Đồ án Thiết kế chung cư lô C – phường 9 – quận 3

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ TẦNG ĐIỂN HÌNH 3.1. CẦU THANG VÀ CHIẾU NGHỈ 3.1.1.Các thông số để làm cơ sở tính Số liệu tính toán: - Dùng bêtông B25 đá 1x2 có: Rb = 145 daN/cm2 - Thép chịu lực sàn dung thép AI có: Rs = 2250 daN/cm2 - Thép chịu lực dung thép AII có: Rs = 2800 daN/cm2 - Thép đai dung loai thép AI có: Rađ = 1800 daN/cm2 3.2. Cấu tạo hình học 3.2.1. Kích thước cầu thang như hình vẽ Hình 3.1: Mặt bằng cầu thang 3.2.2.Sơ bộ chọn kích thước bản thang Cầu thang gồm hai vế: - mỗi vế có 10 bậc và bản chếu nghỉ là 1 bậc - Tổng cộng thang gồm 21 bậc: Kích thước bậc: h = = 167 cm Chiều dày của bản là: hs = = = ( 133 160 ) mm chọn hs = 14 cm - bề rộng bản thang: b = 180 cm - góc nghiêng của thang: tga = = = 0.5567 - Mỗi vế có 10 bậc b x h,300 x 165( a = 290 ) cosa = 0.875 Cắt bản theo bề rộng 1 m để tính. 3.3. Tải trọng tác dụng lên cầu thang Tải trọng tác dụng lên bản thang gồm trọng lượng bản thân và hoạt tải: 3.3.1. Trọng lượng bản thang Bản thang theo [1] ta có: Tĩnh tải: (được cấu tạo như sau) Hình 3.2: Các lớp cấu tạo bạc thang + Bảng nghiêng được xác định theo chiều dày tương đương: g2tt =å di .gi .ni (daN/cm2) (3.1) trong đó: gI : khối lượng lớp thứ i; ni: hệ số độ tin cậy lớp thứ i; dtdi: chiều dày tương đương lớp thứ I theo phuơng bản nghiêng, được xác định như sau. đối với lớp gạch men dtdi = = = 1.362 cm đối với lớp gạch đá mài dtdi = = = 2.724 cm đối với bậc thang gạch xây dtdi = . cosa = = 7.3 cm Bảng 3.1: Tải trọng tác dụng lên 1 m bản thang THÀNH PHẦN  g HSVT Tải tính toán (daN/m3) dtdi(m) (n) (daN/m2) Gạch men (d=1.0cm) 1800 0.01362 1.1 27 Vữa lót (d=2.0cm) 1800 0.02724 1.2 59 Bậc thang 300*167cm2 1600 0.073 1.2 140 Bản BTCT (d=14cm) 2500 0.14 1.1 385 Vữa tô (d=1.0cm) 1800 0.02724 1.2 59 TỔNG CỘNG g1tt = 670 +Tổng tĩnh tải bảng thang ågttbt = 670 (daN/ m2) Tay vịn gỗ: - Tải tiêu chuẩn gtc = 20 (daN / m2). - Tải tính toán gtt = 20 x1.2 = 24 (daN / m2) gqđ = = = 27.43 (daN / m2) + Hoạt tải: (Lấy theo [1]) Ptc = 300 (daN /m2) và n = 1.2 Ptt = 300 x 1.2 = 360 (daN /m2) + Tổng tải trọng tác dụng lên bảng thang q1tt = g1tt + ptt + gqđ = 670 + 360 + 27.43 = 1057.43 (daN/m2) + Tải trọng tác dụng trên bản chiếu nghỉ và bản chiếu tới Tĩnh tải: g2tt =å di .gi .ni (daN/ m2) (3.2) trong đó: gi : khối lượng lớp thứ i; ni: hệ số độ tin cậy lớp thứ i; di: chiều dày lớp thứ i . Bảng 3.2: Tải trọng tác dụng lên 1 m bản thang THÀNH PHẦN g (daN/m3) di(mm) (n) gcntt(daN/m2) Gạch men (d=1.0cm) 1800 10 1.2 22 Vữa lót (d=2.0cm) 1800 20 1.2 43 Bản BTCT (d=14cm) 2500 140 1.1 385 Vữa tô (d=1.5cm) 1800 15 1.2 32 TỔNG CỘNG g2tt = 482 Tổng tĩnh tải bảng chiếu nghỉ ågttbcn = 482 (daN/m2) Tay vịn gỗ: - Tải tiêu chuẩn gtc = 20 daN/m. - Tải tính toán gtt = 20 x1.2 = 24 daN/m. + Hoạt tải : (Lấy theo TCVN 2737 – 1995) - Hoạt tải tiêu chuẩn: ptc =300 (daN/m2). - Hoạt tải tính toán trên 1 m dài: ptt = 300 daN/m2x1mx1.2 = 360 (daN/m2) + Tổng tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ và bản chiếu tới q2tt = g2tt + ptt + gtt = 482 + 360 + 24 = 866 (daN/m2) 3.4. Xác định nội lực và tính thép Nhận xét : việc đưa ra sơ đồ tính như thế nào là do mỗi người , và từ sơ đồ tính này ta phỉ cấu tạo chúng cho hpù hợp với tính toán.việc quan niệm liên kết gữa bậc thang và dầm hay bản thang là khớp (cố định, di động) hay ngàm là một vấn đề phức tạp tùy thuộc vào người thiết kế. ở bài này , căn cứ vào độ cứng gữa bản thang và dầm (vách cứng ) mà ta coi lien kết giữa chúng là cố định hay di động. 3.4.1 Sơ đồ tính và nội lực vế 1 (mặt cắt C - C ) Hình 3.3: Tải trọng tác dụng vào bản thang å M/B = 0 Û RA.(l1+l2) = . + .l2.(l1+ ) Sủa Û RA = = Þ RA = 2084 daN å Đứng = 0 Û RA + RB = (.l2+ )= ( 866 x 0.9 +1057.43 x) Þ RB = 4405 – 2084 = 2321 daN Hình 3.4: Phản lực tại các gối å M/x = RB.x – qtt1.x. (3.3) Lấy đạo hàm phương trình (3.3) theo x Q/x = RB – qtt1.x = 0 (3.4) Þ x = = = 1.97 m Thế x = 1. m vào phương trình (3.3) Þ Mmax = 2084 x 1.97 – 1057.43 x 1.97 = 2053.6 daN.m Mgối = 0.4 x Mmax = 0.4 x 2053.6 = 821 daN.m Mnhịp = 0.7 x Mmax = 0.7 x 1340 = 1437.5 daN.m Hình 3.5: Momen lớn nhất của bản thang 3.4.1. Tính thép Sử dụng BT Mác 300 có Rb= 130 daN/cm2 Cốt thép AI có Rs = 2300 daN/cm2 Tính các hệ số: Diện tích cốt thép được tính theo công thức sau: (3.4) Trong đó: (3.5) vớim = (3.6) Kiểm tra hàm lượng thép theo điều kiện sau: (3.7) Trong đó: min = 0.05% (theo bảng 15 /[3].) Giá trị hợp lý nằm trong khoảng 0.3% 0.9% [1] Bảng 3.3: Bảng tính cốt thép bản thang Vị trí Mmax b h0 am  x   Aat Chọn Aac m (daN.m) (cm) (cm) (cm2) thép (cm2) (%) gối 821 100 12 0.04 0.98 3.10 F8 a150 3.4 0.33 Nhịp 1437.5 100 12 0.07 0.96 5.52 F10 a140 5.6 0.47 (chọn a = 2 cm, b = 100 cm ) vậy chon thép như vạy la thỏa 3.4.2.Bản chiếu tới q2tt =ågttbcn + ptt + gtt = 482 x 1m + 360 + 24 = 866 daN/m. l1 = 0.9 m ; l2 = 4.2 m với l2/l1 > 2 Sàn làm việc theo phương cạnh ngắn. Khi đó với sơ đồ 2 đầu ngàm thì nội lực trong bản là: Hình 3.6: Sơ đồ tính bản chiếu tới Moment ở nhịp giữa: Mnhịp == =87.68 daN.m (3.8) Bảng 3.4: Bảng tính cốt thép bản chiếu tới Vị trí Mmax b h0 am  x   Aat Chọn Aac m (daN.m) (cm) (cm) (cm2) thép (cm2) (%) Nhịp 87.68 100 12 0.004 0.998 0.33 F6 a200 1.4 0.12 3.4.3. Bản chiếu nghỉ + Tải trọng tính toán q2tt =ågttbcn + ptt + gtt = 482 + 360 + 24 = 866 daN/m. (3.9) Hình 3.7: Sơ đồ tính bản chiếu nghỉ l1 = 2.5 m ; l2 = 4.2 m với l2/l1 = 1.68 < 2 bản làm việc theo 2 phương - Moment dương ở giữa nhịp: M1 = m91 . P (3.10) M2 = m92 . P (3.11) - Moment âm ở gối MI = - K91 . P (3.12) MII = - K92 . P (3.13) Với P = q2tt.L1.L2 = 866 x 2.5 x 4.2 = 9093 KG L1; L2: chiều dài cạnh ngắn và cạnh dài của ô bản. Hệ số mi , Ki tra trong bảng [2]. l2/l1 = 1.68 Þ m91 = 0.0201; m92 = 0.0071 ; k91 = 0.0441 ; k92 = 0.0158 - Moment dương ở giữa nhịp: M1 = m91 . P = 0.0201 x 9093 = 182.77 daN.m M2 = m92 . P = 0.0071 x 9093 = 64.56 daN.m - Moment âm ở gối: MI = - K91 . P = - 0.0441 x 9093 = - 401 daN.m MII = - K92 . P = - 0.0158 x 9093 = -143.67daN.m Bảng 3.5: Bảng tính cốt thép bản chiếu nghỉ Vị trí Mmax b h0 am  x   Aat Chọn Aac m (daN.m) (cm) (cm) (cm2) thép (cm2) (%) M1 182.77 100 12.2 0.008 0.996 0.67 F6 a200 1.4 0.11 M2 64.56 100 12.2 0.003 0.999 0.24 F6 a200 1.4 0.11 MI 401 100 12.2 0.019 0.991 1.47 F6 a180 1.6 0.13 MII 143.67 100 12.2 0.007 0.997 0.53 F6 a200 1.4 0.11 Chọn a = 1,8cm Þ h0 = h - a = 14 -1,8 = 12,2 cm 3.5 Tính dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới 3.5.1.Tính dầm chiếu tới Chọn kích thươc dầm: bxh = 20 x 40 cm2. Tải trọng tác dụng lên dầm: - Do phản lực bản thang : 2084/1 = 2084 daN/m. - Do tải tác dụng lên sàn truyền xuống dầm : 866 x 0.5 x 0.9 = 389.7 daN/m.. - Do trọng lượng bản thân: 0.2 x 0.4 x 2500 x 1.1 = 220 daN/m. å Tải trọng tác dụng lên dầm chiếu nghỉ : qtt = 2084 + 389.7 + 220 = 2693.7 daN/m. Hình 3.7: Sơ đồ tính momen và lực cắt Lực cắt: Q= daN (3.14) Moment giữa nhịp: Mmax= = 5939.6 daN.m (3.15) trong đó: qtt- tải trọng ơhân bố đều trên dầm; l - chiều dài của dầm. Tính cốt thép: am ==0.1763 = 0.195 Þ As = = 7.935 cm2. Chọn 4F16 (Fa = 8.044 cm2), m = 1.117 % ( thảo) Tính cốt đai: Qmax = 5655.3 KG Cường độ chịu cắt của bê tông: Q = k1.Rk.b.h0 = 0.6 x 10 x 20 x 36 = 4320 KG K0.Rn.b.h0 = 0.35 x 130 x 20 x 36 = 32760 KG Vậy k1.Rk.b.h0 < Qmax < K0.Rn.b.h0 , chỉ cần đặt cốt đai. Dùng đai F8, tính bước cốt đai: Rađ = 1800 KG/cm2, n = 2, fđ = 0.503 cm2. -utt==117.4 cm -umax==68.75 cm - uct = < h/2 và 150 mm u = min (utt ; umax ; uct) . Vậy chọn trong khoảng l/4 (1050 mm) từ hai trục dầm trở vào chọn u = 150 mm, giữa nhịp chọn u = 300 mm. 3.5.1.Tính dầm chiếu nghỉ Chọn kích thươc dầm: bxh = 20 x 40 cm2. Tải trọng tác dụng lên dầm: - Do phản lực bản thang : 2321/1 = 2321 KG/m. - Do tải tác dụng lên sàn truyền xuống dầm : 1057.43 x 0.5 x 2.5 = 1321.8 KG/m. - Do trọng lượng bản thân: 0.2 x 0.4x 2500 x 1.1 = 220 KG/m. å Tải trọng tác dụng lên dầm chiếu tới : qtt = 2321 + 1321.8 + 220 = 3862.8 KG/m. Hình 3.8: Sơ đồ tính momen và lực cắt dầm chiếu nghỉ Lực cắt :Q= KG Moment giữa nhịp : Mmax= =8517.5 KG.m Tính cốt thép: am == 0.25 = 0.293 ÞAs ==11.92 cm2. Chọn 4F20 (Fa = 12.568 cm2), m = 2.42%. thảo Tương tự như dầm chiếu nghỉ ta chọn thép đai F8 a150 trong khoảng l/4 từ 2 trục dầm trở vào và F8 a300 đối với đoạn còn lại. Bố trí thép Cốt thép bản nắp, bản đáy, dầm được bố trí trong bản vẽ KC-02/07.