Tóm tắt bài giảng môn học kết cấu bê tông cốt thép 2 kết cấu cầu thang bê tông cốt thép TS nguyễn hữu anh tuấn

1/04/2015
Staircase Design v1_NgHuuAnhTuan 1
TÓM TẮT BÀI GIẢNG MÔN HỌC KẾT CẤU BTCT 2
KẾT CẤU CẦU THANG BTCT
TS. NGUYỄN HỮU ANH TUẤN
Thời lượng: 5 tiết
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM
Bề rộng bản thang: đảm bảo yêu cầu
đi lại, thoát hiểm; 1.1 ÷ 1.6 m, không
nên nhỏ hơn 850 mm.
 Chiều rộng bậc: 250 ÷ 300 mm.
 Chiều cao bậc: 150 ÷190 mm.
 Số bậc trong một vế: ≤ 12.
KHÁI NIỆM CHUNG – PHÂN LOẠI
1/04/2015
Staircase Design v1_NgHuuAnhTuan 2
PHÂN LOẠI:
1. Theo hình dạng cầu thang
2. Theo sự làm việc của kết cấu cầu thang:
- bản chịu lực theo phương dọc chiều dài thang
- bản chịu lực theo phương ngang chiều rộng thang
3. Cũng theo sự làm việc của kết cấu cầu thang:
- không có dầm limon (cầu thang dạng bản chịu lực)
- có dầm limon
KHÁI NIỆM CHUNG – PHÂN LOẠI
KHÁI NIỆM CHUNG – PHÂN LOẠI
1/04/2015
Staircase Design v1_NgHuuAnhTuan 3
KHÁI NIỆM CHUNG – PHÂN LOẠI
BẢN PHẲNG CHỊU LỰC THEO CHIỀU DỌC
Chú ý cấu tạo cốt thép tại các góc gãy

1/04/2015
Staircase Design v1_NgHuuAnhTuan 4
q
1
q
2
Một số sơ
đồ cầu
thang 2 vế
thường
gặp
BẢN PHẲNG CHỊU LỰC THEO CHIỀU DỌC
BẢN PHẲNG CHỊU LỰC
Một số trường hợp bố trí gối đặc biệt
1/04/2015
Staircase Design v1_NgHuuAnhTuan 5
BẢN PHẲNG CHỊU LỰC
Cầu thang 3 vế: trường hợp
bản chiếu nghỉ làm việc 2 phương
Vế 1 & 3
Vế 2
Cốt thép vế 1 & 3
Cốt thép vế 2
BẢN PHẲNG CHỊU LỰC
Cầu thang 3 vế: trường hợp bản chiếu nghỉ làm việc 2 phương
1/04/2015
Staircase Design v1_NgHuuAnhTuan 6
BẢN PHẲNG CHỊU LỰC
Cầu thang 3 vế: thử đề xuất sơ đồ tính cho các trường hợp bố
trí gối tựa cho cầu thang như hình vẽ?

(Free-standing staircase,
pliers-shaped staircase,
jackknife staircase)
Cầu thang làm việc như một
cái ván nhún (ở bể bơi), bản
chịu xoắn
CẦU THANG CÓ CHIẾU NGHỈ TỰ DO
1/04/2015
Staircase Design v1_NgHuuAnhTuan 7
MẶT BẰNG
SƠ ĐỒ TÍNH ĐƠN GIẢN (SAP2000)
CẦU THANG CÓ CHIẾU NGHỈ TỰ DO
(1) Hoạt tải đặt
ở bản thang trên
và ½ chiếu nghỉ
(2) Hoạt tải đặt ở
bản thang dưới và
½ chiếu nghỉ
Cần xét 3 trường
hợp xếp hoạt tải:
CẦU THANG CÓ CHIẾU NGHỈ TỰ DO
1/04/2015
Staircase Design v1_NgHuuAnhTuan 8
CẦU THANG CÓ CHIẾU NGHỈ TỰ DO
(3) Khi hoạt tải đặt ở cả 2 vế, thì tải trọng ở vế này sẽ gây xoắn ở vế kia.
Cần bố trí cốt thép dọc 2 lớp (trên, dưới). Cốt ngang cũng bố trí 2 mặt,
dưới dạng chữ U kép kín được nối chồng ở giữa chiều rộng bản.
CẦU THANG CÓ CHIẾU NGHỈ TỰ DO
Một số kết quả khảo sát các thông số ảnh hưởng đến nội lực cầu thang
có chiếu nghỉ đứng tự do (ví dụ, hoạt tải ≈ 4.8 kPa):

- (i) Chiều rộng vế thang: tăng chiều rộng từ 1.2m lên 3m thì moment
xoắn dọc theo vế thang sẽ tăng 1400%, moment uốn tăng 450%. Do đó,
nên hạn chế bề rộng vế thang trong khoảng 1.2-1.8m.
- (ii) Nhịp thang L: khi L tăng từ 2.4m lên 4.8m thì lực cắt tăng 230% và
moment uốn tăng 100-150%.
- (iii) Chiều cao cầu thang: khi tăng từ 3m lên 4.8m thì lực cắt tăng 150%
và moment uốn tăng 50-100%.
- (iv) Chiều dày bản thang: khi tăng từ 150mm lên 250mm thì lực cắt
tăng 20% và moment uốn tăng 25%.
Khuyến cáo cho thiết kế thực tế: vế thang rộng 1.2-1.8m, nhịp thang
dài 2.7-3.6m, chiều cao tầng 3.0-4.5m, bản thang dày 150-250mm.
1/04/2015
Staircase Design v1_NgHuuAnhTuan 9
CẦU THANG CÓ CHIẾU NGHỈ TỰ DO
CẦU THANG CÓ CHIẾU NGHỈ TỰ DO
1/04/2015
Staircase Design v1_NgHuuAnhTuan 10
BẢN RĂNG CƯA, CHỊU LỰC THEO CHIỀU DỌC
•Chiều dày bản ngang và
bản đứng thường lấy bằng
nhau, vào khoảng 1/30-
1/25 nhịp bản.
•Có thể xem tải trọng phân
bố trên mỗi bậc thang
được tập trung ở bản
đứng. Với giả thiết này thì
mỗi bản ngang có moment
uốn thay đổi và lực cắt
không đổi; còn mỗi bản
đứng sẽ có momen không

đổi và lực dọc (kéo hoặc
nén) không đổi.
•Cũng có thể đổi tải trọng
trên cầu thang ra dạng
phân bố đều tương đương.
RUN-RISER STAIRS
BẢN RĂNG CƯA, CHỊU LỰC THEO CHIỀU DỌC
1/04/2015
Staircase Design v1_NgHuuAnhTuan 11
BẢN RĂNG CƯA, CHỊU LỰC THEO CHIỀU DỌC
BẢN RĂNG CƯA, CHỊU LỰC THEO CHIỀU DỌC
1/04/2015
Staircase Design v1_NgHuuAnhTuan 12
BẢN RĂNG CƯA, CHỊU LỰC THEO CHIỀU NGANG
Ví dụ: bản thang dạng răng cưa được đỡ một bên hoặc cả hai bên, bởi
tường hoặc dầm chạy dọc theo chiều dài thang.Bản thang làm việc như
sàn một phương, theo phương ngang. Có thể thiết kế mỗi bậc (gồm bản
đứng+ngang) như một dầm có tiết diện chữ Z
CẦU THANG XOẮN DẠNG BẢN CHỊU LỰC
Tổng quát, tại mỗi tiết diện có moment phương
đứng, moment phương ngang, moment xoắn,
lực dọc, lực cắt theo chiều dày bản, lực cắt
ngang hướng tâm.
Cốt thép chủ chạy dọc theo bản thang, cốt
thép ngang (hướng tâm) dạng kín chữ U được
nối chồng ở khoảng giữa chiều rộng thang.
1/04/2015
Staircase Design v1_NgHuuAnhTuan 13
CẦU THANG XOẮN DẠNG BẢN CHỊU LỰC
CẦU THANG XOẮN DẠNG BẢN CHỊU LỰC

1/04/2015
Staircase Design v1_NgHuuAnhTuan 14
CẦU THANG XOẮN DẠNG BẢN CHỊU LỰC
Khảo sát các thông số ảnh hưởng đến nội lực cầu thang xoắn dạng bản (giả
thiết hoạt tải bằng 4.8 kPa):
(i) Góc mở của cung tròn: khi góc mở tăng từ 240
0
lên 360
0
thì moment uốn
theo phương đứng tăng khoảng 1200%.
(ii) Chiều rộng vế thang: tăng từ 1.2m lên 2.4m thì moment xoắn tăng khoảng
700%.
(iii) Bán kính trong R
i
và ngoài R
e
: khi R
e
tăng từ 2.7m lên 3.6m, R
i
từ 0.9m
lên 1.8m, tỷ số R
e
/R
i
thay đổi trong khoảng 3-2 thì moment uốn theo phương
ngang tăng khoảng 230%
(iv) Chiều dày bản thang: tăng từ 150mm lên 300mm thì moment uốn
phương ngang tăng 70% và moment xoắn tăng 170%

(v) Chiều cao cầu thang (chiều cao tầng): tăng từ 2.7m lên 4.5m thì moment
phương ngang tăng 70%, moment xoắn tăng 40%, trong khi các thành phần
nội lực khác thì giảm khoảng 80%.
CẦU THANG XOẮN DẠNG BẢN CHỊU LỰC
Khuyến cáo cho thiết kế thực tế:
góc mở 120
0
-320
0
, vế thang rộng 1.2-
1.8m, chiều cao tầng 3.0-4.5m, bản
thang dày 150-250mm.
1/04/2015
Staircase Design v1_NgHuuAnhTuan 15
CẦU THANG XOẮN DẠNG BẢN CHỊU LỰC
CẦU THANG XOẮN DẠNG BẢN CHỊU LỰC
1/04/2015
Staircase Design v1_NgHuuAnhTuan 16
CẦU THANG XOẮN DẠNG BẢN CHỊU LỰC
CẦU THANG XOẮN DẠNG BẢN CHỊU LỰC
1/04/2015
Staircase Design v1_NgHuuAnhTuan 17
CẦU THANG XOẮN DẠNG BẢN CHỊU LỰC
CẦU THANG XOẮN DẠNG BẢN CHỊU LỰC
1/04/2015
Staircase Design v1_NgHuuAnhTuan 18
CẦU THANG XOẮN DẠNG BẢN CHỊU LỰC
CẦU THANG XOẮN DẠNG BẢN CHỊU LỰC
1/04/2015
Staircase Design v1_NgHuuAnhTuan 19

BẢN THANG CÓ DẦM LIMON (CỐN THANG) HAI BÊN
Thử đề xuất sơ đồ tính cho bản, dầm của các cầu thang như hình vẽ?
Dầm B
Dầm E
Dầm A
Dầm D
Dầm C
9 x 280 = 2520 mm
(11 x 280)
3080 mm
1500
300
1800
300
300 300
1500
BẢN THANG CÓ LIMON GIỮA (XƯƠNG CÁ)
10 x 300 = 3000 mm
900 1800
1800
6 x 300 = 1800 mm
1800
Dầm A
Dầm A
Dầm B
1/04/2015
Staircase Design v1_NgHuuAnhTuan 20
BẢN THANG CÓ LIMON GIỮA (XƯƠNG CÁ)
Cầu thang xương cá
với bản thang đúc sẵn,

có thể liên kết với dầm
qua bu lông neo.
BẢN CÔNG XON GỐI VÀO DẦM/TƯỜNG Ở MỘT BÊN
Từng bậc công-xon riêng lẻ (đúc sẵn)
Bản công-xon gối vào tường hoặc dầm
Bản công xon có bậc bằng BTCT
1/04/2015
Staircase Design v1_NgHuuAnhTuan 21