Tiết Diện Tính Toán Của Dầm Liên Hợp Trong Điều Kiện Chịu Lửa

+ Chiều dày tính toán:

+ Cường độ tính toán:

ew  7,1(mm)

Phần bản bụng phía trên:

f o /   235.10 / 0,9  261,11.10

3 3

ay , 20 C M , fi ,a

(kN/m2)

Phần bản bụng phía dưới, cường độ tính toán thay đổi tuyển tính từ

3 3 2

ay , 20 C M , fi ,a

3 3

f o /   235.10 / 0,9  261,11.10 (kN/m )

đến

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

(kN/m2)

ay , 20 C

e. Phần cốt thép trong bêtông:

+ Diện tích cốt thép tính toán:

Ar  4 

3,14  202

 1256 (mm2)

+ Cường độ tính toán:

kr . f

ry ,20o C

/  M , fi ,r với

kt ,min

 kr

 ua3  a4 a

 kt ,max

Am /V

Am : là chu vi bị đốt nóng đối với tiết diện được bọc bêtông cốt thép thì

Am  2h  b  2  300 150  750 (mm)

V : là diện tích tiết diện ngang, với tiết diện được bảo vệ theo dạng hộp thì

V  hb  300 150  45.103

(mm2)  A

/V  750 / 45.103  0,017

(mm-1)

Tra bảng theo cấp độ bền R30 ta được:

a3  0,062 ;

a4  0,16 ;

a5  0,126 ;

kt ,min  0,1;

kt ,max  1;

Với u1  80 (mm); us1  50 (mm); ta được:

u1 1 1 1

 

 1 1 1

 

 23,11(mm);

u1 us1

bc  ew  us1

80 50

150  7,1  50

Am /V

k 1 ua3  a4 a

 23,11 0,062  0,16  0,126  1,55  k

t ,max  1

0,017

 kr 1 kt ,min  0,1  kr 1. fry , 20o C /  M , fi ,r  0,1 325.103 /1  32,5.103 (kN/m2) Với u2  120 (mm); us 2  50 (mm); ta được:

u2  1

1 1 1

 

 1 1 1

 

 25,58 (mm)

u2 us 2

bc  ew  us 2

120

50 150  7,1  50

k 2  ua3  a4 a

 25,58  0,062  0,16  0,126  1,70  k  1

Am /V

0,017

t ,max

3 3 2

ry,20 C

kr 2  kt ,min  0,1  kr 2. f o /  M , fi,r  0,1 325.10 /1  32,5.10 (kN/m )

120

1200

300

278,6

10,7

254,6

10 110

5,35 5,35

10,7

120

150

Hình 3.23: Tiết diện tính toán của dầm liên hợp trong điều kiện chịu lửa

2. Xác định trục trung hòa của tiết diện:

1200

120

Nc,h* -

300

254,6

Nf1

120

50 50

150

+ Nw,hh

Nr2

Nr1 Nw,hl2 Nw,hl1

Nf2

Hình 3.24: Sơ đồ xác định trục trung hòa

Giả sử trục trung hòa nằm trong phần sàn bêtông, gọi x là khoảng cách

từ trục trung hòa đến mặt trên của sàn bêtông, gọi F  và  lần lượt là tổng

lực kéo và lực nén trên tiết diện liên hợp.

Tổng lực nén bằng lực nén trong tiết diện bêtông:

F   N

c,h*

 0,85 f

c, 20o C

/  M , fi ,c

.beff

.x  0,85  20.103 /11,2.x

F   20400x (kN)

Vì bỏ qua phần bêtông chịu kéo nên tổng lực kéo bằng tổng lực kéo của tiết diện dầm thép và tiết diện cốt thép:

f 1

F   N

 N f 2

 Nw,hh

 Nw,hl1

 Nw,hl 2

 Nr1

 Nr 2

Lực kéo của bản cánh trên của dầm thép:

ay,20 C

N f 1  f o /  M , fi,a .b1.e1

3 6

N f 1  235.10 139,310,7 10  350,27 (kN)

Lực kéo của bản cánh dưới của dầm thép:

ay,20 C

N f 2  ka f o /  M , fi,a .b2 .e2

3 6

N f 2  152.10 150 10,7 10  243,49 (kN)

Lực kéo của bản bụng trên của dầm thép:

ay,20 C

Nw,hh  f o /  M , fi,a .hh .ew

3 6

Nw,hh  261,11.10  254,6  7,110  472 (kN)

Lực kéo của bản bụng dưới của dầm thép:

ay,20 C

Nw,hl1  ka f o /  M , fi,a .hl .ew

3 6

Nw,hl1  152.10  24  7,110

 25,84 (kN)

Nw,hl 2  fay,20o C  ka fay,20o C /  M , fi,a .hl .ew / 2

Nw,hl 2  261,11.103 152.103  24  7,1 0,5 106  9,32 (kN)

Lực kéo của phần cốt thép trong bêtông:

ry,20 C

Nr ,1  kr 1. f o /  M , fi,r .Ar1

3 6

Nr ,1  32,5.10  0,51256 10  20,4 (kN)

ry,20 C

Nr ,2  kr 2. f o /  M , fi,r .Ar 2

3 6

Nr ,2  32,5.10  0,51256 10  20,4 (kN)

 F   350,27  243,49  472  25,84  9,32  20,4  20,4  1141,75 (kN)

Do F   F 

nên

1141,75

x   0,056 (m)

 56 (mm)

H H 20400

3. Xác định mômen uốn của tiết diện dầm liên hợp trong điều kiện chịu lửa:

∑ M  M fi,Rd

 ∑ M   ∑ M 

∑ M 

 yc Nc,h*

Với

yc là khoảng cách từ trọng tâm vùng nén tới trục trung hòa:

y  0,5x  0,5  0,056  0,028 (m)  ∑ M   0,028 1141,75  31,95 (kNm)

∑ M 

 N f 1.y f 1  N f 2 .y f 2  Nw,hh .yw,hh  Nw,hl1.yhl1  Nw,hl 2 .yhl 2  Nr1.yr1  Nr 2 .yr 2

với

y f 1 ;

y f 2 ; yw,hh ; yw,hl1 ; yw,hl 2 ; yr1 ; yr 2 : lần lượt là khoảng cách từ trọng tâm

bản cánh trên, cánh dưới, bản bụng và phần cốt thép đến trục trung hòa

y f 1

 10,7 120  56  69,38 (mm)

y f 2  300 

10,7

120  56  358,68 (mm)

254,6

yw,hh  300 10,7  24 

120  56  202,03 (mm)

yw,hl1  300 10,7 

120  56  341,33 (mm)

yw,hl 2

 300 10,7  2  24 120  56  340,93 (mm)

yr1  300 10,7  80 120  56  273,33 (mm)

yr 2  300  10,7  120  120  56  233,33 (mm)

∑ M   350,27  69,38  243,49  358,68  472  202,03  25,85  341,33

 9,32  340,93  20,4  273,33  20,4  233,33

 229340 (kNmm)  229,340 (kNm)

∑ M   ∑ M   229,34  31,95  261,29 (kNm)

Bảng 3.5: Khả năng chịu lực của dầm với cấp bêtông C20/25 theo EC2

Cấp bền chịu lửa

R0	R30	R60	R90	R120
Giá trị M (kNm)	348	261,29	224,68	162,96	121,45
So sánh với M0	100%	75,11%	64,58%	46,84%	34,91%

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 113 trang tài liệu này.

Bảng 3.6: Khả năng chịu lực của dầm với cấp bêtông C40/50 theo EC2

Cấp bền chịu lửa

R0	R30	R60	R90	R120
Giá trị M (kNm)	393	277,26	238,39	170,23	125,62
So sánh với M0	100%	70,47%	60,59%	43,27%	31,92%

500

400

300

200

100

Time (min)

120

C20 C40 C50

Mfi (kNm)

Bảng 3.7: Khả năng chịu lực của dầm với cấp bêtông C50/60 theo EC2

Cấp bền chịu lửa

R0	R30	R60	R90	R120
Giá trị M (kNm)	403	280,46	241,13	171,69	126,45
So sánh với M0	100%	69,67%	59,90%	42,65%	31,41%

Hình 3.25: Mômen của dầm bọc bêtông với các loại mác bêtông

Tính bằng phần mềm SAFIR

	Diamond 2012.a.0 for SAFIR
		FILE: PROFILE4
		NODES: 232
		ELEMENTS: 190
		NODES PLOT
		SOLIDS PLOT
		STEELEC3
		STEELEC2
		SILCONC_EN
Y
X	Z

Hình 3.26: Mô hình dầm bọc bêtông trong phần mềm tính toán

	Diamond 2012.a.0 for SAFIR
		FILE: PROFILE4
		NODES: 232
		ELEMENTS: 190
		NODES PLOT
		SOLIDS PLOT
		FRONTIERS PLOT
		TEMPERATURE PLOT
		TIME: 1800 sec
		786.90
		691.26
		595.63
		499.99
		404.35
		308.71
		213.08
Y		117.44
		21.80
X	Z

1 1 1 11

Hình 3.27: Nhiệt độ của tiết diện dầm bọc bêtông sau 30 phút cháy

Y X

11 12 1314151167

28 29 3031323334

45 46 4748495501

62 63 6465666678

789963 889074 889815988296899307899899418529

100101 101201301410056

107108 10191101111123

114115 111611711811290

121122 121321421512267

128129 131031131213334

135136 131731831914401

142143 141441541614478

149150 151151251315545

156157 151851961016612

163164 161561661716689

170171 171271371417756

177178 17198108118823

184185 181681781818990

191192 191391491519967

198199 20200210220034

205206 202702802921101

222112296222122307 222122222148122222529231222630222123123741852

Diamond 2012.a.0 for SAFIR

FILE: PROFILE4

NODES: 232

ELEMENTS: 190

NODES PLOT

SOLIDS PLOT

Nhiệt độ (oC)

Hình 3.28: Chia node dầm bọc bêtông trong SAFIR

1200

1000

800

600

400

200

Node 68

Node 100

Node 164

Node 189

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Time (min)

Hình 3.29: Nhiệt độ một số điểm trên tiết diện dầm bọc bêtông

Bảng 3.8: Khả năng chịu lực của dầm với cấp bêtông C20 tính bằng SAFIR

Cấp bền chịu lửa

R0	R30	R60	R90
Giá trị M (kNm)	400	311	225,5	129,2
So sánh với M0	100%	77,75%	56,37%	32,30%

Bảng 3.9: Khả năng chịu lực của dầm với cấp bêtông C30 tính bằng SAFIR

Cấp bền chịu lửa

R0	R30	R60	R90
Giá trị M (kNm)	410	302,3	239,5	136,6
So sánh với M0	100%	73,73%	58,41%	33,31%

120

100

SAFIR

SIMPLE

0 30

Time (min)

Mfi/M0 (%)

Bảng 3.10: Khả năng chịu lực của dầm với cấp bêtông C50 tính bằng SAFIR

Cấp bền chịu lửa

R0	R30	R60	R90
Giá trị M (kNm)	450	337	244,5	141,4
So sánh với M0	100%	74,89%	54,33%	31,42%

Hình 3.30: So sánh mức độ giảm mômen của dầm bọc bêtông

Nhận xét: kết quả tính theo hai phương pháp không chênh lệch nhiều, tuy nhiên tính theo phương pháp đơn giản được kết quả mômen lớn hơn và nếu công nhận phương pháp tiên tiến dùng phần mềm SAFIR là gần với thực tế ứng xử của kết cấu thì phương pháp đơn giản là thiên về hướng mất an toàn.