1

Ch−¬ng 1

BÓ chøa chÊt láng, th¸p n−íc

2

1.1. BÓ chøa chÊt láng

1.1.1. §Æc ®iÓm, ph¹m vi ¸p dông.

ë nhiÒu n−íc trªn thÕ giíi bÓ chøa chÊt láng b»ng bª t«ng cèt thÐp ®· ®−îc

sö dông réng r·i, kh«ng chØ ®Ó chøa n−íc sinh ho¹t, n−íc s¶n xuÊt, n−íc th¶i mμ

cßn ®Ó chøa nhiªn liÖu nh− x¨ng, dÇu vμ c¸c lo¹i phÕ phÈm cña chóng.

Cã thÓ ph©n lo¹i c¸c bÓ chøa chÊt láng theo c¸c ®Æc ®iÓm sau:

- Theo yªu cÇu sö dông: bÓ chøa n−íc, bÓ chøa nhiªn liÖu, bÓ næi, bÓ ch×m.

- Theo h×nh d¹ng, kÝch th−íc: bÓ nhá cã dung tÝch < 1000m3; bÓ trung b×nh

cã dung tÝch <1000m3 vμ bÓ lín, rÊt lín cã dung tÝch >100.00m3. Th−êng c¸c

d¹ng bÓ: BÓ h×nh trô, bÓ h×nh vu«ng, bÓ h×nh ch÷ nhËt, bÓ cã h×nh d¸ng ®Æc biÖt.

- Theo c«ng nghÖ x©y dùng: cã bÓ toμn khèi, bÓ l¾p ghÐp hay l¾p ghÐp tõng

phÇn. Dïng bª t«ng th−êng hay bª t«ng øng lùc tr−íc (ULT).

Tuú thuéc vμo yªu cÇu sö dông ®èi víi tõng lo¹i bÓ, cã c¸c yªu cÇu cÊu t¹o,

chèng thÊm, chèng ¨n mßn ë nh÷ng møc ®é kh¸c nhau. Nh÷ng yªu cÇu cô thÓ ®èi

víi thiÕt kÕ vμ thi c«ng ®èi víi tõng lo¹i bÓ chøa th−êng rÊt kh¸c nhau ë mçi

n−íc.

BÓ h×nh trô vμ ch÷ nhÊt lμ 2 lo¹i bÓ chøa th«ng dông dïng ®Ó chøa n−íc hoÆc

nhiªn liÖu. ViÖc lùa chän h×nh d¸ng, kÝch th−íc bÓ phô thuéc vμo tÝnh to¸n kinh tÕ

- kü thuËt, ®iÒu kiÖn vμ ®Þa ®iÓm x©y dùng kÓ c¶ kÝch th−íc vμ khèi l−îng thiÕt bÞ

khai th¸c.

VÒ ph−¬ng diÖn chèng thÊm, bÓ ch÷ nhËt cã diÖn tÝch bÒ mÆt tiÕp xóc víi

chÊt láng nhiÒu h¬n so víi bÓ trô cã cïng khèi tÝch. Tuy nhiªn bÓ h×nh chøc nhËt

thi c«ng dÔ dμng nhÊt lμ khi dïng kÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp th«ng th−êng hoÆc kÕt

cÊu l¾p ghÐp. ë ViÖt Nam ®· sö dông lo¹i bÓ bª t«ng cèt thÐp th−êng ®Ó chøa

n−íc víi khèi tÝch 1000 - 2000m3. KÕt cÊu l¾p ghÐp chñ yÕu lμ thμnh vμ n¾p bÓ

cïng c¸c hÖ thèng cét dÇm ®ì m¸i. BÓ cã khèi l−îng d−íi 1000m3 th−êng lμ bÓ

ch÷ nhËt vμ dïng bª t«ng th−êng nÕu kh«ng cã yªu cÇu chèng nøt, chèng thÊm

cao.

BÓ cã khèi tÝch lín th−êng cã h×nh d¸ng phong phó h¬n víi viÖc sö dông c¸c

kÕt cÊu kh«ng gian d¹ng vá máng bª t«ng cèt thÐp khÈu ®é lín.

3

BÓ cã thÓ ®Æt næi, nöa næi nöa ch×m hoÆc ®Æt s©u h¼n d−íi mÆt ®Êt tuú thuéc

vμo yªu cÇu sö dông, b¶o vÖ chèng ch¸y vμ ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt thuû v¨n cña n¬i

x©y dùng bÓ.

BÓ trô hoÆc ch÷ nhËt th−êng cã dung tÝch tõ 20.000 ®Õn 100.000m3. BÓ trô

lín nhÊt ®· ®−îc x©y dùng t¹i Nam Phi cã dung tÝch tíi 275.000m3. BÓ ch÷ nhËt

lín th−êng dïng c¸c v¸ch ng¨n chia bÓ ra thμnh nhiÒu khoang.

H×nh 1.1 MÆt c¾t bÓ chøa dÇu dung tÝch 30.000 m3

Trªn h×nh (1.1) giíi thiÖu mét bÓ chøa dÇu dung tÝch 30.000m3 ®Æt ch×m d−íi

mÆt ®Êt. §¸y bÓ lμ b¶n bª t«ng cèt thÐp ®æ liÒn khèi. Thμnh vμ n¾p bÓ lμ bª t«ng

cèt thÐp l¾p ghÐp. C¸c tÊm t−êng cã thÐp øng lùc tr−íc ®−îc l¾p ghÐp theo

ph−¬ng th¼ng ®øng. Mçi tÊm t−êng cã kÝch th−íc 21.0 x 9.64m, chiÒu dμy, thay

®æi tõ 15.7 ®Õn 26 cm, träng l−îng 10 tÊn cho mçi cÊu kiÖn. Thμnh bÓ liªn kÕt

cøng víi vμnh ®ai mãng b»ng biÖn ph¸p hμn. C¸c tÊm t−êng liªn kÕt víi nhau

b»ng ph−¬ng ph¸p hμn c¸c cèt thÐp ®Ó chõa ®−êng kÝnh 10mm víi kho¶ng c¸ch

gi÷a c¸c thÐp lμ 1m. Nh»m t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho c«ng t¸c hμn vμ ®æ bª t«ng

sau, kho¶ng c¸ch khe nèi gi÷a c¸c tÊm tíi 15cm. Ngoμi thμnh bÓ, c¸c kÕt cÊu

kh¸c: mãng, ®¸y, vμnh ®ai ®ì m¸i vμ c¶ c¸c tÊm m¸i ®Òu dïng bª t«ng øng lùc

4

tr−íc. Lo¹i bÓ nμy ®· ®−îc x©y dùng trªn c¸c tr¹m b¬m thuéc ®−êng èng dÉn dÇu

“h÷u nghÞ” tõ Liªn X« tíi c¸c n−íc §«ng ¢u tr−íc ®©y.

T−¬ng tù kÕt cÊu trªn ®©y, t¹i Liªn X« tr−íc ®©y ®· thiÕt kÕ ®iÓn h×nh bÓ

chøa x¨ng cì tõ 1000 ®Õn 30.000m3 vμ bÓ chøa dÇu madót cì tõ 5000 ®Õn

20.000m3, dïng bª t«ng ¦LT tiÒn chÕ.

ë Mü ®· x©y dùng mét bÓ trô chøa n−íc tíi 45.000m3. §−êng kÝnh bÓ

62.2m, chiÒu cao bÓ 12.2, chiÒu dμy thμnh bÓ ë ®¸y lμ 0.6m vμ ë ®Ønh t−êng lμ

0.5m. Xem h×nh 1.2.

H×nh 1.2 MÆt c¾t bÓ chøa n−íc dung tÝch 45.000 m3

Nh»m gi¶m chiÒu cao thμnh bÓ, ®¸y bÓ thiÕt kÕ d¹ng chãp côt. ThÐp kÐo

c¨ng theo c¶ hai chiÒu th¼ng ®øng vμ vßng quanh thμnh. T−êng vμ ®¸y liene kÕt

víi nhau theo nguyªn t¾c khíp tr−îc (h×nh 1.3). Gi¶i ph¸p liªn kÕt tr−ît nμy ®−îc

sö dông cã hiÖu qu¶ trong viÖc g©y øng suÊt tr−íc trong bª t«ng thμnh bÓ, kÓ c¶ ë

vïng gi¸p c¸c biªn. Gèi tr−ît ®−îc thùc hiÖn nhê c¸c biÖn ph¸p sö dông c¸c tÊm

®Öm cao su liªn tôc ch¹y xung quanh thμnh bÓ.

5

H×nh 1.3 CÊu t¹o t−êng ®¸y bÓ chøa liªn kÕt tr−ît víi mãng

NÕu gi÷a ®¸y vμ thμnh bÓ thùc hiÖn liªn kÕt cøng hoÆc khíp cè ®Þnh nh»m

c¶n trë c¸c chuyÓn vÞ ngang cña thμnh th× dï cho kÐo c¨ng thÐo g©y øng suÊt

tr−íc, c¸c tÊm thμnh bÓ l¾p ghÐp vÉn kh«ng ®−îc Ðp chÆt víi nhau. C¸c m¹ch nèi

gi÷a c¸c tÊm t−êng kh«ng kÝn, ®ång thêi d−íi t¸c ®éng cña t¶i träng, t¹i vïng liªn

kÕt sÏ xuÊt hiÖn m«men uèn vμ vÕt nøt.

Trªn h×nh (1.4) lμ mét bÓ chøa n−íc dung tÝch 35.000m3 ®−îc x©y dùng víi

nh÷ng kÕt cÊu ®Æc biÖt. M¸i vßm ®−êng kÝnh 85m tùa trªn vμnh ®ai bª t«ng cèt

thÐp dù øng lùc, råi truyÒn trùc tiÕp xuèng c¸c hμng cét vμ xuèng mãng, kh«ng

qua kÕt cÊu thμnh vμ ®¸y bÓ. Nhê sö dông d¹ng chãp côt nªn viÖc ®æ bª t«ng

thμnh bÓ cã ®é nghiªng dÔ dμng h¬n tr−êng hîp ®æ thμnh th¼ng ®øng. Liªn kÕt

gi÷a thμnh víi m¸i vμ víi ®¸y d¹ng khíp di ®éng ®−îc thùc hiÖn bëi c¸c l¸ thÐp

kh«ng rØ.

6

H×nh 1.4. BÓ chøa n−íc 35.000 khèi

T¹i T©y Ban Nha còng ®· x©y dùng mét bÓ chøa n−íc khèi tÝch 2500m3, víi

kÕt cÊu thμnh d¹ng vá chãp côt, vμ n¾p vá cÇu bª t«ng cèt thÐp ®æ liÒn khèi (1.5).

Kinh nghiÖm x©y dùng c¸c lo¹i bÓ chøa n−íc d−íi mÆt ®Êt cho thÊy víi dung

tÝch 2000 - 3000m3 dïng bÓ trô trßn kinh tÕ h¬n, cßn tõ 5000 - 6000m3 trë lªn th×

dïng bÓ ch÷ nhËt.

7

H×nh 1.5. BÓ chøa n−íc 25.000 khèi

Gi¸ thμnh x©y dùng c¸c lo¹i bÓ chøa vμ l−îng tiªu hao vËt liÖu phô thuéc chñ

yÕu vμo chiÒu cao bÓ vμ ®é ch«n s©u bÓ. BÓ cμng cao, ¸p lùc chÊt láng t¸c dông

lªn thμnh cμng lín vμ ¸p lùc ®Êt bªn ngoμi thμnh còng t¨ng. §Æc biÖt ë nh÷ng vÞ

trÝ cã mùc n−íc ngÇm cao, viÖc x©y dùng cμng trë nªn phøc t¹p, khi bÓ cμng ®Æt

s©u, ¸p lùc n−íc ngÇm lªn ®¸y bÓ cμng lín.

Trªn c¬ së nghiªn cøu nh÷ng chØ tiªu kinh tÕ - kü thuËt hiÖn ®ang dïng

nh÷ng lo¹i bÓ trô cã c¸c kÝch th−íc thèng nhÊt nh− trong b¶ng (1.1)

B¶ng 1.1.

KÝch th−íc thèng nhÊt cho bÓ trô trßn chøa n−íc

Khèi tÝch

bÓ (m3) 100 150 250 500 1000 2000 3000 6000

§−êng

kÝnh (m) 6.15 8 10 12 18 24 30 42

ChiÒu cao 3.6 3.6 3.6 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8

8

Nhê sö dông kÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp ®óc s½n l¾p ghÐp nªn ®· gi¶m ®−îc bª

t«ng vμ cèt thÐp tíi 15 - 20% vμ gi¶m gi¸ thμnh c«ng tr×nh tíi 5 - 7%.

BÓ ch÷ nhËt th−êng ®−îc sö dông víi dung tÝch tõ 6.000m3 20.000m3. Nh÷ng

bÓ cì lín th−êng ®Æt nöa næi nöa ch×m hoÆc trªn cã líp ®Êt. C¸c kÝch th−íc bÓ ch÷

nhËt cã thÓ chän theo b¶ng (1.2) cho c¸c lo¹i bÓ chøa n−íc sinh ho¹t.

B¶ng 1.2

C¸c kÝch th−íc thèng nhÊt cho bÓ chøa h×nh ch÷ nhËt

Khèi tÝch

(m3) 100 250 500 1000 2000 3000 6000 10.000 20.000

KÝch th−íc

mÆt b»ng

(mxm)

6x6 6x12 12x12 12x18 18x24 24x30 36x36 48x48 66x66

ChiÒu cao

(m) 3.6 3.6 3.6 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8

C¸c kÝch th−íc cho trong b¶ng (1.2) phï hîp víi c¸c s¬ ®å kÕt cÊu bÓ, tr−íc

hÕt lμ hÖ l−íi cét ®ì sμn n¾p bÓ. NÕu l¾p bÓ dïng bª t«ng cèt thÐp ®æ liÒn khèi th×

cã thÓ dïng l−íi cét 6x6m cã dÇm vμ 4x4m kh«ng cã dÇm ®ì sμn. Tr−êng hîp

n¾p bÓ l¾p ghÐp còng dïng hÖ l−íi cét trªn ®©y víi viÖc sö dông c¸c tÊm sμn vμ

dÇm bª t«ng ®óc s½n ®iÓn h×nh víi panen sμn cì lín: 6x1.5m.

Nªn sö dông panen ¦LT cì lín tíi 6m thay cho hÖ l−íi cét nhá (3m x 3m) v×

khi sè l−îng cét t¨ng lªn sÏ lμm gi¶m mét phÇn khèi tÝch cña bÓ.

Ngoμi hai d¹ng bÓ trô vμ vu«ng th«ng dông, c¸c bÓ chøa cì lín th−êng dïng

c¸c d¹ng kÕt cÊu ®Æc biÖt, khÈu ®é lín. Trong b¶ng (1.3) nªu mét sè chØ tiªu vμ

®Æc ®iÓm kÕt cÊu bÓ chøa bª t«ng cèt thÐp d¹ng vá trô.

9

B¶ng 1.3. BÓ bª t«ng cèt thÐp d¹ng vá trô

STT Lo¹i bÓ chøa

Dung

tÝch

(m3

KÝch th−íc (m) §¸y bÓ Thμnh bÓ M¸i bÓ

Bª

t«ng

C¸ch

®Æt

§−êng

kÝnh

ChiÒu

cao

(m)

Bª

t«ng

ChiÒu dμy

(m) Bª

t«ng

ChiÒu dμy

(m)

ChiÒu dμy

(m)

Vïng

gi÷a

Vïng

biªn

TiÕt

diÖn

d−íi

TiÕt

diÖn

trªn

D¹ng

kÕt cÊu

1

øng

suÊt

tr−íc

Næi 5600 382 6.0

§æ

liÒn

khèi

100 400

øng

suÊt

tr−íc

200 200

Vá

cup«n

liÒn

khèi

65

2 - Ch×m 3400 25.5 6.6 - 150 450 - 160 160

B¶n

ph¼ng

®æ liÒn

khèi

250

3 - Næi 2500 19 9 - 300 450 - 220 220

Vá

cup«n

liÒn

khèi

-

4 - Ch×m 2000 25.6 4.5 - 120 120 - 220 220 - 120

BÓ cã d¹ng kÕt cÊu chÞu nÐn

5

Kh«ng

øng

suÊt

tr−íc

Næi 8000 30 12

§æ

liÒn

khèi

200 200

Kh«ng

øng

suÊt

tr−íc

- - -

6 - Ch×m 2500 25 5.6 - 150 500 - 150 150Vá

cup«n

7 - Ch×m 3380 32 4.5 - 200 450 - - - Vá

cup«n

8 - Ch×m 19000 70 6 - - - - - -

L¾p

ghÐp

m¸i

ph¼ng

T¹i Ph¸p (1952) x©y dùng mét bÓ chøa 2 líp b»ng bª t«ng cèt thÐp th«ng

th−êng (h×nh 1.6;1.7) cã dung tÝch tíi 8000m3, thμnh lμ 2 líp bª t«ng, bªn trong lμ

16 vá trô låi vμo trong trùc tiÕp chÞu ¸p lùc thuû tÜnh. Thμnh ngoμi lμ h×nh l¨ng trô

16 c¹nh, mçi c¹nh ®ãng vai trß d©y c¨ng chÞu lùc nang cña c¸c vá trô phÝa trong.

10

H×nh 1.6. BÓ chøa BTCT cã hai líp thμnh

C¸c vá trô bªn trong chØ chÞu nÐn nªn kh«ng sinh vÕt nøt. Nh÷ng vá trô nμy

cã h×nh d¸ng, kÝch th−íc b»ng nhau nªn chØ cÇn mét lo¹i v¸n khu«n khi ®æ bª

11

H×nh 1.7. Chi tiÕt thμnh bÓ cña bÓ chøa BTCT cã hai líp thμnh

t«ng t¹i chç, hoÆc nÕu ®óc s½n còng chØ mét lo¹i cÊu kiÖn. Nhê tÝnh hîp lý vÒ mÆt

chÞu lùc nªn l−îng hao tæn vËt vËt kh«ng nh÷ng kh«ng t¨ng mμ cßn gi¶m so víi

mét bÓ trô mét líp cïng mét dung tÝch:

- Víi mét líp ph¶i dïng 408m3 bª t«ng vμ 59 tÊn thÐp.

- Víi bÓ hai líp ph¶i dïng 261m3 bª t«ng vμ 22 tÊn thÐp.

Còng t¹i Ph¸p n¨m 1954 ®· x©y dùng bÓ chøa bª t«ng th−êng cì lín tíi

13.500m3 víi hÖ kÕt cÊu ®éc ®¸o (h×nh 1.8). PhÇn gi÷a cña m¸i lμ vá cÇu tùa trªn

H×nh 1.8. BÓ chøa BTCT dung tÝch 13.500 m3

12

hμng cét tiÕt diÖn 35 x 35m. PhÇn ngoμi cña m¸i gåm c¸c vá máng cong hai chiÒu

vμ liªn kÕt víi m¸i vßm b»ng vμnh ®ai bª t«ng cèt thÐp tùa trªn c¸c hμng cét. Mét

biªn kh¸c cña c¸c vá tho¶i ngoμi biªn tùa h¼n xuèng vμnh mãng. PhÇn gi÷a cña

®¸y bÓ lμ mét b¶n trßn ph¼ng bª t«ng cèt thÐp dμy 12cm, b¸n kÝnh 6.5m. PhÇn

ngoμi b¶n ®¸y lμ mét vá cÇu hë kh«ng liªn kÕt víi kÕt cÊu m¸i bÓ. Kh¸c víi

ph−¬ng ph¸p x©y dùng bÓ th«ng th−êng, phÇn m¸i thi c«ng tr−íc sau ®ã míi thi

c«ng ®¸y vμ thμnh. Nh− vËy nh÷ng c«ng viÖc phøc t¹p nh− thi c«ng ®¸y vμ thμnh

®−îc tiÕn hμnh d−íi m¸i che.

BÓ chøa bª t«ng cèt thÐp th−êng cã thÓ ®¹t dung tÝch lín h¬n n÷a nÕu dïng

bÓ ch÷ nhËt nhiÒu ng¨n.

BÓ chøa n−íc lín nhÊt trªn thÕ giíi ®−îc x©y dùng t¹i Nam Phi tõ n¨m 1956

còng lμ bÓ dïng bª t«ng cèt thÐp th−êng, kh«ng cã øng suÊt tr−íc. Khèi tÝch bÓ

275.000m3, ®−êng kÝnh bÓ 186.5m, chiÒu cao thμnh 10m, b¶n ®¸y ph¼ng ®æ t¹i

chç, liªn kÕt víi thμnh bÓ dμy 225mm, n¾p bÓ ph¼ng dμy 185mm tùa trªn 732 cét

trßn bª t«ng cèt thÐp ®−êng kÝnh 450mm.

Trªn c¸c h×nh (1.9;1.10;1.11) giíi thiÖu mét sè d¹ng bÓ næi; ch×m kh¸c nhau

®· ®−îc x©y dùng ë n−íc ngoμi trong nh÷ng thËp kØ võa qua.

H×nh 1.9. BÓ chøa n−ícch×nh trô b¸n ch×m

13

H×nh 1.10. BÓ chøa n−íc ch÷ nhËt b¸n ch×m

14

H×nh 111. BÓ chøa n−íc trô ch×m

1.1.2. Mét sè yªu cÇu ®èi víi bÓ chøa chÊt láng.

a. BÓ chøa n−íc sinh ho¹t vμ s¶n xuÊt.

§èi víi bÓ chøa n−íc, dïng cho nhu cÇu sinh ho¹t chØ cÇn dïng biÖn ph¸p

g©y øng suÊt tr−íc vμ dïng bª t«ng cã ®é ch¾c ®Æc cao sÏ ®¶m b¶o ®−îc chèng

nøt vμ chèng thÊm. Bª t«ng hÇu nh− kh«ng bÞ n−íc ngät ¨n mßn. Tuy nhiªn ®èi

víi c¸c bÓ chøa n−íc th¶i ch−a ®−îc xö lý, tuú theo tõng lo¹i ph¶i tu©n thñ c¸c

yªu cÇu chèng ¨n mßn bª t«ng theo c¸c tiªu chuÈn t−¬ng øng, hoÆc ®èi víi bÓ

chøa nhiªn liÖu.

15

b. BÓ chøa nhiªn liÖu

Nhê tÝnh bÒn v÷ng, kh¶ n¨ng chèng x©m thùc vμ ¨n mßn cña bª t«ng nªn bÓ

chøa nhiªn liÖu bª t«ng cèt thÐp ®· ®−îc sö dông phæ biÕn vμ tån t¹i tõ nhiÒu thËp

kû qua. Cã nhiÒu bÓ chøa b»ng bª t«ng cèt thÐp ®· ®−îc x©y dùng tõ n¨m 1912

t¹i khu dÇu khÝ Baku ë Céng hoμ Adecbaizan cho ®Õn nay vÉn cßn sö dông b×nh

th−êng.

So víi bÓ chøa n−íc, bÓ bª t«ng cèt thÐp chøa nhiªn liÖu cã nh÷ng yªu cÇu

cao h¬n:

- Kh«ng cho phÐp xuÊt hiÖn vÕt nøt trong c¸c kÕt cÊu chÞu lùc.

- Kh«ng ®Ó ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é tíi chÊt chøa trong bÓ.

- Bª t«ng bÓ ph¶icã ®é chèng ¨n mßn cña c¸c ho¸ chÊt trong dÇu khÝ hoÆc

trong c¸c chÕ phÈm c«ng nghiÖp dÇu khÝ, ngoμi ra cßn kh«ng bÞ n−íc ngÇm ¨n

mßn.

- Bª t«ng ph¶i ch¾c ®Æc, chèng thÈm thÊu, ®Æc biÖt bª t«ng t¹i nh÷ng m¹ch

nèi, nh÷ng chç liªn kÕt gi÷a thμnh ®¸y víi èng dÉn nhiªn liÖu.

- MÆt trong bÓ ph¶i ®−îc thi c«ng víi chÊt l−îng cao vμ nh½n ph¼ng ®Ó cã thÓ

dÔ dμng röa nhiªn liÖu b¸m vμo thμnh hoÆc ®¶m b¶o cho viÖc phun liªn mÆt trong

bÓ nh÷ng líp vËt liÖu chèng thÊm, chèng ¨n mßn.

- Nhiªn liÖu chøa trong bÓ kh«ng bÞ thay ®æi c¸c ®Æc tr−ng lý ho¸ trong mét

thêi gian dμi vμ kh«ng g©y nªn nh÷ng t¸c ®éng ho¸ häc víi bª t«ng. Cßn c¸c lo¹i

nhiªn liÖu s¸ng, dÔ bèc ch¸y, bay h¬i vμ cã ®é thÈm thÊu cao vμo bª t«ng cÇn ph¶i

cã nh÷ng biÖn ph¸p chèng thÊm ®Æc biÖt.

- Chèng thÈm thÊu x¨ng dÇu cho bÓ bª t«ng cèt thÐp lμ mét trong nh÷ng yªu

cÇu quan träng. H−íng gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nμy lμ sö dông c¸c lo¹i bª t«ng tÝnh

n¨ng cao kh«ng cÇn c¸c líp lãt ®Æc biÖt nμo bªn trong bÓ. ThÝ dô dïng xi m¨ng

poãc-l¨ng víi phô gia hydrat oxit s¾t hay c¸c muèi canxi clorua, muèi natri hoÆc

bª t«ng mμ chÊt kÕt dÝnh lμ keo ep«xit, bª t«ng plastic�. Lo¹i bª t«ng plastic cã

cèt thÐp vÉn ®−îc sö dông nh− kÕt cÊu chÞu lùc. Nã cã kh¶ n¨ng chèng ¨n mßn

cao, cã thÓ ®−îc sö dông nh− mét líp chèng thÊm. Tuy nhiªn mét trong nh÷ng

biÖn ph¸p h÷u hiÖu ®Ó chèng nøt, chèng thÈm thÊu lμ dïng bª t«ng cèt thÐp øng

lùc tr−íc. Dïng bÓ bª t«ng cèt thÐp cã øng lùc tr−íc (h×nh 1.12) cã thÓ gi¶m ®−îc

tõ 50% ®Õn 70% cèt thÐp vμ 40% bª t«ng so víi bÓ dïng bª t«ng cèt thÐp th−êng.

16

H×nh 1.12. BÓ chøa n−ícsö dông thÐp øng lùc tr−íc

C«ng t¸c chèng ch¸y næ ®−îc ®Æc biÖt chó ý ®èi víi bÓ chøa nhiªn liÖu, bëi

vËy th−êng x©y dùng c¸c bÓ ch×m hoÆc nöa ch×m nöa næi. BÓ chøa ngÇm cã t¸c

dông chèng ch¸y, chèng tù bèc ch¸y nhiªn liÖu. Ngoμi ra nã lμ lo¹i bÓ tiÕt kiÖm

®−îc diÖn tÝch kho b·i, m¹ng l−íi ®−êng èng kü thuËt vμ dÔ dμng n¹p nhiªn liÖu

b»ng ph−¬ng ph¸p tù ch¶y. BÓ ngÇm cßn cã kh¶ n¨ng gi÷ nhiÖt ®é æn ®Þnh cña

chÊt láng chøa trong nã. §Ó chèng ch¸y næ ta cÇn dïng c¸c biÖn ph¸p che ch¾n

®Æc biÖt trªn nãc, thμnh bÓ nh− trªn h×nh (1.13)

H×nh 1.13. MÆt c¾t cÊu t¹o bÓ chøa

1. Líp ®Öm m¸i; 2. M¸i bÓ BTCT; 3. M¸i che n−íc mÆt ngßi bÓ;

4. Thμnh bÓ BTCT; 5. §¸y bÓ BTCT; 6. T−êng b¶o vÖ bÓ.

17

1.1.3. Nguyªn lý tÝnh to¸n bÓ chøa chÊt láng

1.1.3.1. C¸c d¹ng t¶i träng tÝnh to¸n

BÓ chøa nhiªn liÖu bª t«ng cèt thÐp (tuú thuéc bÓ næi hoÆc bÓ ch×m) ®−îc

tÝnh to¸n theo c¸c tr−êng hîp chÊt th¶i sau:

- BÓ chøa ®Çy nhiªn liÖu nh−ng kh«ng ®¾p ®Êt (tr−êng hîp thö bÓ b»ng n−íc)

- BÓ rçng cã ®Êt ®¾p.

- BÓ chøa mét phÇn hoÆc ®Çy nhiªn liÖu cã ®Êt ®¾p.

C¸c d¹ng t¶i träng vμ t¸c ®éng lªn bÓ (ngoμi t¶i träng b¶n th©n) bao gåm:

- T¶i träng do nguyªn liÖu chøa (¸p lùc thuû tÜnh, ¸p lùc d− cña kh«ng gian

h¬i, ¸p lùc ch©n kh«ng cña kh«ng gian h¬i)

- T¶i träng do ¸p lùc ®Êt quanh bÓ cho tr−êng hîp bÓ ngÇm hoÆc bÓ næi ®¾p

®Êt.

- T¶i träng do n−íc ngÇm

- T¶i träng do giã

- T¸c ®éng cña sù thay ®æi nhiÖt ®é.

- T¸c ®éng ®Þa chÊn.

¸p lùc thuû tÜnh cña nhiªn liÖu chøa ®−îc tÝnh theo c«ng thøc:

Q = n..h

Trong ®ã: n - HÖ sè v−ît t¶i (lÊy theo b¶ng 1.5)

- dung träng cña nhiªn liÖu

H - ®é s©u tÝnh to¸n

+ ¸p lùc d− cña kh«ng gian h¬i.

TrÞ sè cña ¸p lùc nμy kh«ng chØ do thiÕt kÕ (yªu cÇu c«ng nghÖ vμ thiÕt bÞ)

nh−ng lÊy kh«ng d−íi 200daN/m2, ¸p lùc d− cña kh«ng gian h¬i t¸c dông ®Òu lªn

thμnh, ®¸y vμ m¸i bÓ vμ h−íng ra phÝa ngoμi. HÖ sè v−ît t¶i lÊy theo b¶ng 4.

+ ¸p lùc ch©n kh«ng cña kh«ng gian h¬i.

TrÞ sè ¸p lùc khèng chÕ do yªu cÇu cÇn thiÕt kÕ nh−ng lÊy kh«ng d−íi

100daN/m2, ¸p lùc d− nμy t¸c dông ®Õu lªn thμnh, ®¸y vμ m¸i bÓ vμ h−íng vμo

phÝa trong bÓ. HÖ sè v−ît t¶i lÊy theo b¶ng (1.4;1.5;1.6).

18

a. T¶i träng giã

§èi víi bÓ bª t«ng cèt thÐp cã chiÒu cao kh«ng lín, chiÒu dμy thμnh kh¸ lín,

¶nh h−ëng cña t¶i träng giã kh«ng lín.

Theo TCVN 2737 - 1995 “T¶i träng vμ t¸c ®éng, yªu cÇu thiÕt kÕ” gi¸ trÞ tiªu

chuÈn thμnh phÇn tÜnh cña t¶i träng giã qtch tÝnh b»ng daN/m2 x¸c ®Þnh theo c«ng

thøc:

Qtch = q0.k0.c

ë ®©y: q0 - ¸p lùc ®éng phô thuéc vμo ph©n vïng ¸p lùc giã

k0 - hÖ sè thay ®æi theo chiÒu cao

c - hÖ sè khÝ ®éng.

Theo TCVN 2737-1995, quy luËt ph©n bè t¶i träng giã cho d−íi d¹ng b¶ng

sè, ë mét sè ®iÓm rêi r¹c. Khi gi¶i bμi to¸n bÓ trô trßn chÞu t¸c dông cña giã, cÇn

biÓu diÔn quy luËt cña hÖ sè c theo gãc mét c¸ch liªn tôc. §· cã nhiÒu t¸c gi¶

nghiªn cøu quy luËt nμy trªn c¬ së kh¶o s¸t thùc nghiÖm, trong ®ã cã thÓ sö dông

biÓu ®æ ph©n bè ¸p lùc giã lªn thμnh trô theo Purdy cho trô trßn cã ®−êng kÝnh

60.86m vμ chiÒu cao 15.24m.

qv = q0

3

0

9

0

cosn

nmn

m

mxa (1.3)

Qua c«ng thøc nμy, ta thÊy ¸p lùc giã lªn thμnh trô thay ®æi theo c¶ chiÒu cao

vμ chu vi tiÕt diÖn, quy luËt ph©n bè nμy kh¸ phøc t¹p. Hμm biÓu diÔn ¸p lùc nμy

phï hîp víi sè liÖu thùc nghiÖm, sai kh¸c kh«ng qu¸ � 3%. C«ng thøc ®−îc biÓu

diÔn cô thÓ nh− sau:

qv = q0 (-0,2287 + 0,7846x - 3,795x2 + 4,8749x3) +

+ (0,2537 + 0,8853x - 5,3948x2 + 7,0859x3) cos +

+ (0,4791 + 0,7949x - 3,6791x2 + 4,3798x3) cos2 +

+ (0,0215 + 1,2213x - 3,1199x2 + 2,4419x3) cos3 +

+ (0,0043 + 0,3525x + 0,7591x2 - 0,4584x3) cos4 +

+ (0,0665 - 0,5874x + 1,6590x2 - 1,5010x3) cos5 +

+ (0,0358 - 0,4104x - 0,9183x2 + 0,6212x3) cos6 +

+ (0,0025 - 0,0220x - 0,084x2 + 0,2258x3) cos7 +

19

+ (0,0207 - 0,2195x + 0,6078x2 - 0,4962x3) cos8 +

+ (0,0160 + 0,2133x - 0,3477x2 + 0,4246x3) cos9

Trªn h×nh (1.14a, b) cho thÊy sù t−¬ng ®ång gi÷a hai biÓu ®å ¸p lùc giã.

H×nh 1.14. BiÓu ®å ¸p lùc giã theo quy ph¹m vμ theo biÓu thøc (1.3)

b) T¸c ®éng cña sù thay ®æi nhiÖt ®é

§èi víi bÓ chøa n−íc nhÊt lμ bÓ ngÇm hoÆc ®¾p ®Êt cã thÓ kh«ng xÐt ®Õn ¶nh

h−ëng cña nhiÖt ®é.

§èi víi bª t«ng cèt thÐp ®Þnh h×nh ®Ó chøa nhiªn liÖu, nhÊt thiÕt ph¶i xÐt ®Õn

®é chªnh nhiÖt ®é cña nhiªn liÖu vμ nhiÖt ®é ngoμi thμnh bÓ, vμ m¸i bÓ.

Sù ph©n bè nhiÖt ®é theo chiÒu dμy thμnh, m¸i bÓ vμ viÖc x¸c ®Þnh hiÖu nhiÖt

®é lín nhÊt dùa vμo c¸c yÕu tè sau: d¹ng s¶n phÈm, nhiÖt ®é lín nhÊt cña s¶n

phÈm khi n¹p ®Çy vμ khi rçng, chiÒu dμy líp ®Êt ®¾p hoÆc c¸ch nhiÖt cña bÓ, nhiÖt

®é cña m«i tr−êng xung quanh.

20

Trong ®iÒu kiÖn ViÖt Nam, cã thÓ lÊy trÞ sè tham kh¶o sau ®èi víi nhiÖt ®é

cña nhiªn liÖu chøa:

- DÇu tõ 50C ®Õn 600C.

- DÇu s¸ng tõ 50C ®Õn 400C.

- Madót tõ 50C ®Õn 950C.

c) Tæ hîp t¶i träng

Theo TCVN 2737-1995, cÇn xÐt hai tæ hîp t¶i träng:

- C¸c tæ hîp t¶i träng c¬ b¶n gåm: c¸c t¶i träng th−êng xuyªn, t¶i träng dμi

h¹n, c¸c lo¹i t¶i träng ng¾n h¹n cã thÓ x¶y ra.

- Tæ hîp ®Æc biÖt bao gåm: tæ hîp t¶i träng c¬ b¶n vμ mét trong nh÷ng t¶i

träng ®Æc biÖt nh− ®éng ®Êt, ch¸y næ.

§èi víi bÓ bª t«ng g©y øng lùc tr−íc cÇn tÝnh to¸n víi:

- T¸c ®éng øng suÊt tr−íc kÕt cÊu;

- T¶i träng do ¸p lùc tr−íc khi thö bÓ;

Tr−êng hîp bÓ chøa ®Çy nhiªn liÖu.

+ Tæ hîp t¶i träng c¬ b¶n 2:

- T¶i träng do träng l−îng b¶n th©n kÕt cÊu bÓ;

- T¶i träng do øng suÊt tr−íc trong kÕt cÊu;

- T¶i träng do líp phñ c¸ch nhiÖt vμ chèng thÊm trªn m¸i;

- T¶i träng do thiÕt bÞ c«ng nghÖ vμ cøu ho¶;

- T¶i träng do ¸p lùc nhiªu liÖu chøa;

- T¶i trong do ¸p lùc d− trong kh«ng gian h¬i;

- T¸c ®éng nhiÖt ®é.

Tr−êng hîp bÓ rçng, khi sö dông.

+ Tæ hîp t¶i träng c¬ b¶n 2:

- T¶i träng do trong l−îng b¶n th©n kÕt cÊu bÓ;

- T¶i träng do øng suÊt tr−íc trong kÕt cÊu;

- T¶i träng do líp phñ c¸ch nhiÖt vμ chèng thÊm.

- T¶i träng do thiÕt bÞ c«ng nghÖ;

- ¸p lùc ®Æt lªn thμnh bÓ;

- ¸p lùc n−íc ngÇm;

- ¸p lùc giã (®èi víi bÓ næi).

Trong tr−êng hîp cÇn thiÕt, cÇn xÐt tíi tæ hîp t¶i träng ®Æc biÖt do t¶i träng

®éng ®Êt.

Tãm t¾t c¸c lo¹i t¶i träng vμ t¸c ®éng lªn m¸i, thμnh, ®¸y bÓ vμ hÖ sè v−ît t¶i

cña tõng lo¹i t¶i träng cho trong b¶ng (1.4, 1.5, 1.6).

21

B¶ng 1.4

T¶i träng vμ t¸c ®éng lªn m¸i bÓ T¶i träng

tiªu chuÈn daN/m2

HÖ sè

v−ît t¶i

1-T¶i täng vμ t¸c ®éng th−êng xuyªn:

- Träng l−îng b¶n th©n m¸i Theo thiÕt kÕ 1,1 (0,9)

- Träng l−îng líp phñ c¸ch nhiÖt

a-Líp c¸ch nhiÖt --------------- 1,2 (0,9)

b-§Êt --------------- 1,3 (0,8)

- Träng l−îng líp c¸ch nhÖit --------------- 1,2 (0,8)

- T¸c ®éng cña lùc Ðp vßng g©y øng suÊt tr−íc

2-T¶i träng vμ t¸c ®éng t¹m thêi dμi h¹n: --------------- 1,1 (0,9)

- Träng l−îng líp n−íc trªn m¸i Theo thiÕt kÕ 1,1 (0,9)

- Träng l−îng thiÕt bÞ c«ng nghÖ vμ cøu ho¶

(t¹i chç bè trÝ thiÕt bÞ)

Theo träng l−îng

thiÕt bÞ 1,2 (0,9)

- ¸p lùc d− trong kh«ng gian h¬i Theo thiÕt kÕ nh−ng d−íi 1,1

- T¸c ®éng cña nhiÖt ®é kh«ng d−íi 200 1,1 (0,9)

3- T¶i träng vμ t¸c ®éng t¹m thêi ng¾n h¹n:

- T¶i träng l¾p ghÐp Theo thiÕt kÕ 1,2

- Ch©n kh«ng trong kh«ng gian h¬i Theo thiÕt kÕ nh−ng

kh«ng d−íi 100 1,1

4- T¶i träng vμ t¸c ®éng ®Æc biÖt

- T¶i träng ®éng ®Êt Theo chØ dÉn riªng

Ghi chó: TrÞ sè trong ngoÆc cña hÖ sè v−ît t¶i sö dông khi t¶i träng nhá g©y

ra sù lμm viÖc bÊt lîi cña kÕt cÊu.

B¶ng 1.5

T¶i träng vμ t¸c ®éng lªn thμnh bÓ T¶i träng

tiªu chuÈn daN/m2

HÖ sè

v−ît t¶i

1-T¶i täng vμ t¸c ®éng th−êng xuyªn:

- T¶i träng do m¸i Theo thiÕt kÕ

- ¸p lùc cña ®Êt lªn thμnh bÓ Theo tÝnh to¸n 1,3 (0,8)

- T¸c ®éng do cèt thÐp c¨ng theo ph−¬ng vßng Theo thiÕt kÕ 1,1 (0,9)

2-T¶i träng vμ t¸c ®éng t¹m thêi dμi h¹n:

- T¶i träng do m¸i

- ¸p lùc chÊt láng Theo (b¶ng 2.4) 1,1

- Ch©n kh«ng trong kh«ng gian h¬i P=.H 1,0

- ¸p lùc d− trong kh«ng gian h¬i

- T¸c ®éng cña nhiÖt ®é 1,1 (0,9)

- ¸p lùc n−íc ngÇm

22

3- T¶i träng vμ t¸c ®éng t¹m thêi ng¾n h¹n:

- T¶i träng do m¸i Theo thiÕt kÕ

- T¶i träng do c¬ cÊu vËn chuyÓn vμ l¾p r¸p vËt

liÖu vμ m¸y ®Çm ®Êt

Theo thiÕt kÕ 1,3 (0,8)

- ¸p lùc n−íc (khi thö bÓ) Theo thiÕt kÕ kh«ng

d−íi 1000 P=.H

1,0

- T¶i träng giã (tr−êng hîp bÓ næi)

4- T¶i träng vμ t¸c ®éng ®Æc biÖt:

- T¶i träng ®éng ®Êt Theo chØ dÉn riªng

Ghi chó: TrÞ sè trong ngoÆc cña hÖ sè v−ît t¶i sö dông khi t¶i träng nhá g©y

ra sù lμm viÖc bÊt lîi cña kÕt cÊu.

B¶ng 1.6

T¶i träng vμ t¸c ®éng lªn thμnh bÓ T¶i träng

tiªu chuÈn daN/m2

HÖ sè

v−ît t¶i

1-T¶i täng vμ t¸c ®éng th−êng xuyªn:

- T¶i träng do m¸i Theo thiÕt kÕ

- Träng l−îng thμnh vμ cét Theo thiÕt kÕ 1,1

- T¸c ®éng h−íng t©m cña cèt thÐp c¨ng Theo thiÕt kÕ 1,1 (0,9)

2- T¶i träng vμ t¸c ®éng t¹m thêi dμi h¹n

- T¶i träng do m¸i Theo thiÕt kÕ 1,1

- ¸p lùc chÊt láng P=.H

- ¸p lùc d− trong kh«ng gian h¬i Theo (b¶ng 1.4)

- ThiÕt bÞ c«ng nghÖ Theo träng l−îng

thiÕt bÞ

1,2 (0,9)

- T¸c ®éng nhiÖt ®é

- ¸p lùc n−íc ngÇm

3- T¶i träng vμ t¸c ®éng t¹m thêi ng¾n h¹n:

- T¶i träng do m¸i Theo thiÕt kÕ

- ¸p lùc n−íc (khi thö bÓ) P=.H 1,0

4- T¶i träng vμ t¸c ®éng ®Æc biÖt:

- T¶i träng ®éng ®Êt Theo chØ dÉn riªng

23

Ghi chó: TrÞ sè trong ngoÆc cña hÖ sè v−ît t¶i sö dông khi t¶i träng nhá g©y

ra sù lμm viÖc bÊt lîi cña kÕt cÊu.

1.1.3.2. TÝnh to¸n thμnh bÓ trô

Thμnh bÓ trô chÞu ¸p lùc thñy tÜnh vμ ¸p lùc ®Êt, ¸p lùc giã, nhiÖt ®é cã thÓ

®−îc tÝnh to¸n theo ph−¬ng ph¸p thùc hμnh sau ®©y:

a) BÓ chÞu ¸p lùc thñy tÜnh

Tr−íc hÕt xÐt tr−êng hîp thμnh bÓ hoμn toμn tù do hai ®Çu (h×nh 1.16).

¸p lùc tÝnh to¸n cña chÊt láng lªn thμnh bÓ t¹i tiÕt diÖn ngang c¸ch mÆt

tho¸ng cña chÊt láng x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:

P = nh (1.4)

ë ®©y: n = 1,1 lμ hÖ sè v−ît t¶i;

- träng khèi chÊt láng;

h - chiÒu s©u kÓ tõ mÆt tho¸ng tíi tiÕt diÖn ®ang xÐt.

ë ®©y: T0 - lùc kÐo vßng trong thμnh bÓ, tû lÖ thuËn víi chiÒu s©u trong ®iÒu

kiÖn hai biªn cña thμnh bÓ tù do.

H×nh 1.15: S¬ ®å tÝnh bÓ chÞu ¸p lùc thñy tÜnh

D−íi t¸c dông cña t¶i träng T0 cã biÓu ®å t−¬ng tù nh− biÓu ®å ¸p lùc P (h×nh

1.16a) v× thμnh bÓ chuyÓn vÞ trÝ theo quy luËt tuyÕn tÝnh. Trong tr−êng hîp thμnh

liªn kÕt ngμm t¹i tiÕt diÖn ®¸y, chuyÓn vÞ sÏ b»ng kh«ng, nh−ng thμnh sÏ bÞ uèn

cong nh− h×nh (1.16b) t¹i khu vùc gÇn ®¸y bÓ sÏ xuÊt hiÖn m«men uèn M.

24

H×nh 1.16 BiÓu ®å ¸p lùc vμ néi lùc cña thμnh bÓ

a. S¬ ®å ¸p lùc thμnh bÓ ; b. ChuyÓn vÞ vμ néi lùc thμnh bÓ

NÕu t¸ch khái thμnh bÓ trô mét d¶i theo chiÒu ®−êng kÝnh cã chiÒu réng b =

1m, d−íi t¸c dông cña lùc T, d¶i nμy cã thÓ ®−îc xem nh− dÇm trªn nÒn ®μn håi,

mét ®Çu ngμm däc chiÒudμi dÇm cã t¸c ®éng cña lùc ®μn håi, thμnh phÇn h−íng

t©m cña lùc T (h×nh 1.17).

H×nh 1.17. S¬ ®å tÝnh thμnh bÓ

T−¬ng tù nh− bμi to¸n dÇm trªn nÒn ®μn håi, m« h×nh Winkler víi mét hÖ sè

nÒn ta cã ngay nh÷ng kÕt qu¶ sau ®©y:

25

- Lùc vßng t¹i tiÕt diÖn x kÓ tõ mÆt ®¸y bÓ:

T = T0 - Pmax.r.[1 + 2(1-S/l)] (1.6)

ë ®©y: T0 - Theo c«ng thøc (1.5);

l - chiÒu cao thμnh bÓ (h×nh 1.16);

Pmax - ¸p lùc thñy tÜnh t¹i ®¸y bÓ;

S - ®Æc tr−ng ®μn håi cña thμnh

S = 0,76 r (1.7)

- chiÒu dμy thμnh bÓ

1, 2 - c¸c hμm cã thÓ lÊy theo b¶ng (1.7).

M«men uèn lín nhÊt t¹i ®¸y:

M =

l

SS

P1

22max (1.8)

B¶ng 1.7: C¸c gi¸ trÞ cña hμm: 1 = e-cos ; 1 = e-sin

s

x 0 0,1 0,3 0,5 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8

1 1 0,9004 0,7078 0,5323 0,313 0,1988 0,1092 0,0419 -0,0059 -0,0376

2 0 0,0903 0,2189 0,2908 0,3223 0,3096 0,2807 0,243 0,2018 0,1610

s

x 2,0 2,2 2,7 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 6,0 7,0

1 -0,0564 -0,1652 -0,0608 -0,0493 -0,0283 -0,012 -0,0024 0,002 0,002 0,000

2 0,1231 0,0896 0,0287 0,007 0,0106 0,0139 0,0109 -0,0065 -0,0007 -0,0009

Ghi chó: x - Täa ®é kÓ tõ mÆt ®¸y bÓ theo ph−¬ng ®−êng sinh cña bÓ trô:

x = 0,6 r

b) Thμnh bÓ chÞu ¸p lùc cña ®Êt ®¾p

¸p lùc cña ®Êt lÊp chung quanh bÓ g©y ra néi lùc vßng nÐn trong thμnh bÓ

trô. Th«ng th−êng lùc nÐn vßng cã thÓ kh«ng xÐt ®Õn v×:

- Khi trong bÓ kh«ng cã chÊt láng, lùc vßng nÐn hoμn toμn cã thÓ do bª t«ng

tiÕp thu.

- Khi bÓ cã ¸p lùc thñy tÜnh bªn trong, lùc nÐn nμy sÏ lμm gi¶m lùc kÐo vßng.

Bëi vËy, th−êng chØ xÐt ®Õn m«men uèn do ¸p lùc ®Êt t¸c ®éng lªn thμnh bÓ

ch−a cã ¸p lùc thñy tÜnh bªn trong.

¸p lùc tÝnh to¸n t¹i chiÒu s©u h kÓ tõ mÆt ®Êt ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau:

P®Êt = ®Êt.h.k.n (1.9)

26

ë ®©y: ®Êt - träng khèi cña ®Êt; n - hÖ sè v−ît t¶i lÊy theo b¶ng (1.5) ; k - hÖ sè kÓ ®Õn lùc dÝnh cña ®Êt x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:

k = tg2

245

(1.10)

VËy c«ng thøc (1.9) cã thÓ viÕt nh− sau:

P®Êt = 1,2h®Êt.tg2

245

(1.11)

ë ®©y: - gãc ma s¸t trong cña ®Êt.

Trong tr−êng hîp cã t¶i träng t¹m thêi trªn mÆt ®Êt (qt,th) th−êng lÊy

q= 1-2,5T/m2 (10 - 25kN/m2), vμ ®−îc quy ra chiÒu cao t−¬ng ®−¬ng, ta sÏ coi

nh− t¶i träng cña líp ®Êt cã chiÒu cao t−¬ng ®−¬ng :

htd = Ptth (1.12) ®Êt

VËy theo (1.11) ta cã ¸p lùc ®Êt ë ®Ønh t−êng lμ :

P1d = 1,2h1 ®Êt.tg2

245

(1.13)

T¹i ch©n t−êng lμ:

P2d = 1,2h2 ®Êt.tg2

245

(1.14)

Trong ®ã h1 vμ h2 lμ kho¶ng c¸ch tõ mÆt ®Êt tíi ®Ønh vμ ch©n t−êng.

X¸c ®Þnh ®−îc ¸p lùc ®Êt lªn thμnh bÓ ta sÏ dÔ dμng x¸c ®Þnh ®−îc m« men

uèn lín nhÊt cho tr−êng hîp liªn kÕt cøng gi÷a thμnh víi ®¸y theo c«ng thøc:

l

Sd

Pd

P

Sd

P 2

11

12

22

datM

(1.15)

e. ¸p lùc n−íc ngÇm

NÕu ®¸y bÓ ®Æt d−íi mùc n−íc ngÇm, th× ¸p lùc ngang t¹i ch©n thμnh bÓ bao

gåm:

- ¸p lùc P0 cña líp ®Êt cã chiÒu dμy H1 kÓ tõ mÆt ®Êt tíi mÆt n−íc ngÇm

(h×nh 1.18b);

27

H×nh 1.18 BiÓu ®å ¸p lùc n−íc ngÇm thμnh bÓ.

- ¸p lùc ®Êt næi trong n−íc (trong ph¹m vi chiÒu dμy líp H2) P®n;

- ¸p lùc n−íc Pn. (1.16)

P2® = P0 + P®n + Pn

Trong (1.16) c¸c thμnh phÇn ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau:

P0 = ®ÊtH11,2tg2

245

(1.17)

Pdn = dn H21,2tg2

245

(1.18)

Trong biÓu thøc (1.17) vμ (!.18) träng l−îng khèi ®Êt ngÇm trong n−íc ®n

x¸c ®Þnh nh− sau:

®n = (’®-n)

ë ®©y ’® - träng khèi h¹t ®Êt;

n - träng khèi cña n−íc b−μng 1T/m3 ;

m - ®é rçng cña ®Êt tÝnh theo phÇn tr¨m.

§èi víi c¸t pha, ®Êt c¸t cã thÓ lÊy m = 0.35

® = 1,8T/m3 ; ®n = 1,8T/m3.

’® = 2,7T/m3

; = 400

BÓ chøa cÇn ph¶i kiÓm tra víi ¸p lùc ®Èy næi cña n−íc ngÇm. Lùc ®Èy næi lμ

hîp lùc tiªu chuÈn cña ¸p lùc n−íc ngÇm d−íi ®¸y bÓ x¸c ®Þnh nh− sau :

28

Ptch = n.H2.P®¸y = H2.F®¸y (1.19)

Lùc ®Èy næi nμy ph¶i nhá h¬n träng l−îng cña bÓ Gtch cã kÓ ®Êt ®Êt trªn m¸i,

trong tr−êng hîp bÓ kh«ng chøa chÊt láng :

0,9Gtch ≥ 1,1Ptch (1.20)

f. TÝnh to¸n thμnh bÓ chÞu lùc t¸c ®éng cña nhiÖt ®é.

D−íi t¸c ®éng cña nhiÖt ®é, trong c¸c kÕt cÊu cña bÓ sÏ sinh ra nh÷ng néi lùc

kh¸ lín so víi t¸c ®éng cña c¸c träng t¶i kh¸c. §Æc biÖt ®èi víi bÓ chøa nhiªn

liÖu, khi b¬m dÇu nãng vμo bÓ chøa næi vμ rçng vÒ mïa ®«ng sÏ xuÊt hiÖn sù

chªnh lÖch nhiÖt ®é gi÷a bÒ mÆt trong vμ ngoμi bÓ lín nhÊt sÏ ph¸t sinh ra vÕt nøt.

BÓ bª t«ng cèt thÐp chøa nhiªn liÖu cÇn ®−îc tÝnh to¸n theo chÕ ®é nhiÖt cña

nhiªn liÖu chøa nh− ®· chØ dÉn.

Néi lùc ph¸t sinh trong kÕt cÊu bÓ phô thuéc chñ yÕu vμo chÕ ®é truyÒn nhiÖt

qua chiÒu dμy cña kÕt cÊu.

Khi chÕ ®é nhiÖt lμ æn ®Þnh th× sù ph©n bè nhiÖt theo chiÒu dμy kÕt cÊu nhiÒu

líp ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc.

ng

dd

tr

trt

1

2

2

1

11

1

ng

tq (1.21)

11

1

1

112

11

nndqntngt

λd

trαqtrtt

trαqtrtt

(1.22)

ë ®©y : q - dßng nhiÖt truyÒn qua kÕt cÊu - kCal/m2h ; ttr - nhiÖt ®é cña chÊt chøa trong bÓ - 0C ; tng - nhiÖt ®é cña m«i tr−êng bªn ngoμi -0C ; t1 - nhiÖt ®é mÆt cña kÕt cÊu -0C ; t2 - nhiÖt ®é mÆt ngoμi cña kÕt cÊu -0C ; d1,d2 - chiÒu dμy cña tõng líp - m;

1,2,... - hÖ sè truyÒn nhiÖt cña vËt liÖu ; tr,ng - hÖ sè trao ®æi nhiÖt cña mÆt trong vμ ngoμi thμnh bÓ.

Khi x¸c ®Þnh chuyÓn vÞ, néi lùc, øng suÊt do nhiÖt ®é cho bÓ chøa bª t«ng

cèt thÐp cã thÓ dïng c¸c ®Æc tr−ng bª t«ng sau ®©y:

- HÖ sè d·n në nhiÖt = 1.10-3/10C khi bª t«ng nguéi ®i hoÆc nung nãng

trong ph¹m vi tõ 60 ®Õn 1000C;

29

- HÖ sè dÉn nhiÖt cña bª t«ng nÆng = 1.4.1,163/m2.0C;

- HÖ sè hÊp thu nhiÖt, ®èi víi bª t«ng a = 3.10-3m2/h.

- HÖ sè to¶ nhiÖt tõ nhiªn liÖu (dÇu madut, x¨ng...) vμo thμnh hay ®¸y bÓ tr

th−êng ®−îc x¸c ®Þnh theo sè liÖu thÝ nghiÖm. NÕu kh«ng cã sè liÖu thÝ nghiÖm ta

cã thÓ lÊy nh− sau:

+ DÇu madut sè hiÖu 100 ë nhiÖt ®é 1000C lÊy b»ng 30.1.163/m2.0C

+ DÇu madut sè hiÖu 20 cïng ë nhiÖt ®é 950C lÊy b»ng 45.1,163/m2.0C.

+ DÇu th« ë nhiÖt ®é 600C lÊy b»ng 60.1,163/m2.0C

+ DÇu th« ë nhiÖt ®é 400C lÊy b»ng 45.1,163/m2 0C.

- HÖ sè to¶ nhiÖt tõ mÆt ngoμi cña bª t«ng ra kh«ng khÝ ng víi tèc ®é giã

trung b×nh 5m/s lÊy b»ng 20.1.163/m2 0C.

- Víi tèc ®é giã trung b×nh nhá h¬n 5m/s lÊy b»ng 10.1.163/m2 0C.

Sù gi¶m c−êng lùc chÞu nÐn, chÞu kÐo vμ m«®un ®μn håi cña bª t«ng theo

nhiÖt ®é ®−îc thÓ hiÖn b»ng c¸c c«ng thøc sau ®©y:

bEbbtEkRktmktRnRntmntR

(1.23)

ë ®©y: Rn,Rk,Eb - c−êng ®é chÞu nÐn, kÐo, m«®un biÕn d¹ng cña bª t«ng ë

nhiÖt ®é th«ng th−êng.

C¸c hÖ sè gi¶m mnt,mkt,b theo b¶ng (1.10)

C−êng ®é chÞu nÐn, kÐo, hÖ sè d·n në nhiÖt vμ m«®un ®μn håi cña thÐp còng

thay ®æi theo nhiÖt ®é vμ ®−îc tÝnh theo c¸c c«ng thøc sau:

610tat

aEaktRaRatmatR

(1.24)

C¸c hÖ sè gi¶m mat, a,t lÊy theo b¶ng (1.9)

B¶ng 1.9 : C¸c hÖ sè gi¶m mat, t, t

Lo¹i

thÐp

HÖ sè NhiÖt t¸c

dông

NhiÖt ®é cèt thÐp 0C

20 - 50 100 200 300 400

A.I

A.II

mat Ng¾n h¹n

Dμi h¹n

1

1

0.95

0.95

0.90

0.85

0.75

0.65

0.60

0.25

t Ng¾n vμ 11.5 11.7 12 12.5 13

30

dμi h¹n

A.III

A.IV

mat Ng¾n vμ

dμi h¹n

1 1 0.95 0.85 0.75

mat Ng¾n vμ

dμi h¹n

1 1 0.90 0.75 0.5

t Ng¾n vμ

dμi h¹n

11.5 12 13 13.5 14

§èi víi

c¸c lo¹i

kh¸c

a Ng¾n vμ

dμi h¹n

1 0.96 0.92 0.85 0.83

B¶ng 1.10: C¸c hÖ sè gi¶m cho bª t«ng mnt, mkt, b

Bª t«ng HÖ sè NhiÖt t¸c

dông NhiÖt ®é 0C

20 - 50 60 100 200 300

Th−êng mnt Ng¾n vμ

dμi h¹n

1

1

0.85

0.85

0.9

0.9

0.8

0.8

0.65

0.5

mkt Ng¾n vμ

dμi h¹n

1

1

0.7

0.7

0.7

0.7

0.6

0.5

0.4

0.8

b Ng¾n vμ

dμi h¹n

1

1

0.9 0.8 0.6 0.4

g. Néi lùc thμnh bÓ trô chÞu t¸c ®éng cña nhiÖt ®é.

XÐt tr−êng hîp hai bªn trªn vμ d−íi thμnh bÓ trô hoμn toμn tù do chuyÓn vÞ

theo ph−¬ng ngang. (h×nh 1.19)

31

H×nh 19. S¬ ®å tÝnh thμnh bÓ trô cã liªn kÕt thμnh trªn vμ thμnh d−íi tù do

XÐt tr−êng hîp nhiÖt ®é mÆt trong tt vá thÊp h¬n nhiÖt ®é mÆt ngoμi t2 vá ta

cã:

221 tt

trbt

(1.25)

Lμm t¨ng chiÒu dμi b¸n kÝnh, tøc lμ chuyÓn vÞ cña vá theo ph−¬ng b¸n kÝnh:

Wt = tR0=btttrbR0 (1.26)

Víi D0 lÇn chuyÓn vÞ ta ®Æt lμ a2t ta cã :

a2t = D0btttrbR0 (1.27)

ë ®©y D0 = EbJ. NÕu c¸c biªn cña vá hoμn toμn tù do trong vá sÏ kh«ng xuÊt

hiÖn néi lùc.

Nh−ng cã sù chªnh lÖch nhiÖt ®é cña bÒ mÆt vá (t1 - t2)/2 nªn sÏ g©y ra

m«men uèn theo ph−¬ng vßng vμ c¸c tiÕt diÖn c¾t qua ®−êng sinh sÏ bÞ xoay mét

gãc t :

Thí biªn mÆt ngoμi cña thμnh vá sÏ bÞ co l¹i mét ®o¹n :

22

221

202 hRtt

bthRbtl (1.28)

NÕu bá qua trÞ sè 2

h lμ qu¸ nhá so víi R0 th×:

022

Rtbtl (1.29)

32

Vμ gãc xoay t chÝnh b»ng tû sè 2/

1h

hay lμ:

022 Rht

bthl

t (1.30)

Nh− ta biÕt, gãc xoay cña vßng trßn cã b¸n kÝnh R0 do M0 = 1:

020

111 R

D (1.31)

Tõ ®iÒu kiÖn liªn tôc cña vμnh trong vμ vμnh ngoμi vá trô lËp ®−îc ph−¬ng

tr×nh:

0211 ttm

Tõ ®ã:

htDbt

ttM 0

112

Nh− vËy, trªn toμn bé chiÒu cao cña thμnh vá trô sÏ xuÊt hiÖn m«men vßng

cã trÞ sè kh«ng ®æi t−¬ng tù nh− trong kÕt cÊu ngμm.

NÕu nhiÖt ®é mÆt trong lín h¬n mÆt ngoμi, mÆt ngoμi sÏ chÞu kÐo, mÆt trong

chÞu nÐn vμ ng−îc l¹i khi nhiÖt ®é mÆt trong thÊp h¬n nhiÖt ®é mÆt ngoμi, mÆt

ngoμi nÐn vμ mÆt trong kÐo.

X¸c ®Þnh m«men uèn theo ph−¬ng ®−êng sinh (ph−¬ng th¼ng ®øng cña

thμnh bÓ) do nhiÖt ®é M1t.

Khi c¸c biªn cña vá trô ®−îc ngμm chÆt lóc t¨ng nhiÖt ®é, m«men uèn M01t

theo ph−¬ng ®−êng sinh t¹i liªn kÕt ngμm nμy lu«n lu«n b»ng m«men uèn theo

ph−¬ng vßng:

htDbttMtM 02

01

X¸c ®Þnh ®−îc m«men ngμm M01t t¹i c¸c biªn do nhiÖt ®é råi vμ nÕu ta coi

M01t nh− nh÷ng m«men ngo¹i lùc t¸c ®éng tËÝcc biªn theo ph−¬ng ®−êng sinh

t−¬ng tù nh− tr−êng hîp xÐt ®Õn bμi to¸n t−êng bÓ chÞu ¸p lùc ®èi xøng trôc ta cã

thÓ x¸c ®Þnh ngay quy luËt biÕn thiªn m«men uèn do thiÖt t¹i bÊt kú tiÕt diÖn nμo

däc theo ®−êng sinh:

Mlt* = Mlt

0(1+2)

33

ë ®©y: 1+2 - x¸c ®Þnh theo b¶ng 1.7.

Trong tr−êng hîp c¸c biªn cña vá tù do, d−íi t¸c dông kh«ng ®Òu cña nhiÖt

®é (chªnh lÖch nhiÖt ®é mÆt trong vμ mÆt ngoμi) däc ®−êng sinh còng sÏ xuÊt hiÖn

m«men uèn cã trÞ sè b»ng:

)](1[ 210*0 ltltltlt MMMM (1.32)

M«men uèn theo ph−¬ng ®−êng sinh gi¶m nhanh theo kho¶ng c¸ch tõ c¸c

biªn. Trong tr−êng hîp nμy ta dÔ dμng x¸c ®Þnh ®−îc E0J0 lÇn c¸c chuyÓn vÞ cña

biªn vá nh− sau:

- Gãc xoay:

SJEa ht

btbtlt 0 (1.33)

- ChuyÓn vÞ theo ph−¬ng b¸n kÝnh:

00202

2

RtDJEa tbbtS

ht

btbtt (1.34)

Trong (1.33) vμ (1.34): J0 - m«men qu¸n tÝnh tiÕt diÖn vá trô vμ S = 0,76 hR0 . ë

®©y: h - chiÒu dμy thμnh bÓ.

Trong tr−êng hîp kh«ng cho xuÊt hiÖn vÕt nøt trong bª t«ng ta ph¶i thay D0 = E.J0

b»ng ®é cøng BT cña kÕt cÊu tr−íc lóc h×nh thμnh vÕt nøt:

)( TTbkT XhWEB (1.35)

ë ®©y:

Ebk - m«®un biÕn d¹ng cña bª t«ng khi chÞu lùc kÐo vμ lÊy b»ng 0,5Eb (Eb kμ

m«®un biÕn d¹ng ban ®Çu cña bª t«ng);

XT - chiÒu cao vïng nÐn tr−íc khi xuÊt hiÖn vÕt nøt;

WT - m«men kh¸ng cña tiÕt diÖn tr−íc khi xuÊt hiÖn vÕt nøt.

BiÕt ®−îc c¸c m«men uèn cña vá do nhiÖt, ta dÔ dμng x¸c ®Þnh ®−îc øng

suÊt do nhiÖt:

h

JM

W

M t

22,1 (1.36)

øng suÊt do nhiÖt ph¸t sinh trong thμnh vμ n¾p bÓ th−êng kh¸ lín (nhÊt lμ

thμnh bÓ). Nh»m gi¶m øng suÊt do chªnh lÖch nhiÖt ®é nªn h¹n chÕ t¨ng chiÒu

dμy kÕt cÊu b»ng biÖn ph¸p dïng bª t«ng sè hiÖu cao vμ thùc hiÖn liªn kÕt khíp

34

tr−ît tù do gi÷a thμnh vμ ®¸y. §ång thêi t×m biÖn ph¸p gi¶m ma s¸t gi÷a ®¸y vμ

nÒn.

b) Thμnh bÓ trô chÞu t¶i träng kh«ng ®èi xøng trôc

Ngoμi c¸c t¶i träng c¬ b¶n th−êng lμ t¶i träng ®èi xøng trôc (¸p lùc thuû tÜnh,

¸p lùc d− lªn thμnh vμ lªn n¾p, ¸p lùc ®Êt lÊp trªn n¾p bÓ) cßn cã c¸c t¶i träng

kh«ng ®èi xøng trôc, nh− t¶i träng giã t¸c dông lªn thμnh bÓ næi, t¶i träng ®éng

®Êt hoÆc ¸p lùc ®Êt lÊp tõ mét phÝa lªn thμnh bÓ ch×m.

Trong c¸c lo¹i t¶i träng kh«ng ®èi xøng, t¶i träng ®éng ®Êt t¸c ®éng lªn

thμnh bÓ lμ quan träng vμ phøc t¹p h¬n c¶.

Khi tÝnh to¸n t¶i träng ®éng ®Êt ta th−êng xÐt hai tr−êng hîp sau ®©y:

- §èi víi bÓ ch×m khi ch−a cã chÊt láng xÐt tíi lùc qu¸n tÝnh do träng l−îng

b¶n th©n bÓ.

- Khi bÓ ch×m chøa ®Çy chÊt láng, ph¶i xÐt tíi lùc qu¸n tÝnh cña chÊt chøa vμ

träng l−îng bÓ.

¸p lùc lªn thμnh bÓ do lùc qu¸n tÝnh cña chÊt láng khi cã ®éng ®Êt ®−îc x¸c

®Þnh theo c«ng thøc sau:

cos)(),(;)( 1 xPxPKxP x (1.37)

ë ®©y:

P(x) - ¸p lùc chÊt láng theo chiÒu cao bÓ. (x - kÓ tõ ®¸y bÓ): N/m2;

P(x,) - ¸p lùc cña chÊt láng t¹i ®iÓm trªn mÆt ®Êt ngang thμnh bÓ theo to¹

®é vßng; N/m2;

x - tû träng chÊt láng: N/m2;

ke - hÖ sè ®éng ®Êt;

K1 - hÖ sè phô thuéc tû lÖ x/H vμ lÊy theo ®å thÞ (h×nh 1.21).

Bμi to¸n vá trô chÞu t¶i träng kh«ng ®èi xøng trôc cã thÓ gi¶i theo ph−¬ng

ph¸p dïng lý thuyÕt phi m«men cã d¹ng:

- ViÕt theo c¸c hμm néi lùc T1, T2, S:

35

H×nh 1.21. §å thÞ x¸c ®Þnh K1

002

002

001

ZRT

YRTS

XST

(1.38)

C¸c ký hiÖu trong (1.38) ®−îc biÓu thÞ nh− trªn h×nh (1.22)

36

H×nh 1.21

ViÕt theo c¸c hμm chuyÓn vÞ u, v, w.

ë ®©y:

B = Eh (1.39)

lμ ®é cøng theo nÐn hoÆc kÐo.

h - chiÒu dμy thμnh bÓ.

=0R

x - to¹ ®é kh«ng thø nguyªn theo ph−¬ng ®−êng sinh.

X, Y, Z - thμnh phÇn cña t¶i träng theo trôc täa ®é x, y, z.

- täa ®é gãc.

Theo lý thuyÕt phi m«men, tõ hÖ ph−¬ng tr×nh (1.38), b»ng ph−¬ng ph¸p lÊy

tÝch ph©n th«ng th−êng ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc c¸c néi lùc chñ yÕu trong vá trô.

Tõ ph−¬ng tr×nh thø 3 cña ph−¬ng tr×nh (1.38) ta cã:

T2 = R0Z (1.40)

Tõ ph−¬ng tr×nh thø 2 cña ph−¬ng tr×nh (1.38) ta cã:

S = - 10

2 FdYRT

(1.41)

Tõ ph−¬ng tr×nh thø nhÊt cña (1.38) ta cã:

T1 = - 20 FdXRS

(1.42)

ë ®©y:

37

F1(), F2() - c¸c hμm tÝch ph©n bÊt kú;

T2, T1, S - néi lùc trong vá theo thuyÕt phi m«men.

D−íi ®©y lμ lêi gi¶i cho mét sè tr−êng hîp cô thÓ.

i) ¸p lùc chÊt láng lªn thμnh bÓ khi ®éng ®Êt

T¶i träng ®éng ®Êt t¸c dông lªn thμnh bÓ khi cã chÊt láng ®−îc x¸c ®Þnh víi

gi¶ thiÕt gi¸ trÞ ¸p lùc thñy tÜnh q const vμ q = 0 t¹i ®Ønh t−êng:

Z = qcos; (q const) vμ X = Y = 0.

Theo (1.40) ta cã:

T2 = -qh0cos (1.43)

Theo (1.41) ta cã:

S = -qR0sin + f1() (1.44)

Hμm f1() cã thÓ x¸c ®Þnh tõ ®iÒu kiÖn biªn. NÕu trªn ®Ønh thμnh bÓ hë, ta cã

thÓ viÕt ®iÒu kiÖn:

= 0 vμ S = 0

VËy: S = qR0(0 - )sin (1.45)

ë ®©y: 0 - täa ®é kh«ng thø nguyªn t¹i ®Ønh t−êng.

Theo (1.42) ta cã:

T1 = - qR0(0 - 2

1 2)cos + f2()

Trong ®iÒu kiÖn biªn bÓ hë nh− trªn ta sÏ t×m ®−îc f2()

VËy:

T1 = - qR0(0 - 2

1( 2

0 + 2))cos + f2() (1.46)

NÕu trªn ®Ønh t−êng cã t¶i träng ph©n bè ®Òu T1( = 0) = T10 ta ph¶i céng

thªm t¶i träng nμy víi néi lùc T1 x¸c ®Þnh theo c«ng thøc (1.46).

k) Lùc tËp trung P t¸c dông trªn mÆt ph¼ng ®Ønh t−êng

Khi bÓ cã n¾p ph¼ng, khi cã ®éng ®Êt thμnh bÓ nh− chÞu t¸c ®éng cña lùc

ngang tËp trung P theo ph−¬ng ®−êng kÝnh vßng ®Ønh t−êng. Tæng hîp lùc P nμy

38

sÏ c©n b»ng víi néi lùc tr−ît theo ph©n bè trªn mÆt ph¼ng n»m ngang gi÷a vá trô

vμ n¾p bÓ. Cã thÓ gi¶ thiÕt lùc tr−ît S ph©n phèi theo quy luËt:

S( = 0 ) =

sin0R

P (1.47)

VËy theo (1.40; 1.41; 1.42) ta cã:

cosR

PT

sinR

P FS

0

00

1

01

2

T

(1.48)

m) X¸c ®Þnh chuyÓn vÞ theo thuyÕt phi m«men

U =

32

0202

220

3

1

2

BzR

(1.49)

4220

303

32

0

20

24

1

4

1

6

12

zz

B

RV (1.50)

4220

304

42

02

220

24

1

4

1

6

12¦

zz

zB

RW (1.51)

n) X¸c ®Þnh néi lùc theo thuyÕt m«men

Trong thùc tÕ, ng−êi ta coi lêi gi¶i cña bμi to¸n phi m«men lμ mét lêi gi¶i

riªng cña hÖ ph−¬ng tr×nh (c©n b»ng hay chuyÓn vÞ) theo thuyÕt m«men vμ lêi gi¶i

tæng qu¸t sÏ lμ:

U = U0 + U ; V = V0 + V ; W = W0 + W (a)

T = T10 + T1 ; T2 = T20 + T2 ; S = S0 + S (b)

M1 = 2

2

20

W

R

D, M2 =

2

2

20

W

R

D (c)

H = H1 = -H2 =

W

R

D 2

20

(d)

Trong 9a,b): U0, T10 lμ lêi gi¶i cña hÖ ph−¬ng tr×nh m«men kh«ng cã vÕ ph¶i.

U, T1, lêi gi¶i theo thuyÕt phi m«men.

1.1.3.3. TÝnh to¸n ®¸y bÓ theo lý thuyÕt b¶n trªn nÒn ®μn håi

39

§¸y bÓ ph¼ng chñ yÕu chÞu t¸c ®éng cña hai lo¹i t¶i träng ph©n bè ®Òu vμ tËp

trung, ë ®©y xÐt tíi ®¸y bÓ trßn cho bÓ trô.

C¬ së tÝnh to¸n ®¸y ®−îc xem nh− b¶n ®Æt trªn nÒn ®μn håi víi m« h×nh nÒn

Winkler.

Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng chÞu t¶i träng ph©n bè ®Òu cña b¶n trªn nÒn ®μn håi

viÕt theo täa ®é cùc:

0112

2

2

23

3

4

4

WD

K

d

dW

d

Wd

d

Wd

d

Wd

(1.52)

ë ®©y: - täa ®é cùc, khëi ®iÓm cã thÓ kÓ tõ ®iÓm ®Æt lùc tËp trung;

k - hÖ sè nÒn;

D - ®é cøng cña b¶n

KÕt qu¶ gi¶i (1.52) ta x¸c ®Þnh:

- Gãc xoay cña b¶n theo ph−¬ng ¸n b¸n kÝnh

w

d

dv

(1.53)

- M« men h−íng t©m: 2

2

wT

dM D

d (1.54)

- M« men vßng: 1 w

d

dM D

(1.55)

Lùc c¾t: Q = - D 3 2

3 2 2

w 1 1 w0

d d

d d w d

d

(1.56)

Lêi gi¶i ph−¬ng tr×nh (1.52) kh¸ phøc t¹p, nh»m sö dông thuËn tiÖn, c¸c lêi gi¶i

trªn cho tõng tr−êng hîp t¶i träng, cÇn kÌm theo b¶ng tÝnh s½n c¸c gi¸ trÞ cña c¸c

hμm vμ phiÕm hμm.

- §é vâng: 2

0

plW = ( )

hDf (1.57)

- Ph¶n lùc d−íi ®¸y b¶n, trõ d−íi lùc tËp trung

P = k0W = 02 ( )4

pf

l (1.58)

40

- M«mem uèn:

Mr = ( ) ( )0 0 0( ); ; ' ( )

4 4 4M M

r

P p pg M g H g

l (1.59)

Trong (3.58, 59, 60) cã:

( ) 00 0

( ) 00 0

' ( )( ) ( ) (1 )

( )( ) ( ) (1 )

M

M

fg g v

fg vg v

(1.60)

ë ®©y biÕn kh«ng thø nguyªn

Dà l=4

k0

rvl

(1.61)

D = 3

212(1 )

Eh

v víi v =

1

6

C¸c hμm g0 vμ f0 ®−îc x¸c ®Þnh theo b¶ng tÝnh s½n (phô lôc 1,2)

B¶ng 1.11: HÖ sè nÒn k0 cña ®Êt vμ vËt liÖu x©y dùng.

Lo¹i ®Êt, vËt liÖu §é chÆt K0 (kg/cm3)

Bïn, c¸t míi, sÐt −ít dÎo Xèp 0.1-0.5

C¸t sái, líp sÐt −ít ChÆt võa 0.5-5

C¸t, sái, cuéi, sÐt nöa dÝnh ChÆt 5-10

¸ c¸t, ¸ sÐt ®−îc ®Çm chÆt sÐt cøng RÊt chÆt 10-20

§¸ v«i, ®¸ gèc cã khe nøt cuéi sái Cøng 20-100

§¸ gèc Cøng 100-1500

Cäc 5-15

G¹ch khèi x©y, ®¸ héc 400-500

- Bª t«ng 500-600

- Bª t«ng cèt thÐp 800-1500

41

B¶ng 1.12 M«dun ®μn håi cña ®Êt

Lo¹i ®Êt R0 (kg/cm3)

ChÆt ChÆt võa

A – C¸t

- C¾t hoÆc c¸t mÆt ngoμi kh«ng phô thuéc

®é Èm

- C¸t h¹t trung kh« phô thuéc ®é Èm

- C¸t mÞn – Ýt Èm

- RÊt Èm

- No n−íc

- C¸t nhá: - Èm nhÑ võa

- Èm vμ no n−íc

B - ¸ c¸t víi hÖ sè rçng

= 0,5

= 0,7

C- SÐt, ¸ sÐt

- SÐt

- ¸ sÐt

480

420

210

175

140

360

310

160

125

590 – 180

390 - 160

300

310

175

140

90

250

170

90

50

180 - 40

160 – 40

a. X¸c ®Þnh néi lùc khu vùc ®Ó cét trªn ®¸y bÓ

Trong tr−êng hîp n¾p bÓ ph¼ng, th−êng bè trÝ hÖ l−íi cét ®ì vμ truyÒn t¶i trùc tiÕp

xuèng ®¸y bÓ. T¹i ®Õ cét bª t«ng cèt thÐp th−êng cÊu t¹o cøng h¬n so víi ®é cøng

b¶n ®¸y nh»m ph©n phèi ®Òu t¶i träng xuèng ®¸y.

42

H×nh 1.22. S¬ ®å tÝnh theo ph−¬ng ph¸p lùc

Víi s¬ ®å tÝnh to¸n nh− h×nh (1.22) dïng ph−¬ng ph¸p lùc ta dÔ dμng x¸c ®Þnh

®−îc m«nen M0 vμ lùc c¾t Q0 t¹i ®Õ cét tõ hÖ ph−¬ng tr×nh:

a11 M0 + a12 Q0 + 1N = 0

a12 M0 + a22 Q0 + 2N = 0 (1.62)

§Ó x¸c ®Þnh ®−îc c¸c hÖ sè a11, a12, a21, a22 tr−íc hÕt ph¶i gi¶i bμi to¸n b¶n bÞ

khoÐt lç trßn b¸n kÝnh r d−íi t¸c dông cña m«men M0 vμ Q0 däc theo chu vi lç.

Còng sö dông ph−¬ng ph¸p tra c¸c b¶ng ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc hÑ sè trong

(1.62) theo c«ng thøc sau:

)64.1()()(')('

)63.1()(')('

210

200

20

212

20

20

11

aA

ggffSa

A

gfSa

ë ®©y:

s

r

gfgfgfA

Sa

gfgfgfA

)65.1()]()(')(')([1

)()(

)()(')(')()(')('1

000020

20

3

22

000020

20

43

Trong (1.62): N1 - chÝnh lμ gãc xoay cña b¶n ®¸y t¹i ®iÓm tiÕp gi¸p víi ®Õ cét do

ngo¹i lùc N ®−îc coi nh− b»ng kh«ng N1 = 0 cßn N2 x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:

de

N F

NS 4

2 (1.66)

ë ®©y: 4

0k

DS

Sau khi x¸c ®Þnh ®−îc M0 vμ Q0 tõ hÖ ph−¬ng tr×nh (1.62) ta dÔ dμng x¸c ®Þnh

®−îc chuyÓn vÞ vμ néi lùc:

- §é vâng

)67.1()(')('1

)()('

)('1

)()]()(')(')('[

0000

00

30

0000

20

gfgf

gfAD

SQggff

AD

SMW

- Gãc xoay

2

0 00 0 0 0 0 0

0 0 0 0

1' ( ) ' ( ) ' ( ) ' ( ) ( ) ( )

1' ( ) ( ) ' ( ) ' ( ) (3.68)

M S Q Sv f f g g f g

AD AD

f g f g

- M« men uèn:

)('1

)()('1

)()()('1

)()('1

)(

)('1

)()(')('1

)()('

0000000000

0000000

gffgffggfA

SQ

gfgfgfA

MMr

(1.69)

)70.1()('1

)('1

)()('1

)('1

)()('1

)()('1

)('

0000

000

00000

gfgf

gfA

SQggff

A

MM

- Lùc c¾t:

44

)71.1()(')('1

)()('

)('1

)()(')(')(')('

0000

000

00000

ffgg

gfA

SQfggf

AS

MQ

Khi tÝnh to¸n vïng ch©n ®Õ cét, ta cã thÓ bá qua ¶nh h−ëng cña néi lùc, m«men

uèn tõ cét nä ®Õn cét kia. V× vËy c¸c c«ng thøc trªn ®©y ®−îc xem nh− nh÷ng lêi

gi¶i gÇn ®óng.

Chó ý trong c¸c c«ng thøc (1.67 ®Õn 1.71): S

P

b. TÝnh to¸n liªn kÕt ®¸y víi thμnh bÓ

Nh− trªn ®· xÐt tíi tr−êng hîp bÓ trô cã hai biªn tù do lÇn l−ît chÞu t¸c dông cña

M0 vμ Q0 vμ cho c¸c chuyÓn vÞ gãc, chuyÓn vÞ th¼ng t¹i c¸c biªn ®ã.

ë ®©y ta xÐt tr−êng hîp thμnh vμ ®¸y cã liªn kÕt ngμm. D−íi t¸c ®éng cña t¶i

träng sÏ xuÊt hiÖn m«men ngμm M0 vμ lùc c¾t Q0. §Ó x¸c ®Þnh ®−îc c¸c néi lùc

nμy, tõ hÖ ph−¬ng tr×nh sau ®©y:

)72.1(2022021

1012011

P

P

QAMA

QAMA

ë ®©y:

A11, A12 – gãc xoay cña thμnh bÓ vμ cña ®¸y do c¸c lùc ®¬n vÞ t¸c ®éng M0 = 1

vμ Q0 = 1;

P1 - Gãc xoay cña thμnh bÓ vμ ®¸y bÓ do go¹i lùc;

A21, A22 – chuyÓn vÞ th¼ng theo ph−¬ng lùc Q0 cña thμnh vμ ®¸y do c¸c lùc ®¬n

vÞ g©y ra M0 = 1 vμ Q0 = 1;

P2 - chuyÓn vÞ ngang do ngo¹i lùc.

VËy c¸c chuyÓn vÞ a11, a12, �., a22 ph¶i bao gåm hai thμnh phÇn chuyÓn vÞ cña

t−êng vμ ®¸y.

)73.1(

111

121212

111111

dP

thPP

dth

dth

aaa

aaa

Trong (3.73) c¸c ký hiÖu “th”, “®” chØ thμnh vμ chØ ®¸y.

45

Trong bÓ ®æ liÒn khèi cã thÓ gi¶ thiÕt ®¸y cã ®é cøng v« h¹n trong mÆt ph¼ng, nªn

cã thÓ cho:

ad12 = ad

21 = 0; ad22 = 0; 02 d P

Vμ hÖ ph−¬ng tr×nh (3.72) cã thÓ viÕt d−íi d¹ng khai triÓn ®· ®−îc rót gän:

)74.1()(

2022021

1101201111

thP

thth

dN

thN

thdth

QaMa

QaMaa

Trong (3.69): dN1 - chuyÓn vÞ xoay do t¶i träng tËp trung N truyÒn xuèng ®¸y vμ

®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:

dd

dN Dm

N21 2

(1.75)

Trong ®ã: )1(12

;4 2

3

4

v

EhD

D

RM d

d

C¸c hÖ sè a11,�., a22 x¸c ®Þnh theo c¸c c«ng thøc:

)76.1(

2

1

2

1

1

1

322

22112

11

11

thth

th

thth

thth

dd

d

th

th

Dma

Dmaa

Dma

mDa

D−íi ¸p lùc thuû tÜnh víi träng l−îng riªng cña chÊt láng ta cã:

th

thP

th

thP k

H

k

21 ;

ë ®©y: kth – hÖ sè nÒn cña thμnh;

H – chiÒu cao thμnh

Lùc vßng trong thμnh bÓ lμ:

)77.1(2

1

2

1

2

14)(

13020

2204

2

mxthththth

mxthth

thth

DmQ

DmM

DmMrDmrxHN

46

Vïng ¶nh h−ëng cña M0, Q0 tõ biªn vμo phÝa trong b¶n ®¸y (ch÷ nhËt hoÆc trßn)

cã thÓ x¸c ®Þnh theo c¸c c«ng thøc sau:

M«men uèn theo ph−¬ng b¸n kÝnh:

)78.1()( 200120 SQMMM r

M«men uèn theo ph−¬ng vßng:

)79.1()(3

230040 SQMM

xS

JEM db

Trong (1.71):

S

x ë ®©y: 4

0

4

R

JES db

k0 – hÖ sè nÒn lÊy theo b¶ng (1.11)

C¸c hμm: 41 ,....., x¸c ®Þnh theo ®å thÞ hoÆc theo c¸c c«ng thøc sau:

)80.1(

)sin(cos

)sin(cos

sin

cos

4

3

2

1

e

e

e

e

To¹ ®é kh«ng thø nguyªn S

x kÓ tõ mÐp b¶n ®¸y. HÖ sè nÒn cña thμnh x¸c ®Þnh

theo c«ng thøc:

2r

hEk thbth (1.81)

ë ®©y: Eb – m«dun ®μn håi cña bª t«ng;

hth – chiÒu dμy thμnh bÓ;

r – b¸n kÝnh bÓ trô (kÓ ®Õn trôc gi÷a thμnh)

HÖ sè nÒn cña ®¸y k® - lÊy theo b¶ng (1.11) x¸c ®Þnh ®−îc M0, Q0, ta dÔ dμng x¸c

®Þnh ®−îc m«men uèn, ®é vâng, gãc xoay trªn vá trô theo c¸c c«ng thøc:

- ¸p lùc g©y uèn thμnh bÓ:

)82.1(2

1

2

1

2

14)(

13020

2

204

mxthththth

mxththththx

DmQ

DmM

DmMDmxHP

47

- §é uèn cña thμnh:

)83.1()(2)(

4010

2

)( mxthmxth

th

thx MmQ

k

m

EF

xHrW

- Gãc xoay:

)84.1()2(2

1010

22

mxmxth

th MQR

m

EF

r

- Lùc c¾t:

)2( 2040 mxthmx MmQQ

C¸c hμm mxmx 41 ,..... , cã thÓ x¸c ®Þnh theo ®å thÞ hoÆc theo c«ng thøc sau:

)85.1(

)sin(cos

)sin(cos

sin

cos

4

3

2

1

mxmxe

mxmxe

mxe

mxe

mxmx

mxmx

mxmx

mxmx

ë ®©y m ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc (1.75).

ThÝ dô: X¸c ®Þnh néi lùc trong thμnh bÓ trô trßn chÞu ¸p lùc thuû tÜnh.

KÝch th−íc bÓ: r = 15,75m.

ChiÒu dμy thμnh hth = 25cm.

ChiÒu cao thμnh Hth = 7,08m

Tû träng chÊt láng = 1,7 T/m3 = 0,0017 kg/cm3.

143,07

1;/10.2 26 vmTEb

C¸c ®Æc tr−ng cña thμnh bÓ:

48

mk

TmDm

a

TmDm

aa

mTmD

a

mTD

km

mTr

EhK

mTv

hED

thP

th

thth

th

thth

thth

th

31

233322

3222112

311

44

32

6

2

2

36

2

3

10.843,02020

7,1

/10.653,02660.66,0.2

1

2

1

/10.432,02660.66,0.2

1

2

1

/10.570,02660.66,0

11

/660,02660.4

2020

4

/202075,15

25,0.10.2

.2660)143,01(12

25,0.10.2

)1(12

0

mK

H

thP

32 10.96,5

2020

08,7.7,1

¸p lùc thuû tÜnh:

32 /205,1/05,1208,7.7,1 cmkgmTHPx

§−a c¸c gi¸ trÞ cña c¸c hÖ sè Ptha 211 ,..., vμo (1.72) vμ gi¶n −íc cho 10-3 ta ®−îc:

0,570M0 + 0,432Q0 = 0,843

0,432M0 + 0,653Q0 = 5,96

KÕt qu¶ gi¶i hÖ ph−¬ng tr×nh ta cã:

M0 = -10,8 T.m/m; Q0 = 16,2 T/m

§−a c¸c gi¸ trÞ M0 vμ Q0 tÝnh ®−îc vμo (219 ®Õn 223) ta cã:

mxmx

mxmx

mxmx

mxmx

x

mxmxx

Q

M

v

xW

PxrPN

xP

24

24

23

41

2

12

25,142,16

6,248,10

115,696,6845,0

66,455,10)08,7(845,0

75,15

)05,12937,0()08,7(7,1

BiÓu ®å néi lùc x¸c ®Þnh theo c¸c c«ng thøc trªn ®©y ®−îc thÓ hiÖn trªn h×nh

(1.28)

49

H×nh 1.28. BiÓu ®å néi lùc

§Ó thμnh bÓ t¨ng kh¶ n¨ng chÞu kÐo, ph¶i dïng cèt øng lùc tr−íc nh− sau: bã thÐp

13 sîi 5mm, Fa = 2,6cm2. Theo biÓu ®å (h×nh 1.28c) lùc Nmax2= 101 T/m. Mçi

bã thÐp c¸ch nhau 23cm, øng suÊt thùc tÕ trong thÐp sÏ lμ:

2/90001000.6,2

101000cmkga

- ¸p lùc cña cèt thÐp t¹i khu vùc gi÷a thμnh:

2max2 /4,6

75,15

101mT

r

NPx

KÕt qu¶ ®o chuyÓn vÞ trªn kÕt cÊu thùc so víi tÝnh to¸n lý thuyÕt ®−îc thÓ hiÖn

trªn h×nh (1.29).

PhÇn trªn gÇn ®Ønh t−êng c¸c bã thÐp ®Æt th−a h¬n, c¸ch nhau 15cm:

mTNx /5245

100.90.6,2

¸p lùc thμnh bÓ:

50

H×nh 1.29. KÕt qu¶ ®o chuyÓn vÞ

2/4,375,15

520mTPx

PhÇn gÇn ®¸y bÓ c¸c bã thÐp ®Æt c¸ch nhau 35cm. Lùc vßng t¹i ®ã lμ:

2/26,475,15

67

/6735,0

630,2

mTP

mTN

x

x

NÕu dïng cèt thÐp th−êng còng tÝnh to¸n t−¬ng tù nh− trªn.

3.1.4. Mét sè yªu cÇu vÒ thiÕt kÕ vμ cÊu t¹o.

a. TÝnh to¸n cèt thÐp

51

T−êng bÓ trô chÞu lùc kÐo hay nÐn vßng N2 theo ph−¬ng ®−êng sinh th× t−êng bÓ

chÞu lùc nÐn vμ m«men xuÊt hiÖn ë nh÷ng chç nèi t−êng víi ®¸y vμ n¾p hoÆc ë

nh÷ng chç cã thay ®æi tiÕt diÖn. Khi bÓ chÞu t¸c ®éng cña nhiÖt ®é th× theo

ph−¬ng vßng vμ ph−¬ng ®−êng sinh cßn cã m«men phô do nhiÖt ®é g©y ra.

Cèt thÐp vßng trong t−êng bÓ ®−îc x¸c ®Þnh theo néi lùc tÝnh to¸n N2. Khi lμ lùc

nÐn th× bª t«ng vμ cèt thÐp cïng lμm viÖc nh− mét cÊu kiÖn kh«ng chÞu nÐn ®óng

t©m. Khi N2 lμ lùc kÐo th× toμn bé lùc kÐo ®ã sÏ do cèt thÐp chÞu.

Cèt thÐp th¼ng ®øng (theo ph−¬ng ®−êng sinh) ®−îc tÝnh to¸n theo m«men vμ lùc

däc xuÊt hiÖn ë chç nèi gi÷a t−êng bÓ víi ®¸y n¾p. Khi ®ã t−êng bÓ ®−îc tÝnh nh−

cÊu kiÖn chÞu nÐn lÖch t©m. Khi cã t¸c dông ë nhiÖt ®é th× cèt thÐp vßng cßn chÞu

thªm m«men do nhiÖt ®é Mt2, khi ®ã cèt thÐp ®−îc x¸c ®Þnh nh− cÊu kiÖn chÞu

kÐo lÖch t©m víi lùc kÐo N2 vμ m«men M2t. Cßn m«men M1t th× ®−îc céng víi

c¸c gi¸ trÞ kh¸c do c¸c t¶i träng kh¸c g©y ra.

b. TÝnh to¸n vÒ nøt

§èi víi thμnh cÇn xÐt ®Õn viÖc h×nh thμnh khe nøt vμ më réng khe nøt.

BÓ chøa cã líp lãt chèng thÊm bªn trong cã thÓ cho phÐp nøt réng ®Õn 0.2 mm.

BÓ réng khe nøt ®−îc tÝnh nh− cÊu kiÖn chÞu kÐo ®óng t©m víi lùc kÐo lμ N3 –

víi c¸c c«ng thøc:

aa

aan lE

a (1.86)

Trong (3.86) kho¶ng c¸ch gi÷a hai vÕt nøt liÒn kÒ u

la ;

= 0,7 ®èi víi thÐp cã gê, = 1 ®èi víi thÐp trßn;

a - øng suÊt trong cèt thÐp ë chç cã khe nøt, khi cã t¸c ®éng cña nhiÖt ®é th× ph¶i

céng thªm phÇn øng suÊt trong cèt thÐp do nhiÖt ®é g©y ra.

N

Nbtasa 1 (1.87)

S

Fnas - tû sè gi÷a ®iÖn tÝch cèt thÐp vμ chu vi thμnh lÊy nh− sau:

as = 0,35 - ®èi víi t¶i träng t¸c dông dμi h¹n;

as = 0,7 - ®èi víi t¶i träng t¸c dông ng¾n h¹n;

52

Nbt = 0,8 bck FR - kh¶ n¨ng chèng nøt cña bª t«ng;

b

aa F

F - hμm l−îng thÐp.

BÒ réng khe nøt toμn phÇn ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:

an = an1 – an2 + an3 (1.88)

an1 – bÒ réng khe nøt do t¶i träng ng¾n h¹n cña toμn bé t¶i träng;

an2 – bÒ réng khe nøt do t¶i träng ng¾n h¹n cña toμn bé dμi h¹n;

an3 - bÒ réng khe nøt do t¸c ®éng dμi h¹n cña t¶i träng dμi h¹n.

XuÊt ph¸t tõ kh¶ n¨ng chèng nøt (kh«ng khe nøt cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc chiÒu dμy

t−êng bÓ.

c. BÓ chøa cã cèt thÐp øng lùc tr−íc.

Cèt thÐp øng lùc tr−íc ®−îc ®Æt theo ph−¬ng vßng ®Ó chÞu lùc kÐo vßng N2. ViÖc

tÝnh to¸n c−êng ®é vμ kh¶ n¨ng chèng nøt gièng nh− ®èi víi cÊu kiÖn chÞu kÐo

trung t©m. CÇn chó ý r»ng nÕu t−êng bÓ cã liªn kÕt cè ®Þnh víi ®¸y th× lùc Ðp

tr−íc sÏ g©y ra m«men theo ph−¬ng ®−êng sinh ng−îc dÊu víi m«men do ¸p lùc

thñy tÜnh ë trong bÓ. ViÖc x¸c ®Þnh gi¸ trÞ m«men nμy vÒ nguyªn t¾c gièng nh−

x¸c ®Þnh m«men do ¸p lùc thñy tÜnh g©y ra. NÕu ch©n t−êng cã thÓ di ®éng ®−îc

so víi ®¸y bÓ th× sÏ kh«ng tån t¹i thμnh phÇn m«men nh− trªn.

Khi bª t«ng kh« cøng, x¶y ra hiÖn t−îng co ngãt, cèt thÐp dÝnh chÆt víi bª t«ng sÏ

lμ vËt c¶n trë bª t«ng co l¹i. KÕt qu¶ lμ trong bª t«ng xuÊt hiÖn lùc kÐo, cßn trong

cèt thÐp xuÊt hiÖn lùc Ðp.

NÕu cèt thÐp ®−îc bè trÝ ®èi xøng trong tiÕt diÖn bª t«ng th× øng suÊt kÐo trong bª

t«ng ®−îc tÝnh theo c«ng thøc:

ka

acobk

v

E

1

(1.89)

Trong ®ã:

bk øng suÊt kÐo trong bª t«ng

co biÕn d¹ng co tù do cña bª t«ng. Gi¸ trÞ trung b×nh cña nã lμ 1,5.10 -4

a hμm l−îng cèt thÐp

53

54

vk – hÖ sè ®μn håi cña bª t«ng khi kÐo. Theo nh÷ng kÕt qu¶ thùc nghiÖm th× khi

bk tiÕn tíi giíi h¹n c−êng ®é chÞu kÐo th× vk cïng tiÕn tíi 0,5. NÕu bª t«ng hoμn

toμn ®μn håi th× vk = 1. VËy vk tiÕn tíi 0,5 tíi 1.

Tû sè m«dun ®μn håi cña thÐp vμ bª t«ng:

bn

a

E

En

Tõ biÓu thøc (3.89) hμm l−îng cèt thÐp giíi h¹n b¶o ®¶m kh«ng xuÊt hiÖn vÕt nøt

do co ngãt ®−îc x¸c ®Þnh:

k

uaco

ka

v

nRE

R

(1.90)

ThÝ dô: Khi 0003,0co vμ vk = 0,5 th× bª t«ng 200 lμ ;041,0a

vμ nÕu bª t«ng 300 th× ;05,0a

d. Bè trÝ cèt thÐp trong thμnh bÓ toμn khèi

Cèt thÐp trong thμnh bÓ gåm cã cèt ngang (vßng) vμ cèt ®øng. Cèt thÐp cã thÓ lμ

mét líp hoÆc hai líp (h×nh 1.30)

Cèt trªn vμ d−íi ®¸y bÓ võa cã t¸c dông chÞu uèn võa cã t¸c dông ng¨n chÆn sù

xuÊt hiÖn khe nøt bÒ mÆt do co ngãt cña bª t«ng. NÕu phÇn trªn cña thμnh bÓ

máng th× chØ cÇn ®Æt mét líp l−íi ngoμi. Cèt thμnh ®øng ®−îc ®Æt ë phÝa ngoμi ®Ó

t¨ng kh¶ n¨ng chÞu m«men cña tiÕt diÖn. Cèt vßng ®Æt ë phÝa ngoμi còng cã −u

®iÓm lμ dÔ buéc cèt thÐp.

Cèt vßng ®Ó chÞu lùc kÐo N2. Lùc kÐo N2 thay ®æi theo chiÒu cao cña thμnh bÓ.

Tuy vËy, ®Ó tiÖn viÖc bè trÝ cèt thÐp ng−êi ta chia thμnh bÓ ra mét sè ®o¹n ®Æt cèt

thÐp gièng nhau. ChiÒu cao mçi ®o¹n tõ 1,5 ®Õn 2m. Khi ®ã diÖn tÝch cèt thÐp

®−îc x¸c ®Þnh theo lùc kÐo lín nhÊt cña ®o¹n Êy. Cèt thÐp vßng nªn chän víi

®−êng kÝnh tõ 8 – 16mm vμ ®−îc ®Æt c¸ch nhau tõ 10 – 15cm. Chç nèi c¸c cèt

vßng cÇn ph¶i xo le, nèi cèt vßng b»ng h¹n hoÆc nèi chång, chiÒu dμi nèi b»ng

40d vμ buéc b»ng sîi thÐp 1,6mm. Sîi thÐp ®Ó buéc kh«ng ®−îc ®Ó ¶nh h−ëng

®Õn lùc dÝnh gi÷a cèt thÐp vμ bª t«ng. Nªn dïng thÐp cã gê ®Ó t¨ng lùc dÝnh gi÷a

bª t«ng vμ thÐp.

55

Cèt thÐp ®øng ®Ó chÞu lùc nÐn vμ m« men uèn theo ph−¬ng däc (ph−¬ng ®øng)

cßn lμm chç dùa cho cèt vßng. Cèt thÐp ®øng ®−îc x¸c ®Þnh nh− cÊu kiÖn chÞu

nÐn lÖch t©m. Th«ng th−êng cèt ®øng cã ®−êng kÝnh tõ 10 – 12mm. Kho¶ng

c¸ch cèt thÐp x¸c ®Þnh theo tÝnh to¸n. Cèt ®øng cÊu t¹o (kh«ng chÞu m«men) còng

ph¶i cã ®−êng kÝnh tõ 10 ®Õn 12mm ®Æt c¸ch nhau 20 – 25 c¸ch m¹ng.

ChiÒu dμy n¾p bÓ cã d¹ng sμn nÊm kh«ng nhá h¬n 15cm. NÕu n¾p bÓ lμ vá trô th×

chiÒu dμy vá kh«ng nhá h¬n 8cm.

Mèi nèi toμn khèi gi÷a t−êng, thμnh bÓ vμ ®¸y bÓ (h×nh 3.33) trong ®ã cèt thÐp 1

chÞu lùc kÐo do m«men do ¸p lùc dÝnh cã thÓ g©y ra cÇn ph¶i ®−îc neo ch¾c ch¾n.

ChiÒu dμi neo sÏ hoμn toμn ®ñ khi kÐo cèt thÐp sè 1 vÒ phÝa ngoμi ®Ó lμm cèt thÐp

mãng.

Bª t«ng ®¸y bÓ th−êng ®æ t¹i chç. ChiÒu dμy b¶n ®¸y th−êng tõ 10 – 30cm, ë

phÇn nèi gi÷a t−êng bÓ vμ ®¸y, chiÒu dμi ®¸y ®−îc t¨ng gÊp ®«i hoÆc h¬n n÷a.

PhÇn t¨ng nμy t¹o thμnh mãng vμnh khuyªn. Ph¶i tÝnh to¸n ®Ó cho ¸p lùc d−íi ®Õ

mãng do t¶i träng truyÒn tõ t−êng xuèng kh«ng kh¸c xa ¸p lùc d−íi ®¸y.

Trong c¸c h×nh (3.31, 3.32, 3.33) nªu mét vμi vÝ dô vÒ ph−¬ng ph¸p bè trÝ cèt thÐp

th−êng vμ øng lùc tr−íc trong n¾p, thμnh, vμ ®¸y bÓ chøa.

§èi víi thμnh bÓ chøa cao cèt thÐp bè trÝ theo tõng møc ®é kh¸c nhau nh− trªn

h×nh (3.33).

N¾p bÓ khi lμ m¸i vá cÇu tho¶i ®−îc bè trÝ theo mét trong hai ph−¬ng ¸n nh− trªn

h×nh (3.30). Th«ng th−êng bè trÝ theo ph−¬ng kinh tuyÕn vμ vÜ tuyÕn phï hîp víi

ph−¬ng t¸c dông cña c¸c néi lùc h¬n.

Cèt thÐp d−íi ®¸y bÓ cã thÓ ®Æt theo l−íi « vu«ng víi kÝch th−íc tõ 20cm trë

xuèng. Khi cèt thÐp ®Æt theo hai ph−¬ng gièng nhau th× l−îng cèt thÐp ®Æt theo 1

ph−¬ng ®−îc x¸c ®Þnh t−¬ng øng víi gi¸ trÞ m«men lín nhÊt cña ®¸y bÓ, n¬i tiÕp

gi¸p gi÷a ®¸y vμ t−êng bÓ.

T¹i nh÷ng chç cèt thÐp kh«ng vu«ng gãc víi mÐp ®¸y (tøc lμ kh«ng n»m trong

mét mÆt ph¼ng t¸c dông cña m«men) th× cèt thÐp c¶ hai ph−¬ng cïng chÞu

m«men ®ã. Kh«ng cÇn ph¶i gia cè thªm thÐp. Trong tr−êng hîp cèt thÐp ®Æt theo

hai ph−¬ng kh¸c nhau th× cÇn ph¶i tÝnh to¸n kiÓm tra. Tuy vËy, kh«ng nªn ®Æt cèt

thÐp theo hai ph−¬ng kh¸c nhau khi l−íi ®Æt lμ vu«ng.

56

Ph¶i kiÓm tra c−êng ®é cña b¶n ®¸y chèng l¹i sù chäc thñng do cét g©y ra. Gäi N

lμ lùc däc truyÒn tõ cét xuèng, b lμ c¹nh cña chu vi trung b×nh cña th¸p chäc

thñng ph¶i ®¶m b¶o:

075,0 BhRN k (3.91)

N – Lùc chäc thñng;

Rk – c−êng ®é chÞu kÐo cña bª t«ng

h0 – chiÒu cao lμm viÖc cña b¶n ®¸y;

B = 4b (nÕu lμ cét vu«ng).

ThÝ dô: Bª t«ng sè hiÖu 200, chiÒu r«ng lμ 20cm, b¶n ®¸y dμy 20cm th× lùc däc

lín nhÊt ®Ó b¶n ®¸y kh«ng bÞ chäc thñng lμ:

N = 0,75.7,2.(20 + 17,5) 4.17,5 = 14175 kg

NÕu b¶n ®¸y kh«ng ®ñ kh¶ n¨ng chÞu chäc thñng th× hoÆc lμ t¨ng chiÒu dμy b¶n

®¸y hoÆc lμ t¨ng thªm tiÕt diÖn ®Õ cét vμ ®Æt cèt thÐp vμo b¶n ®¸y hoÆc t¨ng chiÒu

dμy b¶n ®¸y ë ngay d−íi ch©n cét. BiÖn ph¸p ®¬n gi¶n nhÊt lμ t¨ng thªm tiÕt diÖn

®Õ cét. Khi t¨ng thªm kÝch th−íc ®Õ cét th× gi¸ trÞ b trong c«ng thøc trªn còng

t¨ng lªn, do ®ã kh¶ n¨ng chÞu lùc sÏ t¨ng lªn theo. NÕu t¨ng chiÒu dμy b¶n ®¸y th×

chiÒu dμy sÏ ®−îc ph¸t triÓn vÒ phÝa d−íi. Khi ®ã ë líp bª t«ng lãt nãng sÏ ph¶i

t¹o hè cho phÇn b¶n ®¸y cã chiÒu dμy t¨ng c−êng.

Trªn t−êng bÓ hoÆc trªn m¸i bÓ th−êng ph¶i cã ®ñ lç ®Ó luån c¸c ®−êng èng ®i

qua hoÆc phôc vô cho viÖc ra vμo söa ch÷a. Xung quanh lç, ph¶i ®−îc gia c−êng

cèt thÐp. Tr−íc hÕt ph¶i cã cèt cÊu t¹o ®Æt ngang quanh mÐp lç, sau ®ã ph¶i ®Æt

cèt thÐp theo c¸c ph−¬ng chÞu lùc víi sè l−îng kh«ng nhá h¬n sè cèt thÐp ®· bÞ

c¾t ®i. Cèt thÐp nμy ®−îc ph©n bè quanh mÐp lç. §èi víi nh÷ng lç cã kÝch th−íc

tõ 60 cm trë lªn th× cÇn thiÕt ph¶i cã gê ë xung quanh. Cèt thÐp gia c−êng ®−îc

®Æt trong gê vμ phÇn l©n cËn.

§èi víi bÓ cã cèt thÐp vßng øng lùc tr−íc th× cã thÓ kh«ng cÇn hμn cèt thÐp

th−êng víi nhau v× cèt thÐp øng lùc tr−íc ®· bao ë phÝa ngoμi, ®· chÞu toμn bé lùc

kÐo. Khi tÝnh to¸n thμnh bÓ l¾p ghÐp ph¶i kÓ ®Õn t¶i träng khi cÈu l¾p.

Thμnh bÓ cã thÓ nèi cøng ngμm víi ®¸y hoÆc nèi. Mèi nèi cøng thÓ hiÖn trªn h×nh

(1.36, 37, 38).

57

58

H×nh 3.34. Bè trÝ cèt thÐp thμnh bÓ

S¬ ®å liªn kÕt gi÷a thμnh víi m¸i bÓ vßm ®æ t¹i chç hoÆc l¾p ghÐp ®−îc thÓ hiÖn

trªn h×nh 3.39, 40, 41.

59

S¬ ®å liªn kÕt gi÷a thμnh víi m¸i bÓ vßm ®æ t¹i chç hoÆc l¾p ghÐp ®−îc thÓ hiÖn

trªn h×nh 3.39, 40, 41.

Nèi tr−ît thÝch hîp víi bÓ cã cèt thÐp vßng øng lùc tr−íc. Khi ®ã cèt thÐp øng lùc

tr−íc kh«ng g©y ra m«men theo ph−¬ng th¼ng ®øng, m«men nμy cïng chiÒu víi

m«men do ¸p lùc cña ®Êt ®¾p vμ n−íc ngÇm.

60

Trªn h×nh (3.39 ®Õn 3.41) giíi thiÖu mét sè s¬ ®å liªn kÕt gi÷a thμnh vμ ®¸y bÓ

chøa bª t«ng cèt thÐp. Trªn h×nh (3.42): mét sè chi tiÕt cÊu t¹o khe nhiÖt co d·n

gi÷a thμnh vμ n¾p bÓ.

Thμnh bÓ cã thÓ l¾p ghÐp, ®−îc chia thμnh c¸c panen cã s−ên hoÆc kh«ng cã s−ên

víi chiÒu dμi panen b»ng c¶ chiÒu cao cña bÓ, cßn chiÒu réng cña panen th× ®−îc

x¸c ®Þnh theo kh¶ n¨ng chÕ t¹o vμ cÈu l¾p (h×nh 3.34). Th−êng sö dông mèi nèi

−ít gi÷a c¸c tÊm thμnh l¾p ghÐp víi bª t«ng chÊt l−îng cao.

61

1.2. Th¸p n−íc

1.2.1. §Æc ®iÓm, ph¹m vi øng dông

Th¸p n−íc lμ nh÷ng kÕt cÊu cã trô ®ì c¸c bÓ chøa n−íc trªn nh÷ng ®é cao kh¸c

nhau nh»m t¹o ¸p lùc, cÇn thiÕt ®Ó ph©n phèi hay ®iÒu hßa ¸p lùc cho c¸c m¹ng

cÊp n−íc sinh ho¹t trong thμnh phè hay c¸c khu c«ng nghiÖp.

C¸c bé phËn cña th¸p n−íc gåm bÓ chøa, ®μi th©n th¸p vμ mãng th¸p, th−êng mçi

bé phËn lμm viÖc nh− mét kÕt cÊu riªng biÖt, song kh«ng Ýt tr−êng hîp tõ mãng

cho ®Õn m¸i bÓ chøa lμ mét kÕt cÊu hoμn chØnh cã d¹ng vá hypecboloid. BÓ chøa

cã nhiÒu d¹ng mÆt b»ng: vu«ng, trßn, ®a gi¸c, phæ biÕn lμ bÓ vu«ng hay trô trßn.

Dung tÝch bÓ chøa cã thÓ tõ 50 ®Õn 5.000 m3. BÓ vu«ng th−êng dïng cho c¸c bÓ

chøa dung tÝch nhá vμ võa.

BÓ d¹ng nãn côt hoÆc d¹ng mÆt cong hypecboloid dÔ t¹o d¸ng kiÕn tróc nªn

th−êng sö dông. M¸i vμ ®¸y cã thÓ ph¼ng hoÆc lμ c¸c mÆt cong. D−íi ®¸y bÓ

th−êng cã lç lªn tËn m¸i (h×nh 3.43). MÆt tho¸ng cña n−íc c¸ch trÇn m¸i hay ®Õn

ch©n m¸i vßm mét kho¶ng tõ 150 ®Õn 300 mm.

Th©n th¸p th−êng lμ:

- HÖ kÕt cÊu khung ph¼ng cho bÓ vu«ng, ch÷ nhËt hay khung kh«ng gian cho bÓ

mÆt b»ng ®a gi¸c hay trô trßn (h×nh 3.44a).

62

- HÖ giμn l−íi kh«ng gian cho bÓ trô trßn, ®a gi¸c (h×nh 3.44b);

- Vá trô trßn (3.44c);

- Vá nãn côt víi mÆt ®¸y lín h¬n hay nhá h¬n mÆt trªn tiÕp gi¸p víi ®¸y bÓ (h×nh

3.44e);

- Vá hypecbol (h×nh 44g);

Th©n th¸p d¹ng trô trßn th−êng ®−îc sö dông nhiÒu h¬n bëi thi c«ng ®¬n gi¶n khi

dïng c«ng nghÖ v¸n khu«n tr−ît, ®æ toμn khèi hoÆc l¾p ghÐp víi chiÒu cao tíi

trªn 40m.

§−êng kÝnh trong th©n th¸p trô khèi tÝch 100 – 300 m3 cã thÓ lÊy b»ng D =

(0,15-0,25) H; H- chiÒu cao th©n th¸p. ChiÒu dμy th©n th¸p nªn chän kh«ng ®æi

nh»m t¹o ®iÒu kiÖn dÔ dμng thi c«ng. LÊy b»ng mm200150 cho khèi tÝch bÓ

chøa d−íi 1000 m3 vμ b»ng 400-600mm bª t«ng m¸c trªn 250, cèt thÐp øng lùc

tr−íc.

ë ViÖt Nam ®· vμ ®ang x©y dùng nhiÒu th¸p n−íc cã bÓ chøa h×nh c«n vμ

th©n trô trßn b»ng bª t«ng th−êng vμ øng lùc tr−íc. T¹i Sμi Gßn ®· x©y dùng 8 ®μi

n−íc cì lín (h×nh 3.45). Th©n vμ ®μi ®Òu lμ h×nh chãp côt, mùc n−íc dù kiÕn lªn

63

gÇn vμnh ®ai m¸i vßm. §−êng kÝnh thay ®æi tõ 30m xuèng 13,8m t¹i mÆt ®¸y. Cèt

thÐp øng

64

lùc tr−íc ®Æt däc theo ®é v¸t cña thμnh bÓ vμ th©n th¸p. ChiÒu dμy thμnh bÓ thay

®æi tõ 240 mm ®Õn 280 mm, chiÒu dμy m¸i vá kh¸ nhá b»ng 6 mm.

Do nhiÒu nguyªn nh©n toμn bé c¸c th¸p n−íc kh«ng ®−îc ®−a vμo sö dông kÓ tõ

khi hoμn thμnh x©y dùng. Qua kiÓm tra ®¸nh gi¸ thÊy c«ng tr×nh ®· xuèng cÊp,

cÇn ph¶i söa ch÷a, gia c−êng míi cã thÓ ®−a vμo sö dông.

HiÖn nay trong n−íc phæ biÕn x©y dùng c¸c th¸p cæ cã th©n h×nh trô víi

beer chøa h×nh chãp côt víi khèi tÝch ®Õn 300 m3 (h×nh 3.46). Th©n th¸p ®−îc ®æ

bª t«ng toμn khèi b»ng c«ng nghÖ v¸n khu«n tr−ît. BÓ chøa ®−îc ®óc t¹i ch©n

th¸p cã träng l−îng 121 tÊn råi kÐo lªn cao ®é thiÕt kÕ ®Õn 30m.

65

§èi víi c¸c th¸p n−íc cã yªu cÇu cao vÒ æn ®Þnh, chèng nghiªng, chèng lËt.

Bëi vËy th−êng sö dông c¸c d¹ng mãng hép, mãng vμnh khuyªn cã s−ên, mãng

trªn nÒn cäc (h×nh 3.47).

1.2.2. Yªu cÇu tÝnh to¸n

C¸c bé phËn cña th¸p n−íc cã thÓ tÝnh to¸n riªng biÖt sau ®ã míi xÐt ®Õn c¸c liªn

kÕt tïy theo tõng thÓ lo¹i vμ ph−¬ng thøc x©y dùng bª t«ng ®æ toμn khèi hay l¾p

ghÐp.

§èi víi th¸p n−íc cã bÓ chøa ch÷ nhËt, trô trßn, ®a gi¸c ®Æt trªn hÖ khung hay hÖ

l−íi ta cã thÓ tÝnh to¸n bÓ cïng víi m¸i nh− mét kÕt cÊu ®éc lËp sau ®ã dïng c¸c

néi lùc, c¸c ph¶n lùc truyÒn vμo hÖ khung.

M¸i d¹ng vá, thμnh bÓ trô ®−îc tÝnh to¸n theo c¸c yªu cÇu nh− ®èi víi bÓ chøa

chÊt láng ®−îc tr×nh bμy trong môc (3.1).

Khi tÝnh to¸n bÓ chøa n−íc trªn cao chØ cÇn xÐt tíi c¸c lo¹i t¶i träng:

- Th−êng xuyªn do träng l−îng b¶n th©n, c¸c líp m¸i, t¸c ®éng cña øng lùc tr−íc

nÕu cã, c¸c thiÕt bÞ c«ng nghÖ ®Æt trong ph¹m vi sμn m¸i hay ë ®¸y bÓ;

- T¹m thêi do t¸c ®éng cña giã tÜnh vμ ®éng;

- ¸p lùc n−íc

CÇn xÐt hai tæ hîp t¶i träng sau:

- Tæ hîp thø nhÊt bao gåm toμn bé t¶i träng th−êng xuyªn, ¸p lùc n−íc, träng

l−îng thiÕt bÞ;

- Tæ hîp thø hai bao gåm toμn bé t¶i träng th−êng xuyªn vμ t¶i träng giã cho

tr−êng hîp bÓ kh«ng chøa n−íc.

§èi víi bÓ chøa ch÷ nhËt, vu«ng cã khèi tÝch d−íi 100 m3 néi lùc trong thμnh

theo ph−¬ng ngang cã thÓ x¸c ®Þnh nh− sau.

a. Khi tû sè chiÒu cao trªn chiÒu dμi thμnh bÓ H/a > 2 vμ kÕt cÊu m¸i liªn kÕt khíp

víi thμnh cã thÓ thay biÓu ®å tam gi¸c ¸p lùc n−íc b»ng c¸c biÓu ®å ch÷ nhËt

ngo¹i tiÕp (h×nh 3.48a). Chia thμnh bÓ thμnh nh÷ng vμnh khung khÐp kÝn cã chiÒu

cao hi øng víi tõng biÓu ®å ¸p lùc ch÷ nhËt (h×nh 3.48b). Tõ ®iÒu kiÖn c©n bÇng

néi ngo¹i lùc ta ®−îc:

66

2;

2a

ab

a

PN

PN (1.92)

Dïng ph−¬ng tr×nh 3 m«men x¸c ®Þnh ®−îc m«men uèn trong c¸c d¶i khung khÐp

kÝn (h×nh 3.48c);

128;

12;

24

2222 abb

av

aa

PPM

PM

PM (1.93)

Tr−êng hîp bÓ chøa cã mÆt b»ng ®a gi¸c ®Òu víi c¸c gãc liªn kÕt cøng lùc däc

®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:

2

PdN (1.94)

ë ®©y d - ®−êng kÝnh vßng trßn ngo¹i tiÕp.

TiÕt diÖn cña d¶i ®−îc tÝnh to¸n theo tr−êng hîp kÐo lÖch t©m khi cã ¸p lùc n−íc

trong bÓ vμ nÐn lÖch t©m cho ¸p lùc ngoμi thμnh bÓ.

b. Khi tû sè H/a < 2 vμ c¸c mÆt thμnh bÓ ®−îc tÝnh to¸n nh− tr−êng hîp b¶n kª 4

c¹nh.

Néi lùc trong m¸i, thμnh bÓ vμ th©n th¸p sau khi ®−îc x¸c ®Þnh theo s¬ ®å kÕt cÊu

riªng biÖt cÇn ®−îc hiÖu chØnh l¹i b»ng viÖc xÐt tíi c¸c liªn kÕt. Néi lùc xuÊt hiÖn

trong c¸c liªn kÕt cã thÓ ®−îc x¸c ®Þnh theo ph−¬ng ph¸p lùc hay ph−¬ng ph¸p

chuyÓn vÞ (h×nh 3.49) t−¬ng tù nh− bμi to¸n xÐt tíi c¸c liªn kÕt gi÷a vμnh ®ai víi

vá cÇu ®−îc tr×nh bμy trong môc (1.5.2).

TÝnh to¸n th©n th¸p trô hay cã mÆt vá hypecboloid ®Òu ph¶i tiÕn hμnh theo t¸c

®éng cña c¸c d¹ng t¶i träng th¼ng ®øng, ¸p lùc n−íc, t¶i träng giã khi kh«ng cã

n−íc vμ t¶i träng ®éng ®Êt (khi chøa n−íc).

KÕt cÊu th¸p n−íc lu«n ®−îc tÝnh to¸n víi thμnh phÇn ®éng cña t¶i träng giã.

Khi tÝnh to¸n theo t¶i träng ®éng cã thÓ x¸c ®Þnh chu kú dao ®éng riªng theo c«ng

thøc sau ®©y:

gb

nbn

JE

ZPT

3

63,3 (3.95)

ë ®©y: Pbn – Tträng l−îng b¶n th©n cã bÓ chøa cã n−íc hoÆc kh«ng cã n−íc

®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:

iinnn

nb ZPZPZ

P 333

....(1

(3.96)

67

ë ®©y:

Zn,�Zi – kho¶ng c¸ch kÓ tõ mÆt trªn cña mãng ®Õn träng t©m tõng phÇn th¸p

n−íc ®−îc chia ®Ó x¸c ®Þnh c¸c lùc th¼ng ®øng Pi,�Pn (h×nh 3.50).

Eb, J- m«®un ®μn håi vμ m«men qu¸n tÝnh cña tiÕt diÖn ngang th©n th¸p.

g – gia tèc träng tr−êng lÊy b»ng 9,18 kg/s.

§èi víi th©n th¸p cã ®−êng kÝnh d < 5m, th©n th¸p trô cã thÓ tÝnh to¸n nh− mét

thanh c«ng xon cã tiÕt diÖn vμnh khuyªn chÞu nÐn lÖch t©m víi m«men uèn lín

nhÊt t¹i tiÕt diÖn ngang mÆt trªn mãng ®−îc x¸c ®Þnh:

Mmax = Mgiã + Mp

ë ®©y: M giã – m«men do t¶i träng giã;

Mp – m«men do t¶i träng th¼ng ®øng ®Æt lÖch t©m do th©n th¸p bÞ uèn hoÆc do

mãng nghiªng ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau:

n

kkiip ffPM )( (3.98)

ë ®©y:

Pi – toμn bé t¶i träng th¼ng ®øng trªn mÆt c¾t “k”

fi = fil + fi2 vμ fk1 + fk2 lμ c¸c tång chuyÓn vÞ t¹i mÆt c¾t ngang cña th©n th¸p øng

víi c¸c tung ®é Zi vμ Zk kÓ tõ mÆt trªn cña mãng. C¸c chuyÓn vÞ do mãng

nghiªng ®−îc x¸c ®Þnh theo c¸c c«ng thøc:

fil = (Zi + hm) tg vμ fk1 = (Zk + hm) tg (3.99)

§é nghiªng cho phÐp ®èi víi mãng th¸p lÊy b»ng tg = 0,004 (h×nh 3.50)

§èi víi th©n th¸p vá trô trßn hoÆc vá hypecboloid cÇn x¸c ®Þnh m«men uèn, lùc

däc, lùc c¾t theo lý thuyÕt m«men hay phi m«men ®−îc tr×nh bμy trong môc (3.1).

HoÆc ®¬n gi¶n h¬n khi dïng lý thuyÕt phi m«men dïng hai mÆt c¾t ngang th©n

th¸p cã chiÒu cao 1m råi x¸c ®Þnh c¸c néi lÆc b»ng c¸c ph−¬ng tr×nh c©n b»ng

lùc. ThÝ dô t¶i träng giã t¸c ®éng vμo mét khoanh th¸p ®−îc c¾t ra h×nh (3.51).

KÕt cÊu th¸p n−íc ph¶i ®−îc kiÓm tra theo ®iÒu kiÖn chèng lËt:

5,11

1. M

Mch (3.100)

ë ®©y: m«men chèng lËt Mch.1 ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau:

Mch,1 = Pi (a – fi) (3.101)

68

M«men lËt ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau:

M1 = Wj (Zj + hm) (3.102)

Khi x¸c ®Þnh m«men chèng lËt träng l−îng b¶n th©n th¸p ph¶i nh©n víi hÖ sè 0,9

vμ cho tr−êng hîp bÓ kh«ng chøa n−íc, còng nh− kh«ng kÓ tíi träng l−îng ®Êt lÊp

trªn mãng.

Khi x¸c ®Þnh m«men lËt dïng gi¸ trÞ t¶i träng giã tÝnh to¸n.

Th«ng th−êng mãng th¸p n−íc cã d¹ng b¶n trßn, hoÆc b¶n vμnh khuyªn cã s−ên,

®Æt trªn nÒn thiªn nhiªn hoÆc trªn ®μi cäc. §−êng kÝnh mãng cã thÓ x¸c ®Þnh s¬

bé tõ ®iÒu kiÖn tháa m·n ®é nghiªng cho phÐp.

2

2

)2/(

)1(75,0004,0

d

Mx

E

vtg

b

(3.103)

ë ®©y: Eb, v – t−¬ng øng lμ m« ®un ®μn håi vμ hÖ sè Poisson cña bª t«ng;

M – m«men uèn t¹i tiÕt diÖn ®Õ mãng;

d - ®−êng kÝnh ngoμi mãng th¸p.

1.2.3. Yªu cÇu cÊu t¹o

Bè trÝ cèt thÐp trong m¸i vá cÇu, trong bÓ chøa, trong thμnh lμ mÆt vá trô, vá

hypecboloid t−¬ng tù nh− c¸c ch−¬ng 1 (1.5.3) vμ ch−¬ng 3 (1.1.4).

Trªn h×nh (3.52) lμ thÝ dô bè trÝ cèt thÐp trong ®μi bÓ trô cã lç gi÷a.

Trªn h×nh 3.53 lμ mét th¸p n−íc cã bÓ chøa dung tÝch 1850 m3 trªn chiÒu cao

41,6m t¹i ®Ønh m¸i trô th¸p. Th©n th¸p trô bª t«ng th−êng ®æ toμn khèi cã chiÒu

dμy 250mm, ®−êng kÝnh trong 6500 mm. BÓ chøa d¹ng vá nãn b¸n l¾p ghÐp. Cèt

thÐp ®−îc gia c−êng t¹i c¸c ®iÓm liªn kÕt gi÷a thμnh bÓ víi trô th¸p.

Trªn h×nh 3.54 th©n th¸p lμ hÖ kÕt cÊu tæ hîp gi÷a l−íi kh«ng gian mÆt

hypecboloid trßn xoay víi trô gi÷a. BÓ chøa khèi tÝch 1135 m3, ®−êng kÝnh trong

19,8m, chiÒu cao 6m dïng bª t«ng ®æ toμn khèi ®Æt trªn cao ®é 18,3m.

Trô gi÷a cã ®−êng kÝnh 2,6m b»ng bª t«ng ®æ toμn khèi. HÖ l−íi ®−îc tæ hîp bëi

24 thanh bª t«ng ®óc s½n tiÕt diÖn 30,5 x 30,5 cm. C¸c cÊu kiÖn ®−îc liªn kÕt t¹i

c¸c ®iÓm giao nhau bëi c¸c thanh thÐp trßn xuyªn qua c¸c cÊu kiÖn ®óc s½n (h×nh

3.54b).

69

Thμnh bÓ chøa th−êng dïng bª t«ng øng lùc tr−íc nh»m t¨ng kh¶ n¨ng chèng nøt,

chèng thÊm. §èi víi bÓ chøa ®æ t¹i chç th−êng dïng c«ng nghÖ c¨ng sau. Tïy

theo h×nh d¹ng bÓ chøa cèt thÐp g©y øng lùc tr−íc cã thÓ ®−îc bè trÝ theo mét

trong nh÷ng ph−¬ng ¸n nh− trªn h×nh (3.55).