CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU

CHƯƠNG 5: CHƯƠNG 5: THI ẾT KẾ KHUNG TRỤC 2

6.1 CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU

•Cầu thang có cốn thang:

- Ưu điểm: Dùng để đỡ bản thang, lan can tay vịn. Làm giảm chiều dày của bản thang, có lợi hơn về kết cấu chịu lực. Độ cứng lớn hơn nên giảm độ võng.

- Nhược điểm: thi công phức tạp.

•Cầu thang không có cốn thang:

- Ưu điểm : Dễ thi công, cấu tạo đơn giản.

- Nhược điểm: Độ cứng kém hơn nên độ võng lớn hơn, chiều dày bản thang lớn.

Ta lựa chọn phương án thang bộ không có cốn thang.

- Bê tông cấp bền B25: Rb = 14,5 MPa; Rbt = 1,05 Mpa; Eb = 30.103 Mpa - Cốt thép:

+ Thép   10 nhóm CI: Rs = 225 MPa;

+ Thép  > 10 nhóm CII: Rs = 280MPa;

- Cầu thang bộ gồm 2 vế

- Chiều cao bậc 150mm, chiều rộng bậc 250mm.

Hình 6.1. Mặt bằng thang bộ Sơ đồ kết cấu:

Cầu thang được cấu tạo từ BTCT toàn khối. Các bộ phận liên kết ngàm đàn hồi với nhau. Để đơn giản tính toán ta coi chúng là liên kết khớp, sau đó đặt thép âm theo cấu tạo tại các vị trí liên kết để hạn chế bề rộng khe nứt.

SVTH:VŨ VĂN THƯỞNG_LỚP 2017X5 67

Hình 6.2. Mặt cắt kết cấu thang bộ 6.2 TÍNH TOÁN BẢN THANG TẦNG .

6.2.1 Tải trọng tác dụng và kích thướctiết diện a) Kích thước tiết diện

- Chiều cao bậchb =150mm, chiều rộng bậcbb =250mm

-Độ dốc của cầu thang: cos =

2 2 2 2

b b

h b = 150 250 =0,86

+ +

-Cạnh dài ô bản thang: L2 = 2880 cos =3349

 mm=3,349m

-Cạnh ngắn ô bản thang: L1 = 1,1m

-Bản thang không có cốn thang, ta cắt một dải rộng b1 = 1m theo phương cạnh dài để tính toán. Tính dải bản như dầm đơn giản hai đầu tựa khớp lên hai dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới

-Chiều dày bản thang sơ bộ:

bt 2

1 1 1 1

h L .3349 (111 95,6)mm

30 35 30 35

   

=   =   =  Chọn hbt=100mm

b) Tải trọng tác dụng

-Tĩnh tải: Tải trọng các lớp quy về tải phân bố đều tác dụng theo phương vuông góc với bản thang.

+ Gạch lát dày 2cm: 1 (0,15 0,25).0,02.24.1,12 2 2

g 0,73kN / m

0,15 0,25

= + =

+

+ Vữa lót dày 1,5cm: 2 (0,15 0,25).0,015.24.1,32 2 2

g 0,65kN / m

0,15 0,25

= + =

+

+ Bậc xây gạch 14,5X22cm: 3 0,15.0,25.24.1,12 2 2

g 1,69kN / m

2. 0,15 0,25

= =

+ + Bản BTCT:g4 =0,1.25.1,1 2,75=

+ Lớp vữa trát dưới : g5= 0,02.24.1,3=0,624 kN/m2 Suy ra: g g= 1+g2+g3+g4+g5=6,444kN / m2

-Hoạt tải tác dụng lên bản chiếu nghỉ: Theo TCVN 2737:1995, giá trị hoạt tải tác dụng lên cầu thang: p = 1,23 = 3,6(kN/m2).

-Tổng tải trọng tính toán tác dụng lên bản thang: q = p + g = 10,044 kN/m2 -Tổng tải trọng tính toán tác dụng theo phương vuông góc với bản thang là

qtt =q.cos  =10,044.0,86 8,64kN / m= 2 6.2.2Xác định nội lực

-Tính toán bản thang theo sơ đồ đàn hồi -Sơ đồ tính

Do biện pháp thi công, bản thang không liên kết với vách nên coi sơ đồ làm việc của bản thang như dầm đơn giản hai đầu tựa khớp lên hai dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới nên

SVTH:VŨ VĂN THƯỞNG_LỚP 2017X5 69

1 8qttL22 qtt

Hình 6.3. Sơ đồ tính toán bản thang Mômen dương lớn nhất ở giữa nhịp:

tt 2 2

q .L2 8,64.3,349

M 12,11kN.m

8 8

+ = = =

+Lực cắt lớn nhất là lực cắt ở gối tựa:

tt 2 max

q .L 8,64.3,349

Q 14,47kN

2 2

= = =

6.1.2Tính toán cốt thép - Chọn ao =15mm.

- Chiều cao làm việc của tiết diện là: ho= hb - ao = 100 - 15 = 85mm

6

m 2 2 R

b o

M 12,11.10

0,115 0,427

R .b.h 14,5.1000.85

 = = =   =

1 1 2. m 1 1 2.0,115 0,122

 = − −  = − − = Diện tích cốt thép yêu cầu:

bi b o

s

s

. .R .b.h 0,122.1.14,5.1000.85

A 668,29

R 225

=  = = mm2

Kiểm tra hàm lượng thép:

s

min max

0

A 668,29

0,05% 0,78% 3,98

b.h 1000.85

 =   = = =   =

Chọn thép 10a110mm có Aschọn = 713,6 mm2

- Thực tế bản sàn cầu thang vẫn xuất hiện mô men âm ở gối, do đó ta đặt cốt mũ theo cấu tạo 6a200 để chịu momen âm ở gối.

- Cốt thép theo phương cạnh ngắn và phân bố phía dưới cốt mũ để cố định cho cốt mũ chọn 6a250mm.

6.2.1Tải trọng tác dụng và kích thước tiết diện a) Kích thước tiết diện

-Chiều dài tính toán theo phương cạnh ngắn dài: L2 = 2,45m -Chiều dài tính toán theo phương ngắn: L1 = 0,845m

-Ta có: 2

1

L 2,45

2,9 2

L = 0,845=  : bản chiếu nghỉ là bản loại dầm -Chiều dày bản chiếu nghỉ sơ bộ chọn

D 1

h .L

= m Trong đó:

-h: chiều dày bản chiếu nghỉ

-m - hệ số phụ thuộc vào loại bản; m = (30  35)_đối với bản loại dầm -D = (0,8  1,4), hệ số phụ thuộc vào tải trọng

-L1- cạnh ngắn ô bản

1,4 1,4 1 1,4 1,4

h .L .0,845 (39,4 33,8)mm

30 35 30 35

   

=   =   = 

   

Chọn h = 100mm b) Tải trọng tác dụng

Tĩnh tải:

Bảng 5.1. Cấu tạo các lớp sàn chiếu nghỉ

Sàn Các lớp cấu tạo gtc

(kN/m2) n gtt

(kN/m2)

Sàn chiếu nghỉ

1. Gạch lát 2cm, =20kN/m3 0,40 1,1 0,440 2. Vữa lót 1,5cm, =18kN/m3 0,27 1,3 0,351 3. Bản BTCT 10cm, =25kN/m3 2,50 1,1 2,750 4. Vữa trát dưới 2cm, =18kN/m3 0,36 1,3 0,468

Tổng 4,01

Hoạt tải: Theo TCVN 2737 : 1995 , tải trọng và tác động tiêu chuẩn thiết kế, thì sàn cầu thang và chiếu nghỉ có ptc = 3,0 (kN/m2), hệ số tin cậy n = 1,2.

-Suy ra: hoạt tải tính toán là: ptt = 3,0  1,2 = 3,6 (kN/m2).

-Vậy tổng tải trọng tính toán tác dụng lên bản thang là:

qtt = gtt + ptt = 4,01+ 3,60 = 7,61(kN/m2).

6.2.2Xác định nội lực và tính thép

Tính toán bản chiếu nghỉ theo sơ đồ đàn hồi

SVTH:VŨ VĂN THƯỞNG_LỚP 2017X5 71 1

8qttL2

Hình 6.4. Sơ đồ tính bản chiếu nghỉ Mômen dương lớn nhất ở giữa nhịp:

tt 2 2

q .L 7,61.2,45

M 5,71kN.m

8 8

+ = = =

+Lực cắt lớn nhất là lực cắt ở gối tựa:

tt max 2

q .L 5,71.2,45

Q 9,32kN

2 2

= = =

Tính toán cốt thép - Chọn ao =15mm.

- Chiều cao làm việc của tiết diện là: ho= hb - ao = 100 - 15 = 85mm

6

m 2 2 R

b o

M 5,71.10

0,054 0,427

R .b.h 14,5.1000.85

 = = =   =

1 1 2. m 1 1 2.0,054 0,055

 = − −  = − − = Diện tích cốt thép yêu cầu:

bi b o

s

s

. .R .b.h 0,055.1.14,5.1000.85

A 301,27

R 225

=  = = mm2

Kiểm tra hàm lượng thép:

min s max

0

A 301,27

0,05% 0,35% 3,98

b.h 1000.85

 =   = = =   =