Tính cầu thang bộ

PHẦN I KẾT CẤU  Chương 1: TÍNH CẦU THANG BỘ 1.1 Cấu tạo cầu thang 1.1.1. Chọn kích thước của bậc thang, chiều dày bản thang Chọn chiều dày bản thang hbt = 10cm. Kích thước bậc thang được chọn theo công thức sau: 2hb + lb = (60÷62) cm Ta chọn hb = 16cm, suy ra lb = 29cm Mặt bằng cầu thang Mặt cắt dọc cầu thang 1.1.2. Xác định tải trọng 1.1.2.1. Tĩnh tải Tĩnh tải gồm trọng lượng bản than các lớp cấu tạo Chiếu nghỉ, chiếu tới Trọng lượng bản than các lớp cấu tạo được xác định theo công thức Trong đó : gi - trọng lượng riêng lớp thứ i di - chiều dày lớp thứ i ni - hệ số tin cậy lớp của thứ i Bảng xác định trọng lượng của bản chiếu nghỉ và chiếu tới STT Vật liệu di (mm) gi (daN/m3) ni gi (daN/m2) 1 Đá granit 10 2000 1.3 26 2 Vữa xi măng 20 1800 1.3 46.8 3 Đan BTCT 100 2500 1.1 275 4 Vữa trát 15 1800 1.3 35.1 gctt 382.9 b. Bản thang Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo được xác định theo công thức: gb = (kN/m2) trong đó: - khối lượng của lớp thứ i; - chiều dày tương đương của lớp thứ i; Đối với các lớp gạch ( đá hoa cương, đá mài…) và lớp vữa có chiều dày chiều dày tương đương được xác định như sau: - góc nghiêng của cầu thang. Đối với bậc thang xây gạch có kích thước lb, hb, chiều dày tương đương được xác định như sau: ni – hệ số độ tin cây của lớp thứ i. Các lớp cấu tạo bản thang Bảng tính chiều dày tương đương các lớp cấu tạo bản thang STT Vật liệu lb (mm) hb (mm) di (mm) a (độ) dtđ(mm) 1 Đá mài 290 160 10 29 14 2 Vữa xi măng 290 160 20 29 27 3 Bậc gạch xây 290 160 - 29 70 4 Vữa trát 290 160 15 29 20 Bảng xác định tải trọng các lớp cấu tạo bản thang STT Vật liệu dtđi (mm) gi(daN/m3) n gi(daN/m2) 1 Đá mài 14 2000 1.1 30.8 2 Vữa xi măng 27 1800 1.3 63.2 3 Bậc thang 70 1800 1.3 163.8 4 Đan BTCT 100 2500 1.1 275.0 5 Vữa trát 20 1800 1.3 46.8 gbtt 579.6 Tải trọng do lan can truyền vào bản thang qui về tải trọng phân bố đều trên bản thang Trọng lượng của lan can gtc =30daN/m. Do đó qui tải lan can trên đơn vị m2 bản thang glc = 30x1.3/1.2 = 32.5 daN/m2 1.1.2.2. Hoạt tải Hoạt tải tiêu chuẩn phân bố đều trên bản thang và bản chiếu nghĩ lấy theo bảng 3 TCVN 2737:1995: ptt = ptc.n daN/m2 trong đó: ptc – tải trọng tiêu chuẩn lấy theo bảng 3 TCVN 2737:1995, đối với cầu thang chung cư lấy ptc = 300 (daN/m2). n – Hệ số đô tin cậy, theo TCVN 2737:1995: n = 1.3 ptc < 200 daN/m2 n = 1.2 ptc 200 daN/m2 Như vậy ptt = 300x1.2 = 360 daN/m2 1.1.2.3 Tải trọng toàn phần Tải trong toàn phần tác dụng lên bản thang qbttt = gbtt +glc + ptt = 579.6 +32.5+ 360 = 972.1 daN/m2 Tải trong toàn phần tác dụng lên chiếu nghĩ, chiếu tới qcnttt = gctt + ptt = 382.9 + 360 = 743 daN/m2 1.2. Bản thang Sơ đồ tính Vế 1 : Cắt 1 dải bản có bề rộng 1m để tính. Sơ đồ tính của bản thang được thể hiện trên hình 3.4. Hình 3.4 Sơ đồ tính bản thang vế 1 Xác định nội lực Sử dụng phần mềm sap. v10 để tính Biểu đồ mômen của vế 1 Biểu đồ phản lực của vế 1 Vế 2 : Sơ đồ tính bản thang vế 2 Xác định nội lực : nội lưc giống như vế 1 Tính cốt thép bản thang Do hai vế giống nhau (nội lực gần bằng nhau) nên chỉ tính toán cho vế 1, vế 2 bố trí thép tương tự. Sử dụng moment lớn nhất để tình và bố trí thép. Bản thang được tính như cấu kiện chịu uốn Giả thiết tính toán a = 1.5 khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo ho = 10-1.5=8.5 cm chiểu cao có ích của tiết diện b = 100cm bề rộng tính toán của dải Đặc trưng vật liệu sử dụng tính toán trình bày trong bảng sau : Đặc trưng vật liệu của bê tông và thép Bê tông 300 Cốt thép CII Rn (daN/cm2) Rk(daN/ cm2) Ebx103(daN/ cm2) Ra(daN/ cm2) Ra’(daN/ cm2) Eax104(daN/ cm2) 130 10 290 2600 2600 21 Cốt thép được tính với một dải bản có bề rộng 1m Tính: Diện tích cốt thép được tính theo: Hàm lượng cốt thép tính toán (μ) trong dãi bản cần đảm bảo điều kiện: Với : - - Theo TCVN lấy μmin =0.05%,(thường lấy 0.1%) Kết quả tính toán được trình bày trong bảng sau: Bảng tính cốt thép bản thang Giá trị momen A a Fa Thép chọn Fa m (%) (T.m/m) (cm2) f (mm) a (cm2) Mnhịp 0.87 0.09263 0.0974 4.1381 8 120 4.2 0.4941 Mgối 1.04 0.11073 0.1176 5 10 150 5.2 0.6118 Bảng tính cốt thép bản chiếu nghỉ Giá trị momen A a Fa Thép chọn Fa m (%) (T.m/m) (cm2) f (mm) a (cm2) Mnhịp 0.28 0.02981 0.0303 1.2864 8 200 2.5 0.2941 Mgối 1.04 0.11073 0.1176 5 10 150 5.2 0.6118 1.3 Tính bản chiếu tới 1.3.1 Sơ đồ tính Tùy theo điều kiện liên kết của bản với các dầm xung quanh (ngàm hoặc khớp) mà ta lựa chọn sơ đồ tính bản theo 11 loại ô bản lập sẵn. Sơ đồ tính các bản kê 4 cạnh được xác định theo bản sau: Ô bản hbản(mm) hdầm (mm) hd/ hb Liên kếtcác cạnh Sơ đồtính S1 100 600 6 Ngàm 100 600 6 Ngàm 100 300 3 Ngàm 100 0 Tự do 1.3.2 Tính thép bản chiếu tới Các giá trị Mômen được tính toán theo các công thức sau: - Mômen dương lớn nhất ở giữa nhịp: M1 = M1’ + M1” = m11.P’ + mi1.P” M2 = M2’ + M2” = m12.P’ + mi2.P” với : P' = q'.l1.l2 = 180x2.7x2.9=1409.4 daN P" = q".l1.l2 = 563x2.7x2.9=4408.3 daN q' = ==180 daN/m2 q" = g + = 383+180=563 daN/m2 Trong đó: g - tĩnh tải ô bản đang xét; p - hoạt tải ô bản đang xét; mi1(2) - i là loại ô bản số mấy,1 (hoặc 2) là phương của ô bản đang xét.Trong trường hợp đang tính toán i = 3. - Mômen âm lớn nhất ở gối: MI=ki1.P MII = ki2.P Trong đó: P = q.l1.l2 : tổng tải trọng tác dụng lên ô bản. q = gstt + ptt + gttt ki1, ki2 : các hệ số được xác định bằng cách tra bảng, phụ thuộc vào tỷ số l2/l1. Bảng xác định các hệ số mi1, mi2, ki1, ki2 Ô bản Kích thước SƠ ĐỒ m11 m12 mi1 mi2 ki1 ki2 ld (m) ln (m) 3 2.9 2.7 3 0.03912 0.03357 0.03026 0.03192 0 0.08753 Kết quả nội lực được tính toán như sau: M1 = M1’ + M1” = m11.P’ + mi1.P” =0.03912x1409.4+ 0.03026x4408.3 = 188.5 daN.m M2 = M2’ + M2” = m12.P’ + mi2.P” =0.03357x1409.4+0.03192x4408.3 = 188.02 daN.m MI=ki1.P =0 MII = ki2.P = 0.08753x743x2.7x2.9=509.22 daN.m Bảng tính cốt thép chiếu tới Giá trị momen A a Fa Thép chọn Fa m (%) (T.m/m) (cm2) f (mm) a (cm2) M1 0.188 0.02002 0.0202 0.8594 6 200 1.4 0.1647 M2 0.188 0.02002 0.0202 0.8594 6 200 1.4 0.1647 MI 0 0 0 0 8 150 2.5 0.2941 MII 0.509 0.05419 0.0557 2.3692 8 150 2.5 0.2941 1.4. Tính dầm chiếu nghỉ (DCN), dầm chiếu tới (DCT) 1.4.1 Tính dầm tới Chọn sơ bộ kích thước dầm chiếu tới 20x30 (cm) Tải trọng tác dụng lên dầm chiếu tới gốm có: - Trọng lượng bản thân gd = b.h.g.n = 0.20x0.3x2500x1.1 = 165 (daN/m) - Tải trọng do bản thang truyền vào (phản lực gối tựa) gbt = VA = 1.48 (T/m) GHI CHÚ : Bản chiếu tới làm việc 2 phương, tải trọng truyền vào dầm chiếu tới là tải trọng hình thang, nhưng để đơn giản và thiên về an toàn ta truyền tải trọng theo bản làm việc 1 phương ( đã kiểm tra nội lực chênh lệch không đáng kể). Tải trọng do chiếu tới truyền vào 1003 daN/m Tổng tải trọng tác dụng qdcntt = gd + gbt +gct= 165 + 1480 + 1003 = 2648 daN/m Giá tri mômen : Tại gối daNm Tại nhịp daNm Lực cắt lớn nhất ở 2 đầu ngàm daN Tính cốt thép dầm chiếu tới Dầm chiếu tới được tính như cấu kiện chịu uốn Giả thiết tính toán a = 2 khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo ho = 30-2=28 cm chiểu cao có ích của tiết diện b = 20cm bề rộng tính toán của dải Đặc trưng vật liệu sử dụng tính toán trình bày trong bảng sau : Đặc trưng vật liệu của bê tông và thép Bê tông 300 Cốt thép CII Rn (daN/cm2) Rk(daN/ cm2) Ebx103(daN/ cm2) Ra(daN/ cm2) Ra’(daN/ cm2) Eax104(daN/ cm2) 130 10 290 2600 2600 21 Cốt thép được tính với một dải bản có bề rộng 1m Tính: Diện tích cốt thép được tính theo: Hàm lượng cốt thép tính toán (μ) trong dãi bản cần đảm bảo điều kiện: Với : - - Theo TCVN lấy μmin =0.05%,(thường lấy 0.1%) Kết quả tính toán được trình bày trong bảng sau: Giá trị momen A a Fa Thép chọn Fa m (%) (T.m/m) (cm2) f (mm) số thanh (cm2) Mnhịp 0.928 0.04553 0.0466 1.3051 10 2 1.57 0.2804 Mgối 1.856 0.09105 0.0956 2.6775 14 2 3.078 0.5496 1.4.2. Tính cốt đai cho dầm chiếu tới Qmax = 3839.6 (daN) QmaxK0RNbh0=0.35x130x20x28=25480 daN QmaxK1Rkbh0=0.6x10x20x28=3360daN (không thỏa) Chọn đai thép CI có Rađ = 1600kG/cm2, đường kính đai f 6 fđ = 0.283cm2, đai 2 nhánh. Lực cốt đai phải chịu: ==11.75daN/cm Khoảng cách tính toán cốt đai: Ut = ==77.07cm Umax = ==61.25 cm Khoảng cách cấu tạo: hd <45cm thì: Uct = Khoảng cách cốt đai chọn: uchọn = min Khỏang cách đai chọn giữa nhịp: uchọn = min Vậy chọn đai f6 khoảng cách u=150mm ở ¼ nhịp , u=300mm ở giữa nhịp 1.5.1 Dầm chiếu nghỉ Chọn sơ bộ kích thước dầm chiếu nghỉ 20x30 (cm) Tải trọng tác dụng lên dầm chiếu nghỉ gốm có: - Trọng lượng bản thân gd = b.h.g.n = 0.2x0.3x25.00x1.1 = 165 (daN/m) - Tải trọng do bản thang truyền vào (phản lực gối tựa) gbt = VB = 3400 daN/m - Tải trọng do chiếu nghỉ truyền vào 631.55daN/m - Tổng tải trọng tác dụng qdcntt = gd + gbt +gcn= 165 + 3400 + 631.5 = 4196.5 (kN/m). Giá tri mômen : Tại gối daNm Tại nhịp daNm Lực cắt lớn nhất ở 2 đầu ngàm daN Tính cốt thép dầm chiếu nghỉ Dầm chiếu tới được tính như cấu kiện chịu uốn Giả thiết tính toán a = 2 khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo ho = 30-2=28 cm chiểu cao có ích của tiết diện b = 20cm bề rộng tính toán của dải Đặc trưng vật liệu sử dụng tính toán trình bày trong bảng sau : Đặc trưng vật liệu của bê tông và thép Bê tông 300 Cốt thép CII Rn (daN/cm2) Rk(daN/ cm2) Ebx103(daN/ cm2) Ra(daN/ cm2) Ra’(daN/ cm2) Eax104(daN/ cm2) 130 10 290 2600 2600 21 Cốt thép được tính với một dải bản có bề rộng 1m Tính: Diện tích cốt thép được tính theo: Hàm lượng cốt thép tính toán (μ) trong dãi bản cần đảm bảo điều kiện: Với : - - Theo TCVN lấy μmin =0.05%,(thường lấy 0.1%) Kết quả tính toán được trình bày trong bảng sau: Giá trị momen A a Fa Thép chọn Fa m (%) (T.m/m) (cm2) f (mm) số thanh (cm2) Mnhịp 1.47 0.07212 0.0749 2.0978 12 2 2.262 0.4039 Mgối 2.941 0.14428 0.1565 4.3829 12 4 4.524 0.8079 1.5.2. Tính cốt đai cho dầm chiếu nghỉ Qmax = 6085 (daN) QmaxK0RNbh0=0.35x130x20x28=25480 daN QmaxK1Rkbh0=0.6x10x20x28=3360daN (không thỏa) Chọn đai thép CI có Rađ = 1600kG/cm2, đường kính đai f 6 fđ = 0.283cm2, đai 2 nhánh. Lực cốt đai phải chịu: ==29.5daN/cm Khoảng cách tính toán cốt đai: Ut = ==30.69cm Umax = ==38.65 cm Khoảng cách cấu tạo: hd <45cm thì: Uct = Khoảng cách cốt đai chọn: uchọn = min Khỏang cách đai chọn giữa nhịp: uchọn = min Vậy chọn đai f6 khoảng cách u=150mm ở ¼ nhịp , u=300mm ở giữa nhịp Bố trí cốt thép sàn theo bảng vẽ : KC 01/06