Những yêu cầu về tính toán kết cấu trong thiết kế tháp nước

1. Những yêu cầu thiết kế tháp nước trong điều kiện nhiệt độ bình thường và quy trình hoạt động thông thường (1). Đối với tất cả các loại hình kết cấu tháp nước, ta đều phải tiến hành tính toán về cường độ. Đồng thời phải căn cứ vào tình hình tải trọng tác động và điều kiện địa chất công trình – trong trường hợp cần thiết phải tiến hành kiểm tra ổn định của kết cấu. Đối với bầu chứa bê tông cốt thép, ta còn phải tiến hành kiểm tra độ chống nứt hoặc bề rộng vết nứt....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Những yêu cầu về tính toán kết cấu trong thiết kế tháp nước Những yêu cầu về tính toán kết cấu trong thiết kế tháp nước I. NHỮNG YÊU CẦU CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ KẾT CẤU THÁP NƯỚC 1. Những yêu cầu thiết kế tháp nước trong điều kiện nhiệt độ bình thường và quy trình hoạt động thông thường (1). Đối với tất cả các loại hình kết cấu tháp nước, ta đều phải tiến hành tính toán về cường độ. Đồng thời phải căn cứ vào tình hình tải trọng tác động và điều kiện địa chất công trình – trong trường hợp cần thiết phải tiến hành kiểm tra ổn định của kết cấu. Đối với bầu chứa bê tông cốt thép, ta còn phải tiến hành kiểm tra độ chống nứt hoặc bề rộng vết nứt. (2). Khi tiến hành kiểm tra ổn định tổng thể của tháp nước, tổ hợp tải trọng phải bao gồm: trọng lượng bản thân của kết cấu, thiết bị và tải trọng gió. (3). Khi tiến hành tính toán cường độ của bầu chứa, kiểm tra độ chống nứt hoặc bề rộng vết nứt, tổ hợp tải trọng phải bao gồm: trọng lượng bản thân của kết cấu, thiết bị, áp lực nước bên trong và tải trọng hữu ích (hoạt tải) trên đỉnh tháp. (4). Khi tiến hành tính toán cường độ của kết cấu ống đỡ tháp nước, trong trường hợp bầu chứa đầy nước, tổ hợp tải trọng phải bao gồm: trọng lượng bản thân của kết cấu, thiết bị, trọng lượng nước trong bầu chứa, tải trọng do vôi vữa và các vật rời tích đọng trên đỉnh, tải trọng hữu ích (hoạt tải) trên sàn công tác, cầu thang và tải trọng gió. Trong trường hợp bầu chứa không có nước, tổ hợp tải trọng phải bao gồm: trọng lượng bản thân của kết cấu, thiết bị và tải trọng gió. Trong trường hợp kết cấu đỡ của bầu chứa làm bằng khối xây gạch dạng ống, ta chỉ cần tính toán theo tổ hợp tải trọng khi bầu chứa đầy nước. (5). Phản lực đất nền của đế móng tháp nước, có thể giả thiết phân bổ theo quy luật tuyến tính, áp lực cực tiểu tại mép biên đế móng không cho phép xuất hiện trị số âm (lực kéo). 2. Những yêu cầu thiết kế tháp nước cần bảo ôn (1). Khi nhiệt độ tính toán cần phải bảo ôn của tháp nước thấp hơn -80C, ta phải tiến hành tính toán bảo ôn đối với bầu chứa và đường ống dẫn nước của tháp. (2). Tính toán bảo ôn phải tiến hành theo lý thuyết truyền dẫn nhiệt ổn định. (3). Nhiệt độ nước vào trong bầu chứa không thấp hơn 40C, nhiệt độ cuối cùng không thấp hơn 10C. (4). Lượng nước tính toán của bầu chứa có thể xét theo 60% dung lượng cực đại, cho phép thời gian ngừng trong vòng 16giờ, thời gian ngừng cho phép của nước trong ống dẫn từ 9-14 giờ. 3. Những yêu cầu thiết kế tháp nước phải chống động đất (1). Kiểm tra kháng chấn đối với tháp nước phải bao gồm kiểm tra cường độ và kiểm tra ổn định. Khi tiến hành kiểm tra kháng chấn, ảnh hưởng của tải trọng gió lấy bằng 1/4. (2). Điều kiện để có thể không cần phải kiểm tra kháng chấn tiết diện của các cấu kiện tháp nước là: a. Bầu chứa của tháp nước ngoài trường hợp xây dựng ở trong vùng động đất cấp 8 trên lớp đất nền yếu, hoặc xây dựng ở trong vùng động đất cấp 9 mà có dầm vành dưới dạng với khung đỡ bên dưới. b. Khi xây dựng trong vùng động đất cấp 7, có nền đất tốt với khung đỡ bê tông cốt thép, dung tích bầu chứa không lớn hơn 50m3, chiều cao nhỏ hơn hoặc bằng 20m có ống vách bằng khối xây gạch; hay dung tích nhỏ hơn hoặc bằng 7m có ống vách bằng gạch xây với cột và dầm tăng cường. c. ống đỡ bê tông cốt thép của tháp xây trong vùng động đất cấp 7, cấp 8 có đất nền loại tốt. (3). Khi kiểm tra kháng chấn tiết diện của tháp nước, ta phải xét cả hai trường hợp: đầy nước và không có nước. Nói chung, chỉ tính toán với tải trọng động đất theo phương nằm ngang. Đối với tháp nước dạng khung đỡ, cột gạch đỡ và tháp nước có kết cấu đỡ tiết diện không đối xứng cũng như tháp nước có mặt bằng hình đa giác, ta phải tiến hành kiểm tra riêng biệt theo phương chính diện và theo phương đường chéo. Hiệu ứng tác động của động đất theo phương thẳng đứng đối với tháp tương đối cao (xem hình 1) có thể phân phối theo tỷ lệ tải trọng trọng lực tương đương mà cấu kiện phải gánh chịu. Hình 1: Sơ đồ tác động của động đất thẳng đứng đối với kết cấu. Diễn giải công thức như sau: (1) (2) Trong các công thức trên FEgk: Trị số tiêu chuẩn của tổng tác động động đất theo phương thẳng đứng đối với kết cấu. Fgi: Trị số tiêu chuẩn của tổng tác động động đất theo phương thẳng đứng đối với chất điểm i. avmax: Trị số cực đại của hệ số ảnh hưởng động đất theo phương thẳng đứng, có thể lấy bằng 65% trị số cực đại của hệ số ảnh hưởng động đất theo phương nằm ngang. Geq: Tổng tải trọng của trọng lực tương đương của kết cấu, có thể lấy bằng 75% trị số quy đổi của tải trọng trọng lực. (4). Tính toán kháng chấn theo phương nằm ngang của tháp nước. a. Đối với tháp nước có khung đỡ và các loại tháp nước tương tự, trị số tiêu chuẩn của tác động động đất nằm ngang tương ứng gây ra mômen động đất tại phần đáy: M0 = a1 (Gt - ymGts)H0 (3) Trong công thức trên: M0: mômen sinh ra bởi trị số tiêu chuẩn của tác động động đất tại đáy của tháp nước. a1: Hệ số ảnh hưởng động đất nằm ngang ứng với chu kỳ dao động riêng cơ bản của tháp nước; đối với động đất thiết kế cấp 6, cấp 7, cấp 8, cấp 9, trị số của nó lần lượt lấy bằng 0,04; 0,08; 0,16; 0,32. Gt: Trị số tải trọng ứng với trọng lực của bầu chứa lấy bằng trọng lượng bản thân của bầu chứa cộng với 65% trọng lượng nước trong bầu. ym: Hệ số tương đương của mômen; với kết cấu đỡ có độ cứng không đổi có thể lấy bằng 0,35; với kết cấu đỡ có độ cứng thay đổi, có thể triết giảm thích đáng, nhưng không nhỏ hơn 0,25. Gts: Trị số quy đổi của tải trọng trọng lực của kết cấu đỡ của tháp nước và thiết bị phụ trợ, sàn nằm ngang. H0: Chiều cao tính từ cao trình mặt trên của móng tới trọng tâm của bầu chứa. b. Đối với tháp nước dạng ống đỡ tương đối thấp ta có thể sử dụng phương pháp lực cắt tại đáy để tính. c. Đối với tháp nước dạng ống đỡ tương đối cao hoặc khi tỷ số giữa chiều cao ống đỡ và đường kính ống đỡ lớn hơn 3,5, ta có thể dùng phương pháp phổ phản ứng phân giải dạng dao động để tính. (5). Khi móng của tháp nước dạng ống đỡ đặt trên loại đất nền tốt và trung bình ...