Tiết Diện Và Cường Độ Tính Toán Chịu Mômen Âm Trong Điều Kiện Chịu Lửa

b. Trường hợp chịu mômen âm:

kr.fry / M,fi,s

beff

e 2

bfi

e w

f ay / M,fi,a

f c / 

M,fi,c

bfi,c

hfi,c hl

kr.fry / M,fi,s

Hình 2.7: Tiết diện và cường độ tính toán chịu mômen âm trong điều kiện chịu lửa của dầm liên hợp bọc một phần bêtông [13]

- Đối với tiết diện dầm thép: các công thức tính tiết diện giảm yếu cho bản cánh trên, bản cánh dưới và bản bụng cũng tương tự như khi chịu mômen dương. Riêng trường hợp dầm liên tục, bản cánh trên bị kéo nên không được xét đến. Ngoài ra, cả phần bản bụng và bản cánh dưới đều không được xét đến trong tính toán.

- Đối với tấm sàn bêtông: chiều rộng tính toán của sàn bêtông beff được lấy bằng ba lần chiều rộng bản cánh trên của dầm thép. Tuy nhiên toàn bộ phần bêtông chịu nén được bỏ qua, chỉ xét đến sự làm việc của phần thép sàn nằm trong phạm vi chiều rộng tính toán nêu trên. Sự phân bố nhiệt độ và sự giảm cường độ phụ thuộc khoảng cách u từ các thanh cốt thép đến mép trên của bản sàn. Vì vậy, hệ số giảm cường độ kr của các thanh thép biến thiên theo hàm vị trí u, lấy theo bảng sau:

Bảng 2.9: Các giá trị kr tương ứng với các cấp bền chịu lửa [13]

Cấp bền chịu lửa

Giá trị kr	kr,min	kr,max
R30	1	0	1
R60	0,022u+0,34	0	1
R90	0,0275u-0,1	0	1
R120	0,022u-0,2	0	1
R180	0,018u-0,26	0	1

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 113 trang tài liệu này.

- Phần bêtông giữa các bản cánh: được tính với cường độ không giảm yếu (fc,20 C / M,fi,c), nhưng tiết diện giảm yếu theo cả hai phương với các giá tương ứng hfi và bfi. Phần cốt thép được tính toán tương tự như trong trường hợp dầm chịu mômen dương.

Bảng 2.10: Giá trị hfi tương ứng với các cấp bền chịu lửa [13]

Cấp bền chịu lửa

hfi (mm)	hfi,min (mm)
R30	25	25
R60	165  0,4bc  8h / bc	30
R90	225  0,5bc  8h / bc	45
R120	290  0,6bc 10h / bc	55
R180	360  0,7bc 10h / bc	65

Giả thiết rằng bỏ qua lực dọc, mômen giới hạn trong cả hai trường hợp chịu mômen dương và mômen âm đều được tính toán một cách đơn giản bằng cách tính tổng của từng phần ứng suất tương ứng với các bộ phận tham gia chịu lực như đã xét ở trên. Để kết cấu thỏa mãn điều kiện bền thì giá trị mômen này phải lớn hơn giá trị tính toán theo tải trọng lửa, tức là:



fi,Sd

  fi M Sd



 M

fi,Rd



và

fi,Sd

  fi M Sd



 M

fi,Rd

Bảng 2.11: Giá trị bfi tương ứng với các cấp bền chịu lửa [13]

Cấp bền chịu lửa

bfi (mm)	bfi,min (mm)
R30	25	25
R60	60  0,15bc	30
R90	70  0,10bc	35
R120	75  0,10bc	45
R180	85  0,10bc	55

2.1.5. Cột liên hợp thép – bêtông

Quá trình lan truyền nhiệt độ trong tiết diện cột liên hợp được bọc bêtông một phần cũng được giải thích tương tự như trong tiết diện dầm liên hợp được bọc bêtông một phần. Trong điều kiện chịu lửa, bản cánh của cột thép sẽ nóng lên một cách trực tiếp, trong khi bản bụng sẽ được bảo vệ bởi một lớp bêtông bọc. Lớp bêtông này vừa có tác dụng giảm độ mảnh cho tiết diện cột thép vừa có tác dụng cùng với cột thép tham gia chịu lực. Để xác định khả năng chịu lực của cột trong trường hợp này, nhiệt độ của các bộ phận tiết diện ngang (hai bản cánh, bản bụng, phần bọc bêtông và cốt thép) được xem là phân bố đều hoặc biến thiên tuyến tính, tiết diện có thể được tính toán giảm yếu hoặc tính toán trọn vẹn nhưng cường độ và môđun đàn hồi bị giảm yếu.

a. Tiết diện và cường độ tính toán chịu lửa:

- Phần bản cánh của tiết diện thép: do lộ hoàn toàn trong lửa nên thường đạt nhiệt độ cao nhất, trong tính toán nhiệt độ này phân bố đều trên toàn diện tích cánh, xác định theo công thức:

  

 k  Am 

f ,t

o,t

 

t  V 

o,t và kt là nhiệt độ và hệ số thời gian, phụ thuộc vào cấp bền chịu lửa được tra theo bảng.

bc,fi

hw,fi

bc,fi

e f

e w

Hình 2.8: Tiết diện tính toán trong điều kiện chịu lửa của cột liên hợp bọc bêtông một phần [13]

Bảng 2.12: Giá trị o,t và kt tương ứng với cấp bền chịu lửa [13]

Cấp bền chịu lửa

o,t (0C)	kt (0C)
R30	550	9,65
R60	680	9,55
R90	805	6,15
R120	900	4,65

Do diện tích chịu lực của bản cánh không bị giảm yếu nhưng cường độ và môđun đàn hồi bị giảm thông qua các hệ số k phụ thuộc vào nhiệt độ của bản cánh:

fa max, f ,  kmax, . fay, f ,200 C

Ea, f ,t

 kE , .Ea, f ,200 C

Bảng 2.13: Giá trị kE,, kmax, tương ứng với nhiệt độ  [13]

Nhiệt độ bản cánh 

(0C)

kE ,  Ea, f ,t / Ea , f ,200 C	kmax,  fa max, f , / fay, f ,200 C
20	1,00	1,00
100	1,00	1,00
200	0,90	1,00
300	0,80	1,00
400	0,70	1,00
500	0,60	0,78
600	0,31	0,47
700	0,13	0,23
800	0,09	0,11
900	0,0675	0,06
1000	0,045	0,04
1100	0,0225	0,02
1200	0,00	0,00

- Phần bản bụng: do ở gần vị trí của bản cánh cũng chịu ảnh hưởng của quá trình lan truyền nhiệt độ trong vật liệu thép nên cũng có nhiệt độ cao. Vì vậy, khi đưa vào công thức tính toán, bộ phận này bị giảm yếu tiết diện một phần, tương ứng với kích thước hw,fi xác định theo công thức:

 H 

hw, fi

 0,5h  2e f 1  1  0,16 

Trong đó:

 h 

h : là chiều cao tiết diện; ef : là bề dày bản cánh

Ht : là thông số phụ thuộc vào cấp bền chịu lửa

Bảng 2.14: Giá trị của Ht tương ứng với các cấp bền chịu lửa [13]

Cấp bền chịu lửa

Ht (mm)
R30	350
R60	770
R90	1100
R120	1250

Cường độ còn lại của bản bụng:

fa max,,w,

 fay,,w,200 C

1  0,16 Ht

Môđun đàn hồi của bản bụng vẫn được tính với giá trị của vật liệu thép trong

điều kiện làm việc bình thường.

- Phần bêtông bọc ngoài bản bụng: cũng được tính toán chịu lửa theo tiết diện giảm yếu, có kích thước hai phương thu hẹp so với tiết diện thực một lượng bc,fi phụ thuộc vào cấp bền chịu lửa.

Bảng 2.15: Giá trị bc,fi tương ứng với các cấp bền chịu lửa [13]

Cấp bền chịu lửa

bc,fi (mm)
R30	4
R60	15
R90	0,5(Am/V)+22,5
R120	2(Am/V)+24

Giá trị nhiệt độ đạt được trong bêtông tại một thời điểm t cho trước c,t

phụ thuộc vào cấp bền chịu lửa và hệ số tiết diện của cấu kiện đang xét.

Bảng 2.16: Giá trị c,t tương ứng với cấp bền chịu lửa [13]

R30

R60		R90		R120
Am/V (m-1)	c,t (0C)	Am/V (m-1)	c,t (0C)	Am/V (m-1)	c,t (0C)	Am/V (m-1)	c,t (0C)
4	136	4	214	4	256	4	256
23	300	9	300	6	300	5	300
46	400	21	400	13	400	9	400
		50	600	33	600	23	600
				54	800	38	800
						41	900
						43	1000

Tương tự như phần bản cánh của tiết diện thép, cường độ và môđun đàn hồi của bêtông đều bị giảm theo một tốc độ phụ thuộc vào nhiệt độ đạt được trong bêtông trong quá trình chịu lửa.

Ec,sec,  k

c,

. fc,200 C

/ cu,

fc,  kc, . fc,200 C

Bảng 2.17: Giá trị kE,, kmax, tương ứng với nhiệt độ  [13]

Nhiệt độ bêtông c (0C)

kc,  fc, / f 0 c,20 C	cu, (x10 ) -3
20	1,00	2,5
100	0,95	3,5
200	0,90	4,5
300	0,85	6,0
400	0,75	7,5
500	0,60	9,5
600	0,45	12,5
700	0,30	14

800

0,15	14,5
900	0,08	15,0
1000	0,04	15,0
1100	0,01	15,0
1200	0,00	15,0

- Đối với cốt thép trong bêtông: thì quá trình giảm cường độ

ry ,20 C

fry ,t  k y ,t . f 0

và môđun đàn hồi

Er ,t

 kE ,t .E 0

được quyết định bởi

u1u2

r , 20 C

khoảng cách từ trọng tâm của thanh thép tới mép bêtông thể hiện qua thông số u 

Bảng 2.18: Giá trị ky,t tương ứng với cấp bền chịu lửa [13]

Cấp bền chịu lửa

u=40mm	u=45mm	u=50mm	u=55mm	u=60mm
R30	1	1	1	1	1
R60	0,789	0,883	0,976	1	1
R90	0,314	0,434	0,572	0,696	0,822
R120	0,170	0,223	0,288	0,367	0,436

Bảng 2.19: Giá trị kE,t tương ứng với cấp bền chịu lửa[13]

Cấp bền chịu lửa

u=40mm	u=45mm	u=50mm	u=55mm	u=60mm
R30	0,830	0,865	0,888	0,914	0,935
R60	0,604	0,647	0,689	0,729	0,763
R90	0,193	0,283	0,406	0,522	0,619
R120	0,110	0,128	0,173	0,233	0,285