thiết kế cầu thang cho tòa nhà cao tầng

Có cấu tạo kiến trúc : *Lựa chọn giải pháp kết cấu của cầu thang : - Cầu thang có cốn thang : + Ưu điểm : Dùng để đỡ bản thang,lan can tay vịn .Làm giảm chiều dày của bản thang,có lợi

Phần 3: thiết kế cầu thang trục c tầng 7

(Vị trí thang: tầng 7) Có cấu tạo kiến trúc :

*Lựa chọn giải pháp kết cấu của cầu thang :

- Cầu thang có cốn thang :

+ Ưu điểm : Dùng để đỡ bản thang,lan can tay vịn Làm giảm chiều dày của bản thang,có lợi hơn về kết cấu chịu lực.Độ cứng lớn hơn nên giảm độ võng

+ Nhợc điểm : thi công phức tạp

- Cầu thang không có cốn thang :

+ Ưu điểm : Dễ thi công,cấu tạo đơn giản

+ Nhợc điểm : Độ cứng kém hơn nên độ võng lớn hơn ,chiều dày bản thang lớn Căn cứ vào kiến trúc em chọn giải pháp thiết kế cầu thang không có cốn thang

I Chọn sơ bộ kích th ớc các bộ phận cầu thang:

- Bản thang chọn dày hb = 12cm

- Bản chiếu nghỉ chọn dày hb = 10cm

- Dầm chiếu nghỉ ( Dcn1, Dcn2)chọn tiết diện bh = (2235) cm) cm

- Cong son CS có tiết diện : bxh = (22x35) cm) cm

Bậc thang cao hb = 15) cmcm ; rộng bb = 30 (cm)

chi tiết bậc thang tl:1/10

Bêtông cốt thép dày 100 mm.

Vữa trát dày 15 mm.

Bậc thang xây gạch.

Vữa láng dày 15 mm.

Đá GRANITO dày 20mm.

Góc nghiêng của bản thang so với phơng ngang () có tg = 0 , 5

6 , 3

8 , 1



 = 26,5) cm65) cm0

Kích thớc bản thang:

+ Chiều dài tính toán của bản thang : l1=

) 565 , 26 cos(

6 , 3 cos  

ng

l

= 4,025) cm m + Chiều rộng tính toán của bản thang : l2=1,5) cm1 m

II Tính toán bản thang

Tính cho bản thang có bề rộng lớn hơn

Do cầu thang không có cốn ta tính toán bản thang chịu lực theo phơng cạnh dài Cắt

ra một dải bản có bề rộng b = 1 m theo phơng cạnh dài để tính toán

1 Tải trọng tác dụng lên bản thang

- Lớp đá granito :







h

b

h

b

g

b b

b

b ).

(

2 2

1

3 , 0 15 , 0

) 3 , 0 15 , 0 ( 02 , 0 2500

2





- Lớp vữa lót :







h

b

h b

g

b b

b

b ).

(

2 2

2



) / ( 3 , 48 3 , 1 3 , 0 15 , 0

) 3 , 0 15 , 0 ( 02 , 0 1800

2





- Lớp gạch xây :





h

b

h

b

g

b b

b

b .

2

)

(

2 2

3



) / ( 44 , 140 1 , 1 3 , 0 15 , 0 2

) 3 , 0 15 , 0 (

1800

2



- Lớp bê tông : g4 = 25) cm00.0,12.1.1,1 = 330 kG/m

- Lớp vữa trát : g5) cm = 1800.0,015) cm.1.1,3 = 35) cm,1 kG/m

-Lan can tay vịn : 40 kG/m

 Vậy ta có : gbtt = g1+g2+ g3+ g4+ g5) cm

= 73,79 + 48,3 + 140,44 + 330 + 35) cm,1 +40 = 667,63(kG/m)

(gtc=5) cm96,9 kG/m)

Tổng tải trọng tác dụng trên 1(m) bề rộng bản thang : 667,63 (kG/m)  Phần tải trọng tác dụng vuông góc với mặt bản:

gtt = 667,63 / cos = 667,63 0,894 = 746,43(kG/m)

- Hoạt tải tác dụng lên bản thang (theo TCVN 2737-95) cm)

pt/c = 300 kG/m2

Tải tác dụng lên 1 m bề rộng bản thang = n pt/c

= 1,2.300 = 360 (kG/m) Vậy hoạt tải tác dụng vuông góc với mặt bản:

ptt’ = ptt / cos = 360 / 0,894 = 402,7(kG/m)

 Tổng tải trọng tác dụng vuông góc mặt bản:

qtt = gtt + p’tt = 746,43 + 402,7 = 1149,1 (kG/m)

2 Sơ đồ tính:

Cắt một dải bản theo phơng cạnh dài có bề rộng là b = 1m để tính toán

Bản thang đợc tính nh một dầm đơn giản có liên kết hai đầu là liên kết gối tựa, chịu tải trọng phân bố đều trên toàn dầm (hai gối tựa trùng với vị trí dầm chiếu tới và dầm chiếu nghỉ).Cắt một dải bản theo phơng cạnh dài có bề rộng là b = 1m để tính toán

Sơ đồ tính bản thang

3 Nội lực tính toán.

Theo cơ học kết cấu ta có:

Mmax = 2327

8

025 , 4 1 , 1149 8





l q

(kGm)

Qmax = 2312

2

025 , 4 74 , 918 2

.





l q

(kG)

4 Tính toán cốt thép cho bản thang.

Vật liệu làm bản thang: Bêtông mác 300, có Rn = 130kG/cm2, Rk = 10 kG/cm2

Thép AII có cờng độ tính toán Ra = Ra’ = 2800 kG/cm2 Giả thiết a = 1,5) cm cm

 h0 = h - a = 12 – 1,5) cm = 10,5) cm cm

5 , 10 100 130

10 2327

2

2 0





h b Rn

M

< A0 = 0,3

 = 0,5) cm.(1 + 1  2 0 , 162) = 0,911

5 , 10 933 , 0 2800

10 2327

.

2 0





h Ra

M

5 , 10 100

% 100 68 , 8

b

Fa

> min = 0,05) cm%

Dùng cốt thép AII, 12 có fa = 1,131 cm2

Khoảng cách giữa các thanh: u =

Fa

fa b.

= 1008,.168,131= 13,03 (cm) Khoảng cách chọn: u = 120 (mm)

Vậy số thanh trên một bản là 01,,5112 +1 = 14 thanh

Tơng tự cho bản thang còn lại ta có số thép cho bản là 14 thanh.

Theo phơng ngang thì bố trí cốt thép AI 10a200

 Số thanh đặt trên một bản bằng: 40,025,2 +1 = 22 thanh

*Cốt mũ:

Do trong quá trình tính toán ta đã bỏ qua giá trị mômen âm xuất hiện tại hai đầu (do sơ đồ tính ở đây là dầm đơn giản  M = 0 ở đầu dầm)

Thép mũ đặt theo cấu tạo 10a200 kéo : kéo ra khỏi gối không quá

m

l

006 , 1 4

025

.

4

lấy bằng 100 mm

III Tính bản chiếu nghỉ

Bản chiếu nghỉ theo phơng cạnh ngắn kê lên dầm chiếu nghỉ DCN1và DCN2, theo phơng cạnh dài:2 cạnh kê lên dầm cong son CS Xét tỉ số theo phơng cạnh dài và cạnh ngắn :

33

,

1

34

,

3

1

2



l

l

=2,5) cm11 > 2  Ta tính toán bản chiếu nghỉ chịu lực theo phơng cạnh ngắn Cắt ra một dải bản có bề rộng b = 1 m theo phơng cạnh ngắn (tính trong mặt phẳng bản) để tính toán

1 Tải trọng tác dụng

Tĩnh tải bản chiếu nghỉ đợc thể hiện trong bảng :

0,02.25) cm00.1

0,015) cm.1800.1

0,1.25) cm00.1

0,015) cm.1800.1

- Hoạt tải tác dụng lên bản chiếu nghỉ (theo TCVN 2737-95) cm)

pt/c = 300 kG/m2

Tải tác dụng lên 1 m bề rộng bản chiếu nghỉ = n pt/c

= 1,2.300 = 360 (kG/m)

 Tổng tải trọng tính toán là :

qtt = gtt + p’tt = 400,2 + 360 = 760,2 (kG/m)

2 Sơ đồ tính:

Bản chiếu nghỉ đợc tính nh một dầm đơn giảm có liên kết hai đầu là liên kết gối tựa, chịu tải trọng phân bố đều trên toàn dầm (hai gối tựa trùng với vị trí dầm chiếu nghỉ DCN1 và DCN2)

Sơ đồ tính bản chiếu nghỉ

3 Nội lực tính toán.

Theo cơ học kết cấu ta có:

Mmax = 168 , 1

8

55 , 1 2 , 760 8





l q

(kGm)

Qmax = 505 , 5

2

55 , 1 2 , 760 2

.





l q

(kG)

4 Tính toán cốt thép cho bản chiếu nghỉ.

Rk = 10 kG/cm2

Thép AI có cờng độ tính toán Ra = Ra’ = 2300 kG/cm2 Giả thiết a = 1,5) cm cm

 h0 = h - a = 10 – 1,5) cm = 8,5) cm cm

5 , 8 100 130

10 1 , 168

2

2 0





h b Rn

M

< A0 = 0,3

 = 0,5) cm.(1 + 1  2 0 , 019) = 0,989

5 , 8 989 , 0 2300

10 1 , 168

.

2 0





h Ra

M

5 , 8 100

% 100 87 , 0

b

Fa

> min = 0,05) cm%

Dùng cốt thép AI, 6 có fa = 0,283 cm2

Khoảng cách giữa các thanh: u =

Fa

fa b.

= 1001.,002,283= 27,7(cm) Khoảng cách chọn: u = 200 (mm) ( theo cấu tạo )

Vậy số thanh trên một bản là 30,,342 +1 = 18 thanh

Vậy tổng số cốt thép bố trí cho bản chiếu nghỉ một tầng là: 18 thanh

Theo phơng dọc thì bố trí cốt thép AI 6a300

 Số thanh đặt trên một bản bằng: 10,33,3 +1 = 6 thanh

*Cốt mũ:

Do trong quá trình tính toán ta đã bỏ qua giá trị mômen âm xuất hiện tại hai đầu (do sơ đồ tính ở đây là dầm đơn giản  M = 0 ở đầu dầm)

Thép mũ đặt theo cấu tạo 6a200 kéo dài ra khỏi gối phần kê lên dầm không kéo ra khỏi gối không quá l 353mm

4

1550

4   lấy bằng 35) cm0mm

IV Tính dầm chiếu nghỉ 1(DCN1)

Dầm chiếu nghỉ 1 có tiết diện đã chọn là (22x35) cm)cm ,2 đầu liên kết vào 2 cột ,cao trình đỉnh dầm là +1,800 tính từ cốt sàn tầng

Đợc tính toán nội lực theo 2 sơ đồ:

+ Sơ đồ 1:Xem 2 đầu là liên kết khớp Tính toán theo sơ đồ 1 để đặt thép dới cho dầm

+ Sơ đồ 2: Xem 2 đầu là liên kết ngàm Tính toán theo sơ đồ 2 để đặt thép trên cho dầm

Sơ đồ tính nh hình vẽ :

Chiều dài tính toán của dầm là : l = 4,2m

Sơ đồ tính dầm chiếu nghỉ DCN1

Sơ đồ 1

Sơ đồ 2

1 Tải trọng tác dụng

Tải trọng tác dụng lên DCN1

25) cm00.0,22.0,35) cm

3 Tải trọng từ bản chiếu nghỉ truyền vào 5) cm68,95) cm

0,5) cm.(390+400,2).1,44

0,015) cm.1800.(0,3+0,3- 0,1+2.0,22)

2 Xác định nội lực

* Mmax(+) =

8

34 , 3 2629 8

2 2



Q =

2

34 , 3 2629

2 

ql

=4390 kG

*Mmax(-) =

12

34 , 3 2629 12

2 2



Q =

2

34 , 3 2629

2 

ql

=4390 kG

3.Tính toán cốt thép :

Giả sử a = 3 cm, cốt thép AII có Ra = Ra’= 2800 kG/cm2

h0 = 35) cm - 3 = 32 (cm)

* Tính thép dới :

32 22 130

10 3666

2

2 0





h b Rn

M

< A0 = 0,412

 = 0,5) cm (1 + 1  2 0 , 125) = 0,933

32 933 , 0 2800

10 3666

.

2 0





h

Ra

M

 (cm2): Chọn thép 218 có Fa = 5) cm,09 cm2

*Tính thép trên :

32 22 130

10 2444

2

2 0





h b Rn

M

< A0 = 0,412

 = 0,5) cm (1 + 1  2 0 , 084) = 0,95) cm6

32 956 , 0 2800

10 2444

.

2 0





h Ra

M

Chọn thép 216 có Fa 4,02 cm2

32 22

% 100 ).

02 , 4 09 , 5 (







h b

Fa

> min = 0,1%

- Kiểm tra khả năng chịu cắt của bêtông theo công thức:

k1 Rk b h0 = 0,6 10 22 32 = 4412 kG > Qmax = 4390 kG

Vậy bê tông đủ khả năng chịu cắt  Đặt cốt đai theo cấu tạo :

u uct =   

cm

cm h

15

5 , 16 35 5 , 0 5 , 0

Vậy chọn cốt đai là thép AI 2 nhánh 8,a15) cm0 là hợp lý

V Tính dầm chiếu nghỉ DCN2:

Dầm chiếu nghỉ 2 có tiết diện đã chọn là (22x35) cm) cm,2 đầu kê lên sờn tờng 220 Chiều dài tính toán của dầm DCN2 là : l = 3,34 m

Sơ đồ tính dầm chiếu nghỉ DCN2

1.Tải trọng tác dụng:

Tải trọng tác dụng lên DCN2

25) cm00.0,22.0,35) cm

2 Tải trọng từ bản chiếu nghỉ truyền vào 5) cm68,95) cm

0,5) cm.(390+400,2).1,44

0,015) cm.1800.(0,3+0,3-0,1+2.0,22 )

2 Nội lực:

* Mmax(+) =

8

34 , 3 69 , 813 8

2 2



Q =

2

34 , 3 69 , 813

2 

ql

=135) cm9 kG

3.Tính toán cốt thép :

Giả sử a = 3 cm, cốt thép AII có Ra = Ra’= 2800 kG/cm2

h0 = 35) cm - 3 = 32 (cm)

32 22 130

10 67 , 1134

2

2 0





h b Rn

M

< A0 = 0,412

 = 0,5) cm (1 + 1  2 0 , 0388) = 0,98

32 98 , 0 2800

10 67 , 1134

.

2 0





h Ra

M

Chọn thép 214 có Fa = 3,08 cm2

Chọn thép cấu tạo: 214 có Fa = 3,08 cm2

32 22

% 100 ).

08 , 3 08 , 3 (







h b

Fa

> min = 0,1%

- Kiểm tra khả năng chịu cắt của bêtông theo công thức:

k1 Rk b h0 = 0,6 10 22 32 = 4224 kG > Qmax = 135) cm9 kG

Vậy bê tông đủ khả năng chịu cắt  Đặt cốt đai theo cấu tạo :

u uct = 

cm

cm h

15

5 , 16 35 5 , 0 5 , 0

Vậy chọn cốt đai là thép AI 2 nhánh 8,a15) cm0 là hợp lý

VI Tính dầm cong son cs:

Dầm CS có tiết diện đã chọn là (22x35) cm) cm,ngàm vào cột

Chiều dài tính toán của dầm DCN2 là : l = 1,33m

Sơ đồ tính dầm cong son CS

1.TảI trọng tác dụng

1 Trọng lợng bản thân cong son 192,5) cm 1,1 211,75) cm

25) cm00.0,22.0,35) cm

0,5) cm.(390+400,2).2,1

0,015) cm.1800.(0,3+0,3-0,1+2.0,22)

TảI trọng tập trung từ dầm chiều nghỉ DCN2 :

P = 135) cm9 kG

2.Nội lực :

2

55 , 1 45 , 1074 2

2 2







Pl

Q = qlPl 1074 , 45 1 , 55  1359 1 , 55  3386 kG

3.Tính toán cốt thép :

Giả sử a = 3 cm, cốt thép AII có Ra = Ra’= 2800 kG/cm2

h0 = 35) cm - 3 = 32 (cm)

32 22 130

10 8 , 2757

2

2 0





h b Rn

M

< A0 = 0,412

 = 0,5) cm (1 + 1  2 0 , 094) = 0,95) cm

32 95 , 0 2800

10 8 , 2757

.

2 0





h Ra

M

Chọn thép 314 có Fa = 4,62 cm2

32 22

% 100 62 , 4





o bh

Fa

> min = 0,1%

Cốt thép cấu tạo : 214

- Kiểm tra khả năng chịu cắt của bêtông theo công thức:

k1 Rk b h0 = 0,6 10 22 32 = 4224 kG > Qmax = 3386 kG

Vậy bê tông đủ khả năng chịu cắt  Đặt cốt đai theo cấu tạo :

u uct =   

cm

cm h

15

5 , 16 35 5 , 0 5 , 0

VËy chän cèt ®ai lµ thÐp AI 2 nh¸nh 8,a15) cm0 lµ hîp lý