Trong công trình kiến trúc cầu thang là phương tiện giao thông lên xuống giữa các mặt phẳng nằm ngang còn gọi là sàn nhà có độ cao khác nhau. Cầu thang được được cấu tạo gồm 2 bộ phận chính là chiếu nghỉ và thân thang. Các công trình kiến trúc nhiều tầng đều phải thiết kế đường giao thông lên xuống liên hệ giữa các tầng trong đó gồm: Cầu thang thường, thang máy, thang tự chuyển, đường dốc .v.v.
- Đường dốc: giới hạn độ dốc từ 0 –20o. Độ dốc từ 1:8 trở xuống làm đường dốc thoải. Đường dốc thoải chiếm nhiều diện tích nên chỉ sử dụng ở một số công trình đặc biệt như bệnh viện, gara ôtô nhiều tầng.
- Cầu thang thường: Giới hạn độc dốc từ 20o – 45o. Thích hợp nhất là <=35o cho nhà công cộng, <= 40o cho nhà ở, <= 45o cho thoát người, <= 60o cho kỹ thuật, 70o – 90o dùng cho vệ sinh bể nước hoặc mái nhà.
- Cầu thang tự chuyển: Dùng ở những nơi có luồng người đi lại rất nhiều như của hàng bách hóa, nhà ga .v.v…
- Thang máy: Dùng cho các nhà cao tầng như nhà ở, nhà làm việc có có tầng cao trên 5 tầng nhằm giảm bớt hao phí năng lượng của người lên xuống cầu thang, tiết kiệm thời gian vận chuyển. Nhà cao tầng cần phải có thiết bị thang máy song bên cạnh đó vẫn phải thiết kế cầu thang thường. Thang máy và cầu thang tự chuyển thiết kế có thiết bị cơ khí phức tạp bảo quản sữa chữa tốn kém.
Yêu cầu khi thiết kế cầu thang
Khi thiết kế cầu thang cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Thẩm mỹ, sử dụng thuận tiện, độ dốc và chiều rộng vế thang phải thích hợp.
- Rẻ tiền, thi công dể dàng và nhanh chóng.
- Bảo đảm an toàn, có đầy đủ ánh sáng không trơn trượt.
- Chịu đựơc tải trọng khi vận chuyển những vật nặng và có khả năng chịu lửa lớn.
Phân loại cầu thang
Theo chức năng:
- Cầu thang chính: thường đặt ở các sảnh, các vị trí giao thông chính của nhà được sử dụng nhiều nhất.
- Cầu thang phụ: thường đặt ở vị trí phụ.
- Cầu thang phục vụ: dùng để vận chuyển đồ đạc thức ăn.
- Cầu thang phong cháy: dự phòng khi có sự cố hỏa hoạn xảy ra.
Theo vị trí
- Cầu thang trong nhà.
- Cầu thang ngoài nhà.
Theo hình dáng
Theo hình dáng có thể phân ra loại cầu thang một vế, cầu thang hai vế, cầu thang ba vế, bốn vế và các loại cầu thang có các hình dạng khác nhau như cong, tròn, xiên.
Theo kết cấu chịu lực
- Thân thang kiểu bản chịu lực: kết cấu của thân thang là một tấm bản phẳng đặt nghiêng, trên tạo bậc thang hình tam giác. Bậc thang hình tam giác dùng để đi lại thuận tiện không có tác dụng về kết cấu, ngược lại làm tăng thêm tải trọng tải trọng trên thân thang truyền theo hướng mũi tên đến gối tựa trên và dưới.
- Thân thang kiểu bản dầm chịu lực: hai bên thân thang có hai dầm nghiên được gọi là limông. Nếu một bên của thân thang dựa vào tường chịu lực thì chỉ cần một dầm. Trọng lượng của bản thông qua dàm nghiêng truyền tới gối tựa trên và dưới.
Theo vật liệu
- Cầu thang bê tông cốt thép;
- Cầu thang xây gạch đá;
- Cầu thang thép, gỗ.
Theo biện pháp thi công
- Cầu thang bê tông cốt thép toàn khối có độ cứng và ổn định cao, không bị hạn chế bởi chuẩn hóa ,hình thức đa dạng, thỏa mãn mọi yêu cầu thẩm mỹ của kiến trúc. Tuy nhiên cầu thang bê tông cốt thép toàn khối tốn cốp pha, tốc độ thi công và đưa vào sử dụng chậm.
- Cầu thang bê tông cốt thép lắp ghép gồm các cấu kiện đủ chịu lực thì mang đến vị trí lắp ghép. Có ưu điểm tốc độ thi công nhanh, đáp ứng được yêu cầu công nghiệp hóa xây dựng, tiết kiệm được ván khuôn, nâng cao chất lượng sản phẩm.
CÁC BỘ PHẬN CẤU TẠO CỦA CẦU THANG
Cấu tạo cầu thang gồm có hai bộ phận chính: thân thang và chiếu nghỉ hoặc chiếu tới
Thân thang
Thân thang tương tự là kết cấu nghiêng, trên có tạo bậc. Số bậc cầu thang không được liên tục quá 18 bậc cũng không được dưới 3 bậc trên một thân thang. Khi vượt quá 18 bậc cần thiết kế chiếu nghỉ.
Kết cấu thân thang có hai kiểu: bản và bản dầm.
Bậc thang có thể là hình chữ nhật , chữ L hoặc hình tam giác.
Để đảm bảo an toàn khi đi lại trên cầu thang, dọc thân thang và chiếu nghỉ, nơi tiếp giáp với khoảng không cần làm lan can. Cấu kiện ở bên trên lan can dùng để tựa hoặc vịn gọi là tay vịn. Với những thân thang rông trên 2,7m để phục vụ thoát an toàn cho nhiều người cần bổ sung thêm lan can trung gian.
Chiều rộng của thân thang
Tùy thuộc vị trí:
- Tay vịn hai bên : 0,6m/đơn vị;
- Tay vịn một bên, một bên tường : 0,7m/đơn vị;
- Tường ở hai bên : 0,8m/đơn vị
Tùy thuộc vào lưu lượng và số người sử dụng tính theo vị trí sau:
Thông thường đối với cầu thang trong nhà công cộng người ta tính trung bình chiều rộng của một đơn vị là 0,5-0,6m. Chiều rộng của thân thang trong các công trình kiến trúc công cộng cần căn cứ vào quy phạm, số tầng, lượng người đi lại để tính toán, thông thường rộng vào khoảng 1,4m – 2,0m.
Trong kiến trúc nhà ở, cầu thang giành cho một hộ sử dụng rộng 0,9m -1,0m, nhiều hộ sử dụng 1,1m.
Đối với thang leo chiều rộng thân thang khoảng 40-50cm.
Quan hệ giữa chiều cao và bề rộng của bậc thang
Độ dốc cầu thang quyết định bởi tỷ lệ chiều cao (h) và chiều rộng (b) của bậc thang. Chiều cao và chiều rộng của bậc thang có quan hệ mật thiết với chiều dài của bước đi. Bảng dưới đây đưa ra các chiều cao và các chiều rộng của bậc thang thường dùng.
Quan hệ giữa chiều cao h và chiều rộng b của bậc thang có thể biểu diễn bằng công thức : m = 2h + b. Với m = 590 ÷640 là chiều dài trung bình của bước đi.
Trong các công trình kiến trúc chiều cao bậc trong nhà thường dùng là 140 – 200mm và chiều rộng 320 – 220mm tương ứng với độ dốc 200 – 450 .
Chiều cao của bậc thang thích hợp có chiều cao h =150 – 180mm, chiều rộng 240 – 300mm tương ứng với độ dốc 260 – 330 .
Độ dốc cầu thang còn tương quan đến công năng của công trình
|
Phân loại |
Nhà ở | Trường học, Nhà làm việc | Hội trường Rạp hát | Bệnh viện |
Nhà trẻ |
| Phân loại |
156-175 |
140 – 160 |
130-150 |
100 |
120 – 150 |
| Phân loại (b) |
250-300 |
280 – 320 |
300-350 |
300 |
250-280 |
Đối với cầu thang đi lại ít người, có thể làm hơi dốc một ít.
h / b = 170 / 260 mm
h / b = 175 / 250 mm
Thậm chí h / b = 200 / 200 mm (tương đương 450)
Chiếu nghỉ
Chiếu nghỉ là bộ phận trung gian nối liền các thân thang, là nơi dùng để nghỉ chân và thay đổi hướng đi
Chiều rộng của chiếu nghỉ không được nhỏ hơn chiều rộng của thân thang, đồng thời cần đảm bảo vận chuyển các đồ dùng lớn được dễ dàng.
Kết cấu của chiếu nghỉ tương tự như một sàn, có hình thức bản dầm. Dầm này là gối tựa của chiếu nghỉ tương tự như một sàn, cũng là gối tựa của thân thang. Các bộ phận của chiếu nghỉ có thể kê lên tường chịu lực hoặc cột dầm.
Đối với cầu thang dùng chủ yếu cho thoát người, ở chỗ chiếu nghỉ không được thiết kế các bậc hình rẻ quạt.
Kích thước chiếu nghỉ
Để bảo đảm đi lại thuận tiện và không bị ứ đọng người, chiều rộng của chiếu nghỉ ≥ chiều rộng thân thang. Đối với cầu thang một vế để tránh hiện tượng dẫm chân vì lỡ bước thì chiều rộng của chiếu nghỉ > 3 lần chiều rộng bậc thang hoặc chiều rộng thân thang có thể được tính theo công thức:
L = n ( 2h + b) + b. ( n là số bước tại chiếu nghỉ )
Chú ý: tại chiếu tới có chừa khảng cách điều hòa có tác dụng để người đi lại ở khu cầu thang và hành lang không chạm nhau. Khoảng cách điều hòa được tính từ mép ngoài của bức tường cho đến mép đầu tiên của bậc thang.
Nếu chiều rộng thân thang ≤ 1200 thì khoảng các điều hòa ≥ 300. Nếu chiều rộng bản thang ≥ 1200 thì khoảng các điều hòa ≥ 600.
CẤU TẠO CHI TIẾT CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU THANG
Cấu tạo mặt bậc cầu thang
Yêu cầu của mặt bậc cầu thang: Chịu được mài mòn và không được trơn. Mặt bậc láng vữa xi măng mác 50-75 dày 20mm, hay trát vữa granito hoặc lát gạch hoa, đá cẩm thạch, thảm cao su, chất dẻo.. .. để chống trượt, trên mặt bậc nên làm gờ bằng vật liệu ít bị mài mòn hoặc tạo rãnh chống trơn bằng kim loại.
Mặt bậc thang nên có gờ tròn nhô ra 1 ít hay thành đứng làm nghiêng được vét tròn bên trên để mở rộng mặt bậc, tạo mỹ quan, tránh được sứt mẻ khi sử dụng.
Cấu tạo lan can cầu thang
Chia làm 2 loại: lan can rỗng và lan can đặc
Lan can đặc: thông thường làm bằng bê tông dày 50-100 mm, có thể lằm bằng gạch trát vữa xi măng với các trụ nhỏ và giằng bê tông cốt thép lẫn trong tường lan can.
Lan can rỗng: Thường làm bằng gỗ, kim loại, dùng thép tròn, thép dẹp, thép vuông hoặc thép ống. Lan can loại này thoáng an toàn với các khoảng trống không được >15 cm.
Lan can kim loại bằng cách để hốc sâu chèn vữa xi măng hoặc chừa sắt thép khi đỗ dầm Li mông
Cấu tạo tay vịn cầu thang
Tay vịn cầu thang thường làm bằng gỗ cứng, bằng ống kim loại như đồng hay thép không gỉ, bằng bê tông cốt thép có trát vữa xi măng hoặc vữa granitô. Tất cả vật liệu này cần đảm bảo nhẵn, không bám bụi nhiều. Liên kết tay vị cầu thang có thể bằng đinh, đinh vít, hàn hoặc liên kết toàn khối.
Chiều cao lan can tay vịn
Chiều cao lan can có quan hệ tới độ dốc của cầu thang, cầu thang dốc ít thì yêu cầu lan can cao và ngược lại cầu thang dốc nhiều thì lan can thấp hơn. Thông thường chiều cao lan can tính từ tâm tâm mặt bậc thang trở lên là 0,8m -1,0m trung bình lấy 0.9m đối với người lớn và 0,65m đối với trẻ em.
Khoảng cách đi lọt (khoảng thoát đầu)
Độ cao thông thủy cầu thang cần đảm bảo cho người đi lại bình thường >1,80m
Xử lý cao thấp chỗ ngoặt lan can cầu thang hai thân
Thông thường đối với cầu thang hai vế hay nhiều vế thì đường trục lan can tay vịn được đặt song với dầm thân thang.
Cách xử lý:
Uốn cong tay vịn, giảm chiều sâu, giải pháp này lợi không gian, nhưng gia công khó.
Mở rộng chiếu nghỉ hoặc bế trí bậc so le ở chiếu nghỉ.
Không làm song song với dầm thang giải pháp này chỉ dùng cho các cầu thang phụ.
Vị trí và số lượng cầu thang
Trong kiến trúc vị trí cầu thang không những thỏa mãn yêu cầu sử dụng mà còn làm tăng thêm mỹ quan của công trình.
Vị trí cầu thang căn cứ vào mặt bằng, tính chất công trình, tính toán lượng người qua lại mà quyết định.
Đối với nhà ở hai tầng 1,0m chiều rộng cho 125người
Đối với nhà ở ba tầng trở lên 1,0m chiều rộng cho 100 người
Số lượng cầu thang quyết định bởi: công dụng, số tầng, diện tích, số người và yêu cầu phòng hỏa.
Sự liên tục giữa các hành lang và các buồng cầu thang rất cần thiết và cần bố trí để dể nhận thấy rõ trong công trình.
Công trình kiến trúc có chiều dài 10m thì cầu thang có thể dặt ở góc nào tùy ý.
Công trình kiến trúc dài 12m – 30m thì cầu thang nên đặt trung tâm hoặc trục giữa của nhà.
Công trình kiến trúc dài 30m phải dùng 2 hay nhiều cầu thang đặt ở vị trí nhìn thấy dể dàng từ hành lang ở các tầng lầu và từ bên ngoài.
Khoảng cách giữa các buồng cầu thang từ 40- 50m tùy thuộc vào bề dày của công trình kiến trúc và khoảng cách đi đến cầu thang gần nhất từ bất cứ chỗ nào trong tòa nhà không quá 25m.
Công trình kiến trúc có hợp khối bởi nhiều nhánh thì vị trí buồng cầu thang nên đặt tại các góc trong hay góc ngoài và tại giao điểm của các hành lang.
HÌNH THỨC CHỊU LỰC CỦA THÂN THANG TRONG CẦU THANG BÊ TÔNG CỐT THÉP
Cầu thang bê tông cốt thép có tính ưu việt là chịu lửa cao, bền lâu. Do đó cầu thang trong các nhà dân dụng và công cộng thường làm BTCT. Cầu thang bê tông cốt thép có hai loại: cầu thang bê tông cốt thép toàn khối và cầu thang bê tông cốt thép lắp ghép.
Cầu thang bê tông cốt thép toàn khối không bị hạn chế bởi điều kiện tiêu chuẩn hóa, hình thức có thể thiết kế tùy ý , nhưng tốc độ thi công chậm, tốn nhiều ván khuôn.
Các hình thức chịu lực của thân thang trong cầu thang bê tông cốt thép
Kết cấu câu thang bê tông cốt thép toàn khối có hai loại thân thang kiểu bản và thân thang kiểu bản dầm.
Thân thang kiểu bản: Thân thang là một bản phẳng, bản chịu toàn bộ tải trọng tác dụng lên cầu thang, bản tự lên tường hoặc tự trên dầm đỡ chiếu nghỉ và chiếu tới, hình thức kết cấu này thích hợp nhịp cầu thang nhỏ: 4,5m và hẹp 1,5m, chịu tải trọng tương đối nhỏ.
Thân thang kiểu bản dầm: kết cấu chịu lực có hai phần :bản và dầm nghiêng( dầm li mông). Cũng có thể cấu tạo bản và bậc thang thành một khối, lúc này bậc thang giống như một dầm nhỏ tự trên dầm nghiêng, dầm nghiêng tự trên dầm chiếu nghỉ.
Quan hệ giữa bản, bậc và dầm nghiêng có mấy trường hợp sau:
Bản, bậc ở phía trên dầm, về phương diện chịu lực kết cấu hợp lý nhưng dầm lộ xuống phía dưới nhiều.
Bản, bậc ở phía trên dầm, như vậy trần phẳng, đẹp, dễ làm vệ sinh.
Bản bậc ở giữa dầm: Tùy tình hình cụ thể mỗi thân thang có thể bố trí một dàm chịu bản bậc: dầm chiu một đầu, đầu kia của bản bậc kê vào tường, hoặc theo kết cấu console một dầm hoặc hai dầm đặt ở giữa bản bậc.
