14 BANG TINH 222 232 CHUONG IX LIEN KET COMPOSITE

NÚT LIÊN HỢP NỬA CỨNG Bảng Tính Tựa Đề LIÊN KẾT DẦM CHÍNH – CỘT J1 KHUNG TRỤC Mối nối liên hợp 9.1 NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ LIÊN KẾT NỬA CỨNG  Từ thông số cột, dầm có giả thiết liên kết, ta tính tốn độ cứng liên kết , thực việc gán độ cứng ngược lại vào mơ hình để tính tốn lại nội lực kết cấu  Sau kiểm tra với nội lực tương ứng thu giải lại mơ hình, ta kiểm tra xem cấu kiện có đảm bảo cường độ khơng Nếu khơng, ta lặp lại q trình giả thiết tính tốn Tuy nhiên , số vấn đề mắc phải sau :  Việc mơ hình tính toán khung thép với liên kết nửa cứng Etabs chưa có tài liệu hướng dẫn cụ thể, mức độ tin cậy chưa cao  Việc tách riêng khung để tiến hành tính tốn liên kết nửa cứng theo số công thức tác giả nước ngồi có báo cáo khoa học đề cập đến khung phẳng, chưa đề cập đến q trình làm việc ứng xử khơng gian liên kết  Đề tài liên kết nửa cứng, việc mơ hình tính tốn xác cao phạm vi kiến thức sinh viên trang bị nhà trường Vì vậy, phạm vi luận văn này, thực tính tốn liên kết việc áp dụng công thức đề cập lý thuyết, thiết kế cho đảm bảo liên kết chịu nội lực từ kết mơ hình Etabs 9.2 KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC MỐI NỐI 9.3 DỮ LIỆU BAN ĐẦU 222 NÚT LIÊN HỢP NỬA CỨNG Kích thước tiết diện dầm : hb (mm) bb (mm) tfb (mm) 550 200 15 twb (mm) 10 Kích thước tiết diện cột : hc (mm) bc (mm) tfc (mm) 350 300 Ab (cm2) 112 Ia (cm4) 54662 twc (mm) Ac (cm2) 15 223,5 30 Bê tông : Cấp độ bền bê tông fyb (N/mm2) 260 fyc (N/mm2) 260 Gia cường Bọc bê tông phần C20/25 Trọng lượng riêng γ (kN/m3) = Cường độ chịu nén mẫu hình trụ fck (N/mm2) = Cường độ chịu kéo mẫu trụ fctm (N/mm2) = Module đàn hồi cát tuyến Ecm (kN/mm ) Bu lông : Bu lông d (mm) = Cấp độ bền Wpby (cm3) 2281 25 20 2,2 29 24 8.8 Asb (mm2) = 353 fub (N/mm2) = 800 Chốt chịu cắt : Đường kính d (mm) = Giới hạn đàn hồi fsk (N/mm2) = Module đàn hồi Es (kN/mm2) = Độ cứng giả thiết (kN/mm) = Khoảng cách chốt (mm) = 19 450 210 100 150 Sàn liên hợp : Chiều cao sàn liên hợp h (mm) = Chiều cao lớp bê tơng phía tơn hc (mm) = Chiều cao tôn hp (mm) = Khoảng cách từ mặt sàn đến trọng tâm thép gia cường (mm) = 120 74 46 40 Cốt thép: 223 NÚT LIÊN HỢP NỬA CỨNG Sử dụng cốt thép theo điều kiện thực tế Việt Nam Đường kính cốt thép d (mm) = 4ϕ16 16 Diện tích cốt thép As (mm2) = 804,4 Giới hạn đàn hồi fsk (N/mm2) = 390 Module đàn hồi Es (kN/mm2) = 210 Chọn chiều cao đường hàn bụng với cánh cột 8mm NHỮNG TÍNH TOÁN CHUẨN BỊ  Cột dwc  hc  2t fc  2sw  350   30    274 (mm) Avc   hc  2t fc  twc   350   30  250 15  8100 (mm2) Gia cường bụng cột thép có bề rộng 250 mm với chiều dày ts = 15 mm chiều sài Ls = 900 mm w  twc 100  15 m  0,8s   0,8   36,1 (mm) 2 b  w 300  100 e c   100 (mm) 2 f 260 m pl , fc  0, 25t fc yfc  0, 25  302  53181,8 (Nmm/mm) M0 1,1 s = 8mm  Dầm ds  0,5hb  hcs  hps  acs  0,5  550  46  74  40  355 (mm) Cánh tay đòn từ trọng tâm cốt thép đến trọng tâm cánh dầm chịu nén z1  hb  0,5t fb  hcs  hps  acs  550  0,5 15  46  74  40  622,5 (mm) Cánh tay đòn từ trọng tâm nhóm bu lơng đến trọng tâm cánh dầm chịu nén Bố trí hàng bu lơng (2 hàng chịu kéo, hàng chịu cắt) hình phía trên, xem trọng tâm vùng bu lơng chịu kéo đặt hai hàng bu lông z2  hb  0,5t fb  550  0,5 15  542,5 (mm) z2 542,5   0,87 z1 622,5 Mômen dẻo dầm thép Wpby f yb  2281103  260  6 M c , Rd   10  539,15 (kNm) M0 1,1   c0   Bản thép nối w  twb 100  10 m p1   0,8s   0,8   40, (mm) 2 mp  p  t fb  0,8s  60  15  0,8   38,6 (mm) 224 NÚT LIÊN HỢP NỬA CỨNG Bề rộng nối bp = 250 mm Bề dày nối = 30 mm b  w 250  100 ep  p   75 (mm) 2 m p1 40, 1    0,35 m p1  e p 40,  75 mp 38,6  0,34 m p1  e p 40,  75 Tra bảng hệ số α : 2   Vậy α =2π m pl , p  0, 25t p f yp M0  0, 25  302 260  53181,8 (Nmm/mm) 1,1  Bu lông Khả chịu kéo bu lông 0,9 fub As ,b  0,9  800  353  3 Ft , Rd   10  203,32 (kN)  Mb 1, 25   Khả chịu cắt bu lông 225 NÚT LIÊN HỢP NỬA CỨNG  0,6  800  353  3  10  135,55 (kN)  Mb 1, 25   Lb  t fc  t p  0,5  hh  hn   30  30  0,5 16  19   62,5 (mm) dw = 41,6 (mm) d 41,6 ew  w   10, (mm) 4 Fv , Rd  0,6 fub Asb  Sàn liên hợp deff =hcs =74 (mm) beff lấy bề rộng tham gia làm việc sàn lúc tính dầm → beff = 414,84 (mm) Chiều dài đoạn mômen âm Leff = 2212,5 (mm) Liên kết phía tra bảng tiêu chuẩn 5.4 tiêu chuẩn EU3 →β=1 As  0,004  deff  beff ,b  bc   0,004  74   414,84  300   34 (mm2) 1,1 0,85 f ck /  c  bc deff 1,1  0,85  20 / 1,5  300  74  816,09 (mm2)   f sk /  s  1 390 / 1,15  Vậy chọn As = 804,4 mm hợp lý Chốt chịu cắt Độ cứng chốt chịu cắt ksc = 100 kN/mm l 2212,5 N  eff ,b     18 s 130 As max   TÍNH TỐN ĐỘ CỨNG VÀ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC KHI CHỊU 226 NÚT LIÊN HỢP NỬA CỨNG MÔMEN CĂNG THỚ TRÊN Thành phần : Bụng cột chịu nén Khả chịu lực t 15 l0  fb  s f  t p    30  45,5 (mm) 2 teff ,c  l0  5t fc  45,5   30  195,5 (mm) beff ,c,wc  l0   s  t fc   45,5  8  30   235,5 (mm) bel  l0   s  t fc   45,5  8  30   121,5 (mm) kwc,a = (giả thiết) Cột bọc bê tông phần → ωc =  p  kwc ,acbeff ,c ,wctwc f ywc  11 235,5 15  260  3  → Fa ,wcc , Rd  10  834,95 (kN) M0 1,1   kwc,c = 1,5 (giả thiết) 0,85kwc ,cteff ,c  bc  twc  f ckc 0,85 1195,5  300  15  20 Fc ,wcc , Rd    947, 20 (kN) c 1,5 Vậy khả chịu lực bụng cột chịu nén FRd,2 = Fa ,wc.c ,Rd + Fc ,wc.c ,Rd = 947,20 + 834,95 = 1782,15 (kN) Độ cứng 0,7beff ,c ,wctwc 0,7  235,5 15 ka.wc.c    9,02 (mm) d wc 274 0,5 bel bc Ecm.c 0,5 121,5  300  29 kc.wc.c    7,19 (mm) hc Ea 350  210 k2  ka,wc,c  kc,wc,c  9,02  7,19  16, 22 (mm) Thành phần : Bụng cột chịu kéo Khả chịu lực beff ,t ,wc   2 m;4m  1,5e    2  36,1;4  36,1  1,5 100   226,82 (mm) β = → c  FRd ,3   0,902 t  b  226,82 15   1,3   1,3  eff ,t ,wc wc   8100   A vc   b t f 0,902  226,82 15  260  t eff ,t ,wc wc ywc   725,3 (kN) M0 1,1 2 Độ cứng 227 NÚT LIÊN HỢP NỬA CỨNG k3  0,7 beff ,t ,wc twc d wc  0,7  226,82 15  8,69 (mm) 274 Thành phần : Cánh cột chịu uốn Khả chịu lực leff,t,fc = beff,t,wc = 226,82 (mm) n   e;1,25m; e p    75;1,25  36,1;100   45,125 (mm) kfc = (giả thiết) 8n  2ew  leff ,t , fc mpl , fc Ffc ,Rd ,t1  k fc 2mn  ew  m  n     45,125  10,  226,82  53181,82 1  3   10  1700,5 (kN)  36,1  45,125  10, 36,1  45,125     Để đơn giản tính tốn, xem hàng bu lông hàng bu lông đặt trọng tâm nhóm bu lơng với cường độ tăng gấp đôi 2l m k   Bt ,Rd n Ffc , Rd ,t  eff ,t , fc pl , fc fc mn   226,82  53181,82 1     203,32   45,125  3  10  748,86 (kN)  36,1  45,125   FRd ,4   Ffc, Rd ,t1; Ffc, Rd ,t   1700,5;748,86   748,86 (kN) Độ cứng 0.85 leff ,t , fc t 3fc 0,85  226,82  303 k4    110,65 (mm) m3 36,13 Thành phần : Bản thép nối chịu uốn Khả chịu lực leff , p   2 mp1;  mp1    2  40,20;6  40,20   252,46 (mm) n p   e;1,25mp1; ep    75;1,25  40,2;100   50,25 (mm) Fep , Rd ,t1  8n p  2ew  leff , p m pl , p 2m p1n p  ew  m p1  n p     50, 25  10,  252, 46  53181,8  3   10  1651, 28 (kN)  40,  50, 25  10, 50, 25  40,     2l m   Bt , Rd n p Fep , Rd ,t  eff , p pl , p m p1  n p   252, 46  53181,8     203,32  50, 25  3  10  748,71 (kN) 40,  50, 25   228 NÚT LIÊN HỢP NỬA CỨNG FRd ,5   Fep, Rd ,1; Fep, Rd ,2   1651,28;748,71  748,71 (mm) Độ cứng 0,85 leff , p t 3p 0,85  252,6 k5    89,18 (mm) m3p1 40, 203 Thành phần : Cánh dầm chịu nén Khả chịu lực M c , Rd 539,15 103 FRd ,7    1007,75 (kN) hb  t fb 550  15 Độ cứng k7   Thành phần : Bụng dầm chịu kéo Khả chịu lực Do khoảng cách hàng bu lông cách cánh dầm 45mm cánh dầm lúc nằm chiều dài chịu kéo bụng dầm, khả chịu kéo bụng dầm khơng cần kiểm tra Độ cứng k8   Thành phần 10 : Bu lông chịu kéo Khả chịu lực FRd ,10   Bt ,Rd   203,32  813,31 (kN) Độ cứng Có hai hàng bu lơng chịu kéo , để đơn giản, ta xem có hàng bu lơng với độ cứng gấp đơi đặt hai hàng bu lông A 353 k10  1,6 s ,bolt  1,6  18,1 (mm) Lb 62,5 Thành phần 13 : Cốt thép dọc chịu kéo Khả chịu lực Af 804,  390 FRd ,13  s sk   272,80 (kN) s 1,15 Độ cứng K    4,3  8,9  7,2  2,6   229 NÚT LIÊN HỢP NỬA CỨNG Es 804,  210   0,64 1   Ea 11  hc   K  350   2,6   210     EI   a a =5,39 d s Es As As ks ,t  1    Nkscleff ,b d s  Ea I a =5,29 Nksc 18 100 103   440191,88   z1 5, 29  622,5  5, 29    ds  5,39 355 kr  =0,77 Es ks.t 1 K sc k13  ks.t kr  0,64  0,77  0,49 (mm) K sc  Thành phần : Bụng cột chịu cắt Cánh tay đòn để xác định khả chịu lực Fc,Rd   FRd ,2 ; FRd ,7  =1007,75 (kN) Ft ,Rd   FRd ,3 , FRd ,4 , FRd ,5 , FRd ,8 , FRd ,10   725,3 (kN) Fc,Rd > FRd,13 → FRd ,o   Fc ,Rd ; FRd ,13  Ft ,Rd  =998,1 (kN) Fo  co  FRd ,o FRd ,13 1  998,1   2,66 272,8 z2 542,5   0,87 z1 622,5  Foco  2,66  0,87 z z1  622,5  566, (mm)  Foco  2,66  0,87 Cánh tay đòn để xác định độ cứng kt   5, 25 1 1 1         k3 k4 k5 k8 k10  k13 z12  kt z2 0, 49  622,52  5, 25  542,52 zeq    550, 24 (mm) k13 z1  kt z2 0, 49  622,5  5, 25  542,5 k z k z 0, 49  622,5  5, 25  542,5 keq  13 t   5,73 (mm) zeq 550, 24 230 NÚT LIÊN HỢP NỬA CỨNG Khả chịu lực 0,9 Avc f ywc 0,9  8100  260 3 Va ,wp , Rd   10  994,83 (kN) 3 M 1,1 Để an toàn ính tốn sơ xem lực dọc tác dụng chưa biết  N      0,55 1  Sd   0,55 1    0,55   N pl , Rd  6292     hc  2t fc   350   30    arctan    0, 47 z 566,51       arctan  Ac  0,8  hc  2t fc   bc  twc  cos  0,8  350   30 350  15 cos  0,47   58858,9 (mm2) 0,85 f ckc 0,85  20 3 Vc ,wp , Rd   Ac sin   0,55  58856,5  sin  0, 47  10  167,17 (kN) c 1,5 Vwp,Rd Va,wp,Rd  Vc,wp ,Rd = 1161,98 (kN) V 1161,98 F Rd ,1  wp ,Rd   1161,98 (kN)  Độ cứng 0,38 Avc 0,38  8100   5,59 (mm)  z 1 566, E bh 29 300  350 kc ,wp ,s  0,06 cm c c  0,06  1,58 (mm) Ea   z 210 1 566,51 k1  ka ,wp ,s  kc,wp ,s = 7,18 (mm) ka ,wp s  KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA MỐI NỐI Khả chịu lực FRd   FRd ,1; Fc ,Rd ; FRd ,13  Ft ,Rd  =998,1 (kN) Mômen kháng dẻo : M Rd  FRd z  998,1 566,2 103  565,5 (kNm) > MSd = 431,79 kNm → OK Độ cứng Độ cứng ban đầu Ea zeq2 210  103  550,132 S j ,ini    169233,82 (kNm/rad) 1 1           7,18 16, 22 5,73   k k k eq    Độ cứng danh nghĩa S S j  j ,ini =84616,91 (kNm/rad) 231 NÚT LIÊN HỢP NỬA CỨNG KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA MỐI NỐI Khả chịu cắt đường hàn lws  hb –  t fb  s    550  15  8   1008 (mm)   fu 420  228, 22 (N/mm2) 3 w Mw  0,85 1, 25 VRd ,1  f v,wd awlws  228, 22  0,7  1008 103  966, (kN) Khả chịu cắt bu lơng Bố trí hàng bu lông chịu cắt Khả chịu cắt bu lông : f A 0,6  800  353 Fv , Rd  ub s ,b   135,5 (kN)  Mb 1, 25 VRd ,2  1    Fv,Rd  135,5  542,208 (kN) f vwd   VRd  VRd ,1;VRd ,2    542,208;966,2   542,208 (kN) > VSd = 295,38 (kN) → OK 232 ... (kN) f vwd   VRd  VRd ,1;VRd ,2    542,208;966,2   542,208 (kN) > VSd = 295,38 (kN) → OK 232