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 /

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  5,19.103

(m2)

w w f


Am / V

 1,18 / 5,19.103  229 (m-1)

  A

0,6 

  t / 0,54. m 

a

  50

crit

 V  

crit

 30

0,54  2290.6

 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!

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

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

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 420) 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 5

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 8

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 9

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 / 1,51,2x


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 150106  1220 (kN)


 4  3,14  202 

Ns 

1,15

 

 106  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 103  91,1(kNm)

a

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


M

s1

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

M

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:


e

b  f

b bc

10,7 150 150

   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)

Xem toàn bộ nội dung bài viết ᛨ

..... Xem trang tiếp theo?
⇦ Trang trước - Trang tiếp theo ⇨

Ngày đăng: 28/05/2022