NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ LIÊN KẾT NỬA CỨNG Từ các thông số cột, dầm đã có và giả thiết của liên kết, ta tính toán được độ cứng của liên kết đó , rồi thực hiện việc gán độ cứng ngược lại và
Trang 1Bảng Tính LIÊN KẾT DẦM CHÍNH – CỘT J1 KHUNG TRỤC 4
9.1 NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ LIÊN KẾT NỬA CỨNG
Từ các thông số cột, dầm đã có và giả thiết của liên kết, ta tính toán được độ cứng của liên kết đó , rồi thực hiện việc gán độ cứng ngược lại vào mô hình để tính toán lại nội lực trong kết cấu
xem các cấu kiện có đảm bảo về cường độ không Nếu không, ta lặp lại quá trình giả thiết và tính toán
Tuy nhiên , do một số vấn đề mắc phải như sau :
Việc mô hình tính toán khung thép với liên kết là nửa cứng trong Etabs chưa có tài liệu hướng dẫn cụ thể, vì thế mức độ tin cậy chưa cao
công thức của các tác giả nước ngoài có trong các báo cáo khoa học chỉ đề cập đến khung phẳng, chưa đề cập đến quá trình làm việc và ứng xử không gian của liên kết
Đề tài liên kết nửa cứng, việc mô hình và tính toán chính xác cao hơn phạm vi kiến thức sinh viên được trang bị trong nhà trường
Vì vậy, trong phạm vi luận văn này, sẽ thực hiện tính toán liên kết bằng việc áp dụng các công thức được đề cập trong lý thuyết, nhưng thiết kế sao cho đảm bảo liên kết chịu được nội lực từ kết quả mô hình trong Etabs
9.2 KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC MỐI NỐI
9.3 DỮ LIỆU BAN ĐẦU
Trang 2Kích thước tiết diện dầm :
(mm)
Ab (cm2) Ia (cm
4
(cm3)
fyb (N/mm2)
Kích thước tiết diện cột :
hc (mm) bc (mm) tfc (mm) twc (mm) Ac (cm2) fyc
(N/mm2)
Gia cường
tông một phần
Bê tông :
Trọng lượng riêng γ (kN/m3
Cường độ chịu nén mẫu hình trụ fck (N/mm2
)
Bu lông :
Bu lông d (mm)
fub (N/mm2) = 800
Chốt chịu cắt :
Khoảng cách giữa các chốt (mm) = 150
Sàn liên hợp :
Khoảng cách từ mặt trên sàn đến trọng tâm thép gia cường (mm) = 40
Cốt thép:
Trang 3Sử dụng cốt thép theo điều kiện thực tế ở Việt
Diện tích cốt thép As (mm2
Chọn chiều cao đường hàn bụng với cánh cột là 8mm
NHỮNG TÍNH TOÁN CHUẨN BỊ
Cột
2 2 350 2 30 2 8 274
Gia cường bụng cột bằng bản thép có bề rộng 250 mm với chiều dày ts = 15 mm và chiều sài Ls = 900 mm
100 15
wc
w t
(mm)
300 100
100
c
b w
(mm)
,
0
260
1,1
yfc
M
f
s = 8mm
0,5 0,5 550 46 74 40 355
s b cs ps cs
Cánh tay đòn từ trọng tâm cốt thép đến trọng tâm cánh dầm chịu nén
1 b 0,5 fb cs ps cs 550 0,5 15 46 74 40 622,5
Cánh tay đòn từ trọng tâm nhóm bu lông đến trọng tâm cánh dầm chịu nén
Bố trí 4 hàng bu lông (2 hàng trên chịu kéo, 2 hàng dưới chịu cắt) như hình phía trên, xem trọng tâm của vùng bu lông chịu kéo đặt giữa hai hàng bu lông
2 b 0,5 fb 550 0,5 15 542,5
2
0
1
542,5
0,87 622,5
z
c
z
Mômen dẻo của dầm thép
3
6 ,
0
1,1
pby yb
c Rd
M
W f
M
Bản thép nối
1
100 10
wb
p
w t
(mm)
2 0,8 60 15 0,8 8 38,6
Trang 4Bề rộng bản nối bp = 250 mm
Bề dày bản nối tp = 30 mm
250 100
75
p
p
b w
1
1
1
40, 2
0,35
40, 2 75
p
m
2
2
1
38,6
0,34
40, 2 75
p
m
Tra bảng hệ số α :
Vậy α =2π
,
0
260
1,1
yp
M
f
Bu lông
Khả năng chịu kéo của 1 bu lông
,
1, 25
ub s b
t Rd
Mb
f A
F
Khả năng chịu cắt của 1 bu lông
Trang 53 ,
1, 25
ub sb
v Rd
Mb
f A
F
0,5 30 30 0,5 16 19 62,5
dw = 41,6 (mm)
41,6
10, 4
w
w
d
Sàn liên hợp
deff =hcs =74 (mm)
beff lấy bằng bề rộng tham gia làm việc của sàn lúc tính dầm chính
→ beff = 414,84 (mm)
Chiều dài đoạn mômen âm
Leff = 2212,5 (mm)
Liên kết một phía tra bảng trong tiêu chuẩn 5.4 tiêu chuẩn EU3
→ β = 1
max
816,09
ck c c eff s
sk s
A
f
Vậy chọn As = 804,4 mm2 là hợp lý
Chốt chịu cắt
Độ cứng chốt chịu cắt
ksc = 100 kN/mm
130
eff b
l
N
s
TÍNH TOÁN ĐỘ CỨNG VÀ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC KHI CHỊU
Trang 6MÔMEN CĂNG THỚ TRÊN
Thành phần 2 : Bụng cột chịu nén
Khả năng chịu lực
0
15
fb
t
, 0 5 45,5 5 30 195,5
eff c fc
kwc,a = 1 (giả thiết)
Cột bọc bê tông một phần
→ ωc = 1 và p 0
, ,
0
1 1 235,5 15 260
1,1
wc a c eff c wc wc ywc
a wcc Rd
M
kwc,c = 1,5 (giả thiết)
, , , ,
947, 20 1,5
wc c eff c c wc ckc
c wcc Rd
c
F
Vậy khả năng chịu lực của bụng cột chịu nén
FRd,2 = Fa ,wc.c ,Rd + Fc ,wc.c ,Rd = 947,20 + 834,95 = 1782,15 (kN)
Độ cứng
, ,
9,02 274
eff c wc wc
a wc c
wc
k
d
.
7,19
350 210
el c cm c
c wc c
b b E
k
2 a wc c, , c wc c, , 9,02 7,19 16, 22
Thành phần 3 : Bụng cột chịu kéo
Khả năng chịu lực
eff t wc
β = 1 →
, ,
0,902 226,82 15
1 1,3
1 1,3
8100
c
eff t wc wc vc
A
, ,
,3
0
0,902 226,82 15 260
725,3 1,1
t eff t wc wc ywc
Rd
M
b t f
Độ cứng
Trang 7, ,
3
8,69 274
eff t wc wc
wc
k
d
Thành phần 4 : Cánh cột chịu uốn
Khả năng chịu lực
leff,t,fc = beff,t,wc = 226,82 (mm)
kfc = 1 (giả thiết)
, , , , , 1
2
w eff t fc pl fc
w
mn e m n
8 45,125 2 10, 4 226,82 53181,82 1
10 1700,5
2 36,1 45,125 10, 4 36,1 45,125
(kN)
Để đơn giản trong tính toán, xem 2 hàng bu lông như một hàng bu lông đặt ở trọng tâm của nhóm bu lông với cường độ tăng gấp đôi
, , 2
2eff t fc pl fc fc t Rd
fc Rd t
F
m n
36,1 45,125
Rd fc Rd t fc Rd t
Độ cứng
, ,
110,65 36,1
eff t fc fc
l t
k
m
Thành phần 5 : Bản thép nối chịu uốn
Khả năng chịu lực
, ,
, , 1
2
p w eff p pl p
ep Rd t
F
8 50, 25 2 10, 4 252, 46 53181,8
2 40, 2 50, 25 10, 4 50, 25 40, 2
, , 2
1
2eff p pl p t Rd p
ep Rd t
F
40, 2 50, 25
Trang 8
Độ cứng
3 ,
1
89,18
40, 20
eff p p
p
l t
k
m
Thành phần 7 : Cánh dầm chịu nén
Khả năng chịu lực
3 ,
,7
539,15 10
1007,75
550 15
c Rd
Rd
b fb
M
F
h t
Độ cứng
7
Thành phần 8 : Bụng dầm chịu kéo
Khả năng chịu lực
Do khoảng cách hàng bu lông đầu tiên cách cánh dầm 45mm và cánh dầm lúc này nằm trong chiều dài chịu kéo của bụng dầm, vì thế khả năng chịu kéo của bụng dầm không cần kiểm tra
Độ cứng
8
Thành phần 10 : Bu lông chịu kéo
Khả năng chịu lực
,10 , 4 203,32 813,31
Rd t Rd
Độ cứng
Có hai hàng bu lông chịu kéo , để đơn giản, ta xem như chỉ có 1 hàng bu lông với độ cứng gấp đôi đặt giữa hai hàng bu lông
, 10
353
62,5
s bolt b
A
k
L
Thành phần 13 : Cốt thép dọc chịu kéo
Khả năng chịu lực
,13
804, 4 390
272,80 1,15
s sk
Rd
s
A f
F
Độ cứng
K
Trang 9804, 4 210
0,64
s t
a c
k
E
h K
2
a a
s s s
E I
d E A
,
1 sc eff b s
a a
Nk l d
E I
3
1
18 100 10
440191,88
5, 29
sc sc
s
Nk
K
z d
.
1
1
r
s s t
sc
k
E k
K
=0,77
13 s t. r 0,64 0,77 0, 49
Thành phần 1 : Bụng cột chịu cắt
Cánh tay đòn để xác định khả năng chịu lực
, min ,2; ,7
Fc,Rd > FRd,13
→F Rd o, minF c Rd, ;F Rd,13F t Rd, =998,1 (kN)
,
,13
998,1
272,8
Rd o
o
Rd
F
F
F
2
1
542,5
0,87 622,5
o
z
c
z
1
o o
o o
F c
F c
Cánh tay đòn để xác định độ cứng
1
5, 25
t
k
13 1 2
13 1 2
550, 24
0, 49 622,5 5, 25 542,5
t eq
t
k z k z
z
k z k z
5,73
550, 24
t eq
eq
k z k z
k
z
Trang 10Khả năng chịu lực
3 , ,
0
vc ywc
a wp Rd
M
A f V
Để an toàn và ính toán sơ bộ thì xem như lực dọc tác dụng chưa biết
,
0
6292
Sd
pl Rd
N N
566,51
c fc
h t
z
A h t b t
, ,
1,5
ckc
c wp Rd c
c
f
wp Rd a wp Rd c wp Rd
,
,1
1161,98
1161,98 1
wp Rd
Rd
V
F
Độ cứng
,
5,59
1 566, 2
vc
a wp s
A k
z
, ,
29 300 350
210 1 566,51
cm c c
c wp s
a
E b h k
E z
1 a wp s, , c wp s, ,
KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA MỐI NỐI
Khả năng chịu lực
,1 , ,13 ,
Mômen kháng dẻo :
3
→ OK
Độ cứng
Độ cứng ban đầu
,
1 2
169233,82
a eq
j ini
eq
E z
S
(kNm/rad)
Độ cứng danh nghĩa
,
2
j ini
j
S
Trang 11KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA MỐI NỐI
Khả năng chịu cắt của đường hàn
420
228, 22
u
vwd
w Mw
f
f
2 )
3 ,
,1 228, 22 0,7 6 1008 10 966, 2
Rd v wd w ws
Khả năng chịu cắt của bu lông
Bố trí 2 hàng bu lông chịu cắt
Khả năng chịu cắt của 1 bu lông :
, ,
0,6 800 353
135,5
1, 25
ub s b
v Rd
Mb
f A
OK