Sơ Đồ Tính Toán Của Bản Sàn Ở Điều Kiện Cháy

  c  c1u3  c z  c3 A  c   c5  

(0C)

s 0 2 4

2 p

 c u c A

lim

c 

   c

 1 3  3  c   5 

lim  0 h H 4 l 

z   2 p 3 

 c u c A c 

   c

 1 3  3  c   5 

lim  0 h H 4 l 

z   2 p 3 

- Tra bảng với cấp bền chịu lửa R60 ta có các giá trị ci như sau:

c  1191 (0C); c

 250

(0C);

c2  240

(0C.mm1/2);

c3  5,01 ( C.mm);

c4  1,04

(0C/0); c  925

(0C.mm)

Ta có: cot g  26  0,47    64,730





471,45  1191  250  0,75   5,01 8580 1,04  64,73 126 

 z  

 z 1,78

262,3 

 Y1   1 4

182 126

 

 9,04 (mm)

2



1,78 

+ Điểm 4: điểm nằm giữa hai sóng tôn, cách bản cánh trên của tấm tôn một khoảng được xác định theo 2 giá trị tọa độ X4 và Y4

1 1 182 126

X 4  2 l1  2 l3 

Trong đó:

  154 (mm);

2 2

Y4  h2  b



a   





 l1 sin   

1 2



182  sin 64,73  31,21(mm)





c  81 





1  a khi

1,78

a  8 và

55 

c  81 

1  a  khi

a  8



 c  81  1  31,21 53,41 (mm)



b  l1 sin  1 

a2  4a  c 

 

 

1  64,732  4  64,73  53,41 





 b 

182  sin 64,73 1 

2 

64,73

  8,28 (mm)



 Y4  55  8,28  63,28 (mm)

+ Điểm 2: nằm trên đường thẳng ngang, có cùng cao độ với điểm 1, cách bản bụng của tấm tôn một khoảng bằng khoảng cách từ nó đến bản cánh dưới

1 Y1

cos 1

X 2  2 l2  sin

1 9,04

 X 2  2 130  sin 64,73 cos 64,73 1 52,37 (mm)

Y2  Y1  9,04 (mm)

+ Điểm 3: nằm trên đường thẳng ngang, có cùng cao độ với bản cánh trên của tấm tôn, cách bản bụng một khoảng bằng khoảng cách từ điểm (4) đến bản cánh trên:

1 b 1 8,28

X 3  2 l1  sin 

Y3  h2  55 (mm)

 X 3  2 130  sin 64,73  82,26 (mm)

Ta chỉ xét phần bêtông nằm bên trên đường đẳng nhiệt

+ H

F-

3 4



1 2

Hình 3.4: Sơ đồ tính toán của bản sàn ở điều kiện cháy

Giả sử trục trung hòa nằm trong phần sóng tôn và cách đáy của đường đẳng nhiệt một khoảng là x. Bỏ qua khả năng chịu lực của sóng tôn và phần bêtông chịu kéo ta có tiết diện tính toán của bản sàn như sau:

* Lực chịu kéo trong cốt thép:

F   A .k . f /   (kN)

H r r

ry, 20

M , fi ,r

3,14 122 2

Diện tích cốt thép chịu kéo là:

Ar 

 113,04

(mm )

Nhiệt độ của cốt thép chịu kéo lấy bằng nhiệt độ của bêtông tại vị trí

đặt cốt thép s  lim  471,5 ( C). Tra bảng suy ra: kr  0,84

 F   113,04.106 0,84  325.105 /1 30,86 (kN)

* Lực chịu nén của phần bêtông nằm trong các sườn:

F   x.b . 0,85 fc ,20

H c 

M , fi ,c

- bc là bề rộng trung bình của bêtông trong phần sườn:

b  2 X 2  2 X 2  2x.cot g1   2 X

c 2 2

 x.cot g1

cot g

 X 3  X 2  82,26  52,37  0,65

Y3  Y2 55  9,04

 bc  2  52,37  0,65x  0,65x 104,73 (mm)

 Nc

 x.0,65x 104,73.106.

0,85  2.104

1,0

 0,011x2 1,78x (kN)

Do F   F  ta được 0,011x2  1,78x  30,86

H H

Giải phương trình bậc 2 theo x ta được:

x 15,79 (mm) <

h2  Y1  55  9,04  45,96

(mm)

z  130  25  9,04  0,5x  105  9,04  0,515,79  88,07

Vậy khả năng chịu mômen âm của bản sàn là :

(mm)

3

M 60  Ns  z  30,86  88,07.10  2,72 (kNm)

120

100

a=25mm a=30mm a=40mm

a=50mm

Time (s)

Bảng 3.1: Khả năng chịu mômen của bản sàn với các cấp bền chịu lửa

Cấp bền chịu lửa

Giá	trị	M	(kNm)
abv  25 mm	abv  30 mm		abv  40 mm	abv  50 mm
R0	3,08	2,92		2,60	2,28
R60	2,72	2,56		2,25	1,95
R90	1,76	1,66		1,46	1,25

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 113 trang tài liệu này.

Mfi/M0 (%)

Hình 3.5: Độ giảm mômen của sàn khi thay đổi lớp bảo vệ

Tính toán bằng phần mềm SAFIR

	Diamond 2012.a.0 for SAFIR
		FILE: PROFILE4
		NODES: 368
		ELEMENTS: 330
		NODES PLOT
		SOLIDS PLOT
		STEELEC3
		STEELEC2
		SILCONC_EN
Y
X	Z

Hình 3.6: Mô hình sàn trong phần mềm SAFIR

Diamond 2012.a.0 for SAFIR
	FILE: PROFILE4
	NODES: 368
	ELEMENTS: 330
1 2 3 4 56 7 89 10 11 12 131415 16 17 18 1290 21 2223 24 25 26 27	NODES PLOT
28 29 30 31 3323 34 356 37 38 39 404142 43 44 45 467 48 4590 51 52 53 54 55 56 57 58 5690 61 623 64 65 66 676869 70 71 72 734 75 7767 78 79 80 81	SOLIDS PLOT
82 83 84 85 8867 88 8990 91 92 93 949596 97 98 99 1001 102 110034 105 106 107 108
109 110 111 112 111134 115 1167 118 119 120 121121223 124 125 126 1278 129 113301 132 133 134 135
136 137 138 139 114401 142 1434 145 146 147 141841950 151 152 153 1545 156 115578 159 160 161 162
163 164 165 166 116678 169 1701 172 173 174 171571677 178 179 180 1812 183 118845 186 187 188 189
190 191 192 193 119945 196 1978 199 200 201 202202304 205 206 207 2089 210 221112 213 214 215 216
221474 221485 221496 222407 222224241829 222530 222225254152 222563 222574 222585 222522963522073518 223529 223630 223641 222236365263 223647 222263365896 224607 224618 224629 224730
22771273 2745 276 277 278 272982081 282 283 284 2856 282728889
222999012 2934 295 296 297 292893900 301 302 303 3045 333000678
3301903112 313 314 315 313613718 319 320 321 3223332245
3322367289 330 331 332 333333435 336 337 338 33433904412
333345453647 334558 334569 334670 334633814633925603 335614 335625 335636 333356564758
Y
X Z

Nhiệt độ (oC)

Hình 3.7: Chia sàn thành các nút trong SAFIR

1000

800

600

400

200

Node 11

Node 200

Node 276

Node 330

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Time (min)

Hình 3.8: Nhiệt độ một số điểm trên tiết diện sàn

				Diamond 2012.a.0 for SAFIR
					FILE: PROFILE4
					NODES: 368
					ELEMENTS: 330
					NODES PLOT
					SOLIDS PLOT
					FRONTIERS PLOT
					TEMPERATURE PLOT
			1 1 1	1	TIME: 1800 sec 770.20 678.38 586.55
		1			494.73
					402.90
Y					311.08
X	Z				219.25 127.43
					35.60

Mfi/M0 (%)

1 1 1

1 1 1 1 1

11 1 1 1 1 1

Hình 3.9: Nhiệt độ của sàn sau 30 phút chịu cháy

120

100

SAFIR

SIMPLE

0 60 90 120

Time (min)

Hình 3.10: Độ giảm mômen của bản sàn theo hai phương án

(ký hiệu SIMPLE là kết quả tính theo phương pháp đơn giản trong EC4 đã trình bày ở trên)

Nhận xét: Kết quả tính toán theo phương pháp đơn giản lớn hơn so với tính theo phần mềm SAFIR. Nếu công nhận kết quả tính bằng phương pháp tiên tiến dùng phần mềm SAFIR là gần với thực tế ứng xử của kết cấu thì phương pháp đơn giản thiên về mất an toàn hơn so với phương pháp tiên tiến.

3.2. Bài toán dầm liên hợp

A: Bài toán dầm liên hợp không 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) sau khi chịu cháy 30 phút. Biết vật liệu thép S235

7,1

150

120

10,7

1200

300

10,7

278,6

Hình 3.11: Tiết diện dầm thép liên hợp không bọc bêtông

Tính theo tiêu chuẩn Eurocode 4:

Vì bản sàn bêtông có chiều dày 120mm, dầm thép có chiều cao bằng 300mm < 500mm, ta sử dụng phương pháp nhiệt độ giới hạn.

1. 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, ta xác định được x từ phương trình cân bằng lực

∑ F  0

hay

F   F 

với

F  và

F  lần lượt là tổng lực kéo và lực nén trên

tiết diện liên hợp.

120

1200

300

150

Hình 3.12: Biểu đồ ứng suất của dầm liên hợp không 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

F   N

  fa

/  a

.Aa





2,35.105

H 1

 (178,9  7,1  2 10,7 150

106

 1220 (kN)

 x 

1220

13600

.103  89,65  120 (mm)

Mômen có thể chịu được của dầm là:

M  1220  0,5  300  120  0,5  89,65103  274,53(kNm)

2. Xác định khả năng chịu lực của dầm khi chịu cháy 30 phút

Bản sàn bêtông có chiều dày là 120mm, chiều cao dầm thép là 300mm<500mm, ta giả thiết nhiệt độ phân bố đều trên toàn tiết diện dầm thép và sử dụng phương pháp nhiệt độ tới hạn.