thiết kế cầu thang cho tòa nhà cao tầng

ĐạI HọC KIếN TRúC Hà NộI Đồ án tốt nghiệP Khoá 2002 2007 Phần 3: thiết kế cầu thang trục c tầng (Vị trí thang: tầng 7) Có cấu tạo kiến trúc : 2a 3340 1510 100 1510 cs dcn1 bt bt 1550 bcn cs 3600 3820 a dcn2 dct *Lựa chọn giải pháp kết cấu cầu thang : - Cầu thang có cốn thang : + Ưu điểm : Dùng để đỡ thang,lan can tay vịn Làm giảm chiều dày thang,có lợi kết cấu chịu lực.Độ cứng lớn nên giảm độ võng + Nhợc điểm : thi công phức tạp - Cầu thang cốn thang : + Ưu điểm : Dễ thi công,cấu tạo đơn giản + Nhợc điểm : Độ cứng nên độ võng lớn ,chiều dày thang lớn Căn vào kiến trúc em chọn giải pháp thiết kế cầu thang cốn thang I Chọn sơ kích th ớc phận cầu thang: - Bản thang chọn dày hb = 12cm Svth : lu minh hải - lớp 02x4 10 ĐạI HọC KIếN TRúC Hà NộI Đồ án tốt nghiệP Khoá 2002 2007 - Bản chiếu nghỉ chọn dày hb = 10cm - Dầm chiếu nghỉ ( Dcn1, Dcn2)chọn tiết diện bh = (2235) cm - Cong son CS có tiết diện : bxh = (22x35) cm Bậc thang cao hb = 15cm ; rộng bb = 30 (cm) Góc nghiêng thang so với phơng ngang () có tg = 1,8 = 0,5 3,6 = 26,5650 Kích thớc thang: + Chiều dài tính toán thang : l1= l ng cos = 3,6 = 4,025 m cos(26,565) + Chiều rộng tính toán thang : l2=1,51 m II Tính toán thang Tính cho thang có bề rộng lớn Do cầu thang cốn ta tính toán thang chịu lực theo phơng cạnh dài Cắt dải có bề rộng b = m theo phơng cạnh dài để tính toán Tải trọng tác dụng lên thang chi tiết bậc thang tl:1/10 Đá GRANITO dày 20mm Vữa láng dày 15 mm Bậc thang xây gạch Bêtông cốt thép dày 100 mm Vữa trát dày 15 mm - Lớp đá granito : (bb + hb ) g1 = 2500.0,02(0,15 + 0,3) n = bb2 + hb2 0,15 + 0,3 1,1 = 73,79(kG / m) - Lớp vữa lót : g2 = (bb + hb ) bb2 + hb2 n = 1800.0,02(0,15 + 0,3) 0,15 + 0,3 1,3 = 48,3(kG / m) - Lớp gạch xây : g3 = (bb hb ) b +h b b n = 1800.(0,15.0,3) 0,15 + 0,3 1,1 = 140,44(kG / m) - Lớp bê tông : g4 = 2500.0,12.1.1,1 = 330 kG/m - Lớp vữa trát : g5 = 1800.0,015.1.1,3 = 35,1 kG/m -Lan can tay vịn : 40 kG/m Svth : lu minh hải - lớp 02x4 11 ĐạI HọC KIếN TRúC Hà NộI Đồ án tốt nghiệP Khoá 2002 2007 Vậy ta có : gbtt = g1+g2+ g3+ g4+ g5 = 73,79 + 48,3 + 140,44 + 330 + 35,1 +40 = 667,63(kG/m) tc (g =596,9 kG/m) Tổng tải trọng tác dụng 1(m) bề rộng thang : 667,63 (kG/m) Phần tải trọng tác dụng vuông góc với mặt bản: gtt = 667,63 / cos = 667,63 0,894 = 746,43(kG/m) - Hoạt tải tác dụng lên thang (theo TCVN 2737-95) pt/c = 300 kG/m2 Tải tác dụng lên m bề rộng thang = n pt/c = 1,2.300 = 360 (kG/m) Vậy hoạt tải tác dụng vuông góc với mặt bản: ptt = ptt / cos = 360 / 0,894 = 402,7(kG/m) Tổng tải trọng tác dụng vuông góc mặt bản: qtt = gtt + ptt = 746,43 + 402,7 = 1149,1 (kG/m) Sơ đồ tính: Cắt dải theo phơng cạnh dài có bề rộng b = 1m để tính toán Bản thang đợc tính nh dầm đơn giản có liên kết hai đầu liên kết gối tựa, chịu tải trọng phân bố toàn dầm (hai gối tựa trùng với vị trí dầm chiếu tới dầm chiếu nghỉ).Cắt dải theo phơng cạnh dài có bề rộng b = 1m để tính toán gtt qtt Q Mmax 3600 25 40 Sơ đồ tính thang Nội lực tính toán Theo học kết cấu ta có: Mmax = q.l 1149,1.4,025 = = 2327 (kGm) 8 Svth : lu minh hải - lớp 02x4 12 ĐạI HọC KIếN TRúC Hà NộI Qmax = Đồ án tốt nghiệP Khoá 2002 2007 q.l 918,74.4,025 = = 2312 (kG) 2 Tính toán cốt thép cho thang Vật liệu làm thang: Bêtông mác 300, có Rn = 130kG/cm2, Rk = 10 kG/cm2 Thép AII có cờng độ tính toán Ra = Ra = 2800 kG/cm2 Giả thiết a = 1,5 cm h0 = h - a = 12 1,5 = 10,5 cm M 2327.10 = = 0,162 < A0 = 0,3 Ta có A = Rn.b.h02 130.100.10,5 = 0,5.(1 + 2.0,162 ) = 0,911 M 2327.10 = = 8,68 (cm2) Vậy Fa = Ra. h0 2800.0,933.10,5 Fa 8,68.100% Hàm lợng thép = b.h = 100.10,5 = 0,82% > àmin = 0,05% Dùng cốt thép AII, 12 có fa = 1,131 cm2 Khoảng cách thanh: u = b fa 100.1,131 = = 13,03 (cm) 8,68 Fa Khoảng cách chọn: u = 120 (mm) Vậy số 1,51 +1 = 14 0,12 Tơng tự cho thang lại ta có số thép cho 14 Theo phơng ngang bố trí cốt thép AI 10a200 4,025 Số đặt bằng: 0,2 +1 = 22 *Cốt mũ: Do trình tính toán ta bỏ qua giá trị mômen âm xuất hai đầu (do sơ đồ tính dầm đơn giản M = đầu dầm) Thép mũ đặt theo cấu tạo 10a200 kéo : kéo khỏi gối không l 4.025 = = 1,006m 4 lấy 100 mm III Tính chiếu nghỉ Bản chiếu nghỉ theo phơng cạnh ngắn kê lên dầm chiếu nghỉ DCN1và DCN2, theo phơng cạnh dài:2 cạnh kê lên dầm cong son CS Xét tỉ số theo phơng cạnh dài cạnh ngắn : l 3,34 = =2,511 > Ta tính toán chiếu nghỉ chịu lực theo phơng cạnh ngắn l1 1,33 Cắt dải có bề rộng b = m theo phơng cạnh ngắn (tính mặt phẳng bản) để tính toán Tải trọng tác dụng Svth : lu minh hải - lớp 02x4 13 ĐạI HọC KIếN TRúC Hà NộI Đồ án tốt nghiệP Khoá 2002 2007 Tĩnh tải chiếu nghỉ đợc thể bảng : STT Cấu tạo lớp qtc (kG/m2) n qtt (kG/m2) Granito dày 0,02 0,02.2500.1 Vữa lót dày 15mm 0,015.1800.1 Lớp bê tông dày 10cm 0,1.2500.1 Vữa trát dày 15mm 0,015.1800.1 Tổng cộng 354 400,2 - Hoạt tải tác dụng lên chiếu nghỉ (theo TCVN 2737-95) pt/c = 300 kG/m2 Tải tác dụng lên m bề rộng chiếu nghỉ = n pt/c = 1,2.300 = 360 (kG/m) Tổng tải trọng tính toán : qtt = gtt + ptt = 400,2 + 360 = 760,2 (kG/m) Sơ đồ tính: Bản chiếu nghỉ đợc tính nh dầm đơn giảm có liên kết hai đầu liên kết gối tựa, chịu tải trọng phân bố toàn dầm (hai gối tựa trùng với vị trí dầm chiếu nghỉ DCN1 DCN2) gtt 1550 M = ql Sơ đồ tính chiếu nghỉ Svth : lu minh hải - lớp 02x4 14 ĐạI HọC KIếN TRúC Hà NộI Đồ án tốt nghiệP Khoá 2002 2007 Nội lực tính toán Theo học kết cấu ta có: Mmax = q.l 760,2.1,55 = = 168,1 (kGm) 8 Qmax = q.l 760,2.1,55 = = 505,5 (kG) 2 Tính toán cốt thép cho chiếu nghỉ Vật liệu làm thang: Bêtông mác 300, có Rn = 130kG/cm2, Rk = 10 kG/cm2 Thép AI có cờng độ tính toán Ra = Ra = 2300 kG/cm2 Giả thiết a = 1,5 cm h0 = h - a = 10 1,5 = 8,5 cm M 168,1.10 = = 0,019 < A0 = 0,3 Ta có A = Rn.b.h02 130.100.8,5 = 0,5.(1 + 2.0,019 ) = 0,989 Vậy Fa = M 168,1.10 = = 0,87 (cm2) Ra. h0 2300.0,989.8,5 Fa 0,87.100% Hàm lợng thép = b.h = 100.8,5 = 0,102% > àmin = 0,05% Dùng cốt thép AI, có fa = 0,283 cm2 Khoảng cách thanh: u = b fa 100.0,283 = = 27,7(cm) 1,02 Fa Khoảng cách chọn: u = 200 (mm) ( theo cấu tạo ) Vậy số 3,34 +1 = 18 0,2 Vậy tổng số cốt thép bố trí cho chiếu nghỉ tầng là: 18 Theo phơng dọc bố trí cốt thép AI 6a300 1,33 Số đặt bằng: 0,3 +1 = *Cốt mũ: Do trình tính toán ta bỏ qua giá trị mômen âm xuất hai đầu (do sơ đồ tính dầm đơn giản M = đầu dầm) Thép mũ đặt theo cấu tạo 6a200 kéo dài khỏi gối phần kê lên dầm không kéo khỏi gối không l 1550 = = 353mm lấy 350mm 4 IV Tính dầm chiếu nghỉ 1(DCN1) Svth : lu minh hải - lớp 02x4 15 ĐạI HọC KIếN TRúC Hà NộI Đồ án tốt nghiệP Khoá 2002 2007 Dầm chiếu nghỉ có tiết diện chọn (22x35)cm ,2 đầu liên kết vào cột ,cao trình đỉnh dầm +1,800 tính từ cốt sàn tầng Đợc tính toán nội lực theo sơ đồ: + Sơ đồ 1:Xem đầu liên kết khớp Tính toán theo sơ đồ để đặt thép dới cho dầm + Sơ đồ 2: Xem đầu liên kết ngàm Tính toán theo sơ đồ để đặt thép cho dầm Sơ đồ tính nh hình vẽ : Chiều dài tính toán dầm : l = 4,2m Sơ đồ tính dầm chiếu nghỉ DCN1 Sơ đồ qtt 3340 qtt 3340 Sơ đồ Tải trọng tác dụng Tải trọng tác dụng lên DCN1 STT Các loại tải trọng Trọng lợng thân dầm 2500.0,22.0,35 Tải trọng từ thang truyền vào Tải trọng từ chiếu nghỉ truyền vào 0,5.(390+400,2).1,44 Vữa trát dày 15mm 0,015.1800.(0,3+0,3- 0,1+2.0,22) Tổng cộng qtc (kG/m) n qtt (kG/m) 1815,35 2629 Xác định nội lực * Mmax(+) = ql 2629.3,34 = = 3666 kGm 8 Svth : lu minh hải - lớp 02x4 16 ĐạI HọC KIếN TRúC Hà NộI Q= Đồ án tốt nghiệP Khoá 2002 2007 ql 2629.3,34 = =4390 kG 2 ql 2629.3,34 = = 2444 kGm 12 12 ql 2629.3,34 Q= = =4390 kG 2 *Mmax(-) = 3.Tính toán cốt thép : Giả sử a = cm, cốt thép AII có Ra = Ra= 2800 kG/cm2 h0 = 35 - = 32 (cm) * Tính thép dới : M 3666.10 = = 0,125 < A0 = 0,412 A= Rn.b.h02 130.22.32 = 0,5 (1 + 2.0,125 ) = 0,933 M 3666.10 = = 4.385 (cm2): Chọn thép 218 có Fa = 5,09 cm2 Fa = Ra. h0 2800.0,933.32 *Tính thép : M 2444.10 = = 0,084 < A0 = 0,412 A= Rn.b.h02 130.22.32 = 0,5 (1 + 2.0,084 ) = 0,956 M 2444.10 = = 2,853 (cm2) Fa = Ra. h0 2800.0,956.32 Chọn thép 216 có Fa 4,02 cm2 àt = Fa = (5,09 + 4,02).100% = 1,29% b.h0 22.32 > àmin = 0,1% - Kiểm tra khả chịu cắt bêtông theo công thức: k1 Rk b h0 = 0,6 10 22 32 = 4412 kG > Qmax = 4390 kG Vậy bê tông đủ khả chịu cắt Đặt cốt đai theo cấu tạo : 0,5h = 0,5.35 = 16,5cm 15cm u uct = Vậy chọn cốt đai thép AI nhánh 8,a150 hợp lý V Tính dầm chiếu nghỉ DCN2: Dầm chiếu nghỉ có tiết diện chọn (22x35) cm,2 đầu kê lên sờn tờng 220 Chiều dài tính toán dầm DCN2 : l = 3,34 m Svth : lu minh hải - lớp 02x4 17 ĐạI HọC KIếN TRúC Hà NộI Đồ án tốt nghiệP Khoá 2002 2007 qtt 3340 Sơ đồ tính dầm chiếu nghỉ DCN2 1.Tải trọng tác dụng: Tải trọng tác dụng lên DCN2 STT Các loại tải trọng qtc (KG/m) Trọng lợng thân dầm 2500.0,22.0,35 Tải trọng từ chiếu nghỉ truyền vào 0,5.(390+400,2).1,44 Vữa trát dày 15mm 0,015.1800.(0,3+0,3-0,1+2.0,22 ) Tổng cộng Nội lực: n qtt (KG/m) 813,69 ql 813,69.3,34 = = 1134,67 kGm 8 ql 813,69.3,34 Q= = =1359 kG 2 * Mmax(+) = 3.Tính toán cốt thép : Giả sử a = cm, cốt thép AII có Ra = Ra= 2800 kG/cm2 h0 = 35 - = 32 (cm) A= M 1134,67.10 = = 0,0388 < A0 = 0,412 Rn.b.h02 130.22.32 = 0,5 (1 + 2.0,0388 ) = 0,98 M 1134,67.10 = = 1,292 (cm2) Fa = Ra. h0 2800.0,98.32 Chọn thép 214 có Fa = 3,08 cm2 Chọn thép cấu tạo: 214 có Fa = 3,08 cm2 àt = Fa = (3,08 + 3,08).100% = 0,875% > b.h0 22.32 = 0,1% - Kiểm tra khả chịu cắt bêtông theo công thức: k1 Rk b h0 = 0,6 10 22 32 = 4224 kG > Qmax = 1359 kG Svth : lu minh hải - lớp 02x4 18 ĐạI HọC KIếN TRúC Hà NộI Đồ án tốt nghiệP Khoá 2002 2007 Vậy bê tông đủ khả chịu cắt Đặt cốt đai theo cấu tạo : 0,5h = 0,5.35 = 16,5cm 15cm u uct = Vậy chọn cốt đai thép AI nhánh 8,a150 hợp lý VI Tính dầm cong son cs: Dầm CS có tiết diện chọn (22x35) cm,ngàm vào cột Chiều dài tính toán dầm DCN2 : l = 1,33m P gtt 1550 Sơ đồ tính dầm cong son CS 1.TảI trọng tác dụng STT Các loại tải trọng Trọng lợng thân cong son 2500.0,22.0,35 Tải trọng từ chiếu nghỉ truyền vào 0,5.(390+400,2).2,1 Vữa trát dày 15mm 0,015.1800.(0,3+0,3-0,1+2.0,22) Tổng cộng qtc (KG/m) n qtt (KG/m) 1074,45 TảI trọng tập trung từ dầm chiều nghỉ DCN2 : P = 1359 kG 2.Nội lực : ql 1074,45.1,55 + Pl = + 1359.1,55 = 2757,8 kGm 2 Q = ql + Pl = 1074,45.1,55 + 1359.1,55 = 3386 kG Mmax = 3.Tính toán cốt thép : Giả sử a = cm, cốt thép AII có Ra = Ra= 2800 kG/cm2 h0 = 35 - = 32 (cm) Svth : lu minh hải - lớp 02x4 19 ĐạI HọC KIếN TRúC Hà NộI A= Đồ án tốt nghiệP Khoá 2002 2007 M 2757,8.10 = = 0,094 < A0 = 0,412 Rn.b.h02 130.22.32 = 0,5 (1 + 2.0,094 ) = 0,95 M 2757,8.10 = = 3,34 (cm2) Fa = Ra. h0 2800.0,95.32 Chọn thép 314 có Fa = 4,62 cm2 àt = Fa 4,62.100% = = 0,656% > àmin = 0,1% bho 22.32 Cốt thép cấu tạo : 214 - Kiểm tra khả chịu cắt bêtông theo công thức: k1 Rk b h0 = 0,6 10 22 32 = 4224 kG > Qmax = 3386 kG Vậy bê tông đủ khả chịu cắt Đặt cốt đai theo cấu tạo : 0,5h = 0,5.35 = 16,5cm 15cm u uct = Vậy chọn cốt đai thép AI nhánh 8,a150 hợp lý Svth : lu minh hải - lớp 02x4 20