Chương 5 cầu THANG BTCT

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 toán cầu thang
5.3.1. Lựa chọn phương án kết cấu cầu thang
5.3.2. Mặt bằng kết cấu
5.3.3. Tính toán các bộ phận cầu thang dốc 2 đợt có cốn
a) Tính toán bản thang
b) Tính toán bản chiếu nghỉ, bản chiếu tới
c) Tính toán cốn thang
d) Tính toán dầm chiếu nghỉ, chiếu tới
5.3.3. Tính toán các loại cầu thang khác
1


5.1.

Khái niệm chung

5.1.1. Khái niệm: Cầu thang là một bộ phận kết cấu của công trình đảm bảo giao thông giữa các
tầng trong điều kiện thông thường cũng như khi có sự cố cháy nổ, hoặc báo động.
5.1.2. Phân loại cầu thang
a) Theo mặt bằng:
 Cầu thang dốc 1 đợt, hai đợt, ba đợt
 Cầu thang xoắn ốc
b) Theo sơ đồ kết cấu
 Cầu thang có cốn.

 Cầu thang không cốn. (Bản chịu lực).
 Cầu thang có dầm xương cá.
 Cầu thang có bậc công xon.

2


Cầu thang 2 đợt

3


Cầu thang ba đợt

4


Cầu thang xoắn ốc
5


Cầu thang có bậc dạng xương cá

Cầu thang có bậc dạng conson
6


5.2. Đặc điểm cấu tạo
 Các bộ phận cơ bản của cầu thang
 Bản thang (BT)

 Bản chiếu nghỉ (BCN)
 Bản chiếu tới (BCT)
 Cốn thang (C1, CT1)
 Các dầm thang (DCN1,2; DCT)
Mặt bằng cầu thang dốc 2 đợt có cốn

Một số loại cầu thang

7




Yêu cầu khi thiết kế các bộ phận cầu thang:
 Vị trí phải được bố trí đủ và thuận lợi cho việc đi lại cũng như đáp ứng các yêu cầu của tiêu
chuẩn thiết kế kiến trúc.
 Cầu thang cần có khả năng chống cháy cao, thi công dễ dàng, thuận lợi và đảm bảo yêu cầu
về thẩm mỹ.
 Bề rộng và độ dốc bản thang đảm bảo yêu cầu đi lại theo TC thiết kế, phụ thuộc công năng
công 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 về kết cấu
 Kết cấu phải đủ khả năng chịu lực và có độ bền vững, chống rung động trong mọi trường
hợp tải trọng có thể xảy ra.
 Chiều dày bản thang hb≥8cm. Bản thang kê lên tường sâu tối thiểu 110mm.
 Cốn thang thường có chiều rộng 715 cm

8


Bảng chọn Kích thước bậc thang phụ thuộc công năng công trình
Nhà ở

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

9


5.3. Tính toán cầu thang
Trình tự công việc:
 Lựa chọn phương án kết cấu cho cầu thang
 Xác định các bộ phận kết cấu
 Lập mặt bằng kết cấu
 Tính toán các bộ phận cầu thang.
5.3.1. Lựa chọn phương án kết cấu cầu thang
Căn cứ vào hồ sơ chi tiết kiến trúc lựa chọn phương án kết cấu cho cầu thang: Thang dốc một
đợt, hai đợt hay ba đợt, có cốn hay không có cốn… hoặc các loại cầu thang đặc biệt khác.

10


5.3.2. Lập Mặt bằng kết cấu cầu thang
 Sau khi lựa chọn phương án kết cấu cho cầu thang cần thể hiện phương án kết cấu đã chọn
qua mặt bằng kết cấu cầu thang.

Mặt bằng KC cầu thang 2 đợt có cốn

Mặt bằng KC cầu thang 3 đợt có cốn

11


5.3.3. Tính toán các bộ phận cầu thang dốc 2 đợt có cốn
a) Tính toán bản thang
 Sơ đồ tính:
 Tùy theo liên kết ở các cạnh của bản thang (liên kết
với tường, cốn hay dầm thang hoặc cạnh tự do) để
mô hình hóa liên kết là ngàm hay khớp hoặc cạnh
tự do (Thường chọn là liên kết khớp vì bản thang là
bản đơn)
 Tùy theo tỉ lệ kích thước các cạnh bản
*

l
l
(trong đó l *=
) chọn sơ đồ tính
l
cos
2

2

2

1

là bản loại dầm hay bản kê 4 cạnh

12


Ví dụ cho bản thang của cầu thang dốc 2 đợt có cốn thang, cạnh bản liên kết với tường gạch, cốn
*

l
 2.
thang, dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới, có
l
2

1

*

l
 2,
 Chọn sơ đồ tính: Có thể coi các cạnh bản có liên kết khớp, tỉ lệ cạnh dài/cạnh ngắn =
l
2

1

bản làm việc như bản dầm, do vậy có thể cắt dải bản rộng 1 m theo phương cạnh ngắn tính
như dầm đơn giản, sơ đồ tính bản thang như sau:
hb

q * (kN/m)

l tt

Sơ đồ tính bản thang

13


 Tải trọng tác dụng lên bản thang gồm:
 Bậc xây, lát bậc: Tính trọng lượng bậc/1m dài bản thang (kG/m)
gb=n.γ.(Trọng lượng 1 bậc) x (số lượng bậc/1m dài)

gb  n. .

(bb .hb ) 1
(bb .hb )
 n. .
2 c
2 bb2  hb2

 Bản thang
 Vữa trát
 Hoạt tải

 Tổng tải trọng này là q (kN/m2) tác dụng phương
thẳng đứng sẽ được phân tích thành 2 thành phần
vuông với trục cốn thang q* và song song với trục cốn
thang. Thành phần vuông góc với mặt phẳng bản thang
gây ra mô men Mx.

q*= q.cos.1m (kN/m)

14


 Nội lực: Tính toán như đối với bản kê hoặc bản dầm (đã giới thiệu trong BT phần 1) theo sơ
đồ tính tương ứng.
 Tính toán cốt thép: Từ nội lực tìm được, tính toán cốt thép cho 1 m bề rộng bản.
 Cấu tạo cốt thép: Tương ứng với bản kê hoặc bản dầm có cấu tạo thích hợp.

Cấu tạo cốt thép bản thang
15


b) Tính toán bản chiếu nghỉ, bản chiếu tới
 Bản chiếu nghỉ, chiếu tới được liên kết trên 4 cạnh với tường, dầm chiếu nghỉ hoặc dầm chiếu
tới. Việc tính toán tương tự bản sàn phẳng.
c) Tính toán cốn thang
 Sơ đồ tính: Cốn thang kê hai đầu lên dầm chiếu nghỉ và
dầm chiếu tới, có thể quan niệm như dầm đơn giản gối
khớp 2 đầu.
q2

 Tải trọng tác dụng vào cốn gồm:
 Tải bản thang truyền vào

q

q1
l tt

 Lan can, tay vịn
 Trọng lượng bản thân

 Tổng tải trọng này là q (kN/m) tác dụng theo phương
thẳng đứng sẽ được phân tích thành 2 thành phần vuông với trục cốn thang q1 và song song với
trục cốn thang q2
q1= q.cos (kN/m)
16


q2= q.sin (kN/m)
 Nội lực: Tính toán như đối với dầm đơn giản chịu tải trọng q1. Thành phần q2 gây lực dọc cho
cốn thang có thể bỏ qua.
 Tính toán cốt thép dọc và cốt đai: như dối với cấu kiện chịu uốn
 Cấu tạo cốt thép: Nếu bề rộng cốn thang < 15cm có thể cấu tạo đai 1 nhánh.
d) Tính toán dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới
 Dầm chiếu nghỉ và chiếu tới có thể kê hai đầu lên tường hoặc liên kết với cột.
 Sơ đồ tính: Tùy theo liên kết 2 đầu dầm là 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 2 đầu là khớp hoặc
ngàm.
P

 Tải trọng tác dụng vào dầm:

P (kN)

1

 Trọng bản thân dầm là tải trọng phân bố đều: q1d

 Tải trọng do bản chiếu tới hoặc chiếu nghỉ truyền
vào: tải trọng phân bố hình thang q2d
 Tải trọng do cốn thang truyền vào: Tải trọng tập trung P
17

q (kN/m)
2
q (kN/m)

l tt


 Trường hợp bản thang là loại bản kê 4 cạnh còn có tải trọng do bản thang truyền vào.
 Chú ý:
- Tải trọng phân bố dạng hình thang, tam giác có thể quy đổi tương đương về dạng phân
bố đều.
- Tải trọng tập trung do 2 cốn nếu có điểm đặt cách nhau < 1/10 nhịp dầm có thể quy về 1
tải trọng đặt giữa dầm để tính nội lực.
 Nội lực: Tính toán mô men và lực cắt trong dầm.
 Tính toán cốt thép: tính toán cốt dọc, cốt đai và cốt treo tại vị trí cốn thang kê lên.
 Cấu tạo cốt thép: Theo sơ đồ tính toán.

18


5.3.4. Tính toán các loại cầu thang khác
 Sơ đồ tính: Đối với các cầu thang dốc 1 đợt, 3 đợt các nội dung tính toán cũng như trên. Quan
trọng nhất là lựa chọn được phương án kết cấu thỏa mãn các yêu cầu kiến trúc và có sơ đồ
tính toán mạch lạc, phương án thuận lợi cho thi công, xây dựng được mặt bằng kết cấu với
quan niệm tính toán rõ ràng, gần với sự làm việc thực của cầu thang.

 Ví dụ: Thiết kế thang 3 đợt có kiến trúc như sau:

19


Hai phương án kết
cấu có thể đưa ra:

 Phương án a) Sử dụng dầm chiếu nghỉ gẫy
khúc có dạng chữ Z. Cốn thang kê lên DCN
và DCT.
 Phương án b) Sử dụng 2 cốn thang gẫy khúc
đỡ cốn thang thứ 3.

 Việc lựa chọn phương án phụ thuộc yêu cầu kiến trúc, các kích thước cụ thể. Trong ví dụ trên
nếu nhịp DCN nhỏ thì phương án a) là phù hợp hơn, nhưng nếu nhịp DCN khá lớn sẽ dẫn đến
kích thước tiết diện dầm này phải chọn tăng lên, ảnh hưởng đến thẩm mỹ của cầu thang, có
thể sử dụng phương án b) với 2 cốn thang CT-1 và CT-3 có nhịp nhỏ hơn đỡ cốn thang CT-2.
20


 Tính toán cầu thang xoắn:
 Bản thang dạng công - xôn ngàm vào 1 trụ ở trung tâm thì tách riêng tính toán từng bậc
thang.
 Bản thang xoắn liên tục dạng trụ có cốn thang thì việc tính toán có thể mô hình hóa bằng
phần mềm kết cấu hoặc 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 như sau:

22


23


24


25