Cầu thang 3 vế gấp khúc vuông hình chữ U dạng dầm HVH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÁCH SẠN HÙNG VƯƠNG – QUẢNG NGÃI §3 TÍNH CẦU THANG Cầu thang vế, thang thuộc loại dầm bêtông cốt thép đổ tồn khối,bậc xây gạch Mặt cầu thang hình vẽ 3.1 2400 1500 1400 1200 1400 H 3.1: Mặt cầu thang I TÍNH TỐN BẢN THANG: Sơ đồ cấu tạo cầu thang: - Lớp đá mài granito dày 10 mm Lớp vữa lót dày 20 mm Bậc xây gạch thẻ Bản BTCT dày 80 mm Lớp vữa trát dày 15 mm Xác định tải trọng: Gọi  góc nghiêng thang so với phương ngang  = artg 150 = 26,57 => cosα = 0,894 300 Dựa vào cấu tạo kích thước cầu thang ta xác định tải trọng tác dụng lên cầu thang a Bản thang : +Tĩnh tải : SVTH: HUỲNH VĂN HOÀI – LỚP T13XDD2 Trang: 55 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÁCH SẠN HÙNG VƯƠNG – QUẢNG NGÃI - Lớp đá mài Granitô dày 10 (mm) g1 = (h + b).  n h +b 2 = (0,3 + 0,15).20000.0,01.1,2 0,3 + 0,15 2 = 322 (N/m2) - Lớp vữa lót dày 20 (mm) : g2 = (0,3 + 0,15).18000.0,02.1,3 0,3 + 0,15 2 = 628 (N/m2) - Lớp gạch thẻ 150x300 (mm) : g3 = 0,3.0,15.18000.1,1 0,3 + 0,15 2 = 1328,2 (N/m2) - Bản BTCT dày 80 (mm) : g = 25000 0,08  1,1 = 2200 (N/m2) - Lớp vữa trát dày 15 (mm): g = 18000.0,015.1,3 = 351 (N/m2) Tổng tĩnh tải tác dụng lên thang gtt = 322 + 628 + 1328,2 + 2200 + 351 = 4829,2 (N/m2) + Hoạt tải : Theo TCVN 2737 - 1995, hoạt tải cầu thang dành cho khách sạn ptc = 4000 (N/m2) Hoạt tải tính tốn : ptt = 4000.1,2 = 4800 (N/m2) * Tải trọng toàn phần theo phương thẳng đứng : qbt = gtt + p.cos = 4829,2 + 4800.0,894 = 9120,4 (N/m2) * Tải trọng tồn phần theo phương vng góc với thang: qt = qbt.cosα = 9120,4.0,894 = 8153,6 (N/m2) b Bản chiếu nghỉ : + Tĩnh tải : - Lớp đá mài Granitô dày 10 (mm): g1 = 20000.0,01.1,2 = 240 (N/m2) - Lớp vữa lót dày 20 (mm) : g = 18000.0,02.1,3 = 468 (N/m2) - Bản BTCT dày 80 (mm): g = 2500.0,08.1,1 = 2200 (N/m2) - Lớp vữa trát dày 15 (mm): g = 18000.0,015.1,3 = 351 (N/m2) SVTH: HUỲNH VĂN HOÀI – LỚP T13XDD2 Trang: 56 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÁCH SẠN HÙNG VƯƠNG – QUẢNG NGÃI Tổng tĩnh tải tác dụng lên thang g = 240 + 468 + 2200 + 351 = 3259 (N/m2) + Hoạt tải : ptc = 4000 (N/m2) Hoạt tải tính tốn : ptt = 4000.1,2 = 4800 (N/m2) * Tải trọng toàn phần tác dụng lên chiếu nghỉ: qcn = g + p = 3259 + 4800 = 8059 (N/m2) Xác định nội lực tính tốn cốt thép : a Bản thang BT1 BT2: l + Sơ đồ tính tốn: Kích thước thang : l1 = 1,4 (m) l2 = l 2,4 2,4 = = 2,68 (m) cos 0,894 H 3.3: Sơ đồ tính thang BT1 BT2 => l 2,68 = = 1,914  => tính tốn theo kê cạnh Sơ đồ làm việc l1 1,4 hình 3.3 + Tính nội lực: M1, MI, MI’ : Dùng để tính cốt thép đặt dọc cạnh ngắn • M2, MII, MII’: Dùng để tính cốt thép đặt dọc cạnh dài l l • l l H 3.4: Sơ đồ tính nội lực thang BT1, BT2 Trong đó: M1 = α1 (g + p).l1.l2 MI = -β1 (g + p).l1.l2 (hoặc MI’) M2 = α2 (g + p).l1.l2 MII = -β2 (g + p).l1.l2 (hoặc MII’) Kết tính tốn nội lực bảng 3.1 SVTH: HUỲNH VĂN HOÀI – LỚP T13XDD2 Trang: 57 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÁCH SẠN HÙNG VƯƠNG – QUẢNG NGÃI + Tính cốt thép:chọn a = 1,5 cm => chiều cao làm việc : h0 = – 1,5 = 6,5 (cm) - Xác định mvà  : M Rb b.h02 m = Kiểm tra điều kiện:  m   R = R(1 - 0,5R) (  = 0,5 + − 2 m ) - Tính As: As = M Rs  h0 => Chọn đường kính d cốt thép => Diện tích tiết diện cốt thép chọn as => Asch - Kiểm tra hàm lượng cốt thép : min % <  % = 100 Ach s <  max % nằm khoảng hợp lý từ 0,3%  0,9 % b.h0 - Kết thể bảng 3.1 b.Bản chiếu nghỉ:(BCN) + Sơ đồ tính tốn: Bản chiếu nghỉ cầu thang vế có dạng gãy khúc, đổ tồn khối cốt thép bố trí liên tục nên với kích thước xác định sau: l1 = 1,5 (m) l2 = 2.1,4 + 1,2 + 0,6 = 4,14 (m) Xét tỷ số: l 4,14 = = 2,76 > nên loại dầm l1 1,5 + Tính nội lực: Tải trọng tác dụng lên chiếu nghỉ : q = max (qt, qcn) = 8153,6 (N/m2) Cắt dải có bề rộng 1m theo phương cạnh ngắn để tính tốn Sơ đồ tính dầm đơn giản đầu ngàm đầu khớp: SVTH: HUỲNH VĂN HOÀI – LỚP T13XDD2 Trang: 58 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÁCH SẠN HÙNG VƯƠNG – QUẢNG NGÃI 1500 H 3.5 : Sơ đồ tính tốn chiếu nghỉ + Tính cốt thép: Giả thiết a = 1,5 cm => h0 = – 1,5 = 6,5 (cm) - Xác định mvà  : m = M Rb b.h02 Kiểm tra điều kiện:  m   R = R(1 - 0,5R) (  = 0,5 + − 2 m ) - Tính As: As = M Rs  h0 => Chọn đường kính d cốt thép => Diện tích cốt thép chọn Asch ≥ As - Kiểm tra hàm lượng cốt thép : 100 As min % <  % = b.h0 ch <  max % nằm khoảng hợp lý từ 0,3%  0,9 % - Kết thể bảng 3.1 SVTH: HUỲNH VĂN HOÀI – LỚP T13XDD2 Trang: 59 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÁCH SẠN HÙNG VƯƠNG – QUẢNG NGÃI SVTH: HUỲNH VĂN HOÀI – LỚP T13XDD2 Trang: 60 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÁCH SẠN HÙNG VƯƠNG – QUẢNG NGÃI II TÍNH CỐN THANG CT1, CT2: Sơ đồ tính tốn: Sơ đồ tính cốn thang CT1 CT2 dầm đơn giản đầu liên kết khớp Xác định tải trọng: + Chọn tiết diện cốn thang: - Chiều dài tính tốn cốn CT1,CT2: l = - Chiều cao tiết diện dầm: h = (  - Bề rộng dầm: b = (0,3÷0,5).h 2,4 2,4 = = 2,68 (m) cos 0,894 ).l => chọn h = 300 (mm) 20 => chọn b = 100 (mm) + Xác định tải trọng: - Trọng lượng thân cốn: gbt = n..b (h-hb) = 1,1.25000.0,1.(0,3-0,08) = 605 (N/m) - Trọng lượng vữa trát: gtr = n ..[b + 2(h - hb)] gtr = 1,3.18000.0,015.[ 0,1 + 2.(0,3 - 0,08)] = 190 (N/m) - Trọng lượng thang truyền vào có dạng hình thang quy thành tải trọng đều: gb = (1-22+3) gbt Với β = 0,5 l1 l1 1,4 = 0,5 = 0,26 l2 2,68 => gb = (1 – 2.0,262 + 0,263).9120,4 1,4 = 5942,2 (N/m) - Trọng lượng lan can: glc = 1,1.500 = 550 (N/m) => Tổng tải trọng tác dụng lên dầm: g = 605 + 190 + 5942,2 + 550 = 7287,2 (N/m) Tính nội lực: - Sơ đồ tính tốn biểu đồ nội lực cốn thang hình vẽ: a 268 H 3.6: Sơ đồ tính cốn thang SVTH: HUỲNH VĂN HỒI – LỚP T13XDD2 Trang: 61 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÁCH SẠN HÙNG VƯƠNG – QUẢNG NGÃI q.l 7287,2.2,682 cos = 0,894 = 5849 (N/m) - Mômen lớn nhất: Mmax = 8 - Lực cắt lớn nhất: Qmax = q.l 7287,2.2,68 cos = 0,894 = 8729,8 (N) 2 Tính cốt thép a Tính cốt thép dọc: - Giả thiết a = cm => h0 = h-a = 30-3 = 27 (cm) - Tính  m = M 5849.103 = = 0,0553 < αR = 0,418 nên thoả điều kiện hạn Rb b.h02 14,5.100.2702 chế Từ αm tra bảng phụ lục ζ = 0,972 - Tính diện tích cốt thép: M 5849.103 As = = = 79,6 mm2 = 0,796 (cm2) Rs  h0 280.0,972.270 Chọn 1Ø 12 có As = 1,13 (cm2) = 1,13.100 = 0,42% 10.27 b Tính cốt đai: Qmax = 8729,8 N = 8,7298 (kN) - Kiểm tra khả chịu ứng suất nén bụng dầm theo cơng thức: Qmax ≤ 0,3.φω1.φb1.Rb.b.h0 (1) Giả thiết hàm lượng cốt đai tối thiểu 6, s = 200 (mm) μω = ASN 28,3.1 = = 0,001415 b.s 100.200 α= Es 21.104 = = 7,24 Eb 29.103 φω1 = + 5.α.μω = 1+ 5.7,24.0,001415 = 1,051223< 1,3 φb1 = 1- β.Rb = 1- 0,01.14,5 = 0,855 => 0,3.φω1.φb1.Rb.b.h0 = 0,3.1,051223.0,855.14,5.100.270 = 105563,55 N = 105,56 (kN) > Qmax = 8,7298 (kN) Vậy điều kiện (1) thoả mãn - Kiểm tra điều kiện tính cốt đai: Qmax ≤ Mb + (qsw + q1).c (2) c SVTH: HUỲNH VĂN HOÀI – LỚP T13XDD2 Trang: 62 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÁCH SẠN HÙNG VƯƠNG – QUẢNG NGÃI + Tính Mb: Mb = φb2.(1 + φf + φn).Rbt.b.h20 Trong đó: φf = tiết diện tính tốn hình chữ nhật φn = khơng có lực nén kéo φb2 = bê tông nặng => Mb = 2.1,05.100.2702 = 15,31.106 N.mm = 15,31 (kN.m) + Tính q1 = g.cosα = 7,287.0,894 = 6,51(kN.m) +Tính Qb1 = M b q1 = 15,31.6,51 = 20 kN > Qmax = 8,7298 (kN) => bê tông đủ khả chịu cắt Do cốt đai đặt theo cấu tạo  + Tính smax = b4  (1 +  n ).Rbt b.h02 1,5.1,05.100.2702 = = 13152 mm > 200(mm) Q 872,98 Với φb4 = 1,5 bê tông nặng φn = khơng có lực nén kéo Vậy chọn đai Ø6, s = 200 mm Cốt thép đai uốn từ cốt thép thang lên Kết thể vẽ KC 03 06 III TÍNH DẦM CHIẾU NGHỈ (DCN): 1.Sơ đồ tính: Dầm chiếu nghỉ có dạng gãy khúc, hai đầu tựa lên tường Chiều dài tính tốn dầm gồm: + Đoạn qua thang: lbt = 1,2 1,2 = = 1,34 (m) cos 0,894 + Đoạn qua chiếu nghỉ: lcn = 1,4 (m) Xác định tải trọng : a Chọn tiết diện dầm: - Chiều dài tính tốn dầm: l = 2.1,4 + 1,34 = 4,14 (m) - Chiều cao tiết diện dầm: h = (  - Bề rộng dầm: b = (0,3÷0,5).h ).l => chọn h = 400 (mm) 20 => chọn b = 200 (mm) b Xác định tải trọng: - Trọng lượng thân dầm: gbt = n..b (h-hb) = 1,1.25000.0,2.(0,4-0,08) = 1760 (N/m) - Trọng lượng vữa trát: gtr = n ..[b + 2(h - hb)] SVTH: HUỲNH VĂN HOÀI – LỚP T13XDD2 Trang: 63 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÁCH SẠN HÙNG VƯƠNG – QUẢNG NGÃI gtr = 1,3.18000.0,015.[ 0,2 + 2.(0,4 - 0,08)] = 294,8 (N/m) - Trọng lượng thang truyền vào quy thành tải trọng đều: + Do ô BCN truyền vào: gbn = 0,5.g.l1 = 0,5.9120,4.1,5 = 6840,3 (N/m) + Do ô BT1 BT2 truyền vào đoạn dầm lcn dạng tam giác quy đều: gbt = 5 g l1 = 9120,4.1,4 = 3990 (N/m) 16 16 - Trọng lượng lan can truyền vào đoạn dầm lbt: glc = 1,1.500 = 550 (N/m) => Tổng tải trọng phân bố truyền vào dầm là: + Trên đoạn lcn : g = 1760 + 294,8 +6840,3 + 3990 = 12885,1 (N/m) + Trên đoạn lbt : g = 1760 + 294,8 + 6840,3 + 550 = 9445,1 (N/m) - Trọng lượng cốn thang CT1 CT2 truyền vào dạng lực tập trung: P= 7287,2.2,68 = 9765 (N) Xác định nội lực: Bằng phương pháp học kết cấu ta tính nội lực dầm chiếu 600 nghỉ.Kết tính tốn thể hình 3.7 1400 1200 1400 H 3.7: Sơ đồ tính biểu đồ nội lực dầm chiếu nghỉ Mômen lớn nhất: Mmax = 37,07 (kN.m) Lực cắt lớn nhất: Qmax = 34,14 (kN) SVTH: HUỲNH VĂN HOÀI – LỚP T13XDD2 Trang: 64 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÁCH SẠN HÙNG VƯƠNG – QUẢNG NGÃI Tính cốt thép a Tính cốt thép dọc: - Giả thiết a = cm => h0 = h-a = 40-3 = 37 (cm) - Tính  m = M 37070.103 = = 0,093 < αR = 0,418 nên thoả điều kiện hạn Rb b.h02 14,5.200.3702 chế Từ αm tra bảng phụ lục ζ = 0,951 - Tính diện tích cốt thép: As = M 37070.103 = = 376,3 mm2 = 3,76 (cm2) Rs  h0 280.0,951.370 Chọn 2Ø 16 có As = 4,02 (cm2) = 4,02.100 = 0,54% 20.37 Cốt thép cấu tạo chịu mơmen âm chọn 2Ø12 b Tính cốt đai: Tính tốn tương tự tính cốt đai cốn Kết tính tốn thể vẽ KC 02 06 Tại vị trí có lực tập trung P = 9765 N cốn thang truyền vào cần đặt thêm cốt treo chống giật đứt Dùng cốt đai ngang phạm vi góc phá hoại 45 từ đáy cốn thang xét, diện tích cần thiết: Ftr =  Rsw Asw  P.(1 − hs 10 ) = 976,5.(1 − )10−3 = 0,95(cm ) h0 370 Dùng cốt treo , as = 0,283cm2, bố trí nhánh số lượng đai cần thiết là: n= 0,95 = 1,68 đai => chọn đai 2.0,283 Vậy ta đặt bên mép cốn thang đai Vậy ta đặt bên mép cốn thang đai Kết thể vẽ KC 02 06 * Gia cố góc lõm dầm: Ở chỗ dầm gãy khúc, tác dụng mômen dương, lực cốt thép chịu kéo chịu nén tạo thành hợp lực hướng ngồi Do cần phải có cốt đai chịu lực giữ cho cốt dọc khơng bị kéo bật ngồi Góc gãy α nhỏ hợp lực SVTH: HUỲNH VĂN HỒI – LỚP T13XDD2 Trang: 65 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÁCH SẠN HÙNG VƯƠNG – QUẢNG NGÃI hướng lớn Khi góc α < 160o khơng cần cốt đai gia cường mà phải cắt cốt dọc chịu kéo (toàn hay phần) để neo vào vùng bê tơng chịu nén Trong trường hợp này, góc α = 153o < 160o nên phải cắt cốt dọc chịu kéo neo vào vùng bê tơng chịu nén Diện tích cốt đai để giằng cốt dọc phải tính tốn để chịu được: + Hợp lực cốt thép dọc chịu kéo không neo vào vùng bê tông chịu nén: F1 = 2.Rs.As1.cos  Trong đó:- As1 diện tích tiết diện ngang tồn cốt thép dọc chịu kéo không neo vào vùng nén - α góc lõm vùng chịu kéo cấu kiện Trong trường hợp này, cốt dọc chịu kéo dầm 2Ø16 neo toàn vào vùng nén, As1 = => F1 = + 35% hợp lực tất cốt thép dọc chịu kéo: F2 = 0,7.Rs.As2.cos 153  = 0,7.28.4,02.cos = 18,39 (kN) 2 Cốt thép đai bố trí khoảng có chiều dài: s = h.tg 3 3.153 = 400.tg = 625 (mm) 8 Tổng hình chiếu hợp lực cốt thép ngang (cốt thép đai) nằm đoạn lên đường phân giác góc lõm khơng nhỏ (F1 + F2): Rsw.Asw.cos ≥ (F1 + F2) Trong đó: Asw tổng diện tích tiết diện ngang cốt thép ngang phạm vi s  = 13,5 góc phương cốt đai đường phân giác góc  => Asw ≥ ( F1 + F2 ) 18,39 = = 1,08 (cm2) 17,5 cos13,5 Rsw cos  Số đai cần thiết: n = 1,08 = 3,8 đai 0,283 Vậy ta dùng đai 6, khoảng cách đai s = 100 (mm) Kết thể vẽ KC 02 06 SVTH: HUỲNH VĂN HOÀI – LỚP T13XDD2 Trang: 66 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÁCH SẠN HÙNG VƯƠNG – QUẢNG NGÃI 400 650 400 H 3.8: Gia cố góc lõm dầm IV TÍNH DẦM CHIẾU TỚI (DCT): Sơ đồ tính: Sơ đồ tính dầm chiếu tới dầm đơn giản đầu khớp Xác định tải trọng: a Chọn tiết diện dầm: - Chiều dài tính tốn dầm: l = (m) - Chiều cao tiết diện dầm: h = (  - Bề rộng dầm: b = (0,3÷0,5).h ).l => chọn h = 400 (mm) 20 => chọn b = 200 (mm) b Xác định tải trọng: - Trọng lượng thân dầm: gbt = n..b (h-hb) = 1,1.25000.0,2.(0,4-0,14) = 1430 (N/m) - Trọng lượng vữa trát: gtr = n ..[b + 2(h - hb)] gtr = 1,3.18000.0,015.[ 0,2 + 2.(0,4 - 0,14)] = 252,72 (N/m) - Trọng lượng thang BT1 BT2 truyền vào dạng tam giác quy thành tải trọng đều: gbt = 5 g l1 = 9120,4.1,4 = 3990 (N/m) 16 16 - Trọng lượng lan can : glc = 1,1.500 = 550 (N/m) - Tải trọng ô sàn truyền vào: gs = 0,5.gsàn.l1 = 0,5.9950.1,55 = 7711,25 (N/m) => Tổng tải trọng phân bố dầm là: g = 1430 + 252,72 + 3990 +550 + 7711,25 = 13934 (N/m) - Trọng lượng cốn thang C1 C2 truyền vào dạng lực tập trung: P= 7287,2.2,68 = 9765 (N) Xác định nội lực: - Sơ đồ tính tốn biểu đồ nội lực dầm chiếu nghỉ hình vẽ: SVTH: HUỲNH VĂN HOÀI – LỚP T13XDD2 Trang: 67 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÁCH SẠN HÙNG VƯƠNG – QUẢNG NGÃI 1400 1200 1400 4000 H 3.8: Sơ đồ tính biểu đồ nội lực dầm chiếu tới Mmax = q.l 13934.4 + P.a = + 9765.1,4 = 41539 (N.m) 8 Qmax = 0,5q.l + P = 0,5.13934.4 + 9765 = 37633 N = 37,633 (kN) Tính cốt thép a Tính cốt thép dọc: - Giả thiết a = cm => h0 = h-a = 40-3 = 37 (cm) M 41539.103 = = 0,105 < αR = 0,418 nên thoả điều kiện hạn - Tính  m = Rb b.h02 14,5.200.3702 chế Từ αm tra bảng phụ lục ζ = 0,945 - Tính diện tích cốt thép: As = M 41539.103 = = 424,3 mm2 = 4,243 (cm2) Rs  h0 280.0,945.370 Chọn 2Ø18 có As = 5,09 (cm2) = 5,09.100 = 0,69% 20.37 Cốt thép cấu tạo chịu mơmen âm chọn 2Ø12 b Tính cốt đai: Tính tốn tương tự tính cốt đai cốn Kết tính tốn thể vẽ KC 03 06 SVTH: HUỲNH VĂN HOÀI – LỚP T13XDD2 Trang: 68 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÁCH SẠN HÙNG VƯƠNG – QUẢNG NGÃI Tại vị trí có lực tập trung P = 9765 (N) cốn thang truyền vào cần đặt thêm cốt treo chống giật đứt Dùng cốt đai ngang phạm vi góc phá hoại 45 từ đáy cốn thang xét, diện tích cần thiết: Ftr =  Rsw Asw  P.(1 − hs 10 ) = 976,5.(1 − )10−3 = 0,95(cm ) h0 370 Dùng cốt treo , as = 0,283cm2, bố trí nhánh số lượng đai cần thiết là: n= 0,95 = 1,68 đai => chọn đai 2.0,283 Vậy ta đặt bên mép cốn thang đai Vậy ta đặt bên mép cốn thang đai Kết thể vẽ KC 03 06 SVTH: HUỲNH VĂN HOÀI – LỚP T13XDD2 Trang: 69 ... q.l 139 34.4 + P.a = + 9765.1,4 = 41 539 (N.m) 8 Qmax = 0,5q.l + P = 0,5. 139 34.4 + 9765 = 37 633 N = 37 , 633 (kN) Tính cốt thép a Tính cốt thép dọc: - Giả thiết a = cm => h0 = h-a = 40 -3 = 37 (cm)... (DCN): 1.Sơ đồ tính: Dầm chi u nghỉ có dạng gãy khúc, hai đ u tựa lên tường Chi u dài tính tốn dầm gồm: + Đoạn qua thang: lbt = 1,2 1,2 = = 1 ,34 (m) cos 0,894 + Đoạn qua chi u nghỉ: lcn = 1,4 (m)... 0 ,3%  0,9 % b.h0 - Kết thể bảng 3. 1 b.Bản chi u nghỉ:(BCN) + Sơ đồ tính tốn: Bản chi u nghỉ c u thang vế có dạng gãy khúc, đổ tồn khối cốt thép bố trí liên tục nên với kích thước xác định sau: