Tính bản chiếu tới

PHẦN IV: TÍNH TOÁN CẦU THANG

4. Tính toán các bộ phận thang

5.1 Tính bản chiếu tới

Bản chiếu tới có kích thước L2xL1=4,2x1,39m,dày 100mm,cùng kích thước với bản chiếu nghỉ, tải trọng như nhau, vì vậy ta có kết quả tính thép cho bản chiếu tới như trên.

5.2. TÍNH DẦM CHIẾU NGHỈ.

5.2.1. Xác định kích thước tiết diện và tải trọng tác dụng lên dầm a) Kích thước tiết diện

- Nhịp dầm L = 4,2m

- Sơ bộ chọn chiều cao dầm: 1 1 .4200 (525 350) 8 12

h     mm và phụ thuộc vào cấu tạo bậc thang nên ta chọn h = 400mm.

- Chiều rộng dầm: 1 1 . (100 200)

4 2

b   h  mm; chọn b = 220mm b) Tải trọng tác dụng lên dầm gồm

- Trọng lượng bản thân dầm:

g1 = 0,220,4251,1 = 2,42 kN/m

- Do sàn chiếu nghỉ truyền vào có dạng hình chữ nhật vì bản chiếu nghỉ là bản dầm

g2 =0,5L1q= 0,51,399= 6,255 kN/m

- Tổng tải trọng phân bố tác dụng lên dầm chiếu nghỉ là:

qtt = g1 + g2 = 2,42+6,255= 8,675 kN/m

5.2.2. Xác định nội lực và tính thép Dầm chiếu nghỉ :

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XDDD&CN KHOA XÂY DỰNG KHÓA 2016 - 2021

SVTH: NGÔ VIỆT TRUNG – LỚP 2016X8 PHẦN KẾT CẤU MSV: 1651030410 Trang 29

Hình 5.5.1 Sơ đồ tính mômen dầm chiếu nghỉ 1 - Nội lực xác định thép chịu mômen dương:

2 2

max

8, 675.4, 2

19,12 .

8 8

q Ltt

M    kN m

- Lực cắt lớn nhất ở gối tựa:

max 8, 675.4, 2

18, 21 .

2 2

q Ltt

Q    kN m

Cốt thép chịu mômen dương

- Giả thiết ao = 30 (mm)  h0 = h - a0 = 400 – 30 = 370(mm) - Tính thép theo các công thức sau:

m=

6

2 2

0

M 19,12.10

= = 0, 0096

.R .b.h 1.14,5.220.370

bi b

 < R = 0,427

 = 1- 1- 2m = 1- 1- 2.0,0096 = 0,0096 -Diện tích cốt thép yêu cầu:

As= . . . 0, 009.14,5.220.370

230,88 225

b o

s

R b h R

  

(mm2) + Kiểm tra hàm lượng thép:

min max

0

230,88

0,05 .100% 0, 28% 3,98(%)

. 220.370 As

    b h    

- Chọn thép 216 có Aschọn = 402 mm2 5.2.3. Tính toán cốt đai

- Kiểm tra điều kiện tính toán:

2

b4 n bt 0

max bo

.(1 ).R .b.h

Q Q

C

  

 

- Trong đó: n =0 vì không có lực nén và lực kéo - Với bêtông nặng, lấy b4= 1,5

- C: Chiều dài hình chiêu tiết diện nghiêng lên phương trục dầm; C=2.h0

- Qbo0,75.R b hbt. . 0 0,75.1,05.220.370.10364,1025

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XDDD&CN KHOA XÂY DỰNG KHÓA 2016 - 2021

SVTH: NGÔ VIỆT TRUNG – LỚP 2016X8 PHẦN KẾT CẤU MSV: 1651030410 Trang 30

- Suy ra: Q8, 64kNQbo 46, 78kN

 Bê tổng đủ khả năng chịu cắt, không cần tính toán cốt đai, chọn cấu tạo.

- Xác định bước đai cấu tạo (ađ)

 Đối với đoạn đầu dầm tính từ gối tựa ra 1 đoạn 4200 1050

4 4

Lnhip

  mm ađ= min( 150; 0,5h)=150mm ( áp dụng với dầm có h 450mm ).

 Đôi với đoạn giữa dầm khoảng cách cốt đai được xác định như sau ađ= min( 500; 3h/4)=300mm. Chọn ađ=250mm bố trí cho đoạn giữa dầm.

- Chọn đường kính cốt đai cấu tạo:Đường kính tối thiểu của cốt đai thường lấy từ 6 10

   với chiều cao dầm nhỏ hơn 800mm; lấy từ 8 trở lên với chiều cao dầm lớn hơn 800mm.

 Đầu dầm chọn 6a150

5.3. TÍNH DẦM CHIẾU TỚI.

Dầm chiếu tới có kích thước ,bản chiếu tới và bản chiếu nghỉ cùng kích thước Dầm chiếu tới đảm bảo chịu lực

 Tính toán tải trọng và cốt thép cho dầm chiếu tới giống như với dầm chiếu

nghỉ( đã được trình bày ở mục 5.3).

PHẦN III:

TÍNH TOÁN CẦU THANG (TẦNG 2 LÊN TẦNG 3) PHƯƠNG ÁN 2

Đây là loại thang hai vế. Ta có thể chọn giải pháp kết cấu thang không cốn.

- 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 CIII: Rs = 365MPa;

- Cầu thang bộ gồm 2 vế

Chiều cao bậc 150mm, chiều rộng bậc 300mm.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XDDD&CN KHOA XÂY DỰNG KHÓA 2016 - 2021

SVTH: NGÔ VIỆT TRUNG – LỚP 2016X8 PHẦN KẾT CẤU MSV: 1651030410 Trang 31 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.

7.2.TÍNH TOÁN CÁC BỘ PHẬN CỦA THANG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XDDD&CN KHOA XÂY DỰNG KHÓA 2016 - 2021

SVTH: NGÔ VIỆT TRUNG – LỚP 2016X8 PHẦN KẾT CẤU MSV: 1651030410 Trang 32

7.2.1. TÍNH TOÁN BẢN THANG.

7.2.1.1. Tải trọng tác dụng và kích thước tiết diện - Chiều cao bậc hb=150mm, chiều rộng bậc bb=300mm - Độ dốc của cầu thang: cos =

2 2 2 2

300 0,894

150 300

b

b b

b

h b

 

 

- Cạnh dài ô bản thang: L2 =4500 5033

cos  5,033m - Cạnh ngắn ô bản thang: L1 = 1,95m

- 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:

2

1 1 1 1

5033 (167, 7 143,8)

30 35 30 35

hbt   L      mm Chọn hbt=150mm

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.

STT Các lớp cấu tạo g Dày d TTTC Hệ số

n

TTTT (kN/m3) (mm) (kN/m2) (kN/m2)

1 Đá 20 20 0.4 1.1 0.44

2 Vữa lót 18 20 0.36 1.3 0.468

3 Bậc gạch 18 75 1.35 1.1 1.485

4 Sàn bê tông 25 150 3,75 1.1 4,125

5 Lớp vữa trát 18 15 0.27 1.3 0.351

Tổng tĩnh tải: 6,14 6.869

- 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 = 10,469 kN/m2 - Tổng tải trọng tính toán tác dụng theo phương vuông góc với bản thang là

qtt q.cos 9, 644.0,8949,36kN m/ 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XDDD&CN KHOA XÂY DỰNG KHÓA 2016 - 2021

SVTH: NGÔ VIỆT TRUNG – LỚP 2016X8 PHẦN KẾT CẤU MSV: 1651030410 Trang 33

7.2.1.2. Xác 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

1 8qttL22 qtt q

Hình 7.3. Sơ đồ tính toán bản thang + Mômen dương lớn nhất ở giữa nhịp:

2 2

2

max 8

q .L 8, 62.5, 033

M = = = 27, 29

8

tt

(kNm) + Lực cắt lớn nhất là lực cắt ở gối tựa:

2

max 2 2

q .L 8, 62.3, 689

= = = 21, 7

tt

Q (kNm)

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

- Chiều cao làm việc của tiết diện là: ho= hb - ao = 150 - 15 = 135mm m=

6 2

M 27, 29.10

= = 0,103

2 1.14,5.1000.135 .R .b.h

b 0

bi < R = 0,439

 = 1- 1- 2m = 1- 1- 2.0,103 = 0,109 Diện tích cốt thép yêu cầu:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XDDD&CN KHOA XÂY DỰNG KHÓA 2016 - 2021

SVTH: NGÔ VIỆT TRUNG – LỚP 2016X8 PHẦN KẾT CẤU MSV: 1651030410 Trang 34

As= . . . 0,109.14,5.1000.135

948,3 225

b o

s

R b h R

  

(mm2) Kiểm tra hàm lượng thép:

948,3

0, 05 .100% 0, 7% max 3,98(%)

min . 1000.135

0 As

    b h    

- Chọn thép 10a80mm có Aschọn = 981 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.

7.2.2. TÍNH TOÁN BẢN CHIẾU NGHỈ.

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

- Chiều dài tính toán theo phương cạnh dài: L2 = 4,2m - Chiều dài tính toán theo phương ngắn: L1 = 1,5m - Ta có: 2

1

4, 2 2 1, 5 L

L   : bản chiếu nghỉ là bản 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 = (40  45) đối với bản kê 4 cạnh - D = (0,8  1,4), hệ số phụ thuộc vào tải trọng

- L1- cạnh ngắn ô bản

1 1 1 1 1 1500 (50 42,85)

30 35 30 35

h  L      mm Chọn h = 150mm

b) Tải trọng tác dụng Tĩnh tải:

Bảng 7.1. Cấu tạo các lớp sàn chiếu nghỉ

STT Các lớp cấu tạo  Dày d TTTC Hệ số

n

TTTT (kN/m3) (mm) (kN/m2) (kN/m2)

1 Đá 20 20 0.4 1.1 0.44

2 Vữa lót 18 20 0.27 1.3 0.486

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XDDD&CN KHOA XÂY DỰNG KHÓA 2016 - 2021

SVTH: NGÔ VIỆT TRUNG – LỚP 2016X8 PHẦN KẾT CẤU MSV: 1651030410 Trang 35

Bản bê tông 25 150 3,75 1.1 4,125

3 Lớp vữa trát trần 18 15 0.27 1.3 0.351

Tổng tĩnh tải: 4,69 5,4

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 = 5,4 + 3,60 = 9 (kN/m2).

7.2.2.2. Xác định nội lực và tính thép -Mômen dương lớn nhất ở giữa nhịp:

2 2

1

max 8

q .L 9.1,5

M = = = 2,53

8

tt

(kNm)

- Giả thiết ao = 15 (mm)  h0 = h - a0 = 150 – 15 = 135(mm) - Tính thép theo các công thức sau:

m=

6 2

M 2,53.10

= = 0, 009

2 1.14,5.1000.135 .R .b.h

0 b

bi < R = 0,439

 = 1- 1- 2m = 1- 1- 2.0,009 = 0, 009 -Diện tích cốt thép yêu cầu:

As= . . . 0, 009.14,5.1000.135 225 78,3

b o

s

R b h R

  

(mm2) + Kiểm tra hàm lượng thép:

0,05 78,3 .100% 0,078% max 3,98(%)

min . o 1000.135

As

    b h    

- Chọn thép 6a200mm có Aschọn = 141 mm2 7.2.3. TÍNH BẢN CHIẾU TỚI.

Bản chiếu tới có kích thước L2xL1=4,2x1,5m, cùng kích thước với bản chiếu nghỉ, tải trọng như nhau, vì vậy ta có kết quả tính thép cho bản chiếu tới như trên.

7.2.4. TÍNH DẦM CHIẾU NGHỈ.

7.2.4.1. Xác định kích thước tiết diện và tải trọng tác dụng lên dầm a) Kích thước tiết diện

- Nhịp dầm L = 4,2m

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XDDD&CN KHOA XÂY DỰNG KHÓA 2016 - 2021

SVTH: NGÔ VIỆT TRUNG – LỚP 2016X8 PHẦN KẾT CẤU MSV: 1651030410 Trang 36

- Sơ bộ chọn chiều cao dầm: 1 1

.4200 (525 350)

h8 12    mm và phụ thuộc vào cấu tạo bậc thang nên ta chọn h = 350mm.

- Chiều rộng dầm: 1 1

b h (87,5 175)mm

4 2

 

     ; chọn b = 220mm b) Tải trọng tác dụng lên dầm gồm

- Trọng lượng bản thân dầm:

g1 = 0,220,35251,1 =2,1175kN/m

- Do sàn chiếu nghỉ truyền vào có dạng hình chữ nhật vì bản chiếu nghỉ là bản dầm

g2 =0,5L1q= 0,51,59= 6,75 kN/m - Tải trọng do các bản thang truyền vào:

g3 =0,5qL2 = 0,58,625,033= 21,69 kN/m

- Tổng tải trọng phân bố tác dụng lên dầm chiếu nghỉ là:

qtt = g1 + g2 = 2,12+6,75= 8,87 kN/m 7.2.4.2. Xác định nội lực và tính thép

Hình 7.2.1 Sơ đồ tính mômen dầm chiếu nghỉ 1 - Nội lực xác định thép chịu mômen dương:

2 2

max

6,5.4, 2

19,55

8 8

q Ltt

M    kN.m

- Lực cắt lớn nhất ở gối tựa:

max q .Ltt 8,87.4, 2

Q 18,627

2 2

   kN.m

Cốt thép chịu mômen dương

- Giả thiết ao = 30 (mm)  h0 = h - a0 = 350 – 30 = 320(mm) - Tính thép theo các công thức sau:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XDDD&CN KHOA XÂY DỰNG KHÓA 2016 - 2021

SVTH: NGÔ VIỆT TRUNG – LỚP 2016X8 PHẦN KẾT CẤU MSV: 1651030410 Trang 37

m=

6

2 2

0

M 19,55.10

= = 0, 06

.R .b.h 1.14,5.220.320

bi b

 < R = 0,439

 = 1- 1- 2m = 1- 1- 2.0,06 = 0,062 -Diện tích cốt thép yêu cầu:

As= .

280

. . 0, 062.11,5.220.320

226, 03

b o

s

R b h R

  

(mm2) + Kiểm tra hàm lượng thép:

min max

0

226, 03

0,05 .100% 0,321% 3,98(%)

. 220.320 As

    b h    

- Chọn thép 216 có Aschọn = 402 mm2 7.2.4.3. Tính toán cốt đai

- Kiểm tra điều kiện tính toán:

2

b4 n bt 0

max bo

.(1 ).R .b.h

Q Q

C

  

 

- Trong đó: n =0 vì không có lực nén và lực kéo - Với bêtông nặng, lấy b4= 1,5

- C: Chiều dài hình chiêu tiết diện nghiêng lên phương trục dầm; C=2.h0

- Qbo0,75.R b hbt. . 0 0,75.1,05.220.370.10364,1025 - Suy ra: Q8, 64kNQbo 46, 78kN

 Bê tổng đủ khả năng chịu cắt, không cần tính toán cốt đai, chọn cấu tạo.

- Xác định bước đai cấu tạo (ađ)

 Đối với đoạn đầu dầm tính từ gối tựa ra 1 đoạn 4200 1050

4 4

Lnhip

  mm ađ= min( 150; 0,5h)=150mm ( áp dụng với dầm có h 450mm ).

 Đôi với đoạn giữa dầm khoảng cách cốt đai được xác định như sau ađ= min( 500; 3h/4)=300mm. Chọn ađ=250mm bố trí cho đoạn giữa dầm.

- Chọn đường kính cốt đai cấu tạo:Đường kính tối thiểu của cốt đai thường lấy từ 6 10

   với chiều cao dầm nhỏ hơn 800mm; lấy từ 8 trở lên với chiều cao dầm lớn hơn 800mm.

 Đầu dầm chọn 6a150

7.2.5. TÍNH DẦM CHIẾU TỚI.

- Nhịp dầm L = 4,2. Sơ bộ chọn chiều cao dầm:

và phụ thuộc vào cấu tạo bậc thang ta chọn h = 350mm.

- Chiều rộng dầm: ; chọn b = 220mm