Tìm hiểu thiết kế cầu thang

PHẦN II CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ CẦU THANG ---------------–¯—---------------- 1. QUY CÁCH CẦU THANG Cầu thang là một bộ phận kết cấu phục vụ đi lại lên xuống ở thời điểm ùn tắc, đông người thoát hiểm, cầu thang phải chịu tải trọng rất lớn. Vì vậy trong mọi trường hợp cầu thang phải đảm bảo không nứt gây sụp đổ. Thiết kế cầu thang 2 vế dạng bản chịu lực, đúc bằng bêtông cốt thép, bậc được xây gạch, trác vữa và lót đá mài. Bản thang có gối tựa là 2 dầm D1 và D2. Cầu thang được thiết kế cho các tầng từ tầng 1 đến tầng 9, mỗi tầng cao 3.2m. Mặt bằng cầu thang Mặt cắt cầu thang 2. TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG Cắt một dãi bản có bề rộng 1m theo phương dọc để tính. 2.1 Tĩnh tải 2.1.1 Trọng lượng bản thân bản thang - Trọng lượng bản thân bản thang bao gồm các lớp cấu tạo . - Chọn chiều dày bản thang : hbt = 14 cm > hs = 11 cm - Chọn kích thước bậc thang : 2xhb + lb = 60 cm Kích thước bậc thang: Chọn hb = 15.8 cm Suy ra : lb = 60 – 2x15.8= 28.4 cm ; Chọn lb = 29 cm Chiều dày tương đương lớp gạch (14) (15) Chiều dày tương đương cac lớp đá và vữa - Các lớp cấu tạo: - Trọng lượng bản thân bản nghiêng được tính theo công thức sau: Lớp cấu tạo g KG/m3) d(cm) n dtd Trọng lượng bản thân (kG/m2) Lớp đá mài 2000 2 1.1 2.7 59.4 Lớp hồ cốt cầu thang 1800 3 1.3 4.6 107.64 Bậc xây gạch 1800 10.8 1.1 6.9 136.62 Bê tông bản thang 2500 15 1.1 15 412.5 Lớp vữa trác đáy thang 1800 1.5 1.3 1.5 35.1 Tổng trọng lượng bảng thân của bản nghiêng 751.26 2.1.2 Trọng lượng bản thân bản chiếu nghỉ và chiếu tới Trọng lượng bản thân bản chiếu nghỉ va chiếu tới bao gồm các lớp cấu tạo gbn = gbt = 0,02.2000.1,1 + 0,02.1800.1,3 + 0,15.2500.1,1 + 0,015.1800.1,3 = 538 kG/m2 2.2. Hoạt tải - Theo TCVN 2737-1995 ‘’Tải trọng và tác động ‘’ ta lấy hoạt tải tiêu chuẩn: ptc = 300 kG/m2 , np = 1,2 Suy ra : ptt = 1,2.300 = 360 kG/m2 Cắt 1m bề rộng theo phương dọc của bản cầu thang. + Tải trọng toàn phần của bản nghiêng là: qbng = + ptt = ( +360) = 1218 kG/m (16) + Tải trọng toàn phần của bản chiếu nghỉ và bản chiếu tới là qbn = gbn + ptt = ( 538 +360) = 890 kG/m 3. Tính Toán Nội Lực Và Tinh Cốt Thép 3.1 Tính bản thang Lựa chọn sơ đồ tính : Do khó xác định được chính xác ở 2 đầu là liên kết khớp hay là 2 đầu ngàm. Vì vậy ta xét cả 2 trường hợp sau: 3.1.1 Trường hợp 2 đầu liên kết khớp Trong trường hợp này ta sẽ tìm được Moment max ở bản bụng để ta thiết kế. Sơ đồ tính cầu thang 2 vế Nội lực: Sử dụng Chương trình Sap 2000 version 8.2.3 để tìm nội lực trong bản thang, kết quả thu được Mômen lớn nhất trên bản nghiêng là: Mbmax = 5502 kG.m Mômen o nhịp: Mn=0.7Mmax =0.7x5.5=3.85Tm Mô men o gối: Mg=0.5Mmax=0.5x5.5=2.65Tm Cắt 1m dọc theo chiều dài bản thang để tính toán bản thang như 1 dầm gãy khúc có tiết diện (1 x 0.15)m. Tính cốt thép cho bản thang: Bêtông M.300 Cốt thép CII Rn (kG/cm2) Rk (kG/cm2) Eb (kG/cm2) Ra (kG/cm2) R’a (kG/cm2) Ea (kG/cm2) 130 10 2.9x106 2600 2600 2.1x106 0.58 Chọn a = 2.5 cm, h0 = 15-2.5 = 12.5cm b =100 cm :bề rộng dãy tính toán . ; ; (9), (10) và (11) Bảng tính cốt thép bản thang Giá trị moment A g Fatt Fachọn µ(%) µmax(%) (kGcm) (cm2) a(mm) Fa(cm2) Mg 265000 0.12 0.907 8.38 12 120 9.04 0.72 2.9 Mn 385000 0.17524 0.90296 12.6146 14 100 13.85 1.06 2.9 Hàm lượng thép : < 2.9 % là nằm trong vùng hợp lý . 3.2 Tính toán dầm chiếu nghỉ Dầm chiếu nghỉ được tính như một cấu kiện chịu uốn. Sơ đồ tính dầm chiếu nghỉ xem như một dầm có hai đầu liên kết khớp. Dầm có chiều cao tiết diện: (17) Chọn : hdn= hdt = 30 cm; bdn= bdt = 20 cm; Sơ đồ tính dầm chiếu nghỉ Chọn sơ bộ tiết diện dầm: 20x30cm 3.2.1. Tải trọng -Trọng lượng bản thân dầm chiếu nghỉ: = 2500 x 0,2 x 0,3 x 1,1 = 165 kG/m -Phản lực gối tựa do hai vế thang lên dầm chiếu nghĩ: qvế 1 = 3425 kG/m qvế 2 = 3425 kG/m -Trọng lượng bản thân tường dày 200 là qt = 330 x 1,25 x 1,1 = 454 kG/m -Tổng tải tác dụng lên dầm chiếu nghỉ là: q1 = qdn + qvế 1 + qt = 165 + 3425 + 454 = 4044 (kG/m) 3.2.2 Nội lực trong dầm (18) (9) (10) (11) Dầm chiếu tới: Mmax=3960kGm *Giả thiết: a = 2,5 cm :là khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép ngoài bêtông . h0 = h – a = 30 – 2,5 = 27,5 cm; b = 20 cm Kiểm tra hàm lượng cốt thép : Bảng tính cốt thép dầm chiếu nghỉ Giá trị moment(kGcm) A Fatt(cm2) Fachọn Fa (cm2) (%) (%) Mcn 396000 0,2 0,887 6.2 220 6,28 1,02 2.9 Lớp trên chọn cấu tạo 212, Fa= 2.262 (cm2). 3.2.3 Tính cốt đai cho dầm chiếu nghỉ -Lực cắt trên dầm: (19) Ta có: => Do đó không cần phải tăng tiết diện, nhưng phải tính cốt đai. -Lực mà cốt đai phải chịu: (20) Chọn đai F6 có fđ = 0.283cm2, đai hai nhánh n = 2, thép CII, Rađ =2100kG/cm2 -Khoảng cách tính toán cốt đai: (21) (22) -Khoảng cách đai lấy theo cấu tạo: Trên đoạn dầm gần gối tựa (1/4 L ) Trên đoạn dầm giữa nhịp (1/2 L) -Khoảng cách cốt đai chọn là U = min (Utt, Uct ,Umax) -Vì khoảng cách lớn nên ta đặt theo cấu tạo đối với h <45 cm nên Chọn : Đoạn gần gối tựa (1/4L) dùng đai: 6 a150. Đoạn giữa nhịp (1/2L)dùng đai: 6 a250. -Khả năng chịu cắt của cốt đai và bê tông trên tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất : =>Bê tông và cốt đai đủ chịu lực cắt không cần tính cốt xiên . (* Bố trí cốt thép được thể hiện trên bản vẽ KC-2/6).