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 /
hu
F
-
T
yT
+
120
M,fi,c
300
yF
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)
a
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 5,19.103
(m2)
w w f
Am / V
1,18 / 5,19.103 229 (m-1)
A
0,6
t / 0,54. m
a
50
crit
V
crit
30
0,54 2290.6
50 1496 (0C)
Tra bảng ta có
kmax,crit
fa max,cr 0
f
fa max,cr 0
ay ,20o C
Có thể bạn quan tâm!
- Tiết Diện Và Cường Độ Tính Toán Chịu Mômen Âm Trong Điều Kiện Chịu Lửa Của Dầm Liên Hợp Bọc Một Phần Bêtông [13]
- Cách Xác Định Chiều Dài Tính Toán Của Cột [13] (A): Vị Trí Của Cấu Kiện Cột Chịu Lửa Trong Sơ Đồ Khung (B): Biến Dạng Của Cột Trong Điều Kiện
- Sơ Đồ Tính Toán Của Bản Sàn Ở Điều Kiện Cháy
- Tiết Diện Tính Toán Của Dầm Liên Hợp Trong Điều Kiện Chịu Lửa
- Phương pháp tính toán khả năng chịu lực của kết cấu liên hợp thép - bêtông trong điều kiện cháy - 12
- Phương pháp tính toán khả năng chịu lực của kết cấu liên hợp thép - bêtông trong điều kiện cháy - 13
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
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
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
1
1
1
11
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
0
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
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
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
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
80
60
40
20
0
0
30
60
90
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
0
0
30
60
90
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 420) sau khi chịu cháy 30 phút. Biết vật liệu thép S235.
120
1200
300
120
80
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
x
Nc -
300
278,6
10,7
5,35 5,35
+
Na Ns2
Ns1
10,7
120
80
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:
H
c
F N
0,85 fc
/ c
.beff
.x 0,85 20.103 / 1,51,2x
H
F 13600x (kN)
Tổng lực kéo bằng lực kéo trong tiết diện dầm thép và của thanh thép:
H
a
F N
NS
fa
/ a
.Aa
fsk
/ s
.As
Na
2,35.105
1
3,25.105
178,9 7,1 2 10,7 150106 1220 (kN)
4 3,14 202
Ns
1,15
106 355 (kN)
4
H
F 1220 355 1575 (kN) x
Mômen có thể chịu được của dầm là:
1575
13600
.103 115,75 120 (mm)
M 1575 0,5 115,75 103 91,1(kNm)
a
M 1220 0,5 300 120 115.75103 188 (kNm)
M
s1
0,5 355 300 10,7 80 120 115.75103 37,9 (kNm)
M
s 2
0,5 355 300 10,7 120 120 115.75103 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:
e
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
l
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)
l
Chiều cao phần bản bụng phía trên không chịu ảnh hưởng của nhiệt độ:
h
f
h h 2e
h
300 2 10,7 24 254,6 (mm)