CHƯƠNG 5 CẦU THANG THÉP VÀ BỂ NƯỚC NGẦM
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.95 MB, 33 trang )
CHƯƠNG 5
CẦU THANG THÉP & BỂ NƯỚC
NGẦM
CẦU THANG THÉP & BỂ NƯỚC NGẦM
63
A. CẦU THANG THÉP
1. GIỚI THIỆU :
Cầu thang là phương tiện giao thông đứng chính trong công trình , cấu tạo
chính bao gồm vế thang , trên vế thang có bậc thang (có thể xây gạch hoặc đổ bê
tông), các lớp hoàn thiện, các vế thang nối với nhau thông qua chiếu nghỉ, chiếu tới và
cuối cùng được đỡ bởi hệ thống dầm hoặc vách (cầu thang trong lõi cứng). Cầu thang
là một yếu tố quan trọng về công dụng và nghệ thuật kiến trúc, nâng cao tính thẩm mỹ
của công trình.
Chiều rộng thân thang : tính từ mặt tường đến mép tay vịnh
- Nhà ở thông thường : 1 – 1,4m
- Nhà công nghiệp : 1,2 – 1,8m
- Nhà công cộng : 1,4 – 2,0m
Độ dốc và kích thước bậc thang
Chiều cao bậc (h
b
) và chiều rộng bậc (l
b
) đều quan hệ chặt chẽ với bước chân
người đi.
2. TÍNH TOÁN CẦU THANG THÉP
CẦU THANG THÉP & BỂ NƯỚC NGẦM
64
Bảng Tính
CẦU THANG THÉP
Tựa Đề
Cầu thang thoát hiểm
5.1. MẶT BẰNG BỐ TRÍ CẦU THANG
Hình 5.1. Cầu thang thép
5.2. TÍNH TOÁN CÁC THÀNH PHẦN CỦA CẦU THANG
CẦU THANG THÉP & BỂ NƯỚC NGẦM
65
5.2.1. Bậc thang
5.2.1.1. Đặc trưng vật liệu
Giới hạn chảy thép bản : f
yp
= 350 N/mm
2
Module đàn hồi : E
s
= 210 kN/mm
2
Cấp độ bền bê tông : C20/25
Trọng lương riêng : γ = 25 (kN/m
3
)
Cường độ chịu nén mẫu hình trụ : f
ck
= 20 (N/mm
2
)
Cường độ chịu kéo mẫu hình trụ : f
ctm
= 2,2 (N/mm
2
)
Module đàn hồi cát tuyến : E
cm
= 29 (kN/mm
2
)
5.2.1.2. Hệ số an toàn
Tĩnh tải : γ
G
= 1,35
Hoạt tải : γ
Q
= 1,5
Bê tông : γ
c
= 1,5
Thép bản, thép kết cấu : γ
ap
, γ
a
= 1,1
5.2.1.3. Tải tọng tác dụng lên bậc thang
Dựa trên bảng thông số và kích thước kiến trúc :
Chọn chiều cao bậc thang h
b
là : 150 mm
Bề rộng bậc thang là : 270 mm
Tính toán sơ bộ chọn bề dày bản thép bậc thang 5 mm
Bề dày lớp bê tông đổ trên bậc thang là 20 mm
Hình 5.2. Kích thước hình học bậc thang
Tĩnh tải
Từ kích thước hình học bê trên, thực hiện bảng tính cho giá trị tĩnh tải :
ST
T
Vật
Liệu
Chiều
dày (m)
γ
(kN/m
3
)
Chiều
rộng l
b
(m)
Tĩnh tải tiêu
chuẩn (kN/m)
Tĩnh tải tính
toán (kN/m)
γG = 1,35
1
Bê
tông
0,02
25
0,27
0,135
0,182
2
Thép
bản
0,005
78,5
0,27
0,105
0,143
TỔNG CỘNG
0,24
0,325
Hoạt tải
Giá trị hoạt tải tiêu chuẩn lấy theo qui định về tải trọng và tác động của TCVN
2737:1995 là 3 kN/m
2
.
→
3 0,27 0,81
s
p
(kN/m)
Giá trị tính toán bằng :
0,81 1,5 1,215p
(kN/m)
CẦU THANG THÉP & BỂ NƯỚC NGẦM
66
Vậy tổng tải trọng tác dụng lên bậc thang bằng
Giá trị tiêu chuẩn : q
tc
= 1,05(kN/m)
Giá trị tính toán : q = 1,215+0,325 =1,54 (kN/m)
5.2.1.6. Kiểm tra khả năng chịu lực
Sơ đồ tính bậc thang là dầm đơn giản
Hình 5.3. Sơ đồ tính bậc thang
Giá trị mômen lớn nhất giữa nhịp :
22
max
1,54 1,2
0,28
88
ql
M
(kNm)
Giả sử chỉ có bản thép trong bậc thang chịu kéo
Mômen kháng của bản thép :
22
270 5
1125
66
bh
W
(mm
3
)
Khả năng chịu mômen dương của bản thép :
1125 350
357954,5
1,1
y
Rd
a
f
MW
(Nmm) =0,35(kNm) →OK
5.2.2. Dầm limon thép
5.2.2.1. Kích thước hình học dầm limon thép
Giả sử chọn tiết diện dầm limon thép là tiết
diện thép cán nóng CH 160x18:
- Chiều cao H = 160 mm
- Bề rộng cánh B =65 mm
- Bề dày cánh T = 10 mm
- Bề dày bụng t = 7,2 mm
- Bán kính R = 9 mm
- Bán kính r = 5,5 mm
- Mômen quán tính I
x-x
=900 cm
4
- Mômen kháng uống W
x-x
= 113 cm
3
- Bán kính quán tính r
x
= 6,22 cm
Hình 5.4. Tiết diện dầm limon
CẦU THANG THÉP & BỂ NƯỚC NGẦM
67
5.2.2.2. Tải trọng tác dụng lên dầm limon
Lực tập trung truyền từ mỗi bậc thang lên dầm :
Tĩnh tải
Giá trị tiêu chuẩn :
,
0,24 1,2
0,144
22
bt tc
qL
p
(kN)
Giá trị tính toán :
0,325 1,2
0,195
22
bt
qL
p
(kN)
Hoạt tải
Giá trị tiêu chuẩn :
,
0,81 1,2
0,486
22
bt tc
qL
p
(kN)
Giá trị tính toán :
1,215 1,2
0,729
22
bt
qL
p
(kN)
Phần chiếu nghỉ cấu tạo tương tự như bậc thang
Tĩnh tải
ST
T
Vật
Liệu
Chiều
dày (m)
γ
(kN/m
3
)
Chiều
rộng l
b
(m)
Tĩnh tải tiêu
chuẩn (kN/m)
Tĩnh tải tính
toán (kN/m)
γG = 1,35
1
Bê
tông
0,02
25
1,2
0,6
0,81
2
Thép
bản
0,005
78,5
1,2
0,471
0,636
TỔNG CỘNG
1,071
1,45
TẢI TRỌNG LÊN 1 DẦM LIMON
0,54
0,725
Hoạt tải
Giá trị hoạt tải tiêu chuẩn lấy theo qui định về tải trọng và tác động của TCVN
2737:1995 là 3 kN/m
2
.
→
3 1,2 3,6
s
p
(kN/m)
Giá trị tính toán bằng :
3,6 1,5 5,4p
(kN/m)
Tải trọng lên 1 dầm :
p
cn,tc
= 3,6/2 = 1,8 (kN/m)
p
cn
= 5,4/2 = 2,7 (kN/m)
Tổng tải trọng tác dụng lên phần chiếu nghỉ :
Giá trị tiêu chuẩn : q
cn,tc
= 1,8+0,54 =2,34 (kN/m)
Giá trị tính toán : q
cn
= 2,7 + 0,725= 3,425 (kN/m)
Trọng lượng bản thân của dầm sẽ khai báo để SAP2000 kể đến trong lúc tính toán.
5.2.2.3. Kiểm tra khả năng chịu lực
Sơ đồ tính dầm limon thép: chọn 2 đầu gối tựa là liên kết khớp để thuận tiện cho tính
toán và cấu tạo liên kết sau này.
Do 2 vế thang giống nhau về cấu tạo lẫn kích thước, nên sẽ thực hiện tính toán trên 1
CẦU THANG THÉP & BỂ NƯỚC NGẦM
68
vế :
Hình 5.5. Sơ đồ tính dầm limon
Hệ số tổ hợp cho tĩnh tải là 1,35 , hoạt tải là 1,5 được gán vào SAP2000
Biểu đồ và giá trị mômen sau khi giải :
Hình 5.6. Mômen uốn trong dầm limon thép
Giá trị M
max
= 15,53 (kNm)
Khả năng chịu lực của dầm limon thép :
,,
260
113 1000 26709090,9
1,1
y
el Rd el x x
a
f
MW
(Nmm) = 26,7(kNm)
→ OK
Độ võng lớn nhất δ
max
= 0,023 (m) ≤ L/250 = 5.94/250 = 0,0237 → OK
Hình 5.7. Chuyển vị trong dầm limon thép
CẦU THANG THÉP & BỂ NƯỚC NGẦM
69
Nhận xét : Tuy dầm được chọn thỏa trạng thái giới hạn tới hạn (TTGH1) và tương đối
dư nhưng để thỏa trạng thái giới hạn sử dụng (TTGH2) nên tiết diện chọn là hợp lý.
5.2.3. Dầm đỡ chiếu nghỉ
5.2.3.1. Kích thước hình học dầm đỡ chiếu nghỉ
Giả sử chọn tiết diện dầm đỡ chiếu nghỉ là
tiết diện thép cán nóng I 160x18:
- Chiều cao H = 160 mm
- Bề rộng cánh B =80 mm
- Bề dày cánh T = 9,2 mm
- Bề dày bụng t = 6 mm
- Bán kính R = 9 mm
- Bán kính r = 4,5 mm
- Mômen quán tính I
x-x
=993 cm
4
- Mômen kháng uống W
x-x
= 124 cm
3
- Bán kính quán tính r
x
= 6,49 cm
Hình 5.8. Tiết diện dầm đỡ chiếu nghỉ
5.2.3.2. Tải trọng tác dụng lên dầm đỡ chiếu nghỉ
Sơ đồ tính dầm đỡ chiếu nghỉ là dầm đơn giản chịu tải tập trung do phản lực của dầm
limon truyền vào, với gối tựa là 2 đầu cột.
Hình 5.9. Sơ đồ tính dầm đỡ chiếu nghỉ
Giá trị tiêu chuẩn do phản lực từ dầm limon thép
Tĩnh tải : 2,09 (kN)
Hoạt tải : 5,08 (kN)
5.2.3.3. Kiểm tra khả năng chịu lực
Thực hiện gán các giá trị tiêu chuẩn vào mô hình trong SAP2000, với các hệ số tổ hợp
cho tĩnh tải là 1,35 và hoạt tải là 1,5.
Biểu đồ và giá trị mômen sau khi giải
CẦU THANG THÉP & BỂ NƯỚC NGẦM
70
Hình 5.10. Mômen uốn trong dầm limon thép
Giá trị M
max
= 19,74 (kNm)
Khả năng chịu lực của dầm limon thép :
,,
260
124 1000 29309090,91
1,1
y
el Rd el x x
a
f
MW
(Nmm) = 29,3(kNm)
→ OK
Độ võng lớn nhất δ
max
= 0,00647 (m) ≤ L/250 = 3,2/250 = 0,01283 → OK
Hình 5.11. Chuyển vị trong dầm đỡ chiếu nghỉ
5.2.4. Liên kết bậc thang với dầm limon
Dùng thép góc 50x50x4 để nối bậc thang với dầm limon
Chọn liên kết bậc thang với dầm limon là liên kết hàn với chiều cao đường hàng s = 4
mm → chiều dày đường hàn
4
2,82
22
s
a
mm
Bố trí đường hàn như hình vẽ :
Hình 5.12. Chi tiết liên kết bậc thang với dầm limon
Chiều dài đường hàn góc cạnh : l
eff
= (50-10) = 40 (mm)
Khả năng chịu lực của đường hàn góc :
CẦU THANG THÉP & BỂ NƯỚC NGẦM
71
,
2
520 2,82 80
60204
3 3 0,9 1,25
u eff
w Rd
wM
f al
F
(N)=60,2(kN)
Lực cắt do tải trọng gây ra :
1,54 1,2
0,924
22
Ed
ql
V
(kN)
Vậy chọn đường hàn 4mm là thỏa.
5.2.5. Liên kết dầm limon với dầm đỡ chiếu nghỉ và dầm chính
Hình 5.13. Chi tiết liên kết dầm limon với dầm đỡ chiếu nghĩ và dầm chính
Giá trị lực cắt tại vị trí liên kết :
Nhận xét : ta thấy giá trị lực cắt lớn nhất là 10,52 kN, vậy giá trị dùng để tính toán liên
kết chính là V
Ed
= 10,52 kN
Chọn loại liên kết bản mã có kích thước như sau :
CẦU THANG THÉP & BỂ NƯỚC NGẦM
72
KIỂM TRA 1 : CẤU TẠO
Chiều dày bản mã chọn : t
p
= 7 mm
Bố trí 2 bu lông ϕ 12 cấp độ bền 8.8
Chiều dài bản mã h
p
= 120 mm (> 0,6h
b1
= 0,6.160 = 96 mm)
KIỂM TRA 2 : NHÓM BU LÔNG
Bu lông chịu cắt :
Điều kiện V
Ed
≤ V
Rd
Khả năng chịu cắt của 1 bu lông :
3
,
2
0,6 800 84,3
10 32,37
1,25
v ub
v Rd
M
fA
F
(kN)
Với 1 hàng bu lông (n
2
= 1 và n = n
1
.n
2
= 2)
0
;
11
6 6 30
0,5
1 2 2 1 60
z
n n p
,
2 2 2 2
2 32,37
45,78
1 1 0 2 0,5 2
v Rd
Rd
nF
V
nn
(kN)
V
Rd
= 45,78 kN > V
Ed
= 10,52 kN → OK
Ép mặt lên bản mã :
22
, , , ,
1
Rd
b ver Rd b hor Rd
n
V
nn
FF
0
;
11
6 6 30
0,5
1 2 2 1 60
z
n n p
Khả năng chịu ép mặt của 1 bu lông theo phương đứng:
1,
3
,,
2
2,5 0,7 420 12 7
10 50,4
1,25
b u p p
b ver Rd
M
k f dt
F
(kN)
Với :
CẦU THANG THÉP & BỂ NƯỚC NGẦM
73
2
1
0
min 2,8 1,7;2,5 min 4,3;2,5 2,5
e
k
d
11
0 0 ,
1
min ; ; ;1 min 0,71;1,18;1,9;1 0,71
3 3 4
ub
b
up
f
ep
d d f
Khả năng chịu ép mặt của 1 bu lông theo phương ngang:
1,
3
,,
2
2,5 0,71 420 12 7
10 50,4
1,25
b u p p
b hor Rd
M
k f dt
F
(kN)
Với :
11
1
00
min 2,8 1,7;1,4 1,7;2,5 min 4,3;4,3;2,5 2,5
ep
k
dd
2
0,
min ; ;1 min 0,71;1,9;1 0,71
3
ub
b
up
f
e
df
Vậy khả năng chịu ép mặt của 1 bu lông là :
22
2
71,26
1 0 2 0,5 2
50,4 50,4
Rd
V
(kN)
V
Ed
=10,52 kN ≤ V
Rd
= 71,26 → OK
Ép mặt lên bụng dầm :
22
, , , ,
1
Rd
b ver Rd b hor Rd
n
V
nn
FF
0
;
11
6 6 30
0,5
1 2 2 1 60
z
n n p
Khả năng chịu ép mặt của 1 bu lông theo phương đứng:
1 , 1 1
3
,,
2
2,3 0,71 420 12 7,2
10 47,69
1,25
b u b wb
b ver Rd
M
k f dt
F
(kN)
Với :
2,
1
0
min 2,8 1,7;2,5 min 2,3;2,5 2,3
b
e
k
d
1, 1,
0 0 ,
1
min ; ; ;1 min 0,71;1,18;1,9;1 0,71
3 3 4
bb
ub
b
up
ep
f
d d f
Khả năng chịu ép mặt của 1 bu lông theo phương ngang:
1 , 1 1
3
,,
2
2,5 0,48 420 12 7,2
10 34,56
1,25
b u b wb
b hor Rd
M
k f dt
F
(kN)
Với :
CẦU THANG THÉP & BỂ NƯỚC NGẦM
74
1, 1,
1
00
min 2,8 1,7;1,4 1,7;2,5 min 4,3;4,3;2,5 2,5
bb
ep
k
dd
2,
0,
min ; ;1 min 0,48;1,9;1 0,48
3
b
ub
b
up
e
f
df
Vậy khả năng chịu ép mặt của 1 bu lông là :
22
2
55,97
1 0 2 0,5 2
47,69 34,56
Rd
V
(kN)
V
Ed
=10,52 kN ≤ V
Rd
= 55,97 → OK
KIỂM TRA 3 : KIỂM TRA BẢN MÃ
Khả năng chịu cắt
Điều kiện V
Ed
≤ V
Rd,min
Với
,min , , ,
min ; ;
Rd Rd g Rd n Rd b
V V V V
Khả năng chịu cắt của tiết diện nguyên :
,
3
,
0
120 7 260
10 99,28
1,27 3 1,27 3 1
p p y p
Rd g
M
h t f
V
(kN)
Khả năng chịu cắt của tiết diện giảm yếu :
,
3
,,
2
420
644 10 141,96
3 3 1,1
up
Rd n v net
M
f
VA
(kN)
, 1 0
7 120 2 (12 2) 644
v net p p
A t h n d
(mm
2
)
Khả năng chịu cắt dạng xé khối (Block tearing)
,,
3
,
2
0
0,5
0,5 420 161 260 483
10 103,24
1,1
3 3 1
u p nt y p nv
Rd b
M
M
f A f A
V
(kN)
Phần diện tích chịu kéo :
0
2
14
7 30 161
22
nt p
d
A t e
(mm
2
)
Phần diện tích chịu kéo :
1 1 0
0,5 7 120 30 2 0,5 14 483
nv p p
A t h e n d
(mm
2
)
,min
min 103,24;141,96;99,28 99,28
Rd
V
(kN)
V
Ed
= 10,52 kN ≤ V
Rd,min
= 99,28 kN → OK
Khả năng chịu uốn
2
2
,
7 120
16800
66
pp
el p
th
W
(mm
3
)
CẦU THANG THÉP & BỂ NƯỚC NGẦM
75
,,
3
0
16800 260
10 145,6
30 1
el p y p
Rd
M
Wf
V
z
(kN)
V
Ed
= 10,52 kN ≤ V
Rd
= 145,6 kN → OK
KIỂM TRA 4 : BỤNG DẦM CHỊU CẮT
Điều kiện V
Ed
≤ V
Rd,min
Với
,min , , ,
min ; ;
Rd Rd g Rd n Rd b
V V V V
Khả năng chịu cắt của tiết diện nguyên :
,1
3
,
0
777,6 260
10 116,73
3 3 1
yb
Rd g v
M
f
VA
(kN)
, 1 1
0,9 0,9 7,2 160 20 20 777,6
v w b b nt nb
A t h d d
(mm
2
)
Khả năng chịu cắt của tiết diện giảm yếu :
,1
3
,,
2
420
576 10 126,98
3 3 1,1
ub
Rd n v net
M
f
VA
(kN)
, 1 0 , 1
777,6 2 14 7,2 576
v net v w b
A A nd t
(mm
2
)
Khả năng chịu cắt dạng xé khối (Block tearing)
,1
,1
3
,
2
0
0,5
0,5 420 93,6 260 496,8
10 92,44
1,1
3 3 1
y b nv
u b nt
Rd b
M
M
fA
fA
V
(kN)
Phần diện tích chịu kéo :
0
, 1 2,
14
7,2 20 93,6
22
nt w b b
d
A t e
(mm
2
)
Phần diện tích chịu kéo :
, 1 1, 1 1 1 0
1 0,5
nv w b b
A t e n p n d
7,2 30 2 1 60 2 0,5 14 496,8
nv
A
(mm
2
)
,min
min 116,73;126,98;92,44 92,44
Rd
V
(kN)
V
Ed
= 10,52 kN ≤ V
Rd,min
= 92,44 kN → OK
KIỂM TRA 5 : KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CHỖ BỊ VÁC
Ta có x
n
= 30 > 2.12 = 24 (mm)
CẦU THANG THÉP & BỂ NƯỚC NGẦM
76
, , 1 1, 1 1
0,9 1 0,9 7,2 30 2 1 60 30 777,6
v DN w b b e
A t e n p h
(mm
2
)
,1
3
. , ,
0
777,6 260
10 116,73
3 3 1
yb
pl DN Rd v DN
M
f
VA
(kN)
Lực cắt nhò ( V
Ed
< 0,5V
pl,DN.Rd
=58,37 kN)
2
, 1 , 1
. , 1, 1 1
0
1
6
y b w b
v DN Rd b e
M
ft
M e n p h
2
6
.,
7,2 260
30 2 1 60 30 10 4,49
61
v DN Rd
M
(kNm)
2, 2
max ; max 10,52 60 ;10,52 10 20
Ed h n Ed h b
V g l V g e p
2, 2
max ; max 0,63;0,315 0,63
Ed h n Ed h b
V g l V g e p
(kNm)
2, 2 , ,
max ; 0,63 4,49
Ed h n Ed h b v DN Rd
V g l V g e p M
kNm → OK
KIỂM TRA 6 : ỔN ĐỊNH CỤC BỘ CHỖ BỊ VÁC
Do khoảng cách giữa các dầm không thay đổi , được gắn với bản chiếu nghỉ sàn và
bậc thang , tải trọng không thay đổi đột ngột, nên không có khả năng xảy ra xoắn cục
bộ , không cần kiểm tra ổn định chỗ bị vác.
KIỂM TRA 7 : ĐƯỜNG HÀN
Kiểm tra này để đảm bảo đường hàn không là phần yếu nhất trong liên kết :
Với thép mác XCT52 , a ≥ 0,5t
p
với t
p
là chiều dày bản mã , a là bề dày đường hàn
Ta chọn đường hàn có chiều cao s = 6mm → a = s/0,7 = 4,24 mm ≥ 0,5.7 = 3,5 mm
→ OK
KIỂM TRA 8 : KIỂM TRA ỔN ĐỊNH BỤNG DẦM ĐỠ
Cắt cục bộ :
Điều kiện :
2
Ed
Rd
V
F
,2 ,2
3
2
00
260
120 6 10 108,8
3 3 3 1
yy
Rd v p
MM
ff
F A h t
(kN)
5,28 108,8
2
Ed
Rd
V
F
→ OK.
Chọc thủng :
,2
2
,2
u
p
y p M
f
tt
f
(an toàn)
420
7 6 8,8
260 1,1
(mm) → OK
2
,2
2
2
6
u p p
p
Ed M
f t h
tt
Vz
(nghiêm ngặt)
2
3
420 7 120
7 6 121,26
10,56 10 6 30 1,1
(mm) → OK
CẦU THANG THÉP & BỂ NƯỚC NGẦM
77
5.2.6. Liên kết dầm đỡ chiếu nghỉ và cột
Hình 5.14. Chi tiết liên kết dầm đỡ chiếu nghĩ với cột
Giá trị lực cắt tại vị trí liên kết :
Hình 5.15. Biểu đồ lực cắt tại vị trí liên kết
Lực cắt dùng để tính toán liên kết là V
Ed
= 21,28 kN
Chọn loại liên kết bản mã có kích thước như sau :
KIỂM TRA 1 : CẤU TẠO
Chiều dày bản mã chọn : t
p
= 7 mm
CẦU THANG THÉP & BỂ NƯỚC NGẦM
78
Bố trí 2 bu lông ϕ 12 cấp độ bền 8.8
Chiều dài bản mã h
p
= 120 mm (> 0,6h
b1
= 0,6.160 = 96 mm)
KIỂM TRA 2 : NHÓM BU LÔNG
Bu lông chịu cắt :
Điều kiện V
Ed
≤ V
Rd
Khả năng chịu cắt của 1 bu lông :
3
,
2
0,6 800 84,3
10 32,37
1,25
v ub
v Rd
M
fA
F
(kN)
Với 1 hàng bu lông (n
2
= 1 và n = n
1
.n
2
= 2)
0
;
11
6 6 30
0,5
1 2 2 1 60
z
n n p
,
2 2 2 2
2 32,37
45,78
1 1 0 2 0,5 2
v Rd
Rd
nF
V
nn
(kN)
V
Rd
= 45,78 kN > V
Ed
= 21,28 kN → OK
Ép mặt lên bản mã :
22
, , , ,
1
Rd
b ver Rd b hor Rd
n
V
nn
FF
0
;
11
6 6 30
0,5
1 2 2 1 60
z
n n p
Khả năng chịu ép mặt của 1 bu lông theo phương đứng:
1,
3
,,
2
2,5 0,7 420 12 7
10 50,4
1,25
b u p p
b ver Rd
M
k f dt
F
(kN)
Với :
2
1
0
min 2,8 1,7;2,5 min 4,3;2,5 2,5
e
k
d
11
0 0 ,
1
min ; ; ;1 min 0,71;1,18;1,9;1 0,71
3 3 4
ub
b
up
f
ep
d d f
Khả năng chịu ép mặt của 1 bu lông theo phương ngang:
1,
3
,,
2
2,5 0,71 420 12 7
10 50,4
1,25
b u p p
b hor Rd
M
k f dt
F
(kN)
Với :
11
1
00
min 2,8 1,7;1,4 1,7;2,5 min 4,3;4,3;2,5 2,5
ep
k
dd
CẦU THANG THÉP & BỂ NƯỚC NGẦM
79
2
0,
min ; ;1 min 0,71;1,9;1 0,71
3
ub
b
up
f
e
df
Vậy khả năng chịu ép mặt của 1 bu lông là :
22
2
71,26
1 0 2 0,5 2
50,4 50,4
Rd
V
(kN)
V
Ed
=10,52 kN ≤ V
Rd
= 71,26 → OK
Ép mặt lên bụng dầm :
22
, , , ,
1
Rd
b ver Rd b hor Rd
n
V
nn
FF
0
;
11
6 6 30
0,5
1 2 2 1 60
z
n n p
Khả năng chịu ép mặt của 1 bu lông theo phương đứng:
1 , 1 1
3
,,
2
2,3 1 420 12 6
10 55,64
1,25
b u b wb
b ver Rd
M
k f dt
F
(kN)
Với :
2,
1
0
min 2,8 1,7;2,5 min 2,3;2,5 2,3
b
e
k
d
1, 1,
0 0 ,
1
min ; ; ;1 min 1,19;1,18;1,9;1 1
3 3 4
bb
ub
b
up
ep
f
d d f
Khả năng chịu ép mặt của 1 bu lông theo phương ngang:
1 , 1 1
3
,,
2
2,5 0,48 420 12 6
10 28,8
1,25
b u b wb
b hor Rd
M
k f dt
F
(kN)
Với :
1, 1,
1
00
min 2,8 1,7;1,4 1,7;2,5 min 8,3;4,3;2,5 2,5
bb
ep
k
dd
2,
0,
min ; ;1 min 0,48;1,9;1 0,48
3
b
ub
b
up
e
f
df
Vậy khả năng chịu ép mặt của 1 bu lông là :
22
2
51,15
1 0 2 0,5 2
55,64 28,8
Rd
V
(kN)
V
Ed
=10,52 kN ≤ V
Rd
= 51,15 → OK
CẦU THANG THÉP & BỂ NƯỚC NGẦM
80
KIỂM TRA 3 : KIỂM TRA BẢN MÃ
Khả năng chịu cắt
Điều kiện V
Ed
≤ V
Rd,min
Với
,min , , ,
min ; ;
Rd Rd g Rd n Rd b
V V V V
Khả năng chịu cắt của tiết diện nguyên :
,
3
,
0
120 7 260
10 99,28
1,27 3 1,27 3 1
p p y p
Rd g
M
h t f
V
(kN)
Khả năng chịu cắt của tiết diện giảm yếu :
,
3
,,
2
420
644 10 141,96
3 3 1,1
up
Rd n v net
M
f
VA
(kN)
, 1 0
7 120 2 (12 2) 644
v net p p
A t h n d
(mm
2
)
Khả năng chịu cắt dạng xé khối (Block tearing)
,,
3
,
2
0
0,5
0,5 420 161 260 483
10 103,24
1,1
3 3 1
u p nt y p nv
Rd b
M
M
f A f A
V
(kN)
Phần diện tích chịu kéo :
0
2
14
7 30 161
22
nt p
d
A t e
(mm
2
)
Phần diện tích chịu kéo :
1 1 0
0,5 7 120 30 2 0,5 14 483
nv p p
A t h e n d
(mm
2
)
,min
min 103,24;141,96;99,28 99,28
Rd
V
(kN)
V
Ed
= 21,28 ≤ V
Rd,min
= 99,28 kN → OK
Khả năng chịu uốn
2
2
,
7 120
16800
66
pp
el p
th
W
(mm
3
)
,,
3
0
16800 260
10 145,6
30 1
el p y p
Rd
M
Wf
V
z
(kN)
V
Ed
= 21,28 kN ≤ V
Rd
= 145,6 kN → OK
KIỂM TRA 4 : BỤNG DẦM CHỊU CẮT
CẦU THANG THÉP & BỂ NƯỚC NGẦM
81
Điều kiện V
Ed
≤ V
Rd,min
Với
,min , , ,
min ; ;
Rd Rd g Rd n Rd b
V V V V
Khả năng chịu cắt của tiết diện nguyên :
,1
3
,
0
1108,6 260
10 166,4
3 3 1
yb
Rd g v
M
f
VA
(kN)
1 , 1 , 1 1 , 1
22
v g b f b w b b f b
A A b t t r t
2360 2 80 9,2 6 2 9 9,2 1108,6
v
A
(mm
2
)
Khả năng chịu cắt của tiết diện giảm yếu :
,1
3
,,
2
420
940,6 10 207,39
3 3 1,1
ub
Rd n v net
M
f
VA
(kN)
, 1 0 , 1
1108,6 2 14 6 940,8
v net v w b
A A nd t
(mm
2
)
Khả năng chịu cắt dạng xé khối (Block tearing)
,1
,1
3
,
2
0
0,5
0,5 420 78 260 534
10 95,05
1,1
3 3 1
y b nv
u b nt
Rd b
M
M
fA
fA
V
(kN)
Phần diện tích chịu kéo :
0
, 1 2,
14
6 20 78
22
nt w b b
d
A t e
(mm
2
)
Phần diện tích chịu kéo :
, 1 1, 1 1 1 0
1 0,5
nv w b b
A t e n p n d
6 50 2 1 60 2 0,5 14 534
nv
A
(mm
2
)
,min
min 166,4;207,39;95,05 95,05
Rd
V
(kN)
V
Ed
= 21,28 kN ≤ V
Rd,min
= 95,05 kN → OK
KIỂM TRA 5 : KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CHỖ BỊ VÁC
Không kiểm tra do dầm không bị vác
KIỂM TRA 6 : ỔN ĐỊNH CỤC BỘ CHỖ BỊ VÁC
Không kiểm tra do dầm không bị vác
KIỂM TRA 7 : ĐƯỜNG HÀN
CẦU THANG THÉP & BỂ NƯỚC NGẦM
82
Kiểm tra này để đảm bảo đường hàn không là phần yếu nhất trong liên kết :
Với thép mác XCT52 , a ≥ 0,5t
p
với t
p
là chiều dày bản mã , a là bề dày đường hàn
Ta chọn đường hàn có chiều cao s = 6mm → a = s/0,7 = 4,24 mm ≥ 0,5.7 = 3,5 mm
→ OK
KIỂM TRA 8 : KIỂM TRA ỔN ĐỊNH CÁNH CỘT THÉP
Cắt cục bộ :
Điều kiện :
2
Ed
Rd
V
F
,2 ,2
3
2
00
260
120 25 10 450,33
3 3 3 1
yy
Rd v p
MM
ff
F A h t
(kN)
10,64 450,33
2
Ed
Rd
V
F
→ OK.
Chọc thủng :
,2
2
,2
u
p
y p M
f
tt
f
(an toàn)
420
7 25 36,73
260 1,1
(mm) → OK
2
,2
2
2
6
u p p
p
Ed M
f t h
tt
Vz
(nghiêm ngặt)
2
3
420 7 120
7 25 251,2
21,28 10 6 30 1,1
(mm) → OK
CẦU THANG THÉP & BỂ NƯỚC NGẦM
83
B. BỂ NƯỚC
Tính toán bể nước ngầm ta hoàn toàn sử dụng TCXDVN. Việc này hoàn toàn
chấp nhận được vì bể nước ngầm là tách biệt riêng rẽ với công trình bên trên ta đã thiết
kế theo Eurocode.
1. KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC
Căn cứ vào nhu cầu sử dụng nước của công trình, ta chọn kích thước bể như
sau:
Hình 5.16. Kích thước hình học của bể
Ta thấy :
7
1,55 3
4,5
a
b
2
0,44 2
4,5
h
a
→ Như vậy bể nước ngầm của công trình thuộc dạng bể thấp.
Xây dựng bể nước ngầm nằm hoàn toàn ngoài công trình .
Để thuận tiện cho việc bảo trì sữa chữa, chọn cao trình mặt trên của nắm bể
bằng với cao trình mặt đất tự nhiên.
2. TÍNH TOÁN CÁC THÀNH PHẦN CỦA BỂ
Để tính toán bể nước, có thể mô hình toàn bộ bể vào chương trình (SAP 2000),
với các trường hợp tải: tĩnh tải, hoạt tải bản nắp, áp lực nước, áp lực đất, gán các điều
kiện biên đáy bản là các lò xo thể hiện bản trên nền đàn hồi. Sau đó giải ra và có ngay
nội lực chính xác toàn bộ các bộ phận của bể, lúc này đã trở thành một khối thống nhất
và làm việc có quan hệ qua lại mật thiết. Tuy nhiên trong phạm vi thực hiện luận văn
tốt nghiệp, để đơn giản và dể kiểm soát trong quá trình tính toán, tuy có ít chính xác
hơn, nhưng rõ ràng hơn, sẽ phân chia bể ra làm các bộ phận làm việc độc lập và áp
dụng các phương pháp tính tay hoặc tính bằng SAP các mô hình đơn giản để có nội
lực, tiến hành tính toán và bố trí cốt thép.
2.1. Bản nắp
2.1.1. Kích thước hình học bản nắp như sau :
CẦU THANG THÉP & BỂ NƯỚC NGẦM
84
Hình 5.17. Kích thước nắp bể
Ta có :
7
1,55 2
4,5
a
b
→ bản làm việc hai phương.
Không dùng dầm nắp để đỡ bản nắp, mà đặt trực tiếp lên thành bể, do đó, xem
như liên kết giữ thành bể và bản nắp là liên kết khớp.
Sơ đồ tính ô bản nắp là sơ đồ ô bản 1
Hình 5.18. Sơ đồ tính nắp bể
Chọn chiều dày bản nắp là 200 mm
Do nắp bể không bị chôn trong đất nên tĩnh tải không kể đến trọng lượng đất trên nắp.
2.1.2. Tải trọng :
Tĩnh tải :
STT
Lớp
δ (m)
γ (kN/m
3
)
Hệ số
vượt tải n
Tiêu chuẩn
(kN/m
2
)
Tính toán
(kN/m
2
)
1
Lớp XM láng mặt
0.02
18
1.3
0.36
0.468
2
Lớp chống thấm
0.02
22
1.2
0.44
0.528
3
Bản BTCT
0.2
25
1.1
5
5.5
4
Lớp vữa trát
0.01
18
1.3
0.18
0.234
Tổng cộng
5.98
6.73
Hoạt tải :
CẦU THANG THÉP & BỂ NƯỚC NGẦM
85
Do khu vực nắp bể có thể là nơi sinh hoạt hoặc giữ xe nên hoạt tải lấy bằng 5
kN/m
2
.
p
tc
= 5 kN/m
2
, n = 1,3 → p
tt
= 5.1,3 =6,5 (kN/m
2
)
Tổng tải trọng tác dụng :
q
tt
= g
tt
+ p
tt
= 6,73 + 6,5 = 13,23 (kN/m
2
).
2.1.3. Tính toán nội lực
Dùng phương pháp tra bảng, lập bảng tính nội lực như sau :
Ô sàn
Kích thước (m)
q
tt
(kN/m
2
)
Các hệ số tra từ bảng
M (kNm/m)
l
2
l
1
m
11
m
12
M
1
M
2
Bản nắp
7
4.5
13.23
0.0484
0.0201
20.17
8.37
2.1.4. Tính toán cốt thép
Bê tông B25 có :
R
b
= 14500 kN/m
2
; R
bt
= 1050 kN/m
2
; E
b
= 30000000 kN/m
2
Cốt thép CII có :
R
s
= 280000 kN/m
2
; E
s
= 210000000 kN/m
2
Do nắp bể là cấu kiển để ngoài trời nên bề dày bê tông bảo vệ lấy bằng 30mm
Lập bảng tính toán cốt thép như sau :
Ô sàn
Kích thước (m)
q
tt
(kN/m
2
)
M
1
M (kNm/m)
A
s
(mm
2
/m)
l
2
l
1
M
1
M
2
A
s1
A
s2
Bản nắp
7
4.5
13,23
20.17
8.37
434.45
177,63
Vậy bố trí thép :
Thép dương :
Theo phương cạnh ngắn ϕ8a100 có A
s
= 5,03 cm
2
Theo phương cạnh dài ϕ8a200 có A
s
= 2,52 cm
2
Thép âm :
Sơ đồ tính chọn là bản liên kết khớp, vì vậy bố trí cốt thép chống nứt tại gối theo cấu
tạo bằng 30% diện tích cốt thép ở nhịp :
A
s
= 0,3.434,45 = 130,3 (mm
2
)
→ Bố trí ϕ6a200 có A
s
= 142 mm
2
Phương còn lại đặt thép cấu tạo ϕ6a200.
Lỗ thăm
Lỗ thăm có kích thước 1000x1000
Diện tích cốt thép gia cường bằng với lượng cốt thép bị mất do lỗ thăm chiếm chỗ.
Số thanh thép gia cường quanh lỗ thăm là : 4ϕ20
2.1.6. Kiểm tra vết nứt
Kiểm tra vết nứt cho bản nắp tương tự như kiểm tra vết nứt cho sàn. Việc kiểm
tra vết nứt cần so sánh giá trị momen nội lực do toàn bộ tải trọng tính toán gây ra với
giá trị momen chống nứt của tiết diện :
plserbtcrc
WRMM
.
CẦU THANG THÉP & BỂ NƯỚC NGẦM
86
Ta có các giá trị sau :
0
'
000
)(2
b
ssb
pl
S
xh
III
W
32
12
3
2
3
0
bxx
xb
bx
I
b
,
2
00
()
ss
I A h x
,
0
0
s
I
2
2
xhb
S
bo
,
s
s
Abh
hAbh
x
22
2
0
2
Từ các giá trị trên tính được momen chống nứt M
crc
, so sánh với giá trị M để kiểm tra
sự hình thành vết nứt của cấu kiện
Lập bảng kiểm tra nứt bản nắp :
M
tc
(kNm)
A
s
(cm
2
)
α
x (cm)
I
bo
(cm
4
)
I
so
(cm
4
)
S
bo
(cm
3
)
W
pl
(cm
3
)
M
crc
(kNm)
Kết luận
16.7
5.03
7
10.12
34559.09
238.015
4879.63
12213.49
19.54
Không nứt
Vậy bản nắp thỏa điều kiện nứt.
2.2. Bản thành
2.2.1. Sơ đồ tính
Mỗi bản thành làm việc như một bản liên kết ngàm với dầm đáy và hai bản
thành thẳng góc với nó, còn cạnh thứ tư được coi là tựa đơn do có nắp đổ toàn khối.
Ta có :
2
0,44 2
4,5
h
b
2
0,28 2
7
h
a
→ bản thành theo cả hai phương đều thộc loại bản dầm làm việc một phương.
Tính toán bản thành trong hai trường hợp :
- Khi bể đầy nước và chưa lắp đất : chỉ có áp lực nước tác dụng vào thành bể.
- Khi bể không có nước : chỉ có áp lực đất tác dụng vào thành bể.
Cắt dải có bề rộng 1m xem như dầm một đầu ngàm vào đáy bể, đầu còn lại liên
kết khớp với nắp.
Sơ đồ tính toán thành bể như sau :
2.2.2. Tải trọng :
