BÀI GIẢNG MÔN HỌCKẾT CẤU THÉP(Phần cấu kiện cơ bản

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BÀI GIẢNG MÔN HỌC KẾT CẤU THÉP (Phần cấu kiện bản) Giảng viên: TS Nguyễn Đình Hịa Email: hoarus0010@gmail.com Tel: 0906 655 553 Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ CHƯƠNG MỞ ĐẦU I CNG V KT CU THẫP Tài liệu tham khảo Kết cấu thép Cấu kiện Phạm Văn Hội (chủ biên), Nguyễn Quang Viên, Phạm Văn Tư, Lưu Văn Tường Nxb Khoa học Kỹ thuật,Hà nội, 2009 Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ CHƯƠNG MỞ ĐẦU ĐẠI CƯƠNG VỀ KẾT CẤU THÉP Tµi liƯu tham kh¶o Kết cấu thép - Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 5575:2012 Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ CHƯƠNG MỞ ĐẦU ĐẠI CƯƠNG VỀ KẾT CẤU THÉP Tµi liƯu tham kh¶o Sức bền vật liệu Lê Ngọc Hồng, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà nội, 2006 Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ CHƯƠNG MỞ ĐẦU ĐẠI CƯƠNG VỀ KẾT CẤU THÉP A KHÁI NIỆM B ƯU ĐIỂM CHÍNH CỦA KẾT CẤU THÉP C NHƯỢC ĐIỂM CỦA KẾT CẤU THÉP D PHẠM VI ỨNG DỤNG KẾT CẤU THÉP Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ CHƯƠNG MỞ ĐẦU ĐẠI CƯƠNG VỀ KẾT CẤU THÉP a) Khái niệm: Kết cấu thép dùng để kết cấu chịu lực cơng trình xây dựng làm thép kim loại khác nói chung Kết cấu thép gì? Có dạng cấu kiện KCT Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ CHƯƠNG MỞ ĐẦU ĐẠI CƯƠNG VỀ KẾT CẤU THÉP b) Ưu điểm KC thép: -Khả chịu lực lớn -Độ tin cậy cao chịu lực - Trọng lượng nhẹ -Tính cơng nghiệp hố cao Nói cụ thể giải thích có tính chất này? -Tính linh hoạt cao -Tính kín Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ CHƯƠNG MỞ ĐẦU ĐẠI CƯƠNG VỀ KẾT CẤU THÉP c) Nhược điểm KC thép: - Dễ bị ăn mòn, dễ bị gỉ: phí cho bảo dưỡng (chi phí cho sơn, mạ) cần theo định kỳ; Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ CHƯƠNG MỞ ĐẦU ĐẠI CƯƠNG VỀ KẾT CẤU THÉP - Khả chịu lửa kém: thép không cháy nhiệt độ cao thép bị chảy dẻo, khả chịu lực, kết cấu bị sụp đổ Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ CHƯƠNG MỞ ĐẦU ĐẠI CƯƠNG VỀ KẾT CẤU THÉP d) Phạm vi ứng dụng KC thép: Với ưu điểm khả chịu lực lớn độ tin cậy cao nên kết cấu thép giải pháp hữu hiệu cho kết cấu cơng trình đặc biệt, như: - Kết cấu nhà cơng nghiệp; Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 10 § 1.5 TÍNH TỐN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP Cấu kiện chịu kéo tâm Biểu thức kiểm tra bền: (TTGH 1) N   f  c An Ý nghĩa đại lượng công thức Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ N N 63 § 1.5 TÍNH TỐN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP Cấu kiện chịu uốn (Dầm) Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 64 x x l h a) Khi tải trọng a) § 1.5 TÍNH TỐN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP  y _ tác dụng nhỏ: tw Vmax y Tại tiết diện chịu Max:   Wnx  Vật liệu làm việc giai đoạn đài hồi, biểu đồ ứng suất pháp có hình tam giác Mx,max M x ,max +  f  c Tại tiết diện chịu Vmax:  max Vmax  S x   fv   c I x  tw Giải thích cơng thức trên? Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 65 § 1.5 TÍNH TỐN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP b) Tiếp tục tăng tải trọng: c) b) PP  y c L x c M= W x h y Giải thích phát triển ứng suất thớ tiết diện? Vùng chảy dẻo Biểu đồ ứng suất có dạng nào, có vùng? Vùng chảy dẻo hình thành, ăn sâu vào bên tiết diện lan rộng theo chiều dài dầm Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 66 § 1.5 TÍNH TỐN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP c) Tải trọng tăng đến toàn tiết diện đạt đến P P y c)  c L x h c M= W x y Toàn tiết diện chảy dẻo Biểu đồ ứng suất tiết diện dầm đầu dầm có khác nhau? Giải thích hình thành khớp dẻo? Giai đoạn này, dầm coi bị phá hoại Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 67 § 1.5 TÍNH TỐN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP Xác định mô men dẻo Md: y Xét phân tố dA : dA M d   dA   c  y   c  y  dA   c  S x A y x A Sx - mômen tĩnh nửa tiết diện trục trung hoà x-x So sánh với trường hợp dầm làm việc giai đoạn đàn hồi : Giai đoạn đàn hồi: M x   c  W xn với W xn  I xn /(h / 2) Giai đoạn chảy dẻo: M d   c  Wd với Wd  S x Tiết diện chữ nhật : bh Sx  b  h2 ; Wx  Wd  1,5W x Wd  W x Tiết diện chữ I : Wd  1,12 x BộW mơn Cơng trình Thép - Gỗ 68 § 1.5 TÍNH TỐN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP Biểu thức kiểm tra bền cấu kiện chịu uốn có xét đến biến dạng dẻo: M   f  c Wd c Tác dụng đồng thời ứng suất pháp ứng suất tiếp làm tăng tính dẻo thép (ứng suất tiếp tăng nên thép dễ bị chảy dẻo) Chảy dẻo xuất thớ biên ứng suất pháp đạt  c; đường trục trung hoà ứng suất tiếp đạt     c  c / Biểu thức kiểm tra bền theo ứng suất tương đương có xét đến biến dạng dẻo:  td    3  1,15 f   c Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 69 § 1.5 TÍNH TỐN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP Tính tốn theo TTGH 2:  max     max - độ võng lớn dầm tải trọng tiêu chuẩn gây   - giới hạn độ võng lớn dầm, qui định tiêu chuẩn thiết kế (1/400 l) qc VD: dầm đơn giản chịu tải phân bố đều:  max qc  l       l 384 E  I x 400 Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ  max l 70 § 1.5 TÍNH TOÁN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP Cấu kiện chịu nén tâm (Cột, giàn thép) Bộ môn Công trình Thép - Gỗ 71 § 1.5 TÍNH TỐN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP Sự khác chịu kéo chịu nén có lực tác dụng? l N Xét liên kết khớp đầu chịu lực nén tâm Mức độ cong phụ thuộc chủ yếu vào yếu tố nào? y ll a) Đối với ngắn chịu nén tâm: y Thanh xem ngắn? Khi chịu lực ngắn có bị cong khơng? Tính tốn ngắn chịu nén tâm nào? Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ N 72 § 1.5 TÍNH TỐN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP b) Đối với dài chịu nén tâm: l N Khi dài bị cong, theo phương nào? Khi N nhỏ, vật liệu làm việc giai đoạn gì? Khi N vượt q giá trị tới hạn có tượng gì, cịn làm việc khơng? y ll y N N cr - lực nén tới hạn để đảm bảo không bị ổn định tổng thể Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 73 § 1.5 TÍNH TỐN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP Thanh bị ổn định tổng thể trước bị phá hoại bền, ứng suất nhỏ giới hạn tỷ lệ (vật liệu làm việc giới hạn đàn hồi) : N N cr  N   A  f   c N N  N cr (1) Thanh bị phá hoại bền N (2) Thanh bị ổn định tổng thể y N N (1) (2) So sánh trường hợp: dài ngắn chịu nén tâm Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 74 § 1.5 TÍNH TỐN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP Biểu thức xác định lực nén tới hạn (công thức Euler): N cr   EI l o2 Giải thích đại lượng cơng thức? Ý nghĩa chiều dài tính tốn l0? l0  m  l Xác định hệ số chiều dài tính tốn N N N N Có liên hệ hệ số chiều dài tính tốn nủa bước sóng n? n=1 n = 0,5 n = 1,5 n=2 m=1 m=2 m = 0,7 m = 0,5 Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 75 § 1.5 TÍNH TOÁN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP Ứng suất tới hạn để cột không bị ổn định tổng thể:  cr i N cr   E  I   E   E     2 A lo  A   lo    i I A lo  i - bán kính quán tính tiết diện; A - diện tích tiết diện nguyên Thanh bị ổn định theo phương có : max  l0   max   I/A - độ mảnh Mômen quán tính I hệ số m theo phương khác nên i  theo phương khác Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 76 § 1.5 TÍNH TỐN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP N l Biểu thức kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể: Tại thực tế khơng có chịu nén hoàn toàn tâm? Cần kiểm tra cấu kiện chịu nén tâm cấu kiện chịu nén lệch tâm với độ lệch tâm nhỏ N    cre   c A y ll y N e  N     cre   c  cr  f   c    f   c A f N  f  c A Hệ số uốn dọc xác định nào, phụ thuộc yếu tố gì? Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 77