CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ CẦU THANG I/ Cấu tạo cầu thang
II.4/ Sơ đồ tính và nội lực
- Các vế thang đối xứng nên ta chỉ tính một vế - Cắt một dãy có bề rộng b = 1m để tính.
- Xét tỷ số hd/hs: (hd/hs = 3.3 >3)
Nếu hd/hs <3 thì liên kết giữa bản thang với dầm chiếu nghỉ được xem là khớp;
Nếu hd/hs ≥ 3 thì liên kết giữa bản thang với dầm chiếu nghỉ được xem là ngàm;
Trên đây là quan niệm tính trong một số sách giáo trình tham khảo. Tuy nhiên trên thực tế tính toán cầu thang có một số bất cập trong sơ đồ tính toán như sau:
Trong kết cấu bê tông toàn khối thì không có liên kết nào hoàn toàn là ngàm tuyệt đối và liên kết khớp tuyệt đối. Liên kết giữa bản thang với dầm chiếu nghỉ là liên kết bán trung gian giữa liên kết ngàm và khớp; nó phụ thuộc vào độ cứng tương quan giữa bản thang và dầm chiếu nghỉ, nếu hd/hs <3 thì gần là liên kết khớp và ngược lại.
Trong trường hợp nếu liên kết giữa bản thang với dầm chiếu nghỉ được xem là ngàm thì dẫn đến thiếu thép bụng và dư thép gốikết cấu bị phá hoại do thiếu thép tại bụng bản thang.
Trong trường hợp nếu liên kết giữa bản thang với dầm chiếu nghỉ được xem là khớp thì dẫn đến thiếu thép gối và dư thép bụngkết cấu không bị phá hoại mà chỉ gây nứt tại gối (do thiếu thép gối) và trở dần về sơ đồ khớp. Tuy nhiên trong thực tế thì nếu cầu thang bị nứt tại gối thì dẫn đến các lớp gạch lót sẽ bong nên không cho phép nứt cầu thang trong thiết kế.
Trong kết cấu nhà nhiều tầng thì cột và dầm được thi công từng tầng, bản thang là kết cấu độc lập được thi công sau cùng. Chính vì vậy, rất khó đảm bảo độ ngàm cứng của bản thang và dầm thang (việc này rất hay xảy ra trong quá trình thi công ngoài công trường).
Cầu thang bộ là một trong những hệ thống giao thông đứng trong công trình, khi xảy ra sự cố bất thường như cháy nổ, hoả hoạn, động đất… thì nơi đây chính là lối thoát hiểm duy nhất, và khi đó tải trọng sẽ có thể tăng hơn những lúc bình thường rất nhiều, vì thế tính an toàn của cầu thang cần được đảm bảo tối đa.
Từ những phân tích trên, để tính toán thiên về an toàn, đảm bảo khả năng sử dụng khi công trình chịu tải bất lợi nhất, cũng như đảm bảo tính thẩm mỹ của cầu thang trong giai đoạn sử dụng. Sinh viên chọn sơ đồ 2 đầu khớp để tính toán nhưng vẫn bố trí thép cấu tạo trên gối để chống nứt cho cầu thang.
SVTH: NGUYỄN NHẬT TRƯỜNG MSSV: 16349027 Trang 26
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP - Sơ đồ tính:Vế 1
Hình 14: Tĩnh tải cầu thang
Hình15: Hoạt tải cầu thang
SVTH: NGUYỄN NHẬT TRƯỜNG MSSV: 16349027 Trang 27
Hình 16: Nội lực cầu thang Kiểm tra lại trường hợp 2 đầu gối cố định
Trong quá trình làm việc của kết cấu cần kiểm tra các trường hợp có thể xảy ra, giả sử nếu liên kết 2 đầu là gối cố định thì sẽ xuất hiện mômen âm ở chỗ gãy khúc, nếu thép bố trí không đủ sẽ gây nứt kết cấu do đó trong đồ án sinh viên kiểm tra lại tại vị trí này cho trường hợp liên kết 2 đầu là gối cố định.
Hình 17: Sơ đồ tính và momen bản thang với 2 gối cố định (Đơn vị: kN-m)
SVTH: NGUYỄN NHẬT TRƯỜNG MSSV: 16349027 Trang 28
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP Dầm D1 ( dầm chiếu nghỉ)
Hình 18: Phản lực gối tựa của bản thang.
Tải trọng tác dụng gồm tải trọng bản thân và phản lực do bản chiếu nghĩ truyền vào:
qd1 = gd1 R1 (0.4-0.1)×0.2×25×1.1 24.52 = 26.17kN / m Tải trọng tường : gt 0.21.75 18 1.1 6.93kN / m
Tải do bản chiếu nghỉ truyền vào theo dạng hình thang : q s= ql1 / 2 (4.7 3.11) 1.5/ 2 5.86kN / m Chuyển thành dạng phân bố tương đương :
q td = qs (1 223 ) 5.66kN / m
Với Tổng tải :
q qd1 gt qtd 26.17 6.93 5.66 38.76(kN / m) Sơ đồ tính như dầm dơn giản 2 dầu khớp:
SVTH: NGUYỄN NHẬT TRƯỜNG MSSV: 16349027 Trang 29
Hình19: Sơ đồ tính dầm D1.
Nội lực trong dầm là :
M
max
Q
max
Dầm D2 ( dầm chiếu nghỉ)
Tải trọng tác dụng gồm tải trọng bản thân và phản lực do bản chiếu nghĩ truyền vào:
qd1 = gd1 R1 (0.4-0.1)×0.2×25×1.1 29.12 =30.77kN / m Tải do sàn HL truyền vào theo dạng hình thang:
q s= ql1 / 2 (1.59 3.6) 2.3/ 2 5.97kN / m Chuyển thành dạng phân bố tương đương :
q td = qs (1 223 ) 5.26kN / m
Với
Tổng tải :
q qd1 qtd 30.77 5.26 36.03(kN / m) Sơ đồ tính như dầm dơn giản 2 dầu khớp:
Hình19: Sơ đồ tính dầm D2.
SVTH: NGUYỄN NHẬT TRƯỜNG MSSV: 16349027 Trang 30
Nội lực trong dầm là :
M
max
Q
max 2