Thuyết minh bài tập thiết kế cầu thang bộ

Thuyết minh bài tập thiết kế cầu thang bộ Thuyết minh bài tập thiết kế cầu thang bộ Thuyết minh bài tập thiết kế cầu thang bộ Thuyết minh bài tập thiết kế cầu thang bộ Thuyết minh bài tập thiết kế cầu thang bộ Thuyết minh bài tập thiết kế cầu thang bộ Thuyết minh bài tập thiết kế cầu thang bộ Thuyết minh bài tập thiết kế cầu thang bộ Thuyết minh bài tập thiết kế cầu thang bộ Thuyết minh bài tập thiết kế cầu thang bộ Thuyết minh bài tập thiết kế cầu thang bộ Thuyết minh bài tập thiết kế cầu thang bộ Thuyết minh bài tập thiết kế cầu thang bộ Thuyết minh bài tập thiết kế cầu thang bộ Thuyết minh bài tập thiết kế cầu thang bộ Thuyết minh bài tập thiết kế cầu thang bộ Thuyết minh bài tập thiết kế cầu thang bộ Thuyết minh bài tập thiết kế cầu thang bộ Thuyết minh bài tập thiết kế cầu thang bộ Thuyết minh bài tập thiết kế cầu thang bộ Thuyết minh bài tập thiết kế cầu thang bộ Thuyết minh bài tập thiết kế cầu thang bộ Thuyết minh bài tập thiết kế cầu thang bộ

thiết kế cầu thang bộ

I Lựa chọn giải pháp kết cấu

1 Cầu thang có cốn

- Ưu điểm :

Độ cứng bản có cốn lớn hơn bản không có cốn, do vậy có thể giảm đợc độ võng của bản

- Nhợc điểm :

Phải làm cốp pha dầm, nên việc thi công phức tạp và tốn kém

2 Cầu thang không cốn

- Ưu điểm :

Do không có cốn thang nên không phải làm cốt pha dầm vì thế việc thi công đợc thuận lợi

Thích hợp với phơng án sàn không dầm

- Nhợc điểm :

Độ cứng của bản không cốn nhỏ hơn bản có cốn, vì vậy độ võng của bản không cốn sẽ lớn hơn có cốn

3 Lựa chọn giải pháp kết cấu cho cầu thang

Qua việc phân tích u nhợc điểm cuả hai loại cầu thang trên, em lựa chọn giải pháp là cầu thang không có cốn để thiết kế cầu thang bộ trục E-F

sµn bcn

b¶n thang

b¶n thang

6

7

mÆt b»ng kÕt cÊu cÇu thang

ii Chän s¬ bé kÝch thíc c¸c bé phËn cÇu thang.

- Chän chiÒu dµy b¶n thang, b¶n chiÕu nghØ:

Chän h = 10cm

- B¶n thang kh«ng dïng cèn thang

- DÇm chiÕu nghØ DCN1, DCN2: NhÞp L = 3,6m

d

   

   

   

   

- Chän kÝch thíc dÇm (220x350)cm

- T¹i vÞ trÝ b¶n thang kª lªn sµn cã gia cêng thÐp

BËc thang cao hb = 150 cm ; réng bb = 300 (cm)

Gãc nghiªng cña b¶n thang so víi ph¬ng ngang () cã tg =15

0,5

30

 = 26,70

KÝch thíc b¶n thang:

+ ChiÒu dµi tÝnh to¸n cña b¶n thang : l1= lng 3,3 3,3

cos cos(26,7) 0,89 = 3,7 m

+ ChiÒu réng tÝnh to¸n cña b¶n thang : l2=1,7 m

iii CÊu t¹o sµn chiÕu nghØ vµ b¶n thang.

B¶n chiÕu nghØ vµ b¶n thang cã c¸c líp cÊu t¹o nh h×nh vÏ

2- Líp v÷a lãt dµy 15mm

3 -B¶n BTCT dµy 100mm 4-Líp v÷a tr¸t dµy 15mm

1-Líp Granito dµy 20mm

3- BËc g¹ch cao 150 mm 2- Líp v÷a lãt dµy 15 mm 4-B¶n BTCT dµy 100mm 1-Líp Granito dµy 20 mm

5-Líp v÷a tr¸t dµy 15mm

a) b)

H×nh 137: CÊu t¹o b¶n chiÕu nghØ vµ b¶n thang

a) B¶n chiÕu nghØ; b) B¶n thang

iv T¶i träng t¸c dông lªn c¸c bé phËn cña cÇu thang

1 T¶i träng t¸c dông lªn b¶n thang

a)TÜnh t¶i

STT CÊu t¹o c¸c líp qtc

(kN/m) n

qtt

(kN/m)

1 Granito dµy 0,02

2 Vữa lót dày 15mm

3

Lớp gạch xây (15x30cm) 0,075.18.1

4 Lớp bê tông dày 10cm

5 Vữa trát dày 15mm

Tổng tải trọng tác dụng trên 1(m) bề rộng bản thang : 5,66 (kN/m)  Phần tải trọng tác dụng vuông góc với mặt bản:

gtt = 5,51.cos = 5,51 0,89 = 4,9 (kN/m)

b)Hoạt tải

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

pt/c = 3 kN/m2

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

= 1,2.3 = 3,6 (kN/m) Vậy hoạt tải tác dụng vuông góc với mặt bản:

ptt’ = ptt.cos = 3,6.0,89 = 3,2(kN/m)

c) Tải trọng toàn phần

Tổng tải trọng tác dụng vuông góc mặt bản:

qtt = gtt + ptt = 4,9 +3,2 = 8,1 (kN/m)

a) Tĩnh tải

Tĩnh tải bản chiếu nghỉ đợc thể hiện trong bảng :

(kN/m) n

qtt

(kN/m)

1 Granito dày 0,02

2 Vữa lót dày 15mm

3 Lớp bê tông dày 10cm

4 Vữa trát dày 15mm

b) Hoạt tải

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

pt/c = 3 kN/m2

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

= 1,2 3 = 3,6 (kN/m)

c) Tải trọng toàn phần

Tổng tải trọng tính toán là :

qtt = gtt + p’tt = 3,89 + 3,6 = 7,49 (kN/m)

v Tính toán các bộ phận của cầu thang.

1 Các số liệu dùng trong tính toán

Vật liệu làm các cấu kiện thang: Bêtông cấp bền B20, có Rn = 11,5MPa

Rbt = 0,9 MPa

Thép CI có cờng độ tính toán Rs = Rsc = 225 MPa pl 0,37,pl 0,3

Thép CII có cờng độ tính toán Rs = Rsc = 280 Mpa

- Với bê tông B20 và thép nhóm CI ta có: R  0,645 ; R 0,437

2 Tính toán bản thang

a 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

qtt

Mmax

Sơ đồ tính bản thang

b Nội lực tính toán.

Theo cơ học kết cấu ta có:

Mmax =

2 8,1 3,72

13,86

q l

(kNm)

Qmax = 8,1 3,7

15

q l

(kN)

c Tính toán cốt thép cho bản thang.

- Giả thiết a = 1,5 cm

 h0 = h - a = 10 - 1,5 = 8,5cm

- Ta có

6

0 b

M 13,86.10

R b.h 11,5.1000.85

- Ta thấy αm 0,167 0,225 nên ta không phải tính kiểm tra điều kiện hạn chế ξ ξ D

m

- Diện tích cốt thép trong phạm vi dải bản bề rộng 1m:

0 b

s

s

ξ.R b.h 0,184.11,5.1000.85

- Kiểm tra: μ% 6,41 .100% 0,754% μmin 0,05%

100.8,5

- Dự kiến dùng cốt thép d10: As 0,785cm2

- Khoảng cách giữa các cốt: a 100 0,785 12cm

6,41



 Chọn d10a120

d Cốt thép theo phơng cạnh ngắn.

- Cốt thép theo phơng cạnh ngắn đợc lấy theo điều kiện sau:

2

2 0

min

6 300

6,41

100















d a

 Ta chọn d6a200 có As = 1,42cm2

e Cốt thép âm

- Cốt thép âm theo phơng cạnh dài đợc bố trí bằng các cốt thép mũ Khoảng cách từ

đầu mút thép mũ đến mép cuốn thang là: l1 3,7 0,925m

4  4 

ta lấy 1m = 100cm Dùng d6a200 tơng đơng với 5d6 trên 1m dài

3 Tính toán bản chiếu nghỉ:

- Kích thớc bản chiếu nghỉ (2,84 x 3,6)m

- Bản chiếu nghỉ theo phơng cạnh ngắn kê lên dầm chiếu nghỉ DCN và kê lên tờng, theo phơng cạnh dài: 2 cạnh còn lại kê lên tờng Xét tỉ số theo phơng cạnh dài và cạnh ngắn:

t2

t1

l 2840    Ta tính toán bản chiếu nghỉ chịu lực theo phơng

a Sơ đồ tính:

l1

l2

Sơ đồ tính bản chiếu nghỉ

b Nội lực tính toán.

Theo sơ đồ 1 trong sách “Kết cấu bê tông cốt thép - Phần cấu kiện cơ bản- Ngô Thế Phong” ta có:

- Theo phơng cạnh ngắn: Mmax 0, 0446.7, 49.2,84.3, 63, 42 kNm 

- Theo phơng cạnh dài: Mmax 0, 0275.7, 49.2,84.3, 62,1 kNm 

c Tính toán cốt thép cho bản chiếu nghỉ.

Giả thiết a = 1,5 cm  h0 = h - a = 10 - 1,5 = 8,5 cm

- Tính toán cốt thép chịu mô men dơng:

6

0 b

R b.h 11,5.1000.85

m

ξ 1 1 2.α 1 1 2.0,0412 0,042

- Diện tích cốt thép chịu mômen dơng là:

0 b s1

s

ξ.R b.h 0,042.11,5.1000.85

183.100%

0, 215% 0, 05%

1000.85

- Chọn d6 có As = 0,283cm2 khoảng cách các thanh thép là:

100.0, 283

15,5cm 1,83

Theo cấu tạo chọn d6a150 có As = 1,83cm2

+ Theo phơng cạnh dài: Tính toán tơng tự đợc cốt thép CI, d6a200 (theo cấu tạo )

- Cốt thép chịu mô men âm (thép mũ):

Dùng cốt thép CI, d6 có As = 0,283cm2

Khoảng cách giữa các thanh a200 (theo cấu tạo)

Khoảng cách từ đầu mút thép mũ đến trục của dầm là 1 2840 710mm

4  4 

l

ta chọn 800 mm

4 Tính toán dầm chiếu nghỉ:

- Dầm chiếu nghỉ DCN có tiết diện đã chọn là (22x35)cm, 2 đầu liên kết vào tờng, cao trình đỉnh dầm là +1,8 tính từ cốt sàn tầng

- Nhịp tính toán của dầm là l = 3600 mm

a Xác định tải trọng:

Ta có tỉ số 2

1

l 2840   , bản chiếu nghỉ BCN làm việc 2 phơng, thiên về an

toàn ta coi tải trọng do bản chiếu nghỉ truyền vào dầm dới dạng phân bố đều :

q 0,5.g l 0,5.7,49.2,84 10,64 (KN/m)

Tải trọng tác dụng lên DCN1:

STT Các loại tải trọng (kN/m)qtc n (kN/m)qtt

1 Trọng lợng bản thân dầm25.0,22.0,35 1,925 1,1 2,12

2 Tải trọng từ bản thang truyền vào 13,35

3 Tải trọng từ bản chiếu nghỉ truyền vào 10,64

4 0,015.18.(2.0,35 + 0,22)Vữa trát dày 15mm 0,25 1,3 0,325

b.Xác định nội lực.

- Mmax, Qmax đợc xác định:

qtt=26,44 kN/m

3600

Mmax=42,83 kNm

Qmax =47,6 kN

M

Q

Biểu đồ nội lực Q,M

- Mômen lớn nhất đạt đợc ở giữa dầm:

max

M 42,83 kNm

- Lực cắt lớn nhất đạt đợc ở gối tựa: Qmax  47,6 kN

c Tính toán cốt thép.

- Giả thiết a = 3 cm  h0 = h - a = 35 - 3 = 32cm

- Ta có

6

0 b

R b.h 11,5.220.320

- Ta thấy αm0,165 0,225 nên ta không phải tính kiểm tra điều kiện hạn chế ξ ξ D

m

ξ 1  1 2α  1 1 2 0,165 0,182  

- Diện tích cốt thép:

0 b

s

s

ξ.R b.h 0,182.11,5.220.320

- Kiểm tra: % 5,26 100% 0,75% min 0,1%

22 32

- Dự kiến dùng cốt thép 2d20 có As 6,28cm2

d Cốt thép âm

- Dầm có hai đầu kê lên tờng nên ta coi là liên kết hai đầu khớp, trong tính toán không

có mômen âm nên ta phải bố trí mômen âm theo cấu tạo Lúc này ta bố trí cốt dọc cấu tạo ở vùng nén với nhiệm vụ cốt giá để làm chỗ buộc cốt đai và để chịu ứng lực phát sinh do các tác dụng khác ngoài tải trọng,đợc lấy nh sau:

2 s

2 s

ct

2 0

min

1d8, A 0,503cm

A 10%A 0,1.5,26 0,526cm

0,05

μ b.h 22.32 0,352cm

100

















Ta chọn 2d12, As = 2,26cm2

e.Tính toán cốt thép đai:

- Kiểm tra điều kiện ứng suất nén chính ở bụng dầm:

Lực cắt lớn nhất trong dầm (Qmax) tại gối tựa theo biểu đồ nội lực:

Qmax = 47,6 kN

Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính: Qmax 0,3 w1 b1R bhb o

Giả thiết hàm lợng cốt đai tối thiểu l à 6, 2 nhánh, s = 150mm

Trong đó:

w

  

Với

4

sw s

3 b

A

w1 1 5.7,78.0,00173 1,067 1,3



b1 1 β.Rb 1 0,01.11,5 0,855

max 0,3.1,067.0,855.11,5.220.320 221615 N 221,62kN Q 47,6kN

 Vậy điều kiện về ứng suất nén chính đợc thoả mãn

- Kiểm tra điều kiện tính toán cốt đai:

+ Bê tông nặng có các hệ số là:  b4 1,5

+ Ta có dầm không có lực nén: n 0

Q 0,5. 1  R b.h 0,5.1,5.0,9.220.320 47520N 47,82kN

Ta thấy Qbmin  47,82kN  Qmax  47,6kN không cần tính toán cốt đai bố trí theo cấu tạo

- ở khu vực gần gối tựa S =l/4 = 0,9 m

Vì hct = 350mm thoả mãn điều kiện h  450mm

 max

150mm

175mm













   Sct = 150mm

- Trong đoạn giữa dầm:

500mm













  Ta lÊy Sct = 200mm