Tính toán thiết kế cầu thang

CHƯƠNG 3: 3.1 TÍNH TỐN THIẾT KẾ CẦU THANG Mặt cầu thang Hình 3.1 Mặt cầu thang tầng điển hình Cầu thang tầng điển hình cầu thang dạng hai vế với cấu tạo sau: Vế thang có 25 bậc thang, bào gồm vế thang, vế có 12 bậc thang, vế có 12 bậc thang, vế có 13 bậc thang, kích thước bậc có kích thước sau: L × H = 300 × 150 mm Sử dụng kết cấu cầu thang dạng chịu lực để tính tốn thiết kế 3.2 Chọn sơ kích thước  Chọn sơ chiều dày thang: 150 mm  Chọn sơ kích thước dầm cầu thang (dầm chiếu nghỉ): L0 5800   446(mm) 10  13 13 h 400 b   200(mm) 23 h 3.3  Chọn h×b=400×200(mm) Tải trọng  Xác định góc nghiêng thang  = 26o 56’ → cos = 0.894 3.3.1 Tĩnh tải Tĩnh tải cầu thang bao gồm tải trọng lớp cấu tạo Cấu tạo cầu thang hình: Hình 3.2 Các lớp cấu tạo cầu thang Bảng Error! No text of specified style in document 1: Tĩnh tải chiếu tới Trọng lượng Hệ số Tĩnh tải tiêu Bề dày riêng tiêu độ tin Cấu tạo sàn thường chuẩn chuẩn cậy m kN/m kN/m Gạch ceramic 0.010 20 0.20 1.2 Lớp vữa lót 0.020 18 0.36 1.3 Bản BTCT 0.150 25 3.75 1.1 Lớp vữa trát trần 0.015 18 0.27 1.3 Tổng Tĩnh tải tính tốn kN/m2 0.240 0.468 4.125 0.351 5.52  Đối với thang nghiêng Bảng Error! No text of specified style in document 2: Chiều dày tương đương của lớp cấu tạo Chiều dày lớp đá hoa cương Chiều dày lớp vữa xi măng Chiều dày lớp Phương ngang δi m 0.02 Phương nghiêng td  (lb  h b )i cos  lb m 0.0274 Phương ngang δi Phương nghiêng td  (lb  h b )i cos  lb m 0.02 bậc thang gạch theo phương nghiêng m 0.0274 Bảng Error! No text of specified style in document 3: Tĩnh tải thang Chiều Hệ số Bề rộng Trọng lượng dày lớp STT Cấu tạo vượt tải riêng γi δi ni m m kN/m3 Đá hoa cương 1.2 0.0274 24 Vữa lót xi măng 1.3 0.0274 18 Bậc thang 1.3 0.0740 18 Bản BTCT 1.1 0.1500 25 Vữa trát xi măng 1.3 0.0150 18 Tổng trọng lượng theo phương đứng qđứng Tổng trọng lượng phương đứng có kể đến lan can: 0.27 kN/m 3.3.2 Hoạt tải  Đối với chiếu nghỉ: m 0.074 Trọng lượng gbt kN/m 0.789 0.641 1.732 4.125 0.351 7.638 7.908 p  n  p tc  1m  1.2    3.6 kN/m  Đối với thang nghiêng: p  n  p tc  1m  cos   1.2   1 0.87  3.132 kN/m 3.3.3 Tổng tải trọng Bảng Error! No text of specified style in document 4: Tổng tải trọng tính tốn Tĩnh tải tính Hoạt tải tính Tổng tải trọng tính tt tt STT Loại toán g toán p toán qtt = gtt + ptt (kN/m) (kN/m) (kN/m) Bản thang 7.908 3.132 11.04 Bản chiếu tới 5.52 3.6 9.12 3.4 Sơ đồ tính nội lực h 400  2.67   Chọn sơ đồ tính hai đầu khớp hình  d  hb 150 Hình 3.3: Sơ đồ tính cầu thang Hình 3.4: Tải trọng tác động vào vế thang Hình 3.5: Biểu đồ momen vế thang Hình 3.6: Phản lực gối  Phân phối lại momen gối nhịp: Mg = 0.4×48.08=19.23 (kN.m) Mn = 0.7×48.08= 33.66 (kN.m) 3.5 Tính toán thiết kế thang  Vật liệu sử dụng  Bê tông: B25 → Rb = 14.5 Mpa, Rbt = 14.5 Mpa, b = 1.00  Cốt thép: AI → Rs= 225 Mpa, α R=0.439, ξR=0.651  Cốt thép: AIII → Rs= 365 Mpa, α R=0.421, ξR=0.604  Tính tốn cốt thép  Trình tự tính tốn sau: αm = ξγ R bh M , ξ = 1- 1-2α m , As = b b o , m  R ,   R γ b R b bh o Rs Chọn lớp bê tông bảo vệ a = 15 mm ta giả thiết a = 20 mm Với: b = 1000 mm; ho = 150 - 20 = 130 mm Hàm lượng thép: μ =0.1 % , μmax =2.4%  Kết tính tốn cốt thép theo bảng sau: Bảng Error! No text of specified style in document 5: Kết tính tốn cốt thép cầu thang Kí hiệu M (KN.m) m  As (cm2) μ (%) Bố trí Asbt (cm2 ) Nhịp Mn 33.66 0.13736 0.1484 7.5622 0.5894 Ø12a150 7.54 Gối Mg 19.23 0.07847 0.0818 6.8548 0.5273 Ø10a110 7.14 3.6 Tính toán thiết kế dầm cầu thang (dầm chiếu nghỉ) 3.6.1 Tải trọng tác động vào dầm chiếu nghỉ Tải trọng thang truyền vào: q1 =30.05 (kN) Tải trọng tường: q2  n  bt  h   t  1.2  0.2  3.5 1.8  1.5(kN / m) Tải trọng thân : q3 = 0.2×0.2×1.1×25=1.1 (kN/m) Tổng tải trọng tác dụng: q=30.05+1.5+1.1=32.65(kN/m) 3.6.2 Sơ đồ tính nội lực dầm chiếu nghỉ Hình 3.7: Sơ đồ tải trọng Hình 3.8: Momen dầm chiếu nghỉ Hình 3.9 lực cắt dầm chiếu nghỉ 3.6.3 Tính toán thép  Thép dọc Vật liệu: thép AIII, thép AI, bê tông B25 Chọn a=30(mm) => h0 = 400-30=370(mm) αm = ξγ R bh M , ξ = 1- 1-2α m , As = b b o , m  R ,   R γ b R b bh o Rs Hàm lượng thép: μ =0.1 % , μmax =2.4%  Kết tính tốn cốt thép theo bảng sau: Bảng Error! No text of specified style in document 5: Kết tính tốn cốt thép dầm chíu nghỉ Kí hiệu M (KN.m) m  As (cm2) μ (%) Bố trí Asbt (cm2 ) Nhịp Mn 21.77 0.05483 0.0564 1.6588 0.2242 2Ø12 2.26 Gối Mg 43.53 0.10964 0.1164 3.4225 0.4625 2Ø16 4.02  Cốt đai Chọn côt thép làm cốt dai: dws=6, số nhánh n=2, Rsw=175Mpa, chọn khoảng cách cốt đai s=200 mm: A 28.3 qsw  Rsw n w  175    49.48 s 200 Khả chịu cắt cốt đai bê tông: Qwb  b 2 b Rbt bh02 qsw  1.05 103  0.2  0.372  49.48  37.7kN < Q Kiểm tra điều kiện: b   0.01 b Rb   0.01114.5  0.855 w1   Es nAw 20 104  28.3  1  1 Eb bs 30 103 200  200 Q  65.3kN  0.3bw1 b Rbbh  101.83kN Vậy cốt đai bố trí đủ khả chịu cắt ...3.3.1 Tĩnh tải Tĩnh tải cầu thang bao gồm tải trọng lớp cấu tạo Cấu tạo cầu thang hình: Hình 3.2 Các lớp cấu tạo cầu thang Bảng Error! No text of specified style in document... động vào vế thang Hình 3.5: Biểu đồ momen vế thang Hình 3.6: Phản lực gối  Phân phối lại momen gối nhịp: Mg = 0.4×48.08=19.23 (kN.m) Mn = 0.7×48.08= 33.66 (kN.m) 3.5 Tính tốn thiết kế thang  Vật... (kN/m) (kN/m) Bản thang 7.908 3.132 11.04 Bản chiếu tới 5.52 3.6 9.12 3.4 Sơ đồ tính nội lực h 400  2.67   Chọn sơ đồ tính hai đầu khớp hình  d  hb 150 Hình 3.3: Sơ đồ tính cầu thang Hình 3.4: