Thuyết minh tính toán cầu thang đầy đủ

3.1. CẤU TẠO CẦU THANG THIẾT KẾ: 3.1.1. Kích thước chi tiết: Cầu thang tầng điển hình của công trình có dạng cầu thang 2 vế dạng bản. Gồm có 23 bậc, vế 1 gồm 10 bậc, vế 2 có 12 bậc và 1 bậc chiếu nghĩ với kích thước: h = 165 mm; b = 300 mm, đối với bậc thang cuối cùng thì h = 170 mm; b = 300 mm. Góc nghiêng của cầu thang: 3.1.1.1. Bản thang: Chọn chiều dày bản thang được sơ bộ theo công thức: (mm) ( L = 5000 mm là nhịp tính toán của bản thang ).  Chọn chiều dày bản thang hbt = 140 mm.

Thực hành thiết kế cầu thang điển hình – Cơng trình: ……………………………………… CHƯƠNG THIẾT KẾ CẦU THANG 3.1 CẤU TẠO CẦU THANG THIẾT KẾ: 3.1.1 Kích thước chi tiết: Cầu thang tầng điển hình cơng trình có dạng cầu thang vế dạng Gồm có 23 bậc, vế gồm 10 bậc, vế có 12 bậc bậc chiếu nghĩ với kích thước: h = 165 mm; b = 300 mm, bậc thang cuối h = 170 mm; b = 300 mm Góc nghiêng cầu thang: tg  h 165   0,55 �   290 b 300 3.1.1.1 Bản thang: Chọn chiều dày thang sơ theo công thức: �1 � �1 � hbt  � � � L  � � � 5000  (142,86 �166,67) �30 35 � �30 35 � (mm) ( L = 5000 mm nhịp tính tốn thang )  Chọn chiều dày thang hbt = 140 mm 3.1.1.2 Dầm chiếu nghỉ: Chọn tiết diện dầm chiếu nghỉ sơ tiết diện: �1 � �1 � hd  � � � Ld  � � � 3900   325 �487,5  �8 12 � �8 12 � (mm) �1 � bd  � � � h d �2 � ; Với Ld = 3900 mm  Chọn kích thước dầm chiếu nghỉ 200x400 mm 3.1.1.3 Dâm chiếu tới: �1 � �1 � hd  � � � Ld  � � � 3900   325 �487,5  �8 12 � �8 12 � (mm) �1 � bd  � � � h d � � ; Với Ld = 3900 mm  Chọn kích thước dầm chiếu tới 200x400 mm 3.1.2 Giải pháp kết cấu: Trong kết cấu bê tơng tồn khối khơng có liên kết hồn tồn ngàm tuyệt đối liên kết khớp tuyệt đối Liên kết thang với dầm chiếu nghỉ liên kết bán trung gian liên kết ngàm khớp; phụ thuộc vào độ cứng tương quan thang dầm chiếu nghỉ Do đó: SVTH: ………………………… – MSSV:…………… Trang Thực hành thiết kế cầu thang điển hình – Cơng trình: ……………………………………… - Trong trường hợp liên kết thang với dầm chiếu nghỉ xem ngàm dẫn đến thiếu thép bụng dư thép gối kết cấu bị phá hoại thiếu thép bụng - thang Trong trường hợp liên kết thang với dầm chiếu nghỉ xem khớp dẫn đến thiếu thép gối dư thép bụng kết cấu không bị phá hoại mà gây nứt gối (do thiếu thép gối) trở dần sơ đồ khớp Tuy nhiên thực tế cầu thang bị nứt gối dẫn đến lớp gạch lót bong nên khơng cho phép nứt cầu thang thiết kế Trong kết cấu nhà nhiều tầng cột dầm thi cơng tầng, thang kết cấu độc lập thi cơng sau Chính vậy, khó đảm bảo độ ngàm cứng thang dầm thang (việc hay xảy trình thi cơng ngồi cơng trường) Cầu thang hệ thống giao thơng đứng cơng trình, xảy cố bất thường cháy nổ, hoả hoạn, động đất… nơi lối hiểm (thang máy không dùng trường hợp này), tải trọng tăng lúc bình thường nhiều, tính an tồn cầu thang cần đảm bảo tối đa Kết luận: Để tính tốn thiên an toàn, đảm bảo khả sử dụng cơng trình chịu bất lợi nhất, đảm bảo tính thẩm mỹ cầu thang giai đoạn sử dụng Chọn sơ đồ đầu khớp để tính tốn bố trí thép cấu tạo gối để chống nứt cho cầu thang Hai vế thang gần giống nhau, chọn vế có 12 bậc + bậc chiếu nghĩ để tính tốn bố trí cho vế 3.1.3 Vật liệu sử dụng: Bê tông cấp độ bền B25: Rb = 14,5 Mpa ; Rbt = 1,05 Mpa ; Eb = 30 Mpa Thép CII ( Ø ≥ 10 ): Rs = Rsc = 280 Mpa ; Rsw = 225 MPa ; Es = 21.106 MPa Thép CI ( Ø < 10 ): Rs = Rsc = 225 MPa ; Rsw = 175 MPa ; Es = 21.106 MPa SVTH: ………………………… – MSSV:…………… Trang Thực hành thiết kế cầu thang điển hình – Cơng trình: ……………………………………… Hình 3.1 Mặt cầu thang tầng Hình 3.2 Mặt cắt cầu thang tầng SVTH: ………………………… – MSSV:…………… Trang Thực hành thiết kế cầu thang điển hình – Cơng trình: ……………………………………… Hình 3.3 Chi tiết cấu tạo bậc thang tầng điển hình 3.2 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG 3.2.1 Tỉnh tải: Gồm trọng lượng thân lớp cấu tạo: Tải trọng tính tốn nghiêng cầu thang gbn: Bảng 3.1 Tính tốn tải trọng nghiêng cầu thang SVTH: ………………………… – MSSV:…………… Trang Thực hành thiết kế cầu thang điển hình – Cơng trình: ……………………………………… Tại trọng tính tốn chiếu nghỉ gcn: Bảng 3.2 Tính tốn tải trọng chiếu nghỉ 2 2 Với b = 300 mm ; h = 165 mm ; lb  b  h  300  165  342,38 mm ; B = 1600 mm : chiều rộng vế thang cos   Độ nghiêng: b b h 2  300 3002  1652  0,876 3.2.2 Hoạt tải: Hoạt tải tra TCVN 2737 – 1995 p  p tc n p Trong đó: p tc : Hoạt tải tiêu chuẩn tra theo bảng TCVN 2737 – 1995 np : Hệ số tin cậy tra bảng TCVN 2737 – 1995 3.2.3 Tổng hợp tải trọng tác dụng: Tính hợp lực để tính nội lực với phần mềm hỗ trợ (SAP v14.2.2): qtt  g tt  p tt cos  Tính hợp lực để tính nội lực giải tích: q tt  g tt  p tt cos   Ta tính tốn theo phần mềm hổ trợ (SAP v14.2.2) SVTH: ………………………… – MSSV:…………… Trang Thực hành thiết kế cầu thang điển hình – Cơng trình: ……………………………………… Bảng 3.3 Tải trọng tính tốn nghiêng cầu thang Bảng 3.4 Tải trọng tính tốn chiếu nghỉ 3.3 TÍNH TỐN BẢN THANG 3.3.1 Sơ đồ tính: - Chiều dài thang có: L1 = 3400 mm ; L2 = 1600 mm => L = 5000 mm Cắt dãy rộng m theo chiều dài đan thang, xem thang dầm có tiết diện chữ nhật ( b = 1000 mm, h = 140 mm) tựa lên dầm chiếu nghĩ dầm sàn Sơ đồ: đầu gối cố định đầu gối di động ( chọn Mmax nhịp) Hình 3.4 Tỉnh tải cầu thang (kN/m2) 3.3.2 Tính nội lực: SVTH: ………………………… – MSSV:…………… Trang Thực hành thiết kế cầu thang điển hình – Cơng trình: ……………………………………… Hình 3.5 Lực cắt cầu thang (kN) Hình 3.6 Moment cầu thang (kN.m) Hình 3.7 Phản lực gối cầu thang (kN) 3.3.3 Tính cốt thép: SVTH: ………………………… – MSSV:…………… Trang Thực hành thiết kế cầu thang điển hình – Cơng trình: ……………………………………… Giải nội lực phần mềm hỗ trợ SAP V14.2.2 ta kết - Lấy Mmax nhịp sơ đồ để tính tốn thép nhịp Lấy Mmin đoạn gãy khúc để tính tốn thép đoạn gãy khúc Theo sơ đồ tính tốn gối khơng có moment khơng với thực tế q trình sử dụng gối xuất chuyển vị nên ta lấy 40%.M max nhịp để tính - tốn thép gối Đoạn gãy khúc bố trí theo cấu tạo dùng thép có gờ ∅10s200 Chọn a = 20 mm => ho = h – a = 140 – 20 = 120 mm Chọn  b  1, hệ số điều kiện làm việc bê tông Ta có: Với thép CI bê tơng B25 :  R  0, 618 ;  R  0, 427 Với thép CII bê tông B25 :  R  0,595 ; m  As   R  0, 418 M � R     2. m � R Rb b.ho2 ;  Rb b.ho Rs min (%) � (%)  R 14,5 Aschon max   R b  0, 618  3,9% 100% � max (%) R 225 b.h s ; Kiểm tra: μmin ≤ μ (%) ≤ μmax theo TCVN 5574-2012 μmin = 0,05 % Bảng 3.5 Kết tính tốn thép cầu thang Thép cấu tạo chọn Ø8s250 3.4 TÍNH DẦM CHIẾU NGHỈ VÀ DẦM CHIẾU TỚI: 3.4.1 Dầm chiếu nghỉ: 3.4.1.1 Tải trọng: - Trọng lượng thân dầm: g d  bd hd n. d  0, 2.0, 4.1,1.25  2, (kN/m) Trọng lượng thân tường xây dầm: gt  bt ht n. t  0, 2.(1,985  0,8).1,1.18  4,7 (kN/m) Do thang truyền vào phản lực gối tựa vế thang qui tải phân bố đều: R  25, 278 1m (kN/m) - Tổng lực tác dụng lên dầm chiếu nghỉ: SVTH: ………………………… – MSSV:…………… Trang Thực hành thiết kế cầu thang điển hình – Cơng trình: ……………………………………… q1  gt  g d  R  4,  2,  25, 278  32,178 1m (kN/m) 3.4.1.2 Sơ đồ tính: - Chiều dài dầm chiếu nghỉ DCN có: L = 3900 mm - Sơ đồ tính: Xem dầm chiếu nghỉ liên kết đầu đầu gối cố định 3.4.1.3 Hình 3.8 Tải trọng tác động lên dầm chiếu nghỉ (kN/m) Tính nội lực: Hình 3.9 Lực cắt dầm chiếu nghỉ (kN) Hình 3.10 Moment dầm chiếu nghỉ (kN.m) 3.4.1.4 Tính cốt thép: Giải nội lực phần mềm hỗ trợ SAP V14.2.2 ta kết - Với sơ đồ gối khơng có moment không với thực tế sử dụng dầm chiếu nghĩ ta lấy nội lực sau:  Lấy 100%.Mmax nhịp để tính tốn thép nhịp cho dầm  Lấy 40% Mmax nhịp để tính tốn thép gối cho dầm Chọn a = 25 mm => ho = h – a = 400 – 25 = 375 mm Chọn  b  1, hệ số điều kiện làm việc bê tông Ta có: Với thép CI bê tơng B25 :  R  0, 618 ;  R  0, 427 Với thép CII bê tông B25 :  R  0,595 ;  R  0, 418 m  As  M � R     2. m � R Rb b.ho2 ;  Rb b.ho Rs SVTH: ………………………… – MSSV:…………… Trang Thực hành thiết kế cầu thang điển hình – Cơng trình: ……………………………………… Rb 14,5 Aschon  3,9% min (%) � (%)  100% � max (%)  max   R  0, 618 R 225 b.h s ; Kiểm tra: μmin ≤ μ (%) ≤ μmax theo TCVN 5574-2012 μmin = 0,05 % Bảng 3.6 Kết tính toán thép dầm chiếu nghỉ 3.4.2 Dầm chiếu tới: 3.4.2.1 Tải trọng: - Trọng lượng thân dầm: g d  bd hd n. d  0, 2.0, 4.1,1.25  2, (kN/m) - Tỉnh tải phản lực ô S39 ( 800x3900) ô chiếu tới truyền vào dạng tải phân bố đều: gb  gtt - Lb 0,8  4,949  1,98 2 (kN/m) Do thang truyền vào phản lực gối tựa vế thang qui tải phân bố đều: R  28,578 1m (kN/m) - Hoạt tải phản lực ô S39 ( 800x3900) chiếu tới truyền vào dạng tải phân bố đều: pb  ptt - Lb 0,8  3,  1, 44 2 (kN/m) Tổng lực tác dụng lên dầm chiếu tới: q1  g d  gb  pb  R  2,  1,98  1, 44  28,578  34,198 1m (kN/m) 3.4.2.2 Sơ đồ tính: Chiều dài dầm chiếu tới DCT có: L = 3900 mm Sơ đồ tính: Xem dầm chiếu tới liên kết đầu đầu gối cố định, đầu gối di động - 3.4.2.3 Hình 3.11 Tải trọng tác động lên dầm chiếu tới (kN/m) Tính nội lực: SVTH: ………………………… – MSSV:…………… Trang 10 Thực hành thiết kế cầu thang điển hình – Cơng trình: ……………………………………… Hình 3.12 Lực cắt dầm chiếu tới (kN) Hình 3.13 Moment dầm chiếu tới (kN.m) 3.4.2.4 Tính cốt thép: - Tính tốn tương tự dầm chiếu nghỉ, ta có kết tính tốn bảng sau: Bảng 3.7 Kết tính tốn thép dầm chiếu tới 3.4.3 Tính toán thép đai cho dầm chiều nghỉ dầm chiếu tới: Tính thép đai: QCT max  66, 69 kN ; Q CN max  62, 75 kN Ta chọn lực cắt lớn dầm chiếu nghĩ dầm chiếu tới để tính thép đai bố trí cho hai dầm đảm bảo an toàn Kiểm tra điều kiện khả chống cắt bê tông Q �b (1   f  n ). b Rbt b.ho Trong đó: b3  0, bê tông nặng b (1   f  n ). b Rbt b.ho  0, 6.1.1.1, 05.103.0, 2.(0,  0, 025)  47, 25 (kN) Qmax  66, 69kN  47, 25kN với Qmax gối Vậy bê tông không đủ khả chịu cắt nên ta phải chọn cốt đai theo tính tốn: Tính gối có Qmax = 66,69 kN Chọn cốt đai Φ8, nhánh có asw = 0,5024, n = Suy ra: Asw  n.asw  2.0,5024  1, 0048 (cm2) SVTH: ………………………… – MSSV:…………… Trang 11 Thực hành thiết kế cầu thang điển hình – Cơng trình: ……………………………………… - Tính S max  b (1   n ). b Rbt b.ho2 Q Trong đó: b hệ số lấy 1,5 bê tông nặng n hệ số xét đến ảnh hưởng lực dọc trục ( n = )  - Tính Với: Smax Stt1  1,5.1.0,105.20.37,52   66, 42 66, 69 (cm) 4.M b Rsw Asw Q2 M b  b (1   f   n ). b Rbt b.ho2 b  bê tông nặng  0 Bỏ qua ảnh hưởng cánh T => f  M b  2.1.1.1, 05.10 0, 2.0,375  59, 06 (kN.m)  - Tính 4.59, 06.175.103.1, 0048.104  0,934 66, 692 m = 93,4 cm 2.Rsw Asw  b (1   f  n ). b Rbt b Stt1  Stt Với: b  0, hệ số bê tông nặng Stt  - 2.175.103.1, 0048.104  0, 279 0, 6.1.1.1, 05.103.0, m = 27,9 cm  Chiều cao dầm h = 400 mm < 450 mm h 400   200mm Sct �min � Sct  150mm 150   Khoảng cách bố trí cốt đai vùng gần gối ( L/4 ) là: Min( Smax ; Stt1 ; Stt ; Sct )  150mm chọn 100 mmm  Khoảng cách bố trí cốt đai vùng dầm là: 3.h 3.400   300mm Sct � � Sct  200mm 500mm => Chọn 200 mm Kiểm tra khả chống nén vỡ bê tông tác dụng ứng suất nén chính: Q �0, 3. w1.b  b Rb b.ho  w1   Với: Es = 21.104 MPa ; Eb = 30.103 MPa Asw Es 1, 0048.104.210000000    1,176  b.s.Eb 0, 2.0,1.30000000 b1     b Rb   0, 01.1.14,5  0,855 SVTH: ………………………… – MSSV:…………… Trang 12 Thực hành thiết kế cầu thang điển hình – Cơng trình: ……………………………………… với β = 0,01 bê tơng nặng, bê tơng hạt nhỏ  sw   Asw 1, 0048   5, 024.103 b.s 20.10 Es 21.104  7 Eb 30.103  0,3. w1.b  b Rb b.ho  0,3.1,176.0,855.1.14,5.10 0, 2.0,375  328, 04 kN  Qmax  66, 69kN  328, 04kN Thỏa mãn điều kiện chịu nén không cần đặt cốt xiên Kết luận: Bố trí cốt đai Φ8, nhánh, khoảng cách s = 100 mm cho đoạn 1/4 đầu dầm đoạn dầm bố trí Φ8a200 SVTH: ………………………… – MSSV:…………… Trang 13 ... kế cầu thang điển hình – Cơng trình: ……………………………………… Bảng 3.3 Tải trọng tính tốn nghiêng cầu thang Bảng 3.4 Tải trọng tính tốn chiếu nghỉ 3.3 TÍNH TỐN BẢN THANG 3.3.1 Sơ đồ tính: - Chiều dài thang. .. hành thiết kế cầu thang điển hình – Cơng trình: ……………………………………… Hình 3.1 Mặt cầu thang tầng Hình 3.2 Mặt cắt cầu thang tầng SVTH: ………………………… – MSSV:…………… Trang Thực hành thiết kế cầu thang điển... tạo bậc thang tầng điển hình 3.2 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG 3.2.1 Tỉnh tải: Gồm trọng lượng thân lớp cấu tạo: Tải trọng tính tốn nghiêng cầu thang gbn: Bảng 3.1 Tính tốn tải trọng nghiêng cầu thang SVTH: