Slide bài giảng cầu thang bê tông cốt thép

Chương 12

CÇu thang bª t«ng cèt thÐp


§1. Khái niệm và phần loại
1. Khái niệm
+ Dễ bố trí dây chuyền công nghệ
+ Dễ thỏa mãn các yêu cầu về thông thoàng và ánh sáng
+ Thi công nhanh, giá thành hạ
Phạm vi sử dụng
+ Trong công nghiệp: Dùng trong các nhà máy luyện kim, cơ khí chế tạo, các nhà
máy bê tông đúc sẵn, ...
+ Trong dân dụng: Dùng trong các trang trại chăn nuôi, trong các kho tàng, …


§2. Các bộ phận cơ bản và sơ đồ kết cấu của nhà
Cửa mái

Xe con

Kết cấu mái

Tường bao
Lk
Q

Cột biên

Dầm cầu trục
L

A

L

B

a
a

L

C

Cột chống
gió
Cầu trục

Dầm cầu trục
Cầu trục

a

Cột biên

Cột giữa

Cầu trục

a

Móng

Lk
Q

Lk
Q

Cầu trục

Cầu trục
Cầu trục

Cột giữa

D


1. Các bộ phận chịu lực cơ bản
Theo phương ngang:
Móng, cột, kết cấu mang lực mái (dầm hoặc dàn mái),
Theo phương dọc:
Dầm cầu trục, hệ giằng theo phương dọc, hệ giằng móng

2. Sơ đồ kết cấu nhà
Theo phương ngang:
Cột liên kết

móng

kết cấu mang lực mái

khung ngang nhà

Theo phương dọc:
móng
Cột liên kết

Dầm cầu trục

khung dọc nhà

Hệ giằng dọc
Khung dọc khung ngang liên kết với nhau và liên kết với các tấm mái tạo thành khối khung
không gian để cùng nhau chịu lực


3. Bố trí mặt bằng nhà
 Cơ sở:

Đáp ứng các yêu cầu:
- Dây chuyền công nghệ
- Định hình hóa cấu kiện
- Yêu cầu chịu lực
- Yêu cầu về kiến trúc (thông thoáng, ánh sáng)
 Cách bố trí:

- Hợp khối: nhiều khối, nhiều nhịp
a: bước cột = 6m, 9m, 12m
L: Nhịp nhà = bội số của 6m = 9m, 15m, 21m

 Cách xác định trục định vị

Cột biên

1-1

λ

a

Q ≤ 30T

1

a

λ

Lk
1

2

L

2

L

A

L

A

B

2-2
a
3

a
250

L

L

B
a

a

h/2

L

1

500

a
h/2

a

L

B

L

A

3-3
a

3

250

A

Cột giữa

λ

Lk

500 500

Q >= 30T

λ

L

A

L

A


M

3. Xác định mặt cắt ngang nhà
Hc – Chiều dài toàn cột

a4

V

a2 – K/c từ mặt nền đến cao trình mặt móng
a2 ≥ 400mm
a3 – Chiều dài đoạn cột chôn vào móng
a3 ≥ hd
a4 – khe hở từ cầu trục đến mép trong cột

a4 ≥ 60mm

λ

Hd

a1 ≥ 100mm

H

a1 – Khe hở từ mặt xe con đến mép dưới KC mái

Hc

M – Cao trình đỉnh mái

Lk

hd

Q

0.00
a2

V – Cao trình vai cột

ht

R

a3

R – Cao trình đỉnh ray

Hc Hr

Ht

D – Cao trình đỉnh cột

B1
Hct

Hd – Chiều dài phần dưới vai cột

a1

D

Ht – Chiều dài phần trên vai cột

Mm=-0.5


 Hr – Chiều cao ray và các lớp đệm (Lấy theo loại ray được s/d)
Hr

Trường hợp thiếu số liêu lấy Hr = 150mm
 Hc – Chiều cao dầm cầu trục (Lấy theo loại dầm TC được s/d)

Hc

1 1 
H c =  ÷ a
 6 10 
1 1
h'c =  ÷ hc
7 8
1 1 
bc =  ÷ a
 10 20 
b = ( 0,3 ÷ 0,5) hc

b'c
h'c

Có thể chọ sơ bộ:

b

 λ – K/c từ trục ray đến trục định vị: λ = 750mm
 B1 – K/c từ trục ray đến mép ngoài cầu trục
 Hct – Chiều cao cầu trục
 Lk – Nhịp cầu trục
 Q – Sức trục: 1 móc thể hiện 1 con số: VD 20T

2 móc thể hiện 2 con sô: VD: 20T/5

Phụ thuộc vào loại cầu trục

s/d bảng tra


Tính toán các thông số:
Cao trình vai cột:
Cao trình đỉnh cột:

V = R – (Hc + Hr)
D = R + Hct + a1

Chiều dài đoạn cột trên: Ht = D – V
Chiều dài đoạn cột dưới: Hd = V + a2
Chiều dài toàn cột:

H = Ht + Hd + a3


§3. Kích thước cột
1. Nhà không có cầu trục
H ≤ 7m: Tiết diện chữ nhật
H > 7m: Tiết diệ chữ T (Đầu cột mở rộng để liên kết với kết cấu mái)

2. Nhà có cầu trục
Có vai để đỡ dầm cầu trục  đoạn cột trên và đoạn cột dưới
 Đoạn cột trên: Tiết diện CN

Q ≥ 30T
R ≥ 10m
 Đoạn cột dưới:

 Nên sử dụng cột 2 nhánh

L ≥ 30m
Các TH khác dùng cột 1 nhánh


Ht

 Điều kiện ổn định

l0
≤ 35
b
l
λr = 0 ≤ 139
r

1

1

ht

1'

ht

1'

1''

ht

2

2

hd

2'

hd

2'

2''

2''

a3

b: Cạnh bé

hd
Hd

Hc
H

λb =

l0: Chiều dài tính toán của đoạn cột

 Trong mp khung

ht

hd

hd

1-1

2-2

2”-2”

Phần cột trên: l0 = 2,5Ht
Phần cột dưới: l0 = 1,5Hd
Phần cột trên:

 Ngoài mp khung

Phần cột dưới:

b

b

b

(Tra bảng 31 TCXDVN 356-2005 )
VD: Nhà có cầu trục, dầm cầu trục không liên tục:

1''

Không giằng: l0 = 2Ht
Có giằng: l0 = 1,5Ht
Không giằng: l0 = 1,2Hd
Có giằng: l0 = 0,8Hd


1 
 1
b =  ÷ H d
 20 25 

Thường lấy: b =

400 khi a = 6m
500 khi a = 12m

ht phụ thuộc điều kiện liên kết với kết cấu mái thường lấy =

400 - cột biên
600 – cột giữa

 Theo điều kiện về độ cứng:

hd ≥

1
H d Khi Q > 10T
14

hd ≥

1
H d Khi Q ≤ 10T
16

Thường lấy hd = 600, 800, 1000, 1200

 Kích thước vai cột:

300 khi Q ≤ 5T
400 khi 5T < Q ≤ 15T

hv

500 khi Q > 15T

lv ≥ 200
Khi lv ≤ 400 kích thước = bội của 5cm
Khi lv > 400 kích thước = bội của 10cm

h

200


hv ≥  h
Thường lấy hv =
 3

lv


§4. Tính toán khung ngang
G m1

1. Xác định tải trọng
1.1. Tĩnh tải mái:

G m1

150

G m2

150

150

- Trọng lượng các lớp mái,
- Trọng lượng cửa trời (nếu có)

L

A

- Và trọng lượng KC mái
3

 Đối với nhịp biên (không có cửa trời):

)

2
a

n = 1,1
ni – h/s vượt tải của lớp mái i

G m1

G m2

L/2

L/2

L

(

Gm 2 = 0,5 n( G1 + G2 + 2ag k ) + aL∑ ni g ic

G m1
L/2

1

gci – TL TC của 1m2 lớp mái thứ i
 Đối với nhịp giữa (có cửa trời):

a/2 a/2

a/2 a/2

a

(

Gm1 = 0,5 nG1 + aL ∑ ni g ic

B

A

)

L

B

L

C

G1 – TL của dầm (dàn) mái

G2 – TL của trời
gk – TL 1m khung của kính thông gió

D


1.2. Tĩnh tải dầm cầu trục và ray
Gd

Gd = na ( g1 + g r )
n = 1,1
a = bước cột
g1 – trọng lượng 1m dầm cầu trục

750

gr – trọng lượng 1m ray và các lớp đệm
= 1,5 ÷ 2,0 kN/m

1.3. Tĩnh tải do trọng lượng bản thân cột
Gt = b.ht .H t .γ bt .1,1
Gd = b.hd .H d .γ bt .1,1

1.4. Hoạt tải mái
Pm = n

aL c
pm
2

pcm – hoạt tải sửa chữa mái = 0,75 kN/m2
n = 1,3
- Điểm đặt hoạt tải mái trùng với tĩnh tải mái

Gd
Lk

Gd
750

750

L

A

B


1.1.4. Hoạt tải thẳng đứng do áp lực
bánh xe cầu trục (Dmax)

Cột giữa
λ

B

Cầu trục

Cầu trục

B

B

Xe xon

bánh xe cầu trục (tra bảng)
n = 1,1

K

Cột biên

L

Pcmax – áp lực tiêu chuẩn lớn nhất trên 1

Lk

c
Dmax = nPmax
∑ yi

Xe xon

K

λ

- Khi bánh xe nào nằm ngoài phạm vi

đường ảnh hưởng thì y = 0
a

- Điểm đặt của Dmax trùng với Gd
Dmax
750

Dmax
Lk

750

2

a

Pcmax

B
K
c

c

Pmax Pmax

B

y3

3
B
K

c

c

Pmax Pmax

a

L

A

1
Dmax

750

a

a
y1 =1

y2

4

A

Dầm cầu trục


1.4. Hoạt tải do lực hãm ngang của xe xon cầu trục (Tmax)
- Xe con mang vật nặng khi hãm do quán tính sinh ra lực xô ngang, truyền vào cột thông qua
lực ma sát giữa bánh xe cầu trục và ray
Q+G
10
Q+G
C
Móc mềm: T =
20
C
Móc cứng: T =

Tmax

750

- Mỗi bánh xe cầu trục được truyền 1 lực

p

t

Tmax

Tmax

750

750

(lực truyền vào chia đều cho 2 bánh xe cầu trục)

T1C = 0,5T C
G - trọng lượng xe con

A

Q – sức trục
- Tương tự như Dmax , Tmax được xác định bằng đường ảnh hưởng

Tmax = n0,5T C ∑ yi
n = 1,1

B


Wđ

1.5. Tải trọng gió

 Tải trọng gió tác dụng vào

tường truyền về cột:

(

qh ( đ ) = q.a kN

m

h5
h4

+0,8

qh ( đ ) = n.W0 .ch ( đ ) .k

-0.6

ce1
α

-0.6

M

-0.6
-0.6
-0.6

+0,3
-0.3

Dấu (+) trong Wh

-0.5

-0.4

h3

D

h1 h2

mỗi m thẳng đứng:
2

H

- Tải trọng gió tác dụng lên

Hướng gió

Wh

Dấu (+) trong Wđ

Dấu (-) trong Wđ

Dấu (-) trong Wh

-0,6

Mm

)
W®

Sơ đồ xác định hệ số khí động trên mái

Wh

Wh ( đ ) = n.W0 .a.ktb .∑ ci hi ( kN )

H

 Tải trọng gió tác dụng trên mái
q®

qh
Mm
L

L

k + kM
ktb = D
A
B
C
2
Sơ đồ tính toán tải trọng gió

q – áp lực gió tính toán (kN/m2)
W0 – áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng gió (kN/m2)

c – hệ số khí động
k – hệ số thay đổi áp lực gió theo độ cao
n – hệ số vượt tải = 1,2

L

D


2. Sự làm việc của khung ngang- Các khung ngang trong cùng 1 khối nhiệt độ được liên kết với nhau bằng hệ mái, hệ giằng dọc đầu

cột, dầm cầu trục, tạo thành 1 khối khung không gian
- Tĩnh tải và tải trọng gió phần bố đều cho toàn nhà  các khung ngang chịu lực, làm viecj như nhau

 Có thể tách ra từng khung ngang riêng biệt để tính toán
- Tải trọng cầu trục không tác dụng đồng đều lên toàn bộ các khung  khung trực tiếp chịu tải trọng

sẽ bị biến dạng
- Nhờ các liên kết mà các khung bên cạnh cản trở biến dạng và chịu bớt tải trong

 Đó là sự làm việc của khối khung
 Hệ số tính toán Ckg (SGK)
Những TH cho phép lấy Ckg = 1:
+ Tính khung với tĩnh tải và gió
+ Tính khung với tải trọng cầu trục khi số nhịp nhà ≥ 3

3. Xác định nội lực
3.1. Các giả thuyết tính toán
- Coi cột ngàm với móng tại mặt móng
- Coi xà ngang có EJ = h và liên kết khớp với đầu cột
- Tách thành từng khung độc lập để tính có kể đến C kg

3.2. Sơ đồ tính tổng quát
3.3. Tính khung khi được phép bỏ qua chuyển vị đầu cột (khi chuyển vị đầu cột của cả hệ là bé)
- Khi tính khung với tĩnh tải
- Khi tính khung với tải trọng cầu trục với số nhịp ≥

 Chuyển vị đầu cột của cả hệ y 0

3
Tính khung được đưa về tính cột trực tiếp chịu tải trọng