Kết cấu cầu thang tầng trệt lên lầu 1

II – KẾT CẤU CẦU THANG TẦNG TRỆT LÊN LẦU 1. Mặt bằng, mặt cắt và phương án của cầu thang. Dựa vào mặt bằng và mặt cắt của cầu thang ta phân các vế của cầu thang làm các ô bản đơn để đơn giản trong tính toán, việc phân chia như ở mặt bằng hình 4.18. Hình 4.18 - Mặt bằng mặt cắt cầu thang tầng tầng trệt. Phương án thang: cẩu thang 3 vế dạng bản chịu lực, có mặt bằng kết cấu và mặt cắt như hình 4.18. Chọn chiều dày bản thang, dầm chiếu nghỉ. Chọn sơ bộ chiều dày bản thang theo công thức Đối với bản thang B4 và B6 thì: L0 = L1 + L2 = 1800 + 1300 = 3100 : là chiều dài tính toán của bản thang. Do bản thang B5 có nhịp tính toán là: 1600 + 1200 = 2800 mm, nên chọn chiều dày bản theo bản thang B4 và B6. Vậy chọn sơ bộ bản thang B4, B5, B6 là: hb = 10 cm. Chọn sơ bộ dầm chiếu nghỉ theo công thức: Trong đó: L0: là nhịp tính toán của dầm L0 = 4200 mm. Như vậy với công thức trên ta chọn kích thước dầm chiếu nghỉ là: h = 400 mm b = 200 mm Xác định tải trọng Tĩnh tải. Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo bản thang (phần bản nghiêng). Kích thước bậc thang được chọn theo điều kiện tiện nghi kiến trúc: 2hb + lb = (60 ÷ 65)cm => Chọn: hb = 17 cm. lb = 30 cm. Riêng bản thang vế 2 (bản thang B4) chọn: hb = 18.5 cm lb = 28.0 cm Do phần bản thang vế 2 rất nhỏ nên trong quá trình tính toán tải trọng quy tải trọng bậc thang thành dạng phân bố đều thì ta lấy kết quả tính toán của bản thang vế 1 và vế 3. Kết quả tính toán xem ở phần cầu thang sàn tầng điển hinh (mục4.3.1 câu a) Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo chiếu nghỉ và chiếu tới Kết quả tính toán xem ở bảng 4.1 (mục 4.3.1 câu b phẩn cầu thang tầng điển hình). Trọng lượng lan can Xem ở mục 4.3.1 câu c phần cầu thang tầng điển hình. Hoạt tải. Xem ở mục 4.3.2 phần cầu thang tầng điển hình. Tải trọng toàn phần Xem mục 4.3.3 phần cầu thang tầng điển hình. Tính toán nội lực và cốt thép cho vế 2 (bản thang B5) của cầu thang. Kích thước ô bản theo mặt phẳng ngang. Hình 4.19 – mặt bằng bản thang vế 2. Chiều dài của bản thang B5 là 2800 (mm), được tính từ trọng tâm của bản thang vế 1 (bản thang B4) tới trọng tâm của bản thang vế 3 (bản thang B6) như hình 4.19. Sơ đồ tính Kích thước ô bản theo mặt phẳng nghiêng của bản. Do: ta xét tỉ số: điều đó cho thấy bản thang B2 làm việc hai phương (bản kê ba cạnh). Sơ đồ tính là ô bản liên kết khớp ở hai cạnh theo phương l1 (vì bản thang B2 có chiều dày chính bằng bản chiếu nghỉ và được đặt trực tiếp lên bản chiếu nghỉ nên liên kết giữa chúng là liên kết khớp) và cũng liên kết khớp ở cạnh theo phương B1 (mặc dù tỉ số giữa bản thang và bản chiếu nghỉ: nhưng do điều kiện về thi công, bản thang không được đúc cùng với dầm chiếu nghỉ nên liên kết giữa chúng là liên kết khớp). Để đợn giản cho tính toán ta cắt dải có bề rộng 1m dọc theo phương cạnh dài như hình 4.5. Sơ đồ tính của bản thang vế 2 như sau: Hình 4.20 – Sơ đồ tính bản thang vế 2. Xác định nội lực của bản thang. Nội lực của bản thang được xác định từ phần mêm Sap-2000 sersion 10.0.1 Kết quả nội lực như sau: Hình 4.21 - BIỂU ĐỒ NỘI LỰC (đơn vị Tm) Hình 4.22 - BIỂU ĐỒ LỰC CẮT (đơn vị T) Hình 4.23 - PHẢN LỰC GỐI TỰA (đơn vị T) Tính toán cốt thép Các giả thiết tính toán, đặc trưng của vật liệu sử dụng tính toán và trình tự tính toán cốt thép giống mục 4.4.4 phần cầu thang tầng điển hình. Kết quả tính toán được trình bày ở bảng 4.8: Bảng 4.8 – Cốt thép trong bản thang. Vị trí Giá trị mômen (daNm/m) b (cm) ho (cm) α ξ AStt (cm2/m) Thép chọn μ % μmin<μ<μmax Ø (mm) a (mm) ASchon (cm2/m) Bản Mmax 1090 100 8 0.117 0.125 6.4 10 120 6.5 0.80 Thỏa chiếu nghỉ Mmax 1040 100 8 0.112 0.119 6.2 10 125 6.3 0.78 Thỏa Tính toán nội lực và cốt thép cho vế 1, vế 3 của cầu thang. Do vế 1 và vế 3 có diện tích ô bản bằng nhau, chịu tải trọng giống nhau nên trong quá trình tính toán ta chỉ tính cho vế 1, sau đó dùng kết quả tính toán của vế 1 để bố trí cốt thép cho vế 3. Mặt bằng truyền tải. Mặt bằng truyền tải của vế 2 (bản B5) vào vế 1 (bản B4) như hình 4.9 Hình 4.24 – Sơ đồ truyền tải của bản thang vế 2 vào vế 1. Sơ đồ tính bản thang vế 1. Mặc dù tỉ số giữa chiều cao dầm D1, D2 với chiều cao bản than , nhưng do điều kiện về thi công bản thang không được đúc cùng với dầm nên liên kết giữa dầm và bản la liên kết khớp. Cắtdải bản có bề rộng 1m theo phương cạnh dài của thang để tính. Sơ đồ tính được thể hiện như hình 4.25 Hình 4.25 – Sơ đồ tính bản thang vế 1. Trong đó: RA = RA/m = 1470 daN/m (kết quả tính ở hình 4.8) là tải trọng do vế 2 truyển vảo vể 1. Vậy: Xác định nội lực và phản lực gối tựa cầu thang Nội lực và phản lực của cầu thang được xác định bằng phần mềm kết cấu “Sap2000”. Kết quả được thể hiện trên hình 4.11, hình 4.12, hình 4.13: Hình 4.26 – BIỂU ĐỒ MÔMEN (đơn vị Tm) Hình 4.27 - BIỂU ĐỒ LỰC CẮT (đơn vị T) Hình 4.27 - PHẢN LỰC GỐI TỰA (đơn vị T) Tính toán cốt thép Các giả thiết tính toán, đặc trưng của vật liệu sử dụng tính toán và trình tự tính toán cốt thép giống mục 4.4.4 phần cầu thang tầng điển hình. Kết quả tính toán được trình bày ở bảng 4.9 và bảng 4.106. Bảng 4.9 – Cốt thép trong bản thang. Giá trị mômen (daNm/m) b  (cm) ho  (cm) α ξ AStt (cm2/m) Thép chọn μ % Kiểm tra μmin<μ<μmax Ø (mm) a (mm) ASchon (cm2/m) Mg 540 100 8 0.058 0.06 3.1 8 160 3.1 0.39 Thỏa Mn 370 100 8 0.040 0.04 2.06 6 140 2.0 0.26 Thỏa Kết quả tính toán cốt thép cho bản chiếu nghỉ ở bảng 4.10 Bảng 4.10 – Cốt thép trong bản chiếu nghỉ Bản Giá trị mômen (daNm/m) b (cm) ho (cm) α ξ AStt (cm2/m) Thép chọn μ % μmin<μ<μmax Ø (mm) a (mm) ASchon (cm2/m) Chiếu nghỉ Mg 540 100 8 0.058 0.06 3.1 8 160 3.1 0.39 Thỏa Mn 280 100 8 0.03 0.03 1.55 6 190 1.5 1.19 Thỏa Tính toán cốt thép cho dầm chiếu nghỉ D1a. Mặt bằng truyền tải Mặt bằng truyền tải của bản thang vào dầm chiếu nghỉ D1a như hình 4.28. Hình 4.28 – mặt bằng truyền tải của bản thang vào dầm D1. Xác định tải trọng. Đoạn AB: Trọng lượng bản thân dầm: Trọng lượng tường xây trên dầm: Trọng lượng do bản thang truyền vào, chính là phản lực gối tựa của vế 1 : Do bản thang truyền vào, là phản lực của gối tựa B của vế 1 được quy về dạng phân bố đều: Vế 1: Đoạn BC: Trọng lượng bản thân dầm: Trọng lượng tường xây trên dầm: Tổng trọng lượng trên đoạn dầm nghiêng Tổng trọng lượng của đoạn dầm ngang nối với đoạn dầm AB: Tổng trọng lượng của đoạn dầm ngang nối vơi đoạn dầm CD Đoạn CD: Trọng lượng bản thân dầm: Trọng lượng tường xây trên dầm: Trọng lượng do bản thang truyền vào, chính là phản lực gối tựa của vế 1 và vế 3: Do bản thang truyền vào, là phản lực của gối tựa D của vế 1 được quy về dạng phân bố đều: Vế 3: (kết quả phản lực giống vế 1 như hình 4.13) Sơ đồ tính: Nhận xét: Vì cầu thang là kết cấu đặc biệt, nó được sử dụng cho việc giao thông theo phương đứng và cũng là nơi thoát hiểm, tức là tải trọng tác dụng có thể là rất lớn trong một thời điểm ngắn nên nếu dùng sơ đồ ngàm để tính toán cốt thép cho kết cấu thì trong trường hợp đặc biệt đó có thể gây ra sự nguy hiểm cho kết cấu ( tức là mômen của ngàm lúc này nhỏ hơn mômen do tải trọng tác dụng). nếu sử dụng sơ đồ khớp để tính toán côt thép cho kết cấu thì lúc này toàn bộ tải trọng đó đều do mô ở nhịp chịu và nó có khả năng kháng lại phần mômen do tải trọng đặc biệt đo. Vậy sơ đồ tính thích hợp trong trường hợp này là sơ đồ khớp. Sơ đồ tính của dầm chiếu nghỉ như hình 4.29: Hình 4.29 – Sơ đồ tính dầm chiếu nghỉ D1. Với : l1 = l3 = 1.3m ; l2 = 4.2m Xác định nội lực Nội lực và phản lực của cầu thang được xác định bằng phần mềm kết cấu “Sap2000”. Kết quả được thể hiện trên hình 4.16và 4.17: Hình 4.30 –BIỂU ĐỒ MÔMEN (đơn vị Tm) Hình 4.31 - BIỂU ĐỒ LỰC CẮT (đơn vị T) Tính toán cốt thép. Cốt thép dọc: Dầm được tính như cấu kiện chịu uốn. Giả thiết tính toán: a = 2.5 cm _ khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo. ho _ chiều cao có ích của tiết diện, ho = hd – a = 40 – 2.5 = 37.5 cm. Công thức tính toán và kiểm tra cốt thép tương tự 4.3.3 phần cầu thang tầng điển hình. Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 4.11. Bảng 4.11 – Cốt thép dầm chiếu chiếu nghỉ. Đoạn dầm Giá trị mômen (daNm/m) b (cm) ho (cm) α ξ AStt (cm2/m) Thép chọn μ % μmin<μ<μmax Số thanh Ø (mm) ASchon (cm2) AB Mmax 4870 20 37.5 0.12 0.12 5.8 3 16 6.03 0.77 Thỏa BC Mmax 4520 20 37.5 0.11 0.11 5.32 3 16 6.03 0.71 Thỏa CD Mmax 4320 20 37.5 0.10 0.10 4.8 3 14 4.62 0.64 Thỏa Cốt đai: Dùng lực cắt Q = 4540 daN của dầm đi tính cốt đai. Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông Để đảm bảo bê tông không bị phá hoại do ứng suất nén chính, cần phải thoả mãn điều kiện: à vậy không cần tăng tiết diện dầm. à phải tính cốt đai. Lực cốt đai phải chịu: Chọn đai F6 có fđ = 0.283cm2, đai hai nhánh n = 2, thép CI Rsw =1750 daN/cm2 Khoảng cách tính toán cốt đai: Khoảng cách đai lấy theo cấu tạo Trên đoạn gần gối tựa Khoảng cách cốt đai được chọn là U = min(Utt, Uct, Umax), do đó Đoạn gần gối (): Ø6 U = 150 mm Đoạn giữa nhịp (): Ø6 U = 200 mm Tính toán cốt xiên Với khoảng cách bố trí cốt đai như trên, lực cắt cốt đai gần gối tựa phải chịu: Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông và cốt đai trên tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất: à Vậy tại tất cả các tiết diện dầm không cần phải tính cốt xiên. Bố trí thép Bố trí cốt thép thể hiện trên bản vẽ kết cấu 03, ký hiệu KC – 02/09. Kết luận Các kết quả tính toán thỏa mãn các điều kiện kiểm tra, do đó kích thước lựa chọn sơ bộ ban đầu là hợp lý.