thiết kế nhà 5 tầng cao 20,5m( ký túc xá trường C.Đ.X.D- Tuy Hòa ), chương 8 potx

Chng 8: tính toán cầu thang bộ =====&&&===== I. đặc điểm cấu tạo, kết cấu và kiến trúc của cầu thang bộ. - Đây là cầu thang bộ chính, dùng để giải quyết giao thông theo ph-ơng đứng cho công trình giữa các tầng nhà. Cầu thang thuộc loại cầu thang 2 đợt có cốn thang đ-ợc đổ bằng bê tông cốt thép tại chỗ, bậc thang đ-ợc xây bằng gạch đặc, trên bậc thang và chiếu tới đều đ-ợc mài bằng đá Granitô. Lan can cầu thang đ-ợc làm bằng thép INOX tay vịn bằng gỗ. - Tại tầng 4 : Tổng số bậc cầu thang là: 24 bậc, kích th-ớc bậc cao h = 15cm, rộng b = 30cm. - Cầu thang là một kết cấu l-u thông theo ph-ơng đứng và chịu tải trọng động của ng-ời. Khi thiết kế ngoài yêu cầu về cấu tạo, kiến trúc phải chọn kích th-ớc các dầm, bản sao cho khống chế đ-ợc độ võng của kết cấu và đáp ứng đ-ợc mọi yêu cầu của ng-ời sử dụng. * Mặt bằng kết cấu cầu thang : c d 3 4 d c II. tính toán cầu thang tầng 4 . 1. Lựa chọn tiết diện . a/ Chọn chiều dày bản thang. - Chiều dày bản thang đ-ợc xác định theo công thức : L m D h b . Trong đó : D = 0,8 ữ 1,4 : Là hệ số phụ thuộc vào tải trọng lấy D = 1,3 m = 30 ữ 35 : Với bản loại dầm lấy m = 30 L = 1,9 + 2 1.0 = 1,95m : Chiều dài tính toán bản. cmL m D h b 45.8195. 30 3,1 . Chọn h b = 10 cm. Chọn chiều dày cho tất cả các bản thang là : 10 cm b/ Cốn thang. - Chọn tiết diện cốn thang : b x h = 100 x 350mm. c/ Dầm chiếu nghỉ, dầm chiếu tới. - Sơ bộ chọn b x h = 220 x 300mm. - Các bản xung quanh trục 3 và 4 đều đ-ợc kê lên t-ờng. 2. Vật liệu tính toán. - Tất cả các các bộ phận của kết cấu đều dùng. + Bê tông mác 250 có R n = 110kG/cm 2 ; R k = 8,8 kG/cm 2 . + Cốt thép dùng : - Với < 10 dùng nhóm AI có R a = 2300 kG/cm 2 - Với 10 dùng nhóm AII có R a = 2800 kG/cm 2 . - Tất cả các loại tải trọng và hoạt tải đều lấy theo TCVN 2737- 1995. 3. Tính toán bản thang. a/ Sơ đồ kết cấu. - Theo sơ đồ kết cấu bản thang đ-ợc kê lên t-ờng và cốn thang theo ph-ơng cạnh ngắn, theo ph-ơng cạnh dài đ-ợc kê lên dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới. - Chiều dài tính toán của bản thang : mL b 953,38,152,3 22 - Xét tỷ số 2 cạnh: 203,2 95,1 953,3 1 2 L L Bản làm việc theo ph-ơng cạnh ngắn. b/ Sơ đồ tính toán. q c/ Xác định tải trọng. * Tĩnh tải : - Từ các lớp cấu tạo bản thang ta lập bảng tải trọng tác dụng lên bản thang nh- sau: + Các lớp cấu tạo bản thang: - Mặt bậc mài granito dày 1,5cm . - Vữa lót dày 2,0cm. - Bậc xây gạch. - Bản thang B.T.C.T dày 10cm. - Vữa trát dày 1,5cm. Bảng tải trọng tác dụng lên bản thang STT Các lớp cấu tạo Chiều dày(m) (kG/m 3 ) Hệ số v-ợt tải (n) Tải trọng tính toán g tt (kG/m 2 ) 1 - Lớp đá mài Granito dày 1,5cm. cm0,230.5,115.5,1. 3015 1 22 0,02 2000 1,1 44 2 - Lớp vữa XM lót dày 2cm. cm7,230.215.2. 3015 1 22 0,027 1600 1,3 56,2 3 - Gạch xây bậc thang cm7,630.15 2 1 . 3015 1 22 0,067 1800 1,1 132,6 4 - Bản thang B.T.C.T dày 10 cm. 0,1 2500 1,1 275 5 - Vữa XM trát dày 1,5cm. 0,015 1600 1,3 31,2 Cộng 539 * Hoạt tải : - Hoạt tải phân bố đều trên cầu thang lấy theo TCVN2737-1995. P tc = 300 Kg/m 2 P tt = P tc . n = 300.1,2 = 360 kG/m 2 + Tổng tải trọng tác dụng lên đan thang theo ph-ơng thẳng đứng: q = g tt + P tt = 539 + 360 = 899 kG/m 2 + Tải trọng tác dụng đ-ợc qui về tác dụng vuông góc với đan thang. Cos = 89,0 953,3 52,3 q b = q.Cos = 899.0,89 = 800,11 kG/m 2 + Nhịp tính toán : L tt = 1,95m. - Do bản là bản loại dầm ta cắt một dải bản rộng 1m theo ph-ơng song song cạnh ngắn để tính toán : q b =800,11. 1m = 800,11 kG/m. d/ Tính nội lực và cốt thép . - Theo sơ đồ tính toán cắt 1 dải bản rộng 1m theo ph-ơng cạnh ngắn coi bản làm việc nh- một dầm đơn giản. M Ta có : ).(3,380 8 95,1.11,800 8 . 2 2 max mkG Lq M b * Tính cốt thép : - Giả thiết : a = 1,5 cm h o = h - a = 10 - 1,5 = 8,5 cm. 428,0058,0 5,8.100.110 100.3,380 0 22 0 A hbR M A n Ta có : 97,0)058,0.211.(5,0)211.(5,0 A - Diện tích cốt thép : )(005,2 5,8.97,0.2300 100.3,380 2 0 cm hR M F a a - Tính : %1,0%23,0100. 5,8.100 005,2 min Thỏa mãn. Từ F a = 2,005 chọn : 6a140 có F a = 2,02 cm 2 . Bố trí thép chịu lực theo ph-ơng cạnh ngắn. - Đặt thép cấu tạo theo ph-ơng cạnh dài chọn : 6a200 thỏa mãn > 36 và F ct = 6 . 0,283 > 20% . F a = 0,2.2,36 <=> 1,698 > 0,472. Đặt thép theo cấu tạo 3 6 dọc cốn và t-ờng của bản thang. *Bố trí thép bản thang: 6a200 3 6 2 6a200 3 6a140 1 6a200 2 4 4. Tính toán cốn thang . a/ Sơ đồ tính toán và tải trọng tính toán tác dụng lên cốn thang. - Để thiên về an toàn khi đặt thép ở gối ta coi cốn thang là một dầm đ-ợc liên kết ngàm ở hai đầu, khi tính thép giữa nhịp ta xem cốn nh- một dầm đơn giản liên kết hai đầu khớp. * Sơ đồ tính toán cốn thang: + Nhịp tính toán : .953,38,152,3 22 mL n - Sơ bộ tiết diện cốn : b x h = 100 x 300 (mm) Tải trọng tác dụng lên cốn : - Trọng l-ợng bản thân : g bt 1 = 0,1.0,30.2500.1,1 = 82,5 kG/m. - Lớp vữa trát cốn : g 2 = 0,015.2.(0,1+ 0,30).1600.1,3 = 24,96 kG/m. - Lan can tay vịn : g 3 tc = 30 kG/m g 3 = 30.1,1 = 33 kG/m. -Tải trọng do tĩnh tải và hoạt tải bản thang truyền vào : g 4.bthang = )/(525,876 2 95,1.899 mkG + Tổng tĩnh tải và hoạt tải tác dụng lên cốn : q = g 1 + g 2 + g 3 + g 4 = 82,5 + 24,96 + 33 + 876,525 = 1016,985 kG/m. + Tải trọng tác dụng vuông góc với cốn thang : q tt = 1016,985. Cos =1016,985. 0,89 = 905,12 kG/m b/ Xác định nội lực. + Mô men giữa nhịp : ).(94,1767 8 953,3.12,905 8 . 22 max mkG lq M tt + Lực cắt lớn nhất : )(97,1788 2 953,3.12,905 2 . max KG Lq Q tt + Phản lực gối tựa : )(07,2010 2 953,3.985,1016 2 . KG Lq RR x BA c/ Tính toán cốt thép. Tính cốt thép dọc chịu lực: + Sử dụng bê tông mác 250 có R n = 110 kG/cm 2 + Thép nhóm AII có R a = R a = 2800 kG/cm 2 o = 0,62 ; A o = 0,428. - Chọn : a = 2,5cm h o = h - a =30 - 2,5 = 27,5cm - áp dụng công thức : 0 hR M F a a - Tính : 428,026,0 5,27.10.110 100.94,1767 0 22 0 A hbR M A n 846,0)26,0.211.(5,0).211.(5,0 A Ta có : )(71,2 5,27.846,0.2800 100.94,1767 2 CmF a - Kiểm tra hàm l-ợng cốt thép : %05,0%803,0100. 5,27.10 21,2 100. . min 0 hb F a Chọn thép : 120 có F a = 3,14 cm 2 Chọn thép cấu tạo : 116 có F a = 2,011cm 2 Tính cốt đai : * Kiểm tra điều kiện hạn chế : Q k o .R n .b.h o Trong đó : k o = 0,35 đối với mác bê tông từ 400 trở xuống. Q = 1788,79 kG 0,35.90.10.27,5 = 8662,5 kG Thỏa mãn điều kiện * Kiểm tra điều kiện chống cắt : Q k 1 .R k .b.h o Trong đó : k 1 = 0,6 đối với dầm, R k = 8,8 kG/cm 2 với bê tông mác 250. Có : k 1 .R k .b.h o = 0,6.8,8.10.27,5 = 1237,5 kG. Ta thấy : Q max = 1788,79 Kg > 1237,5 Kg. Lúc này bê tông không đủ chịu cắt, do vậy phải tính cốt đai cho dầm. - Lực cốt đai phải chịu. )/(05,7 5,27.10.8,8.8 79,1788 8 2 2 2 0 2 cmkG hbR Q q k d - Chọn đai 6 có f d = 0,283 cm 2 , n đ = 1. Thép AI có R ađ = 1800 kG/cm 2 . )(25,72 05,7 283,0.1.1800 cm q fnR U d ddad tt - Khoảng cách cực đại giữa hai cốt đai. )(56,47 79,1788 5,27.10.8,8.5,1 5,1 2 2 0 max Cm Q hbR U k Tính U ct : Thỏa mãn điều kiện + U ct < U tt và U max + U ct )(15 2 30 2 cm h và U = 15 cm. Chọn 6 có U = 15 cm, đ-ợc bối trí tại )(1003,395. 4 1 . 4 1 CmL . - Tại giữa nhịp bố trí: U ct )(5,2230. 4 3 . 4 3 Cmh và 50 Cm.Chọn 6 có U = 20cm. * Kiểm tra điều kiện cốt xiên : Ta có: )(47,25 20 283,0.1.1800 cm U fnR q bt d ddad tt d ).(56,339947,25.5,27.10.8,8.8 8 22 KGqhbRQ dkdb Ta thấy : Q đb = 3399,56 kG > Q max = 1788,79 kG. Vậy bê tông và cốt đai đã đủ khả năng chống cắt, ta không cần phải tính cốt xiên. *Bố trí thép cho cốn thang: 5 5 6a150 11 6a200 11 20 9 16 10 6a150 11 16 10 6a150 11 20 9 . đ ng cho c ng trình giữa c c tầng nhà. C u thang thu c loại c u thang 2 đ t c c n thang đ- c đ bằng bê tông c t thép tại chỗ, b c thang đ- c x y bằng gạch đ c, trên b c thang và chiếu tới đ u. hai c t đai. ) (56 ,47 79,1 788 5, 27.10 .8, 8 .5, 1 5, 1 2 2 0 max Cm Q hbR U k Tính U ct : Thỏa mãn điều kiện + U ct < U tt và U max + U ct )( 15 2 30 2 cm h và U = 15 cm. Chọn 6 c U = 15 cm,. 0,6 .8, 8.10.27 ,5 = 1237 ,5 kG. Ta thấy : Q max = 1 788 ,79 Kg > 1237 ,5 Kg. L c này bê tông không đ chịu c t, do vậy phải tính c t đai cho dầm. - L c cốt đai phải chịu. )/( 05, 7 5, 27.10 .8, 8 .8 79,1 788