CHƯƠNG 1TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẦU THANG BỘNhiệm vụ thiết kế :•Phân tích nội lực kết cấu cầu thang bộ 3 vế tầng điển hình.•Tính toán và bố trí thép cho kết cấu cầu thang bộ.1.1SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 1.1.1Bố trí kết cấuTính toán cầu thang điển hình Tầng 10 và bố trí cầu thang cho Tầng 3 – Tầng 17.Cầu thang điển hình của công trình này là loại cầu thang 3 vế dạng bản.Vế 1, 2 gồm 11 bậc thang với kích thước : ; Góc nghiêng của cầu thang : Chọn sơ bộ chiều dày bản thang : Xem bản thang làm việc giống sàn một phương, ta có Lo = 3,95 m Chọn Chiều cao tiết diện thẳng đứng của bản thang : Chọn kích thước dầm chiếu nghỉ, dầm kiềng cầu thang Chọn Vậy chọn dầm chiếu nghỉ ( phù hợp với kiến trúc).Chọn dầm kiềng .
Thuyết minh tính tốn cầu Thang vế CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ Nhiệm vụ thiết kế : Phân tích nội lực kết cấu cầu thang vế tầng điển hình Tính tốn bố trí thép cho kết cấu cầu thang 1.1 SỐ LIỆU TÍNH TỐN 1.1.1 Bố trí kết cấu Tính tốn cầu thang điển hình Tầng 10 bố trí cầu thang cho Tầng – Tầng 17 Cầu thang điển hình cơng trình loại cầu thang vế dạng Vế 1, gồm 11 bậc thang với kích thước : h 140mm ; b 250mm Góc nghiêng cầu thang : tan h 140 0,56 � 29, 20 b 250 Chọn sơ chiều dày thang : Xem thang làm việc giống sàn phương, ta có Lo = 3,95 m � �1 � �1 hb � � �Lo � � � 3950 (158 �132) mm � �25 30 � �25 30 � Chọn hb 100mm Chiều cao tiết diện thẳng đứng thang : h' h 100 114, 6mm cos 0,8729 Chọn kích thước dầm chiếu nghỉ, dầm kiềng cầu thang �1 � �1 � h � � �L3 � � � 3100 (310 �238) mm � 10 13 � � 10 13 � � Chọn h 300mm Vậy chọn dầm chiếu nghỉ h �b 300 �300mm ( phù hợp với kiến trúc) Chọn dầm kiềng h �b 450 �200mm [Type text] Page DK 150 L1=1350 L2=2600 Lo=3950 1200 250x10=2500 1300 400 200 1400 100 VEÁ 200 100 100 200 400 900 1200 100 1800 100 C HIEÁ U 100 400 500 13 300 VEÁ2 600 25 VẾ NGHỈ 11 300 200 400 23 200 250 250 21 700 19 1200 17 NGHỈ 250 2100 L3= 3100 15 1200 C HIEÁ U 950 100 400 100 400 100 100 1000 1200 250x10=2500 3000 1500 7600 TAÀ NG ~TẦNG17 Hình 3.1 Mặt kiến trúc cầu thang 1.1.2 Vật liệu Bê tông B25 : Rb 14,5(MPa ); Rbt 1, 05( MPa ); b 1; Eb 30.103 MPa Rbt ser 1, MPa; Rb.ser 18,5MPa �10 Thép AII : Rs Rsc 280( MPa); Rsw 225( MPa ); Es 21.103 ( MPa) [Type text] 400 300 100 200 200 Page 3300 200 1000 200 100 100 100 3500 420 689 689 689 130 1510 D1 140x11=1540 2200 3500 1900 689 1050 840 100 143X8=689 200 1260 140x118=1540 1300 730 300 130 Thuyết minh tính tốn cầu Thang vế Thuyết minh tính tốn cầu Thang vế R 0, 418; R 0,595 min 0, 05% � As R 0,595 �� 145 � max R b b 3, 08% bh0 Rs 2800 10 Thép AI : Rs Rsc 225( MPa ); Rsw 175( MPa ); Es 21.103 ( MPa ) R 0, 427; R 0, 618 min 0, 05% � As R 0, 618 �� 145 � max R b b 3,98% bh0 Rs 2250 1.1.3 Tải trọng 1.1.3.1 Tải trọng tác dụng thang Hình 3.2 Các lớp cấu tạo thang n Tĩnh tải : g �gi Lớp đá mài : (b h)1 g1 n b h 2 20 �(0, 25 0,14) �0, 01 1,1� 0,30( kN / m ) 2 0, 25 0,14 Lớp vữa lót : (b h) g2 n b2 h2 18 �(0, 25 0,14) �0, 02 1, � 0,59( kN / m2 ) 2 0, 25 0,14 Lớp gạch bậc thang : bh 0, 25 �0,14 18 � 1,1� g3 n 1, 21( kN / m ) 2 2 b h 0, 25 0,14 d Lớp BTCT : [Type text] Page Thuyết minh tính tốn cầu Thang vế g n 1,1�25 �0,1 2, 75( kN / m ) Lớp vữa trát : g5 n 1, �18 �0, 015 0,32( daN / m ) n p �pi Hoạt tải : Hoạt tải lên thang : p1 nptc 1, �3 3, 6(kN / m ) Hoạt tải lan can : p2 p 0,3 0, 25(kN / m ) B 1, Tổng tải trọng tác dụng : q1 g1 g g3 g g p1 p2 q1 0,3 0, 59 1, 21 2, 75 0,32 3, 0, 25 9, 02( kN / m ) 1.1.3.2 Tải trọng tác dụng chiếu nghỉ Hình 3.3 Các lớp cấu tạo chiếu nghỉ n Tĩnh tải : g �g i Lớp đá mài : g1 n 11 1,1�20 �0, 01 0, 22(kN / m ) Lớp vữa lót : g n 2 1, �18 �0, 02 0, 43( kN / m ) Lớp BTCT : g3 n 3 1,1�25 �0,1 2, 75( kN / m ) Lớp vữa trát : g n 4 1, �18 �0, 015 0,32( kN / m ) [Type text] Page Thuyết minh tính tốn cầu Thang vế n Hoạt tải : p �pi Hoạt tải lên thang : p1 nptc 1, �3 3, 6(kN / m ) Tổng tải trọng tác dụng : q1 g1 g g g p1 q1 0, 22 0, 43 2, 75 0,32 3, 7,32(kN / m ) 1.2 TÍNH TỐN BẢN THANG 1.2.1 Xác định nội lực 1.2.1.1 Nội lực vế 1, Sơ đồ : Quan niệm tính tốn hai đầu ngàm Sơ đồ tính tốn : Cắt dãy có bề rộng b =1m để tính tốn Ta có : L1 1,35( m) ; L2 2,6( m) ; Lo L1 L2 1,35 2, 3,95(m) Liên kết hai đầu không cho chuyển vị theo phương chuyển vị xoay Đầu liên kết ngàm vào dầm kiềng sàn đầu liên kết ngàm vào dầm chiếu nghỉ Hình 3.4 Sơ đồ tải trọng tác dụng lên vế thang ( đầu ngàm) [Type text] Page Thuyết minh tính tốn cầu Thang vế Hình 3.5 Biều đồ phản lực gối vế thang( đầu ngàm) Hình 3.6 Biều đồ lực cắt vế thang( đầu ngàm) Hình 3.7 Biều đồ mơmen vế thang( đầu ngàm) Sơ đồ : Quan niệm tính tốn hai đầu khớp [Type text] Page Thuyết minh tính tốn cầu Thang vế Sơ đồ tính tốn : Cắt dãy có bề rộng b =1m để tính tốn Liên kết đầu vào dầm chiếu nghỉ dược phép chuyển vị ngang xoay, đầu phía liên kết vào dầm kiềng sàn không cho chuyển vị đứng ngang mà cho chuyển vị xoay Ta có : L1 1,35( m) ; L2 2,6( m) ; Lo L1 L2 1,35 2, 3,95(m) Hình 3.8 Sơ đồ tải trọng tác dụng lên vế thang( đầu gối) Hình 3.9 Biều đồ phản lực gối vế thang( đầu gối) Hình 3.10 Biều đồ lực cắt vế thang( đầu gối) [Type text] Page Thuyết minh tính tốn cầu Thang vế Hình 3.11 Biều đồ mơmen vế thang( đầu gối) 1.2.1.2 Nội lực vế Vế xem có sơ đồ tính sau Kích thước theo mặt phẳng nghiêng L1 =1,35 m; L2 0,75 0,859m cos Tải trọng tác dụng lên ô q 9, 02 �cos 7,87( kN / m ) hd 30 3 h 10 b Xét tỷ số Vậy liên kết dầm chiếu nghỉ ô sàn liên kết ngàm Xét tỷ số L1/L2 = 1,35/0,859 = 1,57 < nên ô sàn làm việc theo hai phương, Sơ đồ tính Trường hợp 1: Liên kết khớp theo cạnh l1 liên kết ngàm theo cạnh l2 Hình 3.12 Sơ đồ liên kết vế Ta có: l1/l2 =1,57 phụ lục 18 trang 350 giáo trình BTCT3 võ bá tầm Tính theo sơ đồ tính số 2: ' Nội lực: 1 0,1427 ; 0, 0851 ; 0, 0515 ; 0,124 Với: 2 M1 = 1 �q �L1 0,1427 �7,87 �1,35 2, 05( kNm) 2 M2 = �q �L2 0, 0851�7,87 �0,859 0, 49( kNm) M 1 �q �L12 0, 0515 �7,87 �1,352 0, 74(kNm) [Type text] Page Thuyết minh tính tốn cầu Thang vế M 2' 2' �q �L22 0,124 �7,87 �0,8592 0, 72( kNm) Trường hợp 2: Liên kết ngàm theo cạnh L2 Hình 3.13 Sơ đồ lực tác dụng biểu đồ mô men vế Mô men gối: M max q.l 7,87 �0,5732 1, 29(kNm) 2 1.2.2 Tính cốt thép Giải nội lực vế 1, ta Mô men lớn nhịp : M n 17,11(kN m) Mô men lớn gối : M g 9,11(kN m) Giải nội lực vế ta Mô men lớn nhịp: M n 2, 05(kNm) Mô men lớn gối: M n 1, 29(kNm) Chọn lớp bê tơng bảo vệ abv 15(mm) ta giả thiết a 20(mm) Với : b 1000 ; ho h a 100 20 80(mm) Từ M n 17,11(kNm) (Thép AII) m M 17,11�106 0,18438� R 0, 418 Rb �b �h0 14,5 �1000 �80 2 m �0.18438 0, 20549 AS R b b.ho 0, 20549 �14,5 �1000 �80 �100 8,5 Rs 280 = (cm2) Chọn ф 12 @120 có As =9,42 (cm2) Kiểm tra hàm lượng cốt thép: AS 9, 42 �100 �100 1,17%(0.05% 1,17% 3,98%) % b �ho 1000 �80 [Type text] Page Thuyết minh tính tốn cầu Thang vế Tiêu chuẩn TCXDVN 356:2005 quy định µmim=0.05% Tác giả Nguyễn Đình Cống đề nghị lấy µmim=0.1% Kết tính tốn cốt thép theo bảng sau : Bảng 3.1 Bảng tính thép cầu thang Vế M (kNm) Mgối 1, Mnhịp Mnhịp Mgối b (mm) 17,1 1000 9,11 1000 2,05 1000 1,29 1000 THÉP BẢN THANG h0 (mm m ) 0,184 0,205 80 0,098 0,103 80 0,022 0,022 80 0,013 80 0,014 As (cm2 ) 8,51 12 4,29 10 1,15 0,72 @ 12 18 20 20 As (cm2) chọn 9,42 4,36 1,41 2,51 (%) 1,1 0,5 0,1 0,3 Thép cấu tạo chọn 6a 250 1.3 TÍNH TỐN DẦM CHIẾU NGHỈ 1.3.1 Tải trọng tính tốn Đoạn AB: Tải trọng tường phân bố gt bt ht n t (0,1�2) �1, 26 �1,1�18 4,99( kN / m) Tải trọng thân: g d bd hd n d 0,3 �0,3 �1,1�25 2, 48( kN / m) Do thang truyền vào phản lực gối tựa chiếu nghỉ vế 1, quy dạng phân bố R1 17,16 17,16( kN / m) 1m 1m q1 gt g d R1 4,99 2, 48 17,16 24, 63( kN / m) Đoạn BC Tải trọng tường phân bố gt bt ht n t cos 0, �1,12 �1,1�18 �0,8729 3,87( kN / m) Tải trọng thân: g d bd hd n d 0,3 �0,3 �1,1�25 2, 48( kN / m) Do thang truyền vào [Type text] Page 10 Thuyết minh tính tốn cầu Thang vế qb q2 L1 9, 02 �1,35 12,18(kN / m) q2 gt g d R2 3,87 2, 48 12,18 18,53( kN / m) Đoạn CD: Tải trọng tường phân bố gt bt ht n t cos (0,1�2) �0,84 �1,1�18 �0,8729 2,9( kN / m) Tải trọng thân: g d bd hd n d 0,3 �0,3 �1,1�25 2, 48( kN / m) Do thang truyền vào phản lực gối tựa chiếu nghỉ vế 2, quy dạng phân bố R2 17,16 �cos �0,8729 14,98( kN / m) 1m 1m q3 gt g d R2 2,90 2, 48 14,98 20,36( kN / m) Đoạn DE: Tải trọng tường phân bố gt bt ht n t (0,1�2) �0,84 �1,1�18 3,33( daN / m) Tải trọng thân: g d bd hd n d 0,3 �0,3 �1,1�25 2, 48( kN / m) Do thang truyền vào phản lực gối tựa chiếu nghỉ vế 2, quy dạng phân bố R2 17,16 17,16( kN / m) 1m 1m q4 gt g d R2 3,33 2, 48 17,16 22,97(daN / m) Sơ đồ tính Chọn sơ đồ tính cho dầm hệ dầm đơn giản đầu khớp đầu cố định hệ dầm đầu ngàm so sánh, chọn giá trị lớn Dùng phần mềm Sap2000 để tính Đơn vị kNm Hình 3.14 Sơ đồ lực tác dụng lên dầm chiếu nghỉ [Type text] Page 11 Thuyết minh tính tốn cầu Thang vế Hình 3.15 Biểu đồ mơ men dầm chiếu nghỉ Hình 3.16 Biểu đồ lực cằt dầm chiếu nghỉ 1.3.2 Tính tốn cốt thép 1.3.2.1 Tính thép dọc dầm chiếu nghỉ Giải nội lực ta : Mômen lớn nhịp : M n 29,58(kNm) Mômen lớn gối : M g 20, 46( kNm) Từ M I 29,58( kNm) (Thép AII) m M 29,58 �106 0, 0968� R 0, 418 Rb �b �h0 14,5 �300 �2652 2 m �0, 0968 0,102 AS R b b.ho 0,102 �14,5 �300 �265 4, Rs 280 = (cm2) Chọn 2ф 16có As =4,02(cm2) Kiểm tra hàm lượng cốt thép: AS 4, 02 �100 �100 0,5% % b �ho 300 �265 Kết tính tốn cốt thép theo bảng sau : Bảng 3.2 Bảng tính thép dầm chiếu nghỉ [Type text] Page 12 Thuyết minh tính toán cầu Thang vế M (kNm ) Mgối Mnhịp b (mm ) h0 (mm ) m As (cm2) Số lượng 29,58 300 265 0,0968 0,102 4,20 20,46 300 265 0,067 0,0694 2,86 As (cm2 ) chọn (%) 5,09 0,64 3,08 0,39 1.3.2.2 Tính thép đai dầm chiếu nghỉ Lực cắt lớn gối : Qmax 38,12( kN ) Cấp độ bền chịu kéo bê tông : Rbt 1, 05( MPa) Thép đai dùng AI Cường độ cốt đai AI : Rsw 175( MPa ) Đối với dầm tiết diện chữ nhật ta có : f n ; Bê tông nặng ta có : b ; b 0, ; b 1,5 Khả chịu cắt bê tông : Q b3 (1 f n ) b Rbt bh0 0, �(1 0) �� 1, 05 �300 �265 50085( N ) Q b3 (1 f n ) b Rbt bh0 50,9(kN ) Q 50,9(kN ) Qmax 38,12(kN ) � Khơng phải tính cốt đai Đặt cốt đai theo cấu tạo Ta có h=300mm < 450mm nên: Đoạn ¼ nhịp vùng gần gối tựa: � h � �300 � 150� � � � � � sct �� � � � � � 150 � 150mm � � 150 � � �� Chọn 6a150 Trên phần lại: 3h �300 225 sct �min � sct 150(mm) 500 Chọn 6a150 Kiểm tra cốt xiên : Ta có : qsw Rsw Asw 175 �2 �28,3 66( N / mm) s 150 Q �Qwb b (1 f ) b Rbt bh02 qsw 2 �(1 0) �� 1, 05 �300 �2652 �66 Q �Qwb 108, 07(kN ) Qmax 38,12(kN ) [Type text] Page 13 Thuyết minh tính tốn cầu Thang vế Thỏa mãn Do khơng cần bố trí cốt xiên [Type text] Page 14 ... 100 35 00 420 689 689 689 130 1510 D1 140x11=1540 2200 35 00 1900 689 1050 840 100 143X8=689 200 1260 140x118=1540 130 0 730 30 0 130 Thuyết minh tính tốn cầu Thang vế Thuyết minh tính tốn cầu Thang. .. Hình 3. 4 Sơ đồ tải trọng tác dụng lên vế thang ( đầu ngàm) [Type text] Page Thuyết minh tính tốn cầu Thang vế Hình 3. 5 Biều đồ phản lực gối vế thang( đầu ngàm) Hình 3. 6 Biều đồ lực cắt vế thang( ... 3. 10 Biều đồ lực cắt vế thang( đầu gối) [Type text] Page Thuyết minh tính tốn cầu Thang vế Hình 3. 11 Biều đồ mơmen vế thang( đầu gối) 1.2.1.2 Nội lực vế Vế xem có sơ đồ tính sau Kích thước theo