ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG KHÓA 2014-2017 ĐỀ TÀI: CHUNG CƯ PHÚ GIA – QUẬN 2 - TPHCM

4.2 PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU CHO CẦU THANGCầu thang 2 vế bằng bê tông cốt thép, dạng bản chịu lực liên kết 2 đầu đối diện với dầm khung và dầm chiếu nghỉ... 4.6 TÍNH TOÁN BẢN THANG 4.6.1 Sơ đồ

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ TẦNG ĐIỂN HÌNH

(TẦNG 3 – TẦNG 4)

4.1 KIẾN TRÚC CẦU THANG

4.1.1 Cấu tạo kiến trúc cầu thang

Cầu thang 2 vế

Bề rộng 1 vế thang: 1,25 (m)

Số bậc: gồm 22 bậc

Vế 1: có 11 bậc, kích thước mỗi bậc sau hoàn thiện là: bxh = 270x160 (mm)

Vế 2: có 11 bậc, trong đó có 10 bậc có kích thước sau hoàn thiện là: bxh = 270x160 (mm) và 1 bậc có kích thước sau hoàn thiện là: 270x140 (mm)

Cấu tạo các lớp của mỗi bậc thang: Xem hình vẽ

4.1.2 Mặt bằng kiến trúc cầu thang

4.1.3 Mặt cắt kiến trúc cầu thang

4.2 PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU CHO CẦU THANG

Cầu thang 2 vế bằng bê tông cốt thép, dạng bản chịu lực liên kết 2 đầu đối diện với dầm khung và dầm chiếu nghỉ

4.3 SƠ BỘ KÍCH THƯỚC CÁC CẤU KIỆN CỦA CẦU THANG

4.3.1 Sơ bộ kích thước bản thang

b

Chọn hb = 120(mm)

4.3.2 Sơ bộ kích thước dầm chiếu nghỉ

d

bd = 200 (mm)

4.4 KẾT CẤU CẦU THANG

4.4.1 Mặt bằng kết cấu cầu thang

4.4.2 Mặt cắt kết cấu cầu thang

4.5 VẬT LIỆU SỬ DỤNG

Bê tông B25 (M350) có Rb = 14,5 MPa; Rbt = 1,05 MPa; Eb = 30x103 MPa

Cốt thép CI (Ø < 10) có Rs = Rsc = 225 MPa; Rsw = 175 MPa; Es = 210x103 MPa Cốt thép CIII (Ø ≥ 10) có Rs = Rsc = 365 MPa; Rsw = 290 MPa; Es = 200x103 MPa

4.6 TÍNH TOÁN BẢN THANG

4.6.1 Sơ đồ tính bản thang

Cắt một dải bản có bề rộng b = 1(m) để tính toán như một dầm gãy khúc có liên kết hai đầu với dầm khung và dầm chiếu nghỉ Trong công trình, hai vế thang có kích thước chênh lệch nhau không nhiều nên chỉ cần tính toán cho 1 vế rồi lấy kết quả tương tự cho

vế còn lại

Để xác định liên kết giữa bản thang với dầm khung và dầm chiếu nghỉ, ta xét tỷ số

hd/hs:

 Nếu hd/hs < 3 thì liên kết đó được xem là liên kết khớp

 Nếu hd/hs ≥3 thì liên kết đó được xem là liên kết ngàm

Đây chỉ là thao tác sơ đồ hóa gần đúng để tính toán kết cấu bê tông cốt thép vì trong thực tế không có liên kết nào là ngàm tuyệt đối và khớp tuyệt đối Liên kết giữa bản thang với dầm là liên kết nửa cứng

Đối với đồ án tỷ số hd/hs = 500/120 = 4,1>3  liên kết ngàm Nhưng trong thực tế thì cầu thang là cấu kiện thi công không cùng lúc với cột, dầm, sàn dẫn đến việc xử lý

liên kết giữa bản thang với dầm thang tại vị trí neo cốt thép là không đảm bảo độ ngàm cứng

Cầu thang bộ là một trong những hệ thống giao thông đứng trong công trình, khi xảy ra sự cố bất thường như cháy nổ, hoả hoạn, động đất… thì nơi đây chính là lối thoát hiểm duy nhất (thang máy sẽ không được dùng trong những trường hợp này), và khi đó tải trọng sẽ có thể tăng hơn những lúc bình thường rất nhiều, vì thế tính an toàn của cầu thang cần được đảm bảo tối đa Ta ưu tiên sử dụng sơ đồ 2 đầu khớp

Tuy nhiên sơ đồ 2 đầu khớp không hoàn toàn diễn tả với sự làm việc của cầu thang trên thực tế vì bản thang và dầm thang làm việc cùng nhau nên liên kết khớp không hoàn toàn là đúng mà có xu hướng làm việc như liên kết ngàm (nhưng không phải ngàm tuyệt đối) Do đó, ở gối vẫn tồn tại giá trị mô men Để đảm bảo tính thẩm mỹ của cầu thang trong giai đoạn sử dụng (không cho nứt tại gối, vì trong thực tế nếu cầu thang bị nứt tại gối thì dẫn đến các lớp gạch lót sẽ bong nên không cho phép nứt cầu thang) nên trong thiết kế, khi tính toán cần bố trí thêm thép cấu tạo chịu mô men ở gối

Sinh viên chọn sơ đồ tính của cầu thang là hai đầu khớp để giải nội lực, nhưng để thiên về an toàn, sinh viên xét sơ đồ tính sau đây để tìm ra nội lực nguy hiểm Sau

đó lấy 40% giá trị momen max tại nhịp tính cho momen gối

4.6.2 Tải trọng tác dụng lên bản thang

4.6.2.1 Bản thang xiên (q 1 tt )

Tĩnh tải: (g 1 tt )

Lớp đá granit dày 20: (gtc = 0,5 kN/m2)

tc

Lớp vữa lót dày 20: (γ = 18kN/m3)

Lớp gạch thẻ xây bậc: (γ = 18kN/m3)

bt

g nx x  1,1x25x0,12 3,30(kN / m )

Lớp vữa trát dày 15: (γ = 18kN/m3)

vt

g nx x  1,3x18x0,015 0,35(kN / m )

Tĩnh tải phân bố trên dải bản thang xiên có bề rộng 1m:

tt tt tt tt tt tt

tt

1

Hoạt tải: (p tt )

Hoạt tải phân bố trên dải bản thang xiên có bề rộng 1m:

p nxp x1 1, 2x3x1 3,6(kN / m) 

Tổng tải trọng tác dụng lên bản thang nghiêng có bề rộng 1m:

tt tt tt

4.6.2.2 Bản chiếu nghỉ (q 2 tt )

Tĩnh tải: (g 2 tt )

Lớp đá granit dày 20: (gtc = 0,5 kN/m2)

d

Lớp vữa lót dày 20: (γ = 18kN/m3)

vl

g nx x  1,3x18x0,02 0, 47(kN / m )

bt

g nx x  1,1x25x0,12 3,30(kN / m )

Lớp vữa trát dày 15: (γ = 18kN/m3)

vt

g nx x  1,3x18x0,015 0,35(kN / m )

Tĩnh tải phân bố trên dải bản chiếu nghỉ có bề rộng 1m:

tt tt tt tt tt

tt

2

Hoạt tải: (p tt )

Hoạt tải phân bố trên dải bản chiếu nghỉ có bề rộng 1m:

p nxp x1 1, 2x3x1 3,6(kN / m) 

Tổng tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ có bề rộng 1m:

tt tt tt

4.6.3 Xác định nội lực bản thang

Sơ đồ tính

Tải trọng tác dụng lên bản thang từ mô hình Etabs V9.7.4: q(kN/m)

Biểu đồ momen giải từ phần mềm Etabs V9.7.4 (Đơn vị: kN.m)

Biểu đồ lực cắt giải từ phần mềm Etabs V9.7.4 (Đơn vị: kN)

4.6.4 Tính toán và bố trí cốt thép bản thang

Từ cấp độ bền bê tông B25 và nhóm cốt thép CIII ta tra Phụ lục 6 – trang 385, Kết cấu bê tông cốt thép tập 1 Cấu kiện cơ bản – Võ Bá Tầm, Nhà xuất bản Đại học quốc

R

R

0, 405 B25

 







 

4.6.4.1 Tính toán cốt thép nhịp:

Tiết diện bxh = 1000x120 (mm)

a = 25 (mm), ho = h – a = 120 – 25 = 95 (mm)

6

b 0

0,149

m

Diện tích cốt thép:

2

b 0 s

s



Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

c

s

0

R b

s



Vậy hàm lượng cốt thép thỏa mãn

Kiểm tra lại h0:

10



4.6.4.2 Tính toán cốt thép gối:

Tiết diện bxh = 1000x120 (mm)

a = 25 (mm), ho = h – a = 120 – 25 = 95 (mm)

6

b 0

0,060

m

Diện tích cốt thép:

2

b 0 s

s



Chọn cốt thép: 10a200, Acs 393(mm ) A2  s

Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

c

s

0

R b

s



Vậy hàm lượng cốt thép thỏa mãn

Kiểm tra lại h0:

10



4.6.4.3 Kiểm tra khả năng chịu cắt của bản thang

Cơ sở tính toán áp dụng theo mục 2.9.3.1 CHƯƠNG 3 – THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH (TẦNG 3)

Lực cắt lớn nhất: QA = Qmax = 19,02 (kN)

Kiểm tra điều kiện áp dụng phương pháp tính toán thực hành:

Q 0,7Q

Asw = 0  φw1 = 1

β = 0,01; đối với bê tông nặng (theo chỉ dẫn 6.2.3.2 TCVN 5574 – 2012)

Rb = 14,5 (MPa)

bt

phương pháp tính toán thực hành

Kiểm tra điều kiện chịu cắt của bản thang:

Q Q 0,5 (1  )R bh

φb4 = 1,5; đối với bê tông nặng (theo chỉ dẫn 6.2.3.4 TCVN 5574 – 2012)

φn: là hệ số xét đến ảnh hưởng của lực dọc, φn = 0 (bỏ qua lực dọc trong sàn)

Rbt = 1,05 (MPa)

b = 1000 (mm)

h0 = 95 (mm)

0

Kiểm tra ta thấy thỏa mãn điều kiện Vậy bản thang đủ khả năng chịu cắt.

4.6.4.4 Bố trí cốt thép bản thang (Xem bản vẽ KC - 2)

4.7 TÍNH TOÁN DẦM CHIẾU NGHỈ

4.7.1 Sơ đồ tính dầm chiếu nghỉ

Sơ đồ tính là dầm đơn giản một nhịp chịu tải phân bố đều, liên kết hai đầu dầm chiếu nghỉ với cột là liên kết khớp (1 khớp cố định, 1 khớp di động)

4.7.2 Tải trọng tác dụng lên dầm chiếu nghỉ

Trọng lượng bản thân dầm:

d

g nx xbxh 1,1x25x0,2x0,3 1,65(kN / m)  

Tải trọng tường xây trên dầm:

tc

g nxg xh 1,1x3,3x(1,74 0, 4) 4,86(kN / m) 

Phản lực gối tựa do bản thang truyền vào phân bố trên 1 mét dài dầm chiếu nghỉ:

bt

Phản lực gối tựa bản thang giải từ phần mềm Etabs V9.7.4

Vậy tải trọng phân bố đều trên dầm chiếu nghỉ:

q g g g 1,65 4,86 19,02 25,53(kN / m)  

4.7.3 Xác định nội lực dầm chiếu nghỉ

Momen lớn nhất tại nhịp:

max

Lực cắt lớn nhất tại gối:

max

4.7.4 Tính toán và bố trí cốt thép dầm chiếu nghỉ

Từ cấp độ bền bê tông B25 và nhóm cốt thép CIII ta tra bảng tìm ra được αR và ξR

R

R

0, 405 B25

 







 

4.7.4.1 Tính toán cốt thép dọc

Tiết diện bxh = 200x300 (mm)

Giả thiết: a = 40 (mm), ho = h – a = 300 – 40 = 260 (mm)

6

b 0

0,101

Diện tích cốt thép:

2

b 0 s

s



2 16,A 402(mm ) A Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

c

s

0

R b

s



Vậy hàm lượng cốt thép thỏa mãn

Kiểm tra lại h0:

16



4.7.4.2 Tính toán cốt thép đai

Tính toán cốt thép đai cho dầm được dựa trên cơ sở chỉ dẫn 6.2.3 TCVN 5574 :

2012 – Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế.

Trong tính toán thực hành ta có thể áp dụng phương pháp tính toán thực hành của

GS Nguyễn Đình Cống đề xuất dựa trên cơ sở vận dụng trực tiếp các quy định của tiêu

chuẩn nhằm đơn giản hóa một số phép tính Phương pháp này chủ yếu để tính toán dầm, sàn, cột thông thường có lực cắt không lớn Điều kiện để áp dụng phương pháp này là:

Q 0,7Q Trong đó:

QA: lực cắt lớn nhất trong phạm vi tiết diện đang xét

Q 0,3  R bh

φw1: hệ số xét đến ảnh hưởng của cốt thép đai vuông góc với trục dọc cấu kiện, xác định như sau: w1min(1 5  s w;1,3)

b

;

b1 1 Rb

   

Es; Eb: modul đàn hồi của cốt thép đai và của bê tông

Asw: diện tích tiết diện ngang của một lớp cốt thép đai

s: khoảng cách giữa các lớp thép đai theo phương trục dầm

β: hệ số phụ thuộc loại bê tông (tra theo chỉ dẫn 6.2.3.2 TCVN 5574 – 2012)

Rb: cường độ tính toán về nén của bê tông

Tính toán cốt thép đai cho dầm chiếu nghỉ

 Lực cắt lớn nhất trên dầm chiếu nghỉ QA = Qmax = 31,91 (kN)

 Kiểm tra điều kiện áp dụng phương pháp tính toán thực hành:

Q 0,7Q Giả thiết φw1 = 1,05

β = 0,01; đối với bê tông nặng (theo điều 6.2.3.2 TCVN 5574 – 2012)

Rb = 14,5 (MPa)

Q 0,3  R bh 0,3x1,05x0,855x14,5x200x260 203071(N) 203,07(kN) 

phương pháp tính toán thực hành

 Kiểm tra điều kiện tính toán:

Q Q 0,5 (1  )R bh

φb4 = 1,5; đối với bê tông nặng (theo chỉ dẫn 6.2.3.4 TCVN 5574 – 2012)

φn: là hệ số xét đến ảnh hưởng của lực dọc, φn = 0 (bỏ qua lực dọc trong dầm)

Rbt = 1,05 (MPa)

b = 200 (mm)

h0 = 260 (mm)

0

Vậy dầm đủ khả năng chịu cắt, chỉ cần bố trí cốt thép đai theo cấu tạo.

Theo điều kiện cấu tạo cốt thép đai: (bxh = 200x300)

Trong đoạn L/4:

s1 ≤ min(150;h/2) khi h ≤ 450,

s1≤ 150 (mm), chọn s 1 = 150 (mm)

Trong đoạn giữa dầm:

s2 ≤ 3/4h,

s2≤ 225 (mm), chọn s 2 = 200 (mm)

Vậy bố trí cốt đai Ø6a150 cho đoạn ¼ dầm và bố trí cốt đai Ø6a200 cho đoạn giữa dầm

4.7.4.3 Bố trí cốt thép dầm chiếu nghỉ (Xem bản vẽ KC – 2)

CHƯƠNG 4 38

THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ TẦNG ĐIỂN HÌNH (TẦNG 3 – TẦNG 4) 38

4.1 KIẾN TRÚC CẦU THANG 38

4.1.1 Cấu tạo kiến trúc cầu thang 38

4.1.2 Mặt bằng kiến trúc cầu thang 39

4.1.3 Mặt cắt kiến trúc cầu thang 39

4.2 PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU CHO CẦU THANG 40

4.3 SƠ BỘ KÍCH THƯỚC CÁC CẤU KIỆN CỦA CẦU THANG 40

4.3.1 Sơ bộ kích thước bản thang 40

4.3.2 Sơ bộ kích thước dầm chiếu nghỉ 40

4.4 KẾT CẤU CẦU THANG 40

4.4.1 Mặt bằng kết cấu cầu thang 40

4.4.2 Mặt cắt kết cấu cầu thang 41

4.5 VẬT LIỆU SỬ DỤNG 41

4.6 TÍNH TOÁN BẢN THANG 41

4.6.1 Sơ đồ tính bản thang 41

4.6.2 Tải trọng tác dụng lên bản thang 42

4.6.2.1 Bản thang xiên (q1tt) 42

4.6.2.2 Bản chiếu nghỉ (q2tt) 43

4.6.3 Xác định nội lực bản thang 43

4.6.4 Tính toán và bố trí cốt thép bản thang 45

4.6.4.1 Tính toán cốt thép nhịp: 45

4.6.4.2 Tính toán cốt thép gối: 45

4.6.4.3 Kiểm tra khả năng chịu cắt của bản thang 46

4.6.4.4 Bố trí cốt thép bản thang (Xem bản vẽ KC - 2) 46

4.7 TÍNH TOÁN DẦM CHIẾU NGHỈ 46

4.7.1 Sơ đồ tính dầm chiếu nghỉ 46

4.7.2 Tải trọng tác dụng lên dầm chiếu nghỉ 47

4.7.3 Xác định nội lực dầm chiếu nghỉ 47

4.7.4 Tính toán và bố trí cốt thép dầm chiếu nghỉ 48

4.7.4.1 Tính toán cốt thép dọc 48

4.7.4.2 Tính toán cốt thép đai 49

4.7.4.3 Bố trí cốt thép dầm chiếu nghỉ (Xem bản vẽ KC – 2) 50