a) Bản kớ 4 cạnh
Để xõc định nội lực, từ tỷ sụ́ l2/l1 vă loại liớn kết ta tra bảng tìm được cõc hệ sụ́ αi, βi (Phụ lục 17- Kết cấu bớtụng cụ́t thĩp). Sau đó tớnh toõn nội lực trong bảng theo cõc cụng thức như sau:
+ Mụmen nhịp: M1 = α1.(gtt+ptt).l1.l2 M2 = α2. (gtt+ptt).l1.l2 + Mụmen gụ́i: MI = β1. (gtt+ptt).l1.l2
MII = β2. (gtt+ptt).l1.l2 Trong đó:
qtt = gtt + ptt: tổng tải trọng tõc dụng lớn săn. l1, l2 kớch thước cạnh ngắn vă cạnh dăi của ụ bản.
α 1, α 2, β1, β2: cõc hệ sụ́ tra bảng(Phụ lục 17-Kết cấu bớ tụng cụ́t thĩp - Phần cấu kiện cơ bản)
b) Bản loại dầm
Cắt một dải bản rộng 1m theo phương cạnh ngắn vă xem như một dầm Tải trọng phđn bụ́ đều tõc dụng lớn dầm: q=(g+p).1m (kG/m) Tùy theo liớn kết cạnh bản mă có 3 sơ đồ tớnh đụ́i với dầm:
3.6.2. Tớnh toõn vă bố trớ cốt thĩp cho săn
a) Tớnh cụ́t thĩp săn
Tớnh như cấu kiện chịu uụ́n có tiết diện hình chữ nhật với bề rộng b = 1m, chiều cao h = hb.
h0=h-a0: Chiều cao lăm việc của tiết diện, bằng khoảng cõch từ trọng tđm As đến mĩp vùng nĩn.
a0: Chiều dăy lớp đệm, bằng khoảng cõch từ trọng tđm của As đến mĩp chịu kĩo. a0=c+0,5.
c: Chiều dăy lớp bảo vệ lấy như sau: Với bớ tụng nặng c ≥ đồng thời c ≥ c0 Với bản có: h ≤ 100mm lấy c0 = 10mm
h > 100mm lấy c0 = 15mm
Giả thiết a0. Với bản thường chọn a0 = 15ữ20mm. Khi h khõ lớn (h > 150mm) có thể chọn a0 = 25ữ30mm. Tớnh h0 = h - a0.
- Tớnh toõn:
: Đặc trưng tớnh chất biến dạng của vùng bớ tụng chịu nĩn, = - 0,008.Rb
= 0,85 đụ́i với bớ tụng nặng.
sc,u: ứng suất giới hạn của cụ́t thĩp trong vùng bớ tụng chịu nĩn, sc,u = 400Mpa
Kiểm tra điều kiện hạn chế: ≤ R
Khi điều kiện hạn chế được thỏa mờn, tớnh = 1 - 0,5.
Tớnh diện tớch cụ́t thĩp: - Xử lý kết quả:
Kiểm tra điều kiện ≥ min = 0,1%. Khi xảy ra < min chứng tỏ h quõ lớn so với yớu cầu, nếu được thì rỳt bớt h để tớnh lại. Nếu khụng thể giảm h thì cần chọn As theo yớu cầu tụ́i thiểu bằng min.b.h0
Sau khi chọn vă bụ́ trớ cụ́t thĩp cần tớnh lại a0 vă h0. Khi h0 khụng nhỏ hơn giõ trị đờ dùng để tớnh toõn thì kết quả lă thiớn về an toăn. Nếu h0 nhỏ hơn giõ trị đờ dùng với mức độ đõng kể thì cần tớnh toõn lại. nằm trong khoảng 0,3%ữ0,9% lă hợp lý.
b) Cấu tạo cụ́t thĩp chịu lực
Đường kớnh nớn chọn ≤ h/10. Để chọn khoảng cõch a có thể tra bảng hoặc tớnh toõn như sau:
Tớnh as lă diện tớch thanh thĩp, từ as vă As tớnh a.
Chọn a khụng lớn hơn giõ trị vừa tớnh được. Nớn chọn a lă bội sụ́ của 10mm để thuận tiện cho thi cụng.
Khoảng cõch cụ́t thĩp chịu lực cũn cần tuđn theo cõc yớu cầu cấu tạo sau: amin ≤ a ≤ amax. Thường lấy amin = 70mm.
Khi h ≤ 150mm thì lấy amax = 200mm
Khi h > 150mm lấy amax = min(1,5.h vă 400) 3.7. Bố trớ cốt thĩp
Cụ́t thĩp tớnh ra được bụ́ trớ theo yớu cầu qui định. Việc bụ́ trớ cụ́t thĩp xem bản vẽ KC.
- Kết quả tớnh toõn ụ săn bản kớ 4 cạnh: Phụ lục 1, bảng 1. - Kết quả tớnh toõn ụ săn bản dầm: Phụ lục 1, bảng 2.
CHƯƠNG 4. TÍNH TOÂN THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ TẦNG 4
4.1. Số liệu
- Bớtụng B25 có: Rb = 14.5(MPa) = 1.45(kN/cm2). Rbt = 1.05(MPa) = 0.105(kN/cm2). Eb = 30.103 (Mpa)
- Cụ́t thĩp Φ ¿ 8: dùng thĩp CI có: RS = RSC = 225(MPa) = 22.50(kN/cm2). - Cụ́t thĩp Φ 10: dùng thĩp CII có: RS = RSC = 280(MPa) = 28.00(kN/cm2). Es =21.104(MPa)
4.2. Cấu tạo cầu thang
4.2.1. Mặt bằng
Hình 4.2 Mặt bằng cầu thang tầng 4 (trục A’-B,4) 4.2.2. Cấu tạo chung
Cầu thang lă một bộ phận kết cấu cụng trình phục vụ chức năng đi lại, thoõt người, vận chuyển trang thiết bị hăng hóa… Vì vậy cầu thang phải được bụ́ trớ tại cõc vị trớ thuận tiện nhất, đảm bảo khụng gian đõp ứng được mật độ đi lại vă yớu cầu về thoõt hiểm.
Về mặt kết cấu, cầu thang phải đõp ứng được cõc yớu cầu về độ bền, độ ổn định, khả năng chụ́ng chõy vă chụ́ng rung động.
Đđy lă loại cầu thang 2 vế dạng bản, chiều cao tầng 2 lă 3,4m . - Chiều cao 1 vế thang . (m).
- Chiều cao bậc = 169 mm. - Bề rộng bậc b = 276 mm được xđy bằng gạch. - . - Sụ́ bậc đứng: (bậc). - Sụ́ bậc ngang: (bậc). 4.3. Sơ đồ tớnh 4.3.1. ễ 1
ễ1: bản thang có 4 liớn kết xung quanh: tường, cụ́n thang C1, dầm chiếu nghỉ (DCN) , dầm chiếu tới (DCT).
Kớch thước bản : .
.
Ta có : Bản loại dầm, xem rằng tựa văo cụ́n thang C1 vă tường. Tớnh cầu thang theo sơ đồ đăn hồi nớn lấy kớch thước cõc bản thang theo khoảng cõch cõc tim (dầm, võch, tường).
Sơ bộ chọn chiều dăy bản theo cụng thức : hb =
D m l.
Trong đó :
l = l1: kớch thước cạnh ngắn của bản. m : hệ sụ́ phụ thuộc loại bản, chọn m =35.
hb = mm.
Chiều dăy bản phải thỏa mờn ≥hmin . Chọn chiều dăy lă 80mm.
4.3.2. ễ 2
ễ2: bản thang có 4 liớn kết xung quanh: cụ́n thang C2, dầm chiếu nghỉ (DCN), dầm chiếu tới (DCT).
Kớch thước ụ bản: .
.
Ta có : Bản loại dầm ,xem rằng tựa văo cụ́n thang C2 .
Sơ bộ chọn chiều dăy bản theo cụng thức : hb =
D m l.
Trong đó :
D = 0.8 1.4 phụ thuộc tải trọng. Chọn D = 1. l = l1: kớch thước cạnh ngắn của bản.
m : hệ sụ́ phụ thuộc loại bản , chọn m =35.
hb = mm.
Chiều dăy bản phải thỏa mờn ≥hmin . Chọn chiều dăy lă 80mm.
4.3.3. ễ 3
ễ2: bản thang có 4 liớn kết xung quanh: cụ́n thang C2, dầm chiếu nghỉ (DCN), dầm chiếu tới (DCT).
.
Ta có : Bản loại dầm ,xem rằng tựa văo cụ́n thang C2.
Sơ bộ chọn chiều dăy bản theo cụng thức : hb =
D m l.
Trong đó :
D = 0.8 1.4 phụ thuộc tải trọng. Chọn D = 1 l = l1: kớch thước cạnh ngắn của bản.
m: hệ sụ́ phụ thuộc loại bản , chọn m =35
hb = mm
Chiều dăy bản phải thỏa mờn ≥hmin. Chọn chiều dăy lă 80mm.
4.4. Tớnh toõn cõc cấu kiện
4.4.1. ễ bản cầu thang
a) Tải trọng
Bao gồm trọng lượng cõc lớp cấu tạo vă trọng lượng bản thđn bản thang:
- MƯt bỊc đá Granit dày 30 - Vữa lờt dày 15
- BỊc xây gạch thẻ - Lớ p Vữa xây 15
- Bản thang BTCT dày 80 - Vữa trát dày 15
Hình 4.2 cấu tạo cầu thang + Lớp đõ Granit dăy 30 mm:
+ Lớp vữa lót dăy 15 mm: + Bậc xđy gạch thẻ: + Lớp vữa xđy: g4 = n.4.d4 + Bản BTCT B25 dăy 80 mm: g5 = n.5.d5 + Lớp vữa trõt dăy 15 mm:
g6 = n.6.d6
Tổng tĩnh tải theo phương thẳng đứng phđn bụ́ trớn 1m2 bản thang: = g1 + g2 + g3 + g4 + g5 + g6 Bảng 4.1: Bảng tớnh tĩnh tải bản thang δ b h γ gtt (mm) (mm) (mm) (kN/m³) kN/m2 Đõ Granite 10 276 169 1,1 22 0,333 Vữa lót 20 276 169 1,3 18 0,644 Bậc gạch 276 169 1,1 18 1,427 Bản BTCT 80 1,1 25 2,750 Vữa lót 15 1,3 18 0,351 Vữa trõt 15 1,3 18 0,351 5,855 Cấu kiện Vật liệu n Bản thang Tổng cộng b) Hoạt tải
Hoạt tải được lấy theo TCVN 2737-1995 cho cầu thang lă ptc = 3 KN/m2, hệ sụ́ vượt tải lấy bằng 1,2. Ta có hoạt tải trớn bản thang:
= 1,23 = 3.6 (KN/m2) Quy đổi thănh tải trọng phđn bụ́ trớn mặt phẳng bản:
Đõ Granite 10 1,1 22 0,242 Vữa lót 20 1,3 18 0,468 Bản BTCT 80 1,1 25 2750,000 Vữa trõt 15 1,3 18 0,351 2751,061 Chiếu nghỉ Tổng cộng c) Tải trọng toăn phần
Tổng tải trọng phđn bụ́ trớn mặt phẳng bản (m2 theo phương xiớn ):
= 5.855 + 3.071 = 8.93KN/m2). 4.4.2. Bản chiếu nghỉ
a) Tải trọng
Bao gồm trọng lượng cõc lớp cấu tạo vă trọng lượng bản thđn chiếu nghĩ : + Lớp đõ Granit dăy 30 mm:
+ Lớp vữa lót dăy 15 mm:
+ Bản BTCT B25 dăy 80 mm: g3 = n.3.d3 + Lớp vữa trõt dăy 15 mm:
g4 = n.4.d4
Tổng tĩnh tải theo phương thẳng đứng phđn bụ́ trớn 1m2 bản thang: = g1 + g2 + g3 + g4 Bảng 4.2: Bảng tớnh tĩnh tải bản chiếu nghỉ δ b h γ gtt (mm) (mm) (mm) (kN/m³) kN/m2 Cấu kiện Vật liệu n b) Hoạt tải
Hoạt tải được lấy theo TCVN 2737-1995 cho cầu thang lă ptc = 3 KN/m2, hệ sụ́ vượt tải lấy bằng 1,2. Ta có hoạt tải trớn bản thang:
= 1,23 = 3.6 (KN/m2) c) Tải trọng toăn phần
Tổng tải trọng phđn bụ́ trớn mặt phẳng bản chiếu nghỉ.
qcn =(pt t+ )= (3.6+2.751) = 6.351 (KN/m2). 4.4.3. Tớnh cốt thĩp bản thang vă bản chiếu nghỉ
* ễ bản thang
Qui tải trọng phđn bụ́ trớn mặt phẳng bản thang (m2 theo phương xiớn ) về tải trọng vuụng góc với mặt phẳng bản.
* Bản chiếu nghỉ:
g= =2.751 (KN/m2).
p= = 1,23 = 3.6(KN/m2). Ta có bản tớnh thĩp:
- Kết quả tớnh toõn ụ săn bản kớ 4 cạnh: Phụ lục 2, bảng 1. - Kết quả tớnh toõn ụ săn bản dầm: Phụ lục 2, bảng 2.
4.4.4. Cốn thang C
a) ễ bản thang
Cụ́n thang gõc lớn dầm chiếu nghỉ vă dầm chđn thang (dầm chiếu tới) xem như hai đầu liớn kết.
Hình 4.3 Sơ đồ tớnh nội lực cụ́n thangb) Chọn kớch thước b) Chọn kớch thước
Kớch thước cụ́n thang có thể chọn sơ bộ theo cụng thức:
mm Chọn hc = 200mm. Chọn bc = 100mm. c) Xõc định tải trọng - Trọng lượng bản thđn cụ́n: g1= =1,1x25x0,1x (0,2-0,08) +1.3x16x(2x0.3+0.1-0.08)x0.015= 0.523 (KN/m). - Trọng lượng lan can : =0.3 (KN/m)
- Do ụ săn 1 truyền văo cụ́n C1: g3= (KN/m)
- Do ụ săn 2 truyền văo cụ́n C2: g’3= (KN/m) Tổng tải trọng tõc dụng theo phương thẳng đứng của cụ́n thang C1:
Tổng tải trọng tõc dụng theo phương thẳng đứng của cụ́n thang C2: = 0.523+0.3+4.69 = 5.513 (KN/m) d) Xõc định tải trọng * Cụ́n thang C1=C2: Mmax= (KN.m) Qmax = = (KN) N = = (KN) e) Tớnh cụ́t thĩp cụ́n (C1=C2) * Thĩp dọc:
Tớnh như cấu kiện chịu uụ́n có tiết diện chữ nhật: Ta có : Mmax = (kN.m)
Giả thiết a = 3 cm.
Chiều cao tớnh toõn: h0 = h – a = 30 – 3 = 27 cm
Tớnh αm .
Ta có αm < αR =4,27
As=
Tớnh hăm lượng cụ́t thĩp
μ%= As
Chọn 1 12 có As= 1,131 cm2
Kiểm tra hăm lượng cụ́t thĩp đờ chọn:
μ%= As
b.ho .100% = = 0.41 % * Thĩp đai:
Ta có: Qmax = 6.19 (KN) Sụ́ liệu tớnh toõn:
b = 100mm; ho = 270mm(a=30mm); h = 300mm; Rb = 14.5 MPa; Rbt = 1.05MPa; Rsw = 175MPa; Es = 210000MPa; Eb = 30000 MPa; cõc hệ sụ́ ϕb2=2 ; ϕb3=0.6 ;
ϕb4=1.5 ; β=0.01 ;N=-11.47(KN)
=0.027; Tải trọng phđn bụ́ đều trớn dầm gồm:
+ Phần tĩnh tải:
Do TLBT dầm , vữa trõt + trọng lượng lang can + tải trọng do bản thang truyền văo. g = g1+ g2+ =0.523+0.3+ =3.89(kN/m)
+ Phần hoạt tải:
Do phản lực bản thang truyền văo(phần hoạt tải).
p = (KN/m)
- Kiểm tra điều kiện tớnh toõn : Q ≤ Qb,o Tớnh cõc giõ trị:
q1 = g+p/2 = 3.89+0.5x1.61= 4.695(kN/m)
=> = 180(cm) => Qb,o =
Qbmin =
Kiểm tra Qb,o< Qbmin nớn lấy Qb,o= Qbmin = 17.7 (kN)
Tớnh lại C=
=> Q = Qmax– q1C = –4.695x0.674= 3.03kN)
Kiểm tra Q < Qb,o nớn khụng cần tớnh toõn cụ́t đai, bụ́ trớ theo cấu tạo: - Trong đoạn 1/4l (l: nhịp dầm) = 0.658(m)
h=300mm < 450mm, chọn Φ6 hai nhõnh Bước cụ́t đai s = min(150,h/2=150) = 150mm - Trong đoạn giữa nhịp:
h=300mm , chọn Φ6 hai nhõnh Bước cụ́t đai chọn s=300mm 4.5. Tớnh toõn dầm chiếu nghỉ (DCN=DCT)
4.5.1. Sơ đồ tớnh
Hình 4.4 Sơ đồ tớnh nội lực dầm chiếu nghỉ 4.5.2. Xõc định kớch thước tiết diện
mm Chọn hc = 300mm.
Chọn bc = 200mm.
Vậy kớch thước tiết diện dầm lă: bxh = 200 ¿ 300. 4.5.3. Xõc định tải trọng
Trọng lượng phần bớtụng:
q1= =1.1x25x0.2x (0,3-0,08) = 1.32 (KN/m) Trọng lượng phần vữa trõt:
q2 = =1.3x16x0.015x ( 2x0.3+0.2-2x0.08) = 0.2 (KN/m) Do săn ễ3 truyền văo:
(N/m) Do săn ễ1 ( ễ2 ) truyền văo:
(KN/m)
Vậy tải trọng phđn bụ́ trớn dầm chiếu nghỉ lă:
q =q1+ q2 + q3 + q4 =1.32+0.2+6.56+0 = 8.08 (KN/m) q’’ =q1+ q2 + q3 =1.32+0.2+6.56= 8.08 (KN/m)
q’ =q1+ q2 + q3 + q4’ =1.32+0.2+6.56+0 = 8.08 (KN/m) Tải trọng tập trung do cụ́n C1 vă C2 truyền văo:
PC1 = = (KN)
4.5.4. Xõc định nội lực
Sử dụng phần mềm sap 2000 ta có kết quả nội lực: Mnh = 16.18(KN/m) Qg = 21.54(KN) Qnh = 1.64 (KN) 4.5.5. Tớnh toõn cốt thĩp a) Tớnh cụ́t thĩp dọc Ta có Mnh = 16.18 (KN.m).
Giả thiết a = 3cm , tớnh được h0 = 30 - 3 = 27cm.
Tớnh m: <R = 0,427
Tớnh diện tớch cụ́t thĩp:
Tớnh hăm lượng cụ́t thĩp:
Chọn 214 có As =3.079 cm2 đặt phớa dưới. Kiểm tra hăm lượng cụ́t thĩp đờ chọn.
μ%= As
b.ho .100% = = 0.57 %
b) Thĩp đai
Tải trọng phđn bụ́ đều trớn dầm gồm: + Phần tĩnh tải:
Do TLBT dầm , vữa trõt + tải trọng do bản thang truyền văo +do chiếu nghĩ truyền văo,phản lực cụ́n thang.
g =1.32+0.2 +0+ + =14.5(kN/m) + Phần hoạt tải:
Do bản chiếu nghỉ truyền văo vă bản thang:
p = (kN/m)
Lập bảng tớnh cụ́t thĩp đai:
- Kết quả tớnh toõn cụ́t thĩp đai: Phụ lục 2, bảng 3.
c) Tớnh toõn cụ́t treo tại vị trớ có lực tập trung + Dùng cụ́t treo dạng đai:
Ta có : Pc2 =14.5 (KN) hs bc hc h s h c Pc
Hình 4.5 Sơ đồ bụ́ trớ cụ́t treo Trong đó:
hs: khoảng cõch từ vị trớ đặt lực tập trung đến trọng tđm cụ́t thĩp dọc
Từ điều kiện cđn bằng lực của phần phõ hoại ta tớnh được sụ́ thanh cụ́t treo :
Trong đó : a : sụ́ thanh cụ́t treo cần bụ́ trớ n : sụ́ nhõnh
: cường độ chiệu kĩo của thĩp Chọn cụ́t đai 6, 2 nhõnh.
Bụ́ trớ 2 thanh cụ́t đai 6, 2 bớn cụ́n tại vị trớ cụ́n giao với dầm chiếu nghỉ.
CHƯƠNG 5. TÍNH TOÂN THIẾT KẾ DẦM PHỤ
Đồ õn năy sinh viớn chọn dầm phụ trục 5 thuộc tầng 4 để tớnh toõn vă thiết kế, cõc dầm phụ khõc lăm theo quy trình tương tự.
5.1. Vật liệu sử dụng
- Bớ tụng: Cấp độ bền B25 có: Rb = 14.5 MPa; Rbt = 1.05 MPa; Eb = 30x103 MPa. Cụ́t thĩp:
- Thĩp CI (ỉ <10 mm) có: Rs = Rsc = 225 MPa; Rsw = 175 MPa; Es = 2.1x106 MPa. - Thĩp CIII (ỉ ≥10 mm) có: Rs = Rsc = 365 MPa; Rsw = 290 MPa; Es = 2.1x106 MPa.
5.2. Quan niệm tớnh vă sơ đồ tớnh
5.2.1. Quan niệm tớnh
Dầm phụ được tớnh như dầm liớn tục tựa lớn cõc gụ́i tựa lă cõc dầm chớnh, chịu tải trọng bản thđn, tải trọng tường xđy trớn nó vă tải trọng từ cõc ụ săn lđn cận truyền về, nhịp tớnh chớnh lă khoảng cõch tim giữa cõc gụ́i tựa.
5.2.2. Sơ đồ tớnh
Dầm được tớnh toõn theo sơ đồ đăn hồi, nhịp dầm lă khoảng cõch giữa tim cõc gụ́i tựa (dầm chớnh).
Hình 5.1 Sơ đồ tớnh dầm phụ 5.3. Sơ bộ tiết diện
Tiết diện dầm phụ được sơ bộ theo cụng thức: ,
Trong đó: hdp lă chiều cao dầm phụ; bdp lă chiều rộng dầm phụ; L lă nhịp dầm.
Với nhịp L = 7,95m, ta có: chọn (mm)
(mm) chọn (mm)
5.4. Tải trọng tõc dụng
5.4.1. Xõc định tải trọng
a) Tĩnh tải
Trọng lượng bản thđn dầm: do phần bớ tụng giao nhau giữa dầm vă săn đờ được tớnh văo tĩnh tải săn, nớn ta chỉ tớnh trọng lượng phần khụng giao nhau.
- Trọng lượng phần bớ tụng:
(kN/m) - Trọng lượng lớp vữa trõt dăy 15mm:
(kN/m) Trong đó: = 1.1 lă hệ sụ́ tin cậy của bớ tụng, = 25 kN/m3lă trọng lượng riớng của BTCT; = 1.3 lă hệ sụ́ tin cậy lớp vữa trõt; = 16 kN/m3 lă trọng lượng riớng của vữa trõt; lă chiều dăy lớp vữa trõt.
Căn cứ văo loại ụ săn lă bản kớ hay bản dầm, ta suy ra được sơ đồ truyền tải từ săn