Nh ng yêu c u v tính toán k t c u trong thi t k tháp n c ế ế ế ướ
I. NH NG YÊU C U C B N TRONG THI T K K T C U THÁP N C Ơ ƯỚ
1. Nh ng yêu c u thi t k tháp n c trong đi u ki n nhi t đ bình th ng và quy trình ho t đ ng thông th ng ế ế ướ ườ ườ
(1). Đ i v i t t c các lo i hình k t c u tháp n c, ta đ u ph i ti n hành tính toán v c ng đ . Đ ng th i ph i căn ế ướ ế ườ
c vào tình hình t i tr ng tác đ ng và đi u ki n đ a ch t công trình – trong tr ng h p c n thi t ph i ti n hành ki m ườ ế ế
tra n đ nh c a k t c u. Đ i v i b u ch a bê tông c t thép, ta còn ph i ti n hành ki m tra đ ch ng n t ho c b ế ế
r ng v t n t. ế
(2). Khi ti n hành ki m tra n đ nh t ng th c a tháp n c, t h p t i tr ng ph i bao g m: tr ng l ng b n thân c aế ướ ượ
k t c u, thi t b và t i tr ng gió.ế ế
(3). Khi ti n hành tính toán c ng đ c a b u ch a, ki m tra đ ch ng n t ho c b r ng v t n t, t h p t i tr ngế ườ ế
ph i bao g m: tr ng l ng b n thân c a k t c u, thi t b , áp l c n c bên trong và t i tr ng h u ích (ho t t i) trên ượ ế ế ướ
đ nh tháp.
(4). Khi ti n hành tính toán c ng đ c a k t c u ng đ tháp n c, trong tr ng h p b u ch a đ y n c, t h pế ườ ế ướ ườ ướ
t i tr ng ph i bao g m: tr ng l ng b n thân c a k t c u, thi t b , tr ng l ng n c trong b u ch a, t i tr ng do ượ ế ế ượ ướ
vôi v a và các v t r i tích đ ng trên đ nh, t i tr ng h u ích (ho t t i) trên sàn công tác, c u thang và t i tr ng gió.
Trong tr ng h p b u ch a không có n c, t h p t i tr ng ph i bao g m: tr ng l ng b n thân c a k t c u, thi tườ ướ ượ ế ế
b và t i tr ng gió.
Trong tr ng h p k t c u đ c a b u ch a làm b ng kh i xây g ch d ng ng, ta ch c n tính toán theo t h p t iườ ế
tr ng khi b u ch a đ y n c. ướ
(5). Ph n l c đ t n n c a đ móng tháp n c, có th gi thi t phân b theo quy lu t tuy n tính, áp l c c c ti u t i ế ướ ế ế
mép biên đ móng không cho phép xu t hi n tr s âm (l c kéo).ế
2. Nh ng yêu c u thi t k tháp n c c n b o ôn ế ế ướ
(1). Khi nhi t đ tính toán c n ph i b o ôn c a tháp n c th p h n -80C, ta ph i ti n hành tính toán b o ôn đ i v i ướ ơ ế
b u ch a và đ ng ng d n n c c a tháp. ườ ướ
(2). Tính toán b o ôn ph i ti n hành theo lý thuy t truy n d n nhi t n đ nh. ế ế
(3). Nhi t đ n c vào trong b u ch a không th p h n 40C, nhi t đ cu i cùng không th p h n 10C. ướ ơ ơ
(4). L ng n c tính toán c a b u ch a có th xét theo 60% dung l ng c c đ i, cho phép th i gian ng ng trongượ ướ ượ
vòng 16gi , th i gian ng ng cho phép c a n c trong ng d n t 9-14 gi . ướ
3. Nh ng yêu c u thi t k tháp n c ph i ch ng đ ng đ t ế ế ướ
(1). Ki m tra kháng ch n đ i v i tháp n c ph i bao g m ki m tra c ng đ và ki m tra n đ nh. Khi ti n hành ướ ườ ế
ki m tra kháng ch n, nh h ng c a t i tr ng gió l y b ng 1/4. ưở
(2). Đi u ki n đ có th không c n ph i ki m tra kháng ch n ti t di n c a các c u ki n tháp n c là: ế ướ
a. B u ch a c a tháp n c ngoài tr ng h p xây d ng trong vùng đ ng đ t c p 8 trên l p đ t n n y u, ho c xây ướ ườ ế
d ng trong vùng đ ng đ t c p 9 mà có d m vành d i d ng v i khung đ bên d i. ướ ướ
b. Khi xây d ng trong vùng đ ng đ t c p 7, có n n đ t t t v i khung đ bê tông c t thép, dung tích b u ch a không
l n h n 50m3, chi u cao nh h n ho c b ng 20m có ng vách b ng kh i xây g ch; hay dung tích nh h n ho c b ng ơ ơ ơ
7m có ng vách b ng g ch xây v i c t và d m tăng c ng. ườ
c. ng đ tông c t thép c a tháp xây trong vùng đ ng đ t c p 7, c p 8 có đ t n n lo i t t.
(3). Khi ki m tra kháng ch n ti t di n c a tháp n c, ta ph i xét c hai tr ng h p: đ y n c và không có n c. Nói ế ướ ườ ướ ướ
chung, ch tính toán v i t i tr ng đ ng đ t theo ph ng n m ngang. ươ
Đ i v i tháp n c d ng khung đ , c t g ch đ và tháp n c có k t c u đ ti t di n không đ i x ng cũng nh tháp ướ ướ ế ế ư
n c có m t b ng hình đa giác, ta ph i ti n hành ki m tra riêng bi t theo ph ng chính di n và theo ph ng đ ngướ ế ươ ươ ườ
chéo.
Hi u ng tác đ ng c a đ ng đ t theo ph ng th ng đ ng đ i v i tháp t ng đ i cao (xem hình 1) có th phân ph i ươ ươ
theo t l t i tr ng tr ng l c t ng đ ng mà c u ki n ph i gánh ch u. ươ ươ
Hình 1: S đ tác đ ng c a đ ng đ t th ng đ ng đ i v i k t c u.ơ ế
Di n gi i công th c nh sau: ư
(1)
(2)
Trong các công th c trên
FEgk: Tr s tiêu chu n c a t ng tác đ ng đ ng đ t theo ph ng th ng đ ng đ i v i k t c u. ươ ế
Fgi: Tr s tiêu chu n c a t ng tác đ ng đ ng đ t theo ph ng th ng đ ng đ i v i ch t đi m i. ươ
avmax: Tr s c c đ i c a h s nh h ng đ ng đ t theo ph ng th ng đ ng, có th l y b ng 65% tr s c c đ i ưở ươ
c a h s nh h ng đ ng đ t theo ph ng n m ngang. ưở ươ
Geq: T ng t i tr ng c a tr ng l c t ng đ ng c a k t c u, có th l y b ng 75% tr s quy đ i c a t i tr ng tr ng ươ ươ ế
l c.
(4). Tính toán kháng ch n theo ph ng n m ngang c a tháp n c. ươ ướ
a. Đ i v i tháp n c có khung đ và các lo i tháp n c t ng t , tr s tiêu chu n c a tác đ ng đ ng đ t n m ngang ướ ướ ươ
t ng ng gây ra mômen đ ng đ t t i ph n đáy:ươ
M0 = a1 (Gt - ymGts)H0 (3)
Trong công th c trên:
M0: mômen sinh ra b i tr s tiêu chu n c a tác đ ng đ ng đ t t i đáy c a tháp n c. ướ
a1: H s nh h ng đ ng đ t n m ngang ng v i chu kỳ dao đ ng riêng c b n c a tháp n c; đ i v i đ ng đ t ưở ơ ướ
thi t k c p 6, c p 7, c p 8, c p 9, tr s c a nó l n l t l y b ng 0,04; 0,08; 0,16; 0,32.ế ế ượ
Gt: Tr s t i tr ng ng v i tr ng l c c a b u ch a l y b ng tr ng l ng b n thân c a b u ch a c ng v i 65% ượ
tr ng l ng n c trong b u. ượ ướ
ym: H s t ng đ ng c a mômen; v i k t c u đ có đ c ng không đ i có th l y b ng 0,35; v i k t c u đ ươ ươ ế ế
đ c ng thay đ i, có th tri t gi m thích đáng, nh ng không nh h n 0,25. ế ư ơ
Gts: Tr s quy đ i c a t i tr ng tr ng l c c a k t c u đ c a tháp n c và thi t b ph tr , sàn n m ngang. ế ướ ế
H0: Chi u cao tính t cao trình m t trên c a móng t i tr ng tâm c a b u ch a.
b. Đ i v i tháp n c d ng ng đ t ng đ i th p ta có th s d ng ph ng pháp l c c t t i đáy đ tính. ướ ươ ươ
c. Đ i v i tháp n c d ng ng đ t ng đ i cao ho c khi t s gi a chi u cao ng đ và đ ng kính ng đ l n ướ ươ ườ
h n 3,5, ta có th dùng ph ng pháp ph ph n ng phân gi i d ng dao đ ng đ tính.ơ ươ
(5). Khi móng c a tháp n c d ng ng đ đ t trên lo i đ t n n t t và trung bình, ta nên s d ng lo i móng d ng b n ướ
ho c d ng vành khăn; khi s d ng móng đ c l p, c n c u t o h d m d ng móng đ liên k t các móng v i nhau. ế
II. NH NG YÊU C U Đ I V I VI C Đ N GI N HOÁ TÍNH TOÁN N I L C C A THÁP N C Ơ ƯỚ
Nói chung, b u ch a, thân tháp, móng c a tháp n c đ u thu c ph m trù k t c u không gian, nên kh i l ng c a ướ ế ượ
công tác tính toán r t l n. Trong th c t thi t k , ng i ta th ng ph i ti n hành đ n gi n hoá tính toán v i đi u ế ế ế ườ ườ ế ơ
ki n là ph i b o đ m đ an toàn c a k t c u và không nh h ng đ n tính h p lý v kinh t . ế ưở ế ế
1. Đ i v i b u ch a d ng v tr tròn có dung tích l n h n 500m3 và b u ch a d ng v chóp nón ng c có dung tích ơ ượ
l n h n 200m3, khi phân tích n i l c, ta đ u ph i tính toán theo k t c u v t h p, đ m b o đi u ki n t ng thích ơ ế ươ
v bi n d ng t i các m t. ế
2. Đ i v i b u ch a d ng v tr tròn có dung tích nh h n 500m3 và b u ch d ng v chóp nón ng c có dung tích ơ ượ
nh h n 200m3, khi phân tích n i l c, ta có th không c n xét đ n nh h ng c a s ràng bu c l n nhau t i m t, mà ơ ế ưở
chia c t b u ch a ra thành nh ng ph n t đ ti n hành tính toán riêng bi t; nh ng v m t đ t thép c u t o, ta ph i ế ư
xét đ n nh h ng bi n d ng c a các c u ki n biên.ế ưở ế
3. Khi ti n hành tính toán các ph n t c a b u ch a, ta ph i tuân theo các quy đ nh sau:ế
(1). Đ nh và đáy b u ch a v tr tròn, sau khi đ c tính toán riêng bi t theo b n hay v chóp nón ho c v c u có chu ượ
vi ngàm c đ nh ho c g i kh p xong, s đ t c t thép theo hình bao n i l c.
(2). Vách c a b u ch a d ng v tr tròn có th dùng s đ tính toán đ u mút trên t do, đ u mút d i ngàm c đ nh ơ ướ
đ tính mômen theo ph ng th ng đ ng. Khi tính toán l c kéo theo h ng vòng, ta s d ng s đ đ u mút trên t do, ươ ướ ơ
đ u mút d i g i kh p. Vách b u ch a phía d i l c kéo vòng c c đ i cũng đ c đ t c t thép theo l c kéo vòng ướ ướ ượ
c c đ i.
(3). V chóp nón bên d i c a b u ch a d ng v chóp nón ng c có th đ c tính toán theo v chóp nón c đ nh t i ướ ượ ượ
hai đ u mút; đ t thép trên h ng vòng theo l c kéo vòng c c đ i. ướ
(4). D m vành đáy c a b u ch a đ b ng vách ng có th ti n hành tính toán theo c u ki n ch u l c d c tr c. ế
(5). D m vành đáy c a b u ch a có khung đ , d i tác đ ng c a t i tr ng th ng đ ng có th đ c tính toán theo s ướ ượ ơ
đ d m cong liên t c đ u nh p, n i l c c a nó ph i t h p v i n i l c tính toán c a d m vành d i tác đ ng c a t i ướ
tr ng gió và phân l c n m ngang t i đáy b u ch a.
4. Khung đ b u ch a thu c ph m trù k t c u không gian. Trong th c ti n công trình, th ng đ c đ n gi n hoá tính ế ườ ượ ơ
toán, gi thi t thành khung ph ng. Khi ti n hành tính toán n i l c, ta ph i tuân theo các quy đ nh sau: ế ế
(1). D i tác đ ng c a t i tr ng n m ngang, khung có th ti n hành tính toán riêng bi t theo ph ng chính di nướ ế ươ
theo ph ng đ ng chéo góc.ươ ườ
(2). Khung có th đ c ti n hành tính toán theo t ng khung ph ng ngàm c đ nh t i đ u mút d i. T i tr ng n m ượ ế ướ
ngang tác đ ng lên khung đ c tính toán theo t i tr ng quy đ i t p trung t i đi m m t. ượ
(3). C ng đ ti t di n c a c t khung đ c tính toán theo c u ki n ch u nén l ch tâm m t ph ng ho c hai ph ng.ườ ế ượ ươ ươ
5. Vách c a ng đ b u ch a có th đ c tính toán theo c u ki n công son ngàm c đ nh t i đ u nút d i. C ng đ ượ ướ ườ
ti t di n c a vách ng đ c tính toán theo c u ki n ch u nén l ch tâm có ti t di n vòng.ế ượ ế
6. Khi phân tích ng đ c a b u ch a d ng v chóp nón ng c có đ ng kính nh , đ c ng y u, ta ph i xét đ n ượ ườ ế ế
mômen b sung gây nên do tr ng l ng c a b u ch a sau khi xu t hi n chuy n v c a vách ng d i tác đ ng c a ượ ướ
t i tr ng gió, sai s thi công và đ nghiêng l ch c a móng tháp.
7. N i l c c a móng d ng b n bê tông c t thép c a tháp n c có th đ c tính toán theo b n đàn h i hình tròn ho c ướ ượ
hình vành khăn. D m vành c a móng tháp n c có khung đ ph i đ c tính toán d i tác đ ng c a mômen u n và ướ ượ ướ
mômen xo n.
III. TR S CHO PHÉP TRONG THI T K THÁP N C ƯỚ
1. Tr s cho phép c a b r ng v t n t c c đ i c a tháp n c bê tông c t thép. ế ướ
Tr s cho phép dfmax c a b r ng v t n t c c đ i c a tháp n c bê tông c t thép l y b ng 0,22mm; tr s cho phép ế ướ
dfmax c a b r ng v t n t c c đ i c a ng đ b u ch a l y b ng 0,25mm. ế
B d y c a l p b o v c t thép c a tháp n c bê tông c t thép: đ i v i thép ch u l c l y b ng 35mm; đ i v i thép ướ
c u t o và thép đai l y b ng 30mm.
2. Tr s cho phép c c ti u Si c a s hi u ch ng th m c a bê tông b u ch a:
T s iw gi a tác đ ng c c đ i c a áp l c c t n c và b d y c a bê tông: ướ
Khi iw » 0, l y S2;
Khi iw < 1 l y S4;
Khi iw = 1 ~ 30, l y S6;
Khi iw > 0 l y S8.
3. Yêu c u v m t phòng ch ng đ ng đ t c a tháp n c. B u ch a tháp n c thu c ph m trù k t c u không gian có ướ ướ ế
yêu c u ph i ch ng th m ch ng đông l nh; đ i v i lo i b u ch a tháp n c c nh đ n gi n nh b u ch a đáy ướ ơ ư
ph ng có dung tích không l n h n 100m3, b u ch a đáy v c u có dung tích không l n h n 500m3, b u ch a d ng ơ ơ
v chóp nón ng c có dung tích không l n h n 200m3, ta có th dùng các ph ng pháp g n đúng đ tính toán. Đ ượ ơ ươ
kh c ph c tính thi u chính xác c a ph ng pháp tính toán, ta có th x lý b ng bi n pháp c u t o. Nh ng v nguyên ế ươ ư
t c ph i b o đ m tho mãn đ c yêu c u an toàn s d ng. Đ i v i các b u ch a có dung tích l n h n ho c k t c u ượ ơ ế
ph c t p thì ph i tính toán b ng máy tính đi n t v i các ph n m m t ng ng. ươ
Sau đây, xin gi i thi u m t s ph ng pháp tính toán g n đúng th c hành. ươ
1. Đ i v i b u ch a d ng đáy ph ng
(1). N i l c thi t k c a n p đ nh d ng chóp nón (hình 2) ế ế
a. N i l c do t i tr ng t p trung åP sinh ra:
Hình 2: S đ tính toán n i l c c a n p đ nhơ
(4a)
(4b)
b. N i l c do tr ng l ng b n thân g c a vó chóp nón sinh ra: ượ
(5a)
(5b)
c. N i l c do t i tr ng h u ích (ho t t i) Ps trên n p đ nh sinh ra:
(6a)