luận văn tốt nghiệp ngành kiến trúc

Góc nghiêng α = 29o Cầu thang dạng limon gồm có: bản sàn cầu thang, vế thang 1, chiếu nghỉ, vế thang 2, dầm sàn, dầm chiếu nghỉ, dầm limon.. Tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ  Tĩnh

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ

3.1 THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ TẦNG 1 – 4

3.1.1 Cấu tạo

Hình 3.1: Mặt bằng cầu thang tầng 1 - 4

Hình 3.2: Mặt cắt cầu thang tầng 1 – 4

Chiều cao tầng h = 3.6 m

Góc nghiêng α = 29o

Cầu thang dạng limon gồm có: bản sàn cầu thang, vế thang 1, chiếu nghỉ, vế thang 2, dầm sàn, dầm chiếu nghỉ, dầm limon

Cầu thang gồm 22 bậc, kích thước bậc thang được chọn:

Chọn h = 15 cm; b = 30 cm

Chọn chiều dày bản thang : hb = 100 mm

Kích thước chiếu nghỉ : 2.2x 5 m

3.1.2 Tải trọng tác dụng lên cầu thang

3.1.2.1 Tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ

 Tĩnh tải:

Bảng 3.1 Tải trọng bản thân bản chiếu nghĩ

STT Các lớp cấu tạo γ(kN m/ 3) δ( )m n gstc (kN/m 2 ) gtt(kN/m 2 )

 Hoạt tải

Hoạt tải tiêu chuẩn phân bố đều trên bản thang và bản chiếu nghỉ:

ptt = ptc.np Trong đó:

ptc = 300 daN/m2 - tải trọng tiêu chuẩn

np - hệ số độ tin cậy

n = 1.3 khi ptc < 200 daN/m2

n = 1.2 khi ptc ≥ 200 daN/m2 Vậy: p1 = 300x1.2 = 360 daN/m2= 3.6 kN/m2

- Tải trọng tính toán tác dụng lên 1m bản chiếu nghỉ

q1 = (g1 + p1 ) x1 m = (4.054 + 3.6) x1 = 7.654 kN/m2

3.1.2.2 Tải trọng tác dụng lên bản thang

 Tĩnh tải

- Kích thước bản thang

+ Chiều dài bản thang

+ Chiều cao ht = 1.8 m + Góc nghiêng α = 29o + Cấu tạo bản thang

- Bậc thang

+ Kích thước bậc thang

Lớp cấu tạo δ (m)

Đá hoa cương 0.02 Vữa lót 0.02 Bậc thang 0.3x0.15 Bản thang 0.1 Vữa trát 0.02

Hình 3.3 Cấu tạo bậc thang vế 1

- Bề dày tương đương các lớp:

+ Lớp đá hoa cương

1

( ) cos (30 15) 2 cos 29

2.4 33

o

td

b

cm l

+ Lớp vữa lót

2

( ) cos (30 15) 2 cos 29

2.4 33

o

td

b

cm l

+ Khối gạch xây

3

cos 15 cos 29

6.62

o b

td

h

cm

α

Bảng 3.2 Tĩnh tải tác dụng lên bản thang:

STT Các lớp cấu tạo γ(kN m/ 3) δ( )m n gstc (kN/m 2 ) gtt1 (kN/m 2 )

 Hoạt tải:

pc = 3 kN/m2 ; n =1.2

=> ptt = n x pc = 3 x1.2 = 3.6 kN/m2

 Tổng tải trọng tác dụng lên 1m bề ngang của bản thang:

q2 = (gtt + ptt )/cosα = (6.32+ 3.6) /cos29o = 11.34 kN/m2

Chọn sơ bộ kich thước các dầm limon:

+ Limon LM1 100x300(mm ); LM2 200x300(mm)

3.1.3 Tính toán nội lực

− Loại cầu thang dùng để thiết kế là cầu thang dạng limon, cắt vế thang thành từng dải rộng 1 m để xác định nội lực

− Thực sự liên kết giữa bản thang, chiếu nghỉ vào dầm và vách không có tính khớp hoặc ngàm tuyệt đối, vì vậy khi làm việc thực tế vẫn có môment âm xuất hiện trên gối của bản thang

− Ta chấp nhận sơ đồ tính của bản thang là sơ đồ khớp hai đầu để xác đinh moment dương lớn nhất ở nhịp, sau đó ta bố trí thép theo cấu tạo cho gối

3.1.3.1 Bản thang

Nhịp tính toán bản thang ( cắt một dãy theo phương cạnh ngắn có b=1m để tính)

Hình 3.4: Sơ đồ tính bản thang

max

11.34 2.1

6.25

2 max

11.34 2.1

11.907

3.1.3.2 Chiếu nghỉ

Chiếu nghỉ làm việc theo loại bản dầm (cắt một dãy theo phương cạnh ngắn có b=1m để tính )

Tải trọng tác dụng là: q=q1x1 = 7.654x1=7.654 (kN/m)

Nhịp tính toán l=2.2(m)

Hình 3.5: Biểu đồ nội lực chiếu nghỉ

max

7.654 2.2

4.63

3.1.4 Tính thép cho bản thang và chiếu nghỉ

− Vật liệu sử dụng:

Bêtông: B20 Rb = 11.5 Mpa; Rbt = 0.9 Mpa ; γb = 1 Thép : AII có RS = 280 MPa ; Rsc =280Mp

− Tiết diện tính toán: b = 100 cm; h = 10 cm, a = 1.5 cm, => ho = 8.5cm

− Các bước tính toán thép:

+ Xác định α

2

o n b m

bh R

M

γ

α = + So sánh với αR

+ Nếu: αm < αR

+ Xác định ξ:

m

α

ξ =1− 1−2

+ Tính diện tích cốt thép As:

s

b b s

R

h b R

+ Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

s

bh

A

= µ + Điều kiện :

max

µ < <

Bảng 3.3: Tính toán cốt thép bản thang tầng 1 – 4:

(cm 2 ) Thép chọn A

sc

(cm 2 ) (%)µ

Nhịp 6.25 0.075 0.078 2.72 ∅ 8 180a 2.79 0.32

Bảng 3.4: Tính toán cốt thép chiếu nghỉ tầng 1 – 4:

(cm 2 ) Thép chọn A

sc

(cm 2 ) (%)µ

Nhịp 4.63 0.056 0.057 2.00 ∅8 200a 2.52 0.23

+ Kiểm tra khả năng chống cắt của bê tông Qcc = 0.6Rbtbh0 = 0.6x900x1x0.085 = 45.9kN

+ Lực cắt lớn nhất trong bản ngay vị trí gối

Q = 11.907 kN

=> Đảm bảo khả năng chống cắt

Bố trí thép phương ngang theo cấu tạo φ6a200

3.1.5 Dầm limon LM1

Tải trọng tác dụng gồm:

gd=bd(hd-hs)nγb = 0.1x(0.3-0.1)x1.1x25 =55(daN/m)

- Trọng lượng lan can : glc=30(daN/m)

- do bản thang truyền vào, là phản lực của các gối tựa tại B của sơ đồ tính bản thang: tính qb=Qmax = 1190.7(daN/m)

Tổng tải trọng:

qLM1 = gd+ glc+ qb =55+30+1190.7= 1275.7(daN/m)

Hình 3.6: Sơ đồ tính dầm LM1

Mmax = 1 2 1275.7 3.32

1985 8cos 8cos 29

LM

1 1275.7 3.3

2407

2 cos 2 cos 29

LM

Q R

3.1.5.1 Tính thép cho dầm limon LM1

− Vật liệu sử dụng:

Bêtông: B20 Rb = 11.5 Mpa; Rbt = 0.9 Mpa ; γb = 1 Thép : AII có RS = 280 MPa ; Rsc =280Mp

− Tiết diện tính toán: b = 10 cm; h = 30 cm, a = 3.5 cm, => ho = 26.5cm

− Các bước tính toán thép:

+ Xác định α

2

o n b m

bh R

M

γ

α = + So sánh với αR

+ Nếu: αm < αR

+ Xác định ξ:

α

ξ =1− 1−2

+ Tính diện tích cốt thép As:

s

b b s

R

h b R

+ Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

o

s

bh

A

= µ + Điều kiện :

max

µ < <

Bảng 3.5: Tính toán cốt thép dầm limon LM1:

(cm 2 ) Thép chọn A

sc

(cm 2 ) (%)µ

Nhịp 19.85 0.026 0.026 2.81 1 20 ∅ 3.142 1.08

3.1.5.2 Tính cốt ngang:

−Lực cắt lơn nhất xuất hiện trong dầm:

Qmax = 24.07kN Chọn cốt thép làm cốt đai dsw = 6 , số nhánh n = 1,Rsw =175MPa, chọn khoảng cách các cốt đai s= 200mm:

w

28.3

200

A

s

Khả năng chịu cắt của cốt đai và bê tông:

wb 2 b2 b bt 0 sw 2 2 0.9 10 0.1 0.265 24.76 35.38

Kiểm tra điều kiện:

1 0.01 0.885

4 w

21 10 1 0.283

27 10 100 200

s b

x

0.3ϕ ϕ γb b R bh b =0.3 0.885 1.0005 1 115 10 26.5 8095.1x x x x x x = daN=80.95kN>Q

Cốt đai bố trí đủ khả năng chịu lực

3.1.6 Dầm limon LM2

Tải trọng tác dụng gồm:

gd=bd(hd-hs)nγb = 0.2x(0.3-0.1)x1.1x25 =110(daN/m)

- Trọng lượng tường xây trên dầm :

gt=bthtnγt=0.2 3 1.2 1.1 18 8.316

2

kN/m=831.6daN/m

- do bản thang truyền vào, là phản lực của các gối tựa tại A của sơ đồ tính bản thang: tính qb=Qmax = 1190.7(daN/m)

Tổng tải trọng:

qLM2 = 110 1190.7 831.6

t

g

α

=2319(daN/m)

Hình 3.7: Sơ đồ tính dầm LM2

Mmax = 2 2 2319 3.32

3610 8cos 8cos 29

LM

2 2319 3.3

4375

2 cos 2 cos 29

LM

R

2 max

2319 3.3

3826

LM

3.1.6.1 Tính thép cho dâm limon LM2

− Vật liệu sử dụng:

Bêtông: B20 Rb = 11.5 Mpa; Rbt = 0.9 Mpa ; γb = 1 Thép : AII có RS = 280 MPa ; Rsc =280Mp

− Tiết diện tính toán: b = 20 cm; h = 30 cm, a = 3.5 cm, => ho = 26.5cm

− Các bước tính toán thép:

+ Xác định α

2

o n b m

bh R

M

γ

α = + So sánh với αR

+ Nếu: αm < αR

+ Xác định ξ:

m

α

ξ =1− 1−2

+ Tính diện tích cốt thép As:

s

b b s

R

h b R

+ Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

o

s

bh

A

= µ + Điều kiện :

max

µ < <

Bảng 3.6: Tính toán cốt thép dầm limon LM2:

(cm 2 )

Thép chọn

A sc

(cm 2 )

µ

(%)

Nhịp 36.1 0.232 0.268 5.72 4 14 ∅ 6.15 1.1

3.1.6.2 Tính cốt ngang:

−Lực cắt lơn nhất xuất hiện trong dầm:

Qmax = 38.26kN Chọn cốt thép làm cốt đai dsw = 6 , số nhánh n = 2,Rsw =175MPa, chọn khoảng cách các cốt đai s= 200mm:

w

28.3

200

A

s

Khả năng chịu cắt của cốt đai và bê tông:

wb 2 b2 b bt 0 sw 2 2 0.9 10 0.2 0.265 49.48 69.4

Kiểm tra điều kiện:

1 0.01 0.885

4 w

21 10 2 0.283

27 10 200 200

s

b

x

0.3ϕ ϕ γb b R bh b =0.3 0.885 1.002 1 115 20 26.5 15908x x x x x x = daN=159.08kN>Q

Cốt đai bố trí đủ khả năng chịu lực cắt

3.1.7.Tính toán dầm chiếu nghỉ (D1)

3.1.7.1 Tính cốt dọc:

− Chọn dầm thang có kích thước 200x400 mm

− Xác định tải trong tác dụng lên dầm thang gồm có:

+ Trọng lượng bản thân dầm:

gd = γbt b.n(hd –hs)= 25x0.2x1.2x(0.4-0.1) = 1.8kN/m=180daN/m +Do bản chiếu nghỉ truyền vào có dạng hình thang

q cn =q x b 1.1 7.654 1.1 8.42= x = m kN

+ Tải trọng do bản thang truyền vào:

Do bản thang truyền vào là phản gối tựa của dầm limon1:

R =20.47kN Tính Mmax, Qmax

3

1.8 52 8.42 2 2.22

x

x

1

3

1.8 5 20.47 8.42(5 2.2) 41.4

x

Hình 3.8: Sơ đồ tính Dầm D1

+ Tính toán bố trí thép cho dầm:

Vật liệu sử dụng:

Bêtông: B20 Rb = 11.5 Mpa; Rbt = 0.9 Mpa ; γb = 1 Thép : AII có RS = 280 MPa ; RW =225 Mpa

+ Tiết diện tính toán: b = 20 cm; h = 40 cm, a = 4 cm, => ho = 36 cm

Bảng 3.7 Tính toán cốt thép dầm chiếu nghỉ (D1):

M

(kNm)

h0 (cm)

b (cm) αm ξ (cmAs2) Chọnthép As chọn(cm2) µ 70.33 36 20 0.235 0.273 8.08 3φ20 9.42 1.12

3.1.7.2 Tính cốt ngang:

−Lực cắt lơn nhất xuất hiện trong dầm:

Qmax = 41.4kN Chọn cốt thép làm cốt đai dsw = 6 , số nhánh n = 2,Rsw =175MPa, chọn khoảng cách các cốt đai s= 200mm:

w

28.3

200

A

s

Khả năng chịu cắt của cốt đai và bê tông:

wb 2 b2 b bt 0 sw 2 2 0.9 10 0.2 0.36 49.48 96.1

Kiểm tra điều kiện:

1 0.01 0.885

4 w

21 10 2 0.283

27 10 200 200

s

b

x

0.3ϕ ϕ γb b R bh b =0.3 0.885 1.002 1 115 20 36 22027x x x x x x = daN=220.27kN>Q

Cốt đai bố trí đủ khả năng chịu lực cắt

3.1.8.Tính toán dầm D2:

3.1.8.1 Tính thép dọc cho dầm D2:

− Chọn kích thước dầm 200x400

− Trọng lượng bản thân dầm

1.1 25 0.2 (0.4 0.1) 1.65 /

dam

- Do bản chiếu nghỉ dạng hình thang

1.1 7.654 1.1 8.42

- Do trọng lượng tường xây trên dầm

gt=bthtnγt=0.1 3.2 1.1 18 6.366x x x = kN/m Tổng tải trọng

q = gd + gt

= 1.65 + 6.366= 8.016kN/m

2 2 21

3

c

q

8.016 52 8.42 2 2.22

x

3 1

3

8.016 5 8.42(5 2.2) 34.35

x

Hình 3.9 Sơ đồ tính dầm D2

Bảng 3.8 Tính toán cốt thép dầm D2:

M

(kNm)

h0 (cm)

b (cm) αm ξ (cmAs2) Chọn thép

As chọn (cm2) µ 48.81 36 20 0.163 0.18 5.32 2φ14+1φ16 7.1 0.74

3.1.8.2 Tính cốt ngang:

−Lực cắt lơn nhất xuất hiện trong dầm:

Qmax = 34.35kN Chọn cốt thép làm cốt đai dsw = 6 , số nhánh n = 2,Rsw =175MPa, chọn khoảng cách các cốt đai s= 200mm:

w

28.3

200

A

s

Khả năng chịu cắt của cốt đai và bê tông:

wb 2 b2 b bt 0 sw 2 2 0.9 10 0.2 0.36 49.48 96.1

Kiểm tra điều kiện:

1 0.01 0.885

4 w

21 10 2 0.283

27 10 200 200

s

b

x

0.3ϕ ϕ γb b R bh b =0.3 0.885 1.002 1 115 20 36 22027x x x x x x = daN=220.27kN>Q

Cốt đai bố trí đủ khả năng chịu lực cắt

3.1.9 Tính toán dầm conson D3

3.1.9.1 Tính thép dọc cho dầm D3

− Chọn kích thước dầm 200x400

− Trọng lượng bản thân dầm

1.1 25 0.2 (0.4 0.1) 1.65 /

dam

- Do bản chiếu nghỉ dạng hình tam giác

1.1 7.654 1.1 8.42

- Do trọng lượng tường xây trên dầm

gt=bthtnγt=0.1 3.2 1.1 18 6.366x x x = kN/m

- Do dầm D2: R=Qmax=34.35

Tổng tải trọng

q = gd + gt

= 1.65 + 6.366= 8.016kN/m

12 21

8.016 2.22 2.2 34.35 8.42 (2.22)

x

1

1

2

8.016 2.2 34.35 8.42 2.2

2

Hình 3.10 Sơ đồ tính dầm D3

Bảng 3.9 Tính toán cốt thép dầm sàn:

M

(kNm)

h0 (cm)

b (cm) αm ξ (cmAs2) Chọn thép

As chọn (cm2) µ 115.34 33 20 0.433 0.636 17.33 2φ25+2φ2

3.1.9.2 Tính cốt ngang:

− Lực cắt lơn nhất xuất hiện trong dầm:

Qmax = 61.25kN Chọn cốt thép làm cốt đai dsw = 6 , số nhánh n = 2,Rsw =175MPa, chọn khoảng cách các cốt đai s= 200mm:

w

28.3

200

A

s

Khả năng chịu cắt của cốt đai và bê tông:

wb 2 b2 b bt 0 sw 2 2 0.9 10 0.2 0.34 49.48 90.75

Kiểm tra điều kiện:

1 0.01 0.885

4 w

21 10 2 0.283

27 10 200 200

s

b

x

0.3ϕ ϕ γb b R bh b =0.3 0.885 1.002 1 115 20 34 20098x x x x x x = daN=2000.98kN>Q

Cốt đai bố trí đủ khả năng chịu lực cắt