Chương mở đầu ĐẠI CƯƠNG VỀ KẾT CẤU THÉP Khái niệm “Kết cấu thép” (KCT) dùng để chỉ những kết cấu chòu lực của các công trình xây dựng làm bằng thép hoặc kim loại khác nói chung. 0.1. ƯU VÀ KHUYẾT ĐIỂM CỦA KẾT CẤU THÉP 0.1.1. Ưu Điểm  Khả năng chòu lực lớn, độ tin cậy cao; • Khả năng chòu lực lớn: vật liệu thép có cường độ lớn; • Độ tin cậy cao: cấu trúc thuần nhất của vật liệu, sự làm việc đàn hồi và dẻo của vật liệu gần sát nhất với các giả thiết tính toán.  Trọng lượng nhẹ; 1 Kết cấu thép nhẹ nhất trong số các kết cấu chòu lực như: BTCT, gạch đá, gỗ. (0.1) Trong đó: γ: trọng lượng riêng thép; f: cường độ tính toán thép; • Đối với thép: c=3.7*10 -4 1/m • Đối với bê tông: c=2.4*10 -3 1/m • Đối với gỗ: c=5.4*10 -4 1/m  Tính công nghiệp hóa cao;  Tính cơ động trong vận chuyển, lắp ráp;  Tính kín. 2 f c γ = 0.1.2. Nhược Điểm  Bò ăn mòn;  Chòu lửa kém. Thép không cháy nhưng ở nhiệt độ t=(500÷600) 0 C, thép chuyển sang dẻo, mất khả năng chòu lực, kết cấu bò sụp đổ dễ dàng. 0.2. PHẠM VI ỨNG DỤNG + Nhà công nghiệp. + Nhà nhòp lớn. + Khung nhà nhiều tầng. + Cầu đường bộ - đường sắt. + Kết cấu tháp cao. + Kết cấu bản. + Kết cấu di động. 3 0.3. YÊU CẦU ĐỐI VỚI KẾT CẤU THÉP  Yêu cầu về sử dụng. • Thỏa mãn các yêu cầu về chòu lực đề ra do điều kiện sử dụng; • Đảm bảo độ bền lâu thích đáng của công trình; • Đẹp, đặc biệt quan trọng đối với nhà công cộng có kết cấu lộ ra ngoài;  Yêu cầu về kinh tế. • Tiết kiệm vật liệu; • Tính công nghệ khi chế tạo; • Lắp ráp nhanh; • Điển hình hóa KCT; 4 Chương 1 VẬT LIỆU VÀ SỰ LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU THÉP 1.1. THÉP XÂY DỰNG 1.1.1. Phân Loại Thép Xây Dựng + Thép và gang là hợp kim đen của Fe và C, ngoài ra còn các chất khác có tỉ lệ không đáng kể như: O, P, Si, v.v… + Quá trình luyện gang và thép Từ quặng sắt (Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 ) → luyện trong lò cao → gang (hợp kim Fe, C với lượng C chiếm trên 1,7%) → qua lò luyện thép để khử bớt C trong gang → thép. 5 a. Theo thành phần hóa học của thép + Thép cacbon, với lượng C<1.7%, không có các thành phần hợp kim khác. Thép xây dựng là loại thép C thấp, với lượng C<0.22%. + Thép hợp kim, có thêm các thành phần kim loại khác như Cr, Ni, Mn, v.v… nhằm nâng cao chất lượng thép như tăng độ bền, tăng tính chống gỉ. Thép hợp kim thấp là thép có tỉ lệ của tổng các nguyên tố phụ thêm dưới 2.5%, đây là loại thép được dùng trong xây dựng. b. Theo phương pháp luyện thép + Luyện bằng lò quay; + Luyện bằng lò bằng; c. Theo mức độ khử oxy + Thép sôi: thép khi nguội, bốc ra nhiều bọt khí như oxy, cacbon oxyt. Các bọt khí tạo thành những chỗ không đồng nhất trong cấu trúc của thép, khiến thép sôi có chất lượng không tốt, dễ bò phá hoại giòn và bò lão hóa. 6 + Thép tónh: trong quá trình nguội không có hơi bốc ra như thép sôi, do đã được thêm những chất khử oxy như Si, Al, Mn, v.v… Loại thép này chòu lực động tốt, khó bò phá hoại giòn. + Thép nửa tónh: là trung gian giữa thép tónh và thép sôi, trong đó oxy không được khử hoàn toàn. 1.1.2. Cấu Trúc Và Thành Phần Hóa Học Của Thép a. Cấu trúc của thép Thép có cấu trúc tinh thể, thép gồm có hai tổ chức chính: + Ferit (là sắt nguyên chất), chiếm 99% thể tích, màu sáng, có tính mềm và dẻo. + Xementit, là hợp chất Fe 3 C, rất cứng và giòn. 7 b. Thành phần hóa học của thép Thép cacbon, ngoài hai thành phần chính là sắt và cacbon, còn có các thành phần phụ khác như Mn, Si, P, S, v.v… + Mn, làm tăng cường độ và độ dai của thép. Nếu hàm lượng Mn vượt quá 1.5%, thép trở nên giòn. + Si, làm tăng cường độ của thép nhưng làm giảm tính chống gỉ, tính dễ hàn. Hàm lượng Si không quá 0.3% đối với thép cacbon thấp. + P, làm giảm tính dẻo và độ dai va chạm của thép, đồng thời làm thép trở nên giòn nguội (giòn ở nhiệt độ thấp). + S, làm thép trở nên giòn nóng (giòn ở nhiệt độ cao), nên dễ bò nứt khi hàn và rèn. 8 1.2. QUY CÁCH THÉP CÁN DÙNG TRONG XÂY DỰNG Kết cấu xây dựng được chế tạo từ các thép tấm, thép hình có nhiều loại kích thước khác nhau. Thép cán nóng bao gồm các loại thép sau: + Thép hình; + Thép tấm; + Thép hình dập, cán nguội; + Thép phổ thông; 9 10 x x y y x 0 0 x y 0 y 0 b b z 0 d B x y y b 0 y d u x 0 Hình 1.2.a : thép góc đều cạnh Hình 1.2.b : thép góc không đều cạnh y Hình 1.2.c : thép chữ I y x x b h d t y x y z 0 b h d Hình 1.2.d : thép chữ [ d Hình 1.2.e : thép ống D [...]... sử dụng rất thuận tiện 13 + Thép tấm dày, có δ=4 16 0mm, B=600÷3000mm, L=4÷8m Thép tấm dày có bề rộng lớn nên hay dùng cho kết cấu bản + Thép tấm mỏng, có δ=0.2÷4mm, B=600 14 00mm, L =1. 2÷4m Thép tấm mỏng dùng để tạo các thanh thành mỏng bằng cách dập, cán nguội, dùng lợp mái,…v.v 1. 2.3 Thép Hình Dập, Cán Nguội Đây là loại thép hình mới so với thép cán Từ các thép tấm mỏng, dày δ=2 16 mm, mang dập, cán nguội... Eurocode, …v.v 1. 2.4 Thép Phổ Thông + Có đường kính từ 6÷80mm + Có 2 loại: trơn và có gân + Phạm vi sử dụng: thanh căng của vòm, boulone neo, boulone chòu lực Thường dùng trong kết cấu bê tông cốt thép 15 1. 3 SỰ LÀM VIỆC CỦA THÉP CHỊU TẢI TRỌNG 1. 3 .1 Sự Làm Việc Chòu Kéo Của Thép a Biểu đồ ứng suất – biến dạng khi kéo (thép C σ kN/cm2 thấp) E 40 σb 38 σc σtl 24 21 C D B α 0 ε0 4 16 22 ε% Hình 1 Biể đồ ứng... Tiết diện chữ nhật: Wd =1. 5W; Tiết diện chữ I: Wd =1. 12W; + τ : ứng suất tiếp; 27 c.Tính toán cấu kiện theo TTGH thứ hai ∆ ≤ [∆] ∆: độ võng; [∆]: độ võng giới hạn cho phép, tra bảng; 1. 4.3 Cấu Kiện Nén Đúng Tâm a.Tính về bền N σ = ≤ fγ c An b.Tính về ổn đònh N σ = ≤ ϕfγ c A ϕ: hệ số uốn dọc, tra bảng; (1. 7) (1. 8) (1. 9) 28 1. 4.4 Cấu Kiện Chòu Kéo Lệch Tâm Và Nén Lệch Tâm a.Tính cấu kiện chòu kéo lệch.. .1. 2 .1 Thép Hình a Thép góc • Có 2 loại: đều cạnh và không đều cạnh, với tỉ lệ hai cạnh khoảng 1: 1.5 đến 1: 2 • Thép góc đều cạnh gồm 50 loại tiết diện từ nhỏ nhất là L20x20x3 đến lớn nhất là L250x250x35 • Thép góc không đều cạnh gồm 72 loại tiết diện từ nhỏ nhất là L30x20x3 đến lớn nhất là L200x150x25 • Đặc điểm: cánh có hai mép song song với nhau, tiện cho việc cấu tạo liên kết, chiều dài thanh thép. .. t=300÷3300C: thép trở nên giòn hơn; + Ở nhiệt độ t>3300C: σc, σb giảm rất nhanh; + Ở nhiệt độ t=600÷6500C: σc=0; + Ở nhiệt độ t >15 000C: thép bắt đầu chuyển sang thể lỏng; + Ở nhiệt độ t . Chương mở đầu ĐẠI CƯƠNG VỀ KẾT CẤU THÉP Khái niệm Kết cấu thép (KCT) dùng để chỉ những kết cấu chòu lực của các công trình xây dựng làm bằng thép hoặc kim loại khác nói chung. 0 .1. ƯU. nhẹ; 1 Kết cấu thép nhẹ nhất trong số các kết cấu chòu lực như: BTCT, gạch đá, gỗ. (0 .1) Trong đó: γ: trọng lượng riêng thép; f: cường độ tính toán thép; • Đối với thép: c=3.7 *10 -4 1/ m • . x b h d t y x y z 0 b h d Hình 1. 2.d : thép chữ [ d Hình 1. 2.e : thép ống D 1. 2 .1. Thép Hình a. Thép góc • Có 2 loại: đều cạnh và không đều cạnh, với tỉ lệ hai cạnh khoảng 1: 1.5 đến 1: 2. • Thép góc đều cạnh