chương iIi: tính cầu thang bộ tầng điển hình
I. Kích thước và cấu tạo.
Cầu thang được cấu tạo bằng bê tông cốt thép đổ liền khối, theo cấu tạo kiến trúc chọn bậc thang có chiều rộng : b = 30 cm ; h =17 cm.
Kích thước như sau: (H 1)
1. Sơ bộ chọn kích thước kết cấu như sau :
- Bản thang , bản chiếu nghỉ dày hb=10 cm
- Dầm chiếu nghỉ: bxh = 22x30 cm
- Cốn thang : bxh =10x30 cm
H 2: Các lớp cấu tạo của thang
II. Tính toán:
- Số liệu tính toán : Dùng bê tông M200 có Rb= 115 KG/cm2 , R
10 trang |
Chia sẻ: huyen82 | Lượt xem: 1597 | Lượt tải: 2
Tóm tắt tài liệu Trụ sở làm việc tỉnh Quảng Ninh, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
bt= 9 KG/cm2
- Thép bản và thép đai dùng thép nhóm AI có: Rs= 2250 KG/ cm2 Ras=1800KG/cm2
- Thép dầm và cốn thang dùng thép nhóm AII có : Rs= 2800 KG/cm2
1.Tính bản thang BT1.
- Theo sơ đồ khung bản được kê lên tường và cốn thang theo phương cạnh ngắn, theo phương cạnh dài được kê lên dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới.
- Chiều dài tính toán của bản thang:
lb2 = 2,12+1,22 = 5,85 (m); =>lb=2,42 (m)= 2.420 mm
- Bản có tỉ số : l2 / l1 = 2,42 / 1,45 = 3,5 > 2 ị Bản làm việc theo 1 phương
Trong đó : l2 :cạnh dài bản: =>l2=2,42 (m)
l1 :cạnh ngắn bản l1= 1,45(m)
- Để tính toán ta cắt một dải bản rộng 1m theo phương ngang và tính theo sơ đồ đàn hồi
- Tải trọng bản thân : ( theo TCVN 2737-95 )
STT
Các lớp tạo thành
d(m)
g (kg/m3)
gtc (kg/m2)
n
gtt (kg/m2)
1
Lớp đá granit
0,02
2200
44
1,1
48,4
2
Bậc xây gạch
0,061
1800
109,8
1,1
120,78
3
Bản thang BTCT
0,1
2500
250
1,1
275
4
Vữa trát + lót
0,03
1800
54
1,3
70,2
Cộng
457,8
514,38
- Hoạt tải phân bố trên 1 m2 nằm ngang ( theo TCVN 2737-95 )
p tc= 300 KG/m2, hệ số vượt tải n=1,2 => ptt = 300 x 1,2 = 360 kg/m2
- Tải trọng tác dụng lên bản : q = gbt + ptt = 514,38 + 360 = 874,38 KG/ m2
- Tải trọng vuông góc với bản thang : qtt = q . cosa = 874,38 0,868=758,76 KG/ m với cosa =2,1/2,42= 0,868
-Sơ đồ cấu tạo, sơ đồ tính toán và biểu đồ mômen ( Hình3)
- Chiều dài tính toán : ltt = l1=1,45 (m)
- Mô men lớn nhất : Mmax= qx l12 / 8 = 758,76 x 1,452 / 8 = 199,41 KG.m
@. Tính toán và bố trí cốt thép cho bản:
Chọn a0= 1,5 cm , h0= h - a = 10 -1,5 = 8,5 cm
= =19.941 / ( 115x 100x 8,52) = 0,03
= 0,03 tra bảng => = 0,985
Ta có : As= M / ( Rsx x h0) = 19.941 / ( 2800x 0,985x 8,5) = 1,04cm2
Chọn f6 a=200; As =1,41cm2
Bố trí cốt chịu lực f6 a 200
Cốt theo phương dọc được bố trí theo cấu tạo và không ít hơn 20% cốt chịu lực
chọn: f 6 a200.
Thép chịu mô men âm bố trí theo cấu tạo f 6 a200 trong khoảng ở 2 đầu bản.
Bố trí cốt thép bản thang BT1
2. Tính cốn thang:
Sơ đồ kết cấu ( H 4):
Cốn thang được coi là 1 dầm đơn giản kê lên 2 gối tựa là dầm chiếu tới và dầm chiếu nghỉ
- Sơ bộ kích thước: b´h (100´300)cm ; lx= 2,42m
- Bêtông M200# có: Rb=115KG/cm2; Rbt=9KG/cm2
- Thép AII có : Rs=2800KG/cm2
Xác định tải trọng:
- Trọng lượng bản thân cốn thang:
0,1´0,3´2500´1,1=82,5KG/m
- Trọng lượng do bản BT1 truyền vào:
874,38´1,14 /2 = 616,44 KG/m
- Trọng lượng vữa lót:
0,01´(0,1+0,3) ´2´1800´1,3=18,72KG/m
- Trọng lượng lớp đá granitô :
0,02´(0,1+0,3)´2´2200´1,1=38,72 KG/m
- Trọng lượng lan can vịn:
30´1,1=33KG/m
ị q=82,5+616,44+18,72+38,72+33=789,38 KG/m ịq’=q´cosa=789,38´0,868=685,18 KG/m
Xác định nội lực:
- Mmax= qx l12 / 8 = 685,18 x 2,42 2 / 8 = 501,59 KG.m
-Qmax= qx l1 / 2 = 685,18 x 2,42 / 2= 829,07 KG
Tính cốt thép:
Lấy a0=3cm ; h0=30-3=27cm
==50.159 / ( 115 x 10x 272)=0,076
=0,96
As = M / ( Rs x x h0) = 50.159 / ( 2800x 0,96x 27) = 0,69 cm2
Chọn thép cấu tạo 1f14 có As =1,54 cm2
Kiểm tra khả năng chịu cắt của bêtông:
0,6´Rbt´b´h0=0,6´9´10´27=1.215KG
Qmax= 829,07 KG Thoả mãn điều kiện
ị Do đó không phải tính cốt đai.
đặt cốt đai theo cấu tạo f6 có fsw =0,283 cm2 (đai 1 nhánh n=1)
Chọn f6 a 200mm
Bố trí cốt thép cốn thang( H 5):
3. Tính bản chiếu nghỉ :
Xét tỉ số : l2 /l1 = 1,95/ 1,45 = 1,34 < 2 ị Bản làm việc theo 2 phương.
ãTải trọng tác dụng lên bản: chiều dày bản chọn sơ bộ hb=10cm
Bảng tải trọng
STT
Các lớp tạo thành
d(m)
g (kg/m3)
gtc (kg/m2)
n
gtt (kg/m2)
1
Lớp đá granit
0,02
2200
44
1,1
48,4
2
Bản thang BTCT
0,1
2500
250
1,1
275
3
Vữa trát + lót
0,03
1800
54
1,3
70,2
Cộng
344
393,6
- Hoạt tải: Ptc=300KG/m2; n=1,2 ị Ptt= Ptc´n=300´1,2=360KG/m2
-Tải trọng tác dụng lên bản là : q=393,6+360=753,6 (KG/m).
a.)Tính mômen dương ở nhịp theo công thức :
M1=m11´P’+mi1´P’’
M2=m12´P’+mi2´P’’
Trong đó : + P=(g+p)´l1´l2=753,6x1,95x 1,45 =2.130,8 (KG.m)
+ P’==360/2 x1,95x 1,45 =508,95 (KG.m)
+ P’’=(=(360/2+393,6)x1,95x 1,45= 1.621,85 (KG.m)
+ M1, M2 : là mômen dương theo phương cạnh ngắn, dài
+ m11,mi1;m12;mi2 tra theo sách “ Sổ tay thực hành kết cấu công trình”
-Với: l2 /l1 = 1,95/ 145 = 1,34 à tra bảng 1-19 sổ tay thực hành kêt cấu có:
m11=0,046; m12=0,025; m81=0,027; m82=0,0174; k81=0,0575; k82=0,0429
M1 = 0,046x 508,95 + 0,027x 1.621,85 = 67,2 (KG.m)
M2 = 0,025 x 508,95 + 0,0174 x 1.621,85 = 40,94 (KG.m)
b)Tính mô men âm ở gối theo công thức :
Trong đó : P = 2.130,8 (KG.m) đã tính ở trên
MI, MII : là mômen âm theo phương cạnh ngắn, dài
ki1, ki2 : là hệ số tra bảng
MI = 0,0575x 2.130,8= 122,52 (KG.m)
MII = 0,0429 x 2.130,8 = 91,41 (KG.m)
Sơ đồ tính toán và biểu đồ mômen
ãTính cốt thép:
Chọn a0= 1,5 cm , h0= h - a = 10 -1,5 = 8,5 cm
a)Tính toán cốt thép chịu mômen dương.
-Tính toán cốt thép theo phương cạnh ngắn.
M1 = 67,2 (KG.m) = 6.720 (KG.cm)
= =6.720 / (115x100x8,52)= 0,01
=0,5x (1+ ệ(1-2x ))= 0,995
As = M1 / ( Rsx xh0) =6.720 /( 2800x 0,995x 8,5)= 0,34 cm2
Chọn thép theo cấu tạo f6 a 200; có Fa=1,41 cm2
-Tính toán cốt thép theo phương cạnh dài.
M2 = 40,94 (KG.m) = 4.094 (KG.cm)
=M2 / ( Rbxbxh02) =4.094 /( 115x100x8,52)=0,0063
=0,5x (1+ ệ(1-2x ))= 0,997
As = M1 / ( Rs x xh0) =4.094 /( 2800x0,997x8,5)= 0,21 cm2
Đặt thép theo cấu tạo f6 a 200 có As = 1,41 cm2
b)Tính toán cố thép chịu mômen âm:
-Tính toán cốt thép theo phương cạnh ngắn:
MI =122,52 (KGm) = 12.252 (KGcm)
=MI / ( Rbxbxh02) =12.252 /( 115x100x8,52)=0,02
=0,5x (1+ ệ(1-2x ))= 0,99
As = M1 / ( Rsx xh0) =12.252 /( 2800x0,99x8,5)= 0,63 cm2
Chọn thép theo cấu tạo f6 a200 có As = 1,41 cm2
-Tính toán cốt thép theo phương cạnh dài:
MII =91,41 (KG.m) = 9.141 (KG.cm)
=MII / ( Rbxbxh02) =9.141 /( 115x100x8,52)=0,014
=0,5x (1+ ệ(1-2x ))= 0,993
As = M1 / ( Rsxgxh0) =9.141 /( 2800x0,993x8,5)= 0,47 cm2
Chọn thép f6 a200 có As = 1,41 cm2
-Bố trí cốt chịu lực f6a200
-Cốt theo phương dọc được bố trí theo cấu tạo và không ít hơn 20% cốt chịu lực
chọn f 6 a200.
-Thép chịu mô men âm bố trí theo cấu tạo f 6 a200 trong khoảng ở 2 đầu bản.
-Bố trí côt thép bản chiếu nghỉ (như hình 6):
4. Tính dầm chiếu nghỉ (DCN1):
Sơ bộ chọn kích thước: b´h =(22´30)cm
Bêtông M200# ị Rn=900KG/cm2 ; RK=7,5KG/cm2
Thép AII ị Ra=2800KG/cm2
Sơ đồ kết cấu:(H7)
-Biểu đồ nội lực do lực tập trung của cốn thang
-Biểu đồ nội lực do tải trọng phân bố đều gây nên
Xác định tải trọng:
- Tải trọng do trọng lượng bản thân dầm :
g1= 0,22 x 0,3 x 2500 x1,1 = 181,5 KG/m
- Tải trọng do lớp trát gây ra :
g2 = 0,015´2´(0,22+0,3)´1800´1,3=36,5 KG/m
- Tải trọng do bản chiếu nghỉ truyền vào ( h. thang):
q= k. qb. 0,5.l1=0,773 x 753,6x0,5x1,45=422,34 KG/m
- Lực tập trung do 2 cốn thang truyền vào:
p=789,38´4,223/2=1.666,77 KG
Vậy: Dầm chiếu nghỉ chịu tác dụng của tải trọng:
q=181,5+36,5+422,34=640,34 KG/m
P=789,38´2,42/2=955,15 KG
a. Nội lực trong dầm:
P=955,15(KG)
Mmax=P´a + q.l2/8 = 955,15 x 1,45 + 640,34 x 1,952/8 =1.689,33 KGm
Qmax=P + ql/2 = 955,15+ 640,34 x 1,95 /2 =1.579,5 KG
b.Tính cốt thép:
+Tính thép dọc:
Chọn a=3cm ị h0=30-3=27cm
= =168.933 /(115x22x272) =0,117
Tra bảng được: = 0,937
As = M / ( Rsx xh0) = 168.933 /(2800x 0,937x 27) =2,38 cm2
Chọn: Thép 2f16 As =4,02 cm2
Thép cấu tạo chọn 2f14 As =3,08cm2
+Tính cốt đai:
- Kiểm tra điều kiện hạn chế về lực cắt:
Q=1.579,5 (KG) < 0,35´90´22´27=18.711(KG) ị Thoả mãn
- Kiểm tra điều kiện lực cắt:
Q=1.579,5(KG) < 0,6´7,5´22´27=2.673KG
ị thoả mãn, không phải tính cốt đai
Đặt cốt đai theo cấu tạo f6 a200
-Bố trí thép dầm chiếu nghỉ (H 8)
Tại vị trí có lực tập trung phải đặt cốt treo
Dùng cốt treo f6 có fsw=0,283 cm2 ; Ras=1800kg
Lực tập trung do cốn truyền vào:
P=955,15 KG
Diện tích cốt treo:
Atreo=P/Ras = 955,15 / 1800 = 0,53 cm2.
Đặt cốt treo theo cấu tạo f6 a70 để chịu lực tập trung
5. Tính dầm chiếu nghỉ (DCN2)
Sơ bộ chọn kích thước: b´h =(22´30)cm
Bêtông M200# ị Rb=115KG/cm2 ; Rbt=9 KG/cm2
Thép AII ị Rs=2800KG/cm2
Sơ đồ kết cấu: (H9)
Biểu đồ nội lực do tải trọng phân bố đều gây nên
a. Tải trọng do trọng lượng bản thân dầm :
g1= 0,22 x 0,3 x 2500 x1,1 = 181,5 KG/m
- Tải trọng do lớp trát gây ra :
g2 = 0,015´2´(0,22+0,3)´1800´1,3=36,5 KG/m
- Tải trọng do bản chiếu nghỉ:
q= 422,34 (KG/m).
Tải trọng do vách kính:
400´0,01´2,82= 11,28KG/m
Vậy: Dầm chiếu nghỉ chịu tác dụng của tải trọng
q=181,5+36,5+422,34+11,28=651,62 KG/m
Nội lực trong dầm:
Mmax=ql2 /8 = 651,62 x 1,952/8 = 309,72 KGm
Qmax= ql /2 = 651,62 x 1,95 /2 =634,35 KG
Tính cốt thép
+Tính thép dọc:
Chọn a=3cm ị h0=30-3=27cm
= =30.972 /(115x22x272) =0,021
Tra bảng được: g = 0,989
As = M / ( Rs x xh0) = 30.972 /(2800x 0,989x 27) =0,41 cm2
Chọn: 2f14 As =3,08cm2
Thép cấu tạo chọn 2f12 As =2,26cm2
+Tính cốt đai:
- Kiểm tra điều kiện hạn chế về lực cắt:
Q=64,35 (KG) < 0,35´90´22´27=18.700 (KG) ị Thoả mãn
- Kiểm tra điều kiện lực cắt:
Q=634,35 (KG) < 0,6´7,5´22´27=2.673 KG
ị không cần tính cốt đai, đặt cốt đai theo cấu tạo f6 a200
- Bố trí thép dầm chiếu nghỉ ( DCN2) Hình 9
6.Tính bản thang BT2.
- Theo sơ đồ khung bản được kê lên tường và cốn thang theo phương cạnh ngắn, theo phương cạnh dài được kê lên dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới.
- Chiều dài tính toán của bản thang:
=>lb=3,09 (m)= 3.090 mm
- Bản có tỉ số : l2 / l1 = 3,09 / 1,45 = 2,13 > 2 ị Bản làm việc theo 1 phương
Trong đó : l2 :cạnh dài bản: =>l2=3,09 (m)
l1 :cạnh ngắn bản l1= 1,45(m)
- Để tính toán ta cắt một dải bản rộng 1m theo phương ngang và tính theo sơ đồ đàn hồi
- Tải trọng bản thân: gbt =514,38 kg/m2 ( đã tính phần trên)
- Hoạt tải phân bố trên 1 m2 nằm ngang ( theo TCVN 2737-95 )
p tc= 300 KG/m2, hệ số vượt tải n=1,2 => ptt = 300 x 1,2 = 360 kg/m2
- Tải trọng tác dụng lên bản : q = gbt + ptt = 514,38 + 360 = 874,38 KG/ m2
- Tải trọng vuông góc với bản thang : qtt = q . cosa = 874,38 0,874=764,02 KG/ m với cosa =2,7/ 3,09= 0,874
-Sơ đồ cấu tạo, sơ đồ tính toán và biểu đồ mômen ( Hình3)
- Chiều dài tính toán : ltt = l1=1,45 (m)
- Mô men lớn nhất : Mmax= qx l12 / 8 = 764,02 x 1,452 / 8 = 200,79 KG.m
@. Tính toán và bố trí cốt thép cho bản:
Chọn a0= 1,5 cm , h0= h - a = 10 -1,5 = 8,5 cm
= =20.079 / ( 115 x 100x 8,52) = 0,03
= 0,03 tra bảng => = 0,985
Ta có : As = M / ( Rs x x h0) = 20.079 / ( 2800x 0,985x 8,5) = 1,04cm2
Chọn f6 a=200; fsw=1,41cm2
Bố trí cốt chịu lực f6 a 200
Cốt theo phương dọc được bố trí theo cấu tạo và không ít hơn 20% cốt chịu lực
chọn: f 6 a200.
Thép chịu mô men âm bố trí theo cấu tạo f 6 a200 trong khoảng ở 2 đầu bản.
Bố trí cốt thép bản thang BT2 ( hình 10)
- Bản chiếu tới tính tính liền với sàn.
-Dầm chiếu tới được tính toán cùng với dầm dọc. Như vậy trong tính toán cầu thang không phải tính bản chiếu tới và dầm chiếu tới.
._.