Bài giảng Kết cấu thép - Chương 1: Vật liệu và sự làm việc của kết cấu thép

1KẾT CẤU THÉP Chương 0 Tổng quan về Kết Cấu Thép Chương 1 Vật Liệu và Sự Làm Việc của KC Thép Chương 2 Liên Kết Kết Cấu Thép Chương 3 Dầm Thép Chương 4 Cột Thép Chương 5 Dàn Thép2KẾT CẤU THÉPChương 1VẬT LIỆU & SỰ LÀM VIỆC CỦA KCTVật liệu thépSự làm việc của thép khi chịu tải trọngQuy cách cán thép dùng trong xây dựngPhương pháp tính toán KCT3NỘI DUNGBiểu đồ kéo thép – quan hệ -I. VẬT LIỆU THÉP4Định nghĩaPhân loại thépCấu trúc và thành phần hóa họcThép xây dựng1. Định nghĩaLuyện quặng sắt (Fe2O3, Fe3O4) 	 Gang (hợp kim của Fe và C) với C ≥ 1,7%. Khử bớt C  ThépNếu: 	+ Lượng C ≥ 1,7% 	 GANG	+ Lượng C 10%)	Vd: thép Mn cao 13%  dùng cho môi trường chịu ăn 	mòn cao như răng gầu xúc, xích xe tăng, 	+ Thép hợp kim vừa : tổng hàm lượng các hợp kim 2,5-10%	+ Thép hợp kim thấp  THÉP XÂY DỰNG (%hk 1,5%  thép giònSi: chất khử oxy, cho vào thép tĩnh làm tăng cường độ, giảm tính chống gỉ, tính dễ hàn  440MPa, Giới hạn bền > 590MPaDùng thép cường độ cao  tiết kiệm vật liệu 25-30%154. Thép xây dựngII. SỰ LÀM VIỆC CỦA VẬT LIỆU THÉPSự làm việc chịu kéoSự phá hoại giòn của thép16OA: giai đoạn tỉ lệ  tlA’B: gđ đàn hồi dẻoBC: gđ chảy dẻoCD: gđ củng cốBiểu đồ kéo của thép các bon thấp1. Sự làm việc chịu kéoa. Biểu đồ ứng suất – biến dạng khi kéo17Thép cac bon cao:Không có thềm chảy dẻoGiới hạn chảy c ứng với biến dạng dư  = 0,2%1- Biểu đồ kéo của thép các bon cao2- Biểu đồ kéo của thép các bon thấpa. Biểu đồ ứng suất – biến dạng khi kéo181. Sự làm việc chịu kéob. Các đặc trưng cơ học chủ yếuCác đặc trưng cơ học chủ yếu: Giới hạn tỉ lệ: 	 tlGiới hạn chảy: c  fyGiới hạn bền: 	 b  fu : vùng dự trữ giữa trạng thái làm 	 việc và trạng thái phá hoạiBiến dạng khi đứt: o: đặc trưng độ dẻo và độ dai của thépLý thuyết tính toán:   tl : lý thuyết đàn hồi với E = constanttl 1500oC 	: thép bắt đầu chuyển sang thể lỏngNhiệt độ âm: t = - 45  - 60oC  thép dòn, dễ nứt242. Sự phá hoại giòn của thépHiện tượng cứng nguộiTrạng thái ứng suất phức tạpChịu tải trọng lặpẢnh hưởng của nhiệt độSự hóa già của thépĐộ giai va đập2. Sự phá hoại giòn của thép25III. QUY CÁCH THÉP CÁN TRONG XÂY DỰNGThép hìnhThép tấmThép hình dập, cán nguội26Thép góc và các ứng dụng1. Thép hìnha. Thép góc: dài 4÷13mThép góc đều cạnh theo TCVN 1656:1993Vd: L40x4Số hiệu từ L20x3 - L250x35Thép góc không đều cạnh theo TCVN 1657 : 1993Vd: L63x40x4BTừ L30x20x3 - L200x150x25Cấp chính xác khi chế tạo:A : cấp chính xác caoB : cấp chính xác thường27Dùng làmDầm chịu uốn, cột: độ cứng theo phương trục x lớn, tăng cường độ cứng theo trục y bằng cách mở rộng bản cánh hoặc tổ hợpBất lợi: bản cánh hẹp và vát bên trong  khó liên kếtThép chữ I và các ứng dụngb. Thép chữ I : dài 4÷13mThép chữ I theo TCVN 1655-75Vd: I30Số hiệu từ I10 - I60Từ I18 – I30 có thêm tiết diện cánh rộng, vd : I22a1. Thép hình28Thép chữ [ và các ứng dụngc. Thép chữ [ : dài 4÷13mThép chữ [ theo TCVN 1654-75Vd: [ 22[5 - [40, từ [14 – [24 có thêm tiết diện cánh rộng và dày hơn, vd : [22aThép [ được dùng làmLiên kết thuận lợi, liên kết cánh bất lợiDầm chịu uốn, đặc biệt xà gồ mái, cột – tiết diện tổ hợp1. Thép hình29Thép hình khácd. Các loại thép hình khácThép chữ I cánh rộngh có thể lên đến 1000mmCánh có mép song song 	 dễ liên kếtDùng làm dầm, cộtGiá thành caoThép ống:Chịu lực tốt, chống xoắn tốt Dùng trong kết cấu thanh dàn, cột1. Thép hình30Thép tấm phổ thông: kết cấu tấm bản, dày 4-60mmrộng 160-1050mmdài 6 – 12 mThép tấm dày: kết cấu tấm bản, dày 4 – 160 mmrộng 600 – 3000 mmdài 4 – 8 mThép tấm mỏng: tạo các thanh thành mỏng bằng cán nguộidày 0,2 – 4 mmrộng 600 – 1400 mmdài 1,2 – 4 m2. Thép tấm31Cán nguội từ thép tấm mỏng (1-8mm)  kết cấu thành mỏngDùng các cấu kiện chịu lực nhỏ : xà gồ mái, tôn lợp mái, Tham khảo tiêu chuẩn nước ngoài  eurocode 3Thép tấm cán nguội3. Thép hình dập, cán nguội32IV. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN KCT1. Phương pháp tính KCT theo trạng thái giới hạn2. Cường độ tiêu chuẩn và cường độ tính toán3. Tải trọng và tác động331. Phương pháp tính KCT theo trạng thái giới hạn	TTGH: trạng thái mà kết cấu thôi không thỏa mãn các yêu cầu đặt raTTGH 1: mất khả năng chịu lực hoặc không sử dụng được nữa.- Phá hoại bền- Mất ổn định, mất cân bằng vị trí, kết cấu bị biến đổi hình dạng	N  S	N: nội lực trong kết cấu	S: khả năng chịu lực của kết cấuTTGH 2: kết cấu không sử dụng bình thường đươc- Bị võng, lún, bị nứt, bị rung	  []	: biến dạng, chuyển vị kết cấu	[]: biến dạng, chuyển vị cho phép34Cường độ tiêu chuẩnXác định dựa trên phương pháp thống kê, độ tin cậy > 0,95Thép có biến dạng chảy dẻo: fy=cThép không có biến dạng chảy hoặc trường hợp cho phép kết cấu làm việc chảy dẻo  fy=bSự thay đổi cường độ đàn hồi thép Fe E355Thực hiện trên 60 thí nghiệm kéo2. Cường độ tiêu chuẩn và cường độ tính toán35C. độ tính toán = C. độ tiêu chuẩn / hệ số an toàn vật liệu MM= 1,05 đối với thép có c  380MPa Trạng thái làm việcKý hiệuCường đô tính toánKéo, nén, uốn - theo giới hạn chảy - theo giới hạn bềnfftf=fy/gMft=fu/gMTrượtfvfv=0,58fy/gMÉp mặt lên đầu mút (khi tì sát)fcfc=fu/gMÉp mặt trong khớp trụ khi tiếp xúc chặtfccfcc=0,5fy/gMÉp mặt theo đường kính con lănfcdfcd=0,025fy/gM2. Cường độ tiêu chuẩn và cường độ tính toán36V. TÍNH TOÁN CẤU KIỆNCấu kiện chịu kéo đúng tâmCấu kiện chịu uốnCấu kiện chịu nén đúng tâmCấu kiện chịu kéo lệch tâm, nén lệch tâm37