Tính toán cầu thang bê tông cốt thép

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN CẦU THANG BÊ TÔNG CỐT THÉP Sơ bộ chọn kích thươc bản thang Thiết kế cầu thang từ lầu 1 đến lầu 9, chiều cao tầng 3,50 m Cầu thang được thiết kế dạng bảng không có dầm limon Chọn hb = 160 mm ; lb = 280 m Cầu thang gồm 2 vế : bậc Vế 1 có : 11 bậc Vế 2 có : 11 bậc Vậy : kích thước bậc thang : hb x lb = (160 mm x 280 mm ) Chọn chiều dày bản thang là : = 120 (mm)ljkshdf.jjkdndkfghsdlkdshfhdhdjsekljrg Bề rộng bản thang là : 1200 (mm) Bề rộng chiếu nghĩ là : 1700(mm) 2. Liên kết BBBaaaaản thang liên kết với dầm thang bằng gối cố định Chiếu nghĩ liên kết với dầm thang bằng gối di động Cắt bản rộng theo bề rộng để tính 3. Sơ đồ cầu thang 4. Tải trọng Qui tải bậc thang kề tải tuơng đương : tg = cos = 4.1 Trọng lượng bản thân Tải trọng tác dụng lên 1m bản thang Cấu tạo bản thang Chiều dày (m) Tải tiêu chuẩn (kG/m2) Hệ số tin cậy n Tải tính toán (kG/m2) Lớp đá mài Lớp hồ cốt Bậc xây gạch thẻ Bản thang BTCT Lớp vửa trát 0,02 0,03 0,068 0,12 0,015 2000 1800 1800 2500 1800 40 54 122 300 27 1,1 1,3 1,1 1,1 1,3 44 70 134 330 35 Tổng cộng 613 Tải trọng tác dụng lên 1m bản chiều nghĩ Cấu tạo chiều nghĩ Chiều dày (m) Tải tiêu chuẩn (kG/m2) Hệ số tin cậy n Tải tính toán (kG/m2) Lớp đá mài Lớp hồ cốt Bản BTCT Lớp vửa trát 0,02 0,03 0,12 0,015 2000 1800 2500 1800 40 54 300 27 1,1 1,3 1,1 1,3 44 70 330 35 Tổng cộng 479 4.2 Hoạt tải - Hoạt tải tiêu chuẩn : ptc = 300 (kG/m3) - Hoạt tải tính toán trên 1m dài : ptt = 300 x 1 x1,2 = 360 (kG/m) 4.3 Tổng tải trọng tác dụng lên bản thang và chiều nghĩ - Bản thang : q1tt =613 +360 = 973 (kG/m) - Chiều nghĩ : qtt2 =479 +360 = 839 (kG/m) 4.4 Xác định nội lực Xác định nội lực để tìm ra nội lực lớn nhất : M+max , M+max ta dùng phần mềm Sap2000 để giải và tìm ra nội lực, từ nội lực ta đi tính toán cốt thép Tính toán cốt thép : Vật liệu tính toán + Mác bê tông 250 : Rn = 110 (kG/cm2 ) Rk = 8,3 (kG/cm2 ) Thép AII Ra =2800(kG/cm2) Chọn lớp bảo vệ : a = 1,5 cm, b = 100 cm ; h0 = 12 cm – 1,5 cm = 10,5 cm Ta có : Mmax = 3,92 (T.m) = 392000 (KG.cm) Mnh = 0,7 x Mmax = 0,7 x 392000 = 274400 (kG.cm) Mg = 0,4 x Mmax = 156800 (kG.cm) Tính toán cốt thép cho cột A= Fa = (cm2) Chọn : 12a100 : Fa =11,31( cm2) Tính toán cốt thép cho gối A= 0,13 Fa = (cm2) Chọn : 10a120 : Fa =6,50( cm2) Cốt thép theo phương còn lại đặt theo cấu tạo : ta chọn 8a200 5. Tính dầm thang Chọn kích thước dầm : b x h = 20 cm x 40 cm 5.1 Tải trọng tác dụng lên dầm chiều nghĩ Trọng lượng bản thân dầm thang gd = n. .hd.bd = 1,1 x 2500 x 0,4 x 0,2 = 220 ( KG/m) Trọng lượng tường : gt = n.bt.ht.t = 1,1 x 0,1 x1,7 x 1800 = 337 ( KG/m) Do phản lực bản thang : 3060 : 1m = 3060 (KG/m) Tổng tải trọng tác dụng lên dầm thang Q = 220 + 337 + 3060 = 3617 ( KG/m) 5.2 Sơ đồ tính và biểu đồ nội lực + Tính toán cốt thép dầm thang Vật liệu tính toán + Mác bê tông 250 : Rn = 110 (kG/cm2 ) Rk = 8,3 (kG/cm2 ) + Thép AII : Ra =2800(kG/cm2) Mnh = 6,3 (T.m) = 630000 (kG.cm) Chọn lớp bảo vệ : a = 3 cm ; h0 = h - a= 40 cm – 3 cm = 37 cm A= Fa = (cm2) Chọn :222 : Fa = 7,6( cm2) Mg = 12,7 (T.m) = 1270000 (kG.cm) Fa = 13,4 (cm2) Chọn :422 : Fa =15,2( cm2) Tính cốt đai Kiểm tra điều kiện hạn chế 0,35. Rn.b.h0 =0,35 x110 x 20 x 37 =28490 (KG) = 28,5 (Tấn) Thỏa mãn điều kiện hạn chế : 0,6 Rk.b.h0 =0,6 x 8,3 x 20 x 37 = 3685 ( KG ) =3,68 (Tấn ) Vậy : 0,6 Rk.b.h0 < Q < 0,35. Rn.b.h0 3,68 (Tấn ) < 11,7 (Tấn ) < 28,5 (Tấn) Chỉ cần đặt cốt đai theo cấu tạo Vậy : Chọn trong khoảng 1/4 từ hai trục dầm trở ra là 8a150 , giữa nhịp chọn 8a250 . CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN BỂ NƯỚC Sơ Đồ Bể Nước I. Bản nắp 1.Chọn sơ bộ chiều dày bản nắp hbn = m = 40 45 D = 0,8 1,4 hbn = cm Chọn hbn= 8,0 cm 1. Xác định tải trọng Trọng lượng bản thân Cấu tạo bản nắp Chiều dày (m) Tải tiêu chuẩn (kG/m2) Hệ số tin cậy n Tải tính toán (kG/m2) Lớp vữa trát Lớp BTCT Lớp vữa tô trát 0,02 0,08 0,02 1800 2500 1800 36 200 36 1,3 1,1 1,3 46,8 220 46,8 Tổng cộng 314 Hoạt tải Hoạt tải tiêu chuẩn : ptc =75 (kG/m2) Hoạt tải tính toán : ptt = 75 x 1,3 =98 (kG/m2) Tổng tải trọng tác dụng lên nắp qbn =gbn + pbn qbn = 314 + 98 = 412 (kG/m2) 3.Xác định nội lực Bản nắp có kích thước : ( 6,0 m x 6,0 m) Bản nắp có 4 cạnh ngàm , bản thuộc loại ô số 9 Bản nắp tính theo sơ đồ đàn hồi Nội lực được xác định theo công thức sau đây : Momen dương lớn nhất ở nhịp M1 = mi1P ; M2 = mi2P Momen âm lớn nhất ở gối MI = ki1P ; MII = ki2P Trong đó : P = q.ln.ld = 412 x 6 x 6 = 14832 (kG) q: tổng tải trọng tác dụng lên bản nắp ln : cạnh ngắn của bản nắp ld : cạnh dài của bản nắp Tra bảng ta được các hệ số sau đây : m91 = 0,0179 ; m92 = 0,0179 k91 = 0,0417 ; k91 = 0,0417 M1 = m91.P = 0,0179 x 14832 = 265 (kG.m) M2 = m92.P = 0,0179 x 14832 = 265 (kG.m) MI = MII = k92.p = 0,0417 x 14832 = 618 (kG.m) Tính toán cốt thép Vật liệu tính toán + Mác bê tông 300 : Rn = 130 (kG/cm2 ) + Thép AI : Ra =2100(kG/cm2) Bản nắp được tính theo sơ đồ đàn hồi A= Trong đó : b = 1 m ; chọn a = 1,5 cm ; h0 = h - a = 8 – 1,5 = 6,5 cm M1 = M2 =265 ( kG.m) Fa = (cm2) Chọn :6a120 : Fa1 = Fa2= 2,20( cm2) MI = MII = 618 ( kG.m) = 61800 (kG.cm) A= Fa = (cm2) Chọn :8a100 : FaI = FaII= 5,0( cm2) Tính toán cốt thép gia cường Thép gia cường đặt xung quanh lỗ thăm bể nước Fa bị cắt : 56 : Fa =1,41 cm2 Fa thay thế : Fa bị cắt x 1,2 = 1,41 x 1,2 = 1,7 cm2 Chọn 212 : Fa = 2,2 cm2 Chiều dài đoạn neo bằng 40d = 480 (mm) Chọn lneo = 500 (mm) II . Dầm nắp Sơ đồ truyền tải từ bản nắp vào dầm nắp Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm nắp : Đây là dầm đơn giản một nhịp : hdn =(÷ ) l = (÷ )600 cm chọn : hdn = 30 cm bd =(÷ ) hdn = (÷ )30 cm Ta chọn bdn =20 cm Ta có chiều dài DN1 , DN2 bằng nhau Vậy : Kích thước tiết diện sơ bộ của dầm DN1, DN2 là :( 20 x 30 ) cm Xác định tải trọng truyền lên dầm 2.1 Tĩnh tải Trọng lượng bản thân dầm gd = Tải trọng do bản nắp truyền vào dầm gtđ = 2.2 Hoạt tải Hoạt tải do bản nắp truyền vào dầm ptđ = Tổng tải trọng tác dụng lên dầm nắp q = gd + gtđ + ptđ = 165 + 589 +184 = 938 (KG/m) . Sơ đồ tính và biểu đồ nội lực + Tính toán cốt thép dọc cho dầm Vật liệu tính toán + Mác bê tông 300 : Rn = 130 (kG/cm2 ) Rk = 10 (kG/cm2 ) + Thép AII : Ra =2800(kG/cm2) Mnh = 1,4 (T.m) = 140000 (kG.cm) Chọn lớp bảo vệ : a = 3 cm ; h0 = h - a= 30 cm – 3 cm = 27 cm A= Fa = (cm2) Chọn :214 : Fa =3,07( cm2) Mg = 2,8 (T.m) = 280000 (kG.cm) A= 0,147 = 0,920 Fa = 4,0 (cm2) Chọn :314 : Fa = 4,61( cm2) + Tính cốt đai Kiểm tra điều kiện hạn chế : 0,35. Rn.b.h0 =0,35 x130 x 20 x 27 =24570 (KG) = 24,5 (Tấn) Thỏa mãn điều kiện hạn chế : 0,6 Rk.b.h0 =0,6 x 10 x 20 x 27 = 3240 ( KG ) =3,24 (Tấn ) Vậy : Q=2,8 (tấn) < 0,35. Rn.b.h0 = 24,5 (Tấn) Q=2,8 (Tấn ) < 0,6. Rk.b.h0 = 3,24 (Tấn) Chỉ cần đặt cốt đai theo cấu tạo Vậy : Chọn trong khoảng 1/4 từ hai mép dầm trở ra là 6a150 , giữa nhịp chọn 6a25 III . Tính bản thành Chọn sơ bộ chiều dày bản thành hb = m = 30 35 D = 0,8 1,4 l : cạnh ngắn của bản Chọn : hb = 10 cm Xác định tải trọng Tải trọng do áp lực thủy tĩnh của nước Ptt = Suy ra : q = ptt =1650 (kG/m2) Tải trọng do áp lực gió hút q= W = W KCnB Các thông số : W ; K ; n ; c tra bảng và phụ lục “Tải trọng và tác động TCVN 2737- 1995 “ Công trình đang thiết kế nằm trong thành phố Hồ Chí Minh thuộc vùng IIA Trong đó : + W = 83 (KG/m2) là áp lực gió tiêu chuẩn + C = 0,6 là hệ số khí độùng ( của mặt khuất gió ) + K : là hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao H =32,10 m Tra bảng và nội suy được : K=0,90 + n =1,2 là hệ số tin cậy Vậy : q = W =83 x 0,9 x 0,6 x 1,2 x 1m = 54 (kG/m2) 3. Sơ đồ tính và biểu đồ nội lực Xét tỷ số : Suy ra : bản làm việc 1 phương theo phương cạnh ngắn, cắt bản theo phương cạnh ngắn b = 1m để tính Momen do áp lực thủy tĩnh gây r Mg = Mnh = Momen do áp lực gió hút gây ra Mg = Mnh = Tổng momen do trọng lượng bản thân, áp lực thủy tĩnh và áp lực gió hút gây ra : Mg = 248 + 15,2 = 263 (kG.m) Mnh = 110 + 8,5 = 120 (kG.m) + Tính tóan cốt thép bản thành Vật liệu tính toán - Mác bê tông 300 : Rn = 130 (kG/cm2 ) - Thép AI : Ra =2100(kG/cm2) Chọn lớp bảo vệ : a = 1,5 cm ; h0 = h-a= 10 cm – 1,5 cm = 8,5 cm Mg = 263 (KGm) = 26300 (kG.cm) A= Fa = (cm2) Chọn :6a130 : Fa =2,2( cm2); Mnh = 120 (KG.m) = 12000 (KG.cm) A=0,013 = 0,99 Fa = 0,68 (cm2) Chọn 6a200 : Fa = 1,4( cm2) Đối với bản thành : cốt thép đặt 2 lớp IV . Tính toán bản đáy 1. Chọn sơ bộ chiều dày bản đá hb = m = 40 45 D = 0,8 1,4 l : cạnh ngắn của bản (l = 600 cm) Chọn : hb = 14 cm 2. Xác định tải trọng 2.1 Trọng lượng bản thân Cấu tạo bản đáy Chiều dày (m) Tải tiêu chuẩn (kG/m2) Hệ số tin cậy n Tải tính toán (kG/m2) Lớp gạch men Lớp vữa lót Lớp chống thấm Bản đáy BTCT Lớp vữa trát 0,008 0,02 0,02 0,14 0,015 2000 1800 1800 2500 1800 16 36 40 350 27 1,1 1,3 1,2 1,1 1,3 17,6 46,8 48 385 35 Tổng cộng 532 Trọng lượng nước gn = 1,1 Tổng tải trọng tác dụng lên bản đáy qbđ = gbđ + gn = 532 + 1650 =2182 (kG/m2) 3. Xác định nội lực Bản đáy có kích thước : ( 6,0 m x 6,0 m) Bản đáy có 4 cạnh ngàm , bản thuộc loại ô số 9 Bản đáy tính theo sơ đồ đàn hồi Nội lực được xác định theo công thức sau đây : Momen dương lớn nhất ở nhịp M1 = mi1P ; M2 = mi2P Momen âm lớn nhất ở gối MI = ki1p ; MII = ki2p Trong đó : P = q.ln.ld = 2182 x 6 x 6 = 78552 (kG) q: tổng tải trọng tác dụng lên bản nắp ln : cạnh ngắn của bản nắp ld : cạnh dài của bản nắ Tra bảng ta được các hệ số sau đây m91 = 0,0179 ; m92 = 0,0179 k91 = 0,0417 ; k91 = 0,0417 M1 = m91.P = 0,0179 x 78552 = 1406 (kG.m) M2 = m92.P = 1406 (kG.m) MI = MII = K92.p = 0,0417 x 78552 = 3276 (kG.m) 4. Tính toán cốt thép Vật liệu tính toán - Mác bê tông 300 : Rn = 130 (kG/cm2 ) - Thép AI : Ra =2100(kG/cm2) Chọn lớp bảo vệ : a = 1,5 cm ; h0 = h - a= 10 cm – 1,5 cm = 8,5 cm M1 = M2 =1406 (kG.m) = 140600(kG.cm) A= Fa = (cm2) Chọn :10a130 : Fa1 = Fa2 = 6,0( cm2) ; MI = MII =3276 (kG.m) = 327600(kG.cm) A=0,16 = 0,91 Fa = 13,7 (cm2) Chọn 14a100 : FaI = FaII = 15,3( cm2) ; 2.2 Trọng lượng bản thành bê tông cốt thép Cấu tạo bản thành Chiều dày (m) Tải tiêu chuẩn (kG/m2) Hệ số tin cậy n Tải tính toán (kG/m2) Lớp gạch men Lớp vữa lót Lớp chống thấm Bản đáy BTCT Lớp vữa trát 0,008 0,02 0,02 0,1 0,02 2000 1800 2000 2500 1800 16 36 40 250 36 1,1 1,3 1,2 1,1 1,3 17,6 46,8 48 275 46,8 Tổng cộng 434 V. Tính toán dầm đáy Sơ đồ truyền tải từ bản đáy vào dầm nắp Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm đáy Đây là dầm đơn giản một nhịp : hd =(÷ ) l = (÷ )600 chọn : hd = 50 cm bd =(÷ ) hd = (÷ )50 cm Ta chọn bd = 20 cm Ta có chiều dài DĐ1 và DĐ2 bằng nhau Vậy : Kích thước tiết diện sơ bộ của dầm DĐ1, DĐ2 là :( 20 x 50 ) cm Xác định tải trọng truyền lên dầm đáy Trọng lượng bản thân dầ Trọng lượng bản thân cốt thép Trọng lượng do bản đáy và áp lực nước truyền vào dầm đáy gtđ = Tổng tải trọng tác dụng lên dầm đáy q = gd + gbt + gtđ = 275 + 434 +4091 = 4800 (kG/m) Sơ đồ tính và biểu đồ nội lực Tính toán cốt thép dọc cho dầm đáy Vật liệu tính toán + Mác bê tông 300 : Rn = 130 (kG/cm2 ) Rk = 10 (kG/cm2 ) + Thép AII : Ra =2800(kG/cm2) Mnh = 7,2 (T.m) = 720000 (kG.cm) Chọn lớp bảo vệ : a = 3 cm ; h0 = h - a = 50 cm – 3 cm = 47 cm Thép nhịp: A= 0,93 Fa = (cm2) Chọn :220 : Fa = 6,28( cm2); Thép gối: Mg = 14,4 (T.m) = 1440000 (kG.cm) A= 0,25 = 0,85 Fa = 12,8 (cm2) Chọn :420 : Fa =12,5( cm2; 1,32% Tính toán cốt đai Kiểm tra điều kiện hạn chế : 0,35. Rn.b.h0 =0,35 x130 x 20 x 47 =42770 (KG) = 42,7 (Tấn) Thỏa mãn điều kiện hạn chế : 0,6 Rk.b.h0 =0,6 x 10 x 20 x 47 = 5640 ( KG ) =5,6 (Tấn ) Vậy : 0,6 Rk.b.h0 < Q < 0,35. Rn.b.h0 Q= 5,6 (Tấn ) < 14,4(tấn) < 42,7 (Tấn) Chỉ cần đặt cốt đai theo cấu tạo Vậy : Chọn trong khoảng 1/4 từ hai mép dầm trở ra là 8a150 , giữa nhịp chọn 8a250