(整理)水池计算书

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矩形水池计算
============================================================================设计资料：
池顶活荷P1=30(KN/m^2) 水池长度H=12000(mm) 底板厚度h1=250(mm) 覆土厚度ht=700(mm) 池内水位Hw=4050(mm) 容许承载力R=250(KN/m^2) 水池宽度B=18000(mm) 池壁高度h0=4050(mm) 底板外伸C1=400(mm) 顶板厚度h2=180(mm) 垫层厚度h3= 100 (mm) 池壁厚度h4=300(mm)
地基承载力设计值R=250(KPa)
支柱数n1=1 支柱截面尺寸a1 = 300(mm)
________________________________________________________________________________________一.地基承载力验算
( 1 )底板面积AR1 = (H + 2 * h4 + 2 * C1) * (B + 2 * h4 + 2 * C1)
= ( 12 + 2 * .3 + 2 * .4 ) * ( 18 + 2 * .3 + 2 * .4 )
=259.9(m^2)
( 2 )顶板面积AR2 = (H + 2 * h4) * (B + 2 * h4)
= ( 12 + 2 * .3 ) * ( 18 + 2 * .3 )
=234.3(m^2)
( 3 )支柱重量Fk1 = 25 * a1 * a1 * H0 * n1
= 25 * .3 * .3 * 4.05 * 1
=9. 112(KN)
( 4 )池顶荷载Pg = P1 + ht * 18
= 30 + .7 * 18
=42.6 (KN/m^2)
( 5 )池壁重量CB = 25 * (H + 2 * h4 + B) * 2 * H0 * h4
= 25 * ( 12 + 2 * .3 + 18 )* 2 * 4.05 * .3
=1858. (KN)
( 6 )底板重量DB1 = 25 * AR1 * h1
= 25 * 259.9 * .25
=1624. (KN)
( 7 )顶板重量DB2 = 25 * AR2 * h2
= 25 *234.3 * .18
=1054. (KN)
( 8 )水池全重G = CB + DB1 + DB2 + Fk1
=1858.+1624.+1054. +9. 112
=4545. 1(KN)
( 9 )单位面积水重Pwg = (H * B * Hw * 10) / AR1
= ( 12 * 18 * 4.05 * 10) / 259.9
=33.65(KN/m^2)
( 10 )单位面积垫层重Pd = 23 * h3
= 23 * .1
=8.84(KN/m^2)
( 11 )地基反力R0 = Pg + G / AR1 + Pwg + Pd
=42.6 + 4545.1 / 259.9 + 33.65 + 8.84
= 103 (KN/m^2)
R0 = 103 (KN/m^2) < R = 250(KN /m^2) 地基承载力满足要求 !
二.水池整体抗浮验算
地下水位在底板以下 ,不需验算
三.水池局部抗浮验算
地下水位在底板以下 ,不需验算
四.荷载计算
(1)池内水压Pw= rw * H0 = 10 * 4.05 = 40.5 (KN/m^2)
(2)池外土压Pt：
池壁顶端Pt2 = [Pg + rt * (ht + h2)] * [Tan(45- φ/2) ^ 2]
= [42.6 + 18 * ( .7 + .18 )] * [Tan(45-30/2) ^ 2]
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= 19.4(KN/m^2)
池壁底端Pt1 = [Pg + rt * (ht + h2 + H0)] * [Tan(45- φ/2) ^ 2]
= [42.6 + 18 * ( .7 + .18 + 4.05 )] * [Tan(45-30/2) ^ 2]
= 43.77(KN/m^2)
池底荷载qD = Pg + (Fk1 + CB) / AR2
= 42.6 +(9. 112+1858.) / 234.3
= 49.78(KN/m^2)
五. 内力计算
(H边)池壁内力计算
H / H0 =12000 /4050=2.9
由于 H / H0 > 2
故按竖向单向板(挡土墙)计算池壁内力
1.池外(土、水)压力作用下池壁内力
Pt0 = Pt1 - Pt2=43.77 - 19.4= 24.37 (KN/m^2)
U = Pt2 / Pt1=19.4 /43.77=.44
V = (9 * U ^ 2 + 7 * U + 4) / 20) ^ 0.5=(9 * .44^ 2 + 7 *.44+ 4) / 20) ^ 0.5=.66
QA = [(11 * Pt2 + 4 * Pt1) * H0] / 40=[11 * 19.4 + 4 * 43.77) * 4.05 ] / 40=39.
Y0 = (V - U) * H0 / (1 - U)=(.66-.44) * 4050 / (1 -.44)=1.5
最大弯矩Mn1 = QA * Y0 - [Pt2 * (Y0 ^ 2)] / 2 - [(Pt0 * (Y0 ^ 3)] / (6 * H)
= 39. * 1.5 - [19.4* (1.5 ^ 2)] / 2 - [ 24.37 * (1.5 ^ 3)] / (6 * 12 )
= 35.5(KN-m)
底端弯矩Mn2 = - (7 * Pt2 + 8 * Pt1) * H0^2 / 120
= - (7 *19.4 + 8 * 43.77) * 4.05 ^2 / 120
= -66. (KN-m)
角隅最大弯矩Mj1 = -0.076 * Pt1 * H0 ^ 2
= -0.076 *43.77 * 4.05 ^ 2
= -24. (KN-m)
2.池内水压力作用下池壁内力
最大弯矩Mw1 = 0.0298 * Pw * H0 ^ 2
= 0.0298 * 40.5 * 4.05 ^ 2
= 19.7(KN-m)
最大弯矩位置，距底端 0.553 * H0 = 2.23965 (m)
底端弯矩Mw2 = - (Pw * H0 ^ 2) / 15
= - ( 40.5 * 4.05 ^ 2) / 15
= -44. (KN-m)
角隅最大弯矩Mj2 = -0.035 * Pw * H0 ^ 2
= -0.035 * 40.5 * 4.05 ^ 2
= -23. (KN-m)
由于B边池壁高度与H边相同,故计算从略，内力计算结果参见 H边池壁计算。

六.配筋计算
混凝土强度等级： C30 fc ＝ 14.33N/mm ft ＝ 1.43N/mm
钢筋强度设计值 fy ＝ 300N/mm Es ＝ 200000N/mm
由弯矩设计值 M 求配筋面积 As，池内无水时弯矩最大 M ＝ 66kN ·m
单位面积板截面尺寸 b×h ＝ 1000*300mm ho ＝ h - as ＝ 300-40 ＝ 260mm
1 相对界限受压区高度ξ b
ξb ＝β1 / [1 + fy / (Es * εcu)] ＝ 0.8/[1+300/(200000*0.0033)] ＝ 0.550
2 受压区高度 x ＝ ho - [ho ^ 2 - 2 * M / ( α1 * fc * b)] ^ 0.5
＝ 260- [260^2-2*66000000/(1*14.33*1000)]^0.5 ＝ 18mm
3 相对受压区高度ξ＝ x / ho ＝ 18/260 ＝0.071 ≤ ξb ＝ 0.550
4 纵向受拉钢筋 As ＝α1 * fc * b * x / fy ＝ 1*14.33*1000*18/300 ＝ 877mm
5 配筋率ρ ＝ As / (b * ho) ＝ 877/(1000*260) ＝ 0.34%
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最小配筋率ρmin ＝ Max{0.20%, 0.45ft/fy} ＝ Max{0.20%, 0.20%} ＝ 0.20%
As,min ＝b * h * ρ min ＝ 420mm
实配二级钢筋 14@150 As=1026 mm
七.裂缝计算
板的混凝土等级： C30
受拉区主筋为二级钢筋，直径 14mm，间距 150mm
MK=52.2KN-m ，混凝土保护层厚度： C=40mm；板厚： 250mm
ftk=2.01N/mm2；Es=200000N/mm2；h0=275mm
ATe=0.5bh； dEq=14.000mm
ρ Te ＝As/ATe=1026/125000=.006 取 PTe=.010
σ Sk ＝MK/(0.87 ×h0×As)=268.941
ψ ＝1.1－0.65fTk/ρ Te×σ Sk= .696 取ψ =.696
Wmax=2. 1×σSk(1.9C+0.08dEq/ρTe)/Es=. 19471mm
Wmax 小于 0.2，裂缝宽度满足要求！。