trang 87 Sử d ụng ph ần m ền Sap 2000 d ựng mô hình khung không gian, v ới các d ầm n ắp và dầm đáy nh ư đã trình bày ph ần trên, c ột ch ọn ti ết di ện C400x400 chi ều cao c ột tính từ đáy d ầm đáy (DD1 và DD2 300x700) là 1.5m, chi ều cao thông th ủy khi thi công hồ n ước. Mô hình. Mô hình khung h ồ n ước mái Tải tr ọng tác d ụng lên d ầm n ắp daN/m T ải tr ọng tác d ụng lên d ầm đáy daN/m Nội l ực. TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 3 - KT C U HỒ N ƯỚC Trang 88 Moment d ầm n ắp Tm Moment d ầm đáy Tm Lực c ắt d ầm n ắp T L ực c ắt d ầm đáy T So sánh v ới 1 s ố ph ươ ng án tính toán h ệ d ầm n ắp và d ầm đáy khác : Nếu tách riêng h ệ d ầm đáy và d ầm n ắp và tính toán độc l ập t ừng h ệ nh ư hai s ơ đồ sau : S ơ đồ tính và n ội l ực d ầm n ắp : - - 4 4 . . 6 3 5 4 71 -4. - 0 . 3 8 7 6 . 4 0 - . 69 0 . 1 8 3 1 . - - 4 44 . .6 3 45 5 4 36 . 4 1 - .7 4 71 5 - 4. . 0 3 3 4.88 0 . 5 69 -1. 9 .6 - 0 1 . 7 6 3 8 . 4 0 - . 1 3 8 0 . 4 5 4 6 3 . . 4 4 - - 1 .7 4 9 .6 -1 Y X Z TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 3 - KT C U HỒ N ƯỚC Trang 89 Sơ đồ tính và n ội l ực d ầm đáy : Bảng k ết qu ả n ội l ực c ủa d ầm đáy và d ầm n ắp so sanh v ới cách gi ải ban đầ u : Giá tr ị moment (Tm) Giá tr ị moment (Tm) Kí hi ệu Cách tính toàn khung Cách tính tách r ời Mnh 3.83 Mnh 4.64 DN1 Mg 5.14 Mg 4.17 Mnh 3.66 Mnh 5.00 DN2 Mg 4.80 Mg 0.86 Mnh 4.77 Mnh 5.03 DN3 Mg 1.11 Mg 4.34 Mnh 4.73 Mnh 4.88 DN4 Mg 0.96 Mg 0.71 Giá tr ị moment (Tm) Giá tr ị moment (Tm) Kí hi ệu Cách tính toàn khung Cách tính tách r ời Mnh 30.83 Mnh 35.54 DD1 Mg 25.34 Mg 20.22 Mnh 28.65 Mnh 33.11 DD2 Mg 22.70 Mg 17.88 Mnh 21.17 Mnh 22.20 DD3 Mg 12.10 Mg 11.20 TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a
CH ƯƠ NG 3 - KT C U HỒ N ƯỚC Trang 90 Mnh 23.29 Mnh 24.09 DD4 Mg 11.57 Mg 10.63 g) SO SÁNH V ỚI CÁCH TÍNH XEM XÉT ĐẾN S Ự LÀM VI ỆC ĐỒ NG TH ỜI C ỦA CÁC THANH VÀ T ẤM Với bài toán trên, ngoài ph ươ ng pháp tách r ời t ừng b ộ ph ận để tính toán riêng bi ệt nh ư đã trình bày ở ph ần lý thuy ết, v ới s ự h ổ tr ợ t ừ các ph ần m ềm tính toán d ựa vào ph ươ ng pháp ph ần t ử h ữu h ạn, h ồ nước có th ể được phân tích n ội l ực c ủa trên c ơ sở xem xét s ự làm vi ệc đồ ng th ời c ủa t ất c ả các b ộ ph ận h ồ n ước theo cách trình bày d ưới đây. Khi tính toán h ồ n ước trong điều ki ện t ất c ả các c ấu ki ện thanh và b ản làm vi ệc đồng th ời trên m ột s ơ đồ tính toán không gian, s ự phân ph ối n ội l ực có khá nhi ều khác bi ệt so v ới vi ệc tính toán b ằng các s ơ đồ tính độ c l ập. N ội l ực trong các d ầm nh ư d ầm n ắp, d ầm đáy s ẽ r ất nh ỏ do có b ản thành ch ịu u ốn trong m ặt ph ẵng ( B ản thành lúc này đang làm vi ệc nh ư là m ột d ầm mõng và cao).Bên c ạnh đó, do có s ự li ền l ạc gi ữa b ản thành, b ản n ắp và b ản đáy, s ự phân b ố n ội l ực để có s ự làm vi ệc đồng th ời gi ữa nh ững b ản v ới nhau, b ản thành có n ội l ực khá nh ỏ so v ới các ph ươ ng pháp tr ước. Bên c ạnh đó, s ự làm vi ệc và bi ến d ạng c ủa b ản c ũng t ươ ng đối khác so v ới quan ni ệm tính toán tách r ời t ừng ô b ản. Nội l ực và các k ết qu ả Giá tr ị moment (Tm) Giá tr ị moment (Tm) Giá tr ị moment (Tm) Cách tính xét s ự làm Kí hi ệu Cách tính toàn khung Cách tính tách r ời vi ệc đồ ng th ời v ới bản b ằng PP PTHH Mnh 3.83 Mnh 4.64 1.00 DN1 Mg 5.14 Mg 4.17 0.52 Mnh 3.66 Mnh 5.00 1.03 DN2 Mg 4.80 Mg 0.86 0.52 Mnh 4.77 Mnh 5.03 0.57 DN3 Mg 1.11 Mg 4.34 1.11 Mnh 4.73 Mnh 4.88 0.51 DN4 Mg 0.96 Mg 0.71 1.02 DD1 Mnh 30.83 Mnh 35.54 3.52 TR ƯNG Đ I H C KI N TRÚC TP. HCM Kt C u Bê Tông C t Thép- Ph n 2 : Kt C u Nhà C a