Đang tải... (xem toàn văn)
THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN CẦU THANG BỘ ( sơ bộ tiết diện cấu kiện bao gồm chiều dày bản thang, chiều cao bậc thang, bề rộng mặt bậc . Lựa chọn sơ đồ tính toán, các tải trọng tác dụng lên cầu thang, mô hình hoá cầu thang vào phần mềm, tìm ra giá trị nội lực nguy hiểm nhất sau đó tính toán và bố trí thép cho cầu thang bộ )
CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ 1.1 CẤU TẠO CẦU THANG Thiết kế cầu thang hai vế dạng bản, bậc xây gạch Cầu thang loại thang vế dạng bản, chiều cao tầng 3.7 m Tổng số bậc cầu thang: 21 bậc (10 bậc vế 11 bậc vế 2) Chiều cao bậc : hb 3700 176 mm 21 1.2 SƠ BỘ TIẾT DIỆN CẦU THANG Chọn thang có chiều dày : hb Lo 4750 (135 158)mm 30 35 30 35 h b 120 mm Chọn tiết diện dầm chiếu nghỉ : b x h = 200 x 300 mm Chọn bề rộng bậc thang : b = 300 mm 1.3 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN BẢN THANG Bảng 5.1 Mặt cầu thang Bảng 5.2 Mặt đứng cầu thang 1.3.1.Tĩnh tải 1.3.1.1 Tĩnh tải chiếu nghỉ STT Mô tả Trọng lượng riêng kN/m3 Chiều Tải trọng dày tiêu chuẩn mm kN/m2 Hệ số độ tin cậy Tải trọng tính tốn kN/m2 Đá hoa cương 20 15 0.3 1.10 0.33 Vữa láng 18 35 0.63 1.20 0.76 Vữa trát 18 15 0.27 1.20 0.32 Tổng cộng 1.2 1.41 1.3.1.2 Tĩnh tải xiên Chiều dày tương đương lớp cấu tạo cầu thang theo xiên : td Đá hoa cương : td Lớp vữa lót : bb h b STT 300 176 bb2 h b2 bb h b td Bậc thang gạch : bb h b 300 176 bb bb h b 3002 1762 3002 1762 20 27.37 mm 20 27.37 mm h 300 176 b 75.9 mm 2 300 1762 Trọng lượng riêng kN/m3 Mô tả Chiều Tải trọng dày tiêu chuẩn mm kN/m2 Hệ số độ tin cậy Tải trọng tính tốn kN/m2 Đá hoa cương 20 27.37 0.55 1.10 0.60 Lớp vữa lót Bậc thang gạch 18 27.37 0.49 1.20 0.59 18 75.90 1.40 1.20 1.68 18 15.00 0.27 1.20 0.32 Tổng cộng 2.71 3.19 1.3.2.Hoạt tải tt tc Bản chiếu tới chiếu nghỉ : p p n 3 1.2 3.6(kN / m ) p tt 3.6 Bản thang xiên : bb bb h b 3.6 300 300 120 3.34(kN / m ) Mặc dù hoạt tải xiên có giá trị nhỏ so với chiếu tới chiếu nghỉ, để an toàn ta chọn giá trị hoạt tải chung cho chiếu nghỉ, chiếu tới, xiên là: 3.6(kN/m2) 1.4 CÁC TRƯỜNG HỢP CHẤT TẢI Bảng 5.3 Tĩnh tải vế thang Bảng 5.4 Tĩnh tải vế thang Bảng 5.5 Hoạt tải vế thang Bảng 5.6 Hoạt tải vế thang 1.5 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC Bảng 5.7 biểu đồ momen vế thang ( Đơn vị kN.m ) Bảng 5.8 Biểu đồ momen vế thang ( đơn vị kN.m ) Từ kết thu từ phần mềm SAP, ta có momen lớn nhịp thang: Mmax = 26.84 (kN.m) 1.6 TÍNH TỐN BẢN THANG 1.6.1.Tính tốn cốt thép dọc Bản thang chịu lực dọc theo phương, tính tốn cốt thép cho dải 1m cấu kiện đặt cốt đ Bảng 5.9 Cốt thép dọc thang Vị Trí Mmax b h c = c' h0 Mặt αm kNm mm mm mm mm Cắt Nhịp 26.84 1000 120 20 ξ Rs As.TT Mpa cm2 μTT % Hệ As.Chọn μChọn số % an cm toàn Chọn Thép 94 0.20 0.22 210 9.2 0.98 % Φ 12 a 100 11.3 1.20 0.81 1.6.2.Tính toán cốt thép gối cầu thang Để thiên an tồn cho kết cấu, sinh viên chọn sơ đồ tính toán hệ tĩnh định (hệ chịu lực cuối cho kết cấu) Ở gối thang không tồn mơ men âm chất có lượng mơ men Vì vậy, sinh viên bố trí thép gối theo cấu tạo Ø10a200 để hạn chế vết nứt chịu phần mô men âm bên 1.6.3.Kiểm tra khả chịu cắt thang Từ kết nội lực từ phần mềm SAP, ta lực cắt lớn : Q = 21.1 kN Dùng lực cắt để kiểm tra khả chịu cắt thang sau : - Bê tông không bị phá hoại ứng suất nén : Q0,bt b1.R b b.h 0.3 17 1000 94 10 479.4(kN) - Khả chịu cắt bê tông xác định : Q bt 0,5.R b b.h 0,5 17 1000 94 10 799 21.1(kN) Bê tông thang đủ khả chịu cắt, khơng cần phải tính tốn bố trí thêm cốt đai 1.7 TÍNH TỐN CỐT THÉP CHO DẦM CHIẾU NGHỈ 1.7.1.Sơ kích thướt dầm chiếu nghỉ 1 1 h dt L0 3600 240 360 mm 10 15 10 15 Chọn dầm chiếu nghỉ có kích thướt b x h = 200 x300 ( mm ) 1.7.2.Tải trọng Ta tính tốn dầm chiếu nghỉ dầm đơn giản nhịp, đầu liên kết với cột liên kết khớp Nhịp tính tốn lấy từ khoảng cách trục cột L = 3600 mm Tải trọng tác dụng lên dầm chiếu nghỉ bao gồm : + Phản lực thang truyền vào : Bảng 5.10 Phản lực gối tựa vế thang Theo phương đứng R= 21.1 (kN/m) + Tải trọng thân dầm chiếu nghỉ : qbt = b.h yb.n= (0.3-0.12)x0.2x25x1.1=0.99 (kN/m) + Tải trọng tường xây bên : qtuong = bt.ht.yt.n=0.2x(1.94-0.6)x18x1.2=5.78 (kN/m) Vậy tải trọng tác dụng vào dầm chiếu nghỉ bao gồm qbt, qtuong R : q = qbt + qtuong + R = 0.99+5.78+21.1=27.87 (kN/m) 1.7.3.Nội lực dầm chiếu nghỉ M Q qL2 27.87x3.62 45.04(kN.m) 8 qL 27.87x3.6 50.17(kN) 2 1.7.4.Tính tốn cốt thép dầm chiếu nghỉ 1.7.4.1 Tính tốn cốt thép dọc Giá trị xác định theo công thức: ( TCVN 5574-2018, mục 8.1.2.2.3 trang 56) R xR 0.8 ho s,el b2 Trong đó: + s,el biến dạng tương đối cốt thép chịu kéo ứng suất Rs, s,el Rs Es + b2 biến dạng tương đối bê tông chịu nén ứng suất R b , lấy theo dẫn mục 6.1.4.2, TCVN 5574-2018 có tác dụng ngắn hạn tải trọng b2 0.0035 Cốt thép CB240-T: R xR 0.8 0.8 0.615 s,el 1.05 10 ho 1 1 b2 0.0035 s,el Rs 210 1.05 10 , b2 0.0035 E s 10 R R (1 0.5R ) 0.426 Cốt thép CB400-V: R xR 0.8 0.8 0.533 s,el 1.75 10 ho 1 1 b2 0.0035 s,el Rs 350 1.75 10 , b2 0.0035 E s 10 R R (1 0.5 R ) 0.39 chọn a = abv + Øđai+ Ø/2 → h0 = h – a Chọn trước thép Ø18 để tính : → a = 25 + + = 39 mm → h0 = 300- 39 = 261mm m M 45.04 0.22 b R b b.h 0.9 17000 0.2 0.2612 < R 0.39 Bài toán cốt đơn : ξ 1 2α m 2x(0.22) 0.25 = As μ γ b ξ.R b b.h 0.9x0.25x17x0.2x0.259 Rs 350 = =5.7 ( cm2) γ b ξ.R b 0.9 0.25 17 1.1% Rs 350 Vậy với thép dọc 2Ø20 hàm lượng cốt thép hợp lý(1÷3%)Sinh viên chọn Ø20 chạy dọc dầm chiếu nghỉ Bảng 5.11 Thép dọc dầm chiếu nghỉ Momen NHỊP Giá trị M (kNm) ho b Rb Rs As (m) (m) (MPa) (MPa) (cm2) 45.04 0.259 0.2 17 350 5.7 Chọn thép Asc (cm2) 2 20 6.3 1.7.4.2 Tính tốn cốt thép đai dầm thang Chọn trước đai có đường kính Ø8a100 để tính tốn kiềm tra Tính tốn cấu kiện BTCT theo dải bê tơng tiết diện nghiên Tính tốn cấu kiến BTCT theo dải bê tông tiết diện nghiên tiết hành theo điều kiện : Q b R b bh o (mục 8.1.3.2 TCVN 5574-2018) Trong : + Q= 50.17 (kN) lực cắt tiết diện thẳng góc cấu kiện + b1 hệ số kể đến ảnh hưởng đặc điểm trạng thái ứng suất bê tông dải nghiên , lấy 0.3 + ho = h - abv=600-25=575(mm) 3 Khi : Q 50.17(kN) 0.3 17 10 0.2 0.575 586.5(kN) Thỏa mãn điều kiện Tính tốn cấu kiện bê tông cốt thép theo tiết diện nghiên chịu lực cắt Tính tốn cấu kiện BTCT chịu uốn theo tiết diện nghiêng tiến hành theo điều kiện: Q Q b Qsw (CT 89,Trang 71 TCVN 5574÷2018) Trong đó: + Q lực cắt tiết diện thằng góc ngoại lực + Qb lực cắt chịu bê tông tiết diện nghiêng + Qsw lực cắt chịu cốt thép ngang tiết diện nghiêng Bảng 5.12 Sơ đồ tính cấu kiện bê tơng cốt thép chịu tác dụng lực cắt Lực cắt Qb xác định theo công thức : Qb φb2 R bt bh 02 C (CT 90, trang 71 TCVN 5574÷2018) Với : + Qb khơng lớn 2.5Rbtbh0 không nhỏ 0.5Rbtbh0 + φb2 hệ số kể đến ảnh hưởng cốt thép dọc,lực ám dính đặc điểm trạng thái ứng suất bê tông nằm phía vết nứt xiên, lấy 1.5 Lực cắt Qsw xác định theo công thức : Qsw φsw qsw C (CT 91, trang 71 TCVN 5574÷2018) Với : + φsw hệ số kể đền suy giảm nội l ực dọc theo chiều dài hình chiếu tiết diện C, Lấy 0.75 φb2 R bt bh 02 qsw 1.5 1.15 103 0.2 0.5752 0.82 170.9 + = (sử dụng công thức đạo hàm công thức tính C) C Với điều kiện ho≤C≤2h00.575(m) ≤C≤1.15(m) ( Mục 8.1.3.4 TCVN 5574-2018) + q sw R sw A sw sw 2 82 170 170.9 100 (kN/m) Khi : φb2 R bt bh 02 1.5 1.15 103 0.2 0.5752 Qb 139.1(kN) C 0.82 với điều kiện 0.5Rbtbh0 ≤Qb≤2.5Rbtbh0 0.5×1.15×103×0.2×0.575=66.125(kN) ≤ Qb2.5Rbtbh0=2.5×1.15×103×0.2×0.575 = 330.625(kN) Qsw φsw q sw C 0.75 170.9 0.82 105.1(kN) Qb+Qsw = 139.1 + 105.1 =224.2 (kN) Vậy Q=50.17(kN) < Qb+Qsw = 224.2 ( kN) Thỏa mãn điều kiện cốt thép chịu lực cắt Kết luận : Đai có đường kính Ø8a100 đảm bảo u cầu chịu lực cắt dầm Bố trí đai có khoảng cách a=100mm(đối với đoạn gần gối) a=200mm(đối với nhịp) Bảng 5.13 Cốt đai bố trí cho dầm chiếu nghỉ Tên Dầm Vị Trí Mặt Cắt Vmax (kN) b h (mm) (mm) 1/4 Gối Trái 50.17 200 300 D-12 1/2 Nhịp 50.17 300 600 1/4 Gối Phải 50.17 300 600 a = a' h0 Tính Tốn & Chọn Thép Dai Kết Quả Ф Số Stt Smax Scấu tạo Schọn (mm) (mm) Tổng Hợp Thép Đai (mm) nhánh (mm) (mm) (mm) (mm) 25 25 25 275 Φ 575 Φ 575 Φ 2 665 366 4364 2402 4364 2402 150 200 200 100 Ф8a100-2 Nhánh 200 Ф8a200-2 Nhánh-CT 100 Ф8a100-2 Nhánh-CT