Tính toán giới hạn chịu lửa của dầm liên hợp thép-bê tông được bọc một phần

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

11
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết giới thiệu sơ bộ về dầm liên hợp thép bê tông bọc một phần, sơ bộ ưu điểm của dầm theo EN-1994. Bài báo trình bày việc tính toán xác định giới hạn chịu lửa của dầm liên hợp thép bê tông được bọc một phần bằng phương pháp bảng tra, phương pháp đơn giản theo Tiêu chuẩn Châu Âu-EN-1994-1-2.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tính toán giới hạn chịu lửa của dầm liên hợp thép-bê tông được bọc một phần

Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 13 Số 04 năm 2023 giới hạn chịu lửa của dầm liên hợp thép bê tông được bọc một phần ọng Nghĩa ộ ế ấ ỗ ựng, ĐH Kiế ộ TỪ KHOÁ TÓM TẮT Khả năng chịu lửa ớ ệu sơ bộ ề ầ ợ ọ ộ ần, sơ bộ ưu điể ủ ầ Dầm liên hợp thép bê tông bọc một ệc tính toán xác đị ớ ạ ị ử ủ ầ ợ tông đượ ọ ộ phần ầ ằng phương pháp bảng tra, phương pháp đơn giả ẩ ụ Phương pháp bảng tra ằng phương pháp bảng tra và phương pháp đơn giản đượ ự ện để ọ ằ Phương pháp đơn giản Mức tải trọng phương pháp đơn giả ớ ộ ố ế ệ ầm để tìm đượ ế ệ ầ ợ ất. Phương pháp bả tra đượ ới phương pháp đơn giản. Bài báo đưa ra đề ấ ụng các phương pháp trên trong ự ế ị ụng hai phương pháp trên để ọn đượ ế ệ ầ ợ ọ ộ ầ ợ ấ 1. Giới thiệu nghiên cứu ứng xử và giới hạn của dầm liên hợp thép bê Dầm liên hợp thép bêtông bọc một phần là dầm sử dụng thép Trong phạm vi bài báo này giới hạn chịu lửa của dầm hình kết hợp với bê tông để làm kết cấu chịu lực chính cho công trình. liên hợp thép bê tông bọc một phần phương pháp bảng tra, phương Dầm liên hợp thép bê tông bọc một phần có những ưu điểm chính: Khả pháp đơn giản, với nhiều tiết diện thép hình thường dùng theo năng chịu lực lớn và độ tin cậy cao: tận dụng được các ưu điểm riêng chuẩn Châu Âu ình bày kết quả khảo sát khả năng chịu lửa của dầm về đặc trưng cơ lý của cả hai loại vật liệu thép và bêtông. liên hợp thép bê tông bọc một phần xét đến với Dầm liên hợp thép bê tông bọc một phần có tiết diện đặc chắc thông số thay đổi nhịp dầm, kích thước tiết diện b, h, tỷ lệ cốt thép tới giới hơn dầm thép (không bọc bê tông), có thể chịu được nhiệt độ cao hạn chịu lửa của cột. Kết quả thu được để đưa ra khuyến nghị phục vụ hơn với thời gian chịu lửa dài hơn dầm Hạn chế là thi công, lắp cho việc thiết kế ầm liên hợp thép bêtông bọc một phần đặt phức tạp hơn so với dầm thép. Hiệu quả kinh tế: so với dầm thép thì việc sử dụng ầm liên hợp thép bê tông bọc một phần sẽ có hiệu quả kinh tế cao hơn, giảm được trọng lượng thép, giảm giá thành so với dầm thép. Ưu điểm về khả năng chống cháy của bêtông làm lớp vật liệu bảo vệ, làm chậm quá trình tăng và truyền nhiệt trong vật liệu thép. Một số nghiên cứu về sự làm việc của ầm liên hợp thép bê tông bọc một phần Trương Quang Vinh [ ] có một số nghiên cứu sự làm việc của dầm liên hợp thép bê tông trong điều kiện cháy khảo sát ảnh hưởng của số bề mặt tiếp xúc lửa, khảo sát ảnh hưởng của tỉ số tải trọng sử dụng, khảo sát ảnh hưởng của độ mảnh cột. . Tiết diện dầm liên hợp thép bêtông bọc một phần *Liên hệ tác giả: Nhận ngày , sửa xong ngày , chấp nhận đăng JOMC 51
Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 13 Số 04 năm 2023 Xác định giới hạn chịu lửa của dầm liên hợp thép bê tông bọc - Tiết diện UB từ UB 1016x305x487 đến UB 127x76x13. một phần - Tiết diện UC từ UC đến UC Trong phạm vi nghiên cứu này, tiết diện được chọn để khảo Tiêu chuẩn châu Âu [ hướng dẫn cách xác định giới hạn sát. Tiết diện này có cánh rộng vừa phải chiều cao lớn hơn bề rộng chịu lửa của dầm liên hợp thép bê tông bọc một phần bằng tính toán hợp với loại cấu kiện dầm chịu uốn Về tính toán, tiêu chuẩn châu Âu nêu đưa ra phương pháp tính toán: sử dụng bảng tra (chủ yếu để kiểm tra), sử dụng phương pháp đơn giản phương pháp nâng cao. Tiết diện dầm liên hợp thép bê tông bọc một sàn nhà có chiều dày ℎ 𝑐𝑐 = 13𝑐𝑐𝑐𝑐 phần gồm 3 thành phần chính: thép hình, cốt thép văn phòng trong điều kiện cấp chịu lửa 60 phút 533𝑥𝑥210𝑥𝑥82𝑈𝑈𝑈𝑈 Về tiết diện thép hình: Tiêu chuẩn Châu Âu sử dụng nhiều loại ớ ầ ợ ọ 𝐿𝐿 = 6𝑚𝑚, bướ 𝐵𝐵 = 5𝑚𝑚, tĩnh tải sàn 𝐺𝐺 𝑘𝑘 = 13,4𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑚𝑚2hoạt tải 𝑄𝑄 𝑘𝑘,1 = thép hình với dải tiết diện với số lượng lớn, thuận tiện cho người dùng ộ ầ ố ầ ị 19,2𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑚𝑚2 , chiều cao tầng 𝐻𝐻1 = 𝐻𝐻2 = 2,9𝑚𝑚. Thông số vật liệu chi tiết lựa chọn. sổ tay tính toán của Châu Âu, dạng tiết diện thường sử dụng gồm - Tiết diện HE từ HE 100AA đến HE 1000M. Kiểm tra khả năng chịu lực của dầm - Tiết diện IPE từ IPE 100A đến IPE 750x223. liên hợp thép bê tông bọc một phần với cấp chịu lửa R Mặt bằng nhà . Mặt cắt ngang nhà . Tiết diện dầm liên hợp thép bêtông bọc một phần 533x210x82UB hương pháp sử dụng bảng với án mục 2.1 (b) Giá trị cho ở Bảng 4.1 được áp dụng đối với mác thép kết cấu Sơ bộ về phương pháp tính toán sử dụng bảng tra đối với dầm S355. Nếu sử dụng mác thép kết cấu khác thì giá trị nhỏ nhất của cốt hợp thép được bọc bê tông một phần thép bổ sung cho ở Bảng 4.1 cần nhận thêm hệ số bằng tỷ số giữa cường độ chảy của mác thép sử dụng với cường độ chảy của m cho cốt thép bổ sung As Là phương pháp đơn giản nhất, cho các cấu kiện chịu lực cụ (c) Giá trị cho ở Bảng 4.1 áp dụng đối với mác thép S500 dùng thể, là bài toán kiểm tra. 2 [1] giới thiệu thiết kế dầm liên hợp có dầm thép được bọc bê tông một phần bằng phương pháp tra (a) Khi xác định 𝑅𝑅 𝑑𝑑 𝑅𝑅 𝑓𝑓𝑓𝑓, 𝑑𝑑,𝑡𝑡 = 𝜂𝜂 𝑓𝑓𝑓𝑓,𝑡𝑡 , 𝑅𝑅 𝑑𝑑 có sử dụng Bảng 4.1 của bảng với nhiều điều kiện cụ thể như sau: Tính toán cho dầm liên hợp thép được bọc bê tông một phần thì các điều kiện sau cần được tuân theo: Tải trọng khi cháy với tổ hợp theo 4.3 EN 1991 1 𝐸𝐸 𝑑𝑑 = 𝐸𝐸 (∑ 𝐺𝐺 𝑘𝑘,𝑗𝑗 + (𝜓𝜓1,1 ℎ𝑜𝑜Æ𝑐𝑐𝜓𝜓1,2 )𝑄𝑄 𝑘𝑘,1 + ∑ 𝜓𝜓2,1 𝑄𝑄 𝑘𝑘,𝑖𝑖 ) Chiều dầy bản bụng𝑒𝑒 𝑤𝑤 không vượt quá 15 chiều rộng b; Chiều dầy bản cánh dưới𝑒𝑒𝑓𝑓 , không vượt quá 2 lần chiều dày của bản bụng 𝑒𝑒 𝑤𝑤 𝑗𝑗≥1 𝑖𝑖>1 Trong đó: hệ số tổ hợp cho hoạt tải với dạng công trình. 𝜓𝜓1,2 = 0,3. 𝐺𝐺 𝑘𝑘 = 489𝑘𝑘𝑘𝑘, 𝑄𝑄 𝑘𝑘 = 640𝑘𝑘𝑘𝑘 Chiều dầy bản sàn bê tông hề nhỏ nhất bằng 120 Hệ số độ tin cậy 𝛾𝛾 𝐺𝐺 = 1,35 𝛾𝛾 𝑄𝑄 = 1,5. Mức tải trọng 𝜂𝜂 𝑓𝑓𝑓𝑓,𝑡𝑡 = Diện tích cốt thép bổ sung so với tổng diện tích giữa các bản 𝐴𝐴 𝑠𝑠 = 0,409 cánh dầm thép(𝐴𝐴 𝐺𝐺 𝑘𝑘 +𝜓𝜓1,1 .𝑄𝑄 𝑘𝑘 𝑐𝑐 +𝐴𝐴 𝑠𝑠 ) không vượt quá 5 𝛾𝛾 𝐺𝐺 .𝐺𝐺 𝑘𝑘 +𝛾𝛾 𝑄𝑄 .𝑄𝑄 𝑘𝑘 Khi xác định mức tải trọng 𝜂𝜂 𝑓𝑓𝑓𝑓,𝑡𝑡 hàm lượng cốt thép = 0,3% 𝐴𝐴 𝑠𝑠 + Chiều rộng tính toán của bản sàn 𝑏𝑏 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 không vượt quá 5m, Giá trị của được tính theo EN 1994 1 với điều kiện: 𝐴𝐴 𝑐𝑐 +𝐴𝐴 𝑠𝑠 + Diện tích cốt thép bổ sung 𝐴𝐴 𝑠𝑠 không được kể đến. đáp ứng trong không quá 5 Bảng 1. Trích bảng 4.1 của [1] tiêu chuẩn EN 1994 Kích thước nhỏ nhất của mặt cắt ngang b và diện tích tối thiểu của cốt thép bổ sung 𝐴𝐴 𝑠𝑠 𝐴𝐴 𝑓𝑓 so với diện tích bản cánh đối với dầm liên hợp có dầm thép được bọc bê tông một phần JOMC 52
Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 13 Số 04 năm 2023 ước nhỏ hất của ặt cắt tỷ ố diện ốt 𝐴𝐴 𝑠𝑠 𝐴𝐴 𝑓𝑓 ổ so với diện ản khả nă ịu lửa chuẩn ℎ 𝑐𝑐 ≥ 120 𝑏𝑏 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 ≤ 5 Điều kiện ụng: ≥ 15 ≤2 bản 𝑏𝑏 𝑒𝑒 𝑓𝑓 𝑒𝑒 𝑤𝑤 𝑒𝑒 𝑤𝑤 dầm ≤ 5% 𝐴𝐴 𝑠𝑠 (𝐴𝐴 𝑠𝑠 +𝐴𝐴 𝑐𝑐 ) ượng ốt ổ 𝜂𝜂 𝑓𝑓𝑓𝑓,𝑡𝑡 ≤ 0,3 ℎ ≥ 0,9𝑥𝑥 𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑚𝑚 𝑏𝑏 Mức tải trọ ℎ ≥ 1,5𝑥𝑥 𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑚𝑚 𝑏𝑏 ℎ ≥ 2,0𝑥𝑥 𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑚𝑚 𝑏𝑏 0,3 < 𝜂𝜂 𝑓𝑓𝑓𝑓,𝑡𝑡 ≤ 0,5 ℎ ≥ 0,9𝑥𝑥 𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑚𝑚 𝑏𝑏 Mức tải trọ ℎ ≥ 1,5𝑥𝑥 𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑚𝑚 𝑏𝑏 ℎ ≥ 2,0𝑥𝑥 𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑚𝑚 𝑏𝑏 ℎ ≥ 3,0𝑥𝑥 𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑚𝑚 𝑏𝑏 𝐴𝐴 𝑠𝑠 𝐴𝐴 𝑓𝑓 Bảng Xác định kích thước nhỏ nhất của mặt cắt ngang b và diện tích tối thiểu của cố thép bổ sung so với diện tích bản cán ả ố ể đố ớ ố ổ ớ ầ ợ ọ ộ ầ 533𝑥𝑥210𝑥𝑥82𝑈𝑈𝑈𝑈, R60, mức tải trọng. 𝜂𝜂 𝑓𝑓𝑓𝑓,𝑡𝑡 = 0,409 ℎ 𝑐𝑐 = 13𝑐𝑐𝑐𝑐 ≥ 120𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑏𝑏 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 ≤ 5𝑚𝑚 ℎ 𝑐𝑐 = 13𝑐𝑐𝑐𝑐 ≥ 120𝑚𝑚𝑚𝑚 Điều kiện áp dụng Thông số dầm Kết luận 𝑏𝑏 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 = 1,5𝑚𝑚 ≤ 5𝑚𝑚 bản ≥ 15 ≤2 𝑏𝑏 = 300 Đạt = 31,25 ≥ 15 𝑏𝑏 𝑒𝑒 𝑓𝑓 𝑒𝑒 𝑤𝑤 𝑒𝑒 𝑤𝑤 𝑒𝑒 𝑤𝑤 9,6 tiết diện dầm = 1,375 ≤ 2 𝑒𝑒 𝑓𝑓 13,2 Đạt 𝑒𝑒 𝑤𝑤 = 9,6 ≤ 5% 𝐴𝐴 𝑠𝑠 = 0,3% ≤ 5% 𝐴𝐴 𝑠𝑠 𝐴𝐴 𝑐𝑐 + 𝐴𝐴 𝑠𝑠 (𝐴𝐴 𝑠𝑠 +𝐴𝐴 𝑐𝑐 ) ượng ốt ổ với R60, 𝑏𝑏 𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑚𝑚 𝑏𝑏 𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑚𝑚 Đạt ℎ ≥ 0,9𝑥𝑥170 = 153𝑚𝑚𝑚𝑚 ℎ = 528,3𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑢𝑢1 = 100𝑚𝑚𝑚𝑚 Đạt 𝑢𝑢1 ≥ 100𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑢𝑢2 = 130𝑚𝑚𝑚𝑚 khoảng cách tối thiểu đối với ốt ổ với R60: 𝑢𝑢1 ≥ 100𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑢𝑢2 ≥ 45𝑚𝑚𝑚𝑚 Đạt Kết luận: Tiết diện dầm đã chọn thỏa mãn cấp chịu lửa tiêu bê tông một phần chuẩn R60. Áp dụng với cho các cấu kiện chịu lực cụ thể, bỏ qua hoặc lấy hương pháp đơn giản với bài toán mục 2.1 gần đúng một số thông số như biến dạng do nhiệt, sự phân bố lại nội Sơ bộ về phương pháp đơn giản đối với dầm liên hợp thép được bọc lực do biến dạng, là bài toán kiểm tra khả năng chịu lực của dầm JOMC 53
Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 13 Số 04 năm 2023 hợp thép bê tông được bọc một phần nhằm thỏa mãn được một cấp chịu lửa tiêu chuẩn cho trước R30, R60, R90, R120. Phụ lục G của [1] chỉ dẫn phương pháp đơn giản xác định khả năng chịu lửa của dầm hợp thép bê tông được bọc một phần. Phương pháp tính toán dựa theo các quy định trong EN 1994 Tính toán cho dầm liên hợp thép được bọc bê tông một phần . Sơ đồ tính toán tiết diện dầm ℎ 𝑐𝑐 = 13𝑐𝑐𝑐𝑐 Bản bê tông cốt thép: ℎ 𝑐𝑐,𝑓𝑓𝑓𝑓,𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑚𝑚 Chiều dày bản: 𝑓𝑓𝑐𝑐𝑐𝑐 = 30𝑁𝑁/𝑚𝑚𝑚𝑚2 Chiều cao thép tấm 𝑓𝑓𝑠𝑠 = 500𝑁𝑁/𝑚𝑚𝑚𝑚2 Cường độ chịu nén của bê tông Giới hạn chảy cốt thép 533𝑥𝑥210𝑥𝑥82𝑈𝑈𝑈𝑈𝑈𝑈275 Thép hình dầm: 𝑏𝑏 = 300𝑚𝑚𝑚𝑚 Phân loại tiết diện Lớp 1 𝑓𝑓𝑠𝑠 = 275𝑁𝑁/𝑚𝑚𝑚𝑚2 Bề rộng b: 𝐴𝐴 𝑣𝑣 = 54,19𝑐𝑐𝑚𝑚2 Cường độ của thép: 𝑒𝑒𝑓𝑓 = 13,2𝑚𝑚𝑚𝑚 Diện tích tiết diện: 𝑒𝑒 𝑤𝑤 = 9,6𝑚𝑚𝑚𝑚 Chiều dày bản cánh: 𝑏𝑏 = 208,8𝑚𝑚𝑚𝑚 Chiều dày bản bụng: 𝐿𝐿 6000 Bề rộng bản cánh: 𝑏𝑏 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 = = = 1500𝑚𝑚𝑚𝑚 4 4 Bề rộng cánh bê tông: 𝐶𝐶25/30 ℎ = 528,3𝑚𝑚𝑚𝑚 > 150𝑚𝑚𝑚𝑚 Loại bê tông: 𝑏𝑏 𝑐𝑐 = 208,8𝑚𝑚𝑚𝑚 > 150𝑚𝑚𝑚𝑚 Chiều cao tiết diện: ℎ. 𝑏𝑏 𝑐𝑐 = 528,3.208,8 = 110309𝑚𝑚𝑚𝑚2 > 24000𝑚𝑚𝑚𝑚2 Bề rộng của bê tông: Diện tích tối thiểu: 𝐺𝐺 𝑘𝑘 = 67𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑚𝑚 Tải trọng thiết kế tại nhiệt độ phòng: 𝑄𝑄 𝑘𝑘,1 = 96𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑚𝑚 Tải trọng thường xuyên: 𝛾𝛾 𝐺𝐺 = 1,35 Hoạt tải: Hệ số an toàn riêng của tải trọng thường 𝛾𝛾 𝑄𝑄,1 = 1,5 𝐸𝐸 𝑑𝑑 = 1,35.67 + 1,5.96 = 234,5𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑚𝑚 Hệ số an toàn riêng của hoạt tải: 62 Tải trọng thiết kế: 𝑀𝑀 𝐸𝐸𝐸𝐸 = 234,5. = 1055,3𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 6 Momen uốn lớn nhất: 6 𝑉𝑉𝐸𝐸𝐸𝐸 = 234,5. = 703,5𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 2 Lực cắt lớn nhất: 𝐴𝐴 𝑣𝑣 (𝑓𝑓𝑦𝑦 √3) 54,19𝑒𝑒2(275√3) 𝑉𝑉𝑝𝑝𝑝𝑝,𝑅𝑅𝑅𝑅 = = 𝛾𝛾 𝑀𝑀0 1,0 Giá trị tính toán theo cường độ chịu cắt mục 6.2.6 = 860,40𝑘𝑘𝑘𝑘 = = 0,82 < 1, tiết diện đảm bảo chịu cắt 𝑉𝑉 𝐸𝐸𝐸𝐸 703,5 𝑉𝑉 𝑝𝑝𝑝𝑝, 𝑅𝑅𝑅𝑅 860,40 𝜓𝜓1,1 = 0,5 Tải trọng thiết kế khi cháy 𝛾𝛾 𝐺𝐺𝐺𝐺 = 1,0 Hệ số tổ hợp JOMC 54
Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 13 Số 04 năm 2023 (𝛾𝛾 𝐺𝐺 𝐺𝐺 . 𝐺𝐺 𝑘𝑘 + 𝜓𝜓1,1 . 𝑄𝑄 𝑘𝑘,1 ). 𝐿𝐿2 (1,0.67 + 0,5.96)62 𝑀𝑀𝑆𝑆𝑆𝑆,𝑓𝑓𝑓𝑓 = = = 517,5𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 8 8 Tải trọng khi cháy ℎ 𝑐𝑐,𝑓𝑓𝑓𝑓 = 20𝑚𝑚𝑚𝑚 ℎ𝑐𝑐, 𝑓𝑓𝑓𝑓 𝑐𝑐,𝑓𝑓𝑓𝑓,𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑚𝑚 Sự giảm chiều dày của bản 2 bảng F1 ℎ 𝑐𝑐,ℎ = ℎ 𝑐𝑐 − ℎ 𝑐𝑐,𝑓𝑓𝑓𝑓,𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑚𝑚 𝑒𝑒𝑓𝑓 𝑏𝑏 − 𝑏𝑏 𝑐𝑐 𝑏𝑏𝑓𝑓𝑓𝑓 = + 10 + 2 2 Độ giảm chiều rộng của của tiết 2 bảng 13.2 diện dầm 𝑐𝑐 = + 10 = 16.6𝑚𝑚𝑚𝑚 2 𝑏𝑏𝑓𝑓,𝑢𝑢𝑢𝑢 = 𝑏𝑏𝑓𝑓 − 2𝑏𝑏𝑓𝑓𝑓𝑓 = 200.8 − 2.16,6 = 175,6𝑚𝑚𝑚𝑚 ℎ 528,3 = = 2,51 𝑏𝑏 𝑐𝑐 210 Phần giảm của đáy bản bụng dầm 2 bảng F3 ℎ 𝑙𝑙,𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑚𝑚 𝑎𝑎1 𝑒𝑒 𝑤𝑤 ℎ 𝑙𝑙 = + 𝑎𝑎2 . Chiều cao phần bên dưới bản bụng: 𝑏𝑏 𝑐𝑐 (𝑏𝑏 𝑐𝑐 . ℎ) 9500 9,6 ℎ 𝑙𝑙 = + 𝑎𝑎2 = 45,2𝑚𝑚𝑚𝑚 210 210.528,3 ℎℎ = ℎ − (2. 𝑒𝑒𝑓𝑓 ) − ℎ 𝑙𝑙 ℎℎ = 528,3 − (2.13,2) − 45,2 = 456,7𝑚𝑚𝑚𝑚 Phần giảm của đỉnh bản bụng dầm Hệ số giảm ứng suất chảy 𝑘𝑘 𝑎𝑎 của cánh 2 bảng F4 𝑎𝑎0 = 0,018. 𝑒𝑒𝑓𝑓 + 0,7 = 0,018.13,2 + 0,7 = 0,938 dưới dầm thép 26 ℎ 𝑘𝑘 𝑎𝑎 = [(0,21) − ( ) + ( . 𝑏𝑏 𝑐𝑐 )] 𝑎𝑎0 𝑏𝑏 𝑐𝑐 24 26 528,3 𝑘𝑘 𝑎𝑎 = [0,21 − ( )+( . 210)] 0,938 = 0,179 210 24 𝑘𝑘 𝑎𝑎,𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑚𝑚 𝑘𝑘 𝑎𝑎,𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 Hệ số giảm 𝑘𝑘 𝑟𝑟 của cốt thép 𝐴𝐴 𝑚𝑚 = 2. ℎ + 𝑏𝑏 𝑐𝑐 = 2.528,3 + 210 = 1267 2 bảng F5 𝑉𝑉 = ℎ. 𝑏𝑏 𝑐𝑐 = 528,3.210 = 110943 𝑢𝑢 𝑖𝑖1 = 𝑢𝑢 𝑖𝑖3 = 100𝑚𝑚𝑚𝑚 Khoảng cách trục của các thanh cốt thép 𝑢𝑢 𝑠𝑠𝑠𝑠1 = 𝑢𝑢 𝑠𝑠𝑠𝑠3 = 30𝑚𝑚𝑚𝑚 Với cố thép số 1 và 3 1 𝑢𝑢 = 1 1 1 [( 𝑢𝑢 ) + ( 𝑢𝑢 ) + ( 𝑏𝑏 . 𝑒𝑒 . 𝑢𝑢 )] 1 1 𝑠𝑠𝑠𝑠 𝑐𝑐 𝑤𝑤 𝑠𝑠𝑠𝑠 𝑢𝑢1 = 𝑢𝑢3 = = 21,3𝑚𝑚𝑚𝑚 1 1 1 [( )+( )+( )] 100 30 210.9,6.30 𝑢𝑢 𝑖𝑖2 = 130𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑢𝑢 𝑠𝑠𝑠𝑠2 = 30𝑚𝑚𝑚𝑚 Với cốt thép số 2 1 𝑢𝑢 = 1 1 1 [( 𝑢𝑢 ) + ( 𝑢𝑢 ) + ( 𝑏𝑏 . 𝑒𝑒 . 𝑢𝑢 )] 1 1 𝑠𝑠𝑠𝑠 𝑐𝑐 𝑤𝑤 𝑠𝑠𝑠𝑠 𝑢𝑢1 = 𝑢𝑢3 = = 21,3𝑚𝑚𝑚𝑚 1 1 1 [( )+( )+( )] 100 30 210.9,6.30 Sử dụng cùng hệ số giảm ứng suất chảy (𝑢𝑢. 𝑎𝑎3 + 𝑎𝑎4 )𝑎𝑎5 cốt thép sàn với tất cả các cốt thép: 𝑘𝑘 𝑟𝑟 = √ 𝐴𝐴 𝑚𝑚 𝑉𝑉 (20,3.0,034 − 0,04)0,101 𝑘𝑘 𝑟𝑟 = = 0,613 √ 1267 110943 𝑘𝑘 𝑎𝑎,𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑚𝑚 𝑘𝑘 𝑎𝑎,𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 JOMC 55
Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 13 Số 04 năm 2023 ∑ 𝐹𝐹𝐻𝐻 = 0; 𝐹𝐹 𝐻𝐻 + = 𝐹𝐹𝐻𝐻 − Tính toán trục trung hòa: Giả thiết ban đầu trục trung hòa nằm trong phần sàn bê tông, tổng lực ngang 0,85. 𝑓𝑓𝑐𝑐 . 𝑏𝑏 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 𝑥𝑥 cân bằng 𝑁𝑁𝐶𝐶ℎ,𝑐𝑐ℎ = 𝛾𝛾 𝑀𝑀,𝑓𝑓𝑓𝑓,𝑐𝑐 Lực nén trong bản bê tông 𝑥𝑥 𝑁𝑁𝐶𝐶ℎ,𝑐𝑐ℎ = 0,85.30.1500. = 38250𝑥𝑥 1,0 𝑓𝑓𝑦𝑦 . (𝑏𝑏 − 2. 𝑏𝑏𝑓𝑓𝑓𝑓 )𝑒𝑒𝑓𝑓 𝑁𝑁𝑓𝑓1 = 𝛾𝛾 𝑀𝑀,𝑓𝑓𝑓𝑓,𝑎𝑎 Lực kéo cánh trên: 275. (208,8 − 2.16,6)13,2 𝑁𝑁𝑓𝑓1 = = 637,4𝑘𝑘𝑘𝑘 1,0 𝑓𝑓𝑦𝑦 . ℎℎ . 𝑒𝑒 𝑤𝑤 𝑁𝑁 𝑤𝑤,ℎℎ = 𝛾𝛾 𝑀𝑀,𝑓𝑓𝑓𝑓,𝑎𝑎 Lực kéo phần trên của bản bụng dầm 275.456,7.9,6 𝑁𝑁 𝑤𝑤,ℎℎ = = 1205,7𝑘𝑘𝑘𝑘 1,0 𝑓𝑓𝑦𝑦 . ℎ 𝑙𝑙 . 𝑒𝑒 𝑤𝑤 𝑁𝑁 𝑤𝑤,ℎ𝑙𝑙,𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 = 𝑘𝑘 𝑎𝑎 . 𝛾𝛾 𝑀𝑀,𝑓𝑓𝑓𝑓,𝑎𝑎 Lực kéo phần thấp hơn của bản bụng 0,179.275.45,2.9,6 dầm thép (phần không đổi): 𝑁𝑁 𝑤𝑤,ℎ𝑙𝑙,𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 = = 21,4𝑘𝑘𝑘𝑘 1,0 (𝑓𝑓𝑦𝑦 − 𝑘𝑘 𝑎𝑎 . 𝑓𝑓𝑦𝑦 ). 0,5. ℎ 𝑙𝑙 . 𝑒𝑒 𝑤𝑤 𝑁𝑁 𝑤𝑤,ℎ𝑙𝑙,𝑙𝑙 𝑙𝑙𝑙𝑙 = 𝛾𝛾 𝑀𝑀,𝑓𝑓𝑓𝑓,𝑎𝑎 Lực kéo phần thấp hơn của bản bụng 0,5.45,2.9,6 dầm thép (phần tuyến tính): 𝑁𝑁 𝑤𝑤,ℎ𝑙𝑙,𝑙𝑙 𝑙𝑙𝑙𝑙 = (275 − 0,179.275). 49,0𝑘𝑘𝑘𝑘 1,0 𝑘𝑘 𝑎𝑎 . 𝑓𝑓𝑦𝑦 . 𝑏𝑏. 𝑒𝑒𝑓𝑓 𝑁𝑁𝑓𝑓2 = 𝛾𝛾 𝑀𝑀,𝑓𝑓𝑓𝑓,𝑎𝑎 Lực kéo cánh dưới dầm thép : 0,179.275.208,8.13,2 𝑁𝑁𝑓𝑓2 = = 135,7𝑘𝑘𝑘𝑘 1,0 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑 𝑑𝑑 2 8 2 Lực kéo trong cốt thép số 1 𝐴𝐴 𝑠𝑠,𝐻𝐻8 = 𝜋𝜋. ( ) = 𝜋𝜋. ( ) = 50,3𝑚𝑚𝑚𝑚2 2 2 Tiết diện 1 thanh cốt thép D8: 𝐴𝐴 𝑠𝑠 = 6.50,3 = 301,8𝑚𝑚𝑚𝑚2 𝑘𝑘 𝑟𝑟 . 𝑓𝑓𝑟𝑟𝑟𝑟 Tổng tiết diện các thanh cốt thép: 𝑁𝑁𝑟𝑟 = 𝐴𝐴 𝑠𝑠 . 𝛾𝛾 𝑀𝑀,𝑓𝑓𝑓𝑓,𝑟𝑟 Lực kéo trong cốt thép: 301,8.0,613.500 𝑁𝑁𝑟𝑟 = = 92,5𝑘𝑘𝑘𝑘 1,0 𝐹𝐹+ = 637,4 + 1205,7 + 21,4 + 49,0 + 135,7 + 92,5 = 2141,7𝑘𝑘𝑘𝑘 𝐹𝐹− = 38250𝑥𝑥 Tổng lực kéo: Tổng lực nén: 𝑥𝑥 = = 0,056𝑚𝑚 = 56𝑚𝑚𝑚𝑚 < ℎ 𝑐𝑐,ℎ = 79𝑚𝑚𝑚𝑚 trục đảm bảo nằm trong bê tông 2141,7 38250 Trục trung hòa: 𝑥𝑥 2141,7.0,056 Khả năng chịu momen: ∑ 𝑀𝑀+ = 𝐹𝐹𝐻𝐻+ . = = 60𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 2 2 𝑒𝑒𝑓𝑓 ℎ 𝑙𝑙 ∑ 𝑀𝑀+ = 𝑁𝑁𝑓𝑓1 . (ℎ 𝑐𝑐 + − 𝑥𝑥) + 𝑁𝑁 𝑤𝑤,ℎℎ . (ℎℎ + 𝑒𝑒𝑓𝑓 + ℎ 𝑐𝑐 − 𝑥𝑥) + 𝑁𝑁 𝑤𝑤,ℎ𝑙𝑙,𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 . ( + ℎℎ + 𝑒𝑒𝑓𝑓 + ℎ 𝑐𝑐 − 𝑥𝑥) + 2 2 𝑁𝑁 𝑤𝑤,ℎ𝑙𝑙.𝑙𝑙 𝑙𝑙𝑙𝑙 . ( 𝑙𝑙 + ℎℎ + 𝑒𝑒𝑓𝑓 + ℎ 𝑐𝑐 − 𝑥𝑥) + 𝑁𝑁𝑓𝑓2 . (ℎ 𝑐𝑐 + ℎ + 𝑓𝑓 − 𝑥𝑥) + 𝑁𝑁𝑟𝑟 khoảng cách trung bình đến trọng tâm cốt thép −𝑥𝑥) ℎ 𝑒𝑒 3 2 ∑ 𝑀𝑀+ = 874,2𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 ∑ 𝑀𝑀− + ∑ 𝑀𝑀+ = 60 + 874,2 = 934,2𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 > 517,5𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 Tổng momen kháng: Kết luận dầm liên hợp thép bê tông 533x210x82 UB đảm bảo khả năng chịu lực ứng với giới hạn chịu lửa R60. Khảo sát: giữ nguyên các thông số của bài toán mục 2.1 giảm tiết diện dầm từ đến các tiết diện nhỏ hơn trong bảng thép Khảo sát giới hạn chịu lực của dầm liên hợp thép bê tông bọc một tính toán tương tự, kết quản thu được tổng hợp phần sử dụng phương pháp đơn giản ảng 3, các tiết diện này đảm bảo điều kiện chịu lực khi cháy R60. JOMC 56
Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 13 Số 04 năm 2023 > Qua tính toán thu đượ ế ệ ầ ợ Phương pháp đơn giản xét đến nhịp dầm, sơ đồ tính của dầm, 517,5𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 ỏ ấ ị ử ẩ ổ không xét đến phi tuyến hình học, độ cong ban đầu của cấu kiện. hương pháp đơn giản thuận tiện để lập thành bảng tính cho thiết kế. Phương pháp đơn giản cho phép tính toán dễ dàng với các tiết diện thép 3. Nhận xét hình khác nhau, người thiết kế có thể tối ưu hóa tiết diện dầm liên hợp thép bê tông bọc một phần Việc tính toán thuận tiện lập thành bảng Về sử dụng phương pháp bảng tra và phương pháp đơn giản trong tính trong môi trường phần mềm Microsoft excel. thiết kế dầm liên hợp thép bê tông bọc một phần: Kết luận Bảng 3 Kết quả tính dầm liên hợp thép bê tông với tiết diện thép Tổng momen kháng (kNm) Kết luận đến , thời gian chịu cháy R60. Bài báo đã trình bày giới hạn chịu lửa của dầm liên hợp hép bê tông được bọc một phần bằng phương pháp bảng tra, phương 934,2 Tiết diện dầm pháp đơn giản, theo tiêu chuẩn Châu Âu Phương pháp bảng tra, dễ sử Đạt dụng, chỉ kể đến tỷ lệ cốt thép bổ sung, khoảng cách tối thiểu đến trục Đạt cốt thép, kích thước nhỏ nhất của tiết diện b, h, Trong bảng có ít các Đạt thông số dẫn đến xu hướng kết quả là tiết diện dầm lựa chọn có thể Đạt khoảng dư nhiều so với thực tế. Phương pháp đơn giản có cấu trúc thuận tiện để lập ành bảng Đạt , thuận tiện trong tính toán, kiểm tra và tính lặp, kể đến tải trọng, Đạt sơ đồ tính của dầm Đạt Việc tính toán thiết kế dầm liên hợp thép bê tông được bọc một Đạt phần nên sử dụng phối hợp cả phương pháp trên để chọn được tiết diện dầm liên hợp thép bê tông hợp lý Đạt - Lựa chọn sơ bộ tiết diện dầm liên hợp thép bê tông bằng Đạt phương pháp tra bảng. Đạt - Tối ưu tiết diện bằng phương pháp đơn giản. Đạt Tài liệu tham khảo Đạt Sử dụng bảng tra để kiểm tra tiết diện đã chọn, tính toán nhanh, thuận tiện, không xét đến nhịp của dầm, hệ số tiết diện. Phương pháp Tiêu chuẩn Châu Âu phần 1 Quy định chung tra bảng, với bài toán đang khảo sát, phương pháp có hạn chế là chỉ định Thiết kế kết cấu liên hợp thép và bê tông kiểm tra đưa ra yêu cầu tối thiểu về kích thước hình học dầm thép hình, hàm lượng tối thiểu của cốt thép bổ sung, khoảng cách tối thiểu đối với Tiêu chuẩn Châu Âu phần 1 2 Quy định chung Thiết kế kết cấu chịu lửa mức tải trọng 𝜂𝜂 𝑓𝑓𝑓𝑓,𝑡𝑡 , theo bảng 4.6 EN cốt thép bổ sung tới bề mặt bê tông. Phạm vi áp dụng: phụ thuộc vào Trương Quang Vinh (2018); Phân tích kết cấu liên hợp thép 2:2005, ứng với mỗi mức điều kiện cháy có xét đến quá trình tăng nhiệt và giảm nhiệt. Luận án tiến sĩ tải trọng, giới hạn chịu lửa tăng dần theo sự tăng của kích thước b, h Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội tiết diện dầm. Tỷ lệ cốt thép bổ sung, khoảng cách tối thiểu đến trục 𝑒𝑒 𝑤𝑤 𝑒𝑒 𝑓𝑓 cốt thép, kích thước nhỏ nhất của tiết diện b, h, hệ số nhỏ nhất phải lớn hơn giá trị tối thiểu cho trong bảng. Trong bảng có ít các thông số Phạm Văn Hội (2006); Kết cấu liên hợp thép dẫn đến xu hướng kết quả là tiết diện dầm lựa chọn có khoảng dư nhiều so với thực tế. JOMC 57