Chương 5: CẦU THANG BTCT 5.1 Khái niệm chung 5.1.1 Khái niệm 5.1.2 Phân loại cầu thang a) Theo mặt bằng: b) Theo sơ đồ kết cấu 5.2 Đặc điểm cấu tạo 5.3 Tính tốn cầu thang 5.3.1 Lựa chọn phương án kết cấu cầu thang 5.3.2 Mặt kết cấu 5.3.3 Tính tốn phận cầu thang dốc đợt có cốn a) Tính tốn thang b) Tính tốn chiếu nghỉ, chiếu tới c) Tính tốn cốn thang d) Tính tốn dầm chiếu nghỉ, chiếu tới 5.3.3 Tính tốn loại cầu thang khác 5.1 Khái niệm chung 5.1.1 Khái niệm: Cầu thang phận kết cấu cơng trình đảm bảo giao thông tầng điều kiện thông thường có cố cháy nổ, báo động 5.1.2 Phân loại cầu thang a) Theo mặt bằng:  Cầu thang dốc đợt, hai đợt, ba đợt  Cầu thang xoắn ốc b) Theo sơ đồ kết cấu  Cầu thang có cốn  Cầu thang khơng cốn (Bản chịu lực)  Cầu thang có dầm xương cá  Cầu thang có bậc cơng xon Cầu thang đợt Cầu thang ba đợt Cầu thang xoắn ốc Cầu thang có bậc dạng xương cá Cầu thang có bậc dạng conson 5.2 Đặc điểm cấu tạo  Các phận cầu thang  Bản thang (BT)  Bản chiếu nghỉ (BCN)  Bản chiếu tới (BCT)  Cốn thang (C1, CT1)  Các dầm thang (DCN1,2; DCT) Mặt cầu thang dốc đợt có cốn Một số loại cầu thang  Yêu cầu thiết kế phận cầu thang:  Vị trí phải bố trí đủ thuận lợi cho việc lại đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn thiết kế kiến trúc  Cầu thang cần có khả chống cháy cao, thi công dễ dàng, thuận lợi đảm bảo yêu cầu thẩm mỹ  Bề rộng độ dốc thang đảm bảo yêu cầu lại theo TC thiết kế, phụ thuộc cơng cơng trình Bản thang có góc nghiêng =30-350  Chiều cao bậc thang = 1520 cm; chiều rộng bậc thang = 2530 cm  Các yêu cầu kết cấu  Kết cấu phải đủ khả chịu lực có độ bền vững, chống rung động trường hợp tải trọng xảy  Chiều dày thang hb≥8cm Bản thang kê lên tường sâu tối thiểu 110mm  Cốn thang thường có chiều rộng 715 cm Bảng chọn Kích thước bậc thang phụ thuộc cơng cơng trình Nhà Trường học Hội trường Bệnh viện Nhà trẻ Chiều cao bậc 150-175 140-160 130-150 150 120-150 Chiều rộng bậc 250-300 280-320 300-350 300 250-280 5.3 Tính tốn cầu thang Trình tự cơng việc:  Lựa chọn phương án kết cấu cho cầu thang  Xác định phận kết cấu  Lập mặt kết cấu  Tính tốn phận cầu thang 5.3.1 Lựa chọn phương án kết cấu cầu thang Căn vào hồ sơ chi tiết kiến trúc lựa chọn phương án kết cấu cho cầu thang: Thang dốc đợt, hai đợt hay ba đợt, có cốn hay khơng có cốn… loại cầu thang đặc biệt khác 10 5.3.3 Tính tốn phận cầu thang dốc đợt có cốn a) Tính tốn thang  Sơ đồ tính:  Tùy theo liên kết cạnh thang (liên kết với tường, cốn hay dầm thang cạnh tự do) để mơ hình hóa liên kết ngàm hay khớp cạnh tự (Thường chọn liên kết khớp thang đơn)  Tùy theo tỉ lệ kích thước cạnh * l l (trong l *= ) chọn sơ đồ tính l cos 2 loại dầm hay kê cạnh 12 Ví dụ cho thang cầu thang dốc đợt có cốn thang, cạnh liên kết với tường gạch, cốn * l  thang, dầm chiếu nghỉ dầm chiếu tới, có l * l  2,  Chọn sơ đồ tính: Có thể coi cạnh có liên kết khớp, tỉ lệ cạnh dài/cạnh ngắn = l làm việc dầm, cắt dải rộng m theo phương cạnh ngắn tính dầm đơn giản, sơ đồ tính thang sau: hb q * (kN/m) l tt Sơ đồ tính thang 13  Tải trọng tác dụng lên thang gồm:  Bậc xây, lát bậc: Tính trọng lượng bậc/1m dài thang (kG/m) gb=n.γ.(Trọng lượng bậc) x (số lượng bậc/1m dài) gb  n. (bb hb ) (bb hb )  n. c bb2  hb2  Bản thang  Vữa trát  Hoạt tải  Tổng tải trọng q (kN/m2) tác dụng phương thẳng đứng phân tích thành thành phần vuông với trục cốn thang q* song song với trục cốn thang Thành phần vng góc với mặt phẳng thang gây mô men Mx q*= q.cos.1m (kN/m) 14  Nội lực: Tính tốn kê dầm (đã giới thiệu BT phần 1) theo sơ đồ tính tương ứng  Tính tốn cốt thép: Từ nội lực tìm được, tính tốn cốt thép cho m bề rộng  Cấu tạo cốt thép: Tương ứng với kê dầm có cấu tạo thích hợp Cấu tạo cốt thép thang 15 b) Tính tốn chiếu nghỉ, chiếu tới  Bản chiếu nghỉ, chiếu tới liên kết cạnh với tường, dầm chiếu nghỉ dầm chiếu tới Việc tính tốn tương tự sàn phẳng c) Tính tốn cốn thang  Sơ đồ tính: Cốn thang kê hai đầu lên dầm chiếu nghỉ dầm chiếu tới, quan niệm dầm đơn giản gối khớp đầu q2  Tải trọng tác dụng vào cốn gồm:  Tải thang truyền vào q q1 l tt  Lan can, tay vịn  Trọng lượng thân  Tổng tải trọng q (kN/m) tác dụng theo phương thẳng đứng phân tích thành thành phần vng với trục cốn thang q1 song song với trục cốn thang q2 q1= q.cos (kN/m) 16 q2= q.sin (kN/m)  Nội lực: Tính tốn dầm đơn giản chịu tải trọng q1 Thành phần q2 gây lực dọc cho cốn thang bỏ qua  Tính tốn cốt thép dọc cốt đai: dối với cấu kiện chịu uốn  Cấu tạo cốt thép: Nếu bề rộng cốn thang < 15cm cấu tạo đai nhánh d) Tính tốn dầm chiếu nghỉ dầm chiếu tới  Dầm chiếu nghỉ chiếu tới kê hai đầu lên tường liên kết với cột  Sơ đồ tính: Tùy theo liên kết đầu dầm tường hay cột (cần xét tương quan độ cứng đơn vị dầm - cột) mà xây dựng sơ đồ tính đơn giản cho dầm thang có liên kết đầu khớp ngàm P  Tải trọng tác dụng vào dầm: P (kN)  Trọng thân dầm tải trọng phân bố đều: q1d  Tải trọng chiếu tới chiếu nghỉ truyền vào: tải trọng phân bố hình thang q2d  Tải trọng cốn thang truyền vào: Tải trọng tập trung P 17 q (kN/m) q (kN/m) l tt  Trường hợp thang loại kê cạnh có tải trọng thang truyền vào  Chú ý: - Tải trọng phân bố dạng hình thang, tam giác quy đổi tương đương dạng phân bố - Tải trọng tập trung cốn có điểm đặt cách < 1/10 nhịp dầm quy tải trọng đặt dầm để tính nội lực  Nội lực: Tính tốn mơ men lực cắt dầm  Tính tốn cốt thép: tính tốn cốt dọc, cốt đai cốt treo vị trí cốn thang kê lên  Cấu tạo cốt thép: Theo sơ đồ tính tốn 18 5.3.4 Tính tốn loại cầu thang khác  Sơ đồ tính: Đối với cầu thang dốc đợt, đợt nội dung tính tốn Quan trọng lựa chọn phương án kết cấu thỏa mãn yêu cầu kiến trúc có sơ đồ tính tốn mạch lạc, phương án thuận lợi cho thi công, xây dựng mặt kết cấu với quan niệm tính tốn rõ ràng, gần với làm việc thực cầu thang  Ví dụ: Thiết kế thang đợt có kiến trúc sau: 19 Hai phương án kết cấu đưa ra:  Phương án a) Sử dụng dầm chiếu nghỉ gẫy khúc có dạng chữ Z Cốn thang kê lên DCN DCT  Phương án b) Sử dụng cốn thang gẫy khúc đỡ cốn thang thứ  Việc lựa chọn phương án phụ thuộc yêu cầu kiến trúc, kích thước cụ thể Trong ví dụ nhịp DCN nhỏ phương án a) phù hợp hơn, nhịp DCN lớn dẫn đến kích thước tiết diện dầm phải chọn tăng lên, ảnh hưởng đến thẩm mỹ cầu thang, sử dụng phương án b) với cốn thang CT-1 CT-3 có nhịp nhỏ đỡ cốn thang CT-2 20  Tính tốn cầu thang xoắn:  Bản thang dạng cơng - xơn ngàm vào trụ trung tâm tách riêng tính tốn bậc thang  Bản thang xoắn liên tục dạng trụ có cốn thang việc tính tốn mơ hình hóa phần mềm kết cấu sử dụng bảng tra (Giáo trình “Kết cấu BTCT, Tập3: Các cấu kiện đặc biệt” - tác giả Võ Bá Tầm 21  Tham khảo cách tính sử dụng bảng tra sau: 22 23 24 25 BÀI TẬP:Cho mặt kiến trúc thang dốc đợt (nhiều kích thước), tự chọn phương án kết cấu (thang có cốn khơng có cốn), lập MBKC thang tính tốn phận thang TT L1(m) L4(m) TT L1(m) L4(m) 1.2 16 1.7 4.2 1.3 17 1.8 4.2 1.4 18 1.9 4.2 1.3 3.3 19 1.5 4.5 1.4 3.3 20 1.6 4.5 1.5 3.3 21 1.7 4.5 1.4 3.6 22 1.8 4.5 1.5 3.6 23 1.9 4.5 1.6 3.6 24 2.0 4.5 10 1.5 3.9 25 2.1 4.5 11 1.6 3.9 26 1.5 4.8 12 1.7 3.9 27 1.6 4.8 13 1.8 3.9 28 1.7 4.8 14 1.5 4.2 29 1.8 4.8 15 1.6 4.2 30 1.9 4.8 26 ... Cầu thang dốc đợt, hai đợt, ba đợt  Cầu thang xoắn ốc b) Theo sơ đồ kết cấu  Cầu thang có cốn  Cầu thang khơng cốn (Bản chịu lực)  Cầu thang có dầm xương cá  Cầu thang có bậc cơng xon Cầu thang. .. Chiều cao bậc 150 -1 75 140-160 130- 150 150 120- 150 Chiều rộng bậc 250 -300 280-320 300- 350 300 250 -280 5. 3 Tính tốn cầu thang Trình tự cơng việc:  Lựa chọn phương án kết cấu cho cầu thang  Xác định... 1.4 18 1.9 4.2 1.3 3.3 19 1 .5 4 .5 1.4 3.3 20 1.6 4 .5 1 .5 3.3 21 1.7 4 .5 1.4 3.6 22 1.8 4 .5 1 .5 3.6 23 1.9 4 .5 1.6 3.6 24 2.0 4 .5 10 1 .5 3.9 25 2.1 4 .5 11 1.6 3.9 26 1 .5 4.8 12 1.7 3.9 27 1.6 4.8