Bài giảng Kết cấu thép gỗ Chương 1

NỘI DUNG CHƯƠNG TRÌNH CHƯƠNG 1 – CƠ SỞ THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP CHƯƠNG 2 – CÁC CẤU KIỆN CƠ BẢN TRONG KẾT CẤU THÉP CHƯƠNG 3 - LIÊN KẾT TRONG KẾT CẤU THÉP... CHƯƠNG I - CƠ SỞ THIẾT KẾ KẾT CẤ

Trang 1

ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

BỘ MÔN KẾT CẤU THÉP, GỖ

BÀI GIẢNG

KẾT CẤU THÉP GỖ

Trang 2

THÔNG TIN CHUNG VỀ MÔN HỌC

1 Thời lượng môn học: 3 tín chỉ

 Số tín chỉ lý thuyết: 2

 Số tín chỉ tự học: 1

2 Hình thức thi:

Thi 1 lần Thi trắc nghiệm chung toàn khóa

3 Tiêu chuẩn đánh giá kết quả học phần:

 Điểm quá trình: 20% Điểm danh: 5/10

Kiểm tra : 5/10

 Điểm thi : 80%

Trang 3

GIÁO TRÌNH HỌC

Trang 4

TIÊU CHUẨN, SÁCH THAM KHẢO

Trang 5

NỘI DUNG CHƯƠNG TRÌNH

CHƯƠNG 1 – CƠ SỞ THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP

CHƯƠNG 2 – CÁC CẤU KIỆN CƠ BẢN TRONG KẾT CẤU THÉP CHƯƠNG 3 - LIÊN KẾT TRONG KẾT CẤU THÉP

Trang 6

CHƯƠNG I - CƠ SỞ THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP 1.1 Đại cương về kết cấu thép

Khái niệm

Kết cấu thép là kết cấu của công trình xây dựng bằng thép hoặc bằng kim loại khác

Trang 7

CHƯƠNG I - CƠ SỞ THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP

Ưu nhược điểm của kết cấu thép

1 Ưu điểm

 Có khả năng chịu lực lớn và độ tin cậy cao

 Trọng lượng nhẹ

 Có tính công nghiệp hóa cao

 Có tính cơ động trong vận chuyển lắp ráp

Trang 8

Phạm vi ứng dụng

 Nhà công nghiệp

 Nhà nhịp lớn

 Bể chứa

Trang 9

Tháp thép Nhà cao tầng

Trang 10

Cầu thép

Trang 11

Kết cấu cầu di động

Trang 12

Phạm vi ứng dụng

 Nhà công nghiệp

 Nhà nhịp lớn

 Khung nhà nhiều tầng

 Cầu đường bộ, đường sắt

 Kết cấu tháp cao: cột điện, ăng ten vô tuyến

 Kết cấu bản: Bể chứa dầu, bể chứa khí

 Các loại kết cấu di dộng: Cần trục, cửa van,gương ăng ten parabol

Trang 13

Yêu cầu đối với kết cấu thép

1 Yêu cầu về sử dụng

Đảm bảo độ bền, độ cứng, độ ổn định, độ bền lâu và thẩm mỹ

2 Yêu cầu về kinh tế: (Giá thành thấp)

Tiết kiệm vật liệu, tính công nghệ khi chế tạo, lắp ráp nhanh

Trang 14

Vật liệu sử dụng trong kết cấu thép

Thép = Fe + C + Hợp kim + Tạp chất

Một số hình ảnh lò luyện thép

Trang 15

Cán thép sợi

Trang 16

Cán thép

Trang 17

Cán nóng thép hình

Trang 18

• Thép hợp kim thấp (% kim loại khác < 2,5%) được dùng trong xây dựng

• Thép hợp kim vừa và cao: Không được dùng trong kết cấu xây dựng

Trang 19

2 Theo phương pháp luyện thép

• Lò quay (Besmer, Thomas)

• Lò bằng (Martin)

• Lò quay cải tiến

3 Phân loại theo mức độ khử ôxy

• Thép sôi

• Thép tĩnh

• Thép nửa tĩnh

Trang 20

Cấu trúc và thành phần hóa học của thép

1 Cấu trúc:

Thép có cấu trúc tinh thể, bao gồm:

- Hạt pherit: (Fe) có tính dẻo, mềm chiếm 99% trong lượng thép

- Màng xementit: (Fe3C) có tính chất cứng và giòn

- Màng peclit: do xementit hỗn hợp với ferit tạo thành

2 Thành phần hoá học: gồm có Fe và C

- Mn: làm tăng cường độ, tăng độ dai (%Mn > 1,5% thép trở nên giòn)

Trang 21

- Si: làm tăng cường độ thép, giảm tính chống gỉ, tính dễ hàn.(% Si

< 0,3%)

- P: làm giảm tính dẻo và độ dai của thép

- S: Làm cho thép giòn ở nhiệt độ cao, dễ bị nứt khi hàn và rèn

- Đối với thép hợp kim, đưa thêm vào các nguyên tố kim loại như

Cu, Ni, Cr, Ti tăng tính năng cơ học, tăng độ bền chống gỉ của thép

- Ôxy, Nitơ làm thép bị giòn, giảm cường độ

Trang 22

Số hiệu thép xây dựng

1 Thép các bon thấp cường độ thường

- Thép cácbon thấp, giới hạn chảy không quá 360 MPa

38

Giới hạn bền daN/cm2

Trang 23

Trang 24

2 Thép cường độ khá cao

- Thép các bon thấp qua nhiệt luyện hoặc thép hợp kim thấp, giới

hạn chảy không quá 400 MPa, giới hạn bền 450-540 MPa

- Số hiệu thường dùng:

09Mn2,14Mn2,16Mn2Si, 09Mn2Si, 10Mn2Si1, 10CrSiNiCu

- Ý nghĩa kí hiệu:

Hai chữ số đầu chỉ phần vạn hàm lượng cácbon

Các chữ cái chỉ tên hợp kim có trong thép

Các chữ số đứng sau tên hợp kim chỉ % hàm lượng hợp kim (nếu hàm lượng  1%)

Trang 25

3 Thép cường độ cao

- Thép hợp kim thấp qua nhiệt luyện, giới hạn chảy trên 440 MPa,

giới hạn bền trên 590 MPa

- Số hiệu thường dùng: 16Mn2NV, 12Mn2SiMoV

- Ý nghĩa kí hiệu: N - nitơ, Mo - môlípđen, V - vanađi

Trang 26

Các tính chất cơ học của thép

Sự làm việc chịu kéo - Dạng làm việc cơ bản

Trang 27

Biểu đồ ứng suất biến dạng và các giai đoạn chịu lực

Trang 28

 OA' - Giai đoạn đàn hồi: Bỏ lực, mẫu thép trở lại hình dạng ban

đầu

OA - Giai đoạn tỉ lệ: biểu đồ là đoạn thẳng,  -  có quan hệ tỉ lệ,

tuân theo định luật Húc

AA' - đồ thị hơi cong đi, không còn quan hệ tỉ lệ, nhưng thép vẫn làm việc đàn hồi

 A'B - Giai đoạn đàn hồi dẻo: Biểu đồ là đường cong rõ rệt, thép

không còn làm việc đàn hồi

 BC - Giai đoạn chảy dẻo: Là đoạn thẳng nằm ngang Biến dạng

tăng khi P không đổi đoạn BC gọi là thềm chảy

 CD - Giai đoạn củng cố: Biểu đồ là đường cong thoải Lực tăng,

biến dạng tăng nhanh Mẫu thép bị thắt lại, tiết diện thu nhỏ và bị kéo đứt tại D

Trang 29

Thềm chảy chỉ có ở thép các bon thấp Biểu đồ kéo của thép các bon cao hoặc thép cường độ cao không có thềm chảy Sau giai

đoạn đàn hồi thép chuyển ngay sang giai đoạn củng cố Vì vậy, giới hạn chảy là quy ước và lấy bằng ứng suất khi biến dạng dư đạt giá

trị 0,2%

Trang 30

Các đặc trưng cơ học chủ yếu

 c – Giới hạn chảy: Cường độ

 b – Giới hạn bền: Hệ số an toàn

 0 – Độ giãn dài khi đứt: Dấu hiệu báo sự phá hoại

Sự làm việc chịu nén

 Tương tự như chịu kéo, có cùng tl ,c và E

 Trong giai đoạn củng cố không xác định được giới hạn bền ở thép cácbon thấp (mẫu thép bị phình to ra và vẫn tiếp tục chịu được tải trọng)

 Trong giai đoạn làm việc đàn hồi hoặc đàn hồi dẻo, các đặc trưng

cơ học tính toán của thép chịu nén lấy giống chịu kéo

Trang 31

Trang 32

,

Trang 33

QUY CÁCH THÉP CÁN DÙNG TRONG XÂY DỰNG

I Thép hình

1 Thép góc

- Dùng làm thanh chịu lực như thanh

chống, thanh dàn hoặc dùng làm cấu

kiện liên kết các kết cấu khác

- Có hai loại : đều cánh và lệch cánh

- Kí hiệu :

Ví dụ : Thép đều cánh L 50x50x5,

thép lệch cánh L 63x40x4

- Chiều dài l = 4 – 13 m

Trang 34

Trang 37

Trang 41

III Thép hình dập nguội

 Dập nguội từ những tấm thép mỏng (2 – 16 mm)

 Nhẹ hơn nhiều so với thép hình

 Hiện tượng tập trung ứng suất và phá hoại giòn

Thép Z và C dập nguội

Trang 42

§ 2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÉP

I Phương pháp trạng thái giới hạn

1 Trạng thái giới hạn I - khả năng chịu lực (cường độ, ổn định)

N - Tải trọng, nội lực, ứng suất (tải trọng tính toán)

S - Tải trọng cho phép, nội lực giới hạn, cường độ

2 Trạng thái giới hạn II - Biến dạng

Trang 43

II Tải trọng và tác động: TCVN 2737-1995

1 Phân loại tải trọng

- Tải trọng thường xuyên : Trọng lượng kết cấu, đất

- Tải trọng tạm thời:

• Ngắn hạn: Con người, gió

• Dài hạn: Thiết bị (quạt, bàn ghế…)

• Đặc biệt: Động đất, nổ…

2 Tải trọng tiêu chuẩn và tính toán

- Tải trọng tiêu chuẩn Pc: xác lập trên cơ sở thống kê

- Tải trọng tính toán P: xét đến sự biến thiên của tải trọng do những sai lệch ngẫu nhiên khác với điều kiện sử dụng bình thường

Trang 44

III Cường độ tiêu chuẩn và tính toán

Cường độ chịu kéo xem bảng 1.1, 1.2 phụ lục 1 trang 284 Cường độ khác xem bảng 1.2 trang 38

Trang 45

3 Hệ số độ tin cậy của tải trọng

Tải trọng p < 2 kN/m2  p = 1,3 Tải trọng p  2 kN/m2  p = 1,2 Tải trọng gió : p = 1,2





 1 , 0 g 0 , 9 p q

Trang 46

Trang 50

TÍNH TOÁN CẤU KIỆN CƠ BẢN

I Cấu kiện chịu kéo đúng tâm

.

f A

t

S V

)3(

Trang 51

 Trường hợp cho phép có biến dạng dẻo

c n

1

.

f W

2 1



)4(

)5(

)6(

W c

Wd  1

Trang 52

IV Cấu kiện chịu (kéo) nén lệch tâm

1 Kiểm tra bền

Cấu kiện chịu kéo hoặc cấu kiện chịu nén có me>20

 Không biến dạng dẻo:

n

.

f W

M A

f W c

M

f A

N

c n

x

2 3

c n

y

A c

Trang 53

III Cấu kiện chịu nén đúng tâm

1 Kiểm tra bền

2 Kiểm tra ổn định

-  : là hệ số uốn dọc, tra bảng theo ( , f )

c n

.

f A

)8(

Định dạng
Số trang	53
Dung lượng	4,03 MB