thiết kế nhà 5 tầng cao 20,5m( ký túc xá trường C.Đ.X.D- Tuy Hòa ), chương 8 potx

đặc điểm cấu tạo, kết cấu và kiến trúc của cầu thang bộ.. Cầu thang thuộc loại cầu thang 2 đợt có cốn thang đ-ợc đổ bằng bê tông cốt thép tại chỗ, bậc thang đ-ợc xây bằng gạch đặc, trên

Chương 8: tính toán cầu thang bộ

=====&&&=====

I đặc điểm cấu tạo, kết cấu và kiến trúc của cầu thang bộ.

- Đây là cầu thang bộ chính, dùng để giải quyết giao thông theo

ph-ơng đứng cho công trình giữa các tầng nhà Cầu thang thuộc loại cầu thang 2 đợt có cốn thang đ-ợc đổ bằng bê tông cốt thép tại chỗ, bậc thang

đ-ợc xây bằng gạch đặc, trên bậc thang và chiếu tới đều đ-ợc mài bằng đá Granitô Lan can cầu thang đ-ợc làm bằng thép INOX – tay vịn bằng gỗ

- Tại tầng 4 : Tổng số bậc cầu thang là: 24 bậc, kích th-ớc bậc cao h = 15cm, rộng b = 30cm

- Cầu thang là một kết cấu l-u thông theo ph-ơng đứng và chịu tải trọng động của ng-ời Khi thiết kế ngoài yêu cầu về cấu tạo, kiến trúc phải chọn kích th-ớc các dầm, bản sao cho khống chế đ-ợc độ võng của kết cấu

và đáp ứng đ-ợc mọi yêu cầu của ng-ời sử dụng

* Mặt bằng kết cấu cầu thang :

d

d

c

II tính toán cầu thang tầng 4

1 Lựa chọn tiết diện

a/ Chọn chiều dày bản thang.

- Chiều dày bản thang đ-ợc xác định theo công thức : L

m

D

h b 

Trong đó : D = 0,8 ữ 1,4 : Là hệ số phụ thuộc vào tải trọng lấy D = 1,3

m = 30 ữ 35 : Với bản loại dầm lấy m = 30

L = 1,9 +

2

1

0 = 1,95m : Chiều dài tính toán bản

cm L

m

D

h b 195 8.45

30

3 , 1

Chọn chiều dày cho tất cả các bản thang là : 10 cm

b/ Cốn thang.

- Chọn tiết diện cốn thang : b x h = 100 x 350mm.

c/ Dầm chiếu nghỉ, dầm chiếu tới.

- Sơ bộ chọn b x h = 220 x 300mm

- Các bản xung quanh trục 3 và 4 đều đ-ợc kê lên t-ờng

2 Vật liệu tính toán.

- Tất cả các các bộ phận của kết cấu đều dùng

+ Bê tông mác 250 có Rn= 110kG/cm2 ; Rk= 8,8 kG/cm2 + Cốt thép dùng : - Với  < 10 dùng nhóm AI có Ra = 2300 kG/cm2

- Với  10 dùng nhóm AII có Ra =

2800 kG/cm2

- Tất cả các loại tải trọng và hoạt tải đều lấy theo TCVN 2737- 1995

3 Tính toán bản thang.

a/ Sơ đồ kết cấu - Theo sơ đồ kết cấu bản thang đ-ợc kê lên t-ờng và cốn

thang theo ph-ơng cạnh ngắn, theo ph-ơng cạnh dài đ-ợc kê lên dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới

- Chiều dài tính toán của bản

thang :

m

L b  3,522 1,82 3,953

- Xét tỷ số 2 cạnh: 2 , 03 2

95 , 1

953 , 3

1

L

cạnh ngắn

b/ Sơ đồ tính toán.

q

c/ Xác định tải trọng.

* Tĩnh tải :

- Từ các lớp cấu tạo bản thang ta lập bảng tải trọng tác dụng lên bản thang nh- sau:

+ Các lớp cấu tạo bản thang:

- Mặt bậc mài granito dày 1,5cm

- Vữa lót dày 2,0cm.

- Bậc xây gạch.

- Bản thang B.T.C.T dày 10cm.

- Vữa trát dày 1,5cm.

Bảng tải trọng tác dụng lên bản thang

(kG/m 3 )

Hệ số v-ợt tải (n)

Tải trọng tính toán g tt

(kG/m 2 )

1

- Lớp đá mài Granito dày 1,5cm.

1 , 5 15 1 , 5 30 2 , 0cm

30 15

1

2



0,02 2000 1,1 44

2

- Lớp vữa XM lót dày 2cm.

2 15 2 30 2 , 7cm

30 15

1

2



0,027 1600 1,3 56,2

3

- Gạch xây bậc thang

15 30 6 , 7cm

2

1 30 15

1

2



0,067 1800 1,1 132,6

4 - Bản thang B.T.C.T dày 10 cm 0,1 2500 1,1 275

5 - Vữa XM trát dày 1,5cm 0,015 1600 1,3 31,2

* Hoạt tải : - Hoạt tải phân bố đều trên cầu thang lấy theo TCVN2737-1995.

Ptc = 300 Kg/m2  Ptt = Ptc n = 300.1,2 = 360 kG/m2

+ Tổng tải trọng tác dụng lên đan thang theo ph-ơng thẳng đứng:

q = g tt + Ptt = 539 + 360 = 899 kG/m2

+ Tải trọng tác dụng đ-ợc qui về tác dụng vuông góc với đan thang

Cos = 0,89

953 , 3

52 ,

qb =q Cos = 899.0,89 = 800,11 kG/m2

+ Nhịp tính toán : Ltt = 1,95m

- Do bản là bản loại dầm ta cắt một dải bản rộng 1m theo ph-ơng song song cạnh ngắn để tính toán : qb =800,11 1m = 800,11 kG/m

d/ Tính nội lực và cốt thép

- Theo sơ đồ tính toán cắt 1 dải bản rộng 1m theo ph-ơng cạnh ngắn coi bản làm việc nh- một dầm đơn giản

M

8

95 , 1 11 , 800 8

* Tính cốt thép : - Giả thiết : a = 1,5 cm

 ho = h - a = 10 - 1,5 = 8,5 cm

5 , 8 100 110

100 3 , 380

. 02  2   0 

h b R

M A

n

Ta có :   0 , 5 ( 1  1  2A)  0 , 5 ( 1  1  2 0 , 058 )  0 , 97

5 , 8 97 , 0 2300

100 3 , 380

.

2 0

cm h

R

M F

a



- Tính : 100 0 , 23 % 0 , 1 %

5 , 8 100

005 , 2

min 





Từ Fa = 2,005 chọn : 6a140 có Fa = 2,02 cm2 Bố trí thép chịu lực theo ph-ơng cạnh ngắn

- Đặt thép cấu tạo theo ph-ơng cạnh dài chọn : 6a200 thỏa mãn > 36 và

Fct = 6 0,283 > 20% Fa = 0,2.2,36 <=> 1,698 > 0,472

Đặt thép theo cấu tạo 36 dọc cốn và t-ờng của bản thang

*Bố trí thép bản thang:

 6a200

3

 6a140

4

4 Tính toán cốn thang

a/ Sơ đồ tính toán và tải trọng tính toán tác dụng lên cốn thang.

- Để thiên về an toàn khi đặt thép ở gối ta coi cốn thang là một dầm

đ-ợc liên kết ngàm ở hai đầu, khi tính thép giữa nhịp ta xem cốn nh- một dầm đơn giản liên kết hai đầu khớp

* Sơ đồ tính toán cốn thang:

+ Nhịp tính toán : Ln  3 , 522  1 , 82  3 , 953 m

- Sơ bộ tiết diện cốn : b x h = 100 x 300 (mm)

 Tải trọng tác dụng lên cốn :

- Trọng l-ợng bản thân : gbt

1 = 0,1.0,30.2500.1,1 = 82,5 kG/m

- Lớp vữa trát cốn : g2 = 0,015.2.(0,1+ 0,30).1600.1,3 = 24,96 kG/m

- Lan can tay vịn : g3tc = 30 kG/m  g3 = 30.1,1 = 33 kG/m

-Tải trọng do tĩnh tải và hoạt tải bản thang truyền vào :

g4.bthang = 876,525( / )

2

95 , 1 899

m kG



+ Tổng tĩnh tải và hoạt tải tác dụng lên cốn :

q = g1 + g2 + g3 + g4 = 82,5 + 24,96 + 33 + 876,525 = 1016,985 kG/m + Tải trọng tác dụng vuông góc với cốn thang :

qtt = 1016,985 Cos =1016,985 0,89 = 905,12 kG/m

b/ Xác định nội lực.

) ( 94 , 1767 8

953 , 3 12 , 905 8

M

tt







2

953 , 3 12 , 905 2

Q

tt







2

953 , 3 985 , 1016 2

KG L

q R

B

c/ Tính toán cốt thép.

 Tính cốt thép dọc chịu lực:

+ Sử dụng bê tông mác 250 có Rn = 110 kG/cm2

+ Thép nhóm AII có Ra = R’

a= 2800 kG/cm2  o= 0,62 ; Ao = 0,428

- Chọn : a = 2,5cm  ho = h - a =30 - 2,5 = 27,5cm

- áp dụng công thức :

0

.

h

R

M F

a

5 , 27 10 110

100 94 , 1767

0









h b R

M A

n

   0 , 5 ( 1  1  2 A)  0 , 5 ( 1  1  2 0 , 26 )  0 , 846

5 , 27 846 , 0 2800

100 94 ,

% 05 , 0

% 803 , 0 100 5 , 27 10

21 , 2 100

.



h

b

F a

Chọn thép : 120 có Fa = 3,14 cm2

Chọn thép cấu tạo : 116 có F’

a= 2,011cm2

 Tính cốt đai :

* Kiểm tra điều kiện hạn chế : Q ≤ ko.Rn.b.ho

Trong đó : ko = 0,35 đối với mác bê tông từ 400 trở xuống

Q = 1788,79 kG ≤ 0,35.90.10.27,5 = 8662,5 kG  Thỏa mãn điều kiện

* Kiểm tra điều kiện chống cắt : Q ≤ k1.Rk.b.ho

Trong đó : k1 = 0,6 đối với dầm, Rk = 8,8 kG/cm2 với bê tông mác 250

Có : k1.Rk.b.ho = 0,6.8,8.10.27,5 = 1237,5 kG

Ta thấy : Qmax = 1788,79 Kg > 1237,5 Kg Lúc này bê tông không đủ chịu cắt, do vậy phải tính cốt đai cho dầm

- Lực cốt đai phải chịu

) / ( 05 , 7 5 , 27 10 8 , 8 8

79 , 1788

2 2

0

2

cm kG h

b R

Q q

k

- Chọn đai 6 có f d = 0,283 cm2, nđ = 1 Thép AI có Rađ = 1800 kG/cm2

) ( 25 , 72 05

, 7

283 , 0 1 1800

.

cm q

f n R U

d

d d ad

- Khoảng cách cực đại giữa hai cốt đai

) ( 56 , 47 79

, 1788

5 , 27 10 8 , 8 5 , 1 5 ,

0

Q

h b R

 Tính Uct : Thỏa mãn điều kiện

+ Uct< Utt và Umax

+ Uct ≤ 15 ( )

2

30

Chọn 6 có U = 15 cm, đ-ợc bối trí tại 395 , 3 100 ( )

4

1 4

1

Cm

- Tại giữa nhịp bố trí: Uct ≤ 30 22 , 5 ( )

4

3 4

3

Cm

= 20cm

* Kiểm tra điều kiện cốt xiên :

Ta có: 25 , 47 ( )

20

283 , 0 1 1800

.

cm U

f n R

d

d d ad tt

).

( 56 , 3399 47

, 25 5 , 27 10 8 , 8 8

.

Ta thấy : Qđb = 3399,56 kG > Qmax = 1788,79 kG Vậy bê tông và cốt đai

đã đủ khả năng chống cắt, ta không cần phải tính cốt xiên

*Bố trí thép cho cốn thang:

5

5

 6a150

11

 6a200 11

 20

9

 16 10

 6a150

11

 16

10

 6a150

11

 20

9