Sơ Đồ Xác Định Trục Trung Hòa Không Bọc Bêtông

Giả sử trục trung hòa nằm trong phần sàn bêtông, gọi hu là khoảng cách từ trục trung hòa đến mặt trên của sàn bêtông, ta xác định được hu từ phương

trình cân bằng lực ∑ FH  0

hay

F  T

với F và T lần lượt là tổng lực nén và

lực kéo trên tiết diện liên hợp.

1200

fc /



120

M,fi,c

300

150

Hình 3.13: Sơ đồ xác định trục trung hòa không bọc bêtông

Thời gian để đạt đến nhiệt độ tới hạn được xác định theo công thức:

0,6

t  0,54.  50. Am   30 (phút)

Trong đó:

crit

 

 V 

Am : là chu vi bị đốt nóng đối với tiết diện lộ hoàn toàn trong lửa thì

Am  2h  4b  2ew  2  300  4 150  2  7,1/1000  1,18

(m)

V : là diện tích tiết diện ngang, với tiết diện lộ hoàn toàn trong lửa thì

V  h e  2be

 300  2 10,7 7,1  2 150 10,7/106  5,19.103

(m2)

w w f

 Am / V

 1,18 / 5,19.103  229 (m-1)

  A

0,6 

  t / 0,54. m 

  50



crit



 V  

crit

 30

0,54  2290.6

 50  1496 (0C)

Tra bảng ta có

kmax,crit 

fa max,cr  0

ay ,20o C

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 113 trang tài liệu này.

 Dầm không đủ khả năng chịu lửa trong thời gian 30 phút

	Diamond 2012.a.0 for SAFIR
		FILE: PROFILE4
		NODES: 128
		ELEMENTS: 90
		NODES PLOT
		SOLIDS PLOT
		STEELEC3
		STEELEC2
		SILCONC_EN
Y
X	Z

1 1 1 1

Hình 3.14: 1/2 Tiết diện dầm trong phần mềm SAFIR

	Diamond 2012.a.0 for SAFIR
		FILE: PROFILE4
		NODES: 128
		ELEMENTS: 90
		NODES PLOT
		SOLIDS PLOT
		FRONTIERS PLOT
		TEMPERATURE PLOT
		TIME: 1800 sec
		832.30
		731.03
		629.75
		528.48
		427.20
		325.93
		224.65
Y		123.38 22.10
X	Z

1 1 1

1 1 1 1 1

Hình 3.15: Nhiệt độ của dầm không bọc bêtông sau 30 phút

																				Diamond 2012.a.0 for SAFIR
																					FILE: 04Nue1_L0
																					NODES: 21
																					BEAMS: 10
																					TRUSSES: 0
																					SHELLS: 0
																					SOILS: 0
																					SOLIDS: 0
																					NODES PLOT
F0 1 F0	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21 F0	BEAMS PLOT IMPOSED DOF PLOT Structure Not Displaced selected
																					Beam Element
Y
Z	X

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
17	18	19	20	21	22	23	24	25	26
33	34	35	36	37	38	39	40	41	42
49	50	51	52	53	54	55	56	57	58	59	60	61	62 6
65	66	67	68	69	70	71	72	73	74
87 88 89 90 9
9
9
9
9
1
1
1
1
1

Hình 3.16: Mô hình tính toán của dầm trong phần mềm SAFIR

		Diamond 2012.a.0 for SAFIR
		11 12 13 14 1156	FILE: PROFILE4 NODES: 128
		27 28 29 30 3312	ELEMENTS: 90
		43 44 45 46 4478
		634	NODES PLOT
		7851 7862 7873 7884 78889951062	SOLIDS PLOT
		934
		956
		978
		1900
		10012
		10034
		10056
		10078
Y		10190
X	Z	111117111128111139111240111112125162

Hình 3.17: Chia nút của dầm không bọc bêtông trong SAFIR

1200

1000

800

600

400

200

Node 20

Node 74

Node 100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 90

Time (min)

Nhiệt độ (oC)

Hình 3.18: Nhiệt độ một số điểm của tiết diện dầm không bọc bêtông Bảng 3.2: Khả năng chịu lực của dầm tính bằng SAFIR với cấp bêtông là C20 theo EC2

Cấp bền chịu lửa

R0	R30	R60	R90
Giá trị M (kNm)	310	35,1	16,86	12,28
So sánh với M0	100%	11,32%	5,43%	3,96%

Bảng 3.3: Khả năng chịu lực của dầm tính bằng SAFIR với cấp bêtông là C30 theo EC2

Cấp bền chịu lửa

R0	R30	R60	R90
Giá trị M (kNm)	310	36,1	17,16	12,7
So sánh với M0	100%	11,64%	5,53%	4,09%

Bảng 3.4: Khả năng chịu lực của dầm tính bằng SAFIR với cấp bêtông là C50 theo EC2

Cấp bền chịu lửa

R0	R30	R60	R90
Giá trị M (kNm)	340	35,8	17,1	12,8
So sánh với M0	100%	10,52%	5,03%	3,76%

120

100

Time (min)

SAFIR SIMPLE

Mfi (kNm)

Mfi/M0 (%)

Hình 3.19: So sánh tốc độ giảm mômen của dầm không bọc bêtông

400

300

200

100

Time (min)

C20

C30 C50

Hình 3.20: Giá trị mômen của dầm khi thay đổi mác bêtông

Nhận xét: Dầm không bọc bêtông có khả năng chịu lửa rất thấp. Kết quả tính theo hai phương pháp không chênh lệch nhiều và nếu công nhận phương pháp tiên tiến gần với thực tế ứng xử của kết cấu thì phương pháp đơn giản thiên về an toàn.

B: Bài toán dầm liên hợp bọc bêtông

Bài toán: Tính khả năng chịu lực của dầm liên hợp thép bêtông nhịp 4,9m, gối tựa đơn, kích thước như sau (dầm thép IPE300, bản sàn dày 120mm, rộng 1200mm, phần bụng dầm được bọc bêtông cốt cốt 420) sau khi chịu cháy 30 phút. Biết vật liệu thép S235.

120

1200

300

120

10,7

278,6

7,1

10,7

50 50

150

Hình 3.21: Tiết diện dầm thép liên hợp có bọc bêtông cốt thép

Tính theo tiêu chuẩn Eurocode 4:

*Xác định khả năng chịu lực của dầm ở điều kiện thường

Giả sử trục trung hòa nằm trong bản bêtông. Bỏ qua phần bêtông chịu kéo, gọi x là khoảng cách từ trục trung hòa đến mặt trên của sàn bêtông.

1200

120

Nc -

300

278,6

10,7

5,35 5,35

Na Ns2

Ns1

10,7

120

50 50

150

Hình 3.22: Biểu đồ ứng suất của dầm liên hợp bọc bêtông

Tổng lực nén bằng lực nén trong tiết diện bêtông:

F   N

 0,85 fc

/  c

.beff

.x  0,85  20.103 / 1,51,2x

F   13600x (kN)

Tổng lực kéo bằng lực kéo trong tiết diện dầm thép và của thanh thép:

F   N

 NS

  fa

/  a

.Aa

  fsk

/  s

.As

Na 

2,35.105

3,25.105

 178,9  7,1  2 10,7 150106  1220 (kN)



 4  3,14  202 

Ns 

1,15

 



 106  355 (kN)

4 

 F   1220  355  1575 (kN)  x 

Mômen có thể chịu được của dầm là:

1575

13600

.103  115,75  120 (mm)

M   1575  0,5 115,75 103  91,1(kNm)

M   1220  0,5  300  120 115.75103  188 (kNm)

  0,5  355  300 10,7  80  120 115.75103  37,9 (kNm)

s 2

  0,5  355  300 10,7 120  120 115.75103  30,8 (kNm)

 M  30,8  37,9  188  91,1  348 (kNm)

1. Xác định tiết diện tính toán của dầm liên hợp trong điều kiện chịu lửa

a. Tấm sàn bêtông:

eff

+ Chiều rộng tính toán của bản sàn: b  1200 (mm)

+ Chiều dày tính toán:

h*  h  h

 120 10  110 (mm)

c, fi

hc , fi

 10 (mm) ( Tra bảng theo cấp bền R30)

+ Cường độ tính toán:

f o /   20.10 /1  20.10

3 3

c, 20 C M , fi ,c

(kN/m2)

b. Bản cánh trên của tiết diện dầm thép:

+ Chiều rộng tính toán:

b  f

 b  bc

10,7 150 150

ả

   5,35 (mm) tra b ng theo R30

fi 2 2 2 2

 b1  b  2bfi  150  2  5,35  139,3 (mm)

+ Chiều dày tính toán:

e1  ef

 10,7 (mm)

+ Cường độ tính toán:

3 3

f o /   235.10 /1  235.10

ay , 20 C M , fi ,a

(kN/m2)

c. Bản cánh dưới của tiết diện dầm thép:

+ Chiều rộng tính toán: b2  b  150

(mm)

+ Chiều dày tính toán:

e2  e f

 10,7 (mm)

+ Cường độ tính toán:

ka . f o /  M , fi ,a

(kN/m2)

ay ,20 C

Tra bảng theo cấp bền R30 ta được:

 84 h 

ka  1,12  b



22b

  0,018e f

 0,7

 c c 

k  1,12  84  300   0,018 10,7  0,7 0,58





a  150 22 150 

3 3

ay , 20 C

 ka . f o /  M , fi ,a  0,58 235.10 / 0,9  152.10

d. Bản bụng của tiết diện dầm thép

+ Chiều cao tính toán:

(kN/m2)

Do h  300  2 

Chiều cao của phần bản bụng phía dưới chịu sự thay đổi

b 150

của nhiệt độ h  a1  a2ew  h

bc bc h

l ,min

Tra bảng theo R30 ta có:

a1  3600 ;

a2  0 ;

hl ,min  20

Thay số vào ta có:

h  3600 

l 150

0  7,1

150  300

 24  hl ,min

 20 (mm)

 Chiều cao phần bản bụng phía trên không chịu ảnh hưởng của nhiệt độ:

h  h  2e

 h

 300  2 10,7 24  254,6 (mm)