Giao Trình kết cấu thép đại cương - Chương 1

Giao Trình kết cấu thép đại cương - Chương 1

1 THÉP XÂY DỰNG

1.1 Phân loại thép xây dựng

Thép và gang là hợp kim đen của sắt (Fe) và cacbon (C), ngoài ra còn có các chất khác Oxy, P, Si…

Thép C < 1.7%, gang C > 1.7%

a Theo thành phần hóa học của thép

+ Thép Cabon:

Thép C thấp: C < 0.22% (dùng trong xây dựng)

Thép C vừa: C = 0.25 ~ 0.5%

Thép C cao: C = 0.6 ~ 1.2%

+ Thép hợp kim: thép hợp kim thấp (<2.5%) được phép dùng trong xây dựng

b Theo phương pháp luyện thép:

+ Thép lò quay

+ Thép lò bằng

1 THÉP XÂY DỰNG

c Theo phương pháp để lắng thép:

+ Thép tĩnh

+ Thép sôi

+ Thép nữa tĩnh

1.2 Thép dùng trong xây dựng

a Thép cacbon thấp cường độ thường: fy ≤ 2900 daN/cm2

Nhóm A: thép đảm bảo về tính chất cơ học

Nhóm B: thép đảm bảo về thành phần hóa học

Nhóm C: thép đảm bảo về tính chất cơ học và thành phần hóa học (xây dựng)

b Thép cường độ khá cao: fy= 3100 ~ 4000 daN/cm2,

fu = 4500 ~ 5400 daN/cm2

c Thép cường độ cao: fy> 4400 daN/cm2

fu > 5900 daN/cm2

2 SỰ LÀM VIỆC CỦA THÉP

2.1 Sự làm việc chịu kéo của thép

a Biểu đồ ứng suất – biến dạng

2 SỰ LÀM VIỆC CỦA THÉP

2 SỰ LÀM VIỆC CỦA THÉP

b Các đặc trưng cơ học chủ yếu của thép

Khi σ ≤ σtl – dùng lý thuyết đàn hồi, E = const

Khi σtl < σ ≤ σc – dùng lý thuyết đàn hồi – dẻo, E ≠ const

Khi σ = σc - dùng lý thuyết dẻo

2.2 Sự phá hoại dòn của thép

+ Phá hoại dòn là phá hoại khi biến dạng bé, kèm theo vết nứt, vật liệu làm việc trong giai đoạn đàn hồi

+ Phá hoại dẻo là phá hoại khi biến dạng lớn, vật liệu làm việc trong giai đoạn dẻo

a Sự hóa già của thép: Theo thời gian thép dần thay đổi fyvà fu, độ giãn dài

và độ dai va đập giãm, thép trở nên giòn

b Ảnh hưởng của nhiệt độ:

t = 200 ~ 300oC tính chất thép ít thay đổi

t = 300 ~ 330oC cấu trúc thép bắt đầu thay đổi, thép trở nên giòn hơn

2 SỰ LÀM VIỆC CỦA THÉP

c Hiện tượng cứng nguội: thép trở nên cứng hơn sau khi biến dạng dẻo ở

nhiệt độ thường

2 SỰ LÀM VIỆC CỦA THÉP

d Thép chịu trạng thái ứng suất phức tạp – sự tập trung ứng suất

2 SỰ LÀM VIỆC CỦA THÉP

e Thép chịu tải trọng lặp

3 PHƯƠNG PHÁP TÍNH KCT

3.1 Tải trọng và tác động

a Phân loại tải trọng:

● Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải)

● Tải trọng tạm thời (hoạt tải)

TTTT dài hạn TTTT ngắn hạn

TT đặc biệt

b Tải trọng tiêu chuẩn – tải trọng tính toán

Tải trọng tiêu chuẩn: gc, pc, qc, Gc, Pc

Tải trọng tính toán : g, p, q, G, P

q = nqc

hay q = γQqc

Với n và γQ là hệ số vượt tải

3 PHƯƠNG PHÁP TÍNH KCT

c Tổ hợp tải trọng:

Tổ hợp cơ bản:

THCB 1 = TT + 1 HT (nc = 1.0)

THCB 2 = TT + ≥ 2 HT (nc = 0.9)

Tổ hợp đặc biệt: Tĩnh tải + hoạt tải + tải trọng đặc biệt

3.2 Cường độ tiêu chuẩn – cường độ tính toán

a Cường độ tiêu chuẩn: fy= σc và fu = σu

b Cường độ tính toán: f = fy / γM và ft = fu / γM

Với γM là hệ số an toàn vật liệu (hệ số độ tin cậy về cường độ)

3 PHƯƠNG PHÁP TÍNH KCT

3 PHƯƠNG PHÁP TÍNH KCT

3 PHƯƠNG PHÁP TÍNH KCT

3 PHƯƠNG PHÁP TÍNH KCT

3.3 Phương pháp tính KCT theo trạng thái giới hạn

• Tính theo TTGH thứ nhất: mất khả năng chịu lực hoặc không còn sử dụng

được nữa

N ≤ S

N – nội lực trong cấu kiện đang xét, do tải trọng tính toán gây ra

S – Khả năng chịu lực của cấu kiện

b Tính theo TTGH thứ hai: không còn sử dụng bình thường

Δ ≤ [Δ]

Δ – biến dạng hay chuyển vị của kết cấu do tải trọng tiêu chẩn gây ra

[Δ] – biến dạng hay chuyển vị cho phép (lấy theo tiêu chuẩn)

4 TÍNH TOÁN CẤU KIỆN

4.1 Cấu kiện chịu kéo, nén đúng tâm

a Theo điều kiện bền

N – nội lực do tải trọng tính toán

A n – diện tích thực, đã trừ đi diện tích giảm yếu

γ c - hệ số điều kiện làm việc

Đối với thép cường độ cao:

f A

N

c n

g

t u

c n

f A

N

g

g

s = £

γ u - hệ số an toàn, lấy bằng 1.3

b Theo điều kiện ổn định tổng thể (cấu kiện chịu nén):

f A

N

c

g j

s = £

φ - Hệ số uốn dọc (nén đúng tâm)

4 TÍNH TOÁN CẤU KIỆN

4.2 Cấu kiện chịu uốn

M, Q – moment uốn và lực cắt do tải trọng tính toán

W n – moment chống uốn của tiết diện thực

I - moment quán tính

S - moment tĩnh

t – bề dày thành cấu kiện

b Kiểm tra độ võng: Δ ≤ [Δ]

Δ – độ võng của dầm do tải trọng tiêu chuẩn gây ra

[Δ] - độ võng cho phép

f W

M

c n

g

a Kiểm tra bền:

v c w

x

f t

I

QS

g

4 TÍNH TOÁN CẤU KIỆN

4 TÍNH TOÁN CẤU KIỆN

4 TÍNH TOÁN CẤU KIỆN

4.4 Cấu kiện chịu kéo lệch tâm và nén lệch tâm

a Kiểm tra bền:

b Kiểm tra ổn định tổng thể (nén lệch tâm):

φ lt - Hệ số uốn dọc (nén lệch tâm)

f W

M A

N

c n

n

g

£ +

f A

N

c lt

g j

4 TÍNH TOÁN CẤU KIỆN

4 TÍNH TOÁN CẤU KIỆN

5 QUY CÁCH THÉP XÂY DỰNG

5.1 Thép hình

a Thép góc:

Thép góc đều cạnh: L50x50x5 hay L50x5 Thép góc không đều cạnh: L70x50x6

5 QUY CÁCH THÉP XÂY DỰNG

b Thép I

Ký hiệu I30, có chiều cao h = 30 cm

5 QUY CÁCH THÉP XÂY DỰNG

c Thép [

Ký hiệu: [22 có chiều cao h = 22 cm

5 QUY CÁCH THÉP XÂY DỰNG

d Các loại hình thép khác

5 QUY CÁCH THÉP XÂY DỰNG

5.2 Thép tấm

Thép tấm phổ thông:

t = 4 ~ 60 mm, b = 160 ~ 1050 mm, L = 6 ~ 12 m

Thép tấm dày:

t = 4 ~ 160 mm (modun chiều dày 0.5 mm, 1.0 mm, 2.0 mm)

b = 600 ~ 3000 mm (cấp 100 mm), L = 4 ~ 8 m

Thép tấm mỏng:

t = 0.2 ~ 4 mm, b = 600 ~ 1400 mm, L = 1.2 ~ 4 m

5 QUY CÁCH THÉP XÂY DỰNG

5.3 Thép hình dập, cán nguội