- Kết cấu thép được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành kinh tế vì: • Vững chắc vì thép là vật liệu đồng chất, đẳng hướng • Nhẹ vì cường độ của thép tương đối cao • Dễ gia công, dựng lắp
Trang 1Chương 1 Cơ sở thiết kế kết cấu thép.
1.1 M ở đầ u.
- Kết cấu thép được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành kinh tế vì:
• Vững chắc vì thép là vật liệu đồng chất, đẳng hướng
• Nhẹ vì cường độ của thép tương đối cao
• Dễ gia công, dựng lắp
- Kết cấu thép được dùng phổ biến trong công trình thuỷ lợi là cửa van các loại
1.2 V ậ t li ệ u dùng để ch ế t ạ o KCT.
1.2.1 Thép xây d ự ng:
- Thép cacbon : CT2, CT3, CT4, CT5
- Thép hợp kim thấp : 14T2, 10T2C, 15XCH1D1
Thép hợp kim có cường độ cao hơn và chống rỉ tốt hơn thép cacbon nhưng giá thành đắt hơn.Thép xây dựng dùng phổ biến nhất là thép cacbon CT3
- Cường độ tính toán:
R = Rtcko m trong đó :
Rtc = σc = 2400 daN/cm2 (CT3)
ko = 0,9 (CT3) - hệ số đồng chất
m ≤ 1 - hệ số điều kiện làm việc
Quan hệ ứng suất- biến dạng của mẫu thép CT3
Bảng 1 Cường độ tính toán của thép R (daN/cm 2 ) (m =1)
Trạng thái ứng suất Ký hiệu Thép CT3
- Kéo, nén
- Cắt
R
Rc
2100 1300
Ứng suất σ = N/F (dN/cm 2 )
Biến dạng tỉ đối ε = ∆ l / l 100%
Mô đun đàn hồi E=2,1.10 6 dN/cm 2
( σ = ε E)
Đoạn OA :σtl quan hêê σ ~ ε tỉ lêê bâêc nhất
Đoạn AB : quan hêê σ ~ ε không tỉ lêê
Đoạn BC: σ giữ nguyên, ε vẫn tăng
Đoạn CD: σ , ε tiếp tục tăng đến g/h bền
Trang 21.2.2 Thộp định hỡnh:
1.3 Ph ươ ng phỏp tớnh KCT theo tr ạ ng thỏi gi ớ i h ạ n.
1.3.1 T ả i tr ọ ng và h ệ s ố t ả i tr ọ ng
- Tải trọng tiờu chuẩn : tải trọng lớn nhất khi cụng trỡnh sử dụng bỡnh thường Ký hiệu Ptc , qtc
- Tải trọng tớnh toỏn : tải trọng lớn nhất cú thể xuất hiện trờn cụng trỡnh Ký hiệu P, q
- Hợ̀ số tải trọng:
n = tc
P
P
P=nPtc
- Tổ hợp tải trọng: Gồm cú hai loại tổ hợp tớnh toỏn:
+ Tổ hợp lực cơ bản: tt thường xuyờn + tt tạm thời ( ngắn và dài hạn) + Tổ hợp lực đặc biợ̀t: tt thường xuyờn + tt tạm thơi dài hạn +1 tải trọng đặc biợ̀t ( lỳn hoặc động đṍt)’
- tải trọng thường xuyờn: luụn tỏc dụng lờn cụng trỡnh( trọng lượng bản thõn, ỏp lực đṍt đỏ., ư/s trước)
- tải trọng tạm thời: t/d trong t/gian nhṍt định (ngắn hạn: dầm cầu trục, thiờ́t bị thi cụng…,dài hạn: trọng lượng thiờ́t bị cố định, ỏp lực chṍt lỏng, hơi, nhiợ̀t )
1.3.2 Nội lực tính toán:
N = Σ niNitcci
trong đó :
Nitc: nội lực do tải trọng tiêu chuẩn thứ i sinh ra
ni : hệ số tải trọng của tải trọng thứ i
ci : hệ số tổ hợp tải trọng (vì các tải trọng không xuất hiện lớn nhất cùng
một lúc)
1.3.3 Tính toán KCT theo trạng thái giới hạn.
- Trạng thái giới hạn thứ nhất (về cờng độ và về ổn định)
N = Σ ni Nitc ci ≤ SR* (1) trong đó :
S : đặc trng hình học của cấu kiện
R* = R khi tính toán về cờng độ
R* = σth khi tính toán về ổn định
Công thức (1) thờng đợc viết dới dạng ứng suất:
- Trạng thái giới hạn thứ hai (về biến dạng hoặc chuyển vị) :
trong đó :
Trang 3∆tc - biến dạng hoặc chuyển vị do tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn sinh ra
Đối với dầm chịu uốn thờng viết dới dạng sau :
o
tc
n
1 L
Ví dụ 1:
Kiểm tra về cờng độ và độ võng của dầm đơn chịu tải trọng phân bố đều qtc =
20 kN/m , nq = 1,3 Vật liệu thép CT3, m = 0,9 Tiết diện INo40 có : Jx = 18930
cm4, Wx = 947 cm3 , Sx= 540 cm3 , δb = 0,8 cm, 1/no=1/600
- Tính theo TTGH1:
Kiểm tra về cờng độ:
q = nqqtc= 1,3 20 = 26 kN/m
Mmax =
8
l
q 2 =
8
6
26 2 = 117 kNm
2
6 26 2
l
Hình 1-2
σ =
947
10 117 W
x max = = 1235 daN/cm2 < R = 2100.0,9 = 1890 daN/cm2
τ =
8 , 0 18930
540 10 78 J
S
b x
x
δ =278 daN/cm2 < m Rc= 0,9.1300 = 1170 daN/cm2
- Tính theo TTGH2:
Kiểm tra độ võng :
600
1 1 706
1 18930 10 1 , 2
600 20 384
5
384
5
6
3 3
=
<
=
=
=
o x
tc tc
n J
E
l q l
f
E = 2,1.106 daN/cm2- môđun đàn hồi của thép