CHƯƠNG 4 TÍNH TƠN THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ TẦNG 4
4.4. Tính tơn câc cấu kiện
4.4.1. Ô bản cầu thang
a) Tải trọng
Bao gồm trọng lượng câc lớp cấu tạo vă trọng lượng bản thđn bản thang:
- MƯt bc đá Granit dày 30 - Vữa lờt dày 15
- BỊc x©y gạch thẻ - Lớ p Vữa xây 15
- Bản thang BTCT dày 80 - Vữa trát dày 15
Hình 4.2 cấu tạo cầu thang+ Lớp đâ Granit dăy 30 mm: + Lớp đâ Granit dăy 30 mm:
Thiết kế trụ sở chi nhânh vă văn phịng cho th Techcombank Cần Thơ
+ 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 trât dăy 15 mm:
g6 = n.6.d6
Tổng tĩnh tải theo phương thẳng đứng phđn bớ trín 1m2 bản thang: = g1 + g2 + g3 + g4 + g5 + g6 Bảng 4.1: Bảng tính tĩnh tải bản thang δ b h γ gtt (mm) (mm) (mm) (kN/m³) kN/m2 Đâ 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 trât 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 số vượt tải lấy bằng 1,2. Ta có hoạt tải trín bản thang:
= 1,23 = 3.6 (KN/m2) Quy đổi thănh tải trọng phđn bớ trín mặt phẳng bản:
Đâ Granite 10 1,1 22 0,242 Vữa lót 20 1,3 18 0,468 Bản BTCT 80 1,1 25 2750,000 Vữa trât 15 1,3 18 0,351 2751,061 Chiếu nghỉ Tổng cộng c) Tải trọng toăn phần
Tổng tải trọng phđn bố trín mặt phẳng bản (m2 theo phương xiín ):
= 5.855 + 3.071 = 8.93KN/m2). 4.4.2. Bản chiếu nghỉ
a) Tải trọng
Bao gồm trọng lượng câc lớp cấu tạo vă trọng lượng bản thđn chiếu nghĩ : + Lớp đâ Granit dăy 30 mm:
+ Lớp vữa lót dăy 15 mm:
+ Bản BTCT B25 dăy 80 mm: g3 = n.3.d3 + Lớp vữa trât dăy 15 mm:
g4 = n.4.d4
Tổng tĩnh tải theo phương thẳng đứng phđn bớ trín 1m2 bản thang: = g1 + g2 + g3 + g4 Bảng 4.2: Bảng tính 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 số vượt tải lấy bằng 1,2. Ta có hoạt tải trín bản thang:
Thiết kế trụ sở chi nhânh vă văn phịng cho th Techcombank Cần Thơ
= 1,23 = 3.6 (KN/m2) c) Tải trọng toăn phần
Tổng tải trọng phđn bớ trín mặt phẳng bản chiếu nghỉ.
qcn =(pt t+ )= (3.6+2.751) = 6.351 (KN/m2). 4.4.3. Tính cốt thĩp bản thang vă bản chiếu nghỉ
* Ô bản thang
Qui tải trọng phđn bớ trín mặt phẳng bản thang (m2 theo phương xiín ) về tải trọng vng góc với mặt phẳng bản.
* Bản chiếu nghỉ:
g= =2.751 (KN/m2).
p= = 1,23 = 3.6(KN/m2). Ta có bản tính thĩp:
- Kết quả tính tơn ơ săn bản kí 4 cạnh: Phụ lục 2, bảng 1. - Kết quả tính tơn ơ săn bản dầm: Phụ lục 2, bảng 2.
4.4.4. Cốn thang C a) Ô bản thang
Cớn thang gâc lín dầm chiếu nghỉ vă dầm chđn thang (dầm chiếu tới) xem như hai đầu liín kết.
Hình 4.3 Sơ đồ tính nội lực cớn thangb) Chọn kích thướcb) Chọn kích thước b) Chọn kích thước
Kích thước cớn thang có thể chọn sơ bộ theo công thức:
mm Chọn hc = 200mm. Chọn bc = 100mm. c) Xâc định tải trọng - Trọng lượng bản thđn cốn: 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 ô săn 1 truyền văo cốn C1: g3= (KN/m)
- Do ô săn 2 truyền văo cốn C2: g’3= (KN/m) Tổng tải trọng tâc dụng theo phương thẳng đứng của cốn thang C1:
Thiết kế trụ sở chi nhânh vă văn phịng cho th Techcombank Cần Thơ
Tổng tải trọng tâc dụng theo phương thẳng đứng của cốn thang C2: = 0.523+0.3+4.69 = 5.513 (KN/m) d) Xâc định tải trọng * Cốn thang C1=C2: Mmax= (KN.m) Qmax = = (KN) N = = (KN) e) Tính cớt thĩp cớn (C1=C2) * Thĩp dọc:
Tính như cấu kiện chịu ́n có tiết diện chữ nhật: Ta có : Mmax = (kN.m)
Giả thiết a = 3 cm.
Chiều cao tính tôn: h0 = h – a = 30 – 3 = 27 cm
Tính αm .
Ta có αm < αR =4,27
As=
Tính hăm lượng cớt thĩp
μ%= As
Chọn 1 12 có As= 1,131 cm2
Kiểm tra hăm lượng cốt thĩp đê chọn:
μ%= As
b.ho .100% = = 0.41 % * Thĩp đai:
Ta có: Qmax = 6.19 (KN) Sớ liệu tính tơn:
b = 100mm; ho = 270mm(a=30mm); h = 300mm; Rb = 14.5 MPa; Rbt = 1.05MPa; Rsw = 175MPa; Es = 210000MPa; Eb = 30000 MPa; câc hệ số ϕb2=2 ; ϕb3=0.6 ;
ϕb4=1.5 ; β=0.01 ;N=-11.47(KN)
=0.027; Tải trọng phđn bớ đều trín dầm gồm:
+ Phần tĩnh tải:
Do TLBT dầm , vữa trât + 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 tính tơn : Q ≤ Qb,o
Tính câc giâ trị:
q1 = g+p/2 = 3.89+0.5x1.61= 4.695(kN/m)
Thiết kế trụ sở chi nhânh vă văn phịng cho th Techcombank Cần Thơ
=> = 180(cm) => Qb,o =
Qbmin =
Kiểm tra Qb,o< Qbmin nín lấy Qb,o= Qbmin = 17.7 (kN) Tính lại C=
=> Q = Qmax– q1C = –4.695x0.674= 3.03kN)
Kiểm tra Q < Qb,o nín khơng cần tính tơn cớt đai, bớ trí theo cấu tạo: - Trong đoạn 1/4l (l: nhịp dầm) = 0.658(m)
h=300mm < 450mm, chọn Φ6 hai nhânh Bước cốt đai s = min(150,h/2=150) = 150mm - Trong đoạn giữa nhịp:
h=300mm , chọn Φ6 hai nhânh Bước cốt đai chọn s=300mm 4.5. Tính tơn dầm chiếu nghỉ (DCN=DCT) 4.5.1. Sơ đồ tính
Hình 4.4 Sơ đồ tính nội lực dầm chiếu nghỉ4.5.2. Xâc định kích thước tiết diện 4.5.2. Xâc định kích thước tiết diện
mm Chọn hc = 300mm.
Chọn bc = 200mm.
Vậy kích thước tiết diện dầm lă: bxh = 200 ¿ 300. 4.5.3. Xâc định tải trọng
Trọng lượng phần bítơng:
q1= =1.1x25x0.2x (0,3-0,08) = 1.32 (KN/m) Trọng lượng phần vữa trât:
q2 = =1.3x16x0.015x ( 2x0.3+0.2-2x0.08) = 0.2 (KN/m) Do săn Ô3 truyền văo:
(N/m) Do săn Ô1 ( Ô2 ) truyền văo:
(KN/m)
Vậy tải trọng phđn bớ trín 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 cốn C1 vă C2 truyền văo:
PC1 = = (KN)
Thiết kế trụ sở chi nhânh vă văn phịng cho th Techcombank Cần Thơ
4.5.4. Xâc 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. Tính tơn cốt thĩp a) Tính cớt thĩp dọc Ta có Mnh = 16.18 (KN.m).
Giả thiết a = 3cm , tính được h0 = 30 - 3 = 27cm.
Tính m: <R = 0,427
Tính diện tích cớt thĩp:
Tính hăm lượng cớt thĩp:
Chọn 214 có As =3.079 cm2 đặt phía dưới. Kiểm tra hăm lượng cớt thĩp đê chọn.
μ%= As
b.ho .100% = = 0.57 %
b) Thĩp đai
Tải trọng phđn bớ đều trín dầm gồm: + Phần tĩnh tải:
Do TLBT dầm , vữa trât + tải trọng do bản thang truyền văo +do chiếu nghĩ truyền văo,phản lực cốn 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 tính cớt thĩp đai:
- Kết quả tính tơn cớt thĩp đai: Phụ lục 2, bảng 3.
c) Tính tơn cớt treo tại vị trí có lực tập trung + Dùng cốt treo dạng đai:
Ta có : Pc2 =14.5 (KN) hs bc hc h s h c Pc
Hình 4.5 Sơ đồ bớ trí cớt treo Trong đó:
hs: khoảng câch từ vị trí đặt lực tập trung đến trọng tđm cốt thĩp dọc
Từ điều kiện cđn bằng lực của phần phâ hoại ta tính được sớ thanh cớt treo :
Trong đó : a : sớ thanh cớt treo cần bớ trí n : sớ nhânh
Thiết kế trụ sở chi nhânh vă văn phòng cho thuí Techcombank Cần Thơ
: cường độ chiệu kĩo của thĩp Chọn cớt đai 6, 2 nhânh.
Bớ trí 2 thanh cớt đai 6, 2 bín cớn tại vị trí cớn giao với dầm chiếu nghỉ.
CHƯƠNG 5. TÍNH TƠN THIẾT KẾ DẦM PHỤ
Đồ ân năy sinh viín chọn dầm phụ trục 5 thuộc tầng 4 để tính tơn vă thiết kế, câc dầm phụ khâc lăm theo quy trình tương tự.
5.1. Vật liệu sử dụng
- Bí tơng: Cấp độ bền B25 có: Rb = 14.5 MPa; Rbt = 1.05 MPa; Eb = 30x103 MPa. Cốt thĩp:
- Thĩp CI (Ø <10 mm) có: Rs = Rsc = 225 MPa; Rsw = 175 MPa; Es = 2.1x106 MPa. - Thĩp CIII (Ø ≥10 mm) có: Rs = Rsc = 365 MPa; Rsw = 290 MPa; Es = 2.1x106 MPa.
5.2. Quan niệm tính vă sơ đồ tính5.2.1. Quan niệm tính 5.2.1. Quan niệm tính
Dầm phụ được tính như dầm liín tục tựa lín câc gới tựa lă câc dầm chính, chịu tải trọng bản thđn, tải trọng tường xđy trín nó vă tải trọng từ câc ô săn lđn cận truyền về, nhịp tính chính lă khoảng câch tim giữa câc gới tựa.
5.2.2. Sơ đồ tính
Dầm được tính tơn theo sơ đồ đăn hồi, nhịp dầm lă khoảng câch giữa tim câc gới tựa (dầm chính).
Hình 5.1 Sơ đồ tính dầm phụ5.3. Sơ bộ tiết diện 5.3. Sơ bộ tiết diện
Tiết diện dầm phụ được sơ bộ theo công 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 tâc dụng5.4.1. Xâc định tải trọng 5.4.1. Xâc định tải trọng a) Tĩnh tải
Trọng lượng bản thđn dầm: do phần bí tơng giao nhau giữa dầm vă săn đê được tính văo tĩnh tải săn, nín ta chỉ tính trọng lượng phần khơng giao nhau.
- Trọng lượng phần bí tơng:
(kN/m) - Trọng lượng lớp vữa trât dăy 15mm:
(kN/m) Trong đó: = 1.1 lă hệ số tin cậy của bí tơng, = 25 kN/m3lă trọng lượng riíng của BTCT; = 1.3 lă hệ số tin cậy lớp vữa trât; = 16 kN/m3 lă trọng lượng riíng của vữa trât; lă chiều dăy lớp vữa trât.
Thiết kế trụ sở chi nhânh vă văn phịng cho th Techcombank Cần Thơ
Căn cứ văo loại ơ săn lă bản kí hay bản dầm, ta suy ra được sơ đồ truyền tải từ săn văo dầm như sau:
Hình 5.2 Tải trọng săn quy về dầmBản dầm (ô S1, S2): tải trọng truyền về phđn bớ đều trín dầm. Bản dầm (ô S1, S2): tải trọng truyền về phđn bớ đều trín dầm.
+ Ơ S1: (kN/m)
+ Ơ S2: (kN/m)
- Bản kí (ơ S1, S2, S5, S6, S10, S11, S16, S17): tải trọng truyền về dạng hình thang, tam giâc theo góc 45 độ.
+ Ô S5: (kN/m) Dạng hình tam giâc
+ Ô S6: (kN/m) Dạng hình tam giâc
+ Ô S10: (kN/m)
+ Ô S11: (kN/m)
Dạng hình thang
+ Ô S16: (kN/m) Dạng hình tam giâc
+ Ô S17: (kN/m) Dạng hình tam giâc
- Tải trọng nút dầm phụ truyền văo: + Trọng lượng phần bí tơng dầm:
(kN/m) + Trọng lượng lớp vữa trât dăy 15mm:
(kN/m)
+ Trọng lượng của Ô S1 truyền văo: (kN/m)
+ Trọng lượng của Ô S2 truyền văo: (kN/m) + Trọng lượng tường trín dầm truyền văo:
= (kN/m)
(kN/m)
(kN/m)
b) Hoạt tải
Hoạt tải từ săn truyền lín dầm được xâc định tùy thuộc văo loại ơ bản. - Bản dầm (ô S12, S14,S17): tải trọng truyền về phđn bớ đều trín dầm.
Thiết kế trụ sở chi nhânh vă văn phịng cho th Techcombank Cần Thơ
+ Ô S1: (kN/m)
+ Ô S2: (kN/m)
- Bản kí (ơ S10, S11): tải trọng truyền về dạng hình thang, tam giâc theo góc 45 độ.
+ Ô S5: (kN/m) Dạng hình tam giâc
+ Ô S6: (kN/m) Dạng hình tam giâc
+ Ô S10:
Dạng hình thang
+ Ô S11:
Dạng hình thang
+ Ô S16: (kN/m) Dạng hình tam giâc
+ Ô S17: (kN/m) Dạng hình tam giâc
5.4.2. Tổ hợp nội lực
Do hoạt tải có tính chất xuất hiện bất kỳ, nín ta phải tiến hănh tổ hợp để tìm ra những giâ trị nội lực nguy hiểm nhất do hoạt tải gđy ra.
Hình 5.3 Sơ đồ tĩnh tải chất đầy dầm
Hình 5.4 Hoạt tải 1
Hình 5.5 Hoạt tải 2
Hình 5.6 Hoạt tải 3
Hình 5.7 Hoạt tải 4b) Tổ hợp nội lực b) Tổ hợp nội lực
Thiết kế trụ sở chi nhânh vă văn phòng cho thuí Techcombank Cần Thơ
Sử dụng sự hỗ trợ của phần mềm phđn tích kết cấu Sap2000 để tiến hănh tổ hợp vă phđn tích nội lực của dầm phụ:
Hình 5.8 Tổ hợp nội lực (kN.m)
Hình 5.9 Lực cắt (kN/m) c) Kiểm tra chuyển vị của dầm
Hình 5.10 Chuyển vị của dầm U3 (mm)
Theo bảng M.1.2 TCVN 5574 – 2018, độ võng ngân hạn của săn được kiểm tra theo điều kiện f < [fgh]. Với nhịp lớn nhất trong ô bản khoảng L=7,5(m). Độ võng giới hạn (TCVN 5574 – 2018) có giâ trị lă:
Nhận xĩt: fmax = 2mm < [fgh] = 41.2mm. Dầm thỏa điều kiện độ võng. 5.5. Tính tơn cốt thĩp
5.5.1. Thĩp dọc chịu lực
- Kết quả tính tơn cớt thĩp dọc chịu lực: Phụ lục 3, bảng 1. a) Thĩp dọc chịu momen dương ở nhịp
Nhận thấy, dầm vă săn được đổ toăn khới, khi tính tơn cớt thĩp chịu momen dương, để tiết kiệm thì ta nín kể đến khả năng chịu nĩn của phần cânh, độ vươn của phần cânh được xâc định theo “điều 6.2.2.7 – TCVN 5574 – 2012 [18]” vă tham khảo ý kiến của “Giâo trình săn sườn bí tơng toăn khới – Nguyễn Đình Cống [5]”:
Với , độ vươn ra của cânh được lấy:
; vă (mm)
Chọn (mm) (mm).
Căn cứ văo nhóm cốt thĩp CIII vă cấp độ bền bí tơng B25, tra “Phụ lục 8 – Giâo trình KCBTC – PGS,TS.Phan Quang Minh [1]” ta có: ,
Giả thiết a = 40mm, ta có: h0 = 500 – 40 = 460mm. Xâc định vị trí của trục trung hịa từ momen phđn giới:
(kN.m) *Tại giữa nhịp 1: (kN.m) trục trung hòa đi qua cânh, ta tính tơn với tiết diện chữ nhật kích thước (mm).
- Ta có: <
- Diện tích cớt thĩp: (cm2)
- Tính hăm lượng cớt thĩp:
Thiết kế trụ sở chi nhânh vă văn phịng cho th Techcombank Cần Thơ
*Tại giữa nhịp 2: (kN.m) trục trung hịa đi qua cânh, ta tính tơn với tiết diện chữ nhật kích thước (mm).
(cm2); Chọn thĩp 218 có: (cm2)
b) Thĩp dọc chịu momen đm ở gối
Tiết diện chịu momen đm có cânh nằm trong vùng kĩo, nín ta tính tơn với tiết diện hình chữ nhật (mm).
Căn cứ văo nhóm cớt thĩp CIII vă cấp độ bền bí tơng B25, tra “Phụ lục 8 – Giâo trình KCBTC – PGS,TS.Phan Quang Minh [1]” ta có: ,
Giả thiết a = 40mm, ta có: h0 = 500 – 40 = 460mm. *Tại gối 2: (kN.m)
- Ta có: <
- Diện tích cớt thĩp: (cm2)
- Tính hăm lượng cớt thĩp:
Chọn thĩp 422 có: (cm2) *Tại gối 3: (kN.m)
(cm2);
Nhận xĩt: Hăm lượng cớt thĩp đều biến thiín xung quanh khoảng , nín tiết diện dầm đê chọn lă hợp lý.
5.5.2. Thĩp đai
Tải trọng phđn bớ đều trín dầm gồm: a) Phần tỉnh tải
Trọng lượng bản thđn dầm + trọng lượng lớp vữa trât + trong lượng câc ô săn truyền về. gD1_250x500=2.75+0.25+9.4=12.04 (kN/m) gD2_250x500=2.75+0.25+21.2=24.2 (kN/m) gD3_250x500=2.75+0.25+8.92=11.92 (kN/m) gD4_250x500=2.75+0.25+4.12=7.12 (kN/m) b) Phần hoạt tải
Do bản chiếu nghỉ truyền văo vă bản thang
pD1_250X500 = 2.63+2.63=5.26(kN/m) pD2_250X500 = 6.18+6.18=12.36(kN/m) pD3_250X500 = 2.59+2.59=5.18(kN/m) pD4_250X500 = 1.2+1.2=2.4(kN/m) Lập bảng tính cớt thĩp đai:
- Kết quả tính tơn cớt thĩp đai dầm phụ: Phụ lục 3, bảng 2. 5.6. Bố trí thĩp
Thiết kế trụ sở chi nhânh vă văn phịng cho th Techcombank Cần Thơ
CHƯƠNG 6. TÍNH TƠN VĂ THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 1
6.1. Sơ đồ tính khung trục 1
Hình 6.1 Sơ đồ khung trục 1
6.2. Xâc định sơ bộ kích thước câc cấu kiện
Kích thước cấu kiện được chọn theo kinh nghiệm thiết kế "Kết cấu bí tơng cớt thĩp Phần cấu kiện cơ bản "(trường Đại Học Xđy Dựng) vă đảm bảo theo tiíu chuđ̉n thiết kế cấu kiện BTCT TCVN 5574-2018. Trong đó kích thước của cấu kiện phải đảm bảo câc yíu cầu sau:
+ Đảm bảo khả năng chịu lực (điều kiện bền)
+ Đảm bảo điều kiện sử dụng bình thường ( điều kiện về biến dạng)
+ Đảm bảo tính kinh tế trong thiết kế, cũng như câc điều kiện thi công thuận lợi( hăm lượng cốt thĩp, tận dụng tối đa khả năng lăm việc kết cấu ,...)
6.2.1. Xâc định sơ bộ kích thước tiết diện dầm
- Tiết diện dầm phụ được sơ bộ theo công thức: ,
Trong đó: hdp lă chiều cao dầm phụ; bdp lă chiều rộng dầm phụ; L lă nhịp dầm.